JP2005142911A - Manufacturing method of surface acoustic wave chip, surface acoustic wave chip manufactured by the same manufacturing method and surface acoustic wave device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は弾性表面波チップの製造方法およびその製造方法により製造した弾性表面波チップ並びに弾性表面波デバイスに関するものである。 The present invention relates to a surface acoustic wave chip manufacturing method, a surface acoustic wave chip manufactured by the manufacturing method, and a surface acoustic wave device.
弾性表面波(Surface Acoustic Wave:以下、SAWという)チップは圧電効果を有する単結晶材料からなる圧電基板の表面に、一対のすだれ状電極(Interdigital Transducer:以下、IDTという)を形成し、このIDTの両端に反射器を形成したものが主な構成である。このIDTや反射器はアルミニウム合金等により形成される場合や、アルミニウム合金等の上に酸化シリコン等の絶縁膜を成膜して形成される場合がある。 A surface acoustic wave (hereinafter referred to as SAW) chip forms a pair of interdigital electrodes (hereinafter referred to as IDT) on the surface of a piezoelectric substrate made of a single crystal material having a piezoelectric effect, and this IDT. The main configuration is that reflectors are formed at both ends of the. The IDT and the reflector may be formed of an aluminum alloy or the like, or may be formed by forming an insulating film such as silicon oxide on the aluminum alloy or the like.
従来、このSAWチップは圧電基板上に電極材料を成膜して、この電極材料上にフォトリソグラフィー技術によってレジストパターンを形成し、電極材料をウエットエッチングすることにより電極パターンを形成する方法をとっていた。ところで近年は、SAWチップの高周波化および高精度化が図られているために、反応性イオンエッチング等のドライエッチング技術を用いた微細加工技術が適用されている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, this SAW chip uses a method in which an electrode material is formed on a piezoelectric substrate, a resist pattern is formed on the electrode material by a photolithography technique, and the electrode material is wet-etched to form an electrode pattern. It was. By the way, in recent years, since high frequency and high accuracy of the SAW chip have been achieved, a fine processing technique using a dry etching technique such as reactive ion etching has been applied (for example, see Patent Document 1). .
また圧電基板の表面に達する前までをドライエッチングし、ドライエッチングを止めた位置から圧電基板の表面までをウエットエッチングする加工方法もある(特許文献2および特許文献3を参照)。
しかしながら、ドライエッチング技術を用いて電極パターンを形成する場合、電極材料を確実に除去するために、圧電基板の表面をエッチングすることになり、また圧電基板の表面がエッチングプラズマに曝されて結晶状態がかわりアモルファスになる。このため弾性表面波の伝搬に影響を与え、特にQ値の劣化とともに、共振周波数のバラツキをもたらす問題点がある。また圧電基板と電極材料の界面や、電極材料と電極材料上に成膜された絶縁膜の界面に残留した塩素等のエッチングガスによるコロージョンの発生のために、SAWチップの信頼性が低下する問題点がある。 However, when forming an electrode pattern using dry etching technology, the surface of the piezoelectric substrate is etched in order to reliably remove the electrode material, and the surface of the piezoelectric substrate is exposed to etching plasma to cause a crystalline state. Instead, it becomes amorphous. For this reason, there is a problem in that the propagation of the surface acoustic wave is affected, and in particular, the Q value is deteriorated and the resonance frequency is varied. In addition, the reliability of the SAW chip decreases due to the occurrence of corrosion due to etching gas such as chlorine remaining at the interface between the piezoelectric substrate and the electrode material or at the interface between the electrode material and the insulating film formed on the electrode material. There is a point.
