JP3394752B2 - 弾性表面波素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体表面を伝搬す
る弾性波を利用した弾性表面波素子の製造方法に関し、
特に、ＩＤＴ（interdigital transducer）と称される
電極のパッドに改良が施された弾性表面波素子の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波（ＳＡＷ：surface acoustic
wave）を利用した従来の弾性表面波素子１は、図５に
示されているように、圧電材料からなる基板２上に、相
互に間隔をおいて配置される例えば一対の電極３（図に
は、その一方のみが示されている。）を備える。電極３
を保護するために、該電極および基板２の表面が保護膜
４により覆われ、この保護膜４には、電極３を部分的に
露出させるための開口５が形成されている。この開口５
には、図示しないリード線を電極３に接続するためのパ
ッド６が形成されている。

【０００３】前記弾性表面波素子１は、例えば前記リー
ド線を経て前記両電極３間に印加される電気信号を基板
２の表面を伝搬する弾性波に変換する。代表的な弾性表
面波素子としては、帯域フィルタ、分散形遅延線コンボ
ルバ等が挙げられる。

【０００４】ところで、前記したようなパッド６は、電
極３上で、該電極の縁部の近傍に設けられることから、
このパッド６のための開口５の形成により、電極３に加
えて、基板２の表面が前記開口５から部分的に露出する
ことがある。前記開口５内で基板２が、たとえ、部分的
に露出しても、開口５に形成されるパッド６は、開口５
内で露出する電極３に電気的に結合されることから、前
記リード線は、パッド６を経て電極３に電気的に確実に
接続される。また、パッド６は、その下面が、電極３に
結合されると共に、基板２の前記露出部分に結合される
ことから、パッド６の剥離に対する強度が損なわれるこ
とはない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記弾
性表面波素子１の製造工程で、保護膜４の形成後、この
保護膜上にフォトレジストにより開口５を形成するため
のエッチングマスクを用いた選択エッチング処理を施す
とき、例えば前記エッチングマスクの配置誤差により、
開口５の位置にずれが生じ、このために前記したよう
に、形成された開口５から基板２の一部が露出すると、
この選択エッチング処理に引き続いて、前記エッチング
マスクを除去するときの酸素プラズマを用いたアッシン
グ処理により基板２が高温に晒されたとき、基板２の前
記露出部分に電極分離が生じることから、その表面が帯
電する。この帯電は、前記アッシング処理雰囲気中のラ
ジカル、イオンあるいはレジスト成分から成る粒子７を
前記露出面上に吸着させる。

【０００６】このような粒子７が吸着された露出面上に
前記パッド６が形成されると、パッド６と基板２との密
着性が弱まることから、パッドの結合力が弱まり、その
結果、パッド６の剥離に対する機械的強度が低下する。
そこで、本発明の目的は、剥離に対する機械的強度が優
れたパッドを有する弾性表面波素子を提供することにあ
る。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る前記弾性表
面波素子は、弾性表面波を伝搬させるための基板上に、
電気信号と弾性表面波との間でエネルギー変換を行うた
めの電極を形成し、該電極および前記基板を覆う保護膜
を形成し、前記電極のためのパッドを形成するための開
口を前記保護膜に形成するためのエッチングマスクをフ
ォトレジストを用いて形成し、該フォトレジストを用い
たエッチング処理により前記保護膜に前記開口を形成し
た後、前記フォトレジストをアッシング処理により除去
し、前記電極の前記開口を経て露出された部分の上にリ
ード線の接続のためのパッドを形成する製造方法におい
て、前記保護膜に形成される前記開口を、前記基板上に
開口させることなく前記電極上に開放させることによ
り、比較的容易に形成することが可能となる。

