JP3925366B2 - 弾性表面波装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）、酸化シリコン膜（ＳｉＯ膜）および酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）の少なくとも一種からなる薄膜を有する弾性表面波装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜、およびＳｉＯＮ膜は、弾性表面波装置（以下、ＳＡＷデバイス）に広く用いられている。それらの用途としては、ＳＡＷデバイスの周波数を調整する微調膜、耐候性を向上させるための保護膜（防湿膜）、温度特性を向上させるための膜等などの機能膜が挙げられる。これら機能膜は、ＳＡＷデバイスの性能を左右する膜のため、その製造に関しては、安定性よく、かつ再現性よく形成されなければならない。
【０００３】
また近年は、ＳＡＷデバイスの小型化や軽量化への対応などでパッケージの一部にエポキシ樹脂等の樹脂材料を使用することが多くなってきている。この場合、上記樹脂材料が水分を透過させるので、パッケージの樹脂材料部を透過した水分は、主にＡｌを中心とした材料で構成されるくし形電極部（以下、ＩＤＴという）に腐食を発生させる原因となり、ＳＡＷデバイスとしての特性を劣化させてきた。
【０００４】
そのため耐湿性を向上させるための保護膜形成技術は、特に重要になってきている。それぞれの膜についてその形成方法は、ＳｉＯ膜に関しては、一般にスパッタリング法と言われるＲＦスパッタリング、ＤＣスパッタリング、ＲＦマグネトロンスパッタリング等が用いられ、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜は、プラズマ−ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition）法（以下Ｐ−ＣＶＤという）などを用い成膜されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の各薄膜をＳＡＷデバイスのチップ（圧電基板上のＩＤＴ）上に機能膜として形成した場合、問題となるのは、ＳＡＷデバイスの電気的特性の劣化であった。特に挿入損失の劣化に関しては、機能膜の膜厚を厚くできない理由の一つとなっている。例えば、許容される劣化量となる膜厚にて保護膜を機能膜として形成すると、例えば、耐湿性向上のための保護膜としては、十分な性能を実現できないというような課題があった。
【０００６】
例を挙げると２ＧＨｚ帯のＳＡＷフィルタに耐湿性向上のためにＰ−ＣＶＤで１０ｎｍのＳｉＮ膜を形成した場合、約０．３ｄＢの挿入損失の劣化が見られる。この原因として、考えられるのが、Ｐ−ＣＶＤで成膜されたＳｉＮ膜が緻密でないということが挙げられる。
【０００７】
本発明の目的は、ＳＡＷデバイスに用いた場合に特性劣化の抑制された、より緻密な、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜、及びＳｉＯＮ膜の少なくとも一種を機能膜として有するＳＡＷデバイス、及びそれを安定に得ることが可能な製造方法を提供することにある。
【０００８】
またＳＡＷデバイスの圧電基板にニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）を用いた場合、成膜時に圧電基板の温度を上げることができず、３００℃〜４００℃程度までの加熱を必要とするＰ−ＣＶＤでの成膜は、ＬｉＮｂＯ3からなる圧電基板には、適用不可能であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のＳＡＷデバイスは、上記課題を解決するために、圧電基板上に、くし形電極部が設けられ、耐候性を向上させるための窒化シリコン膜を有する機能膜が、くし形電極部上の少なくとも一部に成膜され、くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージが、少なくとも一部に透湿性を有する部材にて設けられ、上記機能膜は、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法により室温で成膜され、上記くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージは、前記圧電基板をフリップチップボンディングで実装し、かつ透湿性を有する樹脂にて前記圧電基板を封止する構造であり、上記窒化シリコン膜の膜厚が３ｎｍ以上、およびくし形電極部における弾性表面波の波長の２．０％以下に設定されていることを特徴としている。
また、本発明の弾性表面波装置の製造方法は、上記課題を解決するために、圧電基板上に、くし形電極部を有する弾性表面波装置の製造方法において、耐候性を向上させるための窒化シリコン膜を有する機能膜を、くし形電極部上の少なくとも一部に、上記窒化シリコン膜の膜厚が３ｎｍ以上、およびくし形電極部における弾性表面波の波長の２．０％以下になるように、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法により室温にて成膜することを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、ＥＣＲスパッタ法により機能膜を成膜したので、より緻密な機能膜を形成でき、耐候性の向上を確実化できる。また、ＥＣＲスパッタ法では、機能膜の形成に圧電基板の加熱を必要とせず、例えば室温にて上記機能膜を形成できるので、加熱による特性劣化が生じるＬｉＮｂＯ3基板にも適用できると共に、圧電基板上のＩＤＴに対する加熱に起因する焦電破壊を回避できる。
【００１３】
この結果、上記構成では、耐候性を向上できるので、エポキシ樹脂等の安価で小型化できるが透湿性を有する部材を例えばパッケージの少なくとも一部に用いても、透過した水分による経時的な特性劣化を低減できて、コストダウンを図れる。
【００１７】
また、上記構成によれば、上記ＳｉＮ膜を上記のように設定することにより、耐湿性をより確実に確保できる。
【００１８】
また、本発明の他のＳＡＷデバイスは、上記の課題を解決するために、圧電基板上に、くし形電極部が設けられ、耐候性を向上させるための機能膜が、くし形電極部上の少なくとも一部に成膜され、くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージが、少なくとも一部に透湿性を有する部材にて設けられ、上記機能膜は、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法により室温で形成され、上記くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージは、前記圧電基板をフリップチップボンディングで実装し、かつ透湿性を有する樹脂にて前記圧電基板を封止する構造であり、上記機能膜は、最下層（電極側）に酸化シリコン膜、中間層に酸化窒化シリコン膜、最上層に窒化シリコン膜を有していることを特徴とする。
【００１９】
上記ＳＡＷデバイスにおいては、中間層は、ＳｉＮ膜とＳｉＯ膜とが互いに積層された多層構造を備えていてもよい。
【００２０】
上記構成によれば、上記ＳｉＮ膜を最上層に設定することにより、耐湿性をより確実に確保できる。
【００２１】
