JP2010239613A

JP2010239613A - 弾性波素子と、この弾性波素子の製造方法

Info

Publication number: JP2010239613A
Application number: JP2010051382A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Nakanishi; 秀和中西; Hiroyuki Nakamura; 弘幸中村; Yukio Iwasaki; 行緒岩崎
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2010-10-21
Also published as: US8174165B2; US20100231089A1

Abstract

【課題】透光性誘電体層の膜厚測定の正確性を向上する。
【解決手段】本発明の弾性波素子８は、圧電体９と、圧電体９の上に形成されたＩＤＴ電極１０と、圧電体９の上にＩＤＴ電極１０の少なくとも一部を覆うように形成された透光性誘電体層１２とを備え、圧電体９の上に透光性誘電体層１２に覆われるように形成されると共に可視光波長領域において圧電体９の反射率よりも高い反射率を有する反射膜１４を有する構成とした。この構成により、弾性波素子８の製造過程において、透光性誘電体層１２の成膜後に、光干渉式法による膜厚測定法等にて透光性誘電体層１２の膜厚測定を実施する際、可視光波長領域において圧電体９の反射率よりも高い反射率を有する反射膜１４からの反射光を用いることができる。これにより、より正確な透光性誘電体層１２の膜厚測定を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性波素子と、この弾性波素子の製造方法に関するものである。

以下、従来の弾性波素子について、図面を用いて説明する。図５は従来の弾性波素子１の上面模式図である。図５において、弾性波素子１は、例えば、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム等からなる圧電体２と、この圧電体２の上に形成された例えば銅等の金属からなるＩＤＴ電極３と、圧電体２の上であってＩＤＴ電極３の両端に設けられたグレーティング反射器７と、圧電体２の上に形成されると共にＩＤＴ電極３に電気的に接続されたアルミニウム等の金属からなるパッド電極４と、圧電体２の上にＩＤＴ電極３を覆うように形成された酸化ケイ素等からなる透光性誘電体層５とを備える。尚、この透光性誘電体層５は、素子外部とパッド電極４とを導通可能とする為、パッド電極４の上面の一部、もしくは全部を透光性誘電体層５から露出する開口部６を有する。

上記従来の弾性波素子１の製造過程において、透光性誘電体層５の成膜後に、エリプソメータ等にて入射光の偏光状態と圧電体２から反射される反射光の偏光状態とを比較することによって、透光性誘電体層５の膜厚測定を実施していた。

なお、この出願に関連する先行技術文献として特許文献１が知られている。

特開平８−１６２８７８号公報

上記従来の弾性波素子１において、エリプソメータ等にて入射光の偏光状態と圧電体２から反射される反射光の偏光状態とを比較することによって膜厚測定を実施する場合、可視光波長領域における圧電体２の光反射率が十分高いとは言えず、また、基板表面の荒れに非常に敏感なため正確な膜厚測定を行うことが困難であった。その為、周波数規格から外れる弾性波素子によって歩留まりが悪くなり、生産性が低下するという問題が生じていた。これは、透光性誘電体層５の膜厚に対して弾性波素子の周波数特性が大きく変化する為である。

そこで本発明は、透光性誘電体層の膜厚測定の正確性を向上することにより、弾性波素子の生産性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の弾性波素子は、圧電体と、圧電体の上に形成されて主要波を励振させるＩＤＴ電極と、圧電体の上にＩＤＴ電極の少なくとも一部を覆うように形成された透光性誘電体層とを備え、圧電体の上に透光性誘電体層に覆われるように形成されると共に可視光波長領域において圧電体の反射率よりも高い反射率を有する反射膜を有し、反射膜の最小幅は、前記ＩＤＴ電極における主要波伝搬方向に対し垂直方向のバスバー幅より大きい構成とした。

上記構成により、弾性波素子の製造過程において、透光性誘電体層の成膜後に、光干渉式法による膜厚測定法等にて透光性誘電体層の膜厚測定を実施する際、可視光波長領域において圧電体の反射率よりも高い反射率を有する反射膜からの反射光を用いることができる。これにより、より正確な透光性誘電体層の膜厚測定を行うことができ、その結果、周波数規格から外れる弾性波素子によって歩留まりが悪くなることを抑制する。即ち、弾性波素子の生産性を向上させることができるのである。

本発明の実施の形態１における弾性波素子の上面模式図同弾性波素子の製造工程を示す断面模式図（ａ）は、図３（ｂ）におけるＣ−Ｃ´間の弾性波素子の断面模式図、（ｂ）は、同弾性波素子の他の上面模式図同弾性波素子の他の上面模式図従来の弾性波素子の上面模式図