【００１０】前記基板上の電極を覆う前記保護膜に開口
を形成するための前記エッチングマスクを用いたエッチ
ング処理により、前記開口が形成され、この開口の形成
後に前記エッチングマスクはアッシング処理により除去
され、このアッシング処理中に前記基板は従来における
と同様な高温環境下におかれるが、前記基板は、前記開
口の開放領域で導電性の電極により覆われることから、
分極を生じる程の高温環境下に露出されることはなく、
また導電性を示す電極には分極が生じないことから、前
記パッドとの結合面となる前記開口の開放領域に従来の
ような帯電による粒子の付着が生じることはない。

【００１１】従って、パッドをその下面で前記電極およ
び前記保護膜に強固に結合させることができ、これによ
り剥離に対する抗力に優れた弾性表面波素子を比較的容
易に形成することができる。

【００１２】前記フォトレジストを前記アッシング処理
により除去した後、前記保護膜上に該保護膜の被覆作用
を補助するための前記フォトレジストからなるレジスト
膜層を前記保護膜上に形成し、該レジスト膜層に前記保
護膜の前記開口および該開口縁部を露出させる開口を形
成し、該開口が形成された前記レジスト膜層上および前
記開口から露出する領域にパッドのための金属層を成長
させるに先立って、前記フォトレジスト膜層に該層中の
溶剤の気化を促進するための気化促進処理を施すことが
できる。

【００１３】前記保護膜は、前記パッドのための前記金
属層に選択エッチング処理を施してパッドを形成すると
きに前記電極の保護膜としても機能するが、電極のエッ
ジを含む段差部を確実に保護するために、被覆作用を補
助するためのいわゆるステップカバレッジとして前記レ
ジスト膜層が用いられる。

【００１４】しかしながら、このレジスト膜層は、その
溶剤成分が気化し易く、その上に前記金属層が形成され
ると、該金属層と前記レジスト膜層との間に該レジスト
膜層からのガス成分が溜まると、金属層の剥離あるいは
変形を生じ易く、この金属層の剥離あるいは変形は、該
金属層に選択エッチング処理を施してパッドを形成する
ために用いられるパターニング用エッチングマスクの正
確かつ容易な配置の妨げとなる。

【００１５】そこで、前記ステップカバレッジとして用
いられる前記レジスト膜層の形成後、該レジスト膜層に
気化促進処理を施すことにより、予め該レジスト膜層か
ら前記溶剤成分の低減を図り、その後に前記金属層を成
長させることにより、該金属層と前記レジスト膜層との
間への前記ガス成分の滞留を防止することができ、これ
により、前記金属層上への前記パターニング用エッチン
グマスクの正確な配置が容易に可能となる。

【００１６】前記気化促進処理のために、加熱炉を用い
ることができ、この加熱炉を用いた真空加熱処理によ
り、ステップカバレッジとして用いられる前記レジスト
膜層から、その表面に形成される硬化層を通して、前記
レジスト膜層から溶剤を効果的に気化させることができ
る。また、前記気化促進処理として、酸素プラズマアッ
シング処理を採用することができる。このアッシング処
理により、前記レジスト膜層の表面に形成される前記硬
化層の除去および前記レジスト膜層の加熱が同時的にな
されることから、前記した溶剤の気化の促進を一層効果
的に行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例〉図１は、本発明に係る弾性表面波素子の具体
例を示す。弾性表面波素子１０は、従来よく知られてい
るように、圧電材料である例えばＬｉＴａＯ₃からなる
基板１１と、該基板上に形成されたＩＤＴと称されるす
だれ状電極１２とを備える。基板１１として、その他の
圧電材料あるいは磁気歪み材料からなる基板を用いるこ
とができる。また、すだれ状電極１２は、従来よく知ら
れているように、対をなして（図１にはその一方のみが
示されている。）相互に間隔をおいて基板１１上に形成
されている。すだれ状電極１２は、例えばアルミニゥム
を主成分とするＡＬ−Ｃｕのような金属材料で形成する
ことができる。

