JPH04158612A - 弾性表面波素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数の弾性表面波共振子を用いて構成される
弾性表面波フィルタ等にあける弾性表面波素子の製造方
法、特にその周波数調整方法に関するものである。　′ （従来の技術） 従来、この種の弾性表面波素子としては、特公平１−４
５２４６号公報に記載されるものがあった。この種の弾
性表面波素子は、小型で、かつ温度や経年変化に対して
安定である等の特徴を有するため、通信機やテレビ等の
種々の回路に利用されつつある。この弾性表面波素子の
一例を第２図に示す。

第２図は、前記文献等に記載された従来の弾性表面波素
子、例えば弾性表面波共振子の概略の平面図である。

この弾性表面波共振子は、タンタル酸リチウム等の高結
合材料、あるいは水晶等の低結合材料からなる圧電体基
板１を有している。この圧電体基板１の表面には、電気
信号と弾性表面波のエネルギーを変換するインターディ
ジタル電極２と、その両側に位置し弾性表面波を反射さ
せるグレーティング反射器３，４とか、形成されている
。インターディジタル電極２、及びグレーティング反射
器３．４は、ＡＮ等の導電率の高い金属膜で形成されて
いる。インターディジタル電極２は、複数のすだれ状電
極指２ａて構成され、またグレーティング反射器３．４
は、複数のストリップラインで構成されている。

なあ、第２図中のしは電極指２ａの幅、つまりライン幅
であり、Ｓはその電極指２ａ間の幅、つまりスペース幅
である。

この弾性表面波共振子では、端子５．６を介してインタ
ーディジタル電極２に高周波電圧を印加すると、電極指
２ａ間に生じた電界により、弾性表面波が励振され、そ
の電極指２ａと垂直に基板表面をん右に伝搬する。この
弾性表面波は、両側のグレーティング反射器３，４で反
射され、弾性表面波がその２つの反射器３．４間で反射
を繰り返し、定在波となる。これにより、例えば狭帯域
共振子として動作させることができる。

この種の弾性表面波素子は、次のようにして製造される
。

先ず、圧電体基板１の表面に、へ１等の金属膜を堆積し
た後、その金属股上にレジストを被盾１゛る。そして、
レジストを露光、現像してレジストパターンを形成し、
そのレジストパターンをマスクにしてエツチング液で金
属膜をエツチングし、所定形状のインターディジタル電
極２及びグレーティング反射器３，４を形成する。その
後、インターディジタル電極２及びグレーティング反射
器３．４上の不要なレジストパターンを除去すれば、製
造工程が終了する。

しかし、一般に、このようにして作られる弾性表面波素
子の共振周波数は、金属膜の膜厚、電極指２ａのライン
幅し、アンダーエッチのψの違い等によって変動ηる。

そこで、共振周波数のバラツキを小さくするため、周波
数調整の処理を行う必要かある。

従来の周波数調整り法では、例えば圧電基板１上にイン
ク−ディジタル電極２及びグレーティング反射器３．４
を形成した後、ウェットエツチングまたはドライエツチ
ングによるライン幅り調整や、膜厚調整等により、周波
数調整を行っている。

前記文献には、ライン幅調整による周波数調整方法が記
載されている。

第３図は、前記文献に記載された従来の弾性表面波素子
の製造方法を示す図である。

先ず、第３図（ａ）に示すように、圧電体基板１上に、
Ａ１からなる金属膜１０を堆積し、ざらにその上にＣｒ
からなる保護１ｇ１１１を形成する。

そして、その保護膜１１上に、ホトリソグラフィ伎術を
用いて、レジストパターン１２を選択的に形成する。

第３図（ｂ）に示すように、Ｃｒだけに反応するエツチ
ング液を用いて、レジストパターン１２と同一の形状に
なるまで保護膜１１をエツチングし、保護膜パターン１
１ａを形成する。

次に、第３図（Ｃ）に示すよう番こ、保護膜パターン１
１ａ上のレジストパターン１２を除去する。

この段階で、インターディジタル電極端子に電気信号を
印加し、共振周波数か測定できるようにする。

その後、第３図（ｄ）に示すように、ドライエツチング
法により、保８ＷＡパターン１１ａをマスクにして金属
膜１０をエツチングし、金属膜パターン１０ａを形成す
る。この金属膜パターン１０ａにより、インターディジ
タル電極２及びグレーティング反射器３，４が構成され
るので、このインターディジタル電極２及びグレーティ
ング反射器３，４の共振周波数を測定する。そして、所
望の共振周波数が轡られない時には、再び保護膜パター
ンｌｌａをマスクにして金属膜パターン１０ａの側面を
サイドエツチングする。このような金属膜パターン１０
ａのライン幅調整により、周波数調整が行える。