図8にドライエッチング時のプラズマ発光強度の説明図を示す。図8は金属膜から離脱したアルミニウムの発光強度と時間の関係を表している。そして金属膜のエッチングが終了すると発光強度が低下することを表している。また図9にSAWチップにおけるウエハー間の周波数分布の説明図を示す。図9は、まず一枚のウエハーから製造した各SAWチップにおける共振周波数を測定し、この共振周波数を平均してウエハーの平均共振周波数を算出し、そして複数のウエハーにおいて平均共振周波数を算出し、これらの分布を調べたものである。ドライエッチングとウエットエッチングの両プロセスを適用して電極パターンを形成する場合、ドライエッチングは一般的に定常的なエッチングレートから換算した時間エッチングにより行われる。ところでドライエッチングは、エッチング装置の状態、例えば装置に供給されるガス流量、ガス比、ガス圧力や、装置がプラズマによって加熱されているか否か等によりエッチングレートが大きく変わる。このため一定時間経過後にドライエッチングを終了すると、金属膜がドライエッチングされる厚さ変動、すなわちドライエッチング後の金属膜の残膜厚が大きく変動する問題点がある。 FIG. 8 is an explanatory diagram of the plasma emission intensity during dry etching. FIG. 8 shows the relationship between the emission intensity of aluminum detached from the metal film and time. And when etching of a metal film is complete | finished, it represents that emitted light intensity falls. FIG. 9 is an explanatory diagram of frequency distribution between wafers in the SAW chip. FIG. 9 shows the measurement of the resonance frequency of each SAW chip manufactured from one wafer, the average of the resonance frequencies to calculate the average resonance frequency of the wafer, and the average resonance frequency of a plurality of wafers. These distributions are examined. When an electrode pattern is formed by applying both dry etching and wet etching processes, dry etching is generally performed by time etching converted from a steady etching rate. By the way, in dry etching, the etching rate varies greatly depending on the state of the etching apparatus, for example, the gas flow rate, gas ratio, gas pressure supplied to the apparatus, and whether or not the apparatus is heated by plasma. For this reason, when dry etching is finished after a lapse of a certain time, there is a problem that the thickness variation of the metal film, that is, the remaining film thickness of the metal film after dry etching varies greatly.
そして、この後のウエットエッチングでは、前述の金属膜の残膜厚分をエッチングされると同時に、金属膜の側壁もエッチングされる。ドライエッチングではウエハー毎に金属膜の残膜厚のバラツキがあるので、前記残膜厚によってウエットエッチングされる時間も異なる。このため金属膜の側壁をエッチングする時間も異なるので、電極パターンの幅にもバラツキを生じる。ところで電極パターンの幅が変わることによって共振周波数に変動を生じる。このため図9に示すように、得られる周波数特性はウエットエッチングの横方向の加工バラツキ等により、ウエハーレベルで大きく変動する問題点がある。 In the subsequent wet etching, the remaining film thickness of the metal film is etched, and at the same time, the side wall of the metal film is etched. In dry etching, the remaining film thickness of the metal film varies from wafer to wafer, so that the wet etching time varies depending on the remaining film thickness. For this reason, since the time for etching the side wall of the metal film is different, the width of the electrode pattern also varies. By the way, the resonance frequency fluctuates by changing the width of the electrode pattern. For this reason, as shown in FIG. 9, there is a problem that the obtained frequency characteristics are largely fluctuated at the wafer level due to processing variations in the lateral direction of wet etching.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、電極パターンの加工精度を高めて、一定した周波数特性を得る弾性表面波チップの製造方法およびその製造方法により製造した弾性表面波チップを提供することを目的とする。
また本発明は、弾性表面波チップを用いた弾性表面波デバイスを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a method for manufacturing a surface acoustic wave chip to obtain a constant frequency characteristic by increasing the processing accuracy of an electrode pattern, and a surface acoustic wave chip manufactured by the method. The purpose is to provide.
Another object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device using a surface acoustic wave chip.
