JPH0351326B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、弾性表面波装置に係り、特に弾性
表面波を応用した弾性表面波装置の製造方法に関
する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 弾性表面波装置例えば、従来から広く知られて
いる弾性表面波共振子の基本構成は、クリント
ン・シルベスター・ハートマンらによる発明（特
公昭56−46289）に基づくものである。すなわち、
第３図に示すように圧電基板１上に、該基板１上
を伝搬する弾性表面波の波長をλとしたとき、幅
λ／４の弾性表面波反射ストリツプ２を多数本
λ／２周期で配列してなるグレーテイング反射器
４と幅λ／４の電極指３からなるインターデイジ
タル変換器５が設けられて構成される。このよう
な弾性表面波共振子の特性は主にグレーテイング
反射器で決定されるため、グレーテイング反射器
を特性向上は、極めて重要な課題である。一般
に、ストリツプ、リツジ、グレーブ等の弾性表面
波の電極指（以下、反射体と称す）１本当りの反
射率εが大きい時には反射体の本数は少なくてよ
いが、εが小さくなるに従い反射体は、多数本必
要となる。したがつて、一般に共振器ではグレー
テイング反射器を２個以上使用することを考慮に
いれると、共振器全体が、非常に大きくなつてし
まうという問題がある。一方、反射体１本当りの
εを増加させるためにストリツプの厚さ、リツジ
の高さ、グルーブの深さをそれぞれ大きくしてゆ
くと、それに従い弾性表面波からバルク波へのモ
ード変換が増加し、その変換損失により共振器の
Ｑの低下を招く。

これらの問題を解決する手段として、使用周波
数の表面波波長λに対してλ／８幅で、かつ反射
係数が互いに逆である２種の反射体を交互にλ／
４周期で配合したグレーテイング反射器を提案し
た電子通信月会超音波研究会での電子通信学会技
術研究報告（文献：通信学会技術報告US84−30
昭和59年９月）がある。この技術研究報告に示さ
れたグルーテイング反射器では、正の反射係数を
有する反射体での反射波と負の反射係数を有する
反射対での反射波とが、相加されることにより、
反射体をλ／２周期で配列した従来一般のグレー
テイング反射器に比べ、単位長さ当りの反射量は
２倍近く増加する。一方、バルク波へのモード変
換損失は1.4倍程度の増加にとどまる。従つて従
来一般のものと反射量と同一にして比較すると、
バルク波へのモード変換損失が低減されることに
なる。

このような、反射器の具体的な実現方法とし
て、第４図に示すように、圧電性基板としての
32°回転Ｙ板からなる水晶基板１上に、該基板１
上の伝搬する弾性表面波の波長をλとして、線幅
λ／８で膜厚λ／200（100MHzの場合、1600Åに
相当）の金薄膜による第１の弾性表面波反射スト
リツプ６と線幅λ／８で膜厚λ／50（100MHzの場
合、6400Åに相当）のアルミニウム薄膜による第
２の弾性表円波反射ストリツプ７とがλ／４周期
で交互に配列された弾性表面波共振子がある。こ
の弾性表面波共振子では、水晶基板上に形成され
た金薄膜およびアルミニウム薄膜による弾性表面
波反射ストリツプの反射率は、金薄膜による反射
ストリツプでは負、アルミニウム薄膜による反射
ストリツプでは正と、互いに逆であり、かつその
膜厚依存性は金薄膜による弾性表面波反射ストリ
ツプの反射率の方が、アルミニウム薄膜により弾
性表面波反射ストリツプの反射率に比べ４倍大き
い。従つて、絶対値で同じ反射率とするには、金
薄膜の膜厚はアルミニウム薄膜の膜厚の1/4でよ
い。

このような構造とすることにより、グレーデイ
ング反射器４での単位長さ当りの弾性表面波の反
射率が高くなることで、小型化が可能となる。従
来、この第４図に示した弾性表面波共振子の製造
では、異なる導電性材料の反射ストリツプパター
ンに対応した２種類のフオトマスクを用いたフオ
トリソグラフイーを２回行なうプロセスを用いて
いる。この製造プロセスを、第５図を用いて説明
する。まず第５図ａに示すように、水晶基板１上
全面に、蒸着あるいはスパツタ法等により金薄膜
６′を付着させる。なお、この付着性の向上の目
的で金薄膜６′の下にクロムないしはチタン等の
極く薄い層からなる下地層（図示せず）を付ける
場合もある。次に、レジスト塗布、金薄膜の電極
パターンに対応したフオトマスクを用いた露光、
現像、エツチングによるフオトリソグラフイー技
術によつて第５図ｂに示すように、線幅λ／８、
周期λ／２の金薄膜による第１の弾性表面波反射
ストリツプ６を形成する。下地層がある場合は、
それらも金薄膜と同時にエツチングで除去する。

