JPH08195635A - 弾性表面波装置の製造方法 - Google Patents
弾性表面波装置の製造方法Info
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- JPH08195635A JPH08195635A JP587695A JP587695A JPH08195635A JP H08195635 A JPH08195635 A JP H08195635A JP 587695 A JP587695 A JP 587695A JP 587695 A JP587695 A JP 587695A JP H08195635 A JPH08195635 A JP H08195635A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 弾性表面波装置の製造プロセスにおいて、耐
電力性の高い電極膜を形成する上で必要な、弾性表面波
素子基板の表面処理法を提供する。 【構成】 基板表面処理として、弾性表面波素子基板１
の基板表面変質層２のエッチング除去をフッ酸溶液ない
しはアルカリ溶液４によってケミカルエッチングを行
う。このとき、エッチング前後において、前処理とし
て、イオン３を照射することによって基板表面層にイオ
ンインプランテーションを行い、後処理としては、酸素
ラジカルビーム５によって、基板表面への酸化を行う。
電力性の高い電極膜を形成する上で必要な、弾性表面波
素子基板の表面処理法を提供する。 【構成】 基板表面処理として、弾性表面波素子基板１
の基板表面変質層２のエッチング除去をフッ酸溶液ない
しはアルカリ溶液４によってケミカルエッチングを行
う。このとき、エッチング前後において、前処理とし
て、イオン３を照射することによって基板表面層にイオ
ンインプランテーションを行い、後処理としては、酸素
ラジカルビーム５によって、基板表面への酸化を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波装置の製造
プロセスに関し、特に電極膜作製に関するものである。
プロセスに関し、特に電極膜作製に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】移動体通信用デバイスとして多用されて
いる弾性表面波装置（以下、ＳＡＷデバイスと略す）
は、一般にその圧電材料として、ＬｉＮｂＯ3 （以下、
ＬＮと略す）やＬｉＴａＯ3 （以下、ＬＴと略す）単結
晶基板が用いられ、その電極膜には、ＡｌあるいはＡｌ
系合金膜が使われている。ＳＡＷデバイスに高い電力の
信号が入力されると、圧電基板上に発生する弾性表面波
によってＡｌ電極が大きな応力を受け、Ａｌ原子が移動
する、いわゆる、ストレスマイグレーションが発生する
ことが知られている。この故障が発生すると、ＳＡＷフ
ィルターの伝送特性が劣化する（挿入損失の増大、Ｑ値
の低下）。
いる弾性表面波装置（以下、ＳＡＷデバイスと略す）
は、一般にその圧電材料として、ＬｉＮｂＯ3 （以下、
ＬＮと略す）やＬｉＴａＯ3 （以下、ＬＴと略す）単結
晶基板が用いられ、その電極膜には、ＡｌあるいはＡｌ
系合金膜が使われている。ＳＡＷデバイスに高い電力の
信号が入力されると、圧電基板上に発生する弾性表面波
によってＡｌ電極が大きな応力を受け、Ａｌ原子が移動
する、いわゆる、ストレスマイグレーションが発生する
ことが知られている。この故障が発生すると、ＳＡＷフ
ィルターの伝送特性が劣化する（挿入損失の増大、Ｑ値
の低下）。
【０００３】従来、ＳＡＷデバイスの電極のストレスマ
イグレーション耐性、すなわち耐電力性を上げるため
に、電極材料に、ＣｕやＳｉ、Ｔｉなどを微量添加した
Ａｌ系合金が用いられてきている。しかし、このＡｌ系
合金膜は、添加元素濃度が高くなるにつれ、電極の耐電
力性は向上するものの、挿入損の増大、電極加工時にお
けるエッチング残渣などの問題が生じるために、実用的
な耐電力性を満足するような高濃度の添加が出来ないと
いう問題点を有していた。
イグレーション耐性、すなわち耐電力性を上げるため
に、電極材料に、ＣｕやＳｉ、Ｔｉなどを微量添加した