（発明が解決しようとする課題） しかしなから、上記弾性表面波素子の製造方法における
周波数調整方法では、次のような課題があった。

（ｉ）　　通常、金属膜パターン１０ａは、圧電体基板
１との密着性を良くするため、側面の面積よりも平面の
面積が大きくなるように形成される。

ところが、従来の周波数調整方法では、保護膜パターン
１１ａをマスクにして金属膜パターン１０ａをサイドエ
ツチングし、周波数調整を行っているので、膜厚調整よ
りも周波数可変量が小さい。

そのため、周波数調整作業に手数を要する。その上、ラ
イン幅りの減少によって圧電体基板１との密着性が低下
し、金属膜パターン１０ａの剥離等といった問題が生じ
る。

（ｉｉ）　　前記（ｉ）の問題を解決するため、保護膜
パターン１１ａを除去した後（あるいは、当初から保護
膜パターン１１ａを形成しない他の金属膜パターン１０
ａの形成方法を採用してもよい）、金属膜パターン１０
ａをエツチングすることにより、該金属膜パターン１０
ａの膜厚を、所望の共振周波数が得られるまでアンダー
エッチすれば、周波数可変量を大きくすることができる
。ところが、次のような問題が生じる。

第４図（ａ）、（ｂ）は従来の膜厚調整による周波数調
整方法を示す図である。

第４図（ａ）に示すように、金属膜パターン１Ｏａの上
面をエツチングしてその膜厚調整を行うと、第４図（ｂ
）に示すように、金属膜パターン１０ａの厚さと同時に
その側面もエツチングされる。そのため、ライン／スペ
ース比（し／Ｓ比）が悪化し、弾性表面波共振子のイン
ピーダンスが変動してしまう。その上、金属膜パターン
１０ａの断面プロファイルがなまり、弾性表面波共振子
のＱ（ｑｕａｌｉｔｙ　　ｆａｃｔｏｒ）の低下も生じ
てしまう。

このように、金属膜パターン１０ａの膜厚を調整して周
波数調整を行なおうとすると、インピーダンスや、Ｑ値
等といった他の電気的特性が変わってしまい、所望の電
気的特性を有する弾性表面波素子を得ることが困難であ
った。

本発明は前記従来技術が持っていた課題として、金属膜
パターン、つまりインターディジタル電極及びグレーテ
ィング反射器（以下、これを総称して単に「電極」とい
う）の膜厚をエツチングにより調整して周波数の調整を
行おうとすると、インピーダンスや、Ｑ値等といった他
の電気的特性も悪影響を受け、所望の電気特性を持った
弾性表面波素子を製造することが困難であるという点に
ついて解決した弾性表面波素子の製造方法を提供するも
のである。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するために、第１の発明は、弾性表面波
共振子や弾性表面波フィルタ等といった弾性表面波素子
の製造方法において、圧電体基板の表面に、所定膜厚の
第１の金属膜を形成した後、その第１の金属股上に、エ
ツチングレートの異なる第２の金属膜を被着する金属膜
形成工程と、前記第１及び第２の金属膜を選択的にエツ
チングして所定形状の電極を形成する電極形成工程と、
前記電極の第２の金属膜を所定周波数に応じた膜厚に選
択的にエツチングする周波数調整工程とを、順に施すよ
うにしたものである。

第２の発明では、圧電体基板の表面に、金属膜からなる
所定膜厚及び所定形状の電極を選択的に形成する電極形
成工程と、前記電極を含めた前記圧電体基板の全面に、
絶縁膜を被着する絶縁膜被着工程と、前記絶縁膜を所定
周波数に応じた膜厚に全面エツチングする周波数調整工
程とを、順に施すようにしたものである。

（作　用） 第１の発明によれば、以上のように弾性表面波素子の製
造方法を構成したので、金属膜形成工程及び電極形成工
程では、微細加工に適するリフトオフ法等を用いて、イ
ンターディジタル電極ヤグレーティング反射器等といっ
た電極が、高精度のパターンで圧電体基板表面に形成さ
れる。

