JP3480626B2 - 弾性表面波素子の電極形成方法 - Google Patents

弾性表面波素子の電極形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、圧電材料を用いて
弾性表面波素子を製造するための電極形成方法に関し、
特に複層構造の電極の形成に適用される。 【0002】弾性表面波素子(SAWデバイス)は、通
信機器、TV、VTRなどの高周波回路の小型化に好適
である。近年、携帯電話に代表される移動通信機器の市
場が膨らみ、SAWデバイスの需要が急増している。こ
のような状況の中で、さらに高性能のSAWデバイスの
開発が進められており、耐電力性に優れた電極構造が発
表されている(特開平7−122961号)。 【0003】 【従来の技術】SAWデバイスは、圧電体(圧電材料基
板又はガラス基板などの上に設けた圧電性薄膜)の表面
を伝播する弾性波を利用したデバイスである。 【0004】SAWデバイスには、機械的弾性波信号と
電気的信号との変換手段として、圧電体の表面に薄膜導
体からなる櫛形電極が設けられている。櫛形電極は、す
だれ状電極、交叉指電極、又はIDTなどとも呼称され
ている。 【0005】デバイス特性は櫛形電極の寸法条件に依存
する。例えば、Yカット−X伝播のタンタル酸リチウム
結晶を用いた2GHz帯域のバンドパスフィルタでは、
櫛形の電極指の配列ピッチは約2μmであり、電極指の
幅は約0.5μmである。 【0006】SAWデバイスの製造において、櫛形電極
の形成にはフォトリソグラフィが用いられ、通常は多数
個のデバイスについて一括に、櫛形電極を含む導体のパ
ターニングが行われる。 【0007】パターニングには周知のとおり2つの方法
がある。1つは、導体層の上にレジストパターン(エッ
チングマスク)を設け、導体層を部分的にエッチングす
る方法である。他の1つは、レジストパターン(リフト
オフマスク)を設けた後に導電層を形成し、レジストパ
ターンとともに不要の導電層を取り除く方法である。 【0008】従来は、電極材料及び設備の事情に応じ
て、これら2つの方法の内の一方のみを用いて櫛形電極
が形成されていた。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】ところで、エッチング
によって櫛形電極を形成する場合には、電極パターンが
微細であることから、異方性エッチング手法を用いる必
要がある。また圧電体の受けるダメージを考慮すると、
イオンミリングなどの物理的な手法は適当ではなく、反
応性イオンエッチング(reative ion etching :RI
E)が好適である。 【0010】しかし、RIEでは、エッチングの対象が
限定され、電極材料の選択の自由度が小さい。例えば、
Cu及びCu合金は耐電力性の改善に有用であるにも係
わらず、適当なエッチングガスがないためにこれらの材
料を用いることができない。 【0011】一方、リフトオフによって櫛形電極を形成
する場合には、圧電体の表面が導電膜で被覆されていな
い状態でレジストパターンを形成するので、レジスト材
のベーク処理の段階で圧電体の昇温に起因する焦電が生
じ易い。焦電は、レジスト材を変質させ、電極のパター
ン欠陥を招く。 【0012】つまり、従来では、RIEが適さない電極
材料を用いる場合には、物理的なエッチング、又はリフ
トオフによらなければならず、衝撃による圧電体の劣化
又は焦電による歩留りの低下が避けられないという問題
があった。 【0013】本発明は、この問題に鑑みてなされたもの
で、電極材料の選択の制約を緩和して電極の特性改善を
容易にすることを目的としている。 【0014】 【課題を解決するための手段】請求項1の発明の電極形
成方法は、弾性表面波素子の製造に際して、圧電体の表
面に第1の電極材料からなる導電膜を成膜し、その後に
導電膜の上に電極パターンに対するネガパターンのリフ
トオフマスクを設け、導電膜の露出面を第2の電極材料
の薄膜で被覆し、リフトオフマスクを除去し、残存する
第2の電極材料の薄膜と重なるように電極パターンに相
当するポジパターンのエッチングマスクを設け、異方性
エッチング法によって導電膜を電極パターンにパターニ
ングする方法である。 【0015】圧電体の表面が第1の電極材料の導電膜で
被覆され、この導電膜によって電極形成領域内での焦電
が防止される。第2の電極材料の薄膜は、いわゆるリフ
トオフによってパターニングされる。したがって、パタ
ーニングの可否の上での第2の電極材料の制約は無い。
つまり、任意の材料を用いることができる。 【0016】なお、リフトオフマスクを設ける以前に、
導電膜の上に第1の電極材料以外の材料を積層してもよ
い。また、リフトオフの以前に、第2の電極材料の薄膜
の上に第2の電極材料以外の材料を積層してもよい。 【0017】リフトオフの後の異方性エッチングにより
導電膜の不要部分が取り除かれ、第1及び第2の電極材
料からなる所定のパターンの電極が形成される。 【0018】 【発明の実施の形態】図1はSAWフィルタ1の導体パ
ターンの一例を示す平面図、図2はSAWフィルタ1の
共振器の電極構造を示す平面図である。 【0019】図1に例示したSAWフィルタ1は、回路
構成上は3組のL形フィルタを連設した梯子形フィルタ
であり、6つの共振器RE1〜6を有している。直列ア
ームの共振器RE1〜3の共振周波数と並列アームの共
振器RE4〜6の反共振周波数とがほぼ一致する場合に
は、SAWフィルタ1は、その共振周波数を中心周波数
とするバンドパスフィルタとなる。 【0020】各共振器RE1〜6は、図2のように、励
振用の櫛形電極10と、その弾性波伝播方向の両側に配
置された短絡型の反射器20とを有している。櫛形電極
10の励振特性は、電極指Fの膜厚、電極指Fの幅w、
