JP2006014017A - 弾性表面波装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 同一の圧電基板上に膜厚の異なる複数の弾性表面波フィルタ素子を有する弾性表面波装置の製造工程において、一方の電極の膜厚をハーフエッチングによって制御する工法や、リフトオフ工法によって微細電極の形成を制御すると、制御が困難でコスト高となる。
【解決手段】 両フィルタ素子１１、１２の膜厚差分の厚みの電極膜１１ｂを膜厚が大の方のフィルタ素子１１のＩＤＴ電極を配置する領域に成膜し、次に、膜厚が小の方のフィルタ素子１２の膜厚を有する電極膜１２ｂ、１２ｃを全面に成膜し、しかる後、両フィルタ素子１１、１２のＩＤＴ電極１１ａ１２ａと同一形状のレジスト１６をパターニングし、しかる後、電極膜１２ｂ、１２ｃを同時にエッチングし、レジスト１６を除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、弾性表面波装置に関し、特に同一の圧電基板上に膜厚の異なる複数の弾性表面波フィルタ素子を有する弾性表面波装置とその製造方法に関する。

近年、通信機器等において、特に高周波域において優れた伝送特性を示す弾性表面波フィルタは、所望の伝送特性を得るために同一圧電基板上に複数の弾性表面波フィルタ素子を構成したものが用いられている。そして、この個々の弾性表面波フィルタ素子に要求される特性が異なるため、各弾性表面波フィルタ素子を構成する電極の膜厚が弾性表面波フィルタ素子間で異なっている。
図３は、従来の１つの圧電基板上に膜厚の異なる複数の弾性表面波フィルタ素子を有する弾性表面波装置の製造工程を説明するための断面図である。本弾性表面波装置は、同図（ｅ）に示される電極群３１ａからなる第１の弾性表面波フィルタ（以下、単にフィルタという）素子３１と、前者に比して相対的に電極膜厚が薄い電極群３２ａからなる第２のフィルタ素子３２が同一の圧電基板３３上に形成されている構造を有する。

フィルタ素子３１、３２の形成にあたっては、先ず、同図（ａ）に示すように、圧電基板３３上に、第２のフィルタ素子３２の電極３２ａの膜厚に等しい厚みの導電膜３４を形成し、この導電膜３４上に、レジストを全面塗布し、しかる後、マスクを用いて露光することによりレジスト３５をパターニングする。
レジスト３５のパターニングは、第１、第２のフィルタ素子３１、３２の電極と等しい形状となるように行われる。
次に、導電膜３４をエッチングし、レジスト３５を除去することにより、同図（ｂ）に示すように、第２のフィルタ素子３２の電極３２ａを形成すると共に、第１のフィルタ素子３１側については、導電膜３４の厚みで構成された電極３１ａ′を形成する。

次に、同図（ｃ）に示すように、第１のフィルタ素子３１側については、電極３１a′が形成されていない領域にレジスト３６を形成すると共に、第２のフィルタ素子３２側については、レジスト３６′を付与する。この場合、レジスト３６は、圧電基板３３上にレジストを全面に付与した後フォトリソグラフイによりパターニングすることにより、既に形成されている電極３１ａ′間にレジスト３６を残存させる。

しかる後、同図（ｄ）に示すように、蒸着によって圧電基板３３上に導電膜を積層して、電極３１ａ′上に電極３１ａ″を形成する。この場合、電極３１ａ′と電極３１ａ″とをあわせた膜厚が第１のフィルタ素子３１の電極３２ａの所定の厚みになるように蒸着される。同時にレジスト３６、３６′上にも導電膜３７が形成される。
次に、上記レジスト３６、３６′を導電膜３７と共にリフトオフし、同図（ｅ）に示す電極３１ａを完成させる。このようにして、フィルタ素子３１、３２の膜厚の異なる電極３１ａ、３２ａが形成される。

しかしながら、上記の製造方法では、最初に形成した電極３１ａ′間にレジスト３６を形成し、かつ電極３１ａ′上に正確に電極３１ａ″を積層形成しなければならず、電極幅が例えば１μｍ程度と非常に細い弾性表面波素子の場合、レジスト３６の形成及び電極３１ａ″の積層は、サブミクロンオーダの精度で行う必要があり、製造歩留りが極端に悪化するという問題があった。
上記問題に対して、特許第３１８９７１９号公報にその対策となる製造方法が開示されている。

