JP2002223138A - 弾性表面波素子及びその製造方法 - Google Patents
弾性表面波素子及びその製造方法Info
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Abstract
よく製造することが可能な弾性表面波素子の製造方法及
び該製造方法により容易かつ確実に製造することが可能
な弾性表面波素子を提供する。 【解決手段】 圧電基板2上にくし歯状電極3に対応す
るレジストパターンRを形成し、圧電基板2上及びレジ
ストパターンR上に、Ti又はTiを主成分とする合金
からなる第1の電極層31を形成し、さらに、第1の電
極層31上に、(a)Cu又はCuを2重量%以上含むA
l系金属材料からなる第2の電極層、又は、(b)Cu又
はCuを2重量%以上含むAl系金属材料からなる電極
層を含む複数層構造の第2の電極層32を形成した後、
リフトオフ工法により、レジストパターンRとともに第
1の電極層31及び第2の電極層32の不要部分を除去
して、第1の電極層31と第2の電極層32を同時にパ
ターニングする。
Description
子、弾性表面波フィルタなどに用いられる弾性表面波素
子に関し、特に、高周波、大電力を扱う弾性表面波素子
及びその製造方法に関する。
面波素子のくし歯状電極としては、抵抗率が低く、質量
の小さい(軽い)Al膜又はAl系合金膜が一般的に用
いられている。しかし、Al膜又はAl系合金膜は耐ス
トレスマイグレーション性が不十分で、大電力を投入す
るとヒロックやボイドが発生し、やがては電極間が短絡
して素子が破壊するという問題点がある。
の、Al膜又はAl系合金膜の結晶性改善に効果のある
金属からなる電極層を形成する方法、 Al膜又はAl系合金膜でCuからなる層を挟む方法
などが提案されている。
ーニングを行うにあたって、RIE法,イオンミリング
法などのドライエッチング法が用いられているが、Cu
膜やCuを含むAl系合金膜はRIE法では効率よくエ
ッチングすることができず、イオンミリング法などの方
法を用いることが必要となる。
びCuを含むAl系合金膜は効率よくエッチングできて
も、Ti膜のエッチング速度が極端に低くなる。そこ
で、例えば、イオンミリング法でCu膜やCuを含むA
l系合金膜を除去した後、RIE法でTiを除去したり
することが必要となるが、複数種類のエッチング方法を
用いるようにした場合には、製造設備の複雑化、高コス
ト化を招くばかりでなく、製造工程が複雑になって、弾
性表面波素子の製造コストが増大するという問題があ
る。
あるような場合には、加工時に圧電基板がダメージを受
けることによる素子特性の悪化が顕著になるばかりでな
く、エッチングのばらつきも生じやすくなり、歩留まり
が低下するという問題がある。
あり、Ti又はTiを主成分とする合金からなる第1の
電極層と、該第1の電極層上に形成されたCu又はCu
を2重量%以上含むAl系金属材料からなる第2の電極
層、又は、Cu又はCuを2重量%以上含むAl系金属
材料からなる電極層を含む複数層構造の第2の電極層と
を備えた電極層を効率よくパターニングすることが可能
で、高周波、大電力を扱う弾性表面波素子を効率よく製
造することが可能な弾性表面波素子の製造方法及び該製
造方法により容易かつ確実に製造することが可能な弾性
表面波素子を提供することを目的とする。
に、本願発明(請求項1)の弾性表面波素子の製造方法
は、Ti又はTiを主成分とする合金からなる第1の電
極層と、該第1の電極層上に形成されたCu又はCuを
2重量%以上含むAl系金属材料からなる第2の電極層
とを備えたくし歯状電極が、圧電基板上に配設された構
造を有する弾性表面波素子の製造方法であって、圧電基
板上にくし歯状電極に対応するレジストパターンを形成
する工程と、薄膜形成方法により、圧電基板上及びレジ
ストパターン上に、Ti又はTiを主成分とする合金か
らなる第1の電極層を形成し、さらに、第1の電極層上
に、(a)Cu又はCuを2重量%以上含むAl系金属材
料からなる第2の電極層、又は、(b)Cu又はCuを2
重量%以上含むAl系金属材料からなる電極層を含む複
数層構造の第2の電極層を形成する工程と、前記レジス
トパターンとともに前記第1の電極層及び第2の電極層
の不要部分を除去することにより、第1の電極層と第2
の電極層を同時にパターニングする工程とを具備するこ
とを特徴としている。
ストパターンを形成し、薄膜形成方法により、圧電基板
上及びレジストパターン上に、Ti又はTiを主成分と
する合金からなる第1の電極層を形成し、さらに、第1