Ａｌ系合金が用いられてきている。しかし、このＡｌ系
合金膜は、添加元素濃度が高くなるにつれ、電極の耐電
力性は向上するものの、挿入損の増大、電極加工時にお
けるエッチング残渣などの問題が生じるために、実用的
な耐電力性を満足するような高濃度の添加が出来ないと
いう問題点を有していた。
【０００４】さらに新しいストレスマイグレーション対
策として、ジャパニーズ・ジャーナル・アプライド・フ
ィジクス（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．）第３３
巻３０１５頁（１９９４）に、３６°回転ＹカットＬＴ
基板を、フッ酸にてエッチングし、イオンビームスパッ
タ法によりＡｌ膜を形成すると、（１１１）方位の単結
晶Ａｌ膜が得られ、この膜を電極としたＳＡＷフィルタ
ーは、従来の多結晶のＡｌ電極に比べると、極めて優れ
た耐電力性を持つことが報告されている。
策として、ジャパニーズ・ジャーナル・アプライド・フ
ィジクス（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．）第３３
巻３０１５頁（１９９４）に、３６°回転ＹカットＬＴ
基板を、フッ酸にてエッチングし、イオンビームスパッ
タ法によりＡｌ膜を形成すると、（１１１）方位の単結
晶Ａｌ膜が得られ、この膜を電極としたＳＡＷフィルタ
ーは、従来の多結晶のＡｌ電極に比べると、極めて優れ
た耐電力性を持つことが報告されている。
【０００５】一般に、ＬＴさらにはＬＮ結晶基板は、そ
れら表面部分においてＬｉや酸素の抜けによる組成変動
を起こしやすく、表面層数十ナノメートル（nm）の範囲
において、組成変成層もしくは劣化層が形成され、基板
表面にＡｌ膜をエピタキシャル成長させるには、大きな
阻害要因となっていることが知られている。従来、この
変成層もしくは劣化層への対策としては、上記のような
化学的なエッチング法による基板表面からのエッチング
除去を行っていた。
れら表面部分においてＬｉや酸素の抜けによる組成変動
を起こしやすく、表面層数十ナノメートル（nm）の範囲
において、組成変成層もしくは劣化層が形成され、基板
表面にＡｌ膜をエピタキシャル成長させるには、大きな
阻害要因となっていることが知られている。従来、この
変成層もしくは劣化層への対策としては、上記のような
化学的なエッチング法による基板表面からのエッチング
除去を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の論文の
単結晶Ａｌ膜の製造方法のように、単にフッ酸だけによ
るエッチング処理だと、ＬＴさらにはＬＮ結晶の正常な
結晶構造を持った表面を得ることは難しく、基板面全体
にわたって単結晶Ａｌ膜を均質に成長させることができ
ず、その結果、ＳＡＷデバイスの製造歩留まりが低いこ
とが分かった。
単結晶Ａｌ膜の製造方法のように、単にフッ酸だけによ
るエッチング処理だと、ＬＴさらにはＬＮ結晶の正常な
結晶構造を持った表面を得ることは難しく、基板面全体
にわたって単結晶Ａｌ膜を均質に成長させることができ
ず、その結果、ＳＡＷデバイスの製造歩留まりが低いこ
とが分かった。
【０００７】本発明は、上記従来例の欠点を解決するた
めのもので、その目的は、ＬＮ及びＬＴ単結晶基板を用
いた、耐電力性に優れた弾性表面波装置の製造方法を提
供することにある。
めのもので、その目的は、ＬＮ及びＬＴ単結晶基板を用
いた、耐電力性に優れた弾性表面波装置の製造方法を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による弾性表面波
装置の製造方法は、ニオブ酸リチウムおよびタンタル酸
リチウム単結晶基板上に単結晶のＡｌあるいはＡｌ系合
金電極を形成することよりなる弾性表面波装置の製造方
法において、単結晶のＡｌあるいはＡｌ系合金電極を形
成する前に、イオンインプランテーション工程、ケミカ
ルエッチング工程、酸化処理工程を順次行うことより成
る該単結晶基板の表面変質層除去工程を備えたことを特
徴とする。ここで、イオンインプランテーション工程に
は不活性ガスもしくは窒素（それ以外は、ＳＡＷ特性に
