JP3402313B2 - 弾性表面波装置の製造方法 - Google Patents
弾性表面波装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波装置の
製造方法に関し、特に、共振器やフィルタとして用いら
れる弾性表面波装置における電極膜の特性改善に関す
る。
製造方法に関し、特に、共振器やフィルタとして用いら
れる弾性表面波装置における電極膜の特性改善に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の高周波化や高機能化、高性能
化が加速され、これらの電子機器内部に用いられるデバ
イスにも同様に高周波化や高機能化、高性能化が要求さ
れている。同時に、このような高性能、高機能のデバイ
スをより安価に製作するための技術も強く要求されてい
る。
化が加速され、これらの電子機器内部に用いられるデバ
イスにも同様に高周波化や高機能化、高性能化が要求さ
れている。同時に、このような高性能、高機能のデバイ
スをより安価に製作するための技術も強く要求されてい
る。
【０００３】弾性表面波を利用した弾性表面波装置に
は、従来より、レーリー波を利用したものと、ラブ波を
利用したものとが知られている。これらの弾性表面波装
置は、まず水晶やＬｉＮｂＯ３などの圧電性基板上に、
蒸着などにより電極膜を形成した後、フォトリソエッチ
ング法により所望の電極形状にパターニングし、基板上
にインターデジタル電極を形成することによって作製さ
れる。その後、表面波装置のデバイス特性が評価され
る。
は、従来より、レーリー波を利用したものと、ラブ波を
利用したものとが知られている。これらの弾性表面波装
置は、まず水晶やＬｉＮｂＯ３などの圧電性基板上に、
蒸着などにより電極膜を形成した後、フォトリソエッチ
ング法により所望の電極形状にパターニングし、基板上
にインターデジタル電極を形成することによって作製さ
れる。その後、表面波装置のデバイス特性が評価され
る。
【０００４】この２つの弾性表面波装置のうちでも、レ
ーリー波を利用した弾性表面波装置は、従来より広く用
いられており、電極膜としては主にアルミニウムや銅添
加アルミニウム膜などが用いられている。しかし、レー
リー波を用いた弾性表面波装置では、電気機械結合係数
が小さい、反射係数が小さい等の理由により、デバイス
の小型化が困難であった。
ーリー波を利用した弾性表面波装置は、従来より広く用
いられており、電極膜としては主にアルミニウムや銅添
加アルミニウム膜などが用いられている。しかし、レー
リー波を用いた弾性表面波装置では、電気機械結合係数
が小さい、反射係数が小さい等の理由により、デバイス
の小型化が困難であった。
【０００５】このようなレーリー波を用いた弾性表面波
装置の欠点は、ラブ波を用いた弾性表面波装置によって
克服されている。ラブ波を用いた弾性表面波装置の場合
には、電極膜材料としては、密度の重い金やタンタル、
タングステンが用いられている。弾性表面波装置におい
ては、デバイス特性を安定させることが必要であり、そ
のためには電極膜の安定性および信頼性の向上が必要で
ある。そのため、ラブ波を用いた弾性表面波装置では、
上記のような電極材料のうちでも、タンタルを用いるこ
とが多い。
装置の欠点は、ラブ波を用いた弾性表面波装置によって
克服されている。ラブ波を用いた弾性表面波装置の場合
には、電極膜材料としては、密度の重い金やタンタル、
タングステンが用いられている。弾性表面波装置におい
ては、デバイス特性を安定させることが必要であり、そ
のためには電極膜の安定性および信頼性の向上が必要で
ある。そのため、ラブ波を用いた弾性表面波装置では、
上記のような電極材料のうちでも、タンタルを用いるこ
とが多い。
【０００６】タンタルを電極膜に用いた従来の弾性表面
波装置では、タンタル電極膜の比抵抗の経時的変化によ
って、共振周波数などのデバイス特性に経時的な変化が
見られた。また、弾性表面波装置を作製した後、リフロ
ー炉を通過させたときの熱負荷によっても、同様にデバ
イス特性の変化が見られた。
波装置では、タンタル電極膜の比抵抗の経時的変化によ
って、共振周波数などのデバイス特性に経時的な変化が
見られた。また、弾性表面波装置を作製した後、リフロ
ー炉を通過させたときの熱負荷によっても、同様にデバ
イス特性の変化が見られた。
【０００７】共振器やフィルタとして用いられる弾性表
面波装置においては、共振周波数の変化は致命的であ
り、その変化が規格値以上になると、その製品は不良品
となる。そのため、製造工程において、いかにして共振
周波数などのデバイス特性の変化を抑制し、さらに、い
かにして弾性表面波装置の信頼性を向上させるかという
ことが、弾性表面波装置の製造上の課題となっている。
面波装置においては、共振周波数の変化は致命的であ
り、その変化が規格値以上になると、その製品は不良品
となる。そのため、製造工程において、いかにして共振
周波数などのデバイス特性の変化を抑制し、さらに、い
かにして弾性表面波装置の信頼性を向上させるかという
ことが、弾性表面波装置の製造上の課題となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】タンタル電極膜の比抵
抗特性を安定させる方法としては、電極膜の表面を陽極