次に、電極に電気信号を印加して周波数を測定し、ドラ
イエツチング法やウェットエツチング法等を用いて選択
的に、電＊の第２の金属膜を所望の周波数に応じた膜厚
にエツチングすれば、電極上面の第２の金属膜のみかエ
ツチングされ、ぞの上の第１の金属膜は該第１の金属膜
でエツチングに対する保愚か行なわれ、該第１の金属膜
の側面のエツチング量か少なくなる。これにより、主と
して電極の膜厚のみを調整することかでき、インピーダ
ンスやＱ値等といった他の電気的特性に悪影響を与える
ことなく、簡単かつ的確に周波数調整が行える。

第２の発明によれば、電極形成工程において所定パター
ンの電極が圧電体基板上に形成される。

次に、絶縁膜波谷工程により圧電体基板の全面に絶縁膜
を形成し、周波数調整工程（おいて絶縁膜を仝面エツチ
ングすることにより、質量効果によって周波数の調整が
行える。この際、電極は絶縁膜で保護されているのでエ
ツチングされず、それによってインピーダンスやＱ（ａ
等といった他の電気的特性に悪影響を与えることなく、
ａＩ単かつ容易に周波数の調整か行える。

従って、前記課題を解決できるのである。

（実施例） 第１図は、本発明の第１の実施例における弾性表面波素
子の製造方法を示す図である。

−この製造方法では、例えば第２図のような弾性表面波
共振子を製造する場合について、その製造工程（１）〜
（３）を以下説明する。

（１）　リフトオフ法による金属膜形成工程（第１図（
ａ）〜（Ｃ）） 第１図（ａ）に示すように、タンタル酸リチウム、ニオ
ブ酸リチウム、水晶等の材料で形成された圧電体基板２
０を鏡面仕上げし、その圧電体基板２０の表面に、レジ
スト２１を被着する。そして、ホトマスク２２を用いて
紫外線でレジスト２１を照射し、そのホトマスク２２上
のパターンをレジスト２１に転写する。このように、レ
ジスト２１を露光した後、有機溶剤等で現像すれば、第
１図（ｂ）のようなレジストパターン２１ａｔＰｌられ
る。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、Ａｆ、Ａｕ等の導電
率の高い第１の金属膜２３−１を蒸へ等によって所定の
厚さに堆積し、続いて該第１の金属膜２３−１とエツチ
ングレートの異なるＣｒ。

Ｔ１等の第２の金属膜２３〜２を蒸＠等によって所定の
厚さに堆積する。

（２）　リフトオフ法による電極形成工程（第１図（ｄ
）） 圧電体基板２０を溶剤に浸漬し、超音波等を加えて、レ
ジストパターン２１ａとその上の第１及び第２の金属膜
２３−１．２３−２とを同時溶解、あるいは同時に剥離
して除去する。その結果、第１図（ｄ＞に示すように、
残った第１及び第２の金属膜２３−１．２３−２により
、所望のパターンの電極２３ａが形成される。この電極
２３ａは、第２図のインターディジタル電極２やグレー
ティング反射器３．４に相当するものである。

（３）　周波数調整工程（第１図（ｅ））例えば、電極
２３ａがウェハ上に多数配列、形成されている場合には
、プロービングにより、その電極２３ａに電気信号を印
加して例えば共振周波数を計測する。このようなウェハ
状態において、周波数の測定を行うことは、量産性に向
いているが、場合によれば、そのウェハをチップ状に分
割した後、該チップをベース等に組立てた状態で、電極
２３ａに電気信号を印加し、周波数測定を行うようにし
てもよい。

このような周波数測定を行うことにより、目標周波数と
の差が求まるので、その周波数差をＯに覆−べく、エツ
チング時間等を監視しながら、エツチングレートの相違
を利用し、プラズマエツチング法等のドライエツチング
法、あるいはエツチング液を用いたウェットエツチング
法（まり、電極２３ａの上面の第２の金属膜２３−２を
所定の膜厚まで選択的にエツチングし、周波数調整を行
う。

ここで、ウェットエツチング法によって電極上面の第２
の金属膜２３−２を選択的にエツチングする場合、弾性
表面波は溶液中ではほとんど減衰してしまうから、所望
の周波数が得られたが否かの測定は、エツチング液から
電極２３ａを引上げて行えばよい。また、ドライエツチ
ング法によって電極上面の第２の金属膜２３−２を選択
的にエツチングする場合、周波数測定をしながらドライ
エツチングすることも可能である。

