JPH0590864A - 弾性波デバイス及びその製造方法 - Google Patents

弾性波デバイス及びその製造方法

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JPH0590864A
JPH0590864A JP27330091A JP27330091A JPH0590864A JP H0590864 A JPH0590864 A JP H0590864A JP 27330091 A JP27330091 A JP 27330091A JP 27330091 A JP27330091 A JP 27330091A JP H0590864 A JPH0590864 A JP H0590864A
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JP
Japan
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acoustic wave
wave device
single crystal
electrode
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JP27330091A
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English (en)
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Takuzo Suetsugu
琢三 末次
Kazuyasu Hikita
和康 疋田
Tokio Kai
登起雄 甲斐
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • H03H3/08Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
    • HELECTRICITY
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    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
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    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543Characteristics of substrate, e.g. cutting angles

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度に対する周波数特性が良好でかつ高湿
度下でも基板表面の粗面化に起因して挿入損失が増大せ
ず信頼性の高い弾性波デバイスを得る。 【構成】 弾性波デバイス18は四硼酸リチウム単結
晶基板10の表面に弾性波励振用電極12を形成し、こ
の電極12を含む基板10の表面をシリカ膜14で被覆
することにより作られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波フィルタ、I
DT(Interdigital Transducer)型共振子、単結晶振
動子等の弾性波デバイス及びその製造方法に関する。更
に詳しくは四硼酸リチウム(Li247)単結晶基板
を用いた弾性波デバイス及びその製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】この種の弾性波デバイスは圧電性基板に
弾性波励振用電極を形成し、チップ単位にダイシングし
た後、金属容器等に封入して作られる。この基板として
は、四硼酸リチウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リ
チウム等の単結晶からなる基板が用いられる。特に四硼
酸リチウム単結晶基板で作製した弾性波デバイスは温度
に対する周波数特性の変化が他の基板と比べて小さく、
水晶で作製したデバイスと同等の温度に対して安定した
周波数特性を有する。しかし、四硼酸リチウム単結晶基
板は水、酸等に溶解する性質があり、弾性波デバイスの
製造工程で基板表面が粗面化して所望の電気的特性が得
られない欠点があった。この点を解決するため、特開昭
63−178615号公報には、四硼酸リチウム単結晶
基板の表面にシリカ(SiO2)膜を形成して、このシ
リカ膜上にアルミニウムを蒸着した後、ウエットエッチ
ングによりアルミニウム電極を形成する弾性表面波素子
の製造方法が開示されている。更にこの公報には、上記
基板表面上にアルミニウムを蒸着した後、ドライエッチ
ングにより電極を形成して複数の弾性表面波素子部を形
成する工程と、電極を含む基板表面を合成樹脂、石油系
パラフィン、天然油脂、天然ワックス等からなる保護膜
で被覆する工程と、上記弾性表面波素子部を互いに分離
する工程と、上記保護膜を除去する工程を含む弾性表面
波素子の製造方法が開示されている。これらの方法によ
れば、電極を形成する際の現像工程、パターンエッチン
グ工程、ダイシング工程等において、上記単結晶基板が
水、酸等によって腐食されることがなくなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の製造方