本発明の他のＳＡＷデバイスは、前記の課題を解決するために、圧電基板上に、ＩＤＴが設けられ、耐候性を向上させるための、ＳｉＮ膜を含む機能膜が、ＩＤＴ上の少なくとも一部にＥＣＲスパッタ法により成膜され、ＩＤＴ及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージが、少なくとも一部に透湿性を有する部材にて設けられ、上記機能膜は、膜厚方向にて窒素濃度が変化していることを特徴としている。
【００２２】
上記ＳＡＷデバイスでは、前記機能膜は、表面側の窒素濃度がくし形電極部側の窒素濃度より大きくなっていることが好ましい。
【００２３】
上記構成によれば、機能膜としてＳｉＮ膜を備え、機能膜がその膜厚方向にて窒素濃度を変化、例えば表面側の窒素濃度をＩＤＴ側の窒素濃度より大きく設定することで、耐湿性の向上と圧電基板への密着性の改善とを両立することができる。
【００２４】
上記ＳＡＷデバイスにおいては、前記機能膜上に、周波数調整のための酸化シリコン膜が形成されていてもよい。上記構成によれば、機能膜上に、周波数調整のための酸化シリコン膜を形成することにより、圧電基板上のＩＤＴの周波数を、耐候性を維持しながら微調整できる。
【００２５】
本発明のＳＡＷデバイスの製造方法は、前記の課題を解決するために、圧電基板上に、ＩＤＴを有する弾性表面波装置の製造方法において、耐候性を向上させるための、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜およびＳｉＯＮ膜の少なくとも１種類からなる機能膜を、ＩＤＴ上の少なくとも一部に、ＥＣＲスパッタ法により成膜することを特徴としている。
【００２６】
上記方法によれば、ＥＣＲスパッタ法を用いて、ＩＤＴ上に緻密で高純度のＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮの少なくとも一種の機能膜が形成されるため、他の成膜方法で見られるような特性劣化が軽減されたＳＡＷデバイスが安定に得られる、それにより、特性劣化のために、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮの成膜ができなかったＳＡＷデバイスにも、成膜することが可能になり、信頼性の高い、または特性の改善をはかったＳＡＷデバイスが実現できる。
【００２７】
特に、近年用いられるようになってきた、パッケージの一部が透湿性を有する材料で構成されるＳＡＷデバイスについても、特性劣化のない、ＳｉＮ膜等の形成が可能になったため、より良好な電気的特性と高い信頼性と低コストを兼ね備えたＳＡＷデバイスを、より確実に実現可能になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＳＡＷデバイスの実施の各形態について図１ないし図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の第一形態では、図１に示すように、ＳＡＷフィルタ１がパッケージ２内に収納されている。
【００２９】
ＳＡＷフィルタ１では、例えば４０±５°ＹｃｕｔＸ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板１ａ上に、複数のＩＤＴ（くし形電極部）１ｂや、上記ＩＤＴ１ｂに対する入出力端子１ｃがフォトリソグラフィー法等により形成されたアルミニウム・銅（ＡｌＣｕ）電極（箔）によって設けられている。
【００３０】
ＩＤＴ１ｂは、帯状の基端部（バスバー）と、その基端部の一方の側部から直交する方向に延びる複数の、互いに平行な電極指とを備えた電極指部を２つ備えており、上記各電極指部の電極指の側部を互いに対面するように互いの電極指間に入り組んだ状態にて上記各電極指部を有するものである。
【００３１】
このようなＩＤＴ１ｂでは、各電極指の長さや幅、隣り合う各電極指の間隔、互いの電極指間での入り組んだ状態の対面長さを示す交叉幅を、それぞれ設定することにより信号変換特性や、通過帯域の設定が可能となっている。さらに、ＳＡＷフィルタ１においては、入出力端子１ｃ上に、後述するバンプボンディングを確実化するためのパッド層１ｄが導体により形成されている。
【００３２】
一方、パッケージ２は、アルミナ等のセラミックスからなる有底箱状の本体２ａと、本体２ａの開口を覆って本体２ａ内を封止するキャップとしての、板状のセラミックリッド２ｂと、本体２ａに対しセラミックリッド２ｂを接着する接着剤部２ｃとを有している。接着剤部２ｃには、エポキシ樹脂を用いている。これにより、ＳＡＷデバイスでは、パッケージ２の一部にエポキシ樹脂からなる透湿部を有することになる。
【００３３】
また、本体２ａの内表面上には、本体２ａ内にＳＡＷフィルタ１を、金（Ａｕ）からなるバンプ３のバンプボンディングにより装着したときに、各入出力端子１ｃにそれぞれ対面する位置に、金（Ａｕ）からなる内部端子２ｄが形成されている。
【００３４】
そして、ＳＡＷデバイスにおいては、バンプボンディングの位置を除く、ＩＤＴ１ｂ、入出力端子１ｃ、パッド層１ｄ及びそれらを有する圧電基板１ａの表面上を全面にて覆うように、保護膜（機能膜）としてのＳｉＮ膜４がＥＣＲスパッタ法により成膜されている。
【００３５】
ＳｉＮ膜４は、コストダウンや鉛フリー化のためにパッケージ２の樹脂封止化やプラスティックパッケージを用いた場合のＳＡＷフィルタ１の電極（ＩＤＴ等）の耐湿性を向上させるために、用いられている。
【００３６】
一般的な条件でＰ−ＣＶＤにより、ＳｉＮ膜を成膜した場合、十分な耐湿性（今回の場合、６０℃，９０−９５％ＲＨ中で６Ｖの負荷を印加した耐湿負荷試験で評価した）を得るには、１０ｎｍ程度の膜厚が最低でも必要になる。
【００３７】
しかし、Ｐ−ＣＶＤで成膜した場合、ＳＡＷデバイスの特性の劣化は大きく、２ＧＨｚ帯のラダー型フィルタの場合、なにも成膜しないＳＡＷデバイスと比較すると０．３ｄＢ程度の挿入損失の劣化が見られる。ＲＦ帯で使用されるＳＡＷデバイスでこの０．３ｄＢは大きく、電極設計の改善でもカバーしきれない値である。
【００３８】
次に、ＥＣＲスパッタ装置を用いてＳｉＮ膜４を成膜した場合について説明する。ＥＣＲスパッタ装置（代表例としてＮＴＴアフティ株式会社製、固体ソースＥＣＲプラズマ成膜装置を例に説明する。）の原理を説明する（詳細については、精密工学会誌ＶｏＬ．６６、ＮＯ．４，２０００ ｐｐ５１１〜５１６「ＥＣＲプラズマを用いた高品質薄膜形成」天沢他に詳しい）。
【００３９】
磁界の中でサイクロトロン運動（回転運動）している電子に対してサイクロトロン周波数と同一のマイクロ波を与えると共鳴が起こる。これが電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）である。
【００４０】
ＥＣＲを用いた場合、電子を効率よく加速させることができ、高密度のプラズマの発生が可能になる。図２にＥＣＲスパッタ装置の代表例（前述ＮＴＴアフティ製装置の概略図）を示す。
【００４１】
成膜のプロセスは以下のように進行する。プラズマ室１１の周囲の磁気コイル１２からＥＣＲ条件を与える磁界を発生させる。この状態でプラズマ室１１内にガス１３を導入し、マイクロ波１４を印加するとプラズマが発生する。このプラズマがプラズマ流１５として引き出され、基板１６に到達する。
【００４２】
この装置の特徴として、プラズマ流１５の周囲に固体ソースをターゲット１７として配置してＲＦ電力１８を例えば１３．５６ＭＨｚにて印加できる機能を備えている。これにより、プラズマ流１５にてスパッタされた固体ソースの各種元素を、プラズマ流１５とともに基板１６上に成膜することができる。