酸化膜で覆う方法が知られている。
抗特性を安定させる方法としては、電極膜の表面を陽極
酸化膜で覆う方法が知られている。
【０００９】一方、タンタルには、結晶構造の違いによ
りαタンタル、βタンタルの２種類が存在する。このう
ち、βタンタルは、抵抗率の経時変化が小さく、優れた
抵抗材料として知られている。一方、αタンタルは、β
タンタルと比較して比抵抗は小さいが、抵抗率の温度安
定性が悪く、基板への付着力も悪いことが報告されてい
る（「スパッタ薄膜 基礎と応用」、小林晴洋 著、日
刊工業新聞社 発行）。
りαタンタル、βタンタルの２種類が存在する。このう
ち、βタンタルは、抵抗率の経時変化が小さく、優れた
抵抗材料として知られている。一方、αタンタルは、β
タンタルと比較して比抵抗は小さいが、抵抗率の温度安
定性が悪く、基板への付着力も悪いことが報告されてい
る（「スパッタ薄膜 基礎と応用」、小林晴洋 著、日
刊工業新聞社 発行）。
【００１０】そこで、従来は、安定性の点で勝っている
βタンタルを電極用抵抗材料として用い、βタンタルか
らなる電極膜を陽極酸化膜で覆い、さらにその後、空気
中の酸素を拡散させるために、また抵抗体加熱による電
極膜の歪み状態の変化を抑えために、電極膜に熱処理を
施している。また、タンタルの電極膜表面を酸化する方
法としては、空気中で熱処理を行って酸化させる方法、
レーザー光を用いて酸化させる方法なども知られてい
る。
βタンタルを電極用抵抗材料として用い、βタンタルか
らなる電極膜を陽極酸化膜で覆い、さらにその後、空気
中の酸素を拡散させるために、また抵抗体加熱による電
極膜の歪み状態の変化を抑えために、電極膜に熱処理を
施している。また、タンタルの電極膜表面を酸化する方
法としては、空気中で熱処理を行って酸化させる方法、
レーザー光を用いて酸化させる方法なども知られてい
る。
【００１１】しかし、このようにして電極膜を酸化膜で
覆う方法でも、デバイス特性の安定性が実用上からは不
十分であった。さらには、タンタル電極膜を陽極酸化膜
で覆うと、比抵抗特性が安定化しても比抵抗そのものの
値が大きくなり、その結果、デバイス特性が悪化した
り、ボンディング性が悪化したりする恐れがあった。ま
た、電極膜を陽極酸化膜で覆う方法では、プロセスが複
雑になり、弾性表面波装置の製造コストが高くつく問題
があった。さらに、空気中で酸化する方法では、時間が
かかって製造効率が悪く、レーザー光を用いる方法では
装置コストが高くついていた。
覆う方法でも、デバイス特性の安定性が実用上からは不
十分であった。さらには、タンタル電極膜を陽極酸化膜
で覆うと、比抵抗特性が安定化しても比抵抗そのものの
値が大きくなり、その結果、デバイス特性が悪化した
り、ボンディング性が悪化したりする恐れがあった。ま
た、電極膜を陽極酸化膜で覆う方法では、プロセスが複
雑になり、弾性表面波装置の製造コストが高くつく問題
があった。さらに、空気中で酸化する方法では、時間が
かかって製造効率が悪く、レーザー光を用いる方法では
装置コストが高くついていた。
【００１２】そのため、タンタルを電極膜として用いた
弾性表面波装置では、ボンディング性や電極膜の比抵抗
を悪化させることなく、かつ安価な方法により、安定し
た電極膜を作製する方法が望まれてきた。
弾性表面波装置では、ボンディング性や電極膜の比抵抗
を悪化させることなく、かつ安価な方法により、安定し
た電極膜を作製する方法が望まれてきた。
【００１３】
【発明の開示】本発明は、電極膜の比抵抗を小さくして
デバイス特性やボンディング性を良好に維持すると共
に、安価で簡単なプロセスにより安定した電極膜を作製
することができ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。
デバイス特性やボンディング性を良好に維持すると共
に、安価で簡単なプロセスにより安定した電極膜を作製
することができ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。
【００１４】請求項１に記載の弾性表面波装置の製造方
法は、真空中で圧電性基板に、少なくとも一部がαタン
タルであるタンタルを主成分として電極膜を作製する工
程と、前記電極膜を所望の形状に加工する工程と、前記
電極膜を２００℃以上７００℃以下の温度で熱処理する
工程とを備えたことを特徴としている。
法は、真空中で圧電性基板に、少なくとも一部がαタン
タルであるタンタルを主成分として電極膜を作製する工
程と、前記電極膜を所望の形状に加工する工程と、前記
電極膜を２００℃以上７００℃以下の温度で熱処理する
工程とを備えたことを特徴としている。
【００１５】請求項１に記載の弾性表面波装置にあって
は、タンタルを主成分とする電極膜を圧電性基板の上に
形成した後、この電極膜を２００℃以上７００℃以下の
温度で熱処理することにより、電極膜中に吸蔵されてい
た水素を除去するものである。こうして電極膜中の水素
を除去することにより、電極膜の比抵抗を熱処理前より
も下げることができ、電極膜の安定性と信頼性を向上さ
せることができ、信頼性の高い低コストな弾性表面波装
置を製造することができる。タンタルには、αタンタル
とβタンタルとがあるが、請求項１に記載の弾性表面は
装置にあっては、前記電極膜の主成分であるタンタルの
少なくとも一部がαタンタルによって構成されているの
