JP2020170983A - 表面弾性波デバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
F=V/λ
で定義される。このため、共振周波数Fは、電極周期P(=λ/2)により決定される。例えば共振周波数Fとして2GHz(2×109Hz)を得たい場合、基板30の音速V=4000m(=4×109μm)と仮定して、
λ=V/F=4×109μm/2×109Hz=2μm
となる。また、図9に示すように、電極周期P=λ/2=1μmとなる。また、電極指32aと33aとの間の間隔Sは電極指32a、33aの幅Lに等しいため、電極指の幅L=間隔S=0.4μmとなる。
共振周波数F=V/2P=4×109μm/2×0.8μm
=2.5GHzである。
本発明の表面弾性波デバイスの1つの態様は、圧電基板上に形成された第1の櫛型電極と第2の櫛型電極とを備え、前記第1の櫛型電極の電極指の間に、前記第2の櫛型電極の電極指が配置される表面弾性波デバイスにおいて、前記第1の櫛型電極の共通電極における前記第2の櫛型電極側の側面、及び前記第1の櫛型電極の電極指の側面に形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜と、前記圧電基板の櫛型電極形成面とで形成される凹部に充填配置された電極指を有する前記第2の櫛型電極と、前記第1の櫛型電極と、前記第1の絶縁膜と、前記第2の櫛型電極の、前記圧電基板の反対側の面に形成された平坦面と、前記平坦面に形成された第2の絶縁膜とを備えたものである。
上述した本発明の態様において、より具体的には、前記第1の絶縁膜の幅は、前記第1の櫛型電極の電極指の幅及び前記第2の櫛型電極の電極指の幅より狭幅であり、前記第2の櫛型電極の電極指の幅は前記第1の櫛型電極の電極指の幅以下である態様とする。
上述した本発明の態様において、前記第1の櫛型電極の隣り合う電極指間の間隔は、前記第1の櫛型電極の電極指の幅に等しく形成された態様がある。
上述した本発明の態様において、前記第1の櫛型電極と前記第2の櫛型電極とが異種金属により形成されたものとした構成が採用できる。すなわち、本発明の表面弾性波フィルタの構造においては、第1の櫛型電極と第2の櫛型電極とを別工程で形成可能であるから、第1の櫛型電極と第2の櫛型電極とを異種金属で形成する態様がある。
上述した本発明の態様において、第1の櫛型電極がアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成され、第2の櫛型電極が銅により形成される構成とする一態様がある。
上述した本発明の態様において、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とが異なる絶縁材により形成された構成とする一態様がある。
上述した本発明の態様において、前記第1の絶縁膜が窒化ケイ素により形成され、前記第2の絶縁膜が二酸化ケイ素により形成された構成とする一態様がある。
本発明の表面弾性波デバイスの製造方法の1つの態様は、圧電基板上に形成された第1の櫛型電極と第2の櫛型電極とを備え、前記第1の櫛型電極の電極指の間に、前記第2の櫛型電極の電極指が配置される表面弾性波デバイスの製造方法において、前記圧電基板上に、前記第1の櫛型電極を形成する工程と、前記第1の櫛型電極を形成した圧電基板上に、前記第1の櫛型電極の少なくとも電極指形成領域の表面、及び前記第1の櫛型電極の電極指間の領域を覆うように絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に異方性ドライエッチングを施すことにより、前記第1の櫛型電極の共通電極における前記第2の櫛型電極側の側面、及び前記第1の櫛型電極の電極指の側面を覆う部分の絶縁膜を残留させて残留部分により第1の絶縁膜を形成する工程と、少なくとも、前記第1の櫛型電極の電極指の表面と、前記第1の絶縁膜の表面と、前記第1の絶縁膜の間の、前記異方性ドライエッチングにより露出した圧電基板の表面と、圧電基板上の前記第2の櫛型電極の共通電極を形成すべき面の上に金属膜を形成する工程と、前記金属膜の表面を、前記第1の櫛型電極と前記第1の絶縁膜が露出するまで研磨により除去して、平坦面に形成する工程と、前記研磨により形成された平坦面に第2の絶縁膜を形成する工程と、を含む。