【００４３】
固体ソースにＳｉを用い、導入ガスにＡｒ＋Ｎ2を用いると基板１６上には、ＳｉＮが、Ａｒ＋Ｏ2ではＳｉＯが成膜される。また、Ａｒ＋Ｎ2＋Ｏ2を用いることで、ＳｉＯＮが成膜される。
【００４４】
また、ＲＦスパッタ法や蒸着法の場合は基板加熱が必要になるが、実施の形態でも示すように、ＥＣＲスパッタ法を用いた場合、特に基板加熱を必要としないで、室温成膜が可能となる。また、Ｓｉ固体ソースの場合、Ｓｉ結晶を切り出す形で製造されるため、不純物のほとんど無い固体ソースの製造が可能で、その結果、純度の高い膜が成膜可能である。
【００４５】
今回は、ＳｉＮ膜４の成膜なので固体ソースには、Ｓｉ単結晶から切り出し加工をしたものを用いる。以下の条件で成膜を行なった。
【００４６】
【表１】
【００４７】
上記条件でＥＣＲスパッタ法にて成膜した場合（図３では▲２▼）およびＰ−ＣＶＤ法で、膜厚１０ｎｍのＳｉＮ膜を成膜した場合（図３では▲３▼）の、ＳＡＷフィルタの各フィルタ特性を図３に示す。
【００４８】
上記条件でＥＣＲ法にて成膜した場合は、成膜無しのＳＡＷフィルタ（図３では▲１▼）と比較してもほとんど、挿入損失の劣化の無いことが判る。図４（ｃ）に示すように、成膜無しのＳＡＷフィルタ１’は、図１（ｃ）に示すＳＡＷフィルタ１から、ＳｉＮ膜４を省いたものである。
【００４９】
また、図５に、Ｐ−ＣＶＤ法とＥＣＲスパッタ法とでＳｉＮ膜をそれぞれ成膜した場合におけるＳＡＷフィルタの挿入損失の膜厚依存性を示す。この結果からもＥＣＲスパッタ法で成膜したＳｉＮ膜４を保護膜として用いたＳＡＷデバイスの特性劣化が少ないことが判る。
【００５０】
また、図５の結果から、ＳｉＮ膜４のＳＡＷデバイスの特性劣化から見た場合の成膜上限値は、約３０ｎｍ（今回は、タンタル酸リチウム基板使用の２ＧＨｚ帯フィルタのため、３０ｎｍは、弾性表面波（ＳＡＷ）の中心波長の２．０％に相当する）である。
【００５１】
また、図６には、ＥＣＲスパッタ法で成膜したＳｉＮ膜（膜厚は、１ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ）の耐湿試験結果を示す。特性の劣化を挿入損失の劣化量でみた場合、ＳｉＮ膜の膜厚が１ｎｍでは、特性劣化が見られ、耐湿性から見た必要な膜厚は、３ｎｍ以上と言える。ＳｉＮ膜無しのものは、図４（ａ）ないし（ｃ）に示したＳＡＷデバイスである。
【００５２】
また、図３、図５に示した試験結果に用いた各ＳＡＷデバイスはすべて同じＩＤＴ１ｂ及びパッケージ２の規格を有するＳＡＷデバイスを用い、フィルタ特性の違いは、ＳｉＮ膜４の有無、および成膜方法の違いに起因している。
【００５３】
ＥＣＲスパッタ法は、以下の各利点を有している。ＳＡＷデバイスは、成膜時の温度の上昇、下降によって、その焦電性により内部に電荷が蓄積され、電極が破壊される場合（焦電破壊）がある。その対応のため、本来、電気的には接続されていない、互いに対向するＩＤＴの各電極を、外部で互いに接続し、成膜プロセスが終了次第、その接続をカットするという工程を別に設けている。このような接続を設けてもＩＤＴ電極の破壊を完全には回避できない。このため、ＥＣＲスパッタ法のように、加熱プロセスが少ない、または省略できることはＳＡＷデバイスの製造に有利となる。
【００５４】
圧電基板に、ＬｉＮｂＯ3基板を用いた場合、一般にＰ−ＣＶＤでＳｉＮを成膜する３５０℃程度でＬｉＮｂＯ3基板自体が劣化し、挿入損失が悪化する。したがって、Ｐ−ＣＶＤは、ＬｉＮｂＯ3基板には使用できないが、ＥＣＲスパッタ法は、室温で成膜できるため、電極の焦電破壊を生じ易いＬｉＮｂＯ3基板にも適用できる。
【００５５】
その上、ＥＣＲスパッタ法の他の利点として、保護膜の平坦性が挙げられる。Ｐ−ＣＶＤで得られた保護膜に比べて、ＥＣＲスパッタ法にて得られた保護膜の方が平坦に近くなる。保護膜は、ＳＡＷの伝搬する部分に成膜されるため、ＳＡＷデバイスのフィルタ特性に与える影響が非常に大きい。
【００５６】
まず、Ｐ−ＣＶＤにより保護膜を成膜すると、保護膜にポア（空孔）が発生し、保護膜は、電極・基板に対して均一な厚みに形成されるため、上記ポアによって凹凸の大きなものとなる。この場合、その凹凸部分を伝搬するＳＡＷはロスが大きくなる。
【００５７】
しかしながら、ＥＣＲスパッタ法で得られる保護膜は、ポアの発生が抑制されて緻密で、電極の端面ではテーパー状になるので、平坦に近くなり、そこを伝搬するＳＡＷのロスがＰ−ＣＶＤと比べて小さくできる。
【００５８】
さらに、保護膜上に、酸化シリコン膜を付加してもよい。上記酸化シリコン膜の付加により、耐候性の向上と共に、周波数調整も可能となる。ＥＣＲスパッタ法では、酸化シリコン膜を連続成膜できる。
【００５９】
次に、実施の第二形態について図７に基づき説明する。実施の第二形態では、実施の第一形態と同様に耐湿性向上のための保護膜として、ＳｉＮ膜４に代えて、ＳｉＯ膜〜ＳｉＯＮ膜〜ＳｉＮ膜をこの順にてＩＤＴ１ｂ上に互いに積層して順次成膜した連続膜が、組成を順次変えた保護膜として設けられている。
【００６０】
今回は、以下の条件で、上記連続膜の成膜を行なった。
【００６１】
【表２】
【００６２】
【表３】
【００６３】
表３のガス流量の変化（単位はｓｃｃｍ：Ａｒガスは、４０ｓｃｃｍ一定）
ステップ▲１▼時の成膜レートは、１０ｎｍ／ｍｉｎ、ステップ▲６▼時は４ｎｍ／ｍｉｎであった。
【００６４】
この▲１▼〜▲６▼のステップでＳＡＷデバイス上にＳｉＯ膜〜ＳｉＯＮ膜〜ＳｉＮ膜の連続膜を約３００ｎｍの成膜した。また各ステップでは、連続的にガス流量を変化させた。
【００６５】
上記連続膜の膜厚方向での各元素濃度（モル％）を測定した。その結果を図７に示した。この測定は、連続膜をその表面側からＡｒガス等で削っていき、削った部分の元素の含量を、例えば原子吸光やＩＣＰ分析により定量分析して行なった。
【００６６】
この条件で成膜したＳＡＷフィルタのフィルタ特性を測定したところ（対照デバイスは、２ＧＨｚ帯のラダー型フィルタ）成膜無しのものと比較してもほとんど劣化の無いことが判った。
【００６７】
また、このデバイスを樹脂で封止したパッケージに入れ、耐湿負荷試験（６０℃、９０−９５％ＲＨ（相対湿度）中で６Ｖの負荷）で評価したところ、１０００Ｈ（時間）をクリアし十分な耐湿性が見られた。試験後の電極を観察したところ、保護膜のハガレや割れは見られなかった。
【００６８】
【表４】
【００６９】
表４にガス流量の変化と屈折率（単位はｓｃｃｍ：Ａｒガスは、４０ｓｃｃｍ一定）成膜時の各ステップにおける屈折率の測定結果を表４に示す。屈折率は、ポイントでの分析になるが、ＳｉＯ（１．４６）からＳｉＮ（１．９７）まで連続的に変化していることが判る。また、最下層をＳｉＯにすることで、ＩＤＴ１ｂと連続層との密着性を高めることができる。
【００７０】
次に、本発明に係る実施の第三形態について説明する。実施の第三形態では、実施の第一形態のＳｉＮ膜４に代えて、耐湿性向上のための保護膜として、最下層（電極側）はＳｉＯ、中間層はＳｉＮ＋ＳｉＯ、最上層はＳｉＮとなるような４層の多層構造にて成膜した多層膜が設けられている。
【００７１】
今回は、以下の条件で成膜を行なった。
【００７２】
【表５】
【００７３】
【表６】
【００７４】
