JP3870947B2 - 弾性表面波装置の製造方法 - Google Patents
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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と弾性表面波装置などの電子部品における膜厚測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、同一基板上に独立した複数の周波数に対応した弾性表面波装置を形成するには、同一の膜厚で、異なる間隔の電極パターンを複数構成する方法が用いられている。この方法では周波数の大きく異なる複数の弾性表面波装置を形成する場合、電極間隔の異なる複数個のパターンを各々最適条件で設計、製造するのは極めて困難である。
【０００３】
この問題を解決する手段として、特開平１０−９３３６９号公報には、エッチング速度が大きく異なる金属種を複数積層し、エッチング速度の差を利用して複数の膜厚の弾性表面波装置を形成する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなエッチング速度の差を利用する方法では、エッチング速度が大きく異なる金属の組み合わせは限定され、電極パターン設計が制約される。また、金属膜のエッチングをドライエッチングで行った場合はレジストのない部分の金属膜がダメージを受け易い。一方、ウエットエッチングで行った場合は金属膜の側面方向からエッチングの影響を受ける。したがっていずれのエッチング方法を用いても電極パターンを精度良く形成することは困難であり、そのため周波数バラツキが大きくなる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
圧電基板上に第１の金属膜を形成し、これをエッチングすることにより第１の導体パターンの下部を形成する。圧電基板上の、この第１の導体パターンの下部が存在する面上に第２の金属膜を形成し、さらに第２の金属膜上に第３の金属膜を形成する。これら第１の金属膜、第２の金属膜、第３の金属膜をエッチングすることにより、前記第１の導体パターンと第２の導体パターンを形成する。この方法により、同一圧電基板上に異なる金属膜厚を有し、異なる周波数に対応する複数の弾性表面波装置の目標周波数とのズレおよび周波数バラツキを小さくする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１Ａ〜図１Ｆを参照しながら実施の形態１の製造方法を説明する。
【０００７】
図１Ａに示すように、ＬｉＴａＯ3などからなる圧電基板１上に、Ｃｕを含有するＡｌなどからなる金属をスパッタリング法により例えば膜厚が２５０ｎｍの第１の金属膜２を形成する。
【０００８】
次に第１の金属膜２上にレジスト３を塗布し、フォトリソグラフィー法により所望のパターンを露光、現像した後、図１Ｂに示すように、ウエットエッチング法により第１の導体パターンの下部４を形成する。ここで、第１の導体パターンの下部４は、第１の導体パターンを形成する領域において最終形状の第１の導体パターンを形成する前の状態で存在する第１の金属膜領域のことを意味する。
【０００９】
次にレジスト３を剥離した後、図１Ｃに示すように第１の導体パターンの下部４が形成された圧電基板１上に、Ｔｉなどからなる金属をスパッタリング法により例えば膜厚が１０ｎｍの第２の金属膜５を形成する。その上にＡｌなどからなる金属をスパッタリング法により例えば膜厚が８０ｎｍの第３の金属膜６を形成する。
【００１０】
次に第３の金属膜６の上にレジスト７を塗布し、フォトリソグラフィー法により所望のパターンを露光、現像した後、図１Ｄに示すように、ドライエッチング法により第２の導体パターン８を形成する。次にレジストを剥離し、これにより第２の導体パターン８からなる高周波用弾性表面波フィルタ１１を先に形成する。
【００１１】
次に全面にレジスト９を塗布し、フォトリソグラフィー法により第２の導体パターンを保護しながら所望のパターンを露光、現像した後、図１Ｅに示すように、ドライエッチング法により第１の導体パターン１０を形成する。
【００１２】
次にレジスト９を剥離し、図１Ｆに示すように第１の導体パターン１０からなる低周波用弾性表面波フィルタ１２を後で形成する。
【００１３】
このようにして同一の圧電基板１上に金属膜の膜厚が異なる２種類の弾性表面波装置を、膜厚の薄い第２の導体パターン８から先に形成し、膜厚の厚い第１の導体パターン１０を後で形成する。このように複数の金属膜の形成とエッチングの組み合わせにより同一圧電基板上に異なる金属膜厚を有し、異なる周波数に対応する複数の弾性表面波装置の目標周波数とのズレや周波数バラツキが低減される。その後、所定の寸法に切断することにより個片の弾性表面波装置に分割する。
【００１４】
本実施の形態における第１の導体パターン１０と第２の導体パターン８の膜厚の比は、第２の導体パターン８を基準にした場合約３．８である。同一圧電基板１上に異なる膜厚の複数の導体パターンを形成する場合、膜厚の差が大きい導体パターンを同時に形成すると導体パターンの精度が悪くなる傾向がある。特に導体パターンの膜厚の比が２．０を超えると導体パターンの精度が低下するが、導体パターンを別々に形成することにより導体パターン精度が向上する。
【００１５】
また本実施の形態における、低周波用弾性表面波フィルタ１２の中心周波数は９００ＭＨｚ、高周波用弾性表面波フィルタ１１の中心周波数は１．４ＧＨｚである。ここで第１の導体パターン１０と第２の導体パターン８とは高周波用弾性表面波フィルタ１１及び低周波用弾性表面波フィルタ１２を形成するための櫛形電極、反射器電極、引き出し電極及びパッド電極などから構成されている。
【００１６】
本発明は、弾性表面波装置を目標周波数とのズレが小さく周波数バラツキを小さくするためには、導体パターンの膜厚バラツキや損傷を小さくすること、それらの影響は目標周波数が高周波であるほど影響が大きいことに着目したことにより発案されている。
【００１７】
