JPWO2006003933A1 - 電子部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

電子部品は、基板と、互いに平行に並ぶ複数の電極指を有し、基板の上面に設けられる櫛型電極と、この櫛型電極を覆うように基板の上面に形成される保護膜とを備えている。保護膜は、各電極指に対応する位置で上方に凸となる凸部と、これらの凸部の間で下方に窪む凹部とを有する凹凸形状をなしている。そして、電極指の延伸方向と直交する方向における保護膜の断面形状は、各凸部の頂部同士の間で下に凸な曲線となっている。

Description

本発明は、弾性表面波デバイス等の電子部品およびその製造方法に関するものである。

以下、従来の電子部品について説明する。

本従来の技術では、電子部品の一例として弾性表面波デバイス（以下、「ＳＡＷデバイス」と記す。）を例にとり説明する。

近年、小型軽量なＳＡＷデバイスは、各種移動体通信端末機器等の電子機器に多く使用されている。特に、８００ＭＨｚ〜２ＧＨｚ帯における携帯電話システムの無線回路部には、タンタル酸リチウム（以下、「ＬＴ」と記す。）基板の切出角度が、Ｘ軸周りのＺ軸方向への回転角度が３６°であるＹ板から切出された、いわゆる３６°ＹカットＸ伝播のＬＴ（以下、「３６°ＹＬＴ」と記す。）基板を用いて作成したＳＡＷフィルタが広く用いられてきた。しかし、携帯電話のシステムやその無線回路部におけるフィルタの使用箇所によっては、さらなる通過帯域の低挿入損失化およびフィルタのスカート特性が急峻で、かつ阻止域における抑圧度の高いフィルタ特性が要求されている。この様な要求を満たすため、ＬＴ基板の切出角度が、Ｘ軸周りのＺ軸方向への回転角度が４２°であるＹ板から切出された、いわゆる４２°ＹカットＸ伝播のＬＴ（以下、「４２°ＹＬＴ」と記す。）基板を用いることで、従来の３６°ＹＬＴ基板を用いるよりも、より低損失かつフィルタのスカート特性が急峻なＳＡＷフィルタを実現する方法が、特開平９−１６７９３６号公報に示されている。

しかしながら、４２°ＹＬＴ基板は、従来の３６°ＬＴ基板同様、弾性表面波の伝播方向の基板の熱膨張係数が大きく、また弾性定数そのものも温度により変化するため、フィルタの周波数特性も温度の変化に対して約−３６ｐｐｍ／°Ｋと、大きくシフトしてしまうという、温度特性に課題を有していた。例えばアメリカのＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｅｒｖｉｃｅ）用の送信フィルタを例にとって考えた場合、常温で中心周波数１．８８ＧＨｚのフィルタが、常温±５０℃で、約±３．３ＭＨｚつまり約６．６ＭＨｚも変動する。ＰＣＳの場合、送信帯域と受信帯域の間隔は２０ＭＨｚしかなく、製造上の周波数ばらつきも考慮すると、フィルタにとっての送受信間隔は実質１０ＭＨｚ程度しかない。このため、例えば送信帯域を全温度（常温±５０℃）で確保しようとすると受信側の減衰量が十分に取れなくなるという問題を有していた。

また、櫛型電極の上に絶縁膜を形成して温度特性を改善することも行われているが、通常櫛型電極の形がそのまま絶縁膜の形に現れるため、絶縁膜凹部のエッジで不要な反射が起こり、電気的特性を劣化させると言う問題点を有していた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、及び特許文献２が知られている。
特開平９−１６７９３６号公報 国際公開第９６／０４７１３号パンフレット

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、電極上に保護膜を形成することによって温度特性および電気的特性が優れた電子部品を得ることを目的とするものである。

前記目的を達成するために本発明は、基板と、互いに平行に並ぶ複数の電極指を有し、前記基板の上面に設けられる櫛型電極と、この櫛型電極を覆うように前記基板の上面に形成される保護膜とを備え、前記保護膜は、前記電極指の延伸方向と直交する方向における断面において各電極指に対応する位置で上方に凸となるとともに、それらの上方に凸となる部分の各頂部同士の間が下に凸な曲線となる凹凸形状を有するようにしたものである。

本発明によれば、基板上に形成された電極を覆うように保護膜を形成し、かつその保護膜を所定の形状とすることによって温度特性および電気的特性が優れた電子部品を得ることができる。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるＳＡＷデバイスの上面図であり、図１（ｂ）は、その断面図である。 図２は、本発明の実施の形態１におけるＳＡＷデバイスの製造方法を説明する図である。 図３（ａ）は、従来のＳＡＷデバイスの断面図であり、図３（ｂ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態１におけるＳＡＷデバイスの断面図である。 図４は、図３（ａ）〜（ｅ）に示すＳＡＷデバイスの要部を拡大した図である。 図５は、図３（ａ）〜（ｅ）に示すＳＡＷデバイスの電気的特性を示すグラフである。 図６は、本発明の実施の形態１におけるＳＡＷデバイスの構造と電気的特性を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１におけるＳＡＷデバイスの構造と電気的特性を示す図である。

以下、本発明の実施の形態における電子部品について、図面を参照しながら説明する。

本実施の形態では電子部品の一例としてＳＡＷデバイスを例にして説明する。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明について説明する。

