JPH09116366A - 弾性表面波デバイスの特性調整方法 - Google Patents

弾性表面波デバイスの特性調整方法

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JPH09116366A
JPH09116366A JP26715295A JP26715295A JPH09116366A JP H09116366 A JPH09116366 A JP H09116366A JP 26715295 A JP26715295 A JP 26715295A JP 26715295 A JP26715295 A JP 26715295A JP H09116366 A JPH09116366 A JP H09116366A
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JP
Japan
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film
acoustic wave
surface acoustic
layers
electrode
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JP26715295A
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Takashi Matsuda
隆志 松田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】エッチングの制御を簡単化し、調整の容易化を
図ることを目的とする。 【解決手段】圧電体WEの表面に導電材料膜からなる電
極10を有した弾性表面波デバイス1において、電極1
0の上に、互いにエッチング特性の異なる第1の層5
1,52及び第2の層61,62からなる複層構造の調
整用の膜50を設け、調整用の膜50の最上層のみを除
去する選択エッチングを1回以上行って当該調整用の膜
50の厚さを最適化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電材料を用いて
所定の特性の弾性表面波デバイスを製造するための特性
調整方法に関する。
【0002】弾性表面波デバイス(SAWデバイス)
は、通信機器、TV、VTRなどの高周波回路の小型化
に好適である。近年、携帯電話に代表される移動通信機
器の市場が膨らみ、SAWデバイスの需要が急増してい
る。このため、SAWデバイスの生産性の向上が求めら
れている。
【0003】
【従来の技術】SAWデバイスは、圧電体(圧電材料基
板又はガラス基板などの上に設けた圧電性薄膜)の表面
を伝播する弾性波を利用したデバイスである。
【0004】SAWデバイスには、機械的弾性波信号と
電気的信号との変換手段として、圧電体の表面に薄膜導
体からなる櫛形電極が設けられている。櫛形電極は、す
だれ状電極、交叉指電極、又はIDTなどとも呼称され
ている。
【0005】デバイス特性は櫛形電極の寸法条件に依存
する。例えば、36°回転Yカット−X伝播のタンタル
酸リチウム結晶を用いた2GHz帯域のバンドパスフィ
ルタでは、櫛形の電極指の配列ピッチは約2μmであ
り、電極指の幅は約0.5μmである。
【0006】SAWデバイスの製造において、櫛形電極
の形成にはフォトリソグラフィが用いられ、通常は多数
個のデバイスについて一括に、櫛形電極を含む導体のパ
ターニングが行われる。フォトリソグラフィは微細加工
に適しているものの、実際にはパターニング誤差が避け
られない。このためデバイス特性にも誤差が生じる。特
に数百MHz〜数GHzの高周波数帯域のデバイスで
は、周波数特性の誤差が大きいので、製造の歩留りを高
めるために周波数特性の調整が必要である。
【0007】従来、周波数特性の調整方法として、電極
を2層構造の導電膜としてその上層の厚さを調整する選
択エッチングを行う方法が知られている(特開平4−1
58612号)。この方法のような電極の膜厚の調整
は、電極の幅の調整に比べて周波数の可変量が大きい。