の電極層上に、(a)Cu又はCuを2重量%以上含むA
l系金属材料からなる第2の電極層、又は、(b)Cu又
はCuを2重量%以上含むAl系金属材料からなる電極
層を含む複数層構造の第2の電極層を形成した後、レジ
ストパターンとともに第1の電極層及び第2の電極層の
不要部分を除去することにより、第1の電極層と第2の
電極層を同時にパターニングすることが可能になり、効
率よくくし歯状電極を形成することができるようにな
る。
造方法は、レジストパターン上から第1の電極層と第2
の電極層を形成した後、レジストパターンとともに第1
の電極層及び第2の電極層の不要部分を同時に除去す
る、いわゆるリフトオフ法により、第1の電極層及び第
2の電極層を同時にパターニングするようにしているの
で、従来のように、複数種類のエッチング法によりパタ
ーニングを行う場合に比べて、はるかに効率よく、第1
の電極層と第2の電極層をパターニングすることが可能
になる。
法においては、第1の電極層として、Ti又はTiを主
成分とする合金からなる電極層を形成するようにしてい
るので、第2の電極層の結晶性(配向性)を向上させる
ことが可能になり、ヒロックやボイドの発生を防止する
ことが可能で、耐電力性能に優れた電極を得ることがで
きるようになる。また、第2の電極層としては、Cu又
はCuを2重量%以上含むAl系金属材料からなる電極
層、あるいは、Cu又はCuを2重量%以上含むAl系
金属材料からなる電極層を含む複数層構造の電極層を形
成することが可能であり、いずれの場合にも、良好なく
し歯状電極を形成することが可能になる。なお、Cu又
はCuを2重量%以上含むAl系金属材料からなる電極
層を含む複数層構造の電極層としては、Cu又はCuを
2重量%以上含むAl系金属材料からなる電極層を、両
主面側からAl電極層で挟んだ3層構造の電極層などが
例示されるが、さらに他の電極層との組み合わせとする
ことも可能である。
以上含むAl系金属材料からなる電極層を形成するよう
にした場合、及び、Cuを2重量%以上含むAl系金属
材料からなる電極層を含む複数層構造の電極層を形成す
るようにした場合、さらにヒロックやボイドを発生しに
くくすることが可能になり、より耐電力性能に優れた電
極を形成することが可能になる。
法は、前記くし歯状電極の主要部の幅が1μm以下であ
ることを特徴としている。
基板にダメージを与えてしまうことから、必ずしも容易
に製造することができなかった、くし歯状電極の主要部
の幅が1μm以下であるような弾性表面波素子を、圧電
基板に大きなダメージを与えることなく、素子特性を悪
化させることなしに、しかも、エッチングのばらつきに
よる歩留まりの低下を招くことなく、効率よく製造する
ことが可能になる。
素子は、Ti又はTiを主成分とする合金からなる第1
の電極層と、該第1の電極層上に形成された、(a)Cu
又はCuを2重量%以上含むAl系金属材料からなる第
2の電極層、又は、(b)Cu又はCuを2重量%以上含
むAl系金属材料からなる電極層を含む複数層構造の第
2の電極層を備え、かつ、リフトオフ工法により、第1
の電極層と第2の電極層を同時にパターニングすること
により形成したくし歯状電極が、圧電基板上に形成され
ていることを特徴としている。
は、リフトオフ工法により、Ti又はTiを主成分とす
る合金からなる第1の電極層と、(a)Cu又はCuを2
重量%以上含むAl系金属材料からなる第2の電極層、
又は、(b)Cu又はCuを2重量%以上含むAl系金属
材料からなる電極層を含む複数層構造の第2の電極層を
同時にパターニングすることにより、圧電基板上に、結
晶性(配向性)に優れ、ヒロックやボイドを発生しにく
く、しかも、加工精度の高いくし歯状電極が形成されて
いるので、所望の特性を備えた、信頼性の高い弾性表面
波素子を確実に提供することが可能になる。
くし歯状電極の主要部の幅が1μm以下であることを特
徴としている。
工法により、Ti又はTiを主成分とする合金からなる
第1の電極層と、Cu又はCuを2重量%以上含むAl
系金属材料からなる第2の電極層、又は、Cu又はCu
を2重量%以上含むAl系金属材料からなる電極層を含
む複数層構造の第2の電極層を同時にパターニングする
ことにより、くし歯状電極が形成されているので、くし
歯状電極の主要部の幅が1μm以下であるような場合に
も、圧電基板に大きなダメージを与えることなく、素子
特性を悪化させることなしに、しかも、エッチングのば
らつきによる歩留まりの低下を招くことなく、所望の特
性を備えた信頼性の高い弾性表面波素子を確実に提供す
ることが可能になる。