図４は、前記公報の第１の実施例に係わる弾性表面波装置の製造方法を説明する断面図である。この実施例の弾性表面波装置は、同図（ｅ）に示される電極群４１ａからなる第１の弾性表面波フィルタ（以下、単にフィルタという）素子４１と、前者に比して相対的に電極膜厚が薄い電極群４２ａからなる第２のフィルタ素子４２が同一の圧電基板４３上に構成されている。
上記弾性表面波装置の製造方法は次のとおりである。フィルタ素子４１、４２の形成にあたっては、先ず、同図（ａ）に示すように、圧電基板４３上に第１のフィルタ素子４１の電極４１ａの膜厚に等しい厚みの導電膜４４を形成し、この導電膜４４上にレジストを全面塗布し、マスクを用いて露光することにより、レジスト４５をパターニングする。レジスト４５のパターニングは、第１のフィルタ素子４１の電極４１ａと等しい形状となるように行われる。
しかる後、導電膜４４をエッチングし、レジスト４５を除去することにより、同図（ｂ）に示すように、第１のフィルタ素子４１の電極４１ａを形成する。

次に、圧電基板４３上全面にレジストを塗布し、しかる後、マスクを用いて露光し、露光部のレジストを除去することにより、同図（ｃ）に示されるように、レジスト４６をパターニングする。レジスト４６のパターニングは、第２のフィルタ素子４２の電極４２ａと等しい形状部分が開口部となるように行われる。なお、第１のフィルタ素子４１の電極４１ａは、レジスト４６′により保護されている。

次に、圧電基板４３上全面に第２のフィルタ素子４２の電極４２ａの膜厚に等しい厚みの導電膜を蒸着等によって形成する。このようにして、同図（ｄ）に示すように、第２のフィルタ素子４２の電極４２ａが形成される。しかる後、レジスト４６、４６′上に形成されている導電膜４７をレジスト４６、４６′と共にリフトオフし、同図（ｅ）に示すフィルタ素子４１、４２の膜厚の異なる電極４１ａ、４２ａが形成される。

また、前記公報の第２、第３の実施例の製造方法の概要は次のとおりである。
第２の実施例においては、先ず、圧電基板上全面に膜厚が厚い方の第１のフィルタ素子の電極に等しい厚みの導電膜を形成し、その導電膜の膜厚が薄い方の第２のフィルタ素子の電極配置領域全体をハーフエッチングによって第２のフィルタ素子の電極の膜厚となるように整形する。しかる後、第１のフィルタ素子及び第２のフィルタ素子の電極をエッチングにて形成する。
また、第３の実施例においては、圧電基板上に、第１のフィルタ素子の電極に等しい厚みの導電膜を形成し、次に、エッチングによって第１のフィルタ素子の電極と第２のフィルタ素子の電極より膜厚の大きな電極を形成する。しかる後、第２のフィルタ素子の電極のみをハーフエッチングによって所定の膜厚となるように整形する。
特許第３１８９７１９号公報

しかしながら、上記いずれの方法においても、一方のフィルタ素子の膜厚制御が困難であるという問題がある。
即ち、図４（前記公報の第１の実施例）の製造方法は、一方のフィルタ素子のＩＤＴ電極をリフトオフで形成しているが、微細電極のリフトオフでは、成膜の際、垂直からずれた方向成分を持って入射する蒸着金属分子の一部がレジストの影となるため、レジストがない状態よりも膜厚が薄くなるという問題がある。
この場合、理想的な垂直方向の成膜を行えば良いが、生産性との両立は困難であり、また、リフトオフするレジストの膜厚は、通常、電極膜厚の２〜３倍以上必要である上、パターニング後のレジストの断面が逆テーパ形状であるため、電極幅及び電極間隔が極めて狭い弾性表面波装置の成膜においては不向きである。
図３の製造方法は、上記微細電極のリフトオフに伴う問題と、既述のようにサブミクロンオーダーの精度での重ね合せ露光が必要であるという問題がある。