この第１の実施例では、次のような利点を有している。

（ｉ）　　第１図（３）の周波数調整工程において、電
極上面をエツチングして周波数を調整する場合、エツチ
ングレートの相違を利用してその電極上面の第２の金属
膜２３−２のみを選択的にエツチングするため、該電極
２３ａの幅が減少せずに、第２の金属膜２３−２の膜厚
のみを所望の値にエツチングすることができる。この際
、第２の金属膜２３−２の上面のコーナ一部分は丸みを
あびたようにエツチングされるが、該第２の金属膜２３
−２で第１の金属膜２３−１が被着されているので、該
第１の金属膜２３−１がエツチングされることはない。

そのため、予め第１の金属膜２３−１によって電極２３
ａの周波数の大半がほぼ決まるように設定しておけば、
従来の方法と比べ、インピーダンスの変動を最少限に抑
え、ざらにＱ値の低下を防止する等、周波数以外の電気
的特性に悪影響を与えることなく、簡単かつ的確な周波
数調整が行える。

（ｉｉ）　　第１図（ａ）〜（ｄ）に示すように、リフ
トオフ法によって電極２３ａを形成しているので、高精
度な微細電極パターンの形成が可能となる。

第５図（ａ）〜（ｊ　）は、本発明の第２の実施例にお
ける弾性表面波素子の製造方法を示す図であり、第１図
中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

この製造方法では、第１図と同様に、第２図の弾性表面
波共振子の製造工程を示すもので、その工程（１）〜（
３）を以下説明する。

（１）　リフトオフ法による電極形成工程（第５図（ａ
）〜（ｄ）） 第５図（ａ）に示すように、タンタル酸リチウム、ニオ
ブ酸リチウム、水晶等の材料で形成された圧電体基板２
０を用意する。そして、前記第１図（ａ）、（ｂ）の工
程と同様に、圧電体基板２Ｏ上にレジストパターン２１
ａを形成する。

次に、第５図（Ｃ）に示すように、Ａ、ｌｌ、ＡＬｌ等
の導電率の直い金属膜３３を、蒸着等によって所定の厚
さに堆積する。その後、溶剤等に浸漬し、超音波等を加
えて、レジストパターン２１ａとその上の金属ＷＡ３３
とを同時溶解、あるいは同時に剥離して除去する。その
結果、第５図（ｄ）に示すように、残った金属膜３３に
より、所望のパターンの電極３３ａが形成される。この
電極３３ａは、第２図のインターディジタル電極２やグ
レーティング反射器３，４に相当するものである。

（２）　絶縁膜被着工程（第５図（ｅ））気相成長法（
ＣＶＤ）等を用いて電極３３ａを含めた圧電体基板２０
の全面に、それらとはエツチングレートの異なるＳ　ｉ
０２　、　Ｓ　ｉ３　Ｎ４　、　Ａｌ２Ｏ３等の絶縁膜
３４を所定の厚さに堆積する。

（３）　周波数調整工程（第５図（ｆ））前記第１図（
ｅ）の工程と同様に、電極３３ａに電気信号を印加して
周波数測定を行い、目標とする周波数との差を求める。

その周波数差をＯにすへく、エツチング時間等を監視し
てドライエツチング法等により、絶縁膜３４を全面エツ
チングして周波数調整を行う。

この第２の実施例では、前記第１の実施例の利点（ｉｉ
）と同様の利点を有する他に、絶縁膜３４を全面エツチ
ングして周波数調整を行うようにしているので、その絶
縁膜３４で被覆された電極３３ａがエツチングされず、
該電極３３ａの膜厚及び幅が減少せず、それによって従
来の方法と比へ、インピーダンスの変動を最少限に抑え
、ざらにＱ値の低下を防止する等、周波数以外の電気的
特性に悪影響を与えることなく、的確な周波数調整が行
える。

ざらに、第５図（ｆ＞の周波数調整工程において、絶縁
膜３４を全面エツチングして周波数調整を行うので、金
属に比べて絶縁膜の膜厚調整が容易であり、しかも圧電
体基板２０の表面が絶縁膜３４で常に覆われているので
、エツチング時において該圧電体基板２０に対するダメ
ージを防止することができる。また、周波数調整後も、
圧電体基板２０及び電極３３ａの全面か絶縁膜３４て覆
われているので、良好なパッシベーション特性か得られ
る。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。その変形例としては、例えば次のような
ものかある。