次いで、第５図ｃに示すように全面にわたつて
アルミニウム薄膜７′を金薄膜６′のほぼ４倍の膜
厚に蒸着あるいはスパツタ法等により付着させ
る。そして前記マスクとは異なるアルミニウム薄
膜の電極パターンに対応したマスクを用いた、フ
オトリソグラフイー技術によつて第５図ｄに示す
ように、線幅λ／８、周期λ／２のアルミニウム
薄膜による第２の弾性表面波反射ストリツプ７を
金薄膜による第１の弾性表面波ストリツプ６のほ
ぼ中間に位置するように形成する。この場合、ア
ルミニウム薄膜７′を形成すると、その下にある
金薄膜による第１の弾性表面波反射ストリツプ６
は見えなくなる。このため、第５図ｄの工程にお
いてフオトマスクを合せを行なう目的で、第５図
ｂの工程でグレーテイング反射器の形成領域外に
マスク合せ用のマーク８を形成しておき、さら
に、同図ｃの工程で、水晶基板１上の少なくとも
上記マーク８が形成された領域はアルミニウム薄
膜で覆われないようにする必要がある。

しかしながら、このような工程で、弾性表面波
共振子を製造する場合、金薄膜のパターンに対応
したフオトマスクと、アルミニウム薄膜に対応し
たフオトマスクとの２種類のマスクを用いなけれ
ばならない。その上、アルミニウム薄膜によるパ
ターンを形成する際のフオトリソグラフイー工程
で、マスク合せを行なう場合に、金薄膜の弾性表
面波反射ストリツプの中間に、アルミニウム薄膜
のパターンが形成されるように厳密に位置合せし
なければならない。

特に、周波数が高くなるにしたがい、弾性表面
波反射ストリツプの線幅は、狭くなり、位置合せ
精度はより高いもので要求される。たとえば、周
波数790MHzの弾性表面波共振子の場合には、λ
は約4μｍとなり、弾性表面波反射ストリツプの
線幅λ／８は約0.5μで、±５％以内の位置精度を
実現するためには、±0.025μｍ以内の位置ずれに
おさえなければならず、非常に厳しい位置精度が
要求される。

このように、異なる導電性材料の薄膜で正負の
反射係数を有した弾性表面波反射体を配列して構
成されている弾性表面波装置を従来の方法で製造
する場合、フオトマスクも２種類必要であり、フ
オトリソグラフイー工程も２回行なわなければな
らなく、さらにマスクの位置合せも非常に厳しい
精度が要求される為、弾性表面波装置例えば第４
図に示す弾性表面波共振子の再現性がきわめて低
くなる。したがつて、工場等で量産を行なうこと
は、非常に困難をきわめた。

［発明の目的］ 本発明は上述した問題点に鑑みてさられたもの
であり、簡易な方法によりきわめて生産性の高い
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。

［発明の概要］ 上記の目的を達成するために、本発明の弾性表
面波装置の製造方法は、圧電基板上に第１の電極
指群を構成する第１の導電性材料膜を形成する工
程と、前記第１の導電性材料膜の上にオーバハン
グ構造を有したレジストパターンを形成する工程
と、前記第１の導電性材料膜の一部を前記レジス
トパターンを介して除去し少なくとも前記第１の
電極指群を形成する工程と、前記第１の導通性材
料膜と異なる材料からなり、且つ第２の電極指群
を構成する第２の導電性材料膜を前記レジストパ
ターンの間隙の前記圧電基板上に形成して少なく
とも第２の電極指群を形成する工程と、前記レジ
ストパターンを除去する工程とを少なくとも具備
することを特徴とするものである。これにより、
弾性表面波装置の電極パターン用の単一のフオト
マスクを用いるだけで、異なる導電材料膜のパタ
ーンを形成でき、厳密な位置合せが不要となる。

