JPH11186866A - 弾性表面波装置及びその製造方法 - Google Patents
弾性表面波装置及びその製造方法Info
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- JPH11186866A JPH11186866A JP35249397A JP35249397A JPH11186866A JP H11186866 A JPH11186866 A JP H11186866A JP 35249397 A JP35249397 A JP 35249397A JP 35249397 A JP35249397 A JP 35249397A JP H11186866 A JPH11186866 A JP H11186866A
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Abstract
が無く、圧電基板のもつ焦電性に起因する電極指間の放
電による特性劣化の無い信頼性の非常に優れた弾性表面
波装置を提供すること。 【解決手段】 圧電基板3上に櫛歯状の励振電極4を設
けて成る弾性表面波装置Sにおいて、励振電極4の電極
指4a間に絶縁性または半導電性の電極指間膜6を形成
し、励振電極4上及び電極指間膜6上に絶縁性または半
導電性の保護膜7を形成したことを特徴とする。
Description
リチウム,ニオブ酸リチウム,四ほう酸リチウム等の単
結晶からなる圧電基板に、励振電極を設けて成る弾性表
面波フィルタ等の弾性表面波装置に関するものである。
タ,遅延線,発信器等の素子として多くの弾性表面波素
子が用いられている。特に小型・軽量でかつフィルタと
しての急峻遮断性能が高い弾性表面波フィルタは、移動
体通信分野において、携帯端末装置のRF段及びIF段
のフィルタとして多用されるようになってきており、挿
入損失や帯域外減衰量などの性能が良好で且つ信頼性の
高い弾性表面波フィルタが要求されている。
で、移動体通信システムの高周波化に伴い弾性表面波フ
ィルタの電極線幅及び電極間隔の微細化が進んでおり、
現在では数ミクロン〜0.5ミクロン程度の非常に微細
な電極線幅及び電極間隔となってきている。
においては、櫛歯状電極上に導電性の微細異物付着によ
る電極ショート等が原因となり、著しく歩留が低下する
という問題があった。
ても、振動等によるパッケージ内からの微細異物の発生
により、電極ショートが原因の不良が発生し、信頼性面
で大きな問題となっていた。
酸リチウムやタンタル酸リチウムなどの圧電基板は、そ
の焦電性により静電気が発生し易く微細異物が付着し易
いため、組立工程の環境及びパッケージ内の清浄度を厳
しく管理しても十分な対策とはならないのが現状であっ
た。
器に使用された状態で高温の環境下に置かれ急激な温度
変化が与えられると、圧電基板上に不均一な電荷分布が
生じて、これが原因となって発生した放電で電極が変形
する等して、ひいてはフィルタ特性の劣化等を誘発する
という問題があった。
後のパッケージ実装時におけるダイボンディングやワイ
ヤーボンディング等の工程において、圧電基板が約80
℃以上の高温下に置かれると、圧電基板の焦電性により
圧電基板表面に電荷分布が生ずる。そして、この圧電基
板表面に生じた電荷は空気中の浮遊電荷等により中和さ
れていくが、この中和されていく速度は圧電基板上に形
成された電極の形状や面積等により異なり、所々に不均
一な電荷密度分布が圧電基板上に存在することになる。
その結果、例えば励振電極を構成する櫛歯状電極の電極
指と電極指との間隙の狭い部分において非常に大きな電
界が印加されることになり、上記電荷密度分布を緩和す
るように放電が起こり、この放電により励振電極の電極
指が変形したり、一部が溶融して剥離するなどして、例
えばフィルタ特性が劣化したり、剥離した金属片が励振
電極等の電極上に付着してショート不良を招いていたの
である。
て、電極上への導電性異物付着による電極ショート防
止、更には基板の焦電性による温度変化時における電極
の静電破壊防止を目的に、櫛歯状の励振電極等の電極上
に絶縁性あるい半導電性の保護膜を形成する方法が提案
されていた(例えば、特願平8−320521号)しか
しながら、上記方法では図9に示すように、圧電基板5
1上に形成された櫛歯状の励振電極52の電極指52a
上及び電極指間53は十分な膜厚の保護膜54が形成さ
れるが、電極指52aの側面部55は非常に薄い保護膜
しか形成できず、場合によっては局所的にしか繋がって
いない保護膜となっていたり、完全に段切れしているよ
うな保護膜となっていた。これは、蒸着法やステップカ