金属膜のエッチング条件は膜厚により最適条件は異なる。そのため厚い金属膜と薄い金属膜を同時にエッチングするとどちらかの金属膜のエッチング条件が最適条件から外れるために膜厚精度が低下する。これを避けるために金属膜厚の薄い高周波用の第２の導体パターン８を先に形成することにより、薄い膜厚に適した条件でエッチングを行い、圧電基板１の損傷が少なくなる。また、第２の導体パターン８をレジスト９で保護した後第１の導体パターン１０を形成することにより、第２の導体パターン８の膜厚損傷や圧電基板１の損傷などが小さくなる。これらにより弾性表面波装置の目標周波数とのズレや周波数バラツキが小さくなる。
【００１８】
ここで第２の導体パターン８をレジストで保護して次工程のエッチングを行うことにより、膜厚の薄い第２の導体パターン８の目標周波数とのズレや周波数バラツキが著しく大きくなることを防ぐ。
【００１９】
また、金属膜の形成工程でスパッタリング法を用いることにより配向性に優れ、膜厚バラツキの小さい均質な金属膜が形成され、目標周波数とのズレや周波数バラツキが小さくなる。
【００２０】
さらに、第１の金属膜２をエッチングする工程でウエットエッチング法を用いていることにより、厚い金属膜を短時間で効率良くエッチングする。これにより圧電基板１の損傷はほとんどなく、第１の金属膜２以外にはまだ金属膜が形成されていないため、第２の金属膜５や第３の金属膜６の損傷は全くない。
【００２１】
また、第２の金属膜５と第３の金属膜６をエッチングする工程でドライエッチング法を用いることにより、第２の導体パターン８が高精度に形成され、高周波用弾性表面波フィルタ１１の目標周波数とのズレや周波数バラツキが小さくなる。
【００２２】
また、第２の金属膜５の材質を第１の金属膜２の材質および第３の金属膜６の材質と異なるものを用いることにより、各金属膜間の金属膜の配向性を良くし各金属膜間の密着性を高める。これにより第１の導体パターン１０と第２の導体パターン８の密着性や耐電力が高まる。
【００２３】
なお、圧電基板１としてはＬｉＴａＯ3を用いたが、圧電性を示すものであればどのようなものを用いてもかまわない。
【００２４】
また、第１の導体パターン１０の下部４を形成するためのエッチング方法としてはウエットエッチングを用いたが、弾性表面波装置の損失を改善するためにはウエットエッチングが有効であり、目標周波数とのズレを小さくし、周波数バラツキを制御するためにはドライエッチングが有効であることから、目的に応じてどちらかの方法を選択するのが望ましい。
【００２５】
また、第１の導体パターン１０と第２の導体パターン８上にＡｌ2Ｏ3などからなる例えば膜厚が３０ｎｍの保護膜を陽極酸化法により形成することが望ましい。これにより、第１の導体パターン１０や第２の導体パターン８上に導電性の異物が付着しても特性が劣化したりショートすることがない。また水分やガスなどが内部に侵入しても金属膜の腐食や変質を抑制する。したがって初期不良の低減や耐候性能などの信頼性が向上する。
【００２６】
保護膜はＡｌ2Ｏ3以外にＳｉＯ2、Ｓｉ、窒化シリコンなどで形成しても良い。保護膜は、第１の導体パターン１０、第２の導体パターン８の全面又は外部接続用のパッド電極を除く面の全面又は一部や、圧電基板１上の全面又は一部に設けてもかまわない。しかし弾性表面波装置の損失を低減するためには圧電基板１上には保護膜を設けない方が望ましい。
【００２７】
なお、第１の金属膜２の材質としてはＣｕを含むＡｌを用いたが、それ以外にＡｌ又はＣｕ以外のその他の金属を含むＡｌ合金を用いてもよく、例えばＡｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｗ、Ａｌ−Ｔａなどでもよい。また、第２の金属膜５の材質としてはＴｉを用いたが、複数種類の積層された金属層の密着性を改善する、Ｔｉ合金及びＣｒ、Ｃｒの合金、Ｔａ、Ｔａの合金、Ｗ、Ｗの合金、Ｎｉ、Ｎｉの合金、Ｍｏ、Ｍｏの合金、Ｍｇ、Ｍｇの合金を用いてもかまわない。また、第３の金属膜６の材質としてはＡｌを用いたが、それ以外にＡｌ合金を用いてもよく、例えばＡｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｗ、Ａｌ−Ｔａなどでもよい。
【００２８】
また、第１の金属膜２の材質と、第３の金属膜６の材質は同じものであっても異なるものであってもかまわない。
【００２９】
なお、第１の金属膜２を形成した圧電基板１を例えば蛍光Ｘ線分析装置などを用いて第１の金属膜２の厚みを測定し、目標の値とズレがある場合はスパッタリング条件にフィードバックし補正することが望ましい。
【００３０】
さらに第１の導体パターンの下部４と第２の金属膜５、第3の金属膜６を形成した圧電基板１の、第２の金属膜５と第3の金属膜６が形成された部分の膜厚を例えば蛍光Ｘ線分析装置などを用いて測定し、第２の金属膜５と第3の金属膜６の合計の測定データを蛍光Ｘ線の波長から第２の金属膜５の膜厚と第３の金属膜６に分離し、それぞれの膜厚に対応する膜厚を求め、目標の値とズレがある場合はスパッタリング条件にフィードバックし補正する。
【００３１】
圧電基板１上で膜厚を測定する場所としては、圧電基板１の中央部とすることにより圧電基板１上で弾性表面波装置を形成する数量をあまり減らすことなく量産性を確保しながら金属膜の膜厚制御を行うことができる。また、圧電基板１上で膜厚を測定する領域の大きさとしては、周囲の段差などの影響が少なく均一な膜厚が確保できる領域を確保することが望ましい。また測定点を複数設けることが望ましい。これにより圧電基板１上での金属膜の膜厚分布が測定され、金属膜の膜厚は圧電基板１の面方向で精度良く制御される。
【００３２】
なお、第１の導体パターンの下部４上に第２の金属膜５のみを形成した場合でも圧電基板１上で第２の金属膜５のみが形成された部分を蛍光Ｘ線分析することにより第２の金属膜５の膜厚を求めることができる。
【００３３】
また、圧電基板１上で第２の金属膜５および第３の金属膜６を形成した領域が小さい場合は、蛍光Ｘ線分析時に他の金属例えば第１の導体パターンの下部４の影響を受け測定精度が悪くなる場合がある。そのような場合は別の圧電基板に第２の金属膜および第３の金属膜を同じ条件でスパッタリングにより形成し、別の圧電基板上に形成した第２の金属膜および第３の金属膜の膜厚を蛍光Ｘ線分析装置により測定することにより圧電基板１上の第２金属膜５および第３の金属膜６の膜厚とみなすことができる。