また、上層をエッチングして下層をエッチングしない場
合には、電極全体としては幅が変わらないので、インピ
ーダンスや選択度(Q)に対する影響が小さい。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の調整方法では、
電極を厚さ方向に連続的にエッチングするので、エッチ
ングを厳密に制御する必要があった。調整を確実なもの
にするには、特性をモニターしながらエッチングを行
い、適切な時点でエッチングを終了する必要があった。
また、複数のデバイスに対する調整を一括して行う場合
に、エッチングレートのバラツキに起因して調整の歩留
りが低下するという問題があった。
【0009】本発明は、エッチングの制御を簡単化し、
調整の容易化を図ることを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】電極の上に多層構造の調
整膜を設けておき、調整膜が適切な厚さになるまで、調
整膜を1層ずつ段階的にエッチングする。層単位の選択
エッチッングが可能となるように調整膜の各層の材料を
選定する。
【0011】請求項1の発明の特性調整方法は、圧電体
の表面に導電材料膜からなる電極を有した弾性表面波デ
バイスにおいて、前記電極の上に、互いにエッチング特
性の異なる第1及び第2の層からなる複層構造の調整用
の膜を設け、前記調整用の膜の最上層のみを除去する選
択エッチングを1回以上行って当該調整用の膜の厚さを
最適化するものである。
【0012】請求項2の発明の特性調整方法は、圧電体
の表面に導電材料膜からなる電極とそれを被覆する保護
膜とを有した弾性表面波デバイスにおいて、前記保護膜
の上に、互いにエッチング特性の異なる第1及び第2の
層からなる複層構造の調整用の膜を設け、前記調整用の
膜の最上層のみを除去する選択エッチングを1回以上行
って当該調整用の膜の厚さを最適化するものである。
【0013】請求項3の発明の特性調整方法は、導電材
料膜からなる電極を有した複数の弾性表面波素子が圧電
体を用いて一体的に形成された弾性表面波デバイスにお
いて、前記各弾性表面波素子の電極の上に、互いにエッ
チング特性の異なる第1及び第2の層からなる複層構造
の調整用の膜を設け、前記複数の弾性表面波素子の内の
少なくとも1つに対して前記調整用の膜の最上層のみを
除去する選択エッチングを1回以上行い、その際に各回
毎に対象とする1つ又は複数の前記弾性表面波素子を選
択することによって、前記各弾性表面波素子の前記調整
用の膜の厚さを最適化するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】図1はSAWフィルタ1の導体パ
ターンの一例を示す平面図、図2はSAWフィルタ1の
共振器の電極構造を示す平面図である。
【0015】図1に例示したSAWフィルタ1は、回路
構成上は3組のL形フィルタを連設した梯子形フィルタ
であり、6つの共振器RE1〜6を有している。直列ア
ームの共振器RE1〜3の共振周波数と並列アームの共
振器RE4〜6の反共振周波数とがほぼ一致する場合に
は、SAWフィルタ1は、その共振周波数を中心周波数
とするバンドパスフィルタとなる。
【0016】各共振器RE1〜6は、図2のように、励
振用の櫛形電極10と、その弾性波伝播方向の両側に配
置された短絡型の反射器20とを有している。櫛形電極
10の励振特性は、電極指Fの膜厚、電極指Fの幅w、
電極指間隔d、開口長(電極交叉幅)、及び電極対の数
によって定まる。
【0017】櫛形電極10及び反射器20は、各共振器
RE1〜6を結ぶ配線導体とともに、フォトリソグラフ
ィを用いて多数個のSAWフィルタ1について一括に形
成される。その際に、感光性レジスト材のパターン露光
の手法として、部分露光(ショット)を繰り返すステッ
プ露光法が用いられる。
【0018】図1の例では、6(=2×3)個分のマス
クパターンを有したレチクルを用いて、9×13回のシ
ョット(ステップ露光)を繰り返すことにより、圧電材
料のウエハWE上に合計702個のSAWフィルタ1の
薄膜回路導体が形成されている。各SAWフィルタ1に