［発明の実施例］ 以下、本発明の弾性表面波装置の実施例を図面
を参照して説明する。なお、本発明の実施例を述
べるにあたり、弾性表面波共振子を例にとり説明
する。

第１図は本発明の一実施例に係る弾性表面波共
振子の製造方法を示したものである。第１図にお
いて、圧電性基板としての32°回転Ｙ板からなる
水晶基板１の全面に第１図ａに示すように、蒸着
あるいはスパツタ法等により、該基板１上を伝搬
する弾性表面波の波長をλとして、膜厚λ／200
（100MHzの場合、1600Åに相当）金膜薄６′を付
着させた後、この金薄膜６′上にフオトレジスト
１０′を塗布する。次いで、第１図ｂに示すよう
に反射器形成予定部分に対応した単純な窓用のフ
オトマスク８を用いて通常のフオトリソグラフイ
ーにより、第１図ｃに示すように、反射器部分以
外はエツチングで除去し、反射器部分のみに金薄
膜６′を残す。なお付着性の向上の目的で金薄膜
６′の下にクロムないしはチタン等の極く薄い層
からなる下地層（図示せず）を付ける場合もあ
り、それらも金薄膜と同時にエツチングで除去す
る。

次いで第１図ｄに示すように再度、基板にフオ
トレジスト１０′を塗布し、アルミニウムの電極
（反射器およびインターデジタル変換器）のネガ
パターン（光が照射した部分のみフオトレジスト
１０′が除去される。）に対応したフオトマスク１
１を用いて、パターン全体を露光する。そして、
基板をクロロベンゼンに数分間以上浸漬した後現
像を行ない、第１図ｅに示す基板１側で幅狭の断
面形状を有するオーバハング構造を持つたレジス
トパターン１０を形成する。この際、このレジス
トパターン１０とレジストパターン１０との間隙
をλ／８とし、レジストパターン１０の根元を
λ／８、先端を3λ／８とする。これを達成する
ためには、フオトレジスト１０′の厚さを1μｍと
し、フオトマスク１１をマスク幅を3λ／８、間
隔をλ／８とし、クロロベンゼン（純度99％）に
10分間浸漬すれば良い。

次に、レジストの無い部分の金薄膜６′をエツ
チングにより除去し、第１図ｆに示すようにレジ
ストの下に、金薄膜６′による弾性表面波反射ス
トリツプ６を形成する。その後、第１図ｇに示す
ようにレジストパターンの上からアルミニウム
７′を金薄膜６′のほぼ４倍の膜厚（該基板１上を
伝搬する弾性表面波の波長をλとして、膜厚λ／
50（100MHzの場合、6400Åに相当））に蒸着ある
いはスパツタ法により形成する。次いで、レジス
トパターン上のアルミニウム７′をリフトオフし、
最後にレジストを除去する。これにより最終的
に、第１図ｈに示すように、アルミニウムストリ
ツプ７と金ストリツプ６からなる反射器と、アル
ミニウムストリツプだけからなるインタデイジタ
ル変換器のパターン９が形成される。このような
製造方法を用いれば、弾性表面波反射共振子の電
極パターンに対応したガラスマスクは一種類だけ
でよく、従来の製造方法のように、アルミニウム
薄膜の反射ストリツプと、金薄膜の反射ストリツ
プの相対位置を、フオトマスク合せによつて厳密
に合せるような工程を必要としない。

この実施例では、第１図ｃの反射器部分の金薄
膜６′の形成はフオトリソグラフイーを用いて行
なつたが、これに限るものではなく、蒸着あるい
はスパツタ法等の金薄膜を圧電基板に付着される
工程で、反射器部分に対応する部分に窓をあけた
マスクを用いて行なつても良い。

第２図は、本発明の他の実施例に係る弾性表面
波共振子の製造方法を示したものである。以下他
の実施例について説明する。

第２図ａに示すように圧電基板１の全面に、蒸
着あるいはスパツタ法等により、アルミニウム薄
膜７′を付着させた後、フオトレジスト１０′を被
着する。次いで第２図ｂに示すように、アルミニ
ウムの電極（反射器およびインターデジタル変換
器）のポジパターン（光が照射されなかつた部分
のみフオトレジスト１０′が除去される。）に対応
したフオトマスク１２を用いて、パターン全体を
露光する。そして、基板をクロロベンゼンに数分
間以上浸漬した後現像を行ない、第２図ｃに示す
ように、オーバハング構造を持つたレジストパタ
ーン１０を形成する。次に、レジストの無い部分
のアルミニムウ薄膜７′をエツチングにより除去
し、第２図ｄに示すように、レジスト１０′アル
ミニウム薄膜による反射器用ストリツプ７および
インターデジタル変換器９を形成する。次に、第
２図ｅに示すように、反射器の部分のみ窓をあけ
たマスク１３を用いて、蒸着あるいはスパツタ法
等により反射器部分に金薄膜６′を形成し、次い
でレジストパターンの金薄膜６′をリフトオフす
る。最後に、レジストを除去し、最終的に第２図
ｆに示すように、アルミニウムストリツプ７と金
ストリツプ６からなる反射器と、アルミニウムス
トリツプだけからなるインタデイジタル変換器９
のパターンが形成される。このような製造方法の
場合も第１図の実施例と同様に、アルミニウム薄
膜の反射ストリツプと、金薄膜の反射ストリツプ
の相対位置をフオトマスク合せによつて厳密に合
せるような工程を必要とせず、生産性を高めるこ
とができる。

