JPH0774573A - 弾性表面波素子の周波数調整方法 - Google Patents

弾性表面波素子の周波数調整方法

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JPH0774573A
JPH0774573A JP21662493A JP21662493A JPH0774573A JP H0774573 A JPH0774573 A JP H0774573A JP 21662493 A JP21662493 A JP 21662493A JP 21662493 A JP21662493 A JP 21662493A JP H0774573 A JPH0774573 A JP H0774573A
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JP
Japan
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frequency
acoustic wave
surface acoustic
etching
ion beam
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JP21662493A
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Osamu Furukawa
修 古川
Naoyuki Mishima
直之 三島
Naoaki Maki
直明 真木
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチング中の周波数特性をモニターしなが
ら周波数の調整を行う。 【構成】 圧電基板上にくし波状電極を形成する工程
と、このくし波状電極上に酸化シリコン層を形成する工
程と、この酸化シリコン層の表面層をフッ化炭素を導入
したECRイオンビームエッチング法により除去する工
程と、ECRイオンビームエッチング工程中に同時に素
子の周波数特性を測定する工程とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、VHF、UHF等の高
周波帯域において信号処理等に使用される弾性表面波素
子の中心周波数、共振周波数もしくは発振周波数を調整
するための方法に係わり、特に高周波用弾性表面波素子
の周波数調整を容易、かつ高精度化することのできる弾
性表面波素子の周波数調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の情報処理機器、通信機器の高速化
に伴って、これらの装置の中で使用される周波数は高周
波へ移行している。また、高周波における基準信号、フ
ィルタリング等が必要となり、これらの用途に弾性表面
波素子が使用されているが、周波数の高精度化が要求さ
れている機器において、この素子の高精度化および安定
化が望まれている。
【0003】フィルタ等の弾性表面波素子は、通常、伝
搬速度が速く温度特性の良好な圧電基板上に形成された
くし歯状の表面波励振用電極に電気信号を印加し、これ
を弾性表面波に変換して基板上を伝搬させ、さらにくし
歯状の表面波受信用電極に到達した弾性表面波を再度電
気信号に変換する構成となっている。この弾性表面波素
子の温度特性をさらに改善するとともにチップ取扱い時
の保護のために、SiO2 膜をくし歯状電極表面上に形
成する試みがなされている。しかし、このような電極上
にSiO2 膜を形成する素子は、電極の膜厚および電極
幅ならびにSiO2 膜の膜厚変化等によって周波数特性
にばらつきを生ずるために、その周波数調整が必要とな
る。
【0004】従来、弾性表面波素子の周波数調整方法と
しては、SiO2 膜を形成する前に、電極をエッチング
して薄くする方法(特開昭 62-274081号公報)、基板の
一部をイオンミリングすることにより電極の実効膜厚を
調整する方法(特開昭 61-92011 号公報)、素子の表面
をトリミングする方法(特開昭 56-103513号公報、特開
昭 53-116094号公報)あるいは圧電体基板の電極間をエ
ッチングする方法(特開平 1-231412 号公報)等が知ら
れている。これらの方法において、電極、圧電基板およ
びSiO2 膜のエッチングは、酸をエッチング溶液とし
て用いるいわゆるウェットエッチング法や高周波プラズ
マエッチング、イオンエッチング、高周波スパッタエッ
チング等のドライエッチング法が用いられている。
【0005】しかしながら、電極または電極間の圧電体
もしくはSiO2 膜をエッチングする従来の周波数調整
方法は、特に電極パターンが微細化されると制御が困難
となり、高性能の所望周波数に対して効率的かつ高精度
に調整できないという問題があった。また、これらの方
法はウェハー単位で行われるため、個々の素子に対する
微細な調整ができないという問題があった。これに対し
て、個々の弾性表面波素子に対してエッチングし周波数
調整する試みがなされている。たとえば、特開平2-3660
8 号公報にはRFプラズマエッチングで電極上のSiO
2 膜をエッチングする方法が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、個々の素子に対して微細な調整を行うことがで
きるものの、高周波プラズマ中にエッチングされる素子
をおくために、個々の素子の周波数特性をモニターしな
がら行うことができない。このためできあがった素子を
選別することでしか周波数を保証できないので効率が悪
く、生産性に乏しいとの問題があった。
【0007】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、できあがった個々の弾性表面波素子