で、電極膜の比抵抗をより小さくすることができる。
は、タンタルを主成分とする電極膜を圧電性基板の上に
形成した後、この電極膜を２００℃以上７００℃以下の
温度で熱処理することにより、電極膜中に吸蔵されてい
た水素を除去するものである。こうして電極膜中の水素
を除去することにより、電極膜の比抵抗を熱処理前より
も下げることができ、電極膜の安定性と信頼性を向上さ
せることができ、信頼性の高い低コストな弾性表面波装
置を製造することができる。タンタルには、αタンタル
とβタンタルとがあるが、請求項１に記載の弾性表面は
装置にあっては、前記電極膜の主成分であるタンタルの
少なくとも一部がαタンタルによって構成されているの
で、電極膜の比抵抗をより小さくすることができる。
【００１６】ここで、熱処理温度が７００℃よりも高い
場合には、熱処理温度をそれ以上高くしても、電極膜の
比抵抗を低減する効果に差が見られず、しかも、電極膜
の応力が強くなって圧電性基板が反る恐れがある。ま
た、熱処理による比抵抗低減の効果を得るためには、２
００℃以上の温度で熱処理する必要があり、３００℃以
上の温度で熱処理することが望ましい。従って、タンタ
ル電極膜の熱処理温度は、２００℃以上７００℃以下が
適当であって、３００℃以上７００℃以下がより望まし
い。
場合には、熱処理温度をそれ以上高くしても、電極膜の
比抵抗を低減する効果に差が見られず、しかも、電極膜
の応力が強くなって圧電性基板が反る恐れがある。ま
た、熱処理による比抵抗低減の効果を得るためには、２
００℃以上の温度で熱処理する必要があり、３００℃以
上の温度で熱処理することが望ましい。従って、タンタ
ル電極膜の熱処理温度は、２００℃以上７００℃以下が
適当であって、３００℃以上７００℃以下がより望まし
い。
【００１７】請求項２に記載の弾性表面波装置の製造方
法は、請求項１に記載の弾性表面波装置の製造方法にお
ける前記熱処理工程が、真空中もしくは非酸素系雰囲気
中で行われることを特徴としている。
法は、請求項１に記載の弾性表面波装置の製造方法にお
ける前記熱処理工程が、真空中もしくは非酸素系雰囲気
中で行われることを特徴としている。
【００１８】熱処理は真空中で行うか、不活性ガス等の
非酸素系雰囲気中で行うのが望ましい。このような雰囲
気中で熱処理することによって電極膜の酸化を抑制する
ことができ、電極膜の抵抗値が大きくなるのを防止する
ことができる。
非酸素系雰囲気中で行うのが望ましい。このような雰囲
気中で熱処理することによって電極膜の酸化を抑制する
ことができ、電極膜の抵抗値が大きくなるのを防止する
ことができる。
【００１９】
【００２０】
【００２１】請求項４に記載の弾性表面波装置の製造方
法は、請求項１、２又は３に記載の弾性表面波装置の製
造方法における前記熱処理工程が、前記電極膜加工工程
よりも前に行われることを特徴としている。
法は、請求項１、２又は３に記載の弾性表面波装置の製
造方法における前記熱処理工程が、前記電極膜加工工程
よりも前に行われることを特徴としている。
【００２２】また、請求項５に記載の弾性表面波装置の
製造方法は、請求項１、２又は３に記載の弾性表面波装
置の製造方法における前記熱処理工程が、前記電極膜加
工工程と弾性表面波装置の特性評価を行う工程との中間
で行われることを特徴としている。
製造方法は、請求項１、２又は３に記載の弾性表面波装
置の製造方法における前記熱処理工程が、前記電極膜加
工工程と弾性表面波装置の特性評価を行う工程との中間
で行われることを特徴としている。
【００２３】電極膜を熱処理するタイミングは、請求項
４のように電極膜を所望の形状に加工する工程の前でも
よく、請求項５のように電極膜を所望の形状に加工する
工程よりも後でもよい。加工工程よりも前に熱処理を行
えば、加工工程の後で行うよりも比抵抗を小さくするこ
とができ、加工工程の後で熱処理すれば、加工工程の前
に熱処理するよりも電極膜の信頼性が向上する。さら
に、加工工程の前と後とにそれぞれ熱処理を施せば、比
抵抗がより小さくなり、信頼性もより向上する。
４のように電極膜を所望の形状に加工する工程の前でも
よく、請求項５のように電極膜を所望の形状に加工する
工程よりも後でもよい。加工工程よりも前に熱処理を行
えば、加工工程の後で行うよりも比抵抗を小さくするこ
とができ、加工工程の後で熱処理すれば、加工工程の前
に熱処理するよりも電極膜の信頼性が向上する。さら
に、加工工程の前と後とにそれぞれ熱処理を施せば、比
抵抗がより小さくなり、信頼性もより向上する。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
（ａ）〜（ｇ）に従って説明する。まず、図１（ａ）に
示すように、圧電性基板１として、市販のＬｉＴａ
Ｏ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ２Ｂｉ４Ｏ７、水晶、圧電セ
ラミックス材等からなる基板を用意する。圧電性基板１
は、中性洗剤やアルコール等を用いるウエット洗浄、あ
るいは酸素プラズマ等を用いるドライ洗浄により表面を
洗浄しておく。
（ａ）〜（ｇ）に従って説明する。まず、図１（ａ）に
示すように、圧電性基板１として、市販のＬｉＴａ
Ｏ３、ＬｉＮｂＯ３、Ｌｉ２Ｂｉ４Ｏ７、水晶、圧電セ
ラミックス材等からなる基板を用意する。圧電性基板１