上記目的を達成するために、本発明に係る弾性表面波チップの製造方法は、圧電基板上に金属膜を形成し、弾性表面波伝搬領域となる金属膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に形成したパターンのマスクを介して前記金属膜および前記絶縁膜をドライエッチングし、前記金属膜に起因するプラズマ発光強度の変化に基づいてドライエッチングを終了し、ドライエッチングを止めた位置から弾性表面波伝搬領域となる圧電基板の表面までをウエットエッチングして電極パターンを形成することを特徴としている。この場合、前記ドライエッチングは、弾性表面波伝搬領域外に形成した金属膜を除去してプラズマ発光強度が低下したときに終了することが好ましい。ドライエッチングを行う毎にプラズマ発光強度を観測し、金属膜に起因するプラズマ発光強度が低下したときにドライエッチングを終了するので、ドライエッチング装置の状態に関係なく、常に同程度の金属膜をエッチングすることができる。そして常に同程度の膜厚が残る金属膜をウエットエッチングするので、エッチング時間にバラツキが生じることない。そして得られる弾性表面波(SAW)チップの電極パターンの幅にバラツキが生じることがない。よって電極パターンの加工精度を高くできるので、SAWチップの周波数精度を向上することができる。 In order to achieve the above object, a surface acoustic wave chip manufacturing method according to the present invention includes forming a metal film on a piezoelectric substrate, forming an insulating film on a metal film serving as a surface acoustic wave propagation region, and The metal film and the insulating film are dry-etched through a pattern mask formed on the film, the dry etching is terminated based on the change in the plasma emission intensity caused by the metal film, and the dry etching is stopped from the position. The electrode pattern is formed by wet etching up to the surface of the piezoelectric substrate which is a surface acoustic wave propagation region. In this case, the dry etching is preferably terminated when the plasma emission intensity is reduced by removing the metal film formed outside the surface acoustic wave propagation region. The plasma emission intensity is observed each time dry etching is performed, and the dry etching is terminated when the plasma emission intensity caused by the metal film decreases. Therefore, the same level of metal film is always etched regardless of the state of the dry etching equipment. can do. And since the metal film which always has the same film thickness is wet-etched, the etching time does not vary. And the width of the electrode pattern of the surface acoustic wave (SAW) chip obtained does not vary. Therefore, since the processing accuracy of the electrode pattern can be increased, the frequency accuracy of the SAW chip can be improved.
また前記ドライエッチングは、弾性表面波伝搬領域に形成された金属膜のエッチング途中で終了することを特徴としている。これにより弾性表面波伝搬領域がエッチングプラズマに曝されることがないので、圧電基板の表面の結晶構造が変化し、Q値が低下することがない。よって高精度のSAWチップを製造することができる。 Further, the dry etching is characterized in that it is terminated during the etching of the metal film formed in the surface acoustic wave propagation region. As a result, the surface acoustic wave propagation region is not exposed to the etching plasma, so that the crystal structure of the surface of the piezoelectric substrate changes and the Q value does not decrease. Therefore, a highly accurate SAW chip can be manufactured.
また前記金属膜をアルミニウムまたはアルミニウム系合金により形成することを特徴としている。これにより、ドライエッチングおよびウエットエッチングの両プロセスにおいて、高精度に電極パターンを加工できる。またアルミニウムまたはアルミニウム系合金を用いることにより、金属膜上に陽極酸化膜を形成することができる。 The metal film is formed of aluminum or an aluminum-based alloy. Thereby, an electrode pattern can be processed with high precision in both dry etching and wet etching processes. Further, by using aluminum or an aluminum-based alloy, an anodized film can be formed on the metal film.
また前記絶縁膜は、前記金属膜を陽極酸化して形成する陽極酸化膜であることを特徴としている。これにより電極パターン上に導電性の異物が落下しても、電極パターン同士が短絡することがない。また陽極酸化膜と金属膜の界面は連続しているので、エッチングガスが界面に侵入し、残留することがないのでコロージョンが発生しない。よって信頼性の高いSAWチップを製造できる。 The insulating film is an anodized film formed by anodizing the metal film. Thereby, even if a conductive foreign material falls on the electrode pattern, the electrode patterns are not short-circuited. Further, since the interface between the anodic oxide film and the metal film is continuous, no etching gas enters the interface and does not remain, so that no corrosion occurs. Therefore, a highly reliable SAW chip can be manufactured.