図１（ａ）は本発明の実施の形態１における電子部品としてのＳＡＷデバイスの上面図、図１（ｂ）は同断面図である。

同図に示すように本実施の形態１のＳＡＷデバイスは、基板１の上面に、互いに平行に並ぶ複数の電極指２ａを有した櫛型電極２と、この櫛型電極２の電極指２ａが並ぶ方向の両側に位置する反射電極３とを備えるとともに、少なくともこれら櫛型電極２および反射電極３を覆う保護膜４を備えるものである。さらに櫛型電極２には、当該櫛型電極２から電気信号の取出しを行うためのパッド５が電気的に接続されている。

基板１は、Ｘ軸周りにＺ軸方向へ数度回転させたＹ板から切出したタンタル酸リチウム（以下「ＬＴ」と記す。）からなるもので、その回転の角度が３９°である３９°ＹＬＴ基板である。

櫛型電極２はアルミニウム（以下、「Ａｌ」と記する。）またはＡｌ合金からなるものである。

保護膜４は、好ましくは二酸化シリコン（以下、「ＳｉＯ_２」と記する。）からなるもので、図１（ｂ）に示すように、その表面には凹凸形状を備えている。保護膜４の凸部分４ａは、頂部６がフラットもしくは尖った形状をしており、基板１の上面の電極指２ａを有する部分の上方に備わっている。また、保護膜４の凹部分は、頂部６間の電極指２ａが基板１の上面に存在しない部分およびその近傍に備わっている。この凹部分の形状は、隣り合う頂部６の間で、下に凸の滑らかな曲線になっている。

ここで、保護膜４が接している基板１の上面から、保護膜４の頂部６までの高さをｔとし、保護膜４が接している基板１の上面から、保護膜４の凹部分の最下点までの高さをｔ１とし、保護膜４の凹部分の最下点から頂部６までの高さ（ｔ−ｔ１）をｔ２とする。

また、保護膜４が接している基板１の上面から、電極指２ａの頂部までを櫛型電極２の高さｈとする。

さらに１つの櫛型電極２の電極指２ａおよび一方が隣り合う電極指２ａの存在する部分までを櫛型電極２の１ピッチ幅Ｐとする。

また、電極指２ａの１本あたりの幅をＰ１とし、隣り合う電極指２ａ間の幅をＰ２（Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２が成り立つこと）とする。

以上のように構成されるＳＡＷデバイスについて、以下にその製造方法を図面を参照しながら説明する。

図２（ａ）〜図２（ｈ）は本発明の実施の形態１におけるＳＡＷデバイスの製造方法を説明する図である。

まず、図２（ａ）に示すように、ＬＴ基板２１の上面にＡｌまたはＡｌ合金を蒸着またはスパッタ等の方法により櫛形電極または／および反射器となる電極膜２２を成膜する。

次に、図２（ｂ）に示すように、電極膜２２の上面にレジスト膜２３を形成する。

次に、図２（ｃ）に示すように、所望の形状となるように露光・現像技術等を用いてレジスト膜２３を加工する。

次に、図２（ｄ）に示すように、ドライエッチング技術等を用いて電極膜２２を櫛型電極や反射器等、所望の形状に加工した後、レジスト膜２３を除去する。

次に、図２（ｅ）に示すように、電極膜２２を覆うようにＳｉＯ_２を蒸着またはスパッタ等の方法により、保護膜２４を形成する。

次に、さらに図２（ｆ）に示すように、保護膜２４の表面にレジスト膜２５を形成する。

次に、図２（ｇ）に示すように、露光・現像技術等を用いてレジスト膜２５を所望の形状に加工する。

次に、図２（ｈ）に示すように、ドライエッチング技術等を用いて、電気信号取出しのためのパッド２６等、保護膜２４が不要な部分の保護膜を取り除き、その後レジスト膜２５を除去する。

最後にダイシングにより個々に分割した後、セラミックパッケージにダイボンド等によりマウントし、ワイヤーボンディング後、蓋を溶接し気密封止を行う。

本発明の実施の形態１においては、保護膜４で温度特性の改善を図るとともに、保護膜４の表面形状を、電極指２ａの上方で頂部６を有し、隣り合う頂部６の間が、下に凸な曲線になるようにしたものであり、このようにすることにより、凹部で保護膜４の質量付加が連続的かつ緩やかに変化し、その結果、保護膜４の形状に起因する不要な反射を発生させることなく、電気的特性の劣化を防ぐことができる。

さらに、電極指２ａの上方に頂部６を位置させることで、質量付加効果により電極指２ａでの反射率が高まり、電気的特性が向上する。

電極指２ａでの反射率を向上させるためには、頂部６の中心位置が電極指２ａの中心位置に略一致させることが望ましい。

また、電気的特性を効果的に向上させるためには、頂部６の幅Ｌ１は、電極指２ａの幅Ｐ１よりも狭いことが望ましく、より好ましくは、電極指２ａの幅の１／４以下が望ましく、頂部６の幅が略０の頂点であっても良い。

ここで、電気的特性が向上することを立証するために、図３（ａ）〜（ｅ）に示すＳＡＷデバイス１０Ａ〜１０Ｅを用いて通過特性を測定した結果を図５に示す。ここで、ＳＡＷデバイス１０Ａ〜１０Ｅとしては、例えば、電極指２ａの幅Ｐ１（Ｐａ）が約０．５μｍ、櫛型電極２のピッチ幅Ｐが約１μｍ、櫛型電極２の高さｈ（電極膜厚）が約１４０ｎｍ、保護膜４の凹部分の最下点までの高さｔ１が約４００ｎｍのものを用いた。なお、本発明のＳＡＷデバイスの形状は、上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能である。