【００３４】
この膜厚測定方法によれば、複数種類の金属膜の膜厚を製造工程の途中の段階で測定するため、金属膜の膜厚が精度よく制御される。これにより高周波に対する電子部品の目標特性、例えば目標周波数からのズレや周波数バラツキが小さくなる。
【００３５】
（実施の形態２）
図２Ａ〜図２Eを参照しながら実施の形態２の製造方法を説明する。なお、実施の形態１で説明したものと同一の構成をなすものは同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３６】
図２A〜図２Cの工程は実施の形態１における図１A〜図１Cの工程と同様である。図２Cまでの工程では、圧電基板１上に第１の導電パターンの下部４を形成し、その上に第２の金属膜５と第３の金属膜６を形成する。
【００３７】
次に第３の金属膜６の上にレジスト７を塗布し、フォトリソグラフィー法により所望のパターンを露光、現像した後、図２Dに示すように、ドライエッチング法により第３の金属膜６、第２の金属膜５、第１の導体パターンの下部４をエッチングし、第１の導体パターン１０と第２の導体パターン８を同時に形成する。
【００３８】
次に図２Eに示すように、レジスト７を剥離し第１の導体パターン１０からなる低周波用弾性表面波フィルタ１２と第２の導体パターン８からなる高周波用弾性表面波フィルタ１１を同時に形成する。
【００３９】
このようにして同一の圧電基板１上に金属膜の膜厚が異なる２種類の弾性表面波装置を同時に形成する。このように複数の金属膜の形成とエッチングの組み合わせにより同一圧電基板上に異なる金属膜厚を有し、異なる周波数に対応する複数の弾性表面波装置の目標周波数とのズレや周波数バラツキが低減される。その後、所定の寸法に切断することにより個片の弾性表面波装置に分割する。
【００４０】
厚い金属膜と薄い金属膜を別々にエッチングして形成すると少なくともエッチングを２回行わなければならない。しかし金属膜のエッチング条件は膜厚により最適条件は異なるため、金属膜や圧電基板が少なからずエッチングの影響を受け、目標周波数とのズレが大きくなったり周波数バラツキが大きくなったりする。
【００４１】
本発明はこれを避けるために膜厚の厚い金属膜と膜厚の薄い金属膜を同時にエッチングし、エッチング回数を減らすことによりエッチングの影響を低減し目標周波数とのズレを小さくすると共に周波数バラツキを小さくする。
【００４２】
以下にエッチングの影響を具体的に示す。エッチングの際、エッチング条件を設定値通りに実施しても特性がばらつくことがある。これはエッチングの度毎に周辺条件の影響を受けエッチングが実際は設定より過剰になったり、不足になったりするためであり、エッチングの度毎にその影響は微妙に変化する。そのためエッチングを複数回行うと、例えば１回目はエッチング過剰であったが、２回目はエッチング不足になった場合、金属膜や圧電基板が受けるエッチングの影響は複雑になり単純には補正できない。
【００４３】
ところが、エッチングが１回の場合はその影響を容易に補正することができる。
【００４４】
このようにエッチング回数を減らすことにより複数の膜厚の金属膜を精度良く制御し、目標周波数とのズレが小さくなると共に周波数バラツキも小さくなる。このような効果は形成する複数の金属膜の膜厚が近いほどエッチングによる影響が大きいため、効果が明白である。
【００４５】
また、エッチング回数を減らすことによりレジスト塗布後の熱処理回数が減少し、熱処理に伴う静電気の発生、静電破壊などが減少する。これにより、歩留及び信頼性を向上させることができる。
【００４６】
またエッチング回数を減らすことにより工数が低減でき、設備投資が少なくて済むことからコストダウンが可能となる。
【００４７】
（実施の形態３）
図３Ａ〜図３Ｈを参照しながら実施の形態３の製造方法を説明する。なお、実施の形態１で説明したものと同一の構成をなすものは同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４８】
図３において、図３Ａ〜図３Ｆは図１Ａ〜図１Ｆと同様の工程であり、圧電基板１上に第２の導体パターン１４と第１の導体パターン１３を形成する。ただし、第２の導体パターンの一部に第１の導体パターンの一部が接続している構成としている。
【００４９】
次に全面にレジスト２２を塗布し、フォトリソグラフィー法により第２の導体パターン１４、第１の導体パターン１３の中のパッド電極１９と２１以外の部分を保護しながら所望のパターンを露光、現像する。さらに蒸着法によりＴｉなどの金属からなる例えば膜厚が１００ｎｍの第４の金属膜１７を形成し、図３Ｇに示すように、その上にＡｌなどの金属からなる例えば膜厚が３００ｎｍの第５の金属膜１８を形成する。その後、図３Ｈに示すように、レジスト２２とレジスト２２上に形成された第４の金属膜及び第５の金属膜をリフトオフすることにより除去し、第１の導体パターン１３上に第４の金属膜１７及び第５の金属膜１８を形成する。次に所定の寸法に切断して個片の弾性表面波装置に分割する。その後、このようにして得られた個片の弾性表面波装置をパッケージなどの底部に配設し、パッド電極とパッケージの端子電極接続部をワイヤーボンディングやバンプなどにより接続し、パッケージを封止して電子部品を作製する。
【００５０】
実施の形態１においては、第１の導体パターン１０は第１、第２及び第３の金属膜が積層されており、第２の導体パターン８は第２及び第３の金属膜が積層する構成になっており、両者はそれぞれ分離して形成される。一方、本実施の形態３においては、
１）第１の導体パターン１３の一部で第２の導体パターン１４と接続した引き出し電極１５と、
２）第２の導体パターン１４の一部で第１の導体パターン１３と接続したパターン１６と、
３）引き出し電極１５に接続して第１の導体パターン１３の一部からなるパッド電極１９と、
を備え、パッド電極１９では第３の金属膜６の上に第４の金属膜１７が形成され、さらにその上に第５の金属膜１８が形成される。
【００５１】