(実施の形態１)
以下、本発明の実施の形態１について、図面を用いて説明する。図１は、実施の形態１における弾性波素子の上面模式図である。

図１において、弾性波素子８は、圧電体９と、この圧電体９の上に形成されてＳＨ波等の主要波を励振させるＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極１０と、圧電体９の上であってＩＤＴ電極１０の両端に設けられたグレーティング反射器１５と、圧電体９の上に形成されると共にＩＤＴ電極１０に電気的に接続されて電気信号の入出力を行うためのパッド電極１１と、圧電体９の上にＩＤＴ電極１０を覆うように形成された透光性誘電体層１２とを備える。尚、この透光性誘電体層１２は、素子外部とパッド電極１１とを導通可能とする為、パッド電極１１の上面の一部、もしくは全部を透光性誘電体層１２から露出する開口部１３を有する。

圧電体９は、例えば、ニオブ酸リチウム系、タンタル酸リチウム系、又はニオブ酸カリウム系の媒質である。

ＩＤＴ電極１０、グレーティング反射器１５、及びパッド電極１１は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、クロム、モリブデンの少なくとも一種からなる単体金属、若しくはこれらを主成分とする合金、又はこれら金属が積層された構造である。

透光性誘電体層１２は、例えば、酸化ケイ素からなるが、圧電体９とは逆の周波数温度特性を有する媒質であれば何でも構わない。これにより、周波数温度特性を向上することができる。また、透光性誘電体層１２は、圧電体の上に順に形成された、第１媒質と、この第１媒質を伝搬する横波の速度よりも速い横波が伝搬する第２媒質との積層構造であっても良い。例えば、第１媒質として、酸化ケイ素が挙げられ、第２媒質として、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、シリコンの少なくとも一種が挙げられる。

また、この透光性誘電体層１２の膜厚は主要波であるＳＨ波の波長λの０．８倍以上であることが望ましい。これにより、主要波を、弾性波素子８の中に閉じ込めることができる。望ましくは、第２透光性誘電体層の膜厚が主要波であるＳＨ波の波長λ以上であると、主要波を、弾性波素子８の中にほぼ完全に閉じ込めることができる。

更に、弾性波素子８は、圧電体９の上に透光性誘電体層１２に覆われるように形成されると共に可視光波長領域において圧電体の反射率よりも高い反射率を有する膜厚測定用の反射膜１４を有する。

この反射膜１４は、例えば、ＩＤＴ電極１０と同一の構成であって、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、タングステン、白金、クロム、モリブデンの少なくとも一種からなる単体金属、若しくはこれらを主成分とする合金、又はこれら金属が積層された構造である。

上記構成により、弾性波素子８の製造過程において、透光性誘電体層１２の成膜後に、光干渉式法による膜厚測定法等にて透光性誘電体層１２の膜厚測定を実施する際、可視光波長領域において圧電体９の反射率よりも高い反射率を有する反射膜１４からの反射光を用いることができる。これにより、より正確な透光性誘電体層１２の膜厚測定を行うことができ、その結果、周波数規格から外れる弾性波素子８によって歩留まりが悪くなることを抑制する。即ち、弾性波素子８の生産性を向上させることができるのである。

以下、本実施の形態１における弾性波素子の製造工程について説明する。

図２の（ａ）〜（ｅ）は、弾性波素子８の製造工程を示す断面摸式図である。まず、図２（ａ）に示すように、ニオブ酸リチウム系等の媒質からなる圧電体９の上面に、電極膜２１を蒸着又はスパッタ等の方法で成膜する。次に、図２（ｂ）に示すように、電極膜２１の上面のレジスト膜２２を形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜２２を所望の形状に加工する。次に、図２（ｄ）に示すように、ドライエッチング技術等を用いて電極膜２１をＩＤＴ電極１０やグレーティング反射器１５（図２では図示せず）、そして反射膜１４の所望の形状に加工した後、レジスト膜２２を除去する。ここで、図２には示していないが、ＩＤＴ電極１０に電気的に接続するように信号入出力用のパッド電極１１を圧電体９上に別途、上記と同様に形成する。次に、図２（ｅ）に示すように、ＩＤＴ電極１０や反射膜１４等を覆うようにＳｉＯ₂等を材料とした透光性誘電体層１２を蒸着又はスパッタ等の方法により形成する。