法では、四硼酸リチウム単結晶基板と電極との間にシリ
カ膜が介在するため、弾性表面波素子の電気機械結合係
数を大きくできない不具合があった。また後者の製造方
法では、保護膜を除去した後、容器に封入するまでの間
に四硼酸リチウム単結晶基板の表面が空気に晒されるた
め、四硼酸リチウムが空気中の水蒸気と反応して基板表
面が潮解し易い。その結果、基板の表面が粗面化し弾性
表面波素子としての特性が安定せず、挿入損失が増大す
る不具合があった。このため、上記保護膜を除去せずに
使用することも考えられるが、従来の方法で用いられる
保護膜は合成樹脂、石油系パラフィン、天然油脂、天然
ワックス等からなり、いずれも保護膜自体が弾性波を吸
収するため、弾性波デバイスの本質的機能を損う問題点
があった。
【0004】本発明の目的は、温度に対する周波数特性
が良好でかつ高湿度下でも基板表面の粗面化に起因して
挿入損失が増大せず信頼性の高い弾性波デバイス及びそ
の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の弾性波デバイスは、図1に示すように四硼
酸リチウム単結晶基板10と、この基板10の表面に形
成された弾性波励振用電極12と、この電極12を含む
基板10の表面を被覆するシリカ膜14とを備えたもの
である。また本発明の弾性波デバイスは四硼酸リチウム
単結晶基板の表面に金属を蒸着する工程と、エッチング
により弾性波励振用電極を形成する工程と、この電極を
含む前記基板の表面にシリカ膜を形成する工程とを含む
方法により製造される。
【0006】本発明の弾性波デバイスは四硼酸リチウム
単結晶基板を用いた弾性表面波フィルタ、IDT(Inte
rdigital Transducer)型共振子、単結晶振動子等を包
含する。この弾性波は表面波に限らず、バルク波を含
む。本発明の弾性波励振用電極はアルミニウム、金等の
金属を真空蒸着、高周波スパッタリング蒸着、イオンビ
ーム蒸着等によって四硼酸リチウム単結晶基板の表面に
形成した後、フォトリソグラフィ法により所望のパター
ンに形成して作られる。電極となる金属は軽量で歪の伝
達性がよいアルミニウムが好ましい。この電極を形成し
た基板表面にシリカ膜が形成される。シリカ膜は基板の
みならず電極をも被覆する。電極の厚さが例えば0.5
μmであればシリカ膜は基板表面上で約1μmの厚さを
有する。このシリカ膜を形成する方法としては、高周波
スパッタリング法、CVD法、プラズマCVD法及びゾ
ル−ゲル法が挙げられる。この高周波スパッタリング法
はアルゴンガス雰囲気中でSiO2を蒸着する方法であ
る。またゾル−ゲル法は電極を形成した基板表面に珪素
アルコキシド溶液をコーティングし、加熱して溶媒を除
去する方法である。このコーティング法としてはディッ
プコーティング法、スピンコーティング法等がある。回
転している基板表面に珪素アルコキシド溶液をコートす
るスピンコーティング法が膜厚が均一になり好ましい。
【0007】
【作用】四硼酸リチウム単結晶基板の潮解性は電極形成
時において極めて短時間の純水に浸す工程では全く問題
にならないが、電極形成後の容器封入までの比較的長い
時間、空気中の水蒸気と接触させると基板表面が水と反
応して弾性波デバイスとしての特性を劣化させ、挿入損
失を増大する。本発明の弾性波デバイスは、温度に対す
る周波数特性が良好な四硼酸リチウム単結晶基板がシリ
カ膜で被覆されるため、基板が空気中の水蒸気と遮断さ
れ、基板表面が粗面化することがなく挿入損失を増大さ
せない。またシリカ膜自体は弾性波を吸収しないため、
弾性波デバイスの特性を劣化させない。
【0008】
【発明の効果】以上述べたように、従来の弾性波デバイ
スでは、四硼酸リチウム単結晶基板と電極の間にシリカ
膜を設けた場合には弾性表面波素子の電気機械結合係数
を大きくできず、また電極を四硼酸リチウム単結晶基板
に直接形成した場合には容器に封入するまでの間に基板
表面が粗面化して挿入損失が増大していたものが、本発
明によれば温度に対する周波数特性が良好な四硼酸リチ
ウム単結晶基板を基板に直接設けた電極とともに永久的
にシリカ膜で被覆して保護するため、弾性波がこの保護
膜に吸収されず、かつ長期にわたり挿入損失が増大しな
い優れた弾性波デバイスが得られる。
【0009】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに図面に
基づいて説明する。以下の実施例は本発明の範囲を限定
するものではない。 <実施例>図1及び図2に示すように、この例では弾性
波デバイスは表面波フィルタ18である。この表面波フ
ィルタ18は厚さ500μmの四硼酸リチウム単結晶基
板10の表面にフォトリソグラフィ法により櫛を2つ組
合せた形の厚さ約0.5μmの複数のアルミニウム電極
12を形成し、これらの電極12を含む基板10の表面
に厚さ約1.0μmのシリカ膜14を形成した後、チッ
プ単位にダイシングして作製した。具体的には、先ず基
板10の表面全体に真空蒸着法によりアルミニウム膜を
蒸着し、続いてアルミニウム膜上にフォトレジストを塗
布した。次いで電極パターンのついたマスクでアルミニ
ウム膜を覆って露光した後、これをアルカリ溶液にて現