の周波数(中心周波数、共振周波数、または発振周波
数)に応じて、エッチング中の周波数特性をモニターし
ながら周波数の調整を行うことができる弾性表面波素子
の周波数調整方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波素子
の周波数調整方法は、圧電基板上にくし波状電極を形成
する工程と、このくし波状電極上に酸化シリコン層を形
成する工程と、この酸化シリコン層の表面層をフッ化炭
素を導入したECRイオンビームエッチング法により除
去する工程と、ECRイオンビームエッチング工程中に
同時に素子の周波数特性を測定する工程とからなること
を特徴とする。
【0009】本発明に係わるECR装置によるイオンビ
ームエッチング法について図3を参照して説明する。図
3は本発明に係わるECR装置の構成を示す図である。
電磁石16により磁場を印加してイオン化室内6にマイ
クロ波電源7によりマイクロ波電力を送り込む。磁場に
よる電子の回転周波数とマイクロ波の周波数を一致さ
せ、サイクロトロン共鳴を起こさせることにより、電子
にマイクロ波のエネルギーを吸収させ加速させる。加速
された電子はガス分子に衝突してイオン化し、高密度の
プラズマを形成する。そして、このイオンを加速用電源
8および加速グリット9によりさらに加速してイオンビ
ーム10とし、弾性表面波素子12の表面の酸化シリコ
ン膜の表層部に照射することによりエッチングを行う。
なお、系内を所定の真空度に保つ回転ポンプ15および
拡散ポンプ14と、エッチング時間を制御するシャッタ
ー11および周波数特性を測定するネットワークアナラ
イザ13とを本発明に係わるECR装置は備えている。
【0010】本発明の周波数調整方法は導入ガスとして
フッ化炭素ガスを使用することにより行われる。フッ化
炭素ガスとしてはCF4 、C2 6 等を挙げることがで
きる。また、必要に応じて酸素ガス等を混合することが
できる。なお、酸素ガスのみ、あるいは酸素ガスとアル
ゴンガスとの混合ガスはフッ化炭素の場合に比較して1/
10の処理速度しか得られないため好ましくない。さらに
四塩化炭素( CCl4 )ガスまたは塩素化三フッ化炭素
(CF3 Cl)ガスはSiO2 よりAlのような金属をフッ化
炭素に比べて約10倍はやく腐食させるため、弾性表面波
素子のボンディングワイヤの接続の信頼性を低下させた
り、またSiO2 を除去してある電極のボンディング部
においては断線などのおそれがあるため好ましくない。
【0011】フッ化炭素の濃度は、装置の構造、加速電
圧、マイクロ波の入力電力と密接に関係するが、真空度
が 2〜6 ×10-4Torrの範囲となるように調節することが
好ましい。真空度が 2×10-4Torr未満であると、エッチ
ング速度が低下し生産性が悪くなる。また、 6×10-4To
rrをこえると、周波数調整の精度と制御性が悪くなり、
たとえば、オーバーシュート(削りすぎ)のような問題
が生じる。ガス濃度の調整は、いったん処理槽内を 1×
10-4Torr以下に減圧しておいて、その後、フッ化炭素ガ
スを導入することにより行う。
【0012】つぎに、ECRイオンビームエッチング工
程中に同時に素子の周波数特性を測定する工程について
説明する。周波数調整を行うべき弾性表面波素子12の
端子部をネットワークアナライザ13に接続し、エッチ
ング開始と同時に試料の周波数特性をモニターする。
【0013】周波数特性は、より具体的には、通過特性
であり、836MHz帯の試料の場合には、たとえば測定レン
ジを826MHz〜866MHzのように設定する。一回の測定時間
は約20-100ミリ秒なので、ネットワークアナライザ13
側では、この測定を繰り返し、中心周波数を次のように
算出した後、ネットワークアナライザ13からシステム
を制御するコンピュータ(図示を省略)にデータを随時
送り出す。中心周波数は、たとえば最小挿入損失の値よ
り15dB低下した2点の周波数の平均値とする。コンピュ
ータ側では、エッチング開始とともに、シャッターを開
けて、試料表面にイオンビームがあたるようにし、同時
に送られてきたデータと、あらかじめ目標周波数として
設定してある値との比較を行なう。そして、送られてき
たデータと目標周波数との差がある値以下になった場合
に、シャッターを閉じるように指令する。多数個、周波
数調整を行う場合は、治具に取り付けられた試料を順次
コンピュータの指令により、ステップモーターで送るよ
うにする。
【0014】本発明に係わる圧電基板上にくし波状電極
を形成する工程と、このくし波状電極上に酸化シリコン
層を形成する工程とは従来の方法を使用することができ
る。圧電体基板としては、たとえば結合係数が大きく、
音速の速いニオブ酸リチウム(リチウムナイオベート)
があげられる。また、本発明で用いる酸化シリコン膜と
してはSiO2 膜が好ましいが、必ずしもこれに限定さ
れるものではなく、たとえばSiOx(x=1.5 〜2.1)であ
ってもよい。
【0015】
【作用】本発明の弾性表面波素子の周波数調整方法によ
れば、エッチングの方法として、ECRイオンビームエ
ッチングを用いているため、エッチングすべき素子に高
周波プラズマが直接およぶことが少ない。このため、エ
ッチング中に弾性表面波素子の周波数特性をモニターす
ることができる。したがって、精度の高い周波数調整を
行うことができる。
【0016】また、前もって被着した酸化シリコンの表
層部のみを適当な厚みとなるようにイオンビームエッチ
ングして除去することで周波数調整を行うため、電極部
のエッチングによる損傷がなく、イオンビームによる周
波数特性の劣化を抑制することができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。本実施例で用いた弾性表面波素子のチ