さらに、
４）第１の導体パターン１３の一部からなる引き出し電極２０と、
５）引き出し電極２０と接続した第１の導体パターン１３の一部からなるパッド電極２１と、
を設けており、パッド電極２１では第３の金属膜６の上に第４の金属膜１７が形成され、さらにその上に第５の金属膜１８が形成されている。
【００５２】
なお、電子部品の作製にあたっては、個片の弾性表面波装置と同一形状、同一寸法の実装基板などにバンプや導電性ペーストを介して実装しＣＳＰ（チップサイズパッケージ）としてもよい。
【００５３】
なお、実施の形態３においては第１の導体パターン１３上に第４の金属膜１７と第５の金属膜１８を形成して引き出し電極２０、パッド電極２１を設ける構成を示した。この構成以外に、第２の導体パターン１４上に第４の金属膜、第５の金属膜を設け、第２の導体パターン１４上に引き出し電極又はパッド電極を設けてもよい。
【００５４】
以上実施の形態３においては第１の弾性表面波装置２３に接続して引き出し電極２０とパッド電極２１を設け、第２の弾性表面波装置２４に接続して引き出し電極１５とパッド電極１９を設ける。これにより、第１の弾性表面波装置２３だけでなく、膜厚が薄い第２の弾性表面波装置２４もその引き出し電極１５の膜厚が厚くなる。このため外部接続端子との接続インピーダンスが低くなり、弾性表面波装置の損失が低減される。なお図３Ｈから明らかなように、引出し電極１５には第４の金属膜１７や第５の金属膜１８を含まないので、引出し電極１５の膜厚は第４の金属膜１７や第５の金属膜１８を設ける工程を含まなくとも厚くなる。
【００５５】
また、パッド電極１９とパッド電極２１に第４の金属膜１７を介して第５の金属膜１８を設けることにより電極の接合強度が高まると共に耐電力が高まる。
【００５６】
ここで第４の金属膜１７は、複数層積層された金属膜の密着性を改善するだけではなく、第５の金属膜１８上で外部接続端子を接続した際の電極の接着強度低下を防ぐ。例えばＡｕバンプなどを設けて外部端子と接続した場合、Ａｕバンプ中のＡｕが第５の金属膜１８中を拡散し電極の接着強度を劣化させる性質がある。第４の金属膜１７はＡｕの拡散を防止し電極の接合強度を高め、ボンディング時の電極剥離を防止する。
【００５７】
このように、第２の金属膜５と第４の金属膜１７は材質としては類似しているが設ける目的は明確に異なり、それぞれ独自の作用効果を有する。
【００５８】
また第５の金属膜１８を蒸着にて設けることにより、最上層が柔らかい金属膜とすることができる。このため、外部接続端子例えばワイヤーボンディングやバンプなどとの接合強度を高め、接触抵抗を低減する。これにより弾性表面波装置の損失を低減し、接合信頼性を高め、寿命を改善することができる。
【００５９】
なお、上記の説明では、実施の形態１により第1、第2の導電パターンを作成後、第4、第5の金属膜を形成する方法について説明したが、実施の形態１に代えて実施の形態２に説明した方法を用いても同様の効果が得られる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、同一圧電基板上に膜厚の異なる弾性表面波装置を膜厚の薄い弾性表面波装置の方から先に形成するか、膜厚の異なる弾性表面波装置を同時に形成する。また金属膜の形成方法をスパッタリングで行い、まず第１の導体パターンの下部をエッチングで形成し、次にそれ以外の導体パターンをエッチングで形成するという方法を有しており、これにより導体パターンを高精度に形成する。これにより目標周波数とのズレや周波数バラツキを小さくすることができ、特に高周波用弾性表面波フィルタの高性能化を実現することができる。また、膜厚の厚い引き出し電極、パッド電極を設ける構成にすることにより、外部接続端子との接合強度を高め、接触抵抗を低減することにより弾性表面波装置の損失を改善し、接合信頼性を高め、寿命を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ａ〜Ｆは本発明の実施の形態１の製造工程における弾性表面波フィルタの断面図
【図２】 Ａ〜Eは本発明の実施の形態２の製造工程における弾性表面波フィルタの断面図
【図３】 Ａ〜Ｈは本発明の実施の形態３の製造工程における弾性表面波フィルタの断面図
【符号の説明】
１ 圧電基板
２ 第１の金属膜
３ レジスト
４ 第１の導体パターンの下部
５ 第２の金属膜
６ 第３の金属膜
７ レジスト
８ 第２の導体パターン
９ レジスト
１０ 第１の導体パターン
１１ 高周波用弾性表面波フィルタ
１２ 低周波用弾性表面波フィルタ
１３ 第１の導体パターン
１４ 第２の導体パターン
１５ 引き出し電極
１６ 第２の導体パターンの一部で第１の導体パターンと接続したパターン
１７ 第４の金属膜
１８ 第５の金属膜
１９ パッド電極
２０ 引き出し電極
２１ パッド電極
２２ レジスト
２３ 第１の弾性表面波装置
２４ 第２の弾性表面波装置
【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と弾性表面波装置などの電子部品における膜厚測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、同一基板上に独立した複数の周波数に対応した弾性表面波装置を形成するには、同一の膜厚で、異なる間隔の電極パターンを複数構成する方法が用いられている。この方法では周波数の大きく異なる複数の弾性表面波装置を形成する場合、電極間隔の異なる複数個のパターンを各々最適条件で設計、製造するのは極めて困難である。
【０００３】
この問題を解決する手段として、特開平１０−９３３６９号公報には、エッチング速度が大きく異なる金属種を複数積層し、エッチング速度の差を利用して複数の膜厚の弾性表面波装置を形成する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなエッチング速度の差を利用する方法では、エッチング速度が大きく異なる金属の組み合わせは限定され、電極パターン設計が制約される。また、金属膜のエッチングをドライエッチングで行った場合はレジストのない部分の金属膜がダメージを受け易い。一方、ウエットエッチングで行った場合は金属膜の側面方向からエッチングの影響を受ける。したがっていずれのエッチング方法を用いても電極パターンを精度良く形成することは困難であり、そのため周波数バラツキが大きくなる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