像し、純水でリンスした。次にNaOH水溶液からなる
エッチング溶液でアルミニウム膜をウエットエッチング
して弾性波励振用電極12を形成した。アセトンでフォ
トレジストを除去した後、電極パッド部13を金属マス
クで覆い、この状態で高周波スパッタリング法によって
シリカ膜14を均一に電極12を含む基板10の表面に
形成した。シリカ膜を形成した基板10から金属マスク
を除いた後、これをチップ単位にダイシングし、一対の
電極12の電極パッド部13にリード線16を接続して
表面波フィルタ18を得た。 <比較例1>シリカ膜14を形成しないことを除いては
実施例1と同一の方法により表面波フィルタを得た。
【0010】<実施例2>図3〜図5に示すように、こ
の例では弾性波デバイスは四硼酸リチウム単結晶振動子
30である。この振動子30は厚さ300μmの四硼酸
リチウム単結晶基板20の上下両面にフォトリソグラフ
ィ法によりほぼ円形の厚さ約0.5μmの直径約15m
mの複数のアルミニウム電極22を形成し、これらの電
極22を含む基板20の表面に厚さ約1.0μmのシリ
カ膜24を形成した後、チップ単位にダイシングして作
製した。基板両面の2つの円形の電極は互いに重なり合
う位置に形成された。具体的には、実施例1と同様にし
て弾性波励振用電極22を形成した。アセトンでフォト
レジストを除去した後、電極パッド部23を金属マスク
で覆い、この状態で高周波スパッタリング法によってシ
リカ膜24を均一に電極22を含む基板20の表面に形
成した。シリカ膜を形成した基板20から金属マスクを
除いた後、これをチップ単位にダイシングし、一対の電
極22の電極パッド部23にリード線26を接続して四
硼酸リチウム単結晶振動子30を得た。 <比較例2>シリカ膜24を形成しないことを除いては
実施例2と同一の方法により四硼酸リチウム単結晶振動
子を得た。
【0011】このようにして得られた実施例1と比較例
1の表面波フィルタ並びに実施例2と比較例2の四硼酸
リチウム単結晶振動子について信頼性を確かめるため、
それぞれ耐湿性試験を行った。即ち、これらの弾性波デ
バイスをそれぞれ85℃の温度で85%の相対湿度下、
48時間放置して、放置前後の挿入損失を測定した。そ
の結果を表1に示す。
【0012】
【表1】
【0013】表1から明らかなように、試験前後で比較
例1及び2のシリカ膜を形成していない弾性波デバイス
の挿入損失が大幅に増大していたのに対して、実施例1
及び2のシリカ膜を形成した弾性波デバイスの挿入損失
は殆ど変化せず、高い信頼性を示した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の表面波フィルタを示す図2のA
−A線断面図。
【図2】図1の全体斜視図。
【図3】本発明の別の実施例の四硼酸リチウム単結晶振
動子を示す図4のB−B線断面図。
【図4】図3の全体を上方から視た斜視図。
【図5】図3の全体を下方から視た斜視図。
【符号の説明】
10,20 四硼酸リチウム単結晶基板 12,22 弾性波励振用電極 14,24 シリカ膜 18 表面波フィルタ 30 四硼酸リチウム単結晶振動子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 甲斐 登起雄 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三 菱マテリアル株式会社セラミツクス研究所 内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 四硼酸リチウム単結晶基板(10,20)と、
    前記基板(10,20)の表面に形成された弾性波励振用電極
    (12,22)と、前記電極(12,22)を含む前記基板(10,20)の
    表面を被覆するシリカ膜(14,24)とを備えた弾性波デバ
    イス。
  2. 【請求項2】 四硼酸リチウム単結晶基板の表面に金属
    を蒸着する工程と、エッチングにより弾性波励振用電極
    を形成する工程と、前記電極を含む前記基板の表面にシ
    リカ膜を形成する工程とを備えた弾性波デバイスの製造
    方法。
  3. 【請求項3】 シリカ膜をスパッタリング蒸着により形
    成される請求項2記載の弾性波デバイスの製造方法。
  4. 【請求項4】 シリカ膜が前記電極を形成した基板に珪
    素アルコキシド溶液をコーティングした後、加熱して形
    成される請求項2記載の弾性波デバイスの製造方法。
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FR9211505A FR2685831B1 (fr) 1991-09-25 1992-09-22 Dispositif a onde elastique et procede de production d'un tel dispositif.
DE19924232046 DE4232046A1 (de) 1991-09-25 1992-09-24 Vorrichtung fuer elastische wellen und verfahren zum herstellen derselben

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