本発明は以上述べた実施例以外にも、次のよう
に種々変形して実施することができる。

例えば、圧電性基板としては32°回転Ｙ板を用
いると説明したが、必ずしもこの角度にこだわる
このではなく、他の切断角の水晶基板でも良く、
また、例えば、LiTaO₃基板を用いても良い。
又、弾性表面波と称した場合、一般にはレーリー
波を指すが、必ずしも、本振動モードに限るもの
ではなく、例えば、水晶基板の−50.5°回転Ｙ板
上をＸ軸に直角に伝搬する擬似弾性表面波や、
105°±10°回転Ｙ板、Ｘ軸伝搬の擬似弾性表面波
を用いた弾性表面波共振器にも適用できる。又、
実施例で使用した金薄膜や、アルミニウム薄膜
は、数％以下の、微量の添加物が含まれていても
差支えなく、特に、アルミニウムに銅やシリコン
を0.1〜４重量％ドープすれば、メタルマイグレ
ーシヨンを抑圧でき、弾性表面波共振子の耐電力
特性（耐励振強度）の向上に寄与することができ
る。

又、実施例では、反射器の部分のみに、金薄膜
とアルミニウム薄膜のストリツプが配列されてい
る場合を説明したが、インタデイジタル変換器の
部分も、金薄膜とアルミニウム薄膜のストリツプ
が配置されている構造のものも金薄膜を形成する
部分を変えるだけで、同様な製造工程を用いるこ
とができる。すなわち、１個の電極例えば片側の
反射器またはインターデジテル変換器のみに本発
明の製造方法を用いても同等の効果が得られる。

さらに、弾性表面波反射体および電極指に使用
するストリツプの線幅、あるいはグループの幅に
ついても、λ／８に正確に規定される必要はな
く、一般にこれらの線幅ないしグループの幅に対
し、弾性表面波の反射量は10％の偏差で反射量が
８％変わる程度であるから、数10％程度までの幅
の偏差は許容される。すなわち、オーバハング構
造をもつたレジストパターンの形状は、必ずしも
上記の形状に正確に形成されなくても実用性充分
な特性の弾性表面波装置が得られる。

なお、第１図および第２図に示した実施例にお
いては、弾性表面波共振子を用いて説明したが、
本発明はこれに限られるものではなく、弾性表面
波フイルタ等の一般の弾性表面波装置の製造方法
に用いられることは言うまでもない。