影響を与えるので好ましくない）を、ケミカルエッチン
グ工程はフッ酸系溶液ないしはアルカリ溶液（基板は、
それ以外に不溶）を、酸化処理工程は、過酸化水素水、
オゾン、酸素プラズマもしくは酸素ラジカルビームなど
の強い酸化剤を用いることが好ましい。
装置の製造方法は、ニオブ酸リチウムおよびタンタル酸
リチウム単結晶基板上に単結晶のＡｌあるいはＡｌ系合
金電極を形成することよりなる弾性表面波装置の製造方
法において、単結晶のＡｌあるいはＡｌ系合金電極を形
成する前に、イオンインプランテーション工程、ケミカ
ルエッチング工程、酸化処理工程を順次行うことより成
る該単結晶基板の表面変質層除去工程を備えたことを特
徴とする。ここで、イオンインプランテーション工程に
は不活性ガスもしくは窒素（それ以外は、ＳＡＷ特性に
影響を与えるので好ましくない）を、ケミカルエッチン
グ工程はフッ酸系溶液ないしはアルカリ溶液（基板は、
それ以外に不溶）を、酸化処理工程は、過酸化水素水、
オゾン、酸素プラズマもしくは酸素ラジカルビームなど
の強い酸化剤を用いることが好ましい。
【０００９】
【作用】ＳＡＷフィルターなどの弾性波表面波装置に用
いられる単結晶圧電基板ＬＮ及びＬＴは、酸やアルカリ
溶液によって、容易にエッチングできない材料である。
また、エッチングが進行したとしても、そのエッチング
表面には、変質層を残しやすく、結晶基板本来の正常な
面が得られにくいものとなっている。しかしながら、こ
れらＬＮ及びＬＴの基板表面層を酸やアルカリでエッチ
ングする前に、不活性ガスもしくは窒素によるイオンイ
ンプランテーション処理を行っておくと、その後に行う
酸ないしはアルカリ溶液によるエッチングは容易に進
み、また、そのエッチング面には、変質層の残らない状
態で終了することが分かった。このイオンインプランテ
ーションによる効果は、基板面がイオンによって損傷を
受けたことにより、酸ないしはアルカリによるエッチン
グ耐性を低下させ、エッチングが進行しやすくなったこ
とにある。さらに、このケミカルエッチングの後に、後
処理として、酸化処理を行うことによって、より正常な
結晶面を得ることができた。これは、基板表面から抜け
やすい酸素を、酸素ラジカルビームによって補うことに
より、基板表面層に、若干存在する組成変成層を低減さ
せ、基板本来の結晶面を出現させることができたからで
ある。
いられる単結晶圧電基板ＬＮ及びＬＴは、酸やアルカリ
溶液によって、容易にエッチングできない材料である。
また、エッチングが進行したとしても、そのエッチング
表面には、変質層を残しやすく、結晶基板本来の正常な
面が得られにくいものとなっている。しかしながら、こ
れらＬＮ及びＬＴの基板表面層を酸やアルカリでエッチ
ングする前に、不活性ガスもしくは窒素によるイオンイ
ンプランテーション処理を行っておくと、その後に行う
酸ないしはアルカリ溶液によるエッチングは容易に進
み、また、そのエッチング面には、変質層の残らない状
態で終了することが分かった。このイオンインプランテ
ーションによる効果は、基板面がイオンによって損傷を
受けたことにより、酸ないしはアルカリによるエッチン
グ耐性を低下させ、エッチングが進行しやすくなったこ
とにある。さらに、このケミカルエッチングの後に、後
処理として、酸化処理を行うことによって、より正常な
結晶面を得ることができた。これは、基板表面から抜け
やすい酸素を、酸素ラジカルビームによって補うことに
より、基板表面層に、若干存在する組成変成層を低減さ
せ、基板本来の結晶面を出現させることができたからで
ある。
【００１０】上記エッチング処理を行うことにより、Ｌ
Ｎ及びＬＴにおいて、変質層のない結晶面が基板全面に
わたって均質に出現するため、ＬＮ及びＬＴ基板面に、
耐電力性の優れた単結晶Ａｌ膜を容易に、かつ均質に成
長させることができ、その結果、耐電力性に優れたＳＡ
Ｗデバイスを歩留まり良く製造できるものである。
Ｎ及びＬＴにおいて、変質層のない結晶面が基板全面に
わたって均質に出現するため、ＬＮ及びＬＴ基板面に、
耐電力性の優れた単結晶Ａｌ膜を容易に、かつ均質に成
長させることができ、その結果、耐電力性に優れたＳＡ
Ｗデバイスを歩留まり良く製造できるものである。