電極指の間隔d、開口長(電極交叉幅)、及び電極対の
数によって定まる。 【0021】櫛形電極10及び反射器20は、各共振器
RE1〜6を結ぶ配線導体とともに、フォトリソグラフ
ィを用いて多数個のSAWフィルタ1について一括に形
成される。その際に、感光性レジスト材のパターン露光
の手法として、部分露光(ショット)を繰り返すステッ
プ露光法が用いられる。 【0022】図1の例では、6(=2×3)個分のマス
クパターンを有したレチクルを用いて、9×13回のシ
ョット(ステップ露光)を繰り返すことにより、圧電材
料のウエハWE上に合計702個のSAWフィルタ1の
薄膜回路導体が形成されている。ウエハWEを分割する
以前の段階では、個々のSAWフィルタ1に対応する1
チップ分の薄膜回路導体は、焦電を防ぐために隣接する
他のチップの導体と一体化されている。 【0023】以下、SAWフィルタ1における導体パタ
ーンの形成の手順を説明する。図3は本発明の電極形成
方法を示す図である。圧電基板として、例えば36°回
転Yカット−X伝播LiTaO3 単結晶からなる3イン
チのウエハWEを用意する。ウエハWEの厚さは300
〜500μmとする。 【0024】蒸着又はスパッタリングなどの成膜手法を
用いて、ウエハWEの表面をRIEによるエッチングが
容易な導電材料からなる厚さ1000Å程度の薄膜11
aで被覆する。導電材料としては、アルミニウム又はそ
の合金が好ましい。また、ウエハWEの裏面を、チタ
ン、クロムなどの薄膜40で被覆する〔図3(A)〕。 【0025】これらの薄膜11a,40の成膜順序は任
意である。ただし、ウエハWEの周面で薄膜11aと薄
膜40とが重なるように、成膜時におけるウエハWEの
配置条件を設定する。導電性の薄膜11a,40でウエ
ハWEを完全に被覆することにより、焦電を防止するこ
とができる。 【0026】次に、薄膜11aの上に、電極パターンに
対するネガパターンのリフトオフマスク61、すなわち
電極指F間のスペース部分に対応した平面視形状のレジ
スト層を設ける。そして、薄膜11aの露出面及びリフ
トオフマスク61の上面を、RIEによるエッチングが
困難な導電材料(例えば銅)からなる厚さが500Å程
度の薄膜12aで被覆する〔図3(B)〕。 【0027】続いて、リフトオフマスク61とともに不
要の薄膜12aを除去する。これにより、電極パターン
の銅の薄膜12aが得られる〔図3(C)〕。再び、感
光性レジストを用いて、残存する薄膜12aと重なるエ
ッチングマスク62、すなわち電極パターンに相当する
ポジパターンのレジスト層を形成する〔図3(D)〕。 【0028】エッチングマスク62で薄膜12aを保護
した状態で、薄膜11aの内の露出部分をRIEによっ
て除去し、その後にエッチングマスク62を取り去る
〔図3(E)〕。RIEを用いることにより、ウエハW
Eを劣化させることなく、薄膜11aを高精度にパター
ニングすることができる。 【0029】以上の工程により、第1の材料からなる層
11と第2の材料からなる層12との2層構造の櫛形電
極10が得られる。なお、リフトオフマスク61及びエ
ッチングマスク62のパターン寸法を厳密に電極パター
ンと一致させる必要はなく、最終的に所望寸法の櫛形電
極10が得られるように、適当なマージンを設けたマス
クを形成してもよい。 【0030】上述の実施例においては、複数の櫛形の電
極10を有したSAWフィルタ1を例示したが、単一の
櫛形電極10を有したデバイスの製造に際して、本発明
を適用することができる。デバイスは、フィルタに限ら
ず遅延や発振用のデバイスであってもよい。また、電極
の形状は限定されない。 【0031】 【発明の効果】請求項1の発明によれば、圧電体を導電
膜で被覆した状態でリフトオフを行うので、エッチング
の困難な電極材料を用いることができ、しかも焦電を防
ぐことができる。したがって、電極材料の選択の制約が
緩和され、電極の特性の改善が容易になる。
【図面の簡単な説明】 【図1】SAWフィルタの導体パターンの一例を示す平
面図である。 【図2】SAWフィルタの共振器の電極構造を示す平面
図である。 【図3】本発明の電極形成方法を示す図である。 【符号の説明】 1 SAWフィルタ(弾性表面波素子) 10 櫛形電極(電極) 11a 薄膜(導電膜) 12a 薄膜(第2の電極材料の薄膜) 61 リフトオフマスク 62 エッチングマスク WE 圧電材料のウエハ(圧電体)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−154179(JP,A) 特開 昭61−265822(JP,A) 特開 昭61−251221(JP,A) 特開 昭63−285011(JP,A) 特開 平2−94807(JP,A) 特開 平3−286613(JP,A) 特開 平4−235404(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 3/08 H01L 41/09 H01L 41/22 H05K 3/06

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】圧電体の表面に第1の電極材料からなる導
    電膜を成膜し、その後に前記導電膜の上に電極パターン
    に対するネガパターンのリフトオフマスクを設け、前記
    導電膜の露出面を第2の電極材料の薄膜で被覆し、前記
    リフトオフマスクを除去し、残存する前記薄膜と重なる
    ように前記電極パターンに相当するポジパターンのエッ
    チングマスクを設け、異方性エッチングによって前記導
    電膜を前記電極パターンにパターニングすることを特徴
    とする弾性表面波素子の電極形成方法。
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