図3(a)に示すように、ウエハ状の圧電基板1上に、まず第1の櫛型電極3を形成する。この第1の櫛型電極3は、圧電基板1上にレジストを塗布する工程と、露光装置により配線となるパターンを得るため、例えばi線ステッパーにより露光する工程と、レジストの露光した部分または露光しなかった部分を除去する工程と、蒸着やスパッタリング等の成膜技術により、第1の櫛型電極3用の金属膜を形成する工程と、レジストの残留した部分を除去して圧電基板1に直接金属膜を形成した部分を残す工程により形成することができる(リフトオフ法)。
第1の櫛型電極3を形成した後、図3(b)に示すように、圧電基板1上に、第1の絶縁膜用の絶縁膜5を形成する。この絶縁膜5の形成は、前述した二酸化ケイ素や窒化ケイ素等の絶縁材料を用い、蒸着やスパッタリング等の成膜技術により行なう。この絶縁膜5の形成領域は、第1の櫛型電極3や、その電極指3cの間の領域である。
次に、図3(b)に示すように、異方性ドライエッチングにより、エッチングを行う。異方性エッチングには、例えばイオン化したアルゴンを照射するスパッタリング又はRIE(リアクティブ イオン エッチング)等が用いられる。イオンは圧電基板1に対して垂直をなす方向(矢印9に示す)に照射する。これにより、図3(c)に示すように、第1の櫛型電極3の電極指3cの表面(圧電基板1の反対側の面)の絶縁膜5と、電極指3cと3cとの間の中央側の絶縁膜5は除去される。しかしながら、第1の櫛型電極3の共通電極3b及び電極指3cの各側面の絶縁膜5a及び5b(第1の絶縁膜)は残る。第1の絶縁膜5a及び5bが残る理由は、異方性ドライエッチングにおいては、エッチングのためのイオン化されたガス粒子が直進するため、第1の櫛型電極3の共通電極3b及び電極指3cの各側面の絶縁膜5a及び5bが除去し難いためである。
次に、蒸着やスパッタリング等の成膜技術により、第2の櫛型電極4となる金属膜4Xを形成する。この工程により、図3(d)に示すように、第1の櫛型電極3の電極指3cの領域、電極指3cと3cとの間の領域、第2の櫛型電極4の出力ポート4aを含む共通電極4bの領域に金属膜4Xが形成される。なお、この金属膜4Xの形成にあたり、第2の櫛型電極4を形成する箇所以外の領域には、予めレジストを塗布しておく。すなわち、第1の櫛型電極3の電極指3cの領域、電極指3cと3cとの間の領域、第2の櫛型電極4の出力ポート4aを含む共通電極4bの領域を残して、レジストを塗布しておく。そして、蒸着やスパッタリングなどの膜形成技術により、金属膜4Xを形成する。金属膜4Xを形成した後、レジストを除去する。
次に、図3(e)に示すように、金属膜4Xの、圧電基板1の反対側の面の研磨を行う。研磨方法としては例えば、CMP、ドライポリッシュ又はウエットグライデイング等の方法を用いる。この研磨は、第1の櫛型電極3と第1の絶縁膜5a及び5bが露出するまで行なう。図3(e)のとおり、この研磨により、第1の櫛型電極3の電極指3cと、第1の絶縁膜5a及び5bと、第2の櫛型電極4の電極指4cの、圧電基板1の各反対側の面は同面となり、平坦面7が形成される。
次に図3(e)により得られた平坦面7に、図3(f)に示すように、前記二酸化ケイ素や窒化ケイ素等でなる第2の絶縁膜8を形成する。成膜方法としては、例えば蒸着やスパッタリング等の成膜技術を用いる。この第2の絶縁膜8は櫛型電極3、4を保護するものであり、例えば30nm程度の厚みに形成される。なお、この第2の絶縁膜8の上にさらに例えばイミド樹脂やアミド樹脂等でなる保護膜を形成してもよい。
L2=G2−2×S1=0.4−2×0.1=0.2(μm)となる。
また、第1の櫛型電極3の電極指3cと第2櫛型電極4の電極指4cの電極周期P1は、
P1=(L1/2)+S1+(L2/2)=0.2+0.1+0.1=0.4(μm)となる。このため、共振周波数を得るための表面弾性波の波長λ1は、
λ1=2×P1=2×0.4=0.8(μm)となる。ここで圧電基板1における音速V=4000m(=4×109μm)と仮定すると、共振周波数Fは、
F=V/λ1=4×109μm/0.8μm=5(GHz)となる。
このように、第1の櫛型電極3の電極指3cの幅L1と、電極指3cと3cの間隔G1を、露光装置としてi線ステッパーを用いた場合の解像限界である最小幅に設定することにより、高い共振周波数の表面弾性波デバイスが得られる。
G2=2×S1+L3=2×0.1+0.4=0.6(μm)である。この場合の第1の櫛型電極3の電極指3cと第2櫛型電極4の電極指4cの電極周期P2は、