また前記絶縁膜は、シリコン系絶縁膜またはアルミニウム系絶縁膜を成膜して形成することを特徴としている。これにより電極パターン上に導電性の異物が落下しても、電極パターン同士が短絡することがない。よって信頼性の高いSAWチップを製造できる。 The insulating film is formed by forming a silicon insulating film or an aluminum insulating film. Thereby, even if a conductive foreign material falls on the electrode pattern, the electrode patterns are not short-circuited. Therefore, a highly reliable SAW chip can be manufactured.
また本発明に係る弾性表面波チップは、上述した製造方法を用いて製造したことを特徴としている。これにより、上述した特徴を有するSAWチップを得ることができる。
また本発明に係る弾性表面波デバイスは、上述した弾性表面波チップを有することを特徴としている。これにより上述した特徴を有するSAWチップを、SAW振動子、SAW発振器またはSAWフィルタ等のSAWデバイスに用いることができる。
The surface acoustic wave chip according to the present invention is manufactured using the above-described manufacturing method. Thereby, a SAW chip having the above-described characteristics can be obtained.
A surface acoustic wave device according to the present invention includes the surface acoustic wave chip described above. Accordingly, the SAW chip having the above-described characteristics can be used for a SAW device such as a SAW vibrator, a SAW oscillator, or a SAW filter.
以下に、本発明に係る弾性表面波チップの製造方法およびその製造方法により製造した弾性表面波チップ並びに弾性表面波デバイスの好ましい実施の形態を説明する。図1に本実施形態に係る電極パターンの断面図を示す。図1(a)はすだれ状電極や反射器の断面図であり、図1(b)はパッドの断面図である。また図2に弾性表面波チップの平面図を示す。弾性表面波(SAW)チップ10は、圧電効果を生じる材料からなる圧電基板24の表面上に、すだれ状電極12(IDT12)、反射器14およびパッド16からなる電極パターンが形成された構成である。
Hereinafter, preferred embodiments of a surface acoustic wave chip manufacturing method, a surface acoustic wave chip manufactured by the manufacturing method, and a surface acoustic wave device according to the present invention will be described. FIG. 1 shows a cross-sectional view of an electrode pattern according to this embodiment. FIG. 1A is a cross-sectional view of an interdigital electrode and a reflector, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a pad. FIG. 2 shows a plan view of the surface acoustic wave chip. The surface acoustic wave (SAW)
IDT12は複数の電極指を有し、IDT12同士が電極指を交互に噛み合わせて配置されている。この噛み合わせ方向におけるIDT12の両側に反射器14が形成されている。またIDT12および反射器14と、圧電基板24の側辺との間にはパッド16が形成され、パッド16とIDT12が導通接続されている。このパッド16はワイヤボンディングが施されるとき、またはフリップチップボンディングされるときの電極となる。
The IDT 12 has a plurality of electrode fingers, and the