バレージが比較的良好とされるスパッタ法等の成膜方法
においても成膜粒子の付着する方向依存性が大きく、基
板51上面や電極指52a上面に比べ電極指52aの側
面部55は保護膜が成膜し難いためである。
は、電極指側面部における保護膜のカバレージが悪いた
め、電極指間(隙間)に導電性異物が付着すると電極指
間のショートが発生し、保護膜の無いものよりは効果の
あるものの、十分な導電性異物付着時の特性劣化防止と
はなっていないという問題があった。
て発生する電極指間の放電によるフィルタ特性の劣化等
を防止するために、発生した電荷の不均一分布を緩和さ
せる目的で半導電性の保護膜を形成した場合において
も、半導電性の保護膜が電極側面部で十分に繋がってい
ないため、電極側面部での保護膜の導電性が悪く、電荷
の不均一分布を緩和させる効果が小さくなりフィルタ特
性の劣化を十分に防止できないという問題があった。
厚く成膜する方法も考えられるが、電極上の保護膜を厚
くすると損失等フィルタ特性への劣化が大きくなり実用
的でない。
なされたもので、導電性異物付着による電極ショート等
の劣化が無く、圧電基板のもつ焦電性に起因する電極指
間の放電による特性劣化の無い信頼性の非常に優れた弾
性表面波装置を提供することを目的とする。
明の弾性表面波装置は、圧電基板上に櫛歯状の励振電極
を設けて成る弾性表面波装置において、励振電極の電極
指間に絶縁性または半導電性の電極指間膜を形成し、励
振電極上及び電極指間膜上に絶縁性または半導電性の保
護膜を形成したことを特徴とする。
上に形成した金属膜を選択的に陽極酸化せしめて形成し
たことを特徴とする。
は、圧電基板上に絶縁膜または半導電性膜を形成する工
程と、絶縁膜または半導電性膜上にフォトレジストパタ
ーンを形成する工程と、該フォトレジストパターンをマ
スクとして絶縁膜または半導電性膜をパターニングして
電極指間膜を形成する工程と、フォトレジストパターン
上及び圧電基板上に金属膜を形成する工程と、フォトレ
ジストパターンを除去することにより金属膜から成る励
振電極を形成する工程と、少なくとも励振電極上及び電
極指間膜上に絶縁性または半導電性の保護膜を形成する
工程とを含むことを特徴とする。
と、金属膜上にフォトレジストパターンを形成する工程
と、該フォトレジストパターンをマスクとして金属膜を
パターニングして励振電極を形成する工程と、圧電基板
上及びフォトレジストパターン上に絶縁膜または半導電
性膜を形成する工程と、フォトレジストパターンを除去
して絶縁膜または半導電性膜から成る電極指間膜を形成
する工程と、少なくとも励振電極上及び電極指間膜上に
絶縁性または半導電性の保護膜を形成する工程とを含む
ことを特徴とする。
抵抗値が10-3Ωcm以上のものとする。また、上記弾性
表面波装置において、保護膜形成の前に電極間に電極膜
厚と略同等の膜厚をもつ膜(電極間膜)を形成すること
により、その後の保護膜形成時の電極側面のカバレージ
を向上させることができる。
について図面に基づき詳細に説明する。図1に示すよう
に、本発明の弾性表面波装置Sは、例えば直列接続され
た複数の弾性表面波共振器1と並列接続された複数の弾
性表面波共振器2とから構成されているが、特にこのよ
うなラダー型フィルタに限定されるものではなく、例え
ばラティス型フィルタ等でもよく、各種形状、接続態様
のSAWフィルタやSAWレゾネータ等に適用可能であ
る。
続された弾性表面波共振器1でもってローパスフィルタ
を構成し、並列接続された弾性表面波共振器2でもって
ハイパスフィルタを構成して所望の特性を得るものであ
る。
器1及び2は、それぞれタンタル酸リチウム単結晶、ニ
オブ酸リチウム単結晶、又は四ホウ酸リチウム単結晶な
どの圧電基板(以下、単に基板ともいう)3上に、アル
ミニウムやアルミニウムを主成分とする合金(Al−S
i系,Al−Cu系,Al−Ti系等)から成る櫛歯状
の励振電極であるIDT電極4を配置するとともに、I
DT電極4の両端にIDT電極4と同様な材質から成る
反射器5をそれぞれ配置しており、波長λの弾性表面波
をX方向に伝搬させるようにしたものである。なお、図
2では簡単のため、IDT電極4及び反射器5を明確に
示すために、後記する電極指間膜や保護膜を省略してい
る。
断面図に示すように、圧電基板3上の少なくともIDT
電極4の電極指4a間に例えば比抵抗値が10-3Ωcm以
上の絶縁性または半導電性の電極指間膜6を形成した
後、絶縁性あるいは半導電性の保護膜7が少なくとも電
極領域に被着形成されている。
に、電極間にIDT電極膜厚と略同等の膜厚をもつ電極
指間膜6を被着形成することにより、その後の保護膜7