は、ウエハプロセス段階での検査のための導体30が設
けられている。ウエハWEを分割する以前の段階では、
個々のSAWフィルタ1に対応する1チップ分の薄膜回
路導体(導体30を除く)は、焦電を防ぐために隣接す
る他のチップの導体と一体化されている。
【0019】検査用の導体30の平面形状(設計形状)
は、櫛形電極10の電極指11と平行で且つ等間隔に並
ぶ複数の直線部分と、隣接する直線部分の端部を繋ぐ折
返し連結部と、測定パッドとするために膨大化された両
端部とをもつミアンダ状である。つまり、導体30は、
SAWフィルタ1の特性を規定する櫛形電極10と同様
に、ラインアンドスペース構造を有する。これにより、
露光時の近接効果やエッチング特性の影響、すなわちパ
ターン幅の増減傾向(設計寸法と実際の寸法との大小関
係)が、導体30と櫛形電極10とに同様に現れ、SA
Wフィルタ1の特性が導体30の電気抵抗に反映され
る。
【0020】以下、SAWフィルタ1の製造の手順を説
明する。図3は電極形成の過程を示す図である。圧電基
板として、例えば36°回転Yカット−X伝播LiTa
3 単結晶からなる3インチのウエハWEを用意する。
ウエハWEの厚さは300〜500μmとする。
【0021】蒸着又はスパッタリングなどの成膜手法を
用いて、ウエハWEの表面を電極材料からなる厚さ10
00Å程度の導電膜10aで被覆する。電極材料として
は、アルミニウム又はその合金が好ましい。また、ウエ
ハWEの裏面を、チタン、クロムなどの導電膜40で被
覆する〔図3(A)〕。表裏の成膜順序は任意である。
ただし、ウエハWEの周面で導電膜10aと導電膜40
とが重なるように、成膜時におけるウエハWEの配置条
件を設定する。導電材料でウエハWEを完全に被覆する
ことにより、焦電を防止することができる。
【0022】次に、周波数特性の調整に用いる複層構造
の膜(以下、調整膜という)を形成するために、導電膜
10aの上に二酸化シリコン(SiO2 )とクロム(C
r)とを交互に被着させる。例えば800MHz帯域の
バンドパスフィルタにおいては、膜厚の変化にともなっ
て中心周波数が表1の割合でシフトする。
【0023】
【表1】
【0024】本実施例では、調整膜の1層当たりのシフ
ト量を2MHzとし、最大シフト量を8MHzとする。
すなわち、厚さ130ÅのSiO2 の層51a,52
a、及び厚さ66ÅのCrの層61a,62aを積層す
る〔図3(B)〕。
【0025】続いて、フォトリソグラフィによって、導
電膜10aとその上の4つの層51a,61a,52
a,62aをパターニングし、櫛形電極10と調整膜5
0とを形成する〔図3(C)〕。このとき、中心周波数
が仕様より数MHzだけ低くなるように、電極周期を設
定しておく。図示は省略したが、反射器20及び配線導
体も櫛形電極10と同時に形成されるので、これらの上
にも4つの層51,61,52,62からなる調整膜5
0が形成される。
【0026】その後、検査用導体30の両端部にプロー
ブ触針を押し当て、抵抗パターン部分の電気抵抗を測定
する。これにより、あらかじめ実験で得ておいた相関情
報に基づいて、現時点の中心周波数を推定することがで
きる。推定値と仕様との差に応じて、中心周波数が仕様
に最も近い値となるように、調整膜50の膜厚を適切な
数の層の除去によって調整する。
【0027】SiO2 の層51,52の除去は、フッ素
系のガス(例えばCF4 )による反応性イオンエッチン
グ(RIE)で行う。Crの層61,62の除去は、硝
酸第二セリウムアンモンの水溶液によるウエットエッチ
ングで行う。エッチング手法を使い分けることにより、
つまり選択エッチングを行うことにより、オーバーエッ
チングを避けることができるので、容易に膜厚を調整す
ることができる。
【0028】このような調整は、6個の共振器RE1〜
6に対して個別に実施してもよい。例えば直列アームの
共振器RE1〜3の共振周波数と並列アームの共振器R
E4〜6の反共振周波数とを一致させるため、直列アー
ムと並列アームとの間で調整膜50の内の除去する層の
数を異ならせることができる。その場合には、全ての共
振器RE1〜6に対する調整が完了する以前の段階で、