して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
図1は、本願発明の一実施形態にかかる弾性表面波素子
を模式的に示す平面図である。この実施形態の弾性表面
波素子1は、図1に示すように、LiTaO3やLiN
bO3などからなる圧電基板2の表面に、くし歯状電極
(IDT電極)3と、リフレクタ用電極4,5を配設す
ることにより形成されている。以下、この弾性表面波素
子1の製造方法について説明する。
リソグラフィ技術を用いて、図2(e)に示すようなレジ
ストパターンRを圧電基板2上に形成する。なお、この
レジストパターンRは、圧電基板2の表面に形成された
第1のレジスト層21と、第1のレジスト層21の上に
形成された第2のレジスト層22と、第2のレジスト層
22の上に形成された第3のレジスト層23とを備えた
3層構造を有している。以下に、図2(a)〜(e)を参照
しつつ、レジストパターンRの形成方法について説明す
る。
2上に、スピンコートにより、膜厚0.12μmの第1
のレジスト層21を形成する。そして、第1のレジスト
層21が形成された圧電基板2を、170℃、20分間
の条件でベーク処理する。なお、第1のレジスト層21
には、例えばポリジメチルグルタルイミド(PMGI)
のような、有機溶剤に対する溶解性が高く、かつ耐熱性
の良好な有機材料を用いる。この種の材料であれば、後
述する金属配線形成プロセスにおける熱負荷によっても
レジストパターンが変形することはなく、しかも有機溶
剤への溶解度が著しく低下することもない。
レジスト層21上に、スピンコートにより、膜厚0.1
6μmの第2のレジスト層22を形成する。そして、第
2のレジスト層22が形成された圧電基板2を、155
℃、1分間の条件でベーク処理する。なお、第2のレジ
スト層22には、露光波長に対する吸光性が高く、かつ
耐熱性の良好な有機材料を用いる。この有機材料として
は、露光波長に応じて適宜好適なものを選択して用いる
ことが可能であり、例えば、露光波長が365nmである
場合、BrewerScience社製のXHRi−1
6が高い吸光性を有していて好適である。
レジスト層22上に、スピンコートにより、膜厚0.3
4μmの第3のレジスト層23を形成する。そして、第
3のレジスト層23が形成された圧電基板2を、90
℃、1分間の条件でベーク処理する。なお、第3のレジ
スト層23には、ドライエッチングに対する耐性が高
く、かつ耐熱性の良好な有機材料を用いる。より具体的
な有機材料としては、富士フイルムオーリン社製のFi
―SP2などが例示される。
構造のレジストに対して露光、現像を行い、図2(d)に
示すように、第3のレジスト層23にパターニングを施
す。このとき、第2のレジスト層22が露光波長を吸収
するために、解像度が高く、微細な開口幅を有するパタ
ーンを形成することができる。それからさらに、UVキ
ュア処理を行い、レジストパターンの耐熱性を向上させ
た。
ト層23にパターニングを施した3層構造のレジストに
対して、酸素プラズマによるドライエッチング(RI
E)を施す。これにより、第3のレジスト層23の開口
部を介して、第2のレジスト層22及び第1のレジスト
層21の一部が除去され、パターニングが行われる。
イエッチング性に優れているのでエッチングレートは非
常に低く抑えられる一方、第2のレジスト層22及び第
1のレジスト層21は通常のレートでエッチング除去さ
れるため、結果的に図2(e)に示すような開口部24を
備え、その断面が逆テーパ形状のレジストパターンRが
得られる。なお、この開口部24を介して基板2上に、
くし歯状電極3(図5)が形成されることになる。
おける詳細なエッチング条件は、下記の通りである。 使用ガス :O2 処理真空度 :6.7Pa RFパワー :300W 処理時間 :3分間
Tiを用い、電子ビーム蒸着法により、図3に示すよう
に、圧電基板2上に、第1の電極層(Ti電極層)31
を形成する。このときの成膜温度は100℃、成膜速度
は1nm/s、膜厚は5nmとした。なお、この工程では、圧
電基板2上のみではなく、レジストパターンR上にも第
1の電極層31が形成される。
0重量%含有するAl−Cu合金を用い、電子ビーム蒸
着法により、図4に示すように、第1の電極層31上
に、第2の電極層32を成膜する。なお、このときの成
膜温度は100℃、成膜速度は1nm/s、膜厚は200nm
とした。また、この工程では、圧電基板2上の第1の電
極層31上のみではなく、レジストパターンR上の第1
の電極層31上にも第2の電極層32が形成される。
漬して、レジストパターンRを剥離液に溶解させ、圧電