の形成時の電極側面部のカバレージを向上させることが
できる。そしてこれにより、導電性異物付着による電極
ショート等の劣化が無く、圧電基板3のもつ焦電性に起
因する電極指間の放電による特性劣化の無い、信頼性の
非常に優れた弾性表面波装置を実現させることができ
る。
と密着させて形成した後、保護膜7を電極領域に被着形
成したものである。使用される圧電基板3が例えば四ほ
う酸リチウム結晶基板のように焦電性がほとんど無い場
合は、電極指間への導電性異物付着による電極ショート
の防止が保護膜7の役割となるため、電極指間膜6及び
保護膜7は半導電性である必要は無く、絶縁性とするこ
とができる。
ブ酸リチウム結晶基板,タンタル酸リチウム基板のよう
に焦電性を有する基板の場合は、電極指間膜6は絶縁性
または半導電性のいずれでもかまわないが、少なくとも
保護膜7を半導電性膜とすることにより、温度変化等に
より電極指間に発生する電荷分布の不均一を緩和させ、
放電によるフィルタ特性の劣化等を防止できる。
は、金属薄膜の選択的な陽極酸化により容易に実現でき
るが、この場合は電極指間膜6が金属酸化物となるため
絶縁膜を電極指間膜6とするときに有効な方法である。
特に、一層の金属膜から電極指4a及び電極指間膜6を
形成するため、保護膜7の成膜前の平坦性に優れ、非常
に良好な被覆性で保護膜7を形成することができる。
例えば、図5(a)〜(c)に示すような方法で行う。
すなわち、図5(a)に示すように電解液11を満たし
た容器12の中に金属薄膜40とパターニングされたフ
ォトレジスト(フォトレジストパターン)8が形成され
た基板3を浸漬し、直流電源13の陰極に基板3上の金
属薄膜40を、陽極には白金等の金属電極14をそれぞ
れ接続し、基板3と対向させる。そして、直流電流を通
電することにより、基板3上の金属薄膜40上のフォト
レジストレジスト8により被覆されていない領域の酸化
を行い、図5(b)に示すような酸化膜からなる電極指
間膜6を形成する。その後、図5(c)に示すように蒸
着等により例えば半導電性膜の成膜を行い、保護膜7を
形成する。
境によっては、電荷不均一による放電の発生し易い場合
がある。この場合は電極指間膜6も半導電性膜とするこ
とにより、保護膜7のみを半導電性膜とするよりも、放
電による特性劣化に対し更に高い防止効果が期待でき
る。
膜6を半導電性膜とする場合は、例えば図8に示すよう
にフォトリソグラフィーとエッチングを2回繰り返すこ
とによって実現できる。すなわち、図8に示すような製
造工程で実現できる。まず、図8(a)に示すように、
圧電基板3上に金属膜40を形成し、その上にパターニ
ングしたフォトレジスト8を形成する。次に、図8
(b)に示すように、フォトレジスト8で覆われていな
い金属膜を除去し、さらに、図8(c)に示すようにフ
ォトレジスト8を除去してIDT電極4を形成する。そ
して、図8(d)に示すように、圧電基板3上、及びI
DT電極4上に半導電性膜60を被着形成し、図8
(e)に示すように全面にフォトレジスト8を形成した
後に、図8(f)に示すように、フォトリソグラフィー
により選択的に半導電性膜60上のフォトレジスト8を
除去する。そして、図8(g)に示すように、選択的に
残されたフォトレジストをマスクとしてドライエッチン
グ等を行うことにより、IDT電極4上の半導電性膜6
0を除去し、次いで、図8(h)に示すように、フォト
レジスト8を除去して、図8(i)に示すように、全面
に半導電性の保護膜7を形成する。しかしながら、この
方法はプロセスが複雑になるとともに、高精度なフォト
マスクの位置合わせと高精度のエッチング技術が必要と
なる。
フォトレジストパターンをマスクとしてエッチングによ
り形成した後、同じフォトレジストパターンを用いリフ
トオフ法にてIDT電極の電極指の形成を行い、最後に
保護膜を電極領域全面に形成することにより図4の構造
の弾性表面波装置を容易に得ることができる。
に、圧電基板3の一主面に蒸着等により半導電性膜60
を成膜した後、フォトレジスト8を全面に塗布し、フォ
トリソグラフィーによりフォトレジスト8のパターニン
グを行う。次に、図6(b)に示すように、ウエットエ
ッチングあるいはドライエッチングにより、フォトレジ
スト8の被覆部以外の半導電性膜60を除去し電極指間
膜6を形成する。次に、図6(c)に示すように金属膜
4,40の形成を蒸着法等により行い、しかる後に、フ
ォトレジスト8の剥離とともにフォトレジスト8上の金
属膜40を除去し、電極指間膜6どうしの間にIDT電
極4(電極指)を形成する。そして、図6(d)に示す