図３（ａ）に示すＳＡＷデバイス１０Ａは、従来のＳＡＷデバイスであり、頂部の幅Ｌａが電極指２ａの幅Ｐａよりも大きくなっている。また、図３（ｂ）〜図３（ｅ）に示すＳＡＷデバイス１０Ｂ〜１０Ｅは、本実施の形態１のＳＡＷデバイスにおいて、頂部６の幅Ｌ１を順次変更したものである。すなわち、ＳＡＷデバイス１０Ｂでは、頂部６の幅Ｌｂが電極指２ａの幅Ｐａに略等しくなっており、ＳＡＷデバイス１０Ｃでは、頂部６の幅Ｌｃが電極指２ａの幅Ｐａの１／２よりも小さく、ＳＡＷデバイス１０Ｄでは、頂部６の幅Ｌｄが電極指２ａの幅Ｐａの１／４よりも小さく、ＳＡＷデバイス１０Ｅでは、頂部６の幅Ｌｅが略０となっている。なお、頂部６の幅Ｌａ〜Ｌｅとは、図４に示すように、凹部の曲線を延長した線と、頂部６を構成する基板１の上面に平行な直線を延長した線とが交わる点同士の間の距離のことである。

図５から、頂部６の幅が小さくなるに連れて阻止域での減衰量が大きくなるとともに急峻に変化し、電気的特性が向上することが分かる。

また、保護膜４の凹部分の最下点から頂部６までの高さｔ２と電気的特性との関係を調べると、ｔ２を波長（２×Ｐ）で規格化したもの、すなわちｔ２／（２×Ｐ）が、０．０１以下では、保護膜４の表面をフラットにしたものに対して反射率の向上がほとんど見られず、０．０１より大きくする必要があり、より好ましくは、０．０１５以上にすることが望ましい。さらに、ｔ２の増加に伴い、反射率を向上させることができるが、ｔ２が櫛型電極の膜厚ｈ以上とするには、上記で示した製造方法にさらに、このＳｉＯ_２形状を作成する為の新たな工程（例えば、保護膜４をエッチングする工程等）を追加することが必要となり、製造方法が煩雑となる。そのため、ｔ２は、０．０１＜ｔ２／（２×Ｐ）＜ｈ／（２×Ｐ）を満足する範囲に設定されることが望ましい。

さらに発明者らは基板１の切り出し角度と本実施の形態１で示した形状を有する保護膜４が形成されたＳＡＷデバイスの、電気的特性と基板の切り出し角の関係を示す為に、切り出し角の異なるＬＴの基板を用いてＳＡＷデバイスを作成した。

これにより基板１の切り出し角度が３４°から高角度側になるにつれ、その減衰量と急峻性が大きく改善される事を確認した。特に、この実施の形態１で用いたＳＡＷデバイスにおいて減衰量が、ＳｉＯ２膜を形成しなかった場合の減衰量の約８０％である−２０ｄＢ以上とするには、基板の切り出し角度が約３８°以上あればよい。したがって、以上の結果から発明者らは、基板１を、Ｘ軸周りにＺ軸方向へＤ°回転させたＹ板から切出したＬＴとして、その回転の角度Ｄ°が３８°以上であるＤ°ＹＬＴ基板を用いた場合に良好な温度特性および電気特性が得られることを確認した。

また、電極指２ａの膜厚ｈと、形状の関係についても、ｈが小さいと頂部を形成する事が難しく、ｔ２／（２×Ｐ）を０．０１以上にするためには、ｈ／（２×Ｐ）を０．０５以上にする必要があることも発明者らは確認している。逆にｈ／（２×Ｐ）が０．１５を超えると滑らかな曲線を形成するのが難しくなる。本実施の形態１においては、電極材料として、アルミニウムを用いて電極膜の膜厚と保護膜の形状の関係を示したが、保護膜の形状は、電極膜の材料に左右されるものでない為、電極材料が、アルミニウム合金の場合や、アルミニウムもしくはアルミニウム合金と他の材料との積層膜、さらにはアルミニウム以外の金属膜である場合においてもこの関係はほぼ同様である。

次にＳｉＯ_２膜の膜厚と温度特性および電気特性の関係を示す為に、頂部の幅が０であるとともに、ＳｉＯ_２の膜厚ｔがそれぞれ異なる複数のＳＡＷデバイスを作成し、各ＳＡＷデバイスの中心周波数における温度特性を測定した。それぞれのデバイスのＳｉＯ_２膜の規格化膜厚ｔ／（２×Ｐ）および電気機械結合係数ｋ^２と温度特性の一覧を（表１）に示した。

図６は、ＳｉＯ_２膜の膜厚を波長で規格化したものと、温度特性との関係を表したものであり、ＳｉＯ_２膜の膜厚が厚くなるにつれて、その温度特性も改善されることを示している。特にＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が約０．０９以上になると温度特性の絶対値も３０ｐｐｍ／°Ｋ以下となり、さらに約０．２７で温度係数が０となる。

図７は、電極の規格化膜厚が６％のときのＳｉＯ_２膜の膜厚を波長で規格化したものと、電気機械結合係数ｋ^２との関係を表したものであり、ＳｉＯ_２膜の膜厚が厚くなるにつれて、その電気機械結合係数ｋ^２が低下することを示している。電気機械結合係数ｋ^２が小さくなるにつれて、急峻性は増すが、同時にこのＳＡＷデバイスを用いてラダー型のＳＡＷフィルタを構成する際、その帯域幅は狭くなる。