そしてIDT12、反射器14およびパッド16はアルミニウムやアルミニウム合金等の金属膜18から形成される。なおアルミニウム合金は、例えばアルミニウムと銅の合金や、アルミニウムとシリコンの合金等である。さらにIDT12および反射器14となる金属膜18上には絶縁膜20が形成されている。絶縁膜20は、前記金属膜18の表面を陽極酸化して形成された陽極酸化膜や、前記金属膜18上に酸化シリコン、窒化シリコンまたは酸化アルミニウム等の絶縁材料を成膜して形成されたシリコン系絶縁膜やアルミニウム絶縁膜である。
The
なお陽極酸化によって形成される陽極酸化膜の膜厚は、陽極酸化をするときの電圧に依存し、高い精度で制御することができる。また陽極酸化は、金属膜18表面において酸素と金属イオンが結合して酸化が進行されるので、金属膜18と陽極酸化膜の界面の原子は互いに結合し、界面が連続的になっている。
The film thickness of the anodized film formed by anodization depends on the voltage at the time of anodization and can be controlled with high accuracy. In the anodic oxidation, oxygen and metal ions are combined on the surface of the
このようなSAWチップ10のIDT12にパッド16を介して電気信号を印加すると、圧電基板24の圧電効果によって電極指間に周期的なひずみを生じて弾性表面波が励起され、電極指の噛み合わせ方向に沿って伝搬される。伝搬された弾性表面波は反射器14で反射される。このため弾性表面波はIDT12を介して反射器14の間で伝搬されるので、IDT12および反射器14が形成された部分の圧電基板24が弾性表面波伝搬領域となる。
When an electric signal is applied to the
次に、SAWチップ10の製造方法について説明する。まずSAWチップ10の製造に用いられるドライエッチング装置について説明する。図3にドライエッチング装置の説明図を示す。ドライエッチング装置30は、主にドライエッチングを行うチャンバ32と、チャンバ32内で生成されるプラズマの発光スペクトルを観測するプラズマ発光スペクトルモニタ34を設けた構成である。チャンバ32内の下部には板状の下部電極36が設けられ、この下部電極36上にドライエッチングされる圧電ウエハー50が載置される。また上部に板状の上部電極38が設けられている。これら下部電極36と上部電極38は高周波電源(不図示)に接続され、容量結合型としてプラズマを生成する。またチャンバ32に塩素や塩化ホウ素等のエッチングガスを供給するガス供給部40が接続されている。さらにチャンバ32の側面に、プラズマの光を受光する受光部42が設けられている。この受光部42に増幅処理部44と表示部46が直列に接続されている。そして受光部42、増幅処理部44および表示部46によりプラズマ発光スペクトルモニタ34が構成され、このプラズマ発光スペクトルモニタ34は、受光部42で受光した光を増幅処理部44に出力し、増幅処理部44で光を増幅するとともにスペクトル解析を行って、解析結果を表示部46に出力し、表示部46においてスペクトルを表示する構成である。このプラズマ発光スペクトルモニタ34はエッチング終点検出に用いられる。
Next, a method for manufacturing the
次に、第1の製造方法について説明する。図4に第1の製造方法の説明図を示す。図4において、右側に示す図は圧電ウエハー50上に形成されるSAWチップの平面図であり、中央に示す図はY−Y’線における断面図、左側に示す図はX−X’線における断面図である。また図5にドライエッチング時のプラズマ発光強度の説明図を示す。まず圧電ウエハー50の表面全体に、スパッタ法や蒸着法等の成膜法を用いてアルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属膜18を成膜する(S110)。この金属膜18上にフォトレジストを塗布し、露光および現像して、SAWチップ10の弾性表面波伝搬面となる部分以外に第1のレジストマスク52を形成する(S120)。そして弾性表面波伝搬面となる部分の金属膜18の表面を陽極酸化して陽極酸化膜22を形成する(S130)。
Next, the first manufacturing method will be described. FIG. 4 is an explanatory view of the first manufacturing method. In FIG. 4, the diagram shown on the right side is a plan view of the SAW chip formed on the
次に、第1のレジストマスク52を剥離した後に、金属膜18および陽極酸化膜22上にフォトレジストを塗布し、露光および現像して、電極パターンが形成される位置に第2のレジストマスク54を形成する(S140)。そして電極パターン以外の部分をドライエッチングして、弾性表面波伝搬領域以外に形成された金属膜18を除去するとともに、弾性表面波伝搬領域に形成された陽極酸化膜22と金属膜18の上側を除去する(S150)。