【００１１】
【実施例】以下、本発明について詳細に説明する。
【００１２】ＬＮ及びＬＴに対し、比較例として下記の
（１）、（２）の方法、及び実施例として下記の（３）
の方法にしたがって１０枚の基板について表面処理を行
い、イオンビームスパッタ法によりＡｌ膜を堆積させ、
その単結晶性を反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）によ
り調べ、単結晶Ａｌ膜の得られる頻度を測定した。 （１）ケミカルエッチングのみ （２）不活性ガスイオン（Ｈｅ+ 、Ａｒ+ 、Ｋｒ+ 、Ｘ
ｅ+ ）もしくは窒素イオン（Ｎ+ ）を、イオンエネルギ
ー１００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０15〜１×１０17／cm
2 の範囲で基板表面層にイオンインプランテーションを
行った後、（１）のケミカルエッチングを行う （３）（２）のイオンインプランテーション、ケミカル
エッチングを経てから、過酸化水素水、オゾン、酸素プ
ラズマ、酸素ラジカルビーム等による酸化処理を行う。
（１）、（２）の方法、及び実施例として下記の（３）
の方法にしたがって１０枚の基板について表面処理を行
い、イオンビームスパッタ法によりＡｌ膜を堆積させ、
その単結晶性を反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）によ
り調べ、単結晶Ａｌ膜の得られる頻度を測定した。 （１）ケミカルエッチングのみ （２）不活性ガスイオン（Ｈｅ+ 、Ａｒ+ 、Ｋｒ+ 、Ｘ
ｅ+ ）もしくは窒素イオン（Ｎ+ ）を、イオンエネルギ
ー１００ｋｅＶ、ドーズ量１×１０15〜１×１０17／cm
2 の範囲で基板表面層にイオンインプランテーションを
行った後、（１）のケミカルエッチングを行う （３）（２）のイオンインプランテーション、ケミカル
エッチングを経てから、過酸化水素水、オゾン、酸素プ
ラズマ、酸素ラジカルビーム等による酸化処理を行う。
【００１３】図１に（３）の表面処理工程を示すプロセ
スフローを示す。
スフローを示す。
【００１４】表１に温度１００℃のフッ酸（ＨＦ）をエ
ッチャントとした場合、表２に温度２００℃のフッ酸
（ＨＦ）：硝酸（ＨＮＯ3 ）＝１：２の容積比からなる
混合液をエッチャントとした場合、表３に温度２００℃
のフッ酸：リン酸＝２：１の容積比からなる混合液をエ
ッチャントとしたケミカルエッチングした場合に得られ
る結果を示す。これらのいずれも、イオンインプランテ
ーション、ケミカルエッチング、酸化処理を行った基板
上において、単結晶Ａｌ膜が得られる頻度が最も高いこ
とがわかる。なお表中の酸化処理工程におけるＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄは、それぞれ、過酸化水素水、オゾン、酸素プラ
ズマ、酸素ラジカルビームによる酸化処理を行ったこと
を示す。また、ここでの酸素ラジカルビーム照射は、波
長６１５．８nm及び７７７．４nmをピークとしているこ
とを確認し行った。
ッチャントとした場合、表２に温度２００℃のフッ酸
（ＨＦ）：硝酸（ＨＮＯ3 ）＝１：２の容積比からなる
混合液をエッチャントとした場合、表３に温度２００℃
のフッ酸：リン酸＝２：１の容積比からなる混合液をエ
ッチャントとしたケミカルエッチングした場合に得られ
る結果を示す。これらのいずれも、イオンインプランテ
ーション、ケミカルエッチング、酸化処理を行った基板
上において、単結晶Ａｌ膜が得られる頻度が最も高いこ
とがわかる。なお表中の酸化処理工程におけるＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄは、それぞれ、過酸化水素水、オゾン、酸素プラ
ズマ、酸素ラジカルビームによる酸化処理を行ったこと
を示す。また、ここでの酸素ラジカルビーム照射は、波
長６１５．８nm及び７７７．４nmをピークとしているこ
とを確認し行った。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】なお、同様な方法でエッチャントを温度５