また、前記公報の第２、第３の実施例に示される製造方法においては、いずれも一旦、膜厚が厚い方のフィルタ素子の電極の膜厚をもつ導電膜を成膜して、その後、ハーフエッチングにより膜厚が薄い方のフィルタ素子の電極の膜厚に厚みを整形する方法がとられている。
しかしながら、ハーフエッチングによる膜厚制御は、成膜工程による膜厚制御と比較して制御要素が多く工程が複雑になるという問題があった。
また、エッチングの終点検出には、例えば、分光分析や、光反射（透過）による検出が行われるが、ハーフエッチングの場合は、この方法を用いることができず、レーザー測距装置を用いて膜厚を確認する方法がとられるが、誤差が大きく大量生産には不向きであるという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、リフトオフ工法を用いることなく、また、電極の膜厚をハーフエッチングによって制御する工法を用いることなく、一般的な成膜工程だけで同一圧電基板上に膜厚の異なる複数の弾性表面波フィルタ素子を有する弾性表面波装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明においては、圧電基板上に膜厚の異なる２つの弾性表面波フィルタ素子を有する弾性表面波装置の製造方法であって、前記両フィルタ素子の膜厚差分の厚みを有する電極膜を成膜する工程と、前記圧電基板上の少なくとも膜厚大の方のフィルタ素子のＩＤＴ電極を配置する領域を残して前記電極膜をエッチングする工程と、膜厚小の方のフィルタ素子の膜厚分の電極膜を成膜する工程と、両フィルタ素子のＩＤＴ電極を同時にエッチングにて形成する工程とを備たことを特徴とする。

請求項２の発明においては、圧電基板上に膜厚の異なる２つの弾性表面波フィルタ素子を有する弾性表面波装置の製造方法であって、前記両フィルタ素子の膜厚差分の厚みを有する電極膜を成膜する工程と、前記圧電基板上の少なくとも膜厚大の方のフィルタ素子のＩＤＴ電極を配置する領域を残して前記電極膜をエッチングする工程と、膜厚小の方のフィルタ素子の膜厚分の電極膜を成膜する工程と、前記膜厚大の方のフィルタ素子のＩＤＴ電極をエッチングにて形成する工程と、前記膜厚の小さい方のフィルタ素子のＩＤＴ電極をエッチングにて形成する工程とを備えたことを特徴とする。
また、請求項３に記載の弾性表面波装置は、請求項１または請求項２に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする。

本発明においては、一つの圧電基板上に電極膜厚の異なる複数のフィルタのＩＤＴ電極を形成する方法を、請求項１においては、両フィルタ素子の膜厚差分の厚みの電極膜を膜厚が大の方のフィルタ素子のＩＤＴ電極を配置する領域に成膜し、次に、膜厚が小の方のフィルタ素子の膜厚を有する電極膜を全面に成膜し、しかる後、両フィルタ素子のＩＤＴ電極を同時にエッチングによって形成するようにした。
また、請求項２においては、先ず、両フィルタ素子の膜厚差分の厚みを有する電極膜を膜厚が大の方のフィルタ素子のＩＤＴ電極を配置する領域に成膜し、次に、全面に膜厚が小の方のフィルタ素子の膜厚を有する電極膜を成膜し、しかる後、膜厚が大の方のフィルタ素子のＩＤＴ電極をエッチングによって形成し、次に、膜厚が小の方のフィルタ素子のＩＤＴ電極をエッチングによって形成するようにした。
その結果、本発明によれば、一つの圧電基板上に形成される複数のフィルタ素子のＩＤＴ電極を、リフトオフ工法を用いることなく形成し、また、電極膜厚の制御を電極膜のエッチングによらずして行い、各々のフィルタ素子のＩＤＴ電極を単独で形成した時と同等の高い精度で形成することが可能である。
したがって、本発明の製造方法は、優れた性能をもった１つの圧電基板上に膜厚の異なる複数の弾性表面波フィルタ素子を有する弾性表面波装置を提供する上で顕著な効果を有する。