この▲１▼〜▲４▼のステップでＳＡＷデバイス上に最下層（電極側）はＳｉＯ、中間層はＳｉＮ＋ＳｉＯ、最上層はＳｉＮとなるような４層の多層構造を有する保護膜を形成した。この条件で成膜したＳＡＷフィルタのフィルタ特性を測定したところ、（対照デバイスは、２ＧＨｚ帯のラダー型フィルタ）成膜無しのものと比較してもほとんど劣化の無いことが判った。
【００７５】
またこのデバイスを樹脂で封止したパッケージに入れ、耐湿負荷試験（６０℃、９０−９５％ＲＨ中で６Ｖの負荷）で評価したところ、１０００Ｈをクリアし十分な耐湿性が見られた。試験後の電極を観察したところ、保護膜のハガレや割れは見られなかった。
【００７６】
また、上記の各実施の形態から明らかなように、本発明では、ＥＣＲスパッタ法を用いたことにより、圧電基板１ａに対する加熱を必要としないため、保護膜の形成時における温度の上下で生じる、ＩＤＴ１ｂ等の電極膜の破壊は発生していない。また、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）基板のように加熱すると基板の特性が変化してしまうような材料にも、本発明は適用可能である。
【００７７】
上記の成膜条件は、一例であり、成膜レートを上げるためにガス流量を変化させても構わない。また、ＳＡＷデバイスも説明のために一例を挙げたもので、周波数帯やＳＡＷフィルタ１の構造に、本発明は拘束されるものではない。また、上記では、バンプボンディングを用いた例を挙げたが、ワイヤボンディングを用いたＳＡＷデバイスでも同様に有効である。
【００７８】
なお、上記の実施の各形態では、ケース状のパッケージ２を用いた例を挙げたが、上記に限定されることはなく、例えば図８及び図９に示すように、チップサイズパッケージ２２であってもよい。上記チップサイズパッケージ２２は、ＳＡＷフィルタ１を、多層基板２４に対してフリップチップボンディングで実装した後、封止樹脂２６により覆うようにＳＡＷフィルタ１を多層基板２４上にて封止したものである。このとき、封止樹脂２６は、水蒸気を透過させる透湿性を有する部材である。
【００７９】
このようなチップサイズパッケージ２２を有する弾性表面波装置においては、ＳＡＷフィルタ１は、透湿性を有する封止樹脂２６でのみ封止されているだけであるため、図１に示すような有底箱状のパッケージ２に比べて、ＩＤＴ１ｂ、入出力端子１ｃ、パッド層１ｄ等の、ＳＡＷフィルタ１の特性に影響する部材の保護が困難である。
【００８０】
しかしながら、本発明では、ＥＣＲスパッタ法により成膜された保護膜（機能膜）によって、ＳＡＷフィルタ１のバンプボンディングの位置を除く、ＩＤＴ１ｂ、入出力端子１ｃ、パッド層１ｄおよびそれらを有する圧電基板１ａの表面上の全面が覆われているため、ＥＣＲスパッタ法により成膜された緻密な保護膜（機能膜）による耐候性の向上が得られると共に、ＳＡＷフィルタ１の圧電基板１ａにおいて、圧電基板１ａと封止樹脂２６とが互いに接している部分にも保護膜（機能膜）が成膜されている。
【００８１】
これにより、本発明においては、特に水分が侵入しやすい、圧電基板１ａと封止樹脂２６との界面からの水分の侵入を防ぐことができ、耐候性のさらなる向上が得られる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明のＳＡＷデバイスは、以上のように、圧電基板上に、ＩＤＴが設けられ、耐候性を向上させるための、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜およびＳｉＯＮ膜の少なくとも１種類からなる機能膜が、ＩＤＴ上の少なくとも一部に成膜され、ＩＤＴ及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージが、少なくとも一部に透湿性を有する部材にて設けられ、上記機能膜は、ＥＣＲスパッタ法により形成されている構成である。
【００８３】
それゆえ、上記構成は、ＥＣＲスパッタ法により機能膜を成膜したので、より緻密な機能膜を形成でき、耐候性の向上を確実化できる。また、ＥＣＲスパッタ法では、機能膜の形成に圧電基板の加熱を必要としないので、圧電基板上に設けられたＩＤＴへの加熱による悪影響も抑制できる。
【００８４】
この結果、上記構成では、耐候性を向上できるので、エポキシ樹脂等の安価で小型化できるが透湿性を有する部材を例えばパッケージに用いても、吸湿による経時的な特性劣化を低減できて、コストダウンを図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＳＡＷデバイスの説明図であって、（ａ）は要部破断平面図、（ｂ）は要部破断正面図、（ｃ）は要部拡大断面図である。
【図２】上記ＳＡＷデバイスの一製造プロセスに用いる、ＥＣＲスパッタ装置の概略構成図である。
【図３】上記ＳＡＷデバイスのＳＡＷフィルタと、従来のＳＡＷフィルタと、機能膜としてのＳｉＮ膜無しのＳＡＷフィルタとにおける、各挿入損失をそれぞれ示すグラフである。
【図４】ＳｉＮ膜無しのＳＡＷデバイスの説明図であって、（ａ）は要部破断平面図、（ｂ）は要部破断正面図、（ｃ）は要部拡大断面図である。
【図５】上記ＳＡＷデバイスのＳＡＷフィルタと、従来のＳＡＷフィルタとにおける、ＳｉＮ膜の膜厚に対する挿入損失の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図６】上記ＳＡＷデバイスのＳＡＷフィルタにおける、ＳｉＮ膜の各膜厚と挿入損失の経時的変化の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図７】上記ＳＡＷフィルタにおける、連続膜の膜厚方向での各元素の含量変化を示すグラフである。
【図８】上記ＳＡＷデバイスに関するパッケージの一変形例を示す概略断面図である。
【図９】上記パッケージの斜視図である。
【符号の説明】
１ａ 圧電基板
１ｂ ＩＤＴ（くし形電極部）
４ ＳｉＮ膜（機能膜）
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）、酸化シリコン膜（ＳｉＯ膜）および酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ膜）の少なくとも一種からなる薄膜を有する弾性表面波装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜、およびＳｉＯＮ膜は、弾性表面波装置（以下、ＳＡＷデバイス）に広く用いられている。それらの用途としては、ＳＡＷデバイスの周波数を調整する微調膜、耐候性を向上させるための保護膜（防湿膜）、温度特性を向上させるための膜等などの機能膜が挙げられる。これら機能膜は、ＳＡＷデバイスの性能を左右する膜のため、その製造に関しては、安定性よく、かつ再現性よく形成されなければならない。
【０００３】
また近年は、ＳＡＷデバイスの小型化や軽量化への対応などでパッケージの一部にエポキシ樹脂等の樹脂材料を使用することが多くなってきている。この場合、上記樹脂材料が水分を透過させるので、パッケージの樹脂材料部を透過した水分は、主にＡｌを中心とした材料で構成されるくし形電極部（以下、ＩＤＴという）に腐食を発生させる原因となり、ＳＡＷデバイスとしての特性を劣化させてきた。
【０００４】