ように、圧電基板3上及び励振電極4上、及び半導電性
の電極指間膜6上に保護膜7を蒸着法等により形成す
る。
のは、エッチング法とリフトオフ法を組み合わせること
により、電極指と電極指間膜のパターニングを1回のフ
ォトリソグラフィーで行うことができ、電極指と電極指
間膜の位置合わせがセルフアライメント方式となるため
である。
に、その前段階のエッチングによる電極指間膜形成時に
おいては、図6(b)に示すようにマスクとなるレジス
トの幅より電極指間膜の幅を0.1ミクロン程度以下に
小さくする必要がある。
は、0〜0.1ミクロン程度の間隙が生じるが、保護膜
4の厚みが0.02〜0.07ミクロン程度であるので
十分間隙を埋めることができ、段切れのない良好な保護
膜を形成することが可能である。
し、電極指間膜をリフトオフ法にて形成する製造方法で
あり、原理的には図6の場合と同じである。
に、圧電基板3上に金属膜40を全面に被着形成し、そ
の後、パターニングしたフォトレジスト8形成する。次
に、図7(b)に示すように、金属膜40のフォトレジ
スト8で覆われていない領域をエッチング除去し、櫛歯
状のIDT電極4を形成する。そして、図7(c)に示
すように、フォトレジスト8上、及び圧電基板3上に半
導電性膜6,60を形成して、電極指間膜6を形成す
る。さらに、フォトレジスト8をリフトオフ法で除去す
ることにより図7(d)に示すように、IDT電極4
上、電極指間膜6上及び図示していないが圧電基板3上
に保護膜7を形成する。
指間膜及び保護膜がそれぞれ独立に絶縁膜あるいは半導
電性膜で形成可能であることは自明である。
れる絶縁膜としては、酸化シリコン,窒化シリコン,酸
化アルミニウム等の酸化物あるいは窒化物を用いること
ができる。また、半導電性膜としては比抵抗と電極膜厚
の比(比抵抗値/電極膜厚)が109 〜1013Ωの材料
が望ましく、シリコン膜(比抵抗 5×105 Ω・cm
程度)がよく用いられる。
極ショート等の劣化が無く、圧電基板のもつ焦電性に起
因する電極指間の放電による特性劣化の無い信頼性の非
常に優れた弾性表面波装置を簡便な製造方法で提供する
ことができる。
に限定されるものではなく、圧電基板上に励振電極等の
電極が配設され、励振電極の電極指間に絶縁性または半
導電性の電極指間膜が形成され、さらに、少なくとも励
振電極上及び電極指間膜上に保護膜が形成されていれば
よく、圧電基板、励振電極、電極指間膜、及び保護膜等
の材質についても上記のものに限定されず、要旨を逸脱
しない範囲で適宜変更し実施が可能である。
例について説明する。36°YカットX伝播タンタル酸
リチウムの直径3〜4インチ程度の圧電基板の一方の面
に、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属薄膜を蒸
着,スパッタ等の方法を用いて厚さ2000〜5000
Å程度に形成し、その後フォトレジストを金属薄膜の形
成された圧電基板上に厚さ1〜1.5μm 程度に塗布し
た。しかる後に、電極パターンが形成可能なフォトマス
クを用いて紫外光等により露光を行った。
フォトレジストのパターニングを行い、次に、図5
(a)に示すように、電解液11を満たした容器12の
中に基板3を浸漬した。直流電源13の陰極に基板3上
の金属薄膜40を接続し、陽極には白金等の金属電極1
4を接続し、基板3と対向させた。そして、電流密度
0.1〜2A/dm2 程度の直流電流を通電することに
より、基板3上の金属薄膜40上のフォトレジストレジ
スト8により被覆されていない領域の酸化を行い、図5
(b)に示すような酸化アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金の酸化膜からなる電極指間膜6を厚さ2000〜
5000Å程度に形成した。
ールと四ほう酸アンモニウムからなる溶液,硫酸,クロ
ム酸等を用いた。その後、図5(c)に示すように蒸着
等によりシリコン膜を厚さ200〜700Å程度の成膜
を行い、保護膜7を形成した。
的なエッチングによりワイヤーボンディングパッド部の
保護膜を除去し、その後、ダイシング,ダイボンド,ワ
イヤーボンド,封止等のパッケージへの実装工程を経て
SAWフィルタを完成した。このSAWフィルタは挿入
損失が少なく非常に良好であり、またチップ状態で導電
性ペーストに浸漬・乾燥した後の特性評価においても全
く特性に劣化が見られず、保護膜としての機能を十分に
発揮できた。さらに、組立工程等の急激な温度変化によ
っても劣化が見られず、放電による特性劣化を完全に防
止できた。
施例について説明する。図6(a)に示すように、36