この後、透光性誘電体層１２の表面にレジスト膜（図示せず）を形成し、露光及び現像技術等を用いてレジスト膜を所望の形状に加工し、ドライエッチング技術等を用いて、パッド電極１１上部における透光性誘電体層１２に開口部１３（図２では図示せず）を設け、レジスト膜を除去する。その後、入射光を反射膜１４に入射させ、反射膜１４からの反射光を用いて透光性誘電体層１２の膜厚測定を実施する。

尚、図３（ａ）に示す様に、透光性誘電体層１２が、２層の媒質１２Ａ、１２Ｂからなる場合、図３（ｂ）に示す様に、反射膜１４を２ヶ所形成し、さらに、一方の反射膜１４Ａの上には２層の媒質１２Ａ、１２Ｂを積層させ、他方の反射膜１４Ｂの上には１層の媒質１２Ｂのみを積層させることにより、透光性誘電体層１２Ｂの膜厚を測定することが可能となる。すなわち、透光性誘電体層１２Ａ形成時には透光性誘電体層１２Ａの膜厚を、透光性誘電体層１２Ｂ形成時には透光性誘電体層１２Ｂの膜厚を独立に測定することが可能となる。さらに、透光性誘電体層１２が、３層以上存在する場合には、透光性誘電体層１２の層数と同数以上の反射膜１４Ａを圧電体９上に形成することにより、同様の効果を得ることが出来る。尚、パッド電極１１上部における透光性誘電体層１２Ａに開口部１３を設ける際に反射膜１４Ｂの上部にも開口部を設けることで、上記構成を実現することができるのである。

最後に、透光性誘電体層１２の膜厚が規格内である場合、ダイシングにより個々のダイに分割し、弾性波素子８を製造する。

尚、上記説明の様に、ＩＤＴ電極１０を形成する際に反射膜１４もＩＤＴ電極１０と同一の材料にて同時に形成することが望ましい。これにより、別途、反射膜を形成する工程を省略することになり、製造プロセスを簡略化することができるのである。

尚、反射膜１４の最上層を構成する材質を、ＩＤＴ電極１０の最上層を構成する材料より可視光波長領域において反射率の高い材質としても良い。この場合、ＩＤＴ電極１０の形成工程とは別に反射膜１４を形成することとなる。これにより、透光性誘電体層１２の成膜後に、光干渉式法による膜厚測定法等にて透光性誘電体層１２の膜厚測定を実施する際、可視光波長領域においてＩＤＴ電極１０の反射率よりも高い反射率を有する反射膜１４からの反射偏光を用いることができる。これにより、より正確な透光性誘電体層１２の膜厚測定を行うことができる。

また、反射膜１４の最小幅は、ＩＤＴ電極における主要波伝搬方向に対し垂直方向のバスバー幅１６より大きいことが望ましい。これにより、光干渉式法による膜厚測定法等を用いて透光性誘電体層１２の膜厚測定を実施する際、入射光を反射膜１４に容易に入射させることができる。

さらに、具体的にはこの反射膜１４の幅は、５μｍ以上であり、反射膜の最大幅は、３００μｍ以下であることが望ましい。反射膜１４の最小幅が５μｍ以上により、光干渉式法による膜厚測定法等を用いて透光性誘電体層１２の膜厚測定を実施する際、入射光を反射膜１４に容易に入射させることができる。また、反射膜１４の最大幅が３００μｍ以下であることにより、弾性波素子８が反射膜１４により大型になることを抑制することができるのである。

さらに、測定位置精度、チップ面積の小型化を考えると、反射膜１４は矩形であり、その一辺の長さは、５０μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましい。

さらにまた、弾性波素子８がＩＤＴ電極１０の両端に配置されたグレーティング反射器１５を有する場合は、反射膜１４を、ＩＤＴ電極１０の主要波伝搬方向におけるグレーティング反射器１５の最外端からＩＤＴ電極１０のピッチの２倍以内の間隔をあけて形成することにより、グレーティング反射器１５が適切に形成され、弾性波素子８の製造不良を抑制することができる。

この理由を以下説明する。

図２（ｂ）において、光源（図示せず）からの露光光を、マスク（図示せず）を通してレジスト膜２２に対して照射し、その後に現像処理を行うことにより、図２（ｃ）に示すように、未露光部のみにレジスト膜２２を残存させる。ここで、最外端のグレーティング反射器の櫛１５ｉを形成するためのレジスト２２ｉが適切に形成されない結果、最外端のグレーティング反射器の櫛１５ｉが適切に形成されない場合がある。これは、最外端のグレーティング反射器の櫛１５ｉと反射膜１４との間の上部におけるマスク（図示せず）の開口率がＩＤＴ電極１０の上部のマスク（図示せず）の開口率と比較して大きく、最外端のグレーティング反射器の櫛１５ｉを形成するためのレジスト膜２２に過剰な露光量を供給することとなるからである。これにより、グレーティング反射器１５が適切に形成されず、弾性波素子８の製造不良が生じる。