■　第１図及び第５図では、リフトオフ法を用いて電極
２３ａ、３３ａを形成するようにしたか、通常の小トリ
ソグラフイ技術を用いてその電極を形成するようにして
も良い。

例えば、圧電体基板２０上に第１及び第２の金属１１２
２３−１．２３−２あるいは単層の金属膜３３を堆積し
、その上にレジストを波谷する。そして、そのレジスト
に対して露光及び現像込理を１１ってレジストパターン
を形成した（着、該レジストパターンをマスクにして第
１及び第２の金属膜２３−１．２３−２あるいは金属膜
３３をエツチングし、所定パターンの電極２３ａ、３３
ａを形成するようにしても良い。

■　第１図及び第５図では、圧電体基板２０として、中
結晶のものを使用したか、これに限定されない。例えば
、ＺｎＯ等の薄膜圧電体をカラス基板等に付石させた、
多否構造の圧電体基板を使用すれば、例えば共振周波数
を、薄膜圧電体の股１早て調整でさるという利点があり
、しかもその薄膜は量産化に適している。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、第１の発明によれば、金属
膜形成工程及び電極形成工程において、例えばリフトオ
フ法を用いて所定形状及び所定膜厚の第１及び第２の金
属膜からなる電極を選択的に形成すれば、高精度の微細
電極パターンか形成できる。しかも、周波数調整工程に
おいて、エツチングレートの違いを考慮して電極」−面
の第２の金属摸＠選択的にエツチングして周波数調整を
行うようにしたので、該第２の金属膜によりその下の第
１の金属膜の側面エツチングを抑制しつつ、該第２の金
属膜のみを所定膜厚にエツチングできる。従って、イン
ピーダンスの変動を最少限に抑えることができ、さらに
Ｑ値の低下を防止することかできる等、周波数以外の他
の電気的１）けに悪影響を及ばずことなく、筒中かつ的
にへ周波数調整か可能となる。

第２の発明によれば、電極形成工程において、第１の発
明と同様の処理を施すことにより、はぼ同様の効果が得
られる。ざらに、形成した電極上に絶縁膜を波谷し、周
波数調整工程において、その絶縁膜を所定周波数に応じ
た膜厚に仝面エツチングするので、該絶縁膜によって電
極のエツチングが防止でき、それによって周波数以外の
イ也の電気的特性に悪影響を及ぼすことなく、筒中かつ
的確な周波数調整か可能となる。ざらに、この第２の発
明では、周波数調整後も全面が絶縁膜で覆われているた
め、弾性表面波系子に対する良好なパッシベーション特
性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施例における
弾性表面波素子の製造方法を示す図、第２図は従来の弾
性表面波素子の概略の平面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は
従来の弾性表面波素子の製造方法を示す図、第４図（ａ
＞、（ｂ＞は従来の膜厚調整を説明するための図、第５
図（ａ）〜（ｆ）は本発明の第２の実施例における弾性
表面波素子の製造方法を示す図である。 ２０・・・・・・圧電体基板、２１・・・・・・レジス
ト、２１ａ　−−−−−−レジストパターン、２２・・
・・・・小トマスク、２３−１．２３−２・・・・・・
第１．第２の金属膜、２３ａ・・・・・・電極、３３・
・・・・・金属膜、３３ａ・・・・・・電極、３４・・
・・・・絶縁膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．圧電体基板の表面に、所定膜厚の第１の金属膜を形
   成した後、その第１の金属膜上に、エッチングレートの
   異なる第２の金属膜を被着する金属膜形成工程と、 前記第１及び第２の金属膜を選択的にエッチングして所
   定形状の電極を形成する電極形成工程と、前記電極の第
   ２の金属膜を所定周波数に応じた膜厚に選択的にエッチ
   ングする周波数調整工程とを、 順に施すことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
2. ２．圧電体基板の表面に、金属膜からなる所定膜厚及び
   所定形状の電極を選択的に形成する電極形成工程と、 前記電極を含めた前記圧電体基板の全面に、絶縁膜を被
   着する絶縁膜被着工程と、 前記絶縁膜を所定周波数に応じた膜厚に全面エッチング
   する周波数調整工程とを、 順に施すことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。