は、中性洗剤やアルコール等を用いるウエット洗浄、あ
るいは酸素プラズマ等を用いるドライ洗浄により表面を
洗浄しておく。
【００２５】ついで、図１（ｂ）に示すように、真空中
で圧電性基板１の表面全体にタンタル（もしくは、タン
タルを主成分とする）電極膜２を形成する。圧電性基板
１の上に電極膜２を形成するには、一般に真空蒸着装置
を用いるが、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置等を用い
てもよい。また、電極膜２としては、タンタルのみの単
層膜でもよく、タンタル層の下面に別な金属材料からな
る下地層を形成した多層膜であってもよい。
で圧電性基板１の表面全体にタンタル（もしくは、タン
タルを主成分とする）電極膜２を形成する。圧電性基板
１の上に電極膜２を形成するには、一般に真空蒸着装置
を用いるが、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置等を用い
てもよい。また、電極膜２としては、タンタルのみの単
層膜でもよく、タンタル層の下面に別な金属材料からな
る下地層を形成した多層膜であってもよい。
【００２６】タンタルの電極膜２を成膜した後、図１
（ｃ）に示すように、この圧電性基板１を真空中で熱処
理して電極膜２にデガス（脱ガス）処理を施す。熱処理
条件としては、例えば、 処理温度： ４００℃ 処理時間： ３時間 熱処理時の圧力： 約１.０×１０−４Ｐａ が望ましい。
（ｃ）に示すように、この圧電性基板１を真空中で熱処
理して電極膜２にデガス（脱ガス）処理を施す。熱処理
条件としては、例えば、 処理温度： ４００℃ 処理時間： ３時間 熱処理時の圧力： 約１.０×１０−４Ｐａ が望ましい。
【００２７】熱処理を行った後、図１（ｄ）に示すよう
に、圧電性基板１の全面にレジスト膜３を形成する。レ
ジスト膜３は、市販のネガ型フォトレジスト、ポジ型フ
ォトレジストいずれを使用してもよい。ついで、パター
ニング用マスクをレジスト膜３の上に重ね、露光装置で
露光し、現像装置で現像し、図１（ｅ）に示すように所
定パターンとなるようにレジスト膜３をパターニング
し、パターン化されたレジスト膜３を乾燥させ硬化させ
る。
に、圧電性基板１の全面にレジスト膜３を形成する。レ
ジスト膜３は、市販のネガ型フォトレジスト、ポジ型フ
ォトレジストいずれを使用してもよい。ついで、パター
ニング用マスクをレジスト膜３の上に重ね、露光装置で
露光し、現像装置で現像し、図１（ｅ）に示すように所
定パターンとなるようにレジスト膜３をパターニング
し、パターン化されたレジスト膜３を乾燥させ硬化させ
る。
【００２８】ついで、図１（ｆ）に示すように、電極膜
２をエッチング可能なエッチャントを用い、電極膜２の
レジスト膜３から露出している領域を選択的にエッチン
グ除去し、電極膜２をパターニングしてインターデジタ
ル電極を形成する。この後、図１（ｇ）のように、電極
膜２の上のレジスト膜３を剥離除去し、インターデジタ
ル電極を露出させる。このときの電極膜エッチング方法
は、ウエットエッチングでも、プラズマを用いるドライ
エッチングでもよい。
２をエッチング可能なエッチャントを用い、電極膜２の
レジスト膜３から露出している領域を選択的にエッチン
グ除去し、電極膜２をパターニングしてインターデジタ
ル電極を形成する。この後、図１（ｇ）のように、電極
膜２の上のレジスト膜３を剥離除去し、インターデジタ
ル電極を露出させる。このときの電極膜エッチング方法
は、ウエットエッチングでも、プラズマを用いるドライ
エッチングでもよい。
【００２９】こうして弾性表面波装置を作製した後、素
子部分の伝送特性を確認し、所望の周波数が得られてい
るかを確認する。所望の周波数が得られていることを確
認したら、順次組み立て工程に移し、例えばパッケージ
内に実装して製造工程を終了する。
子部分の伝送特性を確認し、所望の周波数が得られてい
るかを確認する。所望の周波数が得られていることを確
認したら、順次組み立て工程に移し、例えばパッケージ
内に実装して製造工程を終了する。
【００３０】図２は上記のようにして圧電性基板に形成
されたタンタル電極膜の熱処理工程における熱処理時温
度と電極膜からのデガスとの関係を昇温脱離分析法によ
り測定した結果を示す図である。この図２において、横
軸は熱処理時の加熱温度を示し、縦軸は５℃／minの昇
温速度で加熱したとき、電極膜から分離された全発生ガ
ス、そこに含まれる水素ガス及び水分の量（分圧）の変
化を表している。図２によれば、全発生ガスと水分につ
いては、熱処理温度が高いほどデガスの効果が高いこと
が分かる。水素ガスのガス圧については、約１５０℃と
２９０℃との間で、３つのピークを示している。
されたタンタル電極膜の熱処理工程における熱処理時温
度と電極膜からのデガスとの関係を昇温脱離分析法によ
り測定した結果を示す図である。この図２において、横
軸は熱処理時の加熱温度を示し、縦軸は５℃／minの昇
温速度で加熱したとき、電極膜から分離された全発生ガ
ス、そこに含まれる水素ガス及び水分の量（分圧）の変
化を表している。図２によれば、全発生ガスと水分につ
いては、熱処理温度が高いほどデガスの効果が高いこと
が分かる。水素ガスのガス圧については、約１５０℃と
２９０℃との間で、３つのピークを示している。
