JP3140767B2 - 弾性表面波素子の製造方法 - Google Patents
弾性表面波素子の製造方法Info
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Description
る弾性表面波フィルタ等における弾性表面波素子の製造
方法、特にその周波数調整方法に関するものである。
45246号公報に記載されるものがあった。この種の弾性
表面波素子は、小型で、かつ温度や経年変化に対して安
定である等の特徴を有するため、通信機やテレビ等の種
々の回路に利用されつつある。この弾性表面波素子の一
例を第2図に示す。
素子、例えば弾性表面波共振子の概略の平面図である。
結合材料、あるいは水晶等の低結合材料からなる圧電体
基板1を有している。この圧電体基板1の表面には、電
気信号と弾性表面波のエネルギーを変換するインターデ
ィジタル電極2と、その両側に位置し弾性表面波を反射
させるグレーティング反射器3,4とが、形成されてい
る。インターディジタル電極2、及びグレーティング反
射器3,4は、Al等の導電率の高い金属膜で形成されてい
る。インターディジタル電極2は、複数のすだれ状電極
指2aで構成され、またグレーティング反射器3,4は、複
数のストリップラインで構成されている。
あり、Sはその電極指2a間の幅、つまりスペース幅であ
る。
ーディジタル電極2に高周波電圧を印加すると、電極指
2a間に生じた電界により、弾性表面波が励振され、その
電極指2aと垂直に基板表面を左右に伝搬する。この弾性
表面波は、両側のグレーティング反射器3,4で反射さ
れ、弾性表面波がその2つの反射器3,4間で反射を繰り
返し、定在波となる。これにより、例えば狭帯域共振子
として動作させることができる。
る。
た後、その金属膜上にレジストを被着する。そして、レ
ジストを露光、現像してレジストパターンを形成し、そ
のレジストパターンをマスクにしてエッチング液で金属
膜をエッチングし、所定形状のインターディジタル電極
2及びグレーティング反射器3,4を形成する。その後、
インターディジタル電極2及びグレーティング反射器3,
4上の不要なレジストパターンを除去すれば、製造工程
が終了する。
素子の共振周波数は、金属膜の膜厚、電極指2aのライン
幅L、アンダーエッチの量の違い等によって変動する。
そこで、共振周波数のバラツキを小さくするため、周波
数調整の処理を行う必要がある。
ンターディジタル電極2及びグレーティング反射器3,4
を形成した後、ウエットエッチングまたはドライエッチ
ングによるライン幅L調整や、膜厚調整等により、周波
数調整を行っている。前記文献には、ライン幅調整によ
る周波数調整方法が記載されている。
子の製造方法を示す図である。
に、Alからなる金属膜10を堆積し、さらにその上にCrか
らなる保護膜11を形成する。そして、その保護膜11上
に、ホトリソグラフィ技術を用いて、レジストパターン
12を選択的に形成する。
ング液を用いて、レジストパターン12と同一の形状にな
るまで保護膜11をエッチングし、保護膜パターン11aを
形成する。
a上のレジストパターン12を除去する。この段階で、イ
ンターディジタル電極端子に電気信号を印加し、共振周
波数が測定できるようにする。
グ法により、保護膜パターン11aをマスクにして金属膜1
0をエッチングし、金属膜パターン10aを形成する。この
金属膜パターン10aにより、インターディジタル電極2
及びグレーティング反射器3,4が構成されるので、この
インターディジタル電極2及びグレーティング反射器3,
4の共振周波数を測定する。そして、所望の共振周波数
が得られない時には、再び保護膜パターン11aをマスク
にして金属膜パターン10aの側面をサイドエッチングす
る。このような金属膜パターン10aのライン幅調整によ
り、周波数調整が行える。
る周波数調整方法では、次のような課題があった。
の密着性を良くするため、側面の面積よりも平面の面積
が大きくなるように形成される。ところが、従来の周波
数調整方法では、保護膜パターン11aをマスクにして金
属膜パターン10aをサイドエッチングし、周波数調整を
行っているので、膜厚調整よりも周波数可変量が小さ
い。そのため、周波数調整作業に手数を要する。その
上、ライン幅Lの減少によって圧電体基板1との密着性
