KR100623034B1 - 탄성 표면파 장치 및 이것을 이용한 전자 부품 및 복합모듈 - Google Patents

탄성 표면파 장치 및 이것을 이용한 전자 부품 및 복합모듈 Download PDF

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Abstract

탄성 표면파 장치는 압전 기판과 이 위에 설치된 전극을 구비한다. 전극은, 압전 기판의 위쪽에 설치된 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 제1 금속층과, 압전 기판의 위쪽에서 제1 금속층과 같은 위치에 설치된 제2 금속층을 갖는다. 이 탄성 표면파 장치는 전극 측면의 형상을 규제함으로써 전파 주파수의 편차가 작다.

Description

탄성 표면파 장치 및 이것을 이용한 전자 부품 및 복합 모듈{SURFACE ACOUSTIC WAVE DEVICE, ELECTRONIC COMPONENT USING THE DEVICE, AND COMPOSITE MODULE}
본 발명은 통신 기기 등에 사용되는 탄성 표면파 장치 및 이것을 이용한 전자 부품에 관한 것이다.
탄성 표면파 장치는, 웨이퍼 형상의 압전 기판 전체면에 증착 등에 의해 금속층을 형성하고, 이 위에 레지스트를 도포하여, 노광, 현상한 후 드라이 에칭함으로써 원하는 전극 패턴을 형성하여, 개개의 것으로 절단함으로써 제조되고 있다.
이 방법에서는, 형성되는 전극의 단면 형상은 사각형이고, 그 측면은 압전 기판에 대하여 거의 수직이 되어 외형이 급준(急峻)하게 변화한다. 이와 같이 전극의 단면이 급준하면 발생한 탄성 표면파가 전극 단면에서 반사되어 원하는 주파수의 특성을 얻기 힘들게 된다.
이 문제에 대응하는 일본국 특개평 9-46168호 공보에 기재되어 있는 종래의 탄성 표면파 장치(140)를 도 14에 도시한다. 즉, 압전 기판(141)에 수직한 방향의 단면이 완만한 볼록 형상의 전극(142)에 의해 전극 단면에서의 탄성 표면파의 반사를 억제하여, 원하는 주파수 특성을 얻는다.
일반적으로 탄성 표면파 장치의 전파 주파수는 빗형 전극의 간격, 층 두께 등에 의해 결정되는데, 빗형 전극은 포토리소그래피를 이용함으로써 전극 간격, 층 두께의 정밀도를 높일 수 있다.
전극 간격이 일정한 경우에 층 두께가 두껍다든지 전극 재료의 밀도가 크면 주파수가 낮아지는 경향이 있다. 즉 전극의 중량이 크면 압전 기판의 진동이 억제되어 진동하는 주파수가 낮아진다.
압전 기판에 수직한 방향의 단면이 완만한 볼록 형상의 전극을 갖는 장치에서는, 전극 단면에서의 탄성 표면파의 반사는 억제되지만, 전극의 단면 형상을 규정하기 어렵고, 전극 형상, 치수, 전극 질량 등에 편차가 생기기 쉽다. 따라서 탄성 표면파 장치의 전파 주파수가 불균일하다.
또한, 실장이나 밀봉 시에 탄성 표면파 장치의 전극 표면에 도전성의 이물질이 부착되면 탄성 표면파 장치의 특성이 열화되거나 쇼트되기나 한다.
이 문제를 해결한, 일본국 특개평 9-153755호 공보에 기재된 탄성 표면파 소자를 도 15에 도시한다. 즉, 압전 기판(101) 상에 전극(102)을 형성하고, 전극(102)을 포함하는 압전 기판(101) 표면을 절연층(103)으로 덮는다. 절연층(103)은, 탄성 표면파 장치의 표면에 도전성의 이물질이 부착하여도 특성이 열화되거나 쇼트되거나 하는 것을 방지한다.
히트 사이클 등에 의한 열팽창 수축으로 절연층(103)의 신축(伸縮)이 반복되면 절연층(103)이 변질되거나 스트레스나 주위의 부재와의 열팽창 계수의 차로부터 생기는 힘을 받는다. 종래의 전극(102)을 포함하는 압전 기판 (101) 표면을 단순 히 절연층(103)으로 덮는 것만으로는, 절연층(103)과 전극(102) 및 압전 기판(101) 사이의 밀착력이 저하하여 절연층(103)이 박리하여, 특성이 열화되거나 쇼트되거나 하기 쉬워진다.
또한, 절연층(103)의 두께를 두껍게 하여 강도를 높이면 탄성 표면파 장치의 손실이 커지고, 절연층(103)의 두께가 얇으면 탄성 표면파 장치의 손실은 저감시킬 수 있지만 절연층(103)이 박리하기 쉬워진다.
탄성 표면파 장치는 압전 기판과 이 위에 설치된 전극을 구비한다. 전극은, 압전 기판의 위쪽에 설치된 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 제1 금속층과, 압전 기판의 위쪽에서 제1 금속층과 같은 위치에 설치된 제2 금속층을 갖는다.
이 탄성 표면파 장치는 전극 측면의 형상을 규제함으로써 전파 주파수의 편차가 작다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 탄성 표면파 장치의 전극의 단면도,