【００３１】タンタルには水素を吸蔵する性質があり、
この水素が比抵抗やデバイス特性に影響し、特性を不安
定にする要因となっている。この水素を脱離せるために
は、図２によれば、水素が脱離する最大温度である２９
０℃以上の熱処理温度が適しているといえる。ただし、
２９０℃以下の熱処理温度でも、処理時間を長くするこ
とで熱処理による水素除去の効果は得られる。
この水素が比抵抗やデバイス特性に影響し、特性を不安
定にする要因となっている。この水素を脱離せるために
は、図２によれば、水素が脱離する最大温度である２９
０℃以上の熱処理温度が適しているといえる。ただし、
２９０℃以下の熱処理温度でも、処理時間を長くするこ
とで熱処理による水素除去の効果は得られる。
【００３２】表１は、熱処理無し及び１５０℃〜７５０
℃の熱処理温度で熱処理を行った場合の、タンタル電極
膜の比抵抗の変化と２００時間の耐湿試験時における共
振周波数の変化量とを表している。ここで、熱処理は電
極膜をパターニングする前の工程で行い、それぞれ３時
間の熱処理を行った。また、各項目の上段の数値は電極
膜にβタンタルを用いた場合の値を示し、下段の数値は
αタンタルを用いた場合の値を示している。耐湿試験
は、中心周波数が４００ＭＨｚ帯の共振器を用い、温度
８５℃、湿度８５％の条件下で行った。
℃の熱処理温度で熱処理を行った場合の、タンタル電極
膜の比抵抗の変化と２００時間の耐湿試験時における共
振周波数の変化量とを表している。ここで、熱処理は電
極膜をパターニングする前の工程で行い、それぞれ３時
間の熱処理を行った。また、各項目の上段の数値は電極
膜にβタンタルを用いた場合の値を示し、下段の数値は
αタンタルを用いた場合の値を示している。耐湿試験
は、中心周波数が４００ＭＨｚ帯の共振器を用い、温度
８５℃、湿度８５％の条件下で行った。
【００３３】
【表１】
【００３４】表１によれば、熱処理温度が高いほど、電
極膜の比抵抗を低減する効果が大きい傾向にあるといえ
る。ただし、７００℃以上の熱処理温度では、ほとんど
差は見られなかった。しかも、熱処理温度を７００℃よ
り高くすると、タンタル電極膜の応力が強くなるので、
圧電性基板が熱処理工程で反り、後工程に支障をきたし
た。よって、電力コスト等も考慮し、タンタル電極膜の
熱処理温度は７００℃以下が好ましい。また、表１から
分かるように、熱処理による比抵抗低減の効果を得るた
めには、２００℃以上の温度で熱処理する必要があり、
望ましくは３００℃以上の温度で熱処理することが望ま
しい。よって、タンタル電極膜の熱処理温度は、２００
℃以上７００℃以下が適当であって、より望ましくは３
００℃以上７００℃以下である。
極膜の比抵抗を低減する効果が大きい傾向にあるといえ
る。ただし、７００℃以上の熱処理温度では、ほとんど
差は見られなかった。しかも、熱処理温度を７００℃よ
り高くすると、タンタル電極膜の応力が強くなるので、
圧電性基板が熱処理工程で反り、後工程に支障をきたし
た。よって、電力コスト等も考慮し、タンタル電極膜の
熱処理温度は７００℃以下が好ましい。また、表１から
分かるように、熱処理による比抵抗低減の効果を得るた
めには、２００℃以上の温度で熱処理する必要があり、
望ましくは３００℃以上の温度で熱処理することが望ま
しい。よって、タンタル電極膜の熱処理温度は、２００
℃以上７００℃以下が適当であって、より望ましくは３
００℃以上７００℃以下である。
【００３５】また、表１においてβタンタルとαタンタ
ルを比較すると、熱処理による比抵抗と信頼性（耐湿試
験）の改善効果は、αタンタルの方が大きい。熱処理時
間としては、長い方がよいが、ある時間を超えると、熱
処理による比抵抗低減や信頼性の向上に差は見られなく
なる。例えば、熱処理温度が３５０℃の場合には、熱処
理による改善効果がほぼ飽和して差が見られなくなる時
間は５時間程度であるが、この時間は熱処理温度によっ
て異なり、熱処理温度が低いほど長時間の熱処理が必要
になる。
ルを比較すると、熱処理による比抵抗と信頼性（耐湿試
験）の改善効果は、αタンタルの方が大きい。熱処理時
間としては、長い方がよいが、ある時間を超えると、熱
処理による比抵抗低減や信頼性の向上に差は見られなく
なる。例えば、熱処理温度が３５０℃の場合には、熱処
理による改善効果がほぼ飽和して差が見られなくなる時
間は５時間程度であるが、この時間は熱処理温度によっ
て異なり、熱処理温度が低いほど長時間の熱処理が必要
になる。
【００３６】上記実施形態では、真空中で熱処理を行っ
ているが、非酸素系雰囲気中、例えばアルゴンなどの不
活性ガス雰囲気中における熱処理でも同様の効果が得ら
れた。
ているが、非酸素系雰囲気中、例えばアルゴンなどの不
活性ガス雰囲気中における熱処理でも同様の効果が得ら
れた。
【００３７】また、熱処理のタイミングは、電極膜をパ
ターニングする前に限らず、電極膜をパターニングして
インターデジタル電極を形成した後でも効果があり、ま
た電極膜をパターニングする工程の前後でそれぞれ行っ
てもよい。
ターニングする前に限らず、電極膜をパターニングして
インターデジタル電極を形成した後でも効果があり、ま
た電極膜をパターニングする工程の前後でそれぞれ行っ
てもよい。
【００３８】表２は、βタンタルの電極膜を用いて、熱
処理を行わない場合、電極膜のパターニング前に熱処理