【００１８】基板１１上のすだれ状電極１２および該す
だれ状電極から露出する基板１１の表面は、例えばシリ
コン酸化膜からなる保護膜１３により、覆われている。
保護膜１３には、すだれ状電極１２を保護膜１３から部
分的に露出させるための開口１４が、すだれ状電極１２
の縁部の近傍部分に設けられている。開口１４による開
放領域では、すだれ状電極１２が基板１１の表面を覆う
ことから、基板１１は開口１４に露出することなく、基
板１１を覆うすだれ状電極１２が露出する。

【００１９】保護膜１３は、弾性表面波素子１０の取扱
あるいはその製造工程中でのすだれ状電極１２への損傷
を防止し、また後述するパッド形成時のエッチングマス
クとして機能する酸化膜であり、シリコン酸化膜に代え
て、アルミナ等の電気絶縁膜層を用いることができる。

【００２０】前記開口１４には、該開口を経てすだれ状
電極１２に電気的に接続されるパッド１５が設けられて
いる。図１に示す例では、クロム（Ｃｒ）から成る下層
部分１５ａと金（Ａｕ）からなる上層部分１５ｂとから
成る従来よく知られた積層構造を有するパッド１５が用
いられている。

【００２１】パッド１５は、その下面の中央部分１６ａ
が開口１４内に露出するすだれ状電極１２を覆って形成
され、またその下面の周縁部１６ｂが保護膜１３の開口
１４を取り巻く縁部１３ａを覆って形成されている。パ
ッド１５は、その中央部分１６ａですだれ状電極１２に
結合され、また周縁部１６ｂで保護膜１３の前記縁部１
３ａに結合されている。従って、パッド１５は、その中
央部分１６ａですだれ状電極１２に電気的に結合され、
中央部分１６ａおよび周縁部１６ｂですだれ状電極１２
および保護膜１３にそれぞれ密着して機械的に結合され
ている。

【００２２】各すだれ状電極１２の前記パッド１５に
は、図示しないリード線が接続され、例えばこのリード
線を経て両すだれ状電極１２間に電気信号電圧が印加さ
れると、その電気エネルギーが両すだれ状電極１２を経
て該電極下の基板１１に伝えられると、該基板表面を伝
搬する弾性表面波に変換される。弾性表面波素子１０
は、このエネルギー変換を利用して、前記した種々の振
動、音響部品に応用されている。

【００２３】本発明に係る前記弾性表面波素子では、前
記したように、前記基板１１上の導電性すだれ状電極１
２は、これらの基板１１およびすだれ状電極１２を覆う
前記保護膜１３の開口１４による開放領域で、前記基板
１１を覆うことから、前記開口１４による前記開放領域
で前記基板１１が保護膜１３から露出することはない。
従って、前記開口１４に関連して形成される前記パッド
１５は、その下面で、開口１４内に位置する中央部分１
６ａが前記電極１２に結合され、前記中央部分１６ａを
取り巻く周縁部１６ｂが前記保護膜１３の前記開口１４
の縁部に密着して形成される。これにより、前記パッド
１５は、前記開口１４による前記開放領域で、結合の妨
げの原因となる前記基板１１に接することなく、前記電
極１２および前記保護膜１３に強固に結合されることか
ら、パッド１５の剥離に対する抗力が高められ、該パッ
ドの機械的強度が高められる。

【００２４】図１に示した弾性表面波素子１０は、図２
および図３に沿って説明する方法により、容易に製造す
ることができる。図２（ａ）に示されているように前記
基板１１上に例えば蒸着法あるいはスパッタ法を用いて
前記電極１２のための金属層１２′が形成される。金属
層１２′上には、フォトリソグラフィ技術を用いて所望
のパターンを有するフォトレジスト１７が形成される。
このフォトレジスト１７をエッチングマスクとして、金
属層１２′が例えばウエットエッチング処理を受ける。
このエッチング処理により、金属層１２′の不要部が除
去され、必要に応じて、前記基板１１の前記不要部が除
去された表面が洗浄を受ける。前記フォトレジスト１７
の除去により、前記基板１１上に、図２（ｂ）に示され
ているように、前記電極１２が形成される。