圧電基板上に第１の金属膜を形成し、これをエッチングすることにより第１の導体パターンの下部を形成する。圧電基板上の、この第１の導体パターンの下部が存在する面上に第２の金属膜を形成し、さらに第２の金属膜上に第３の金属膜を形成する。これら第１の金属膜、第２の金属膜、第３の金属膜をエッチングすることにより、前記第１の導体パターンと第２の導体パターンを形成する。この方法により、同一圧電基板上に異なる金属膜厚を有し、異なる周波数に対応する複数の弾性表面波装置の目標周波数とのズレおよび周波数バラツキを小さくする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１Ａ〜図１Ｆを参照しながら実施の形態１の製造方法を説明する。
【０００７】
図１Ａに示すように、ＬｉＴａＯ3などからなる圧電基板１上に、Ｃｕを含有するＡｌなどからなる金属をスパッタリング法により例えば膜厚が２５０ｎｍの第１の金属膜２を形成する。
【０００８】
次に第１の金属膜２上にレジスト３を塗布し、フォトリソグラフィー法により所望のパターンを露光、現像した後、図１Ｂに示すように、ウエットエッチング法により第１の導体パターンの下部４を形成する。ここで、第１の導体パターンの下部４は、第１の導体パターンを形成する領域において最終形状の第１の導体パターンを形成する前の状態で存在する第１の金属膜領域のことを意味する。
【０００９】
次にレジスト３を剥離した後、図１Ｃに示すように第１の導体パターンの下部４が形成された圧電基板１上に、Ｔｉなどからなる金属をスパッタリング法により例えば膜厚が１０ｎｍの第２の金属膜５を形成する。その上にＡｌなどからなる金属をスパッタリング法により例えば膜厚が８０ｎｍの第３の金属膜６を形成する。
【００１０】
次に第３の金属膜６の上にレジスト７を塗布し、フォトリソグラフィー法により所望のパターンを露光、現像した後、図１Ｄに示すように、ドライエッチング法により第２の導体パターン８を形成する。次にレジストを剥離し、これにより第２の導体パターン８からなる高周波用弾性表面波フィルタ１１を先に形成する。
【００１１】
次に全面にレジスト９を塗布し、フォトリソグラフィー法により第２の導体パターンを保護しながら所望のパターンを露光、現像した後、図１Ｅに示すように、ドライエッチング法により第１の導体パターン１０を形成する。
【００１２】
次にレジスト９を剥離し、図１Ｆに示すように第１の導体パターン１０からなる低周波用弾性表面波フィルタ１２を後で形成する。
【００１３】
このようにして同一の圧電基板１上に金属膜の膜厚が異なる２種類の弾性表面波装置を、膜厚の薄い第２の導体パターン８から先に形成し、膜厚の厚い第１の導体パターン１０を後で形成する。このように複数の金属膜の形成とエッチングの組み合わせにより同一圧電基板上に異なる金属膜厚を有し、異なる周波数に対応する複数の弾性表面波装置の目標周波数とのズレや周波数バラツキが低減される。その後、所定の寸法に切断することにより個片の弾性表面波装置に分割する。
【００１４】
本実施の形態における第１の導体パターン１０と第２の導体パターン８の膜厚の比は、第２の導体パターン８を基準にした場合約３．８である。同一圧電基板１上に異なる膜厚の複数の導体パターンを形成する場合、膜厚の差が大きい導体パターンを同時に形成すると導体パターンの精度が悪くなる傾向がある。特に導体パターンの膜厚の比が２．０を超えると導体パターンの精度が低下するが、導体パターンを別々に形成することにより導体パターン精度が向上する。
【００１５】
また本実施の形態における、低周波用弾性表面波フィルタ１２の中心周波数は９００ＭＨｚ、高周波用弾性表面波フィルタ１１の中心周波数は１．４ＧＨｚである。ここで第１の導体パターン１０と第２の導体パターン８とは高周波用弾性表面波フィルタ１１及び低周波用弾性表面波フィルタ１２を形成するための櫛形電極、反射器電極、引き出し電極及びパッド電極などから構成されている。
【００１６】
本発明は、弾性表面波装置を目標周波数とのズレが小さく周波数バラツキを小さくするためには、導体パターンの膜厚バラツキや損傷を小さくすること、それらの影響は目標周波数が高周波であるほど影響が大きいことに着目したことにより発案されている。
【００１７】
金属膜のエッチング条件は膜厚により最適条件は異なる。そのため厚い金属膜と薄い金属膜を同時にエッチングするとどちらかの金属膜のエッチング条件が最適条件から外れるために膜厚精度が低下する。これを避けるために金属膜厚の薄い高周波用の第２の導体パターン８を先に形成することにより、薄い膜厚に適した条件でエッチングを行い、圧電基板１の損傷が少なくなる。また、第２の導体パターン８をレジスト９で保護した後第１の導体パターン１０を形成することにより、第２の導体パターン８の膜厚損傷や圧電基板１の損傷などが小さくなる。これらにより弾性表面波装置の目標周波数とのズレや周波数バラツキが小さくなる。
【００１８】
ここで第２の導体パターン８をレジストで保護して次工程のエッチングを行うことにより、膜厚の薄い第２の導体パターン８の目標周波数とのズレや周波数バラツキが著しく大きくなることを防ぐ。
【００１９】
また、金属膜の形成工程でスパッタリング法を用いることにより配向性に優れ、膜厚バラツキの小さい均質な金属膜が形成され、目標周波数とのズレや周波数バラツキが小さくなる。
【００２０】
さらに、第１の金属膜２をエッチングする工程でウエットエッチング法を用いていることにより、厚い金属膜を短時間で効率良くエッチングする。これにより圧電基板１の損傷はほとんどなく、第１の金属膜２以外にはまだ金属膜が形成されていないため、第２の金属膜５や第３の金属膜６の損傷は全くない。
【００２１】