０〜１００℃の苛性ソーダあるいは水酸化カリウムなど
のアルカリ溶液にしても、表１〜３とほぼ同じ結果が得
られた。
０〜１００℃の苛性ソーダあるいは水酸化カリウムなど
のアルカリ溶液にしても、表１〜３とほぼ同じ結果が得
られた。
【００１９】また、各工程の順序を入れ替えた基板前処
理では、ほとんど単結晶Ａｌ膜を得ることはできなかっ
た。
理では、ほとんど単結晶Ａｌ膜を得ることはできなかっ
た。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｌ
Ｎ、ＬＴ基板の表面処理が効果的に行うことができ、そ
の結果、単結晶Al膜を確実に成長させることができ、耐
電力性に優れた弾性表面波装置を高い歩留まりで製造す
ることができるものである。
Ｎ、ＬＴ基板の表面処理が効果的に行うことができ、そ
の結果、単結晶Al膜を確実に成長させることができ、耐
電力性に優れた弾性表面波装置を高い歩留まりで製造す
ることができるものである。
【図１】本発明方法を説明するための表面処理プロセス
図である。
図である。
１ 基板 ２ 変質層 ２ａ イオンプランテーション層 ２ｂ 酸素欠乏層 ３ イオン ４ エッチャント ５ 酸素ラジカル
Claims (4)
- 【請求項１】ニオブ酸リチウムおよびタンタル酸リチウ
ム単結晶基板上に単結晶のＡｌあるいはＡｌ系合金電極
を形成することよりなる弾性表面波装置の製造方法にお
いて、単結晶のＡｌあるいはＡｌ系合金電極を形成する
前に、イオンインプランテーション工程、ケミカルエッ
チング工程、酸化処理工程を順次行うことより成る該単
結晶基板の表面変質層除去工程を備えたことを特徴とす
る弾性表面波装置の製造方法。 - 【請求項２】不活性ガスもしくは窒素によるイオンイン
プランテーションを行うことを特徴とする請求項１記載
の弾性表面波装置の製造方法。 - 【請求項３】フッ酸系溶液もしくはアルカリ溶液による
ケミカルエッチングを行うことを特徴とする請求項１記
載の弾性表面波装置の製造方法。 - 【請求項４】過酸化水素水、オゾン、酸素プラズマ、酸
素ラジカルによる酸化処理を行うことを特徴とする請求
項１記載の弾性表面波装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7005876A JP2888158B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 弾性表面波装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7005876A JP2888158B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 弾性表面波装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08195635A true JPH08195635A (ja) | 1996-07-30 |
| JP2888158B2 JP2888158B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=11623124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7005876A Expired - Fee Related JP2888158B2 (ja) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | 弾性表面波装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2888158B2 (ja) |
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- 1995-01-18 JP JP7005876A patent/JP2888158B2/ja not_active Expired - Fee Related
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