現在普及している携帯電話システムにおいて必要とされるフィルタの帯域幅を確保するには、６％程度以上の結合係数が好ましい。図７から６％の結合係数が得られるのはＳｉＯ_２の規格化膜厚が約２０％以下の場合で、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が約３０％を越えると結合係数が５％未満となり、フィルタの帯域を確保することが非常に困難となる。また逆に電気機械結合係数ｋ^２が大きすぎると、帯域幅は広くなるが、急峻性が失われるため、送信帯域と受信帯域の間で十分に通過域から減衰域に遷移することができず、減衰域において十分な抑圧が得られない、もしくは通過域において損失が大きくなるといった問題が発生する。さらに温度係数を考慮すると、フィルタ特性に許される通過域から減衰域への遷移領域は、送信帯域と受信帯域の間の周波数ギャップから温度によるドリフト周波数幅を差し引いた値以下である必要がある。したがって、図６と図７を考慮すると、電気機械結合係数ｋ^２が約５％以上で、温度特性の絶対値が約３０ｐｐｍ／°Ｋ以下となるＳｉＯ_２膜の膜厚が好ましい。

以上の結果から発明者らは、保護膜としてＳｉＯ_２を用い、基板表面から前記保護膜の凹部までの高さで定義される保護膜の厚さｔが０．０９≦ｔ／（２×Ｐ）≦０．３の条件を満たしている場合に良好な温度特性および電気的特性が得られることを確認した。また、機械結合係数ｋ^２が約６％以上で、温度特性の絶対値が約２５ｐｐｍ／°Ｋ以下となるようにするために、０．１２≦ｔ／（２×Ｐ）≦０．２の条件を満たすことがより好ましい。

本実施の形態においては、基板としてＬＴ基板、保護膜としてＳｉＯ_２を用いたが、本発明はこれに制限されるものでなく、異なった基板や保護膜に対しても、本発明の考え方を適用することは可能である。その場合、それぞれの基板や保護膜の材料特性により最適条件があることは言うまでもない。

（実施の形態２）
以下に本発明の、実施の形態２におけるデバイスについて図面を参照しながら説明する。

本実施の形態２においてＳＡＷデバイスは、実施の形態１とほぼ同様のＳＡＷデバイスを用いた。本実施の形態２におけるＳＡＷデバイスの製造方法は、実施の形態１で説明した方法とほぼ同等であるが、基板と、この基板の上面に設けた櫛型電極と、この櫛型電極を覆うとともに、上面に凹凸形状を有する保護膜とを備え、保護膜の最表面は、櫛型電極を構成する電極指の延伸方向に垂直な面から見た断面形状において、電極指の上方で頂部を有しかつ、隣り合う頂部間が、下に凸な曲線で結ばれた形状を得る方法として、製造方法を示した図２（ｅ）のＳｉＯ_２膜形成において基板側にバイアスを印加しながらスパッタリングで成膜を行う、いわゆるバイアススパッタリング法を用いた。

ＳｉＯ_２ターゲットをスパッタリングすることにより基板２１上にＳｉＯ_２を堆積させると同時に、バイアスにより基板２１上のＳｉＯ_２の一部をスパッタリングする。つまりＳｉＯ_２を堆積させながら一部を削ることにより、ＳｉＯ_２膜の形状をコントロールしたものである。その際、ＳｉＯ_２膜の形状をコントロールする手段としては、ＳｉＯ_２を堆積させる途中で基板に印加するバイアスとスパッタリング電力の比を変化させたり、成膜の初期は基板にバイアスをかけずに成膜し、途中から成膜と同時にバイアスを印加したりすればよい。この際、基板の温度についても管理を行う。

例えば、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．５Ｐａに設定する。そして、ＳｉＯ_２を約１５ｎｍ／分で成膜する際に、ＲＦパワーを３０００Ｗの一定値に設定しておくとともに、バイアスパワーを所定値から徐々に大きくなるように変化させる。あるいは、最初はバイアスを印加せずにＳｉＯ_２を成膜し、途中からバイアスパワーを１５０Ｗに設定する。

以上のように、バイアススパッタリング法を用い、適当な成膜条件下でＳｉＯ_２を成膜することで後加工なしに、成膜工程のみで、所望の形状を得ることができることを発明者らは確認した。あわせて、このように作成されたＳＡＷデバイスが良好な電気的特性と温度特性を有する事も確認している。

本発明は、基板上に形成された電極を覆うように保護膜を形成し、かつその保護膜を所定の形状とすることによって温度特性および電気的特性が優れた電子部品を実現するものであり、産業上有用である。

本発明は、弾性表面波デバイス等の電子部品およびその製造方法に関するものである。

以下、従来の電子部品について説明する。

本従来の技術では、電子部品の一例として弾性表面波デバイス（以下、「ＳＡＷデバイス」と記す。）を例にとり説明する。

近年、小型軽量なＳＡＷデバイスは、各種移動体通信端末機器等の電子機器に多く使用されている。特に、８００ＭＨｚ〜２ＧＨｚ帯における携帯電話システムの無線回路部には、タンタル酸リチウム（以下、「ＬＴ」と記す。）基板の切出角度が、Ｘ軸周りのＺ軸方向への回転角度が３６°であるＹ板から切出された、いわゆる３６°ＹカットＸ伝播のＬＴ（以下、「３６°ＹＬＴ」と記す。）基板を用いて作成したＳＡＷフィルタが広く用いられてきた。しかし、携帯電話のシステムやその無線回路部におけるフィルタの使用箇所によっては、さらなる通過帯域の低挿入損失化およびフィルタのスカート特性が急峻で、かつ阻止域における抑圧度の高いフィルタ特性が要求されている。この様な要求を満たすため、ＬＴ基板の切出角度が、Ｘ軸周りのＺ軸方向への回転角度が４２°であるＹ板から切出された、いわゆる４２°ＹカットＸ伝播のＬＴ（以下、「４２°ＹＬＴ」と記す。）基板を用いることで、従来の３６°ＹＬＴ基板を用いるよりも、より低損失かつフィルタのスカート特性が急峻なＳＡＷフィルタを実現する方法が、特開平９−１６７９３６号公報に示されている。