基板2からリフトオフすることにより、図5に示すよう
に、第1の電極層31、第1の電極層31上に形成され
た第2の電極層32を備えた、2層構造のくし歯状電極
3が形成される。なお、この実施形態では、幅W(図
5)が0.5μmのくし歯状電極3を形成した。なお、
同様の方法で、リフレクタ用電極4,5も形成すること
ができる。
1の電極層31を形成するとともに、第1の電極層31
の上に第2の電極層32を形成し、リフトオフ工法によ
り第1及び第2の電極層の不要部分を同時に除去して、
くし歯状電極3を形成するようにしているので、質量が
小さくて、電気伝導性に優れたAl−Cu合金電極層
(第2の電極層)32と、Al−Cu合金電極層の結晶
性を向上させることが可能なTi電極層(第1の電極
層)31を備えた2層構造の電極を効率よく形成するこ
とが可能になり、コストの増大を招くことなく、信頼性
の高い弾性表面波素子を効率よく製造することができる
ようになる。
(第1の電極層31)として、Ti電極層を形成し、第
2の電極層32であるAl−Cu合金層の結晶性を向上
させるとともに、第2の電極層32としてCuを10重
量%の割合で含有するAl−Cu合金を用いて、耐スト
レスマイグレーション性を向上させつつ、リフトオフ法
により、第1の電極層31及び第2の電極層32を同時
にパターニングするようにしているので、従来のよう
に、複数種類のエッチング法によりパターニングを行う
場合に比べて、はるかに効率よく、第1の電極層と第2
の電極層をパターニングして、良好なくし歯状電極を形
成することが可能になる。
のような構成を有する弾性表面波素子を、1回のレジス
トパターニングと、比較的安価な1台の電子ビーム蒸着
装置による連続的な成膜を行うだけで実現することが可
能になり、各層ごとに異なるエッチング法やエッチング
条件を用いることなく、低コストで、耐電力性能に優れ
た弾性表面波素子を極めて効率よく製造することができ
る。
Cuを10重量%含有するAl−Cu合金を用いたが、
Cuの含有量は、2重量%以上の範囲で、任意に変更す
ることが可能である。また、本願発明においては、第2
の電極層として、Cu又はCuを2重量%以上含むAl
系金属材料からなる電極層を含む複数層構造の第2の電
極層を形成することも可能である。なお、この場合に
も、Ti又はTiを主成分とする合金からなる第1の電
極層(下地電極層)による、結晶性向上の効果が得られ
るため、ヒロックやボイドを発生しにくくすることが可
能になり、耐電力性能に優れたくし歯状電極を得ること
ができる。
(下層電極層)がTi電極層である場合を例にとって説
明したが、第1の電極層としては、Ti膜の代わりにT
iを主成分とする合金からなる電極層を用いることも可
能である。
1の電極層上に、第2の電極層を形成するようにしてい
るが、第2の電極層上に、さらに第3の電極層を形成す
ることも可能である。
ンが、3層構造のレジストパターンである場合を例にと
って説明したが、レジストパターンはこれに限られるも
のではなく、イメージリバース法などの他の方法により
レジストパターンを形成することも可能である。
上記実施形態に限定されるものではなく、電極のパター
ン、圧電基板の具体的な形状などに関し、発明の要旨の
範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能
である。
弾性表面波素子の製造方法は、圧電基板上及びレジスト
パターン上に、Ti又はTiを主成分とする合金からな
る第1の電極層を形成し、さらに、第1の電極層上に、
(a)Cu又はCuを2重量%以上含むAl系金属材料か
らなる第2の電極層、又は、(b)Cu又はCuを2重量
%以上含むAl系金属材料からなる電極層を含む複数層
構造の第2の電極層を形成した後、レジストパターンと
ともに第1の電極層及び第2の電極層の不要部分を除去
する、いわゆるリフトオフ法により、第1の電極層及び
第2の電極層を同時にパターニングするようにしている
ので、従来のように、複数種類のエッチング法によりパ
ターニングを行う場合に比べて、はるかに効率よく、第
1の電極層と第2の電極層をパターニングすることがで
きるようになり、生産性の大幅な向上を図ることが可能
になる。また、本願発明の弾性表面波素子の製造方法に
おいては、第1の電極層として、Ti又はTiを主成分
とする合金からなる電極層を形成するようにしているの
で、第2の電極層の結晶性(配向性)を向上させること
が可能になり、ヒロックやボイドの発生を防止すること
が可能で、耐電力性能に優れた電極を得ることができ
る。さらに、第2の電極層としてCuを2重量%以上含