を行った場合、パターニング後に熱処理を行った場合、
パターニングの前後共に熱処理を行った場合における、
電極膜の比抵抗の変化量と耐湿試験の結果を表してい
る。ここで、熱処理を行う場合には、真空中において４
００℃、３時間の熱処理を施した。又、耐湿試験は、温
度８５℃、湿度８５％の条件に２０００時間放置した
後、４００ＭＨｚ帯の共振器を用いて共振周波数の変化
を調べた。
処理を行わない場合、電極膜のパターニング前に熱処理
を行った場合、パターニング後に熱処理を行った場合、
パターニングの前後共に熱処理を行った場合における、
電極膜の比抵抗の変化量と耐湿試験の結果を表してい
る。ここで、熱処理を行う場合には、真空中において４
００℃、３時間の熱処理を施した。又、耐湿試験は、温
度８５℃、湿度８５％の条件に２０００時間放置した
後、４００ＭＨｚ帯の共振器を用いて共振周波数の変化
を調べた。
【００３９】
【表２】
【００４０】表２によれば、パターニング前に熱処理を
行った方が、パターニング後に熱処理するよりも比抵抗
低減の効果は大きい。しかし、信頼性（耐湿試験）はむ
しろパターニング後に熱処理した場合の方が高い。ま
た、熱処理をパターニング前後共に行うことで、１回の
熱処理の場合よりも比抵抗、信頼性共に改善できること
が分かる。
行った方が、パターニング後に熱処理するよりも比抵抗
低減の効果は大きい。しかし、信頼性（耐湿試験）はむ
しろパターニング後に熱処理した場合の方が高い。ま
た、熱処理をパターニング前後共に行うことで、１回の
熱処理の場合よりも比抵抗、信頼性共に改善できること
が分かる。
【００４１】熱処理をしないタンタル電極膜と、表面を
陽極酸化させたタンタル電極膜と、真空中で４００℃、
３時間の熱処理を行ったタンタル電極膜との３種類の電
極を用いて作製した各弾性表面波フィルタにおいて、そ
れぞれ中心周波数４００ＭＨｚの信号に対する挿入損失
を計測した結果を図３に示す。この計測結果によれば、
表面を陽極酸化させたタンタル電極膜では、熱処理無し
のものと比較して、弾性表面波フィルタの挿入損失は悪
化しているが、真空中で熱処理した弾性表面波フィルタ
では挿入損失はむしろ良くなっている。
陽極酸化させたタンタル電極膜と、真空中で４００℃、
３時間の熱処理を行ったタンタル電極膜との３種類の電
極を用いて作製した各弾性表面波フィルタにおいて、そ
れぞれ中心周波数４００ＭＨｚの信号に対する挿入損失
を計測した結果を図３に示す。この計測結果によれば、
表面を陽極酸化させたタンタル電極膜では、熱処理無し
のものと比較して、弾性表面波フィルタの挿入損失は悪
化しているが、真空中で熱処理した弾性表面波フィルタ
では挿入損失はむしろ良くなっている。
【００４２】また、通常、弾性表面波装置を作製する際
には、ワイヤーボンディングなどで電極膜のパッド部分
と端子部分の接続を行う。その場合、ワイヤー材料と電
極膜との密着強度が強いことが必要となる。図４は、熱
処理無しのタンタル電極膜と、表面を陽極酸化されたタ
ンタル電極膜と、真空中で４００℃、３時間の熱処理を
施されたタンタル電極膜を用いて、直径２５μｍのアル
ミワイヤーと各タンタル電極膜との密着強度（引っ張り
強度）を測定した結果を示す。図４によれば、表面を陽
極酸化した電極膜では、熱処理無しのものに比べて密着
強度が弱くなっているのに対し、真空中で熱処理したタ
ンタル電極膜は密着強度が強く、熱処理なしのタンタル
電極膜と同等であった。
には、ワイヤーボンディングなどで電極膜のパッド部分
と端子部分の接続を行う。その場合、ワイヤー材料と電
極膜との密着強度が強いことが必要となる。図４は、熱
処理無しのタンタル電極膜と、表面を陽極酸化されたタ
ンタル電極膜と、真空中で４００℃、３時間の熱処理を
施されたタンタル電極膜を用いて、直径２５μｍのアル
ミワイヤーと各タンタル電極膜との密着強度（引っ張り
強度）を測定した結果を示す。図４によれば、表面を陽
極酸化した電極膜では、熱処理無しのものに比べて密着
強度が弱くなっているのに対し、真空中で熱処理したタ
ンタル電極膜は密着強度が強く、熱処理なしのタンタル
電極膜と同等であった。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、上記のようにタンタル
を主成分とする電極膜を用いた弾性表面波装置におい
て、少なくとも一部がαタンタルによって構成されたタ
ンタルを用いると共に電極膜に吸蔵されていた水素を除
去することによって電極膜の比抵抗を小さくすることが
でき、弾性表面波装置の挿入損失等のデバイス特性を改
善し、信頼性を大幅に向上させることができた。また、
ボンディング用ワイヤーと電極膜との密着強度も大幅に
向上させることができた。
を主成分とする電極膜を用いた弾性表面波装置におい
て、少なくとも一部がαタンタルによって構成されたタ
ンタルを用いると共に電極膜に吸蔵されていた水素を除
去することによって電極膜の比抵抗を小さくすることが
でき、弾性表面波装置の挿入損失等のデバイス特性を改
善し、信頼性を大幅に向上させることができた。また、
ボンディング用ワイヤーと電極膜との密着強度も大幅に
向上させることができた。
【図１】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の一実施形態による
弾性表面波装置の製造工程を説明する図である。