そのため耐湿性を向上させるための保護膜形成技術は、特に重要になってきている。それぞれの膜についてその形成方法は、ＳｉＯ膜に関しては、一般にスパッタリング法と言われるＲＦスパッタリング、ＤＣスパッタリング、ＲＦマグネトロンスパッタリング等が用いられ、ＳｉＮ膜、ＳｉＯＮ膜は、プラズマ−ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition）法（以下Ｐ−ＣＶＤという）などを用い成膜されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の各薄膜をＳＡＷデバイスのチップ（圧電基板上のＩＤＴ）上に機能膜として形成した場合、問題となるのは、ＳＡＷデバイスの電気的特性の劣化であった。特に挿入損失の劣化に関しては、機能膜の膜厚を厚くできない理由の一つとなっている。例えば、許容される劣化量となる膜厚にて保護膜を機能膜として形成すると、例えば、耐湿性向上のための保護膜としては、十分な性能を実現できないというような課題があった。
【０００６】
例を挙げると２ＧＨｚ帯のＳＡＷフィルタに耐湿性向上のためにＰ−ＣＶＤで１０ｎｍのＳｉＮ膜を形成した場合、約０．３ｄＢの挿入損失の劣化が見られる。この原因として、考えられるのが、Ｐ−ＣＶＤで成膜されたＳｉＮ膜が緻密でないということが挙げられる。
【０００７】
本発明の目的は、ＳＡＷデバイスに用いた場合に特性劣化の抑制された、より緻密な、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜、及びＳｉＯＮ膜の少なくとも一種を機能膜として有するＳＡＷデバイス、及びそれを安定に得ることが可能な製造方法を提供することにある。
【０００８】
またＳＡＷデバイスの圧電基板にニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）を用いた場合、成膜時に圧電基板の温度を上げることができず、３００℃〜４００℃程度までの加熱を必要とするＰ−ＣＶＤでの成膜は、ＬｉＮｂＯ3からなる圧電基板には、適用不可能であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のＳＡＷデバイスは、上記課題を解決するために、圧電基板上に、くし形電極部が設けられ、耐候性を向上させるための窒化シリコン膜を有する機能膜が、くし形電極部上の少なくとも一部に成膜され、くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージが、少なくとも一部に透湿性を有する部材にて設けられ、上記機能膜は、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法により室温で成膜され、上記くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージは、前記圧電基板をフリップチップボンディングで実装し、かつ透湿性を有する樹脂にて前記圧電基板を封止する構造であり、上記窒化シリコン膜の膜厚が３ｎｍ以上、およびくし形電極部における弾性表面波の波長の２．０％以下に設定されていることを特徴としている。
また、本発明の弾性表面波装置の製造方法は、上記課題を解決するために、圧電基板上に、くし形電極部を有する弾性表面波装置の製造方法において、耐候性を向上させるための窒化シリコン膜を有する機能膜を、くし形電極部上の少なくとも一部に、上記窒化シリコン膜の膜厚が３ｎｍ以上、およびくし形電極部における弾性表面波の波長の２．０％以下になるように、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法により室温にて成膜することを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、ＥＣＲスパッタ法により機能膜を成膜したので、より緻密な機能膜を形成でき、耐候性の向上を確実化できる。また、ＥＣＲスパッタ法では、機能膜の形成に圧電基板の加熱を必要とせず、例えば室温にて上記機能膜を形成できるので、加熱による特性劣化が生じるＬｉＮｂＯ3基板にも適用できると共に、圧電基板上のＩＤＴに対する加熱に起因する焦電破壊を回避できる。
【００１３】
この結果、上記構成では、耐候性を向上できるので、エポキシ樹脂等の安価で小型化できるが透湿性を有する部材を例えばパッケージの少なくとも一部に用いても、透過した水分による経時的な特性劣化を低減できて、コストダウンを図れる。
【００１７】
また、上記構成によれば、上記ＳｉＮ膜を上記のように設定することにより、耐湿性をより確実に確保できる。
【００１８】
また、本発明の他のＳＡＷデバイスは、上記の課題を解決するために、圧電基板上に、くし形電極部が設けられ、耐候性を向上させるための機能膜が、くし形電極部上の少なくとも一部に成膜され、くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージが、少なくとも一部に透湿性を有する部材にて設けられ、上記機能膜は、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法により室温で形成され、上記くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージは、前記圧電基板をフリップチップボンディングで実装し、かつ透湿性を有する樹脂にて前記圧電基板を封止する構造であり、上記機能膜は、最下層（電極側）に酸化シリコン膜、中間層に酸化窒化シリコン膜、最上層に窒化シリコン膜を有していることを特徴とする。
【００１９】
上記ＳＡＷデバイスにおいては、中間層は、ＳｉＮ膜とＳｉＯ膜とが互いに積層された多層構造を備えていてもよい。
【００２０】
上記構成によれば、上記ＳｉＮ膜を最上層に設定することにより、耐湿性をより確実に確保できる。
【００２１】
本発明の他のＳＡＷデバイスは、前記の課題を解決するために、圧電基板上に、ＩＤＴが設けられ、耐候性を向上させるための、ＳｉＮ膜を含む機能膜が、ＩＤＴ上の少なくとも一部にＥＣＲスパッタ法により成膜され、ＩＤＴ及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージが、少なくとも一部に透湿性を有する部材にて設けられ、上記機能膜は、膜厚方向にて窒素濃度が変化していることを特徴としている。
【００２２】
上記ＳＡＷデバイスでは、前記機能膜は、表面側の窒素濃度がくし形電極部側の窒素濃度より大きくなっていることが好ましい。
【００２３】
上記構成によれば、機能膜としてＳｉＮ膜を備え、機能膜がその膜厚方向にて窒素濃度を変化、例えば表面側の窒素濃度をＩＤＴ側の窒素濃度より大きく設定することで、耐湿性の向上と圧電基板への密着性の改善とを両立することができる。
【００２４】
上記ＳＡＷデバイスにおいては、前記機能膜上に、周波数調整のための酸化シリコン膜が形成されていてもよい。上記構成によれば、機能膜上に、周波数調整のための酸化シリコン膜を形成することにより、圧電基板上のＩＤＴの周波数を、耐候性を維持しながら微調整できる。
【００２５】
本発明のＳＡＷデバイスの製造方法は、前記の課題を解決するために、圧電基板上に、ＩＤＴを有する弾性表面波装置の製造方法において、耐候性を向上させるための、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜およびＳｉＯＮ膜の少なくとも１種類からなる機能膜を、ＩＤＴ上の少なくとも一部に、ＥＣＲスパッタ法により成膜することを特徴としている。
【００２６】