また、第２の金属膜５と第３の金属膜６をエッチングする工程でドライエッチング法を用いることにより、第２の導体パターン８が高精度に形成され、高周波用弾性表面波フィルタ１１の目標周波数とのズレや周波数バラツキが小さくなる。
【００２２】
また、第２の金属膜５の材質を第１の金属膜２の材質および第３の金属膜６の材質と異なるものを用いることにより、各金属膜間の金属膜の配向性を良くし各金属膜間の密着性を高める。これにより第１の導体パターン１０と第２の導体パターン８の密着性や耐電力が高まる。
【００２３】
なお、圧電基板１としてはＬｉＴａＯ3を用いたが、圧電性を示すものであればどのようなものを用いてもかまわない。
【００２４】
また、第１の導体パターン１０の下部４を形成するためのエッチング方法としてはウエットエッチングを用いたが、弾性表面波装置の損失を改善するためにはウエットエッチングが有効であり、目標周波数とのズレを小さくし、周波数バラツキを制御するためにはドライエッチングが有効であることから、目的に応じてどちらかの方法を選択するのが望ましい。
【００２５】
また、第１の導体パターン１０と第２の導体パターン８上にＡｌ2Ｏ3などからなる例えば膜厚が３０ｎｍの保護膜を陽極酸化法により形成することが望ましい。これにより、第１の導体パターン１０や第２の導体パターン８上に導電性の異物が付着しても特性が劣化したりショートすることがない。また水分やガスなどが内部に侵入しても金属膜の腐食や変質を抑制する。したがって初期不良の低減や耐候性能などの信頼性が向上する。
【００２６】
保護膜はＡｌ2Ｏ3以外にＳｉＯ2、Ｓｉ、窒化シリコンなどで形成しても良い。保護膜は、第１の導体パターン１０、第２の導体パターン８の全面又は外部接続用のパッド電極を除く面の全面又は一部や、圧電基板１上の全面又は一部に設けてもかまわない。しかし弾性表面波装置の損失を低減するためには圧電基板１上には保護膜を設けない方が望ましい。
【００２７】
なお、第１の金属膜２の材質としてはＣｕを含むＡｌを用いたが、それ以外にＡｌ又はＣｕ以外のその他の金属を含むＡｌ合金を用いてもよく、例えばＡｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｗ、Ａｌ−Ｔａなどでもよい。また、第２の金属膜５の材質としてはＴｉを用いたが、複数種類の積層された金属層の密着性を改善する、Ｔｉ合金及びＣｒ、Ｃｒの合金、Ｔａ、Ｔａの合金、Ｗ、Ｗの合金、Ｎｉ、Ｎｉの合金、Ｍｏ、Ｍｏの合金、Ｍｇ、Ｍｇの合金を用いてもかまわない。また、第３の金属膜６の材質としてはＡｌを用いたが、それ以外にＡｌ合金を用いてもよく、例えばＡｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｗ、Ａｌ−Ｔａなどでもよい。
【００２８】
また、第１の金属膜２の材質と、第３の金属膜６の材質は同じものであっても異なるものであってもかまわない。
【００２９】
なお、第１の金属膜２を形成した圧電基板１を例えば蛍光Ｘ線分析装置などを用いて第１の金属膜２の厚みを測定し、目標の値とズレがある場合はスパッタリング条件にフィードバックし補正することが望ましい。
【００３０】
さらに第１の導体パターンの下部４と第２の金属膜５、第3の金属膜６を形成した圧電基板１の、第２の金属膜５と第3の金属膜６が形成された部分の膜厚を例えば蛍光Ｘ線分析装置などを用いて測定し、第２の金属膜５と第3の金属膜６の合計の測定データを蛍光Ｘ線の波長から第２の金属膜５の膜厚と第３の金属膜６に分離し、それぞれの膜厚に対応する膜厚を求め、目標の値とズレがある場合はスパッタリング条件にフィードバックし補正する。
【００３１】
圧電基板１上で膜厚を測定する場所としては、圧電基板１の中央部とすることにより圧電基板１上で弾性表面波装置を形成する数量をあまり減らすことなく量産性を確保しながら金属膜の膜厚制御を行うことができる。また、圧電基板１上で膜厚を測定する領域の大きさとしては、周囲の段差などの影響が少なく均一な膜厚が確保できる領域を確保することが望ましい。また測定点を複数設けることが望ましい。これにより圧電基板１上での金属膜の膜厚分布が測定され、金属膜の膜厚は圧電基板１の面方向で精度良く制御される。
【００３２】
なお、第１の導体パターンの下部４上に第２の金属膜５のみを形成した場合でも圧電基板１上で第２の金属膜５のみが形成された部分を蛍光Ｘ線分析することにより第２の金属膜５の膜厚を求めることができる。
【００３３】
また、圧電基板１上で第２の金属膜５および第３の金属膜６を形成した領域が小さい場合は、蛍光Ｘ線分析時に他の金属例えば第１の導体パターンの下部４の影響を受け測定精度が悪くなる場合がある。そのような場合は別の圧電基板に第２の金属膜および第３の金属膜を同じ条件でスパッタリングにより形成し、別の圧電基板上に形成した第２の金属膜および第３の金属膜の膜厚を蛍光Ｘ線分析装置により測定することにより圧電基板１上の第２金属膜５および第３の金属膜６の膜厚とみなすことができる。
【００３４】
この膜厚測定方法によれば、複数種類の金属膜の膜厚を製造工程の途中の段階で測定するため、金属膜の膜厚が精度よく制御される。これにより高周波に対する電子部品の目標特性、例えば目標周波数からのズレや周波数バラツキが小さくなる。
【００３５】
（実施の形態２）
図２Ａ〜図２Eを参照しながら実施の形態２の製造方法を説明する。なお、実施の形態１で説明したものと同一の構成をなすものは同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３６】
図２A〜図２Cの工程は実施の形態１における図１A〜図１Cの工程と同様である。図２Cまでの工程では、圧電基板１上に第１の導電パターンの下部４を形成し、その上に第２の金属膜５と第３の金属膜６を形成する。
【００３７】
次に第３の金属膜６の上にレジスト７を塗布し、フォトリソグラフィー法により所望のパターンを露光、現像した後、図２Dに示すように、ドライエッチング法により第３の金属膜６、第２の金属膜５、第１の導体パターンの下部４をエッチングし、第１の導体パターン１０と第２の導体パターン８を同時に形成する。
【００３８】
次に図２Eに示すように、レジスト７を剥離し第１の導体パターン１０からなる低周波用弾性表面波フィルタ１２と第２の導体パターン８からなる高周波用弾性表面波フィルタ１１を同時に形成する。