ップをセラミックパッケージに装着した状態を図1に示
す。また、本実施例で用いた弾性表面波素子の断面を図
2に示す。なお、用いたECRイオンビームエッチング
装置を図3に示す。
【0018】64° Y-X LiNbO3 基板1上にEB蒸着法に
てくし歯状のAI電極パターン4を形成し、中心周波数約
836MHzの弾性表面波素子のウェハーを作成する。このウ
ェハー上に、RFスパッタリング法により厚み約700 オ
ングストロームのSiO2 膜5を成膜した後、ウェハー
を切断し、個々のチップに分離してセラミックパッケー
ジ2に装着し、チップ上の電極部とセラミックパッケー
ジの端子部分とをワイヤボンディング3により接続し、
周波数調整前の弾性表面波素子12を得る。
【0019】この後、ECRイオンビームエッチング装
置内に個々の周波数調整前の弾性表面波素子12を挿入
し、装置内を 1×10-4Torr以下に排気した後、C2 6
ガスを装置内に導入し、プラズマを発生させ、ECRイ
オンビームによるSiO2 膜の表層部エッチングを行
う。このとき、照射される素子12の端子部をネットワ
ークアナライザー13に接続し、エッチングと同時に素
子12の周波数特性をモニターする。エッチング時の条
件としては、C2 6 ガスの圧力を 5×10-4Torr、流量
を1.2cc/分とし、加速電圧600V、マイクロ波の入力電力
100Wとした。また、エッチング時間の制御は、イオン照
射される素子12の全面にシャッター11を設けて開閉
することにより行った。
【0020】ECRイオンビームエッチング時間と周波
数特性との関係を測定した結果を図4に示す。図中で
(a) は加速電圧600Vとした場合、(b) は加速電圧500Vと
した場合を示す。弾性表面波素子の中心周波数はエッチ
ング時間に対して直線的に変化することがわかる。ま
た、本発明の836MHzの素子においてはエッチング時間約
30秒で5MHzの周波数シフトが得られた。したがって、エ
ッチング時間を秒単位で制御することにより精度の高い
周波数調整を行うことができる。
【0021】なお、この場合のSiO2 膜の厚みは700
オングストロームとして行ったが、厚みを変えても同様
な結果が得られた。
【0022】
【発明の効果】本発明の弾性表面波素子の周波数調整方
法は、素子の周波数特性をモニターしながら、くし波状
電極上に形成された酸化シリコン層の表面層をフッ化炭
素を導入したECRイオンビームエッチング法により除
去するので、精度の高い周波数調整を行うことができ
る。
【0023】また、前もって被着した酸化シリコンの表
層部のみを適当な厚みとなるようイオンビームエッチン
グすることにより除去することで周波数調整を行うた
め、電極部のエッチングによる損傷がなく、エッチング
することによる周波数特性の劣化を抑制することができ
る。しだがって、高周波用弾性表面波素子の周波数調整
にあたり、生産性に優れた方法を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】弾性表面波素子のチップをセラミックパッケー
ジに装着した状態を示す図である。
【図2】弾性表面波素子の断面を示す図である。
【図3】ECRイオンビームエッチング装置を示す図で
ある。
【図4】エッチング時間と周波数特性との関係を示す図
である。
【符号の説明】
1………基板、2………セラミックパッケージ、3……
…ワイヤボンディング、4………電極パターン、5……
…SiO2 膜、6………イオン化室内、7………マイク
ロ波電源、8………加速用電源、9………加速グリッ
ト、10………イオンビーム、11………シャッター、
12………弾性表面波素子、13………ネットワークア
ナライザ、14………拡散ポンプ、15………回転ポン
プ、16………電磁石。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板上にくし波状電極を形成する工
    程と、このくし波状電極上に酸化シリコン層を形成する
    工程と、この酸化シリコン層の表面層をフッ化炭素を導
    入したECRイオンビームエッチング法により除去する
    工程と、前記ECRイオンビームエッチング工程中に同
    時に素子の周波数特性を測定する工程とからなることを
    特徴とする弾性表面波素子の周波数調整方法。
JP21662493A 1993-08-31 1993-08-31 弾性表面波素子の周波数調整方法 Withdrawn JPH0774573A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1049252A2 (en) 1999-04-28 2000-11-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method of manufacturing a surface acoutic wave element

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1049252A2 (en) 1999-04-28 2000-11-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method of manufacturing a surface acoutic wave element
SG97148A1 (en) * 1999-04-28 2003-07-18 Murata Manufacturing Co Method of manufacturing a surface acoustic wave element
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Effective date: 20001031