Next, after peeling off the first resist
ところで、金属膜18と陽極酸化膜22のエッチングレートが異なるので、金属膜18が陽極酸化膜22よりも早くエッチングされる。このため、弾性表面波伝搬領域以外に形成された金属膜18のエッチングが終わっても、弾性表面波伝搬領域に形成された金属膜18のエッチングが終わっていない。このとき、プラズマ発光スペクトルモニタ34により、エッチングされて金属膜18から離脱したアルミニウムの発光スペクトル(波長:396nm)を観測すると、弾性表面波伝搬領域以外に形成された金属膜18のエッチングが終わるとアルミニウムの発光強度が低下する。この発光強度の低下を検出したときがドライエッチングを終了する、第1の終点となる(図5参照)。このとき発光強度が低下した後にオーバーエッチすると確実に金属膜18が除去されるので、オーバーエッチした後を第1の終点としてもよい。
Incidentally, since the etching rates of the
なお、この後さらにドライエッチングを続けると弾性表面波伝搬領域に形成された金属膜18が除去され、アルミニウムの発光は観測されなくなる。このときが第2の終点となる(図5参照)。よって、ドライエッチング時にプラズマ発光スペクトルモニタ34でアルミニウムの発光強度を観測し、この発光強度が低下(第1の終点を検出)したときにドライエチングを終了すると、弾性表面波伝搬領域以外の金属膜18が除去され、弾性表面波伝搬領域の金属膜18の上側が除去された状態となる。
If dry etching is further continued thereafter, the
また圧電ウエハー50上に形成され、表面に露出する金属膜18の領域、すなわち弾性表面波伝搬面以外の部分が大きくなればなる程、第1の終点におけるアルミニウムの発光強度の変化量が大きくなり、第2の終点における発光強度の変化量が小さくなる。また圧電ウエハー50上に形成される電極パターンの数が多くなればなる程、第1の終点におけるアルミニウムの発光強度の変化量が小さくなり、第2の終点における発光強度の変化量が大きくなる。
Further, the larger the region of the
また陽極酸化膜22の膜厚を変えることにより、弾性表面波伝搬面における金属膜18のエッチングされる厚さと、弾性表面波伝搬面以外における金属膜18のエッチングされる厚さを変えることができる。このため陽極酸化膜22の膜厚を厚くすると、弾性表面波伝搬面における金属膜18の厚さと弾性表面波伝搬面以外における金属膜18の厚さの差分が大きくなる。
またドライエッチングを行うときのプラズマの生成方法は、誘導結合型や電子サイクロトロン共鳴法等を用いてもよい。
Further, by changing the film thickness of the
As a method for generating plasma when performing dry etching, an inductive coupling type, an electron cyclotron resonance method, or the like may be used.
次に、第1の終点を検出してドライエッチングを終了した後、リン酸系等のエッチング溶液に圧電ウエハー50を浸漬し、ドライエッチングを終了した位置から圧電ウエハー50の表面までをウエットエッチングして、弾性表面波伝搬領域に形成された金属膜18を除去する(S160)。なおエッチング溶液は、金属膜18をエッチングするが、圧電ウエハー50をエッチングしない選択的なものであれば、リン酸系のエッチング溶液に限定されることはない。この後、第2のレジストマスク54を剥離すると、圧電ウエハー50上に複数の電極パターンが形成される(S170)。そして最後に、圧電ウエハー50をダイシングして各SAWチップ10が製造される(S180)。
Next, after the first end point is detected and dry etching is completed, the
このような製造方法では、弾性表面波伝搬領域以外の圧電ウエハー50の表面がエッチングプラズマに曝されるので、圧電ウエハー50の表面がアモルファスになるが、弾性表面波伝搬領域の圧電ウエハー50表面はエッチングプラズマに曝されないので結晶構造を保ったままとなる。
In such a manufacturing method, since the surface of the
次に、第2の製造方法について説明する。図6に第2の製造方法の説明図を示す。図6において、右側に示す図は圧電ウエハー50上に形成されるSAWチップの平面図であり、中央に示す図はY−Y’線における断面図、左側に示す図はX−X’線における断面図である。まず圧電ウエハー50の表面全体にスパッタ法や蒸着法等の成膜法を用いてアルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属膜18を成膜する(S210)。この金属膜18の表面全体に、スパッタ法、蒸着法または気相成長法等の成膜法を用いて酸化シリコン等の絶縁膜20を成膜する(S220)。この絶縁膜20上にフォトレジストを塗布し、露光および現像して、SAWチップ10の弾性表面波伝搬面となる部分に第1のレジストマスク52を形成する(S230)。そして弾性表面波伝搬領域以外に形成された絶縁膜20をドライエッチングまたはウエットエッチングにより除去して、金属膜18を露出させる(S240)。