が低下し、金属膜パターン10aの剥離等といった問題が
生じる。
ーン11aを除去した後(あるいは、当初から保護膜パタ
ーン11aを形成しない他の金属膜パターン10aの形成方法
を採用してもよい)、金属膜パターン10aをエッチング
することにより、該金属膜パターン10aの膜厚を、所望
の共振周波数が得られるまでアンダーエッチすれば、周
波数可変量を大きくすることができる。ところが、次の
ような問題が生じる。
調整方法を示す図である。
面をエッチングしてその膜厚調整を行うと、第4図
(b)に示すように、金属膜パターン10aの厚さと同時
にその側面もエッチングされる。そのため、ライン/ス
ペース比(L/S比)が悪化し、弾性表面波共振子のイン
ピーダンスが変動してしまう。その上、金属膜パターン
10aの断面プロファイルがなまり、弾性表面波共振子の
Q(quality factor)の低下も生じてしまう。
波数調整を行なおうとすると、インピーダンスや、Q値
等といった他の電気的特性が変わってしまい、所望の電
気的特性を有する弾性表面波素子を得ることが困難であ
った。
膜パターン、つまりインターディジタル電極及びグレー
ティング反射器(以下、これを総称して単に「電極」と
いう)の膜厚をエッチングにより調整して周波数の調整
を行おうとすると、インピーダンスや、Q値等といった
他の電気的特性も悪影響も受け、所望の電気特性を持っ
た弾性表面波素子を製造することが困難であるという点
について解決した弾性表面波素子の製造方法を提供する
ものである。
共振子や弾性表面波フィルタ等といった弾性表面波素子
の製造方法において、圧電体基板の表面に、電極の周波
数をほぼ決定する膜厚の第1の金属膜を形成した後、そ
の第1の金属膜上に、該第1の金属膜よりもエッチング
速度の大きい第2の金属膜を被着する金属膜形成工程
と、前記第1及び第2の金属膜を選択的にエッチングし
て所定形状の前記電極を形成する電極形成工程と、前記
電極に電気信号を印加して周波数を測定し、目標周波数
との差が0となるようにエッチング状態を監視しなが
ら、前記電極の上面の第2の金属膜のみを所定の膜厚ま
で全面エッチングする周波数調整工程を、施している。
方法を構成したので、金属膜形成工程及び電極形成工程
では、微細加工に適するリフトオフ法等を用いて、イン
ターディジタル電極及びグレーティング反射器からなる
電極が、高精度のパターンで圧電体基板表面に形成され
る。
ライエッチング法やウエットエッチング法等を用いて、
電極の第2の金属膜を目標周波数に応じた膜厚に全面エ
ッチングすれば、電極上面の第2の金属膜のみがエッチ
ングされ、その下の第1の金属膜は該第2の金属膜でエ
ッチングに対する保護が行われ、該第1の金属膜の側面
のエッチング量が少なくなる。これにより、主として電
極の膜厚のみを調整することができ、インピーダンスや
Q値等といった他の電気的特性に悪影響を与えることな
く、簡単かつ的確に周波数調整が行える。
製造方法を示す図である。
共振子を製造する場合について、その製造工程(1)〜
(3)を以下説明する。
(a)〜(c)) 第1図(a)に示すように、タンタル酸リチウム、ニ
オブ酸リチウム、水晶等の材料で形成された圧電体基板
20を鏡面仕上げし、その圧電体基板20の表面に、レジス
ト21を被着する。そして、ホトマスク22を用いて紫外線
でレジスト21を照射し、そのホトマスク22上のパターン
をレジスト21に転写する。このように、レジスト21を露
光した後、有機溶剤等で現像すれば、第1図(b)のよ
うなレジストパターン21aが得られる。
の高い第1の金属膜23−1を蒸着等によって所定の厚さ
に堆積し、続いて該第1の金属膜23−1よりもエッチン
グ速度の大きいCr,Ti等の第2の金属膜23−2を蒸着等
によって所定の厚さに堆積する。
(d)) 圧電体基板20を溶剤に浸漬し、超音波等を加えて、レ
ジストパターン21aとその上の第1及び第2の金属膜23
−1,23−2とを同時溶解、あるいは同時に剥離して除去
する。その結果、第1図(d)に示すように、残った第
1及び第2の金属膜23−1,23−2により、所望のパター
ンの電極23aが形成される。この電極23aは、第2図のイ
ンターディジタル電極2及びグレーティング反射器3,4
に相当するものである。