しかしながら、４２°ＹＬＴ基板は、従来の３６°ＬＴ基板同様、弾性表面波の伝播方向の基板の熱膨張係数が大きく、また弾性定数そのものも温度により変化するため、フィルタの周波数特性も温度の変化に対して約−３６ｐｐｍ／°Ｋと、大きくシフトしてしまうという、温度特性に課題を有していた。例えばアメリカのＰＣＳ（Personal Communications Service）用の送信フィルタを例にとって考えた場合、常温で中心周波数１．８８ＧＨｚのフィルタが、常温±５０℃で、約±３．３ＭＨｚつまり約６．６ＭＨｚも変動する。ＰＣＳの場合、送信帯域と受信帯域の間隔は２０ＭＨｚしかなく、製造上の周波数ばらつきも考慮すると、フィルタにとっての送受信間隔は実質１０ＭＨｚ程度しかない。このため、例えば送信帯域を全温度（常温±５０℃）で確保しようとすると受信側の減衰量が十分に取れなくなるという問題を有していた。

また、櫛型電極の上に絶縁膜を形成して温度特性を改善することも行われているが、通常櫛型電極の形がそのまま絶縁膜の形に現れるため、絶縁膜凹部のエッジで不要な反射が起こり、電気的特性を劣化させると言う問題点を有していた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、及び特許文献２が知られている。
特開平９−１６７９３６号公報 国際公開第９６／０４７１３号パンフレット

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、電極上に保護膜を形成することによって温度特性および電気的特性が優れた電子部品を得ることを目的とするものである。

前記目的を達成するために本発明は、基板と、互いに平行に並ぶ複数の電極指を有し、前記基板の上面に設けられる櫛型電極と、この櫛型電極を覆うように前記基板の上面に形成される保護膜とを備え、前記保護膜は、前記電極指の延伸方向と直交する方向における断面において各電極指に対応する位置で上方に凸となるとともに、それらの上方に凸となる部分の各頂部同士の間が下に凸な曲線となる凹凸形状を有するようにしたものである。

本発明によれば、基板上に形成された電極を覆うように保護膜を形成し、かつその保護膜を所定の形状とすることによって温度特性および電気的特性が優れた電子部品を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態における電子部品について、図面を参照しながら説明する。

本実施の形態では電子部品の一例としてＳＡＷデバイスを例にして説明する。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明について説明する。

図１（ａ）は本発明の実施の形態１における電子部品としてのＳＡＷデバイスの上面図、図１（ｂ）は同断面図である。

同図に示すように本実施の形態１のＳＡＷデバイスは、基板１の上面に、互いに平行に並ぶ複数の電極指２ａを有した櫛型電極２と、この櫛型電極２の電極指２ａが並ぶ方向の両側に位置する反射電極３とを備えるとともに、少なくともこれら櫛型電極２および反射電極３を覆う保護膜４を備えるものである。さらに櫛型電極２には、当該櫛型電極２から電気信号の取出しを行うためのパッド５が電気的に接続されている。

基板１は、Ｘ軸周りにＺ軸方向へ数度回転させたＹ板から切出したタンタル酸リチウム（以下「ＬＴ」と記す。）からなるもので、その回転の角度が３９°である３９°ＹＬＴ基板である。

櫛型電極２はアルミニウム（以下、「Ａｌ」と記する。）またはＡｌ合金からなるものである。

保護膜４は、好ましくは二酸化シリコン（以下、「ＳｉＯ_２」と記する。）からなるもので、図１（ｂ）に示すように、その表面には凹凸形状を備えている。保護膜４の凸部分４ａは、頂部６がフラットもしくは尖った形状をしており、基板１の上面の電極指２ａを有する部分の上方に備わっている。また、保護膜４の凹部分は、頂部６間の電極指２ａが基板１の上面に存在しない部分およびその近傍に備わっている。この凹部分の形状は、隣り合う頂部６の間で、下に凸の滑らかな曲線になっている。

ここで、保護膜４が接している基板１の上面から、保護膜４の頂部６までの高さをｔとし、保護膜４が接している基板１の上面から、保護膜４の凹部分の最下点までの高さをｔ１とし、保護膜４の凹部分の最下点から頂部６までの高さ（ｔ−ｔ１）をｔ２とする。

また、保護膜４が接している基板１の上面から、電極指２ａの頂部までを櫛型電極２の高さｈとする。

さらに１つの櫛型電極２の電極指２ａおよび一方が隣り合う電極指２ａの存在する部分までを櫛型電極２の１ピッチ幅Ｐとする。

また、電極指２ａの１本あたりの幅をＰ１とし、隣り合う電極指２ａ間の幅をＰ２（Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２が成り立つこと）とする。