°YカットX伝搬タンタル酸リチウム単結晶の圧電基板
3の一方の面に、蒸着等によりシリコン膜60を厚さ2
000〜5000Å程度に成膜した後,フォトリソグラ
フィーによりフォトレジスト8のパターニングを行っ
た。
硝酸系のウエットエッチングあるいは弗化炭素(C
F4 )等によるドライエッチングにより、フォトレジス
ト8の被覆部以外のシリコン膜を除去し電極指間膜6を
厚さ2000〜5000Å程度に形成した。
ムまたはアルミニウム合金の成膜2,20を行い、フォ
トレジスト8の剥離とともにフォトレジスト8上のアル
ミニウム膜40を除去し、電極指間膜6どうしの間にI
DT電極4(電極指)を厚さ2000〜5000Å程度
に形成した。その後は、上記例1と同様にしてシリコン
保護膜7を形成し、実装工程を経てSAWフィルタを完
成させた。このSAWフィルタも例1と同様な効果が得
られた。
波装置によれば、導電性異物が付着しても電極ショート
等の劣化が全く無く、圧電基板のもつ焦電性に起因する
電極指間の放電による特性劣化も全くない、信頼性の非
常に優れた弾性表面波装置を簡便かつ迅速な製造方法で
提供することができる。
れば、一層の金属膜から電極指及び電極指間膜を同時に
形成することができ、迅速に製造できるだけでなく、保
護膜形成前の平坦性が良好となるので、好適な被覆性を
実現した保護膜を有した、信頼性の非常に優れた弾性表
面波装置を提供できる。
的に説明する回路図である。
面波共振器を模式的に説明する概略平面図である。
式的に説明する図であり、図2におけるA−A線部分断
面図である。
模式的に説明する部分断面図である。
を模式的に説明する部分断面図である。
法を模式的に説明する部分断面図である。
法を模式的に説明する部分断面図である。
めの製造方法を模式的に説明する部分断面図である。
る部分断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 圧電基板上に櫛歯状の励振電極を設けて
成る弾性表面波装置において、前記励振電極の電極指間
に絶縁性または半導電性の電極指間膜を形成し、前記励
振電極上及び前記電極指間膜上に絶縁性または半導電性
の保護膜を形成したことを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項2】 前記励振電極及び電極指間膜は、前記圧
電基板上に形成した金属膜を選択的に陽極酸化せしめて
形成したことを特徴とする請求項1に記載の弾性表面波
装置。 - 【請求項3】 圧電基板上に絶縁膜または半導電性膜を
形成する工程と、前記絶縁膜または半導電性膜上にフォ
トレジストパターンを形成する工程と、該フォトレジス
トパターンをマスクとして前記絶縁膜または半導電性膜
をパターニングして電極指間膜を形成する工程と、前記
フォトレジストパターン上及び圧電基板上に金属膜を形
成する工程と、前記フォトレジストパターンを除去する
ことにより前記金属膜から成る励振電極を形成する工程
と、少なくとも前記励振電極上及び前記電極指間膜上に
絶縁性または半導電性の保護膜を形成する工程とを含む
ことを特徴とする弾性表面波装置の製造方法。 - 【請求項4】 圧電基板上に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上にフォトレジストパターンを形成する工程
と、該フォトレジストパターンをマスクとして前記金属
膜をパターニングして励振電極を形成する工程と、前記
圧電基板上及び前記フォトレジストパターン上に絶縁膜
または半導電性膜を形成する工程と、前記フォトレジス
トパターンを除去して絶縁膜または半導電性膜から成る
電極指間膜を形成する工程と、少なくとも前記励振電極
上及び前記電極指間膜上に絶縁性または半導電性の保護
膜を形成する工程とを含むことを特徴とする弾性表面波
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35249397A JP3470031B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 弾性表面波装置の製造方法 |
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JPH11186866A true JPH11186866A (ja) | 1999-07-09 |
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ID=18424455
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