【００２５】前記電極１２の形成後、図２（ｂ）に示さ
れているように、前記電極１２および該電極から露出す
る基板１１の表面が保護膜１３により、覆われる。保護
膜１３は、例えばスパッタ法により前記電極１２および
前記基板１１の前記表面上に堆積されるシリコン酸化膜
で形成することができる。また、保護膜１３は、シリコ
ン酸化膜に代えて、例えばアルミナ等の絶縁膜で形成す
ることができる。

【００２６】保護膜１３には、該保護膜から前記電極１
２を部分的に露出させるための前記開口１４を形成する
ためのエッチングマスク１８が、フォトレジストによ
り、形成される。フォトレジストからなる前記エッチン
グマスク１８を用いた保護膜１３へのエッチング処理に
より、該保護膜には、図２（ｂ）に示されているよう
に、開口部１８ａが形成される。開口部１８ａが形成さ
れたエッチングマスク１８を用いて保護膜１３にエッチ
ング処理が施され、これにより、図２（ｃ）に示されて
いるように、保護膜１３には開口部１８ａに対応した開
口１４が形成される。この開口１４は、その開放領域
で、基板１１を露出させることはなく、該基板上の前記
電極１２が開口１４の全ての開放領域で基板１１を覆
う。

【００２７】開口１４の形成後、エッチングマスク１８
が酸素プラズマを用いたアッシング処理により除去され
る。このとき、前記したとおり、前記基板１１の表面
は、前記電極１２および保護膜１３に覆われており、該
保護膜の開口１４から露出することはない。そのため、
前記基板１１の表面が高温のプラズマ雰囲気に直接的に
晒されることはなく、前記基板１１の表面が高温に晒さ
れることによる分極が防止され、これにより前記基板１
１の帯電が防止される。また、前記保護膜１３の開口１
４による前記開放領域で前記基板１１を覆う前記電極１
２は、導電性を示すことから、前記基板１１におけるよ
うな分極を生じることはない。

【００２８】そのため、前記電極１２が前記開口１４中
に露出しても、前記基板１１におけるような前記アッシ
ング処理中での前記粒子（７）の前記露出部分への付着
現象が生じることはない。

【００２９】従って、保護膜１３に図２（ｃ）に示され
ているような開口１４を形成し、該開口の形成に使用さ
れたエッチングマスク１８を除去した後、後述するパッ
ド１５のための金属層１５ａ（図３（ｂ）参照）を堆積
し、堆積された金属層にパターニングを施すことによ
り、図１に示したとおり、パッド１５の中央部分１６ａ
で前記電極１２に強固に結合されかつ周縁部１６ｂで保
護膜１３の縁部１３ａに強固に結合されたパッド１５を
形成することができる。しかしながら、このパッド１５
のパターニングのためのウエットエッチング処理から前
記電極１２を確実に保護する上で、前記金属層の堆積に
先立ち、図３（ａ）に示されているように、例えばフォ
トレジスト膜層から成る補助用保護膜１９を形成するこ
とが望ましい。

【００３０】すなわち、前記電極１２を覆う保護膜１３
は、前記電極１２の厚さ寸法が比較的大きいとき、前記
基板１１上から急激に立ち上がる前記電極１２のエッジ
すなわち立ち上がり縁部を充分に覆うことはできず、こ
の縁部を確実に覆うためのいわゆるステップカバレッジ
として前記補助用保護膜１９が形成される。

【００３１】前記補助用保護膜１９は、図３（ａ）に示
されているように、保護膜１３上および該保護膜の開口
１４を覆うように、フォトレジスト膜層（１９）を形成
した後、該フォトレジスト膜層から開口１４および保護
膜１３の縁部１３ａを露出させるべく、開口１９ａを形
成することにより、得られる。

【００３２】前記補助用保護膜１９の形成後、図３
（ｂ）に示されているように、パッド１５のための金属
層（１５）が堆積される。この金属層（１５）は、前記
した例えばクロムおよび金からなる積層構造を採用する
ことができる。