以上のように構成されるＳＡＷデバイスについて、以下にその製造方法を図面を参照しながら説明する。

図２（ａ）〜図２（ｈ）は本発明の実施の形態１におけるＳＡＷデバイスの製造方法を説明する図である。

まず、図２（ａ）に示すように、ＬＴ基板２１の上面にＡｌまたはＡｌ合金を蒸着またはスパッタ等の方法により櫛形電極または／および反射器となる電極膜２２を成膜する。

次に、図２（ｂ）に示すように、電極膜２２の上面にレジスト膜２３を形成する。

次に、図２（ｃ）に示すように、所望の形状となるように露光・現像技術等を用いてレジスト膜２３を加工する。

次に、図２（ｄ）に示すように、ドライエッチング技術等を用いて電極膜２２を櫛型電極や反射器等、所望の形状に加工した後、レジスト膜２３を除去する。

次に、図２（ｅ）に示すように、電極膜２２を覆うようにＳｉＯ_２を蒸着またはスパッタ等の方法により、保護膜２４を形成する。

次に、さらに図２（ｆ）に示すように、保護膜２４の表面にレジスト膜２５を形成する。

次に、図２（ｇ）に示すように、露光・現像技術等を用いてレジスト膜２５を所望の形状に加工する。

次に、図２（ｈ）に示すように、ドライエッチング技術等を用いて、電気信号取出しのためのパッド２６等、保護膜２４が不要な部分の保護膜を取り除き、その後レジスト膜２５を除去する。

最後にダイシングにより個々に分割した後、セラミックパッケージにダイボンド等によりマウントし、ワイヤーボンディング後、蓋を溶接し気密封止を行う。

本発明の実施の形態１においては、保護膜４で温度特性の改善を図るとともに、保護膜４の表面形状を、電極指２ａの上方で頂部６を有し、隣り合う頂部６の間が、下に凸な曲線になるようにしたものであり、このようにすることにより、凹部で保護膜４の質量付加が連続的かつ緩やかに変化し、その結果、保護膜４の形状に起因する不要な反射を発生させることなく、電気的特性の劣化を防ぐことができる。

さらに、電極指２ａの上方に頂部６を位置させることで、質量付加効果により電極指２ａでの反射率が高まり、電気的特性が向上する。

電極指２ａでの反射率を向上させるためには、頂部６の中心位置が電極指２ａの中心位置に略一致させることが望ましい。

また、電気的特性を効果的に向上させるためには、頂部６の幅Ｌ１は、電極指２ａの幅Ｐ１よりも狭いことが望ましく、より好ましくは、電極指２ａの幅の１／４以下が望ましく、頂部６の幅が略０の頂点であっても良い。

ここで、電気的特性が向上することを立証するために、図３（ａ）〜（ｅ）に示すＳＡＷデバイス１０Ａ〜１０Ｅを用いて通過特性を測定した結果を図５に示す。ここで、ＳＡＷデバイス１０Ａ〜１０Ｅとしては、例えば、電極指２ａの幅Ｐ１（Ｐａ）が約０．５μｍ、櫛型電極２のピッチ幅Ｐが約１μｍ、櫛型電極２の高さｈ（電極膜厚）が約１４０ｎｍ、保護膜４の凹部分の最下点までの高さｔ１が約４００ｎｍのものを用いた。なお、本発明のＳＡＷデバイスの形状は、上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能である。

図３（ａ）に示すＳＡＷデバイス１０Ａは、従来のＳＡＷデバイスであり、頂部の幅Ｌａが電極指２ａの幅Ｐａよりも大きくなっている。また、図３（ｂ）〜図３（ｅ）に示すＳＡＷデバイス１０Ｂ〜１０Ｅは、本実施の形態１のＳＡＷデバイスにおいて、頂部６の幅Ｌ１を順次変更したものである。すなわち、ＳＡＷデバイス１０Ｂでは、頂部６の幅Ｌｂが電極指２ａの幅Ｐａに略等しくなっており、ＳＡＷデバイス１０Ｃでは、頂部６の幅Ｌｃが電極指２ａの幅Ｐａの１／２よりも小さく、ＳＡＷデバイス１０Ｄでは、頂部６の幅Ｌｄが電極指２ａの幅Ｐａの１／４よりも小さく、ＳＡＷデバイス１０Ｅでは、頂部６の幅Ｌｅが略０となっている。なお、頂部６の幅Ｌａ〜Ｌｅとは、図４に示すように、凹部の曲線を延長した線と、頂部６を構成する基板１の上面に平行な直線を延長した線とが交わる点同士の間の距離のことである。

図５から、頂部６の幅が小さくなるに連れて阻止域での減衰量が大きくなるとともに急峻に変化し、電気的特性が向上することが分かる。

また、保護膜４の凹部分の最下点から頂部６までの高さｔ２と電気的特性との関係を調べると、ｔ２を波長（２×Ｐ）で規格化したもの、すなわちｔ２／（２×Ｐ）が、０．０１以下では、保護膜４の表面をフラットにしたものに対して反射率の向上がほとんど見られず、０．０１より大きくする必要があり、より好ましくは、０．０１５以上にすることが望ましい。さらに、ｔ２の増加に伴い、反射率を向上させることができるが、ｔ２が櫛型電極の膜厚ｈ以上とするには、上記で示した製造方法にさらに、このＳｉＯ_２形状を作成する為の新たな工程（例えば、保護膜４をエッチングする工程等）を追加することが必要となり、製造方法が煩雑となる。そのため、ｔ２は、０．０１＜ｔ２／（２×Ｐ）＜ｈ／（２×Ｐ）を満足する範囲に設定されることが望ましい。

さらに発明者らは基板１の切り出し角度と本実施の形態１で示した形状を有する保護膜４が形成されたＳＡＷデバイスの、電気的特性と基板の切り出し角の関係を示す為に、切り出し角の異なるＬＴの基板を用いてＳＡＷデバイスを作成した。

これにより基板１の切り出し角度が３４°から高角度側になるにつれ、その減衰量と急峻性が大きく改善される事を確認した。特に、この実施の形態１で用いたＳＡＷデバイスにおいて減衰量が、ＳｉＯ2膜を形成しなかった場合の減衰量の約８０％である−２０ｄＢ以上とするには、基板の切り出し角度が約３８°以上あればよい。したがって、以上の結果から発明者らは、基板１を、Ｘ軸周りにＺ軸方向へＤ°回転させたＹ板から切出したＬＴとして、その回転の角度Ｄ°が３８°以上であるＤ°ＹＬＴ基板を用いた場合に良好な温度特性および電気特性が得られることを確認した。