弾性表面波装置の製造工程を説明する図である。
【図２】タンタル電極膜から分離される全ガス量、水素
ガス量、水分量と加熱温度との関係を昇温脱離分析法に
より分析した結果を示す図である。
ガス量、水分量と加熱温度との関係を昇温脱離分析法に
より分析した結果を示す図である。
【図３】熱処理なしのタンタル電極膜、陽極酸化膜で覆
われたタンタル電極膜又は真空中で熱処理されたタンタ
ル電極膜を用いた弾性表面波フィルタの挿入損失を計測
した結果を示す図である。
われたタンタル電極膜又は真空中で熱処理されたタンタ
ル電極膜を用いた弾性表面波フィルタの挿入損失を計測
した結果を示す図である。
【図４】熱処理なしのタンタル電極膜、陽極酸化膜で覆
われたタンタル電極膜又は真空中で熱処理されたタンタ
ル電極膜とアルミワイヤーとの密着強度を計測した結果
を示す図である。
われたタンタル電極膜又は真空中で熱処理されたタンタ
ル電極膜とアルミワイヤーとの密着強度を計測した結果
を示す図である。
１ 圧電性基板
２ 電極膜
３ レジスト膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 藤本 耕治
京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株
式会社 村田製作所内
(72)発明者 中尾 武志
京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株
式会社 村田製作所内
(56)参考文献 特開 昭62−297892（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−125485（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−185052（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−213961（ＪＰ，Ａ)
特公 平８−19516（ＪＰ，Ｂ２)
国際公開99／005788（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H03H 9/08
H03H 9/145
Claims (4)
- 【請求項１】 真空中で圧電性基板に、少なくとも一部
がαタンタルであるタンタルを主成分として電極膜を作
製する工程と、 前記電極膜を所望の形状に加工する工程と、 前記電極膜を２００℃以上７００℃以下の温度で熱処理
する工程とを備えた弾性表面波装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記熱処理工程は、真空中もしくは非酸
素系雰囲気中で行われることを特徴とする、請求項１に
記載の弾性表面波装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記熱処理工程は、前記電極膜加工工程
よりも前に行われることを特徴とする、請求項１又は２
に記載の弾性表面波装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記熱処理工程は、前記電極膜加工工程
と弾性表面波装置の特性評価を行う工程との中間で行わ
れることを特徴とする、請求項１又は２に記載の弾性表
面波装置の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000204270A JP3402313B2 (ja) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | 弾性表面波装置の製造方法 |
| US09/875,216 US6725513B2 (en) | 2000-07-05 | 2001-06-06 | Method for manufacturing surface acoustic wave apparatus |
| EP01115499A EP1170861B1 (en) | 2000-07-05 | 2001-06-27 | Method for manufacturing surface acoustic wave apparatus |
| DE60141873T DE60141873D1 (de) | 2000-07-05 | 2001-06-27 | Verfahren zur Herstellung von Akustischen Oberflächenwellenanordnungen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000204270A JP3402313B2 (ja) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | 弾性表面波装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002026676A JP2002026676A (ja) | 2002-01-25 |