そこで、反射膜１４を、ＩＤＴ電極１０の主要波伝搬方向におけるグレーティング反射器１５の最外端からＩＤＴ電極１０のピッチの２倍以内の間隔をあけて形成することにより、最外端のグレーティング反射器の櫛１５ｉと反射膜１４との間の上部におけるマスク（図示せず）の開口率を小さくし、最外端のグレーティング反射器１５を適切に形成することができるのである。

尚、図４に示す様に、反射膜１４は、圧電体９の上面端部、特に圧電体９の上面角部に形成されていることが望ましい。これにより、透光性誘電体層１２の膜厚測定を実施する際、ダイシングにより個々の弾性波素子８に分割する前における面積の広い反射膜１４を反射面として用いることができる。即ち、光干渉式法による膜厚測定法等を用いて透光性誘電体層１２の膜厚測定を実施する際、入射光を反射膜１４に容易に入射させることができるのである。

また、反射膜１４は、ＩＤＴ電極１０と電気的に接続されていないことが望ましい。または、反射膜１４は、圧電体の上面上でＩＤＴ電極１０と接続されていないことが望ましい。これにより、反射膜１４と電気的に接続されることによる弾性波素子８の特性劣化を抑制することができる。

本実施の形態１の弾性波素子８を共振器（図示せず）に適用しても構わないし、ラダー型フィルタもしくはＤＭＳフィルタ等のフィルタ（図示せず）に適用しても構わない。さらに、弾性波素子８を、このフィルタと、フィルタに接続された半導体集積回路素子(図示せず)と、半導体集積回路素子（図示せず）に接続されたスピーカ等の再生部とを備えた電子機器に適用しても良い。

本発明にかかる弾性波素子は、生産性を向上させるという特徴を有し、携帯電話等の電子機器に適用可能である。

８弾性波素子
９圧電体
１０ＩＤＴ電極
１１パッド電極
１２透光性誘電体層
１３開口部
１４反射膜
１５グレーティング反射器

Claims

圧電体と、
前記圧電体の上に形成されて主要波を励振させるＩＤＴ電極と、
前記圧電体の上に前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部を覆うように形成された透光性誘電体層とを備え、
前記圧電体の上に前記透光性誘電体層に覆われるように形成されると共に可視光波長領域において前記圧電体の反射率よりも高い反射率を有する反射膜を有し、
前記反射膜の最小幅は、前記ＩＤＴ電極における主要波伝搬方向に対し垂直方向のバスバー幅より大きい弾性波素子。
前記透光性誘電体層は複数の媒質層からなると共に、前記反射膜が複数形成された請求項１に記載の弾性波素子。
前記ＩＤＴ電極と前記反射膜とは同一の材料で構成された請求項１に記載の弾性波素子。
前記反射膜の最上層を構成する材料は、前記ＩＤＴ電極の最上層を構成する材料より可視光波長領域において反射率の高い請求項１に記載の弾性波素子。
前記弾性波素子は、前記ＩＤＴ電極の両端に配置されたグレーティング反射器を備え、
前記反射膜は、前記ＩＤＴ電極の主要波伝搬方向における前記グレーティング反射器の最外端から前記ＩＤＴ電極のピッチの２倍以内の間隔をあけて形成された請求項１に記載の弾性波素子。
前記反射膜は、前記圧電体の上面端部に形成された請求項１に記載の弾性波素子。
圧電体と、
前記圧電体の上に形成されたＩＤＴ電極と、
前記圧電体の上に前記ＩＤＴ電極の少なくとも一部を覆うように形成された透光性誘電体層とを備え、
前記圧電体の上に前記透光性誘電体層に覆われるように形成されると共に可視光波長領域において前記圧電体の反射率よりも高い反射率を有し、前記反射膜の最小幅は、前記ＩＤＴ電極における主要波伝搬方向に対し垂直方向のバスバー幅より大きい反射膜を有する弾性波素子の製造方法であって、
前記透光性誘電体層の膜厚測定法が光干渉式法による膜厚測定法である、
弾性波素子の製造方法。
前記ＩＤＴ電極を形成する際に前記反射膜も形成する請求項７に記載の弾性波素子の製造方法。