また、電極指２ａの膜厚ｈと、形状の関係についても、ｈが小さいと頂部を形成する事が難しく、ｔ２／（２×Ｐ）を０．０１以上にするためには、ｈ／（２×Ｐ）を０．０５以上にする必要があることも発明者らは確認している。逆にｈ／（２×Ｐ）が０．１５を超えると滑らかな曲線を形成するのが難しくなる。本実施の形態１においては、電極材料として、アルミニウムを用いて電極膜の膜厚と保護膜の形状の関係を示したが、保護膜の形状は、電極膜の材料に左右されるものでない為、電極材料が、アルミニウム合金の場合や、アルミニウムもしくはアルミニウム合金と他の材料との積層膜、さらにはアルミニウム以外の金属膜である場合においてもこの関係はほぼ同様である。

次にＳｉＯ_２膜の膜厚と温度特性および電気特性の関係を示す為に、頂部の幅が０であるとともに、ＳｉＯ_２の膜厚ｔがそれぞれ異なる複数のＳＡＷデバイスを作成し、各ＳＡＷデバイスの中心周波数における温度特性を測定した。それぞれのデバイスのＳｉＯ_２膜の規格化膜厚ｔ／（２×Ｐ）および電気機械結合係数ｋ^２と温度特性の一覧を（表１）に示した。

図６は、ＳｉＯ_２膜の膜厚を波長で規格化したものと、温度特性との関係を表したものであり、ＳｉＯ_２膜の膜厚が厚くなるにつれて、その温度特性も改善されることを示している。特にＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が約０．０９以上になると温度特性の絶対値も３０ｐｐｍ／°Ｋ以下となり、さらに約０．２７で温度係数が０となる。

図７は、電極の規格化膜厚が６％のときのＳｉＯ_２膜の膜厚を波長で規格化したものと、電気機械結合係数ｋ^２との関係を表したものであり、ＳｉＯ_２膜の膜厚が厚くなるにつれて、その電気機械結合係数ｋ^２が低下することを示している。電気機械結合係数ｋ^２が小さくなるにつれて、急峻性は増すが、同時にこのＳＡＷデバイスを用いてラダー型のＳＡＷフィルタを構成する際、その帯域幅は狭くなる。

現在普及している携帯電話システムにおいて必要とされるフィルタの帯域幅を確保するには、６％程度以上の結合係数が好ましい。図７から６％の結合係数が得られるのはＳｉＯ_２の規格化膜厚が約２０％以下の場合で、ＳｉＯ_２膜の規格化膜厚が約３０％を越えると結合係数が５％未満となり、フィルタの帯域を確保することが非常に困難となる。また逆に電気機械結合係数ｋ^２が大きすぎると、帯域幅は広くなるが、急峻性が失われるため、送信帯域と受信帯域の間で十分に通過域から減衰域に遷移することができず、減衰域において十分な抑圧が得られない、もしくは通過域において損失が大きくなるといった問題が発生する。さらに温度係数を考慮すると、フィルタ特性に許される通過域から減衰域への遷移領域は、送信帯域と受信帯域の間の周波数ギャップから温度によるドリフト周波数幅を差し引いた値以下である必要がある。したがって、図６と図７を考慮すると、電気機械結合係数ｋ^２が約５％以上で、温度特性の絶対値が約３０ｐｐｍ／°Ｋ以下となるＳｉＯ_２膜の膜厚が好ましい。

以上の結果から発明者らは、保護膜としてＳｉＯ_２を用い、基板表面から前記保護膜の凹部までの高さで定義される保護膜の厚さｔが０．０９≦ｔ／（２×Ｐ）≦０．３の条件を満たしている場合に良好な温度特性および電気的特性が得られることを確認した。また、機械結合係数ｋ^２が約６％以上で、温度特性の絶対値が約２５ｐｐｍ／°Ｋ以下となるようにするために、０．１２≦ｔ／（２×Ｐ）≦０．２の条件を満たすことがより好ましい。

本実施の形態においては、基板としてＬＴ基板、保護膜としてＳｉＯ_２を用いたが、本発明はこれに制限されるものでなく、異なった基板や保護膜に対しても、本発明の考え方を適用することは可能である。その場合、それぞれの基板や保護膜の材料特性により最適条件があることは言うまでもない。

（実施の形態２）
以下に本発明の、実施の形態２におけるデバイスについて図面を参照しながら説明する。

本実施の形態２においてＳＡＷデバイスは、実施の形態１とほぼ同様のＳＡＷデバイスを用いた。本実施の形態２におけるＳＡＷデバイスの製造方法は、実施の形態１で説明した方法とほぼ同等であるが、基板と、この基板の上面に設けた櫛型電極と、この櫛型電極を覆うとともに、上面に凹凸形状を有する保護膜とを備え、保護膜の最表面は、櫛型電極を構成する電極指の延伸方向に垂直な面から見た断面形状において、電極指の上方で頂部を有しかつ、隣り合う頂部間が、下に凸な曲線で結ばれた形状を得る方法として、製造方法を示した図２（ｅ）のＳｉＯ_２膜形成において基板側にバイアスを印加しながらスパッタリングで成膜を行う、いわゆるバイアススパッタリング法を用いた。

