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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Abstract
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
プロセスに関し、特に電極膜作製に関するものである。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
スフローを示す。
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。
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。
理では、ほとんど単結晶Al膜を得ることはできなかっ
た。
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。
図である。
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。
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