必要数(0〜4)の層の除去が完了した部分をレジスト
材料で保護する。
【0029】図4は第2の実施形態のSAWフィルタ2
の要部断面図である。SAWフィルタ2の基本的な構成
は上述のSAWフィルタ1と同一である。SAWフィル
タ2では、櫛形電極10Bが保護膜70で被覆されてい
る。
【0030】SAWフィルタ2の製造に際しては、ウエ
ハWEの表面にアルミニウム合金(例えばAl−2%C
u)からなる櫛形電極10Bを形成し、保護膜70を設
けた後に4層構造の調整膜50Bを成膜する。
【0031】調整膜50Bの第1及び第3の層はSiO
2 からなり、それぞれの厚さは130Åである。第2及
び第4の層はCrからなり、それぞれの厚さは66Åで
ある。
【0032】SAWフィルタ2においても、調整膜50
Bの各層51,61,52,62をエッチングの選択性
を利用して1層ずつ順に除去することによって、調整膜
50Bの膜厚を容易に調整することができる。膜厚の変
化(つまり質量の変化)にともなって中心周波数がシフ
トする。
【0033】本発明において、調整膜は4層構造に限定
されない。5以上の多層構造とし、各層を薄くすれば、
より精密な調整が可能となる。
【0034】
【発明の効果】請求項1乃至請求項3の発明によれば、
電極を覆う膜の厚さを容易に且つ確実に所望値にするこ
とができ、特性調整の歩留りを高めることができる。
【0035】請求項3の発明によれば、複数の弾性表面
波素子からなる弾性表面デバイスの製造の歩留りを高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】SAWフィルタの導体パターンの一例を示す平
面図である。
【図2】SAWフィルタの共振器の電極構造を示す平面
図である。
【図3】電極形成の過程を示す図である。
【図4】第2の実施形態のSAWフィルタの要部断面図
である。
【符号の説明】
1,2 SAWフィルタ(弾性表面波デバイス) 10 櫛形電極(電極) 50,50B 調整膜(調整用の膜) 51,51B 層(第1の層) 52,52B 層(第1の層) 61,61B 層(第2の層) 62,62B 層(第2の層) 70 保護膜 RE1〜6 共振器(弾性表面波素子) WE ウエハ(圧電体)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電体の表面に導電材料膜からなる電極を
    有した弾性表面波デバイスにおいて、 前記電極の上に、互いにエッチング特性の異なる第1及
    び第2の層からなる複層構造の調整用の膜を設け、 前記調整用の膜の最上層のみを除去する選択エッチング
    を1回以上行って当該調整用の膜の厚さを最適化するこ
    とを特徴とする弾性表面波デバイスの特性調整方法。
  2. 【請求項2】圧電体の表面に導電材料膜からなる電極と
    それを被覆する保護膜とを有した弾性表面波デバイスに
    おいて、 前記保護膜の上に、互いにエッチング特性の異なる第1
    及び第2の層からなる複層構造の調整用の膜を設け、 前記調整用の膜の最上層のみを除去する選択エッチング
    を1回以上行って当該調整用の膜の厚さを最適化するこ
    とを特徴とする弾性表面波デバイスの特性調整方法。
  3. 【請求項3】導電材料膜からなる電極を有した複数の弾
    性表面波素子が圧電体を用いて一体的に形成された弾性
    表面波デバイスにおいて、 前記各弾性表面波素子の電極の上に、互いにエッチング
    特性の異なる第1及び第2の層からなる複層構造の調整
    用の膜を設け、 前記複数の弾性表面波素子の内の少なくとも1つに対し
    て前記調整用の膜の最上層のみを除去する選択エッチン
    グを1回以上行い、その際に各回毎に対象とする1つ又
    は複数の前記弾性表面波素子を選択することによって、
    前記各弾性表面波素子の前記調整用の膜の厚さを最適化
    することを特徴とする弾性表面波デバイスの特性調整方
    法。
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