上記方法によれば、ＥＣＲスパッタ法を用いて、ＩＤＴ上に緻密で高純度のＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮの少なくとも一種の機能膜が形成されるため、他の成膜方法で見られるような特性劣化が軽減されたＳＡＷデバイスが安定に得られる、それにより、特性劣化のために、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮの成膜ができなかったＳＡＷデバイスにも、成膜することが可能になり、信頼性の高い、または特性の改善をはかったＳＡＷデバイスが実現できる。
【００２７】
特に、近年用いられるようになってきた、パッケージの一部が透湿性を有する材料で構成されるＳＡＷデバイスについても、特性劣化のない、ＳｉＮ膜等の形成が可能になったため、より良好な電気的特性と高い信頼性と低コストを兼ね備えたＳＡＷデバイスを、より確実に実現可能になる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＳＡＷデバイスの実施の各形態について図１ないし図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の第一形態では、図１に示すように、ＳＡＷフィルタ１がパッケージ２内に収納されている。
【００２９】
ＳＡＷフィルタ１では、例えば４０±５°ＹｃｕｔＸ伝搬ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板１ａ上に、複数のＩＤＴ（くし形電極部）１ｂや、上記ＩＤＴ１ｂに対する入出力端子１ｃがフォトリソグラフィー法等により形成されたアルミニウム・銅（ＡｌＣｕ）電極（箔）によって設けられている。
【００３０】
ＩＤＴ１ｂは、帯状の基端部（バスバー）と、その基端部の一方の側部から直交する方向に延びる複数の、互いに平行な電極指とを備えた電極指部を２つ備えており、上記各電極指部の電極指の側部を互いに対面するように互いの電極指間に入り組んだ状態にて上記各電極指部を有するものである。
【００３１】
このようなＩＤＴ１ｂでは、各電極指の長さや幅、隣り合う各電極指の間隔、互いの電極指間での入り組んだ状態の対面長さを示す交叉幅を、それぞれ設定することにより信号変換特性や、通過帯域の設定が可能となっている。さらに、ＳＡＷフィルタ１においては、入出力端子１ｃ上に、後述するバンプボンディングを確実化するためのパッド層１ｄが導体により形成されている。
【００３２】
一方、パッケージ２は、アルミナ等のセラミックスからなる有底箱状の本体２ａと、本体２ａの開口を覆って本体２ａ内を封止するキャップとしての、板状のセラミックリッド２ｂと、本体２ａに対しセラミックリッド２ｂを接着する接着剤部２ｃとを有している。接着剤部２ｃには、エポキシ樹脂を用いている。これにより、ＳＡＷデバイスでは、パッケージ２の一部にエポキシ樹脂からなる透湿部を有することになる。
【００３３】
また、本体２ａの内表面上には、本体２ａ内にＳＡＷフィルタ１を、金（Ａｕ）からなるバンプ３のバンプボンディングにより装着したときに、各入出力端子１ｃにそれぞれ対面する位置に、金（Ａｕ）からなる内部端子２ｄが形成されている。
【００３４】
そして、ＳＡＷデバイスにおいては、バンプボンディングの位置を除く、ＩＤＴ１ｂ、入出力端子１ｃ、パッド層１ｄ及びそれらを有する圧電基板１ａの表面上を全面にて覆うように、保護膜（機能膜）としてのＳｉＮ膜４がＥＣＲスパッタ法により成膜されている。
【００３５】
ＳｉＮ膜４は、コストダウンや鉛フリー化のためにパッケージ２の樹脂封止化やプラスティックパッケージを用いた場合のＳＡＷフィルタ１の電極（ＩＤＴ等）の耐湿性を向上させるために、用いられている。
【００３６】
一般的な条件でＰ−ＣＶＤにより、ＳｉＮ膜を成膜した場合、十分な耐湿性（今回の場合、６０℃，９０−９５％ＲＨ中で６Ｖの負荷を印加した耐湿負荷試験で評価した）を得るには、１０ｎｍ程度の膜厚が最低でも必要になる。
【００３７】
しかし、Ｐ−ＣＶＤで成膜した場合、ＳＡＷデバイスの特性の劣化は大きく、２ＧＨｚ帯のラダー型フィルタの場合、なにも成膜しないＳＡＷデバイスと比較すると０．３ｄＢ程度の挿入損失の劣化が見られる。ＲＦ帯で使用されるＳＡＷデバイスでこの０．３ｄＢは大きく、電極設計の改善でもカバーしきれない値である。
【００３８】
次に、ＥＣＲスパッタ装置を用いてＳｉＮ膜４を成膜した場合について説明する。ＥＣＲスパッタ装置（代表例としてＮＴＴアフティ株式会社製、固体ソースＥＣＲプラズマ成膜装置を例に説明する。）の原理を説明する（詳細については、精密工学会誌ＶｏＬ．６６、ＮＯ．４，２０００ ｐｐ５１１〜５１６「ＥＣＲプラズマを用いた高品質薄膜形成」天沢他に詳しい）。
【００３９】
磁界の中でサイクロトロン運動（回転運動）している電子に対してサイクロトロン周波数と同一のマイクロ波を与えると共鳴が起こる。これが電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）である。
【００４０】
ＥＣＲを用いた場合、電子を効率よく加速させることができ、高密度のプラズマの発生が可能になる。図２にＥＣＲスパッタ装置の代表例（前述ＮＴＴアフティ製装置の概略図）を示す。
【００４１】
成膜のプロセスは以下のように進行する。プラズマ室１１の周囲の磁気コイル１２からＥＣＲ条件を与える磁界を発生させる。この状態でプラズマ室１１内にガス１３を導入し、マイクロ波１４を印加するとプラズマが発生する。このプラズマがプラズマ流１５として引き出され、基板１６に到達する。
【００４２】
この装置の特徴として、プラズマ流１５の周囲に固体ソースをターゲット１７として配置してＲＦ電力１８を例えば１３．５６ＭＨｚにて印加できる機能を備えている。これにより、プラズマ流１５にてスパッタされた固体ソースの各種元素を、プラズマ流１５とともに基板１６上に成膜することができる。
【００４３】
固体ソースにＳｉを用い、導入ガスにＡｒ＋Ｎ2を用いると基板１６上には、ＳｉＮが、Ａｒ＋Ｏ2ではＳｉＯが成膜される。また、Ａｒ＋Ｎ2＋Ｏ2を用いることで、ＳｉＯＮが成膜される。
【００４４】
また、ＲＦスパッタ法や蒸着法の場合は基板加熱が必要になるが、実施の形態でも示すように、ＥＣＲスパッタ法を用いた場合、特に基板加熱を必要としないで、室温成膜が可能となる。また、Ｓｉ固体ソースの場合、Ｓｉ結晶を切り出す形で製造されるため、不純物のほとんど無い固体ソースの製造が可能で、その結果、純度の高い膜が成膜可能である。
【００４５】
今回は、ＳｉＮ膜４の成膜なので固体ソースには、Ｓｉ単結晶から切り出し加工をしたものを用いる。以下の条件で成膜を行なった。
【００４６】
【表１】
上記条件でＥＣＲスパッタ法にて成膜した場合（図３では▲２▼）およびＰ−ＣＶＤ法で、膜厚１０ｎｍのＳｉＮ膜を成膜した場合（図３では▲３▼）の、ＳＡＷフィルタの各フィルタ特性を図３に示す。
【００４８】
上記条件でＥＣＲ法にて成膜した場合は、成膜無しのＳＡＷフィルタ（図３では▲１▼）と比較してもほとんど、挿入損失の劣化の無いことが判る。図４（ｃ）に示すように、成膜無しのＳＡＷフィルタ１’は、図１（ｃ）に示すＳＡＷフィルタ１から、ＳｉＮ膜４を省いたものである。
【００４９】
また、図５に、Ｐ−ＣＶＤ法とＥＣＲスパッタ法とでＳｉＮ膜をそれぞれ成膜した場合におけるＳＡＷフィルタの挿入損失の膜厚依存性を示す。この結果からもＥＣＲスパッタ法で成膜したＳｉＮ膜４を保護膜として用いたＳＡＷデバイスの特性劣化が少ないことが判る。