いる場合には、プロービングにより、その電極23aに電
気信号を印加して例えば共振周波数を計測する。このよ
うなウエハ状態において、周波数の測定を行うことは、
量産性に向いているが、場合によれば、そのウエハをチ
ップ状に分割した後、該チップをベース等に組立てた状
態で、電極23aに電気信号を印加し、周波数測定を行う
ようにしてもよい。
との差が求まるので、その周波数差を0にすべく、エッ
チング時間等を監視しながら、エッチング速度の相違を
利用し、プラズマエッチング法等のドライエッチング
法、あるいはエッチング液を用いたウェットエッチング
法により、電極23aの上面の第2の金属膜23−2を所定
の膜厚まで選択的にエッチングし、周波数調整を行う。
2の金属膜23−2を選択的にエッチングする場合、弾性
表面波は溶液中ではほとんど減衰してしまうから、所望
の周波数が得られたか否かの測定は、エッチング液から
電極23aを引上げて行えばよい。また、ドライエッチン
グ法によって電極上面の第2の金属膜23−2を選択的に
エッチングする場合、周波数測定をしながらドライエッ
チングすることも可能である。
る。
上面をエッチングして周波数を調整する場合、エッチン
グ速度の相違を利用してその電極上面の第2の金属膜23
−2のみを選択的にエッチングするため、該電極23aの
幅が減少せずに、第2の金属膜23−2の膜厚のみを所望
の値にエッチングすることができる。この際、第2の金
属膜23−2の上面のコーナー部分は丸みをおびたように
エッチングされるが、該第2の金属膜23−2で第1の金
属膜23−1が被着されているので、該第1の金属膜23−
1がエッチングされることはない。そのため、予め第1
の金属膜23−1によって電極23aの周波数の大半がほぼ
決まるように設定しておけば、従来の方法と比べ、イン
ピーダンスの変動を最小限に抑え、さらにQ値の低下を
防止する為、周波数以外の電気的特性に悪影響を与える
ことなく、簡単かつ的確な周波数調整が行える。
フ法によって電極23aを形成しているので、高精度な微
細電極パターンの形成が可能となる。
素子の製造方法の応用例を示す図であり、第1図中の要
素と共通の要素には共通の符号が付されている。
面波共振子の製造工程を示すもので、その工程(1)〜
(3)を以下説明する。
(a)〜(d)) 第5図(a)に示すように、タンタル酸リチウム、ニ
オブ酸リチウム、水晶等の材料で形成された圧電体基板
20を用意する。そして、前記第1図(a),(b)の工
程と同様に、圧電体基板20上にレジストパターン21aを
形成する。
の高い金属膜33を、蒸着等によって所定の厚さに堆積す
る。その後、溶剤等に浸漬し、超音波等を加えて、レジ
ストパターン21aとその上の金属膜33とを同時溶解、あ
るいは同時に剥離して除去する。その結果、第5図
(d)に示すように、残った金属膜33により、所望のパ
ターンの電極33aが形成される。この電極33aは、第2図
のインターディジタル電極2及びグレーティング反射器
3,4に相当するものである。
基板20の全面に、それらとはエッチング速度の異なるSi
O2,Si3N4,Al2O3等の絶縁膜34を所定の厚さに堆堆する。
号を印加して周波数測定を行い、目標とする周波数との
差を求める。その周波数差を0にすべく、エッチング時
間等を監視してドライエッチング法等により、絶縁膜34
を全面エッチングして周波数調整を行う。
点を有する他に、絶縁膜34を全面エッチングして周波数
調整を行うようにしているので、その絶縁膜34で被覆さ
れた電極33aがエッチングされず、該電極33aの膜厚及び
幅が減少せず、それによって従来の方法と比べ、インピ
ーダンスの変動を最小限に抑え、さらにQ値の低下を防
止する等、周波数以外の電気的特性に悪影響を与えるこ
となく、的確な周波数調整が行える。
縁膜34を全面エッチングして周波数調整を行うので、金
属に比べて絶縁膜の膜厚調整が容易であり、しかも圧電
体基板20の表面が絶縁膜34で常に覆われているので、エ
ッチング時において該圧電体基板20に対するダメージを
防止することができる。また、周波数調整後も、圧電体
基板20及び電極33aの全面が絶縁膜34で覆われているの
で、良好なパッシベーション特性が得られる。
変形が可能である。その変形例としては、例えば次のよ
うなものがある。