【００３９】
このようにして同一の圧電基板１上に金属膜の膜厚が異なる２種類の弾性表面波装置を同時に形成する。このように複数の金属膜の形成とエッチングの組み合わせにより同一圧電基板上に異なる金属膜厚を有し、異なる周波数に対応する複数の弾性表面波装置の目標周波数とのズレや周波数バラツキが低減される。その後、所定の寸法に切断することにより個片の弾性表面波装置に分割する。
【００４０】
厚い金属膜と薄い金属膜を別々にエッチングして形成すると少なくともエッチングを２回行わなければならない。しかし金属膜のエッチング条件は膜厚により最適条件は異なるため、金属膜や圧電基板が少なからずエッチングの影響を受け、目標周波数とのズレが大きくなったり周波数バラツキが大きくなったりする。
【００４１】
本発明はこれを避けるために膜厚の厚い金属膜と膜厚の薄い金属膜を同時にエッチングし、エッチング回数を減らすことによりエッチングの影響を低減し目標周波数とのズレを小さくすると共に周波数バラツキを小さくする。
【００４２】
以下にエッチングの影響を具体的に示す。エッチングの際、エッチング条件を設定値通りに実施しても特性がばらつくことがある。これはエッチングの度毎に周辺条件の影響を受けエッチングが実際は設定より過剰になったり、不足になったりするためであり、エッチングの度毎にその影響は微妙に変化する。そのためエッチングを複数回行うと、例えば１回目はエッチング過剰であったが、２回目はエッチング不足になった場合、金属膜や圧電基板が受けるエッチングの影響は複雑になり単純には補正できない。
【００４３】
ところが、エッチングが１回の場合はその影響を容易に補正することができる。
【００４４】
このようにエッチング回数を減らすことにより複数の膜厚の金属膜を精度良く制御し、目標周波数とのズレが小さくなると共に周波数バラツキも小さくなる。このような効果は形成する複数の金属膜の膜厚が近いほどエッチングによる影響が大きいため、効果が明白である。
【００４５】
また、エッチング回数を減らすことによりレジスト塗布後の熱処理回数が減少し、熱処理に伴う静電気の発生、静電破壊などが減少する。これにより、歩留及び信頼性を向上させることができる。
【００４６】
またエッチング回数を減らすことにより工数が低減でき、設備投資が少なくて済むことからコストダウンが可能となる。
【００４７】
（実施の形態３）
図３Ａ〜図３Ｈを参照しながら実施の形態３の製造方法を説明する。なお、実施の形態１で説明したものと同一の構成をなすものは同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４８】
図３において、図３Ａ〜図３Ｆは図１Ａ〜図１Ｆと同様の工程であり、圧電基板１上に第２の導体パターン１４と第１の導体パターン１３を形成する。ただし、第２の導体パターンの一部に第１の導体パターンの一部が接続している構成としている。
【００４９】
次に全面にレジスト２２を塗布し、フォトリソグラフィー法により第２の導体パターン１４、第１の導体パターン１３の中のパッド電極１９と２１以外の部分を保護しながら所望のパターンを露光、現像する。さらに蒸着法によりＴｉなどの金属からなる例えば膜厚が１００ｎｍの第４の金属膜１７を形成し、図３Ｇに示すように、その上にＡｌなどの金属からなる例えば膜厚が３００ｎｍの第５の金属膜１８を形成する。その後、図３Ｈに示すように、レジスト２２とレジスト２２上に形成された第４の金属膜及び第５の金属膜をリフトオフすることにより除去し、第１の導体パターン１３上に第４の金属膜１７及び第５の金属膜１８を形成する。次に所定の寸法に切断して個片の弾性表面波装置に分割する。その後、このようにして得られた個片の弾性表面波装置をパッケージなどの底部に配設し、パッド電極とパッケージの端子電極接続部をワイヤーボンディングやバンプなどにより接続し、パッケージを封止して電子部品を作製する。
【００５０】
実施の形態１においては、第１の導体パターン１０は第１、第２及び第３の金属膜が積層されており、第２の導体パターン８は第２及び第３の金属膜が積層する構成になっており、両者はそれぞれ分離して形成される。一方、本実施の形態３においては、
１）第１の導体パターン１３の一部で第２の導体パターン１４と接続した引き出し電極１５と、
２）第２の導体パターン１４の一部で第１の導体パターン１３と接続したパターン１６と、
３）引き出し電極１５に接続して第１の導体パターン１３の一部からなるパッド電極１９と、
を備え、パッド電極１９では第３の金属膜６の上に第４の金属膜１７が形成され、さらにその上に第５の金属膜１８が形成される。
【００５１】
さらに、
４）第１の導体パターン１３の一部からなる引き出し電極２０と、
５）引き出し電極２０と接続した第１の導体パターン１３の一部からなるパッド電極２１と、
を設けており、パッド電極２１では第３の金属膜６の上に第４の金属膜１７が形成され、さらにその上に第５の金属膜１８が形成されている。
【００５２】
なお、電子部品の作製にあたっては、個片の弾性表面波装置と同一形状、同一寸法の実装基板などにバンプや導電性ペーストを介して実装しＣＳＰ（チップサイズパッケージ）としてもよい。
【００５３】
なお、実施の形態３においては第１の導体パターン１３上に第４の金属膜１７と第５の金属膜１８を形成して引き出し電極２０、パッド電極２１を設ける構成を示した。この構成以外に、第２の導体パターン１４上に第４の金属膜、第５の金属膜を設け、第２の導体パターン１４上に引き出し電極又はパッド電極を設けてもよい。
【００５４】
以上実施の形態３においては第１の弾性表面波装置２３に接続して引き出し電極２０とパッド電極２１を設け、第２の弾性表面波装置２４に接続して引き出し電極１５とパッド電極１９を設ける。これにより、第１の弾性表面波装置２３だけでなく、膜厚が薄い第２の弾性表面波装置２４もその引き出し電極１５の膜厚が厚くなる。このため外部接続端子との接続インピーダンスが低くなり、弾性表面波装置の損失が低減される。なお図３Ｈから明らかなように、引出し電極１５には第４の金属膜１７や第５の金属膜１８を含まないので、引出し電極１５の膜厚は第４の金属膜１７や第５の金属膜１８を設ける工程を含まなくとも厚くなる。