【００５０】
また、図５の結果から、ＳｉＮ膜４のＳＡＷデバイスの特性劣化から見た場合の成膜上限値は、約３０ｎｍ（今回は、タンタル酸リチウム基板使用の２ＧＨｚ帯フィルタのため、３０ｎｍは、弾性表面波（ＳＡＷ）の中心波長の２．０％に相当する）である。
【００５１】
また、図６には、ＥＣＲスパッタ法で成膜したＳｉＮ膜（膜厚は、１ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ）の耐湿試験結果を示す。特性の劣化を挿入損失の劣化量でみた場合、ＳｉＮ膜の膜厚が１ｎｍでは、特性劣化が見られ、耐湿性から見た必要な膜厚は、３ｎｍ以上と言える。ＳｉＮ膜無しのものは、図４（ａ）ないし（ｃ）に示したＳＡＷデバイスである。
【００５２】
また、図３、図５に示した試験結果に用いた各ＳＡＷデバイスはすべて同じＩＤＴ１ｂ及びパッケージ２の規格を有するＳＡＷデバイスを用い、フィルタ特性の違いは、ＳｉＮ膜４の有無、および成膜方法の違いに起因している。
【００５３】
ＥＣＲスパッタ法は、以下の各利点を有している。ＳＡＷデバイスは、成膜時の温度の上昇、下降によって、その焦電性により内部に電荷が蓄積され、電極が破壊される場合（焦電破壊）がある。その対応のため、本来、電気的には接続されていない、互いに対向するＩＤＴの各電極を、外部で互いに接続し、成膜プロセスが終了次第、その接続をカットするという工程を別に設けている。このような接続を設けてもＩＤＴ電極の破壊を完全には回避できない。このため、ＥＣＲスパッタ法のように、加熱プロセスが少ない、または省略できることはＳＡＷデバイスの製造に有利となる。
【００５４】
圧電基板に、ＬｉＮｂＯ3基板を用いた場合、一般にＰ−ＣＶＤでＳｉＮを成膜する３５０℃程度でＬｉＮｂＯ3基板自体が劣化し、挿入損失が悪化する。したがって、Ｐ−ＣＶＤは、ＬｉＮｂＯ3基板には使用できないが、ＥＣＲスパッタ法は、室温で成膜できるため、電極の焦電破壊を生じ易いＬｉＮｂＯ3基板にも適用できる。
【００５５】
その上、ＥＣＲスパッタ法の他の利点として、保護膜の平坦性が挙げられる。Ｐ−ＣＶＤで得られた保護膜に比べて、ＥＣＲスパッタ法にて得られた保護膜の方が平坦に近くなる。保護膜は、ＳＡＷの伝搬する部分に成膜されるため、ＳＡＷデバイスのフィルタ特性に与える影響が非常に大きい。
【００５６】
まず、Ｐ−ＣＶＤにより保護膜を成膜すると、保護膜にポア（空孔）が発生し、保護膜は、電極・基板に対して均一な厚みに形成されるため、上記ポアによって凹凸の大きなものとなる。この場合、その凹凸部分を伝搬するＳＡＷはロスが大きくなる。
【００５７】
しかしながら、ＥＣＲスパッタ法で得られる保護膜は、ポアの発生が抑制されて緻密で、電極の端面ではテーパー状になるので、平坦に近くなり、そこを伝搬するＳＡＷのロスがＰ−ＣＶＤと比べて小さくできる。
【００５８】
さらに、保護膜上に、酸化シリコン膜を付加してもよい。上記酸化シリコン膜の付加により、耐候性の向上と共に、周波数調整も可能となる。ＥＣＲスパッタ法では、酸化シリコン膜を連続成膜できる。
【００５９】
次に、実施の第二形態について図７に基づき説明する。実施の第二形態では、実施の第一形態と同様に耐湿性向上のための保護膜として、ＳｉＮ膜４に代えて、ＳｉＯ膜〜ＳｉＯＮ膜〜ＳｉＮ膜をこの順にてＩＤＴ１ｂ上に互いに積層して順次成膜した連続膜が、組成を順次変えた保護膜として設けられている。
【００６０】
今回は、以下の条件で、上記連続膜の成膜を行なった。
【００６１】
【表２】
【表３】
表３のガス流量の変化（単位はｓｃｃｍ：Ａｒガスは、４０ｓｃｃｍ一定）
ステップ▲１▼時の成膜レートは、１０ｎｍ／ｍｉｎ、ステップ▲６▼時は４ｎｍ／ｍｉｎであった。
【００６４】
この▲１▼〜▲６▼のステップでＳＡＷデバイス上にＳｉＯ膜〜ＳｉＯＮ膜〜ＳｉＮ膜の連続膜を約３００ｎｍの成膜した。また各ステップでは、連続的にガス流量を変化させた。
【００６５】
上記連続膜の膜厚方向での各元素濃度（モル％）を測定した。その結果を図７に示した。この測定は、連続膜をその表面側からＡｒガス等で削っていき、削った部分の元素の含量を、例えば原子吸光やＩＣＰ分析により定量分析して行なった。
【００６６】
この条件で成膜したＳＡＷフィルタのフィルタ特性を測定したところ（対照デバイスは、２ＧＨｚ帯のラダー型フィルタ）成膜無しのものと比較してもほとんど劣化の無いことが判った。
【００６７】
また、このデバイスを樹脂で封止したパッケージに入れ、耐湿負荷試験（６０℃、９０−９５％ＲＨ（相対湿度）中で６Ｖの負荷）で評価したところ、１０００Ｈ（時間）をクリアし十分な耐湿性が見られた。試験後の電極を観察したところ、保護膜のハガレや割れは見られなかった。
【００６８】
【表４】
表４にガス流量の変化と屈折率（単位はｓｃｃｍ：Ａｒガスは、４０ｓｃｃｍ一定）成膜時の各ステップにおける屈折率の測定結果を表４に示す。屈折率は、ポイントでの分析になるが、ＳｉＯ（１．４６）からＳｉＮ（１．９７）まで連続的に変化していることが判る。また、最下層をＳｉＯにすることで、ＩＤＴ１ｂと連続層との密着性を高めることができる。
【００７０】
次に、本発明に係る実施の第三形態について説明する。実施の第三形態では、実施の第一形態のＳｉＮ膜４に代えて、耐湿性向上のための保護膜として、最下層（電極側）はＳｉＯ、中間層はＳｉＮ＋ＳｉＯ、最上層はＳｉＮとなるような４層の多層構造にて成膜した多層膜が設けられている。
【００７１】
今回は、以下の条件で成膜を行なった。
【００７２】
【表５】
【表６】
この▲１▼〜▲４▼のステップでＳＡＷデバイス上に最下層（電極側）はＳｉＯ、中間層はＳｉＮ＋ＳｉＯ、最上層はＳｉＮとなるような４層の多層構造を有する保護膜を形成した。この条件で成膜したＳＡＷフィルタのフィルタ特性を測定したところ、（対照デバイスは、２ＧＨｚ帯のラダー型フィルタ）成膜無しのものと比較してもほとんど劣化の無いことが判った。
【００７５】
またこのデバイスを樹脂で封止したパッケージに入れ、耐湿負荷試験（６０℃、９０−９５％ＲＨ中で６Ｖの負荷）で評価したところ、１０００Ｈをクリアし十分な耐湿性が見られた。試験後の電極を観察したところ、保護膜のハガレや割れは見られなかった。
【００７６】
また、上記の各実施の形態から明らかなように、本発明では、ＥＣＲスパッタ法を用いたことにより、圧電基板１ａに対する加熱を必要としないため、保護膜の形成時における温度の上下で生じる、ＩＤＴ１ｂ等の電極膜の破壊は発生していない。また、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）基板のように加熱すると基板の特性が変化してしまうような材料にも、本発明は適用可能である。
【００７７】
上記の成膜条件は、一例であり、成膜レートを上げるためにガス流量を変化させても構わない。また、ＳＡＷデバイスも説明のために一例を挙げたもので、周波数帯やＳＡＷフィルタ１の構造に、本発明は拘束されるものではない。また、上記では、バンプボンディングを用いた例を挙げたが、ワイヤボンディングを用いたＳＡＷデバイスでも同様に有効である。
【００７８】
なお、上記の実施の各形態では、ケース状のパッケージ２を用いた例を挙げたが、上記に限定されることはなく、例えば図８及び図９に示すように、チップサイズパッケージ２２であってもよい。上記チップサイズパッケージ２２は、ＳＡＷフィルタ１を、多層基板２４に対してフリップチップボンディングで実装した後、封止樹脂２６により覆うようにＳＡＷフィルタ１を多層基板２４上にて封止したものである。このとき、封止樹脂２６は、水蒸気を透過させる透湿性を有する部材である。