むAl系金属材料からなる電極層を形成するようにした
場合、及び、Cuを2重量%以上含むAl系金属材料か
らなる電極層を含む複数層構造の電極層を形成するよう
にした場合、さらにヒロックやボイドを発生しにくくす
ることが可能になり、より耐電力性能に優れた電極を形
成することが可能になる。
法(請求項2)によれば、従来の方法では、圧電基板に
ダメージを与えてしまうことから、必ずしも容易に製造
することができなかった、くし歯状電極の主要部の幅が
1μm以下であるような弾性表面波素子を、圧電基板に
大きなダメージを与えずに、素子特性を悪化させること
なく、しかも、エッチングのばらつきによる歩留まりの
低下を招くことなく、効率よく製造することが可能にな
る。
素子においては、リフトオフ工法により、Ti又はTi
を主成分とする合金からなる第1の電極層と、(a)Cu
又はCuを2重量%以上含むAl系金属材料からなる第
2の電極層、又は、(b)Cu又はCuを2重量%以上含
むAl系金属材料からなる電極層を含む複数層構造の第
2の電極層を同時にパターニングすることにより、圧電
基板上に、結晶性に優れ、ヒロックやボイドを発生しに
くく、しかも、加工精度の高いくし歯状電極が形成され
ているので、所望の特性を備えた、信頼性の高い弾性表
面波素子を確実に提供することが可能になる。
工法により、Ti又はTiを主成分とする合金からなる
第1の電極層と、(a)Cu又はCuを2重量%以上含む
Al系金属材料からなる第2の電極層、又は、(b)Cu
又はCuを2重量%以上含むAl系金属材料からなる電
極層を含む複数層構造の第2の電極層を同時にパターニ
ングすることにより、くし歯状電極が形成されているの
で、くし歯状電極の主要部の幅が1μm以下であるよう
な場合にも、圧電基板に大きなダメージを与えずに、素
子特性を悪化させることなく、所望の特性を備えた信頼
性の高い弾性表面波素子を確実に提供することが可能に
なる。
を模式的に示す平面図である。
性表面波素子の製造方法において、圧電基板上にレジス
トパターンを形成する方法を示す図である。
の製造方法において、第1の電極層を形成した状態を示
す図である。
の製造方法において、第1の電極上に、第2の電極層を
形成した状態を示す図である。
の製造方法において、第1及び第2の電極層の不要部分
をリフトオフすることにより、くし歯状電極を形成した
状態を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】Ti又はTiを主成分とする合金からなる
第1の電極層と、該第1の電極層上に形成されたCu又
はCuを2重量%以上含むAl系金属材料からなる第2
の電極層とを備えたくし歯状電極が、圧電基板上に配設
された構造を有する弾性表面波素子の製造方法であっ
て、 圧電基板上にくし歯状電極に対応するレジストパターン
を形成する工程と、 薄膜形成方法により、圧電基板上及びレジストパターン
上に、Ti又はTiを主成分とする合金からなる第1の
電極層を形成し、さらに、第1の電極層上に、(a)Cu
又はCuを2重量%以上含むAl系金属材料からなる第
2の電極層、又は、(b)Cu又はCuを2重量%以上含
むAl系金属材料からなる電極層を含む複数層構造の第
2の電極層を形成する工程と、 前記レジストパターンとともに前記第1の電極層及び第
2の電極層の不要部分を除去することにより、第1の電
極層と第2の電極層を同時にパターニングする工程とを
具備することを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。 - 【請求項2】前記くし歯状電極の主要部の幅が1μm以
下であることを特徴とする請求項1記載の弾性表面波素
子の製造方法。 - 【請求項3】Ti又はTiを主成分とする合金からなる
第1の電極層と、該第1の電極層上に形成された、(a)
Cu又はCuを2重量%以上含むAl系金属材料からな
る第2の電極層、又は、(b)Cu又はCuを2重量%以
上含むAl系金属材料からなる電極層を含む複数層構造
の第2の電極層を備え、かつ、リフトオフ工法により、
第1の電極層と第2の電極層を同時にパターニングする
ことにより形成したくし歯状電極が、圧電基板上に形成
されていることを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項4】前記くし歯状電極の主要部の幅が1μm以
下であることを特徴とする請求項3記載の弾性表面波素
子。
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