| JP3402313B2 true JP3402313B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=18701557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000204270A Expired - Fee Related JP3402313B2 (ja) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | 弾性表面波装置の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
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| US (1) | US6725513B2 (ja) |
| EP (1) | EP1170861B1 (ja) |
| JP (1) | JP3402313B2 (ja) |
| DE (1) | DE60141873D1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US521449A (en) | 1894-06-19 | Sand mold | ||
| DE2215151C3 (de) * | 1972-03-28 | 1979-05-23 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum Herstellen von dünnen Schichten aus Tantal |
| US4410867A (en) * | 1978-12-28 | 1983-10-18 | Western Electric Company, Inc. | Alpha tantalum thin film circuit device |
| JPS62297892A (ja) | 1986-06-18 | 1987-12-25 | 株式会社東芝 | 表示装置用駆動回路基板 |
| US5221449A (en) * | 1990-10-26 | 1993-06-22 | International Business Machines Corporation | Method of making Alpha-Ta thin films |
| JPH0897096A (ja) * | 1994-09-28 | 1996-04-12 | Sutaruku Buitetsuku Kk | タンタル粉末及びそれを用いた電解コンデンサ |
| JP3173300B2 (ja) | 1994-10-19 | 2001-06-04 | 株式会社村田製作所 | ラブ波デバイス |
| US5815900A (en) * | 1995-03-06 | 1998-10-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing a surface acoustic wave module |
| JPH09125231A (ja) * | 1995-10-30 | 1997-05-13 | Fujitsu Ltd | 導電膜とその形成方法及び磁気抵抗効果ヘッド |
| JPH10247835A (ja) * | 1997-03-03 | 1998-09-14 | Kokusai Electric Co Ltd | ラブ波型弾性表面波デバイス |
| KR100713966B1 (ko) * | 1997-07-28 | 2007-05-02 | 가부시끼가이샤 도시바 | 탄성표면파 장치 및 그의 제조방법 |
| JP3317273B2 (ja) * | 1998-08-25 | 2002-08-26 | 株式会社村田製作所 | 表面波共振子、フィルタ、共用器、通信機装置 |
| JP3376969B2 (ja) * | 1999-09-02 | 2003-02-17 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-07-05 JP JP2000204270A patent/JP3402313B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-06-06 US US09/875,216 patent/US6725513B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-27 EP EP01115499A patent/EP1170861B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-27 DE DE60141873T patent/DE60141873D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6725513B2 (en) | 2004-04-27 |
| EP1170861A3 (en) | 2008-03-26 |
| DE60141873D1 (de) | 2010-06-02 |
| EP1170861A2 (en) | 2002-01-09 |
| EP1170861B1 (en) | 2010-04-21 |
| JP2002026676A (ja) | 2002-01-25 |
| US20020157224A1 (en) | 2002-10-31 |
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