【００７９】
このようなチップサイズパッケージ２２を有する弾性表面波装置においては、ＳＡＷフィルタ１は、透湿性を有する封止樹脂２６でのみ封止されているだけであるため、図１に示すような有底箱状のパッケージ２に比べて、ＩＤＴ１ｂ、入出力端子１ｃ、パッド層１ｄ等の、ＳＡＷフィルタ１の特性に影響する部材の保護が困難である。
【００８０】
しかしながら、本発明では、ＥＣＲスパッタ法により成膜された保護膜（機能膜）によって、ＳＡＷフィルタ１のバンプボンディングの位置を除く、ＩＤＴ１ｂ、入出力端子１ｃ、パッド層１ｄおよびそれらを有する圧電基板１ａの表面上の全面が覆われているため、ＥＣＲスパッタ法により成膜された緻密な保護膜（機能膜）による耐候性の向上が得られると共に、ＳＡＷフィルタ１の圧電基板１ａにおいて、圧電基板１ａと封止樹脂２６とが互いに接している部分にも保護膜（機能膜）が成膜されている。
【００８１】
これにより、本発明においては、特に水分が侵入しやすい、圧電基板１ａと封止樹脂２６との界面からの水分の侵入を防ぐことができ、耐候性のさらなる向上が得られる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明のＳＡＷデバイスは、以上のように、圧電基板上に、ＩＤＴが設けられ、耐候性を向上させるための、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ膜およびＳｉＯＮ膜の少なくとも１種類からなる機能膜が、ＩＤＴ上の少なくとも一部に成膜され、ＩＤＴ及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージが、少なくとも一部に透湿性を有する部材にて設けられ、上記機能膜は、ＥＣＲスパッタ法により形成されている構成である。
【００８３】
それゆえ、上記構成は、ＥＣＲスパッタ法により機能膜を成膜したので、より緻密な機能膜を形成でき、耐候性の向上を確実化できる。また、ＥＣＲスパッタ法では、機能膜の形成に圧電基板の加熱を必要としないので、圧電基板上に設けられたＩＤＴへの加熱による悪影響も抑制できる。
【００８４】
この結果、上記構成では、耐候性を向上できるので、エポキシ樹脂等の安価で小型化できるが透湿性を有する部材を例えばパッケージに用いても、吸湿による経時的な特性劣化を低減できて、コストダウンを図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＳＡＷデバイスの説明図であって、（ａ）は要部破断平面図、（ｂ）は要部破断正面図、（ｃ）は要部拡大断面図である。
【図２】上記ＳＡＷデバイスの一製造プロセスに用いる、ＥＣＲスパッタ装置の概略構成図である。
【図３】上記ＳＡＷデバイスのＳＡＷフィルタと、従来のＳＡＷフィルタと、機能膜としてのＳｉＮ膜無しのＳＡＷフィルタとにおける、各挿入損失をそれぞれ示すグラフである。
【図４】ＳｉＮ膜無しのＳＡＷデバイスの説明図であって、（ａ）は要部破断平面図、（ｂ）は要部破断正面図、（ｃ）は要部拡大断面図である。
【図５】上記ＳＡＷデバイスのＳＡＷフィルタと、従来のＳＡＷフィルタとにおける、ＳｉＮ膜の膜厚に対する挿入損失の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図６】上記ＳＡＷデバイスのＳＡＷフィルタにおける、ＳｉＮ膜の各膜厚と挿入損失の経時的変化の関係をそれぞれ示すグラフである。
【図７】上記ＳＡＷフィルタにおける、連続膜の膜厚方向での各元素の含量変化を示すグラフである。
【図８】上記ＳＡＷデバイスに関するパッケージの一変形例を示す概略断面図である。
【図９】上記パッケージの斜視図である。
【符号の説明】
１ａ 圧電基板
１ｂ ＩＤＴ（くし形電極部）
４ ＳｉＮ膜（機能膜）
Claims (6)
- 圧電基板上に、くし形電極部が設けられ、
耐候性を向上させるための窒化シリコン膜を有する機能膜が、くし形電極部上の少なくとも一部に成膜され、
くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージが、少なくとも一部に透湿性を有する部材にて設けられ、
上記機能膜は、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法により室温で成膜され、
上記くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージは、前記圧電基板をフリップチップボンディングで実装し、かつ透湿性を有する樹脂にて前記圧電基板を封止する構造であり、
上記窒化シリコン膜の膜厚が３ｎｍ以上、およびくし形電極部における弾性表面波の波長の２．０％以下に設定されていることを特徴とする、弾性表面波装置。 - 圧電基板上に、くし形電極部が設けられ、
耐候性を向上させるための機能膜が、くし形電極部上の少なくとも一部に成膜され、
くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージが、少なくとも一部に透湿性を有する部材にて設けられ、
上記機能膜は、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法により室温で形成され、
上記くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージは、前記圧電基板をフリップチップボンディングで実装し、かつ透湿性を有する樹脂にて前記圧電基板を封止する構造であり、
上記機能膜は、最下層（電極側）に酸化シリコン膜、中間層に酸化窒化シリコン膜、最上層に窒化シリコン膜を有していることを特徴とする、弾性表面波装置。 - 前記中間層は、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜とが互いに積層された多層構造を備えていることを特徴とする、請求項２記載の弾性表面波装置。
- 圧電基板上に、くし形電極部が設けられ、
耐候性を向上させるための、窒化シリコン膜を含む機能膜が、くし形電極部上の少なくとも一部に電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法により成膜され、
くし形電極部及び機能膜を備えた圧電基板を収納するパッケージが、少なくとも一部に透湿性を有する部材にて設けられ、
上記機能膜は、膜厚方向にて窒素濃度が変化していることを特徴とする、弾性表面波装置。 - 前記機能膜は、表面側の窒素濃度がくし形電極部側の窒素濃度より大きくなっていることを特徴とする、請求項４記載の弾性表面波装置。
- 圧電基板上に、くし形電極部を有する弾性表面波装置の製造方法において、
耐候性を向上させるための窒化シリコン膜を有する機能膜を、くし形電極部上の少なくとも一部に、上記窒化シリコン膜の膜厚が３ｎｍ以上、およびくし形電極部における弾性表面波の波長の２．０％以下になるように、電子サイクロトロン共鳴スパッタリング法により室温にて成膜することを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。
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