［発明の効果］ 上記の構成をとる本発明の弾性表面波装置の製
造方法は、弾性表面波装置の電極及び反射器等パ
ターン用の単一のフオトマスクを用いるだけで、
異なる導電性材料薄膜ストリツプの正負の反射係
数をもつた弾性表面波反射体を形成できるので、
各々の反射体間の相対位置を厳密に合せる工程が
不要となり、生産性がきわめて良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ乃至第１図ｈは本発明の弾性表面波装
置の製造方法の一実施例を示す工程簡略図、第２
図ａ乃至第２図ｆは本発明の弾性表面波装置の製
造方法の他の実施例を示す工程簡略図、第３図は
従来の弾性表面波共振子の基本構成を示す斜視
図、第４図は本発明を説明する為の弾性表面波共
振子の基本構成を示す斜視図、第５図ａ乃至第５
図ｄは従来の弾性表面波装置の製造方法を示す工
程簡略図である。 １……水晶基板、６……金ストリツプ、６′…
…金薄膜、７……アルミニウムストリツプ、７′
……アルミニウム、８……フオトマスク、９……
インターデジタル変換器、１０……レジストパタ
ーン、１０′……フオトレジスト、１１……フオ
トマスク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧電基板主面のインターデイジタル変換器が
   構成される部分を除き、この圧電基板主面上に第
   １の電極指群を構成する第１の導電性材料膜を形
   成する第１の工程と、 前記第１の導電性材料膜と圧電基板主面のイン
   ターデイジタル変換器が構成される部分との上
   に、前記圧電基板主面に近づくにしたがい幅狭の
   断面形状を有するオーバハング構造を有したレジ
   ストパターンを形成する第２の工程と、 前記レジストパターンの無い部分の前記第１の
   導電性材料目を除去し少なくとも前記第１の電極
   指群を形成する第３の工程と、 前記第１の導電性材料膜と異なる材料からな
   り、且つ第２の電極指群を構成する第２の導電性
   材料膜を、前記レジストパターンの間〓の前記圧
   電基板主面上に形成して少なくとも第２の電極指
   群を形成する第４の工程と、 前記レジストパターンを除去し、前記第１の電
   極指群と前記第１の電極指に隣接する前記第２の
   電極指群から構成される一部の前記第２の電極指
   群とからなる反射器と、前記第１の電極指と隣接
   しない前記第２の電極指から構成される他の部分
   の前記第２の電極指群からなるインターデイジタ
   ル変換器を形成する第５の工程とを少なくとも具
   備することを特徴とする弾性表面波装置の製造方
   法。 ２ 前記第４の工程は、前記圧電基板上を伝搬す
   る弾性表面波に比較して前記第１の電極指群と異
   極の反射係数を有する前記第２の導電性材料膜を
   前記レジストパターンの間〓に形成して少なくと
   も第２の電極指群を形成する工程であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波
   装置の製造方法。 ３ 前記第５の工程は、前記レジストパターンを
   除去することにより前記第１の電極指と交互に、
   且つ前記圧電基板上に伝搬する弾性表面波の波長
   の実質的に1/4の周期で配列するように少なくと
   も前記第２の電極指群を形成する工程であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の弾性表
   面波装置の製造方法。 ４ 前記圧電基板は、水晶またはLiTaO₃基板の
   いずれかであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の弾性表面波装置の製造方法。 ５ 前記第１の導電性材料膜と前記第２の導電性
   材料膜とは、いずれか一方がアルミニウムを主成
   分とする導電性材料膜であり、且つ他方が金を主
   成分とする導電性材料膜であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波装置の製
   造方法。 ６ 前記アルミニウムを主成分とする導電性材料
   膜は、銅またはシリコンと少なくとも一方をドー
   プした膜であることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の弾性表面波装置の製造方法。 ７ 圧電基板主面全面に第１の電極指群を構成す
   る第１の導電性材料膜を形成する第１の工程と、 前記第１の導電性材料膜の上に、前記圧電基板
   主面に近づくにしたがい幅狭の断面形状を有する
   オーバハング構造を有したレジストパターンを形
   成する第２の工程と、 前記レジストパターンの無い部分の前記第１の
   導電性材料膜を除去し少なくとも前記第１の電極
   指群を形成する第３の工程と、 前記第１の導電性材料膜と異なる材料からな
   り、且つ第２の電極指群を構成する第２の導電性
   材料膜を、前記圧電基板主面のインターデイジタ
   ル変換器が構成される部分を除き前記レジストパ
   ターンの間〓の前記圧電基板主面上に形成して少
   なくとも第２の電極指群を形成する第４の工程
   と、 前記レジストパターンを除去し、前記第２の電
   極指群と前記第２の電極指に隣接する前記第１の
   電極指から構成される一部の前記第１の電極指群
   とから反射器を、前記第２の電極指と隣接しない
   前記第１の電極指から構成される他の部分の前記
   第１の電極指群からなるインターデイジタル変換
   器を形成する第５の工程とを少なくとも具備する
   ことを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。 ８ 前記第４の工程は、前記圧電基板上を伝搬す
   る弾性表面波に比較して前記第１の電極指群と異
   極の反射係数を有する前記第２の導電性材料膜を
   前記レジストパターンの間〓に形成して少なくと
   も第２の電極指群を形成する工程であることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項記載の弾性表面波
   装置の製造方法。 ９ 前記第５の工程は、前記レジストパターンを
   除去することにより前記第１の電極指と交互に、
   且つ前記圧電基板上に伝搬する弾性表面波の波長
   の実質的に1/4の周期で配列するように少なくと
   も前記第２の電極指群を形成する工程であること
   を特徴とする特許請求の範囲第７項記載の弾性表
   面波装置の製造方法。 １０ 前記電圧基板は、水晶またはLiTaO₃基板
   のいずれかであることを特徴とする特許請求の範
   囲第７項記載の弾性表面波装置の製造方法。 １１ 前記第１の導電性材料膜と前記第２の導電
   性材料膜とは、いずれか一方がアルミニウムを主
   成分とする導電性材料膜であり、且つ他方が金を
   主成分とする導電性材料膜であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項記載の弾性表面波装置の
   製造方法。 １２ 前記アルミニウムを主成分とする導電性材
   料膜は、銅またはシリコンの少なくとも一方をド
   ープした膜であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１１項記載の弾性表面波装置の製造方法。