23a,33aを形成するようにしたが、通常のホトリソグラ
フィ技術を用いてその電極を形成するようにしても良
い。
1,23−2あるいは単層の金属膜33を堆積し、その上にレ
ジストを被着する。そして、そのレジストに対して露光
及び現像処理を行ってレジストパターンを形成した後、
該レジストパターンをマスクにして第1及び第2の金属
膜23−1,23−2あるいは金属膜33をエッチングし、所定
パターンの電極23a,33aを形成するようにしても良い。
晶のものを使用したが、これに限定されない。例えば、
ZnO等の薄膜圧電体をガラス基板等に付着させた、多層
構造の圧電体基板を使用すれば、例えば共振周波数を、
薄膜圧電体の膜厚で調整できるという利点があり、しか
もその薄膜は量産化に適している。
形成工程及び電極形成工程において、例えばリフトオフ
法を用いて所定形状及び所定膜厚の第1及び第2の金属
膜からなる電極を選択的に形成すれば、高精度の微細電
極パターンが形成できる。しかも、周波数調整工程にお
いて、エッチング速度の違いを考慮して電極上面の第2
の金属膜を選択的にエッチングして周波数調整を行うよ
うにしたので、該第2の金属膜によりその下の第1の金
属膜の側面エッチングを抑制しつつ、該第2の金属膜の
みを所定膜厚にエッチングできる。従って、インピーダ
ンスの変動を最小限に抑えることができ、さらにQ値の
低下を防止することができる等、周波数以外の他の電気
的特性に悪影響を及ぼすことなく、簡単かつ的確な周波
数調整が可能となる。
面波素子の製造方法を示す図、第2図は従来の弾性表面
波素子の概略の平面図、第3図(a)〜(d)は従来の
弾性表面波素子の製造方法を示す図、第4図(a),
(b)は従来の膜厚調整を説明するための図、第5図
(a)〜(f)は本発明における弾性表面波素子の製造
方法の応用例を示す図である。 20……圧電体基板、21……レジスト、21a……レジスト
パターン、22……ホトマスク、23−1,23−2……第1,第
2の金属膜、23……電極、33……金属膜、33a……電
極、34……絶縁膜。
Claims (1)
- 【請求項1】圧電体基板の表面に、インターディジタル
電極及びグレーティング反射器からなる電極の周波数を
ほぼ決定する膜厚の第1の金属膜を形成した後、その第
1の金属膜上に、該第1の金属膜よりもエッチング速度
の大きい第2の金属膜を被着する金属膜形成工程と、 前記第1及び第2の金属膜を選択的にエッチングして所
定形状の前記電極を形成する電極形成工程と、 前記電極に電気信号を印加して周波数を測定し、目標周
波数との差が0となるようにエッチング状態を監視しな
がら、前記電極の上面の第2の金属膜のみを所定の膜厚
まで全面エッチングする周波数調整工程を、 施すことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP02284573A JP3140767B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | 弾性表面波素子の製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP02284573A JP3140767B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | 弾性表面波素子の製造方法 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP02284573A Expired - Fee Related JP3140767B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | 弾性表面波素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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1990
- 1990-10-23 JP JP02284573A patent/JP3140767B2/ja not_active Expired - Fee Related
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