Next, the second manufacturing method will be described. FIG. 6 shows an explanatory diagram of the second manufacturing method. In FIG. 6, the diagram shown on the right side is a plan view of the SAW chip formed on the
次に、第1のレジストマスク52を剥離した後に、SAWチップ10の電極パターンが形成される位置に第2のレジストマスク54を形成する(S250)。そして電極パターン以外の部分をドライエッチングして、弾性表面波伝搬領域以外に形成された金属膜18を除去するとともに、弾性表面波伝搬領域に形成された絶縁膜20と金属膜18の上側を除去する(S260)。このS260のドライエッチング工程は、第1の製造方法におけるS150のドライエッチング工程と同様に行えばよい。
Next, after removing the first resist
次に、ドライエッチングを終了した位置から圧電ウエハー50の表面までをウエットエッチングして、弾性表面波伝搬領域に形成された金属膜18を除去する(S270)。このS270のウエットエッチング工程は、第1の製造方法におけるS160のウエットエッチング工程と同様に行えばよい。この後、第2のレジストマスク54を剥離すると、圧電ウエハー50上に複数の電極パターンが形成される(S280)。そして最後に、圧電ウエハー50をダイシングして各SAWチップ10が製造される(S290)。
Next, wet etching is performed from the position where dry etching is completed to the surface of the
次に、上述のように製造したSAWチップ10の、ウエハー間の周波数分布を調べた。これは、まず一枚のウエハーから製造した各SAWチップ10の共振周波数を測定し、この共振周波数を平均してウエハーの平均共振周波数を算出している。そして複数のウエハーにおいて平均共振周波数を算出し、これらの分布を調べたものである。図7にウエハー間の周波数分布の説明図を示す。図7の縦軸は平均共振周波数を示し、横軸は度数を示している。図7より、周波数分布は、ある平均共振周波数を最大として狭い範囲に分布していることがわかる。これにより、本実施形態に係る製造方法を用いて製造したSAWチップ10は、異なるウエハーから製造されたものであっても、共振周波数にほとんどバラツキが生じず、高精度で製造されていることがわかる。
Next, the frequency distribution between wafers of the
そして、本実施の形態に係るSAWチップ10をパッケージに実装すればSAW共振子となり、SAWチップ10と発振回路をパッケージに実装すればSAW発振器となる。また本実施の形態に係るSAWチップ10をSAWフィルタとすることもできる。このようにしてSAWデバイスが形成される。
When the
このようなSAWチップ10の電極パターンは、弾性表面波伝搬領域内には金属膜18と絶縁膜20が形成され、弾性表面波伝搬領域外には金属膜18のみが形成された構成である。この電極パターンの形成時において、ドライエッチングを行うと、先に弾性表面波伝搬領域外の金属膜18が除去され、弾性表面波伝搬領域の金属膜18の下部が残った状態となる。このときプラズマ発光スペクトルモニタ34において、金属膜18を構成するアルミニウムの発光強度を観測すると、発光強度の低下を観測することができる。そして発光強度の低下を観測したときをエッチング終点検出ポイントとすると、エッチング条件、すなわちドライエッチング装置の状態が変わっても弾性表面波領域における金属膜18を常に同程度残すことができる。また発光強度の低下を観測した後、オーバーエッチすることで、弾性表面波伝搬領域外の金属膜18にエッチング残渣が生じることがない。
The electrode pattern of the
そして、常に同程度の膜厚が残る金属膜18をウエットエッチングするので、エッチング時間にバラツキが生じることがない。ところで、ウエットエッチングは等方性エッチングのため、金属膜18をエッチングするとともに電極パターンもエッチングする。このため従来技術に係る製造方法のように弾性表面波伝搬領域に残る金属膜18の膜厚にバラツキがあると、ウエハー毎に電極パターンのエッチング量が変わるので共振周波数にバラツキが生じることになる。しかし本実施形態に係る製造方法では、ドライエッチング時のエッチング量にバラツキが生じていないので、ウエットエッチングでは常に同程度のエッチング量となり、共振周波数にバラツキを生じることがない。よって、常に同程度の共振周波数を有するSAWチップ10を製造することができる。