本発明を図面に示した実施の形態に基づいて説明する。図１は、本発明に係わる１つの圧電基板上に膜厚の異なる複数の弾性表面波フィルタを有する弾性表面波装置の製造工程の実施例を説明する断面図である。
本例の弾性表面波装置１０は、同図（ｅ）に示すように、所定の膜厚の電極群１１ａからなる第１の弾性表面波フィルタ（以下、単にフィルタという）素子１１と、前記第１のフィルタ素子１１に比して膜厚が相対的に薄い電極群１２ａからなる第２のフィルタ素子１２が同一の圧電基板１３上に構成されている。

フィルタ素子１１、１２の形成にあたっては、先ず、同図（ａ）に示すように、圧電基板１３上に第１のフィルタ素子１１と第２のフィルタ素子１２の両フィルタの電極１１ａ、１２ａの膜厚差分の導電膜１４を、蒸着あるいはスバッタ等で成膜し、その上にレジストを全面塗布し、マスクを用いて露光して不要部分のレジストを除去することによって、フィルタ素子１１のＩＤＴ電極配置領域部分を覆うレジスト１５を残す。
その後、エッチングすることによって、同図（ｂ）に示すように、フィルタ素子１１のＩＤＴ電極配置領域の導電膜１１ｂを得る。なお、本工程のエッチングは圧電基板へのダメージを考慮してウェットエッチングで行うことが望ましいが、これに限るものではない。

次に、同図（ｃ）に示すように、フィルタ素子２の電極１２ａの膜厚の導電膜１２ｂ、１２ｃを全面に成膜する。なお、この工程での成膜方法はスパッタとし、成膜に先立ち圧電基板１３を逆スパッタして、同図（ｂ）で形成した電極膜１１ｂの表面酸化膜を除去する方が望ましいが、これに限るものではない。
次に、前記電極膜１２ｂ、１２ｃ上全面にレジストを塗布し、マスクを用いて露光し、不要部分のレジストを除去することによって同図（ｄ）に示すように、フィルタ素子１、２の電極１１ａ、１２ａと等しい形状となるレジスト１６をパターニングする。

しかる後、導電膜１２ｂ、１２ｃをエッチングし、レジスト１６を除去することによって、同図（ｅ）に示すように、圧電基板１３上に第１のフィルタ素子１１の電極１１ａと第２のフィルタ素子１２の電極１２ａが完成する。
上記のようにして、膜厚の異なる電極１１ａ、１２ａでそれぞれ構成されるフィルタ素子１１、１２が形成される。

図２は、本発明に係わる１つの圧電基板上に膜厚の異なる複数の弾性表面波フィルタを有する弾性表面波装置の製造工程の変形実施例を説明する断面図である。
本例の弾性表面波装置２０は、同図（ｅ）に示すように、所定の膜厚の電極群２１ａからなる第１の弾性表面波フィルタ（以下、単にフィルタという）素子２１と、前記第１のフィルタ素子２１に比して膜厚が相対的に薄い電極群２２ａからなる第２のフィルタ素子２２が同一の圧電基板２３上に構成されている。

同図（ａ）に示すように、圧電基板２３上の第１のフィルタ素子２１の領域には、第１のフィルタ素子２１と第２のフィルタ素子２２の両フィルタの電極２１ａ、２２ａの膜厚差分の導電膜２１ｂと第２のフィルタ素子１２の電極１２ａの膜厚をもつ導電膜２２ｃとが積層された導電膜が、また、第２のフィルタ素子２２の領域には、第２のフィルタ素子２２の電極２２ａの膜厚をもつ電極膜２２ｂが、それぞれ図１（ａ）〜（ｃ）と同様の方法によって形成される。

次に、圧電基板２３上にレジストを全面に塗布した後、フォトリソグラフイによりパターニングすることにより、同図（ｂ）に示すように、フィルタ素子２１の領域の電極２１ａと等しい形状のレジスト２４とフィルタ素子２２の領域全面を覆うレジスト２４′を残存させる。
しかる後、導電膜をエッチングし、レジスト２４、２４′を除去することによって、同図（ｃ）に示すように、圧電基板２３上に第１のフィルタ素子２１の電極２１ａと第２のフィルタ素子１２の電極１２ａの膜厚をもつ電極膜２２が形成される。