P2=(L1/2)+S1+(L3/2)=0.2+0.1+0.2=0.5(μm)となる。このため、共振周波数を得るための表面弾性波の波長λ2は、
λ2=2P2=2×0.5=1.0(μm)となる。ここで圧電基板1における音速V=4000m(=4×109μm)と仮定すると、共振周波数Fは、
F=V/λ2=4×109μm/1μm=4(GHz)となる。
L3+2×S1<L+2×S=3×L=3×L1、すなわち、
L3<3×L1−2×S1であれば、従来例より高い共振周波数が得られる。
1x 圧電層
2 IDT電極
3 第1の櫛型電極
3b 共通電極
3c 電極指
4 第2の櫛型電極
4b 共通電極
4c 電極指
5a、5b 第1の絶縁膜
6 凹部
7 平坦面
8 第2の絶縁膜
11A〜11C 圧電基板
12 キャリア基板
13、13a、13b 中間層
Claims (8)
- 圧電基板上に形成された第1の櫛型電極と第2の櫛型電極とを備え、
前記第1の櫛型電極の電極指の間に、前記第2の櫛型電極の電極指が配置される表面弾性波デバイスにおいて、
前記第1の櫛型電極の共通電極における前記第2の櫛型電極側の側面、及び前記第1の櫛型電極の電極指の側面に形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜と、前記圧電基板の櫛型電極形成面とで形成される凹部に充填配置された電極指を有する前記第2の櫛型電極と、
前記第1の櫛型電極と、前記第1の絶縁膜と、前記第2の櫛型電極の、前記圧電基板の反対側の面に形成された平坦面と、
前記平坦面に形成された第2の絶縁膜とを備えた、表面弾性波デバイス。 - 請求項1に記載の表面弾性波デバイスにおいて、
前記第1の絶縁膜の幅は、前記第1の櫛型電極の電極指の幅及び前記第2の櫛型電極の電極指の幅より狭幅であり、前記第2の櫛型電極の電極指の幅は前記第1の櫛型電極の電極指の幅以下である、表面弾性波デバイス。 - 請求項1又は2に記載の表面弾性波デバイスにおいて、
前記第1の櫛型電極の隣り合う電極指間の間隔は、前記第1の櫛型電極の電極指の幅に等しく形成された、表面弾性波デバイス。 - 請求項1から3までのいずれか1項に記載の表面弾性波デバイスにおいて、
前記第1の櫛型電極と前記第2の櫛型電極とが異種金属により形成された、表面弾性波デバイス。 - 請求項4に記載の表面弾性波デバイスにおいて、
前記第1の櫛型電極がアルミニウム又はアルミニウム合金により形成され、前記第2の櫛型電極が銅により形成された、表面弾性波デバイス。 - 請求項1から5までのいずれか1項に記載の表面弾性波デバイスにおいて、
前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とが異なる絶縁材により形成された、表面弾性波デバイス。 - 請求項6に記載の表面弾性波デバイスにおいて、
前記第1の絶縁膜が窒化ケイ素により形成され、前記第2の絶縁膜が二酸化ケイ素により形成された、表面弾性波デバイス。 - 圧電基板上に形成された第1の櫛型電極と第2の櫛型電極とを備え、
前記第1の櫛型電極の電極指の間に、前記第2の櫛型電極の電極指が配置される表面弾性波デバイスの製造方法において、
前記圧電基板上に、前記第1の櫛型電極を形成する工程と、
前記第1の櫛型電極を形成した圧電基板上に、前記第1の櫛型電極の少なくとも電極指形成領域の表面、及び前記第1の櫛型電極の電極指間の領域を覆うように絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に異方性ドライエッチングを施すことにより、前記第1の櫛型電極の共通電極における前記第2の櫛型電極側の側面、及び前記第1の櫛型電極の電極指の側面を覆う部分の絶縁膜を残留させて残留部分により第1の絶縁膜を形成する工程と、
少なくとも、前記第1の櫛型電極の電極指の表面と、前記第1の絶縁膜の表面と、前記第1の絶縁膜の間の、前記異方性ドライエッチングにより露出した圧電基板の表面と、圧電基板上の前記第2の櫛型電極の共通電極を形成すべき面の上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜の表面を、前記第1の櫛型電極と前記第1の絶縁膜が露出するまで研磨により除去して、平坦面に形成する工程と、
前記研磨により形成された平坦面に第2の絶縁膜を形成する工程と、
を含む、表面弾性波デバイスの製造方法。
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