ＳｉＯ_２ターゲットをスパッタリングすることにより基板２１上にＳｉＯ_２を堆積させると同時に、バイアスにより基板２１上のＳｉＯ_２の一部をスパッタリングする。つまりＳｉＯ_２を堆積させながら一部を削ることにより、ＳｉＯ_２膜の形状をコントロールしたものである。その際、ＳｉＯ_２膜の形状をコントロールする手段としては、ＳｉＯ_２を堆積させる途中で基板に印加するバイアスとスパッタリング電力の比を変化させたり、成膜の初期は基板にバイアスをかけずに成膜し、途中から成膜と同時にバイアスを印加したりすればよい。この際、基板の温度についても管理を行う。

例えば、スパッタガスとしてアルゴンと酸素の混合ガスを用い、そのガス圧力を０．５Ｐａに設定する。そして、ＳｉＯ_２を約１５ｎｍ／分で成膜する際に、ＲＦパワーを３０００Ｗの一定値に設定しておくとともに、バイアスパワーを所定値から徐々に大きくなるように変化させる。あるいは、最初はバイアスを印加せずにＳｉＯ_２を成膜し、途中からバイアスパワーを１５０Ｗに設定する。

以上のように、バイアススパッタリング法を用い、適当な成膜条件下でＳｉＯ_２を成膜することで後加工なしに、成膜工程のみで、所望の形状を得ることができることを発明者らは確認した。あわせて、このように作成されたＳＡＷデバイスが良好な電気的特性と温度特性を有する事も確認している。

本発明は、基板上に形成された電極を覆うように保護膜を形成し、かつその保護膜を所定の形状とすることによって温度特性および電気的特性が優れた電子部品を実現するものであり、産業上有用である。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態１におけるＳＡＷデバイスの上面図であり、図１（ｂ）は、その断面図である。 図２は、本発明の実施の形態１におけるＳＡＷデバイスの製造方法を説明する図である。 図３（ａ）は、従来のＳＡＷデバイスの断面図であり、図３（ｂ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態１におけるＳＡＷデバイスの断面図である。 図４は、図３（ａ）〜（ｅ）に示すＳＡＷデバイスの要部を拡大した図である。 図５は、図３（ａ）〜（ｅ）に示すＳＡＷデバイスの電気的特性を示すグラフである。 図６は、本発明の実施の形態１におけるＳＡＷデバイスの構造と電気的特性を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１におけるＳＡＷデバイスの構造と電気的特性を示す図である。

Claims (13)

1. 基板と、互いに平行に並ぶ複数の電極指を有し、前記基板の上面に設けられる櫛型電極と、この櫛型電極を覆うように前記基板の上面に形成される保護膜とを備え、前記保護膜は、前記電極指の延伸方向と直交する方向における断面において各電極指に対応する位置で上方に凸となるとともに、それらの上方に凸となる部分の各頂部同士の間が下に凸な曲線となる凹凸形状を有することを特徴とする電子部品。
2. 前記頂部の幅は、前記電極指の幅よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
3. 基板と、互いに平行に並ぶ複数の電極指を有し、前記基板の上面に設けられる櫛型電極と、この櫛型電極を覆うように前記基板の上面に形成される保護膜とを備え、前記保護膜は、前記電極指の延伸方向と直交する方向における断面において各電極指に対応する位置で上方に凸となるとともに、それらの上方に凸となる部分の各頂部の幅が電極指の幅よりも小さくなる凹凸形状を有することを特徴とする電子部品。
4. 前記頂部の中心位置は、前記電極指の中心位置に略一致していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子部品。
5. 前記曲線の最下点から前記頂部までの高さをＸ、前記櫛型電極の電極指が並ぶピッチをＰ、櫛形電極の膜厚をｈとしたときに、０．０１＜Ｘ／（２×Ｐ）＜ｈ／（２×Ｐ）を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子部品。
6. 前記櫛型電極の電極指が並ぶピッチをＰ、櫛形電極の膜厚をｈとしたときに、０．０５＜ｈ／（２×Ｐ）＜０．１５を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子部品。
7. 前記基板の上面から前記頂部までの高さをｔ、前記櫛型電極の電極指が並ぶピッチをＰとしたときに、０．０９≦ｔ／（２×Ｐ）≦０．３を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子部品。
8. 前記基板の上面から前記頂部までの高さをｔ、前記櫛型電極の電極指が並ぶピッチをＰとしたときに、０．１２≦ｔ／（２×Ｐ）≦０．２を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子部品。
9. 前記電子部品は、弾性表面波デバイスであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電子部品。
10. 基板の上面に、互いに平行に並ぶ複数の電極指を有した櫛型電極と、この櫛型電極を覆う保護膜とを形成して電子部品を製造する製造方法において、前記電極指の延伸方向と直交する方向における前記保護膜の断面形状が、各電極指に対応する位置で上方に凸となるとともに、それらの上方に凸となる部分の各頂部同士の間で下に凸な曲線となるように、櫛型電極が形成された基板の上面に保護膜を堆積させると同時に保護膜の形状を形成することを特徴とする電子部品の製造方法。
11. 前記保護膜を堆積させると同時に保護膜の形状を形成する工程を、バイアススパッタにより行うことを特徴とする請求項１０記載の電子部品の製造方法。
12. 前記バイアススパッタでは、保護膜を堆積させる途中で基板に印加するバイアスとスパッタリング電力の比を変化させることで保護膜の形状を整形することを特徴とする請求項１１に記載の電子部品の製造方法。
13. 前記バイアススパッタでは、保護膜を堆積させる途中から基板にバイアスを印加することで保護膜の形状を整形することを特徴とする請求項１１に記載の電子部品の製造方法。

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