【００３３】前記金属層（１５）上には、図３（ｃ）に
示されているように、パッド１５のパターニングのため
のフォトレジスト２０が形成される。このフォトレジス
ト２０をエッチングマスクとするウエットエッチング処
理により、前記金属層（１５）のフォトレジスト２０か
ら露出する不要部分が除去され、パッド１５が形成され
る。

【００３４】前記した補助用保護膜１９は、前記金属層
（１５）の不要部分を除去するための前記したウエット
エッチング処理から前記電極１２を確実に保護する。

【００３５】前記パッド１５の形成後、補助用保護膜１
９およびフォトレジスト２０は、例えば酸素を用いたア
ッシング処理により除去され、これにより、図１に示し
たと同様な弾性表面波素子１０が比較的容易に得られ
る。

【００３６】ところで、図３（ｂ）に沿って説明した金
属層（１５）の堆積によって該金属層に一時的に埋設さ
れる補助用保護膜１９は、揮発性溶剤を含むフォトレジ
スト膜層からなる。そのため、補助用保護膜１９に含ま
れる揮発性溶剤成分が前記金属層（１５）の堆積後に補
助用保護膜１９からガスとして放出されると、前記金属
層（１５）に覆われた補助用保護膜１９の表面からの放
出ガスにより、平滑な前記補助用保護膜１９の表面に凹
凸が形成され、荒れた状態になる。

【００３７】前記補助用保護膜１９の前記表面の荒れ
は、前記金属層（１５）の不要部分を除去してパッド１
５を形成するためのエッチング処理に使用するフォトレ
ジスト２０のマスクパターンの配置を決める際の透光性
の妨げとなることから、正確かつ容易なマスクアライメ
ントを困難にする。

【００３８】そのため、補助用保護膜１９の形成後、図
３（ａ）に示されているように、前記金属層（１５）の
堆積にさせる前の状態で、補助用保護膜１９であるフォ
トレジスト膜層（１９）から該フォトレジスト膜層中の
溶剤の気化を促進させるための気化促進処理を施すこと
が望ましい。

【００３９】前記した気化促進処理に、図４に示すよう
な加熱炉を用いることができる。加熱炉２１は、真空チ
ャンバ２２を規定するための例えば石英から成るハウジ
ング２３と、前記チャンバ２２に接続された例えば真空
ポンプからなる負圧源２４と、ハウジング２３を取り巻
く例えば遠赤外線ランプヒータからなる加熱源２５とを
備える。

【００４０】前記負圧源２４により、前記チャンバ２２
内の圧力は例えば１×１０^−５Torrに保持され、前記加
熱源２５により、前記チャンバ２２内の温度は、例えば
１００℃に保持される。

【００４１】前記チャンバ２２内には、例えば石英製の
ボート２６により、図３（ａ）に示した製造工程にある
多数の前記素子１０が相互に上下方向に間隔をおいて保
持され、前記した加熱条件でこれらの前記素子１０は、
例えば約６０分間の真空加熱処理を受ける。

【００４２】この加熱炉２１を用いた真空加熱処理によ
り、補助用保護膜１９の表面には、溶剤成分の気化に伴
い硬化膜層が形成されるが、該硬化膜層を通して前記溶
剤の気化が促進される。そのため、前記真空加熱処理
後、図３（ｂ）に示したように、補助用保護膜１９上に
前記金属層（１５）が堆積されても、補助用保護膜１９
から多量のガスが放出されることはなく、このガス放出
による補助用保護膜１９の前記表面の荒れが防止され
る。

【００４３】従って、前記パッド１５を形成するための
前記フォトレジスト２０のマスクパターンの正確なアラ
イメントが容易となり、パッド１５を高精度で容易に形
成することができる。

【００４４】前記した気化促進処理に、酸素プラズマを
用いたアッシング処理を採用することができる。アッシ
ング処理は、バッチ式アッシング装置を用いることがで
き、例えば酸素流量が７００sccm、圧力が１Torr、高周
波パワー５００Ｗの運転条件で、図３（ａ）に示された
補助用保護膜１９の表面に約１５分間のアッシング処理
を施すことができる。