Since the
また弾性表面波伝搬面に形成される電極パターンの構成を、金属膜18と、この金属膜18の表面を陽極酸化した陽極酸化膜22とすると、金属膜18と陽極酸化膜22の界面は連続しているので、この界面に塩素等のエッチングガスが侵入して、残留することがない。このため電極パターンにコロージョンが発生することがないので、信頼性の高いSAWチップ10を製造することができる。
If the electrode pattern formed on the surface acoustic wave propagation surface is composed of a
また弾性表面波伝搬面上の電極パターンをエッチングするときは、電極パターンの途中までをドライエッチングし、ドライエッチングを止めた位置から圧電基板24の表面までをウエットエッチングする構成なので、弾性表面波伝搬面がエッチングプラズマに曝されることがない。このためSAWチップ10のQ値が劣化することがない。また圧電基板24と電極パターンの界面にエッチングガスが侵入し、残留することがないのでコロージョンが発生することがない。よって高精度で、信頼性の高いSAWチップ10を製造することができる。
Further, when etching the electrode pattern on the surface acoustic wave propagation surface, the structure is such that dry etching is performed halfway through the electrode pattern and wet etching is performed from the position where the dry etching is stopped to the surface of the
また弾性表面波伝搬面に形成される電極パターンの表面には絶縁膜20が形成されているので、電極パターン上に導電性の異物が付着しても電極パターンが短絡することがない。よって信頼性の高いSAWチップ10を製造することができる。
In addition, since the insulating
なお本実施形態では、弾性表面波伝搬領域の金属膜18上に絶縁膜20を形成して、弾性表面波伝搬領域外の金属膜18との間でエッチングに差ができる構成としているが、ウエハー上に金属膜18を成膜している途中で、ウエハー周縁部を覆うマスクを被せ、ウエハー中央部と周縁部で金属膜18に段差を設ける構成としてもよい。この構成とすると、ドライエッチングを行うときは先に周縁部の金属膜18が除去されるので、このときを第1の終点とすることができる。このため本実施形態のように、金属膜18上に絶縁膜20を形成する必要がない。
In the present embodiment, the insulating
また成膜途中でマスクを被せる代わりに、ウエハー周縁部の金属膜18をエッチングして段差を設ける構成としてもよい。
また本実施形態ではIDT12の両端に反射器14を設けた構成としているが、反射器を設けない構成としてもよい。この場合、電極パターンはIDTとパッドから構成される。
Instead of covering the mask in the middle of the film formation, the
In the present embodiment, the
なお本実施形態に係るSAWチップ10における弾性表面波伝搬面以外の圧電基板表面はアモルファス構造であり、弾性表面波伝搬面は圧電基板の結晶構造を保った状態である。これは透過電子顕微鏡で結晶構造を観察することにより確認することができる。また本実施形態に係るSAWチップ10における電極パターンの外観は、弾性表面波伝搬面内と弾性表面波伝搬面以外、すなわちIDTおよび反射器とパッドとで異なる。これは走査電子顕微鏡等で外観を観察することで確認することができる。このためSAWチップを観察することにより、本実施形態に係るSAWチップ10の製造方法で製造したSAWチップであるか否かを確認することができる。
Note that the surface of the piezoelectric substrate other than the surface acoustic wave propagation surface in the
10………弾性表面波(SAW)チップ、12………すだれ状電極(IDT)、14………反射器、16………パッド、18………金属膜、20………絶縁膜、24………圧電基板、30………ドライエッチング装置、32………チャンバ、34………プラズマ発光スペクトルモニタ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
A surface acoustic wave device comprising the surface acoustic wave chip according to claim 7.
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