次に、圧電基板２３上にレジストを全面に塗布した後、フォトリソグラフイによりパターニングすることにより、同図（ｄ）に示すように、フィルタ素子２２の領域の電極２２ａと等しい形状のレジスト２５とフィルタ素子２１の領域全面を覆うレジスト２５′を残存させる。
しかる後、エッチングし、レジスト２５、２５′を除去することによって、同図（ｅ）に示すように、圧電基板２３上に第１のフィルタ素子２１の電極２１ａと第２のフィルタ素子２２の電極２２ａが完成する。このようにして、膜厚の異なる電極２１ａ、２２ａでそれぞれ構成されるフィルタ素子２１、２２が形成される。

上述の方法によれば、リフトオフの工法やハーフエッチングによって膜厚を制御する工法を用いることなく、同一の圧電基板上に膜厚の異なる電極で構成される弾性表面波装置を構成することができる。

本発明に係わる１つの圧電基板上に膜厚の異なる複数の弾性表面波フィルタを有する弾性表面波装置の製造工程の実施例を説明する断面図。 本発明に係わる１つの圧電基板上に膜厚の異なる複数の弾性表面波フィルタを有する弾性表面波装置の製造工程の変形実施例を説明する断面図。 従来の１つの圧電基板上に膜厚の異なる複数の弾性表面波フィルタ素子を有する弾性表面波装置の製造工程を説明するための断面図。 特許第３１８９７１９号公報の第１の実施例に係わる弾性表面波装置の製造方法を説明する断面図。

符号の説明

１０・・弾性表面波装置、 １１・・第１の弾性表面波フィルタ素子、 １１ａ・・電極、
１１ｂ・・導電膜、 １２・・第２の弾性表面波フィルタ素子、 １２ａ・・電極、
１２ｂ、１２ｃ・・導電膜、１３・・圧電基板、１４・・導電膜、１５、１６・・レジスト、
２０・・弾性表面波装置、２１・・第１の弾性表面波フィルタ素子、 ２１ａ・・電極、
２１ｂ・・導電膜、 ２２・・第２の弾性表面波フィルタ素子、 ２２ａ・・電極、
２２ｂ、２２ｃ・・導電膜、２３・・圧電基板、２４、２４′、２５、２５′・・レジスト、
３１・・第１の弾性表面波フィルタ素子、３１ａ、３１ａ′、３１ａ″・・・・電極、
３２・・第２の弾性表面波フィルタ素子、３２ａ・・電極、 ３３・・圧電基板、
３４・・導電膜、 ３５・・レジスト、３６、３６′・・レジスト、３７・・導電膜、
４１・・第１の弾性表面波フィルタ素子、 ４１ａ・・電極、
４２・・第２の弾性表面波フィルタ素子、４２ａ・・電極、４３・・圧電基板、４４・・導電膜、
４５、４６、４６′・・レジスト、 ４７・・導電膜

Claims (3)

1. 圧電基板上に膜厚の異なる２つの弾性表面波フィルタ素子を有する弾性表面波装置の製造方法であって、
   前記両フィルタ素子の膜厚差分の厚みを有する電極膜を成膜する工程と、前記圧電基板上の少なくとも膜厚大の方のフィルタ素子のＩＤＴ電極を配置する領域を残して前記電極膜をエッチングする工程と、膜厚小の方のフィルタ素子の膜厚分の電極膜を成膜する工程と、両フィルタ素子のＩＤＴ電極を同時にエッチングにて形成する工程とを備たことを特徴とする弾性表面波装置及びその製造方法。
2. 圧電基板上に膜厚の異なる２つの弾性表面波フィルタ素子を有する弾性表面波装置の製造方法であって、
   前記両フィルタ素子の膜厚差分の厚みを有する電極膜を成膜する工程と、前記圧電基板上の少なくとも膜厚大の方のフィルタ素子のＩＤＴ電極を配置する領域を残して前記電極膜をエッチングする工程と、膜厚小の方のフィルタ素子の膜厚分の電極膜を成膜する工程と、前記膜厚大の方のフィルタ素子のＩＤＴ電極をエッチングにて形成する工程と、前記膜厚の小さい方のフィルタ素子のＩＤＴ電極をエッチングにて形成する工程とを備えたことを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする弾性表面波装置。
   

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