【００４５】前記したアッシング処理によれば、前記溶
剤の気化の促進に伴って補助用保護膜１９の表面に形成
される硬化膜層を削除することができることから、より
効果的に補助用保護膜１９からの溶剤の気化促進を図る
ことが可能となる。

【００４６】前記したところでは、基板１１、電極１２
および保護膜１３等の材料を例示的に述べて説明した
が、これら構成要素に種々の材料を適用することができ
る。

【００４７】

【発明の効果】本発明に係る前記弾性表面波素子によれ
ば、前記したとおり、基板および該基板上の電極を覆う
保護膜の開口を経て前記電極に接続されるパッドは、該
パッドの下面で、前記電極および前記保護膜の前記開口
縁部に密着して形成されることから、パッドの剥離に対
する抗力が高められ、これによりパッドの機械的強度を
従来に比較して高めることができる。

【００４８】また、本発明に係る前記製造方法によれ
ば、前記したとおり、前記基板上の電極を覆う前記保護
膜に形成され、前記電極に接続されるパッドのための開
口は、前記基板上に開口することなく前記基板上に開口
し、前記開口の形成のための前記エッチングマスクの除
去時には、前記基板が前記開口から露出することなく前
記電極に覆われていることから、前記パッドを前記基板
に接触させることなく前記電極および前記保護膜に密着
させてこれらに強固に結合させることができ、これによ
り、パッドの剥離に対する抗力が高められた弾性表面波
素子を比較的容易に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弾性表面波素子を部分的に示す断
面図である。

【図２】図１に示した弾性表面波素子の製造方法を示す
工程図（その１）である。

【図３】図１に示した弾性表面波素子の製造方法を示す
工程図（その２）である。

【図４】本発明に係る弾性表面波素子の製造方法に使用
される加熱炉を概略的に示す断面図である。

【図５】従来の弾性表面波素子を部分的に示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 弾性表面波素子 １１ 基板 １２ 電極 １３ 保護膜 １３ａ 保護膜の縁部 １４ 開口 １５ パッド １９ 補助用保護膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−261285（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−275693（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−112273（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−234082（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−64931（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−199967（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 9/145 H03H 3/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性表面波を伝搬させるための基板上
   に、電気信号と弾性表面波との間でエネルギー変換を行
   うための電極を形成すること、該電極および前記基板を
   覆う保護膜を形成すること、前記電極のためのパッドを
   形成するための開口を前記保護膜に形成するためのエッ
   チングマスクをフォトレジストを用いて形成すること、
   該フォトレジストを用いたエッチング処理により前記保
   護膜に前記開口を形成した後、前記フォトレジストをア
   ッシング処理により除去すること、前記電極の前記開口
   を経て露出された部分の上にリード線の接続のためのパ
   ッドを形成することを含む弾性表面波素子の製造方法で
   あって、 前記保護膜に形成される前記開口を、前記基板上に開口
   させることなく前記電極上に開放させること、 前記フォトレジストを前記アッシング処理により除去し
   た後前記保護膜上に該保護膜の被覆作用を補助するため
   の前記フォトレジストからなるレジスト膜層を前記保護
   膜上に形成すること、該レジスト膜層に前記保護膜の前
   記開口および該開口縁部を露出させる開口を形成するこ
   と、該開口が形成された前記レジスト膜層上および前記
   開口から露出する領域にパッドのための金属層を成長さ
   せるに先立って、前記フォトレジスト膜層に該層中の溶
   剤の気化を促進するための気化促進処理を施すことを含
   む弾性表面波素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記気化促進処理は、加熱炉を用いた真
   空加熱処理である請求項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】 前記気化促進処理は、前記フォトレジス
   ト膜層の表面硬化層を除去する酸素プラズマアッシング
   処理である請求項１記載の製造方法。