【００５５】
また、パッド電極１９とパッド電極２１に第４の金属膜１７を介して第５の金属膜１８を設けることにより電極の接合強度が高まると共に耐電力が高まる。
【００５６】
ここで第４の金属膜１７は、複数層積層された金属膜の密着性を改善するだけではなく、第５の金属膜１８上で外部接続端子を接続した際の電極の接着強度低下を防ぐ。例えばＡｕバンプなどを設けて外部端子と接続した場合、Ａｕバンプ中のＡｕが第５の金属膜１８中を拡散し電極の接着強度を劣化させる性質がある。第４の金属膜１７はＡｕの拡散を防止し電極の接合強度を高め、ボンディング時の電極剥離を防止する。
【００５７】
このように、第２の金属膜５と第４の金属膜１７は材質としては類似しているが設ける目的は明確に異なり、それぞれ独自の作用効果を有する。
【００５８】
また第５の金属膜１８を蒸着にて設けることにより、最上層が柔らかい金属膜とすることができる。このため、外部接続端子例えばワイヤーボンディングやバンプなどとの接合強度を高め、接触抵抗を低減する。これにより弾性表面波装置の損失を低減し、接合信頼性を高め、寿命を改善することができる。
【００５９】
なお、上記の説明では、実施の形態１により第1、第2の導電パターンを作成後、第4、第5の金属膜を形成する方法について説明したが、実施の形態１に代えて実施の形態２に説明した方法を用いても同様の効果が得られる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、同一圧電基板上に膜厚の異なる弾性表面波装置を膜厚の薄い弾性表面波装置の方から先に形成するか、膜厚の異なる弾性表面波装置を同時に形成する。また金属膜の形成方法をスパッタリングで行い、まず第１の導体パターンの下部をエッチングで形成し、次にそれ以外の導体パターンをエッチングで形成するという方法を有しており、これにより導体パターンを高精度に形成する。これにより目標周波数とのズレや周波数バラツキを小さくすることができ、特に高周波用弾性表面波フィルタの高性能化を実現することができる。また、膜厚の厚い引き出し電極、パッド電極を設ける構成にすることにより、外部接続端子との接合強度を高め、接触抵抗を低減することにより弾性表面波装置の損失を改善し、接合信頼性を高め、寿命を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ａ〜Ｆは本発明の実施の形態１の製造工程における弾性表面波フィルタの断面図
【図２】 Ａ〜Eは本発明の実施の形態２の製造工程における弾性表面波フィルタの断面図
【図３】 Ａ〜Ｈは本発明の実施の形態３の製造工程における弾性表面波フィルタの断面図
【符号の説明】
１ 圧電基板
２ 第１の金属膜
３ レジスト
４ 第１の導体パターンの下部
５ 第２の金属膜
６ 第３の金属膜
７ レジスト
８ 第２の導体パターン
９ レジスト
１０ 第１の導体パターン
１１ 高周波用弾性表面波フィルタ
１２ 低周波用弾性表面波フィルタ
１３ 第１の導体パターン
１４ 第２の導体パターン
１５ 引き出し電極
１６ 第２の導体パターンの一部で第１の導体パターンと接続したパターン
１７ 第４の金属膜
１８ 第５の金属膜
１９ パッド電極
２０ 引き出し電極
２１ パッド電極
２２ レジスト
２３ 第１の弾性表面波装置
２４ 第２の弾性表面波装置
Claims (8)
- 圧電基板上に第１の金属膜を形成する工程と、前記第１の金属膜をエッチングすることにより、前記第１の金属膜が存在する第１の領域と、前記第１の金属膜が存在しない第２の領域を前記圧電基板上に形成する工程と、前記圧電基板の、前記第１の領域及び第２の領域に第２の金属膜及び第３の金属膜を形成する工程と、前記第２の領域の前記第２の金属膜及び前記第３の金属膜をエッチングすることにより第２の導体パターンを形成する工程と、前記第１の領域の前記第１の金属膜、前記第２の金属膜、及び前記第３の金属膜をエッチングすることにより第１の導体パターンを形成する工程と、を含む弾性表面波装置の製造方法。
- 第２の導体パターンを第１の導体パターンより先に形成する、請求項１に記載の弾性表面波装置の製造方法。
- 圧電基板上に第１の金属膜を形成する工程と、前記第１の金属膜をエッチングすることにより、前記第１の金属膜が存在する第１の領域と、前記第１の金属膜が存在しない第２の領域を前記圧電基板上に形成する工程と、前記圧電基板の、前記第１の領域及び第２の領域に第２の金属膜及び第３の金属膜を形成する工程と、前記第２の領域の前記第２の金属膜及び前記第３の金属膜と、前記第１の領域の前記第１の金属膜、前記第２の金属膜、及び前記第３の金属膜とを同時にエッチングすることにより第１の導体パターン及び第２の導体パターンを形成する弾性表面波装置の製造方法。
- 第２の領域を形成する方法はウエットエッチングである請求項１又は３に記載の弾性表面波装置の製造方法。
- 第２の金属膜の成分はＴｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｍｇのうちのすくなくともいずれか一種を含む、請求項１又は３に記載の弾性表面波装置の製造方法。
- 第１の導体パターンと第２の導体パターンのうち少なくともいずれか一方の上に第４の金属膜を形成する工程と、前記第４の金属膜の上に第５の金属膜を形成する工程と、前記第５の金属膜と前記第４の金属膜にパターンを形成する工程と、をさらに含む、請求項１又は３に記載の弾性表面波装置の製造方法。
- 第５の金属膜と第４の金属膜にパターンを形成する工程が、レジスト及びレジスト上に形成された前記第４の金属膜と前記第５の金属膜をリフトオフする工程を含む、請求項６に記載の弾性表面波装置の製造方法。
- 第１の金属膜を形成する工程の後に、前記第１の金属膜の膜厚を測定する工程と、少なくとも第２の金属膜を形成する工程の後、第２の領域の金属膜の膜厚を測定する工程と、をさらに含む、請求項１又は３に記載の弾性表面波装置の製造方法。
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