도 2는 실시 형태 1에 있어서의 전극의 확대도,
도 3은 실시 형태 1에 있어서의 전극의 확대도,
도 4는 실시 형태 1에 있어서의 다른 전극의 단면도,
도 5는 실시 형태 1에 있어서의 다른 전극의 단면도,
도 6은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 탄성 표면파 장치의 전극의 단면 도,
도 7은 실시 형태 2에 있어서의 다른 탄성 표면파 장치의 전극의 단면도,
도 8은 실시 형태 1에 있어서의 전자 부품의 단면도,
도 9는 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 탄성 표면파 장치의 전극의 단면도,
도 10은 실시 형태 3에 있어서의 전극의 확대도,
도 11은 실시 형태 3에 있어서의 전극의 확대도,
도 12는 실시 형태 3에 있어서의 전자 부품의 단면도,
도 13은 본 발명의 실시 형태 4에 있어서의 탄성 표면파 장치의 전극의 단면도,
도 14는 종래의 탄성 표면파 장치의 전극의 단면도,
도 15는 종래의 탄성 표면파 장치의 전극의 단면도이다.
(실시 형태 1)
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 탄성 표면파 장치의 전극의 단면도이다.
도 1에서, 압전 기판(1)에 Ti층(2)과 Al층(3)이 설치된다.
종래의 탄성 표면파 장치의 전극에 대해서는 전파 주파수를 목표값에 맞추기 위해서 층 두께와 전극 치수는 제어되고 있지만, 전극 측면의 형상에 대해서는 관리되고 있지 않다. 전극 간격이 일정한 경우, 층 두께가 두껍거나 전극 재료의 밀 도가 크면 주파수가 낮아지는 경향이 있다. 즉 전극의 중량이 크면 압전 기판의 진동이 억제되어 진동하는 주파수가 낮아진다. 따라서, 전극의 간격과 층 두께만을 고 정밀도로 제어하여도 전극의 질량이 불균일하면 결과로서 전파 주파수가 불균일하다.
전극의 중량이 층 두께, 전극 재료의 밀도 이외에 전극의 형상 즉 전극 측면의 형상, 평탄성에 의해 불균일하다. 따라서 전극 측면의 형상, 평탄성을 억제함으로써 전극 중량을 관리하여, 주파수의 편차를 억제할 수 있다.
이하에 본 실시 형태의 탄성 표면파 장치의 제조 공정에 대해서 설명한다.
LiTaO3 등으로 이루어지는 웨이퍼 형상의 압전 기판(1) 상에 Ti 등으로 이루어지는 금속을 예컨대 스퍼터링 등의 방법에 의해 소정의 층 두께의 Ti층(2)을 형성한다.
다음으로 Ti층(2) 위에 Al 등으로 이루어지는 금속을 스퍼터링 등의 방법에 의해 소정의 층 두께의 Al층(3)을 형성하고, 필요에 따라 이 조작을 소정 횟수 반복하여 Ti층(2)과 Al층(3)을 번갈아 적층하며, 최상층에 Ti층(2)을 형성한 전극을 얻는다.
또한, Ti층(2)과 Al층(3)의 적층 순서, 층 두께는 필요에 따라 바꿔도 상관없다.
다음으로, 금속층 상에 레지스트를 도포하고, 소정의 포토마스크를 맞추어 예컨대 스테퍼 등의 장치를 이용하여 노광, 현상하고, 불필요한 레지스트를 제거하여 소정의 패턴을 형성한다.
다음으로 예컨대 드라이 에칭 등의 방법에 의해 금속층에 빗형 전극, 반사기 전극, 패드 전극 등의 소정의 전극 패턴을 형성한다. 드라이 에칭시에는 드라이 에칭 조건을 제어함으로써 전극의 단면 형상을 전극의 상면보다 하면 쪽이 넓은 사다리꼴 형상으로, 전극 측면이 대략 직선적이며, 전극 측면의 표면의 요철을 거의 평탄하게 한다.
드라이 에칭은 예컨대 ICP(Inductively-Coupled Plasma) 등의 방법에 의해 행해지는데, 염소계의 라디칼이나 BCl2 ＋ 등의 질량이 무거운 이온을 이용하여, 압전 기판에 대하여 고주파의 바이어스를 인가함으로서 효율적으로 기판을 에칭할 수 있다.
전극의 단면 형상을 전극의 상면보다 하면 쪽이 넓은 사다리꼴 형상으로 하기 위해서는, 라디칼과 질량이 무거운 이온의 존재 비율을 거의 1:1 부근으로 하고, 큰 전력의 높은 고주파 바이어스 예컨대 100W를 인가한다. 이것에 의해 일단 튀어져 나간 금속 성분을 압전 기판에 가까운 부분으로 모아 상면보다 하면 쪽이 넓은 사다리꼴 형상의 전극을 얻을 수 있다.
그 후, 남은 레지스트를 제거하고, 다이싱 장치 등을 이용하여 절단하여, 개개의 탄성 표면파 장치(21)를 얻는다.
다음으로 이렇게 하여 얻어진 탄성 표면파 장치(21)를 이용하여 전자 부품을 조립한다.
도 8은 탄성 표면파 장치(21)를 이용한 전자 부품의 단면도이다. 전자 부품 은, 오목부를 갖는 베이스 부재(20)와, 탄성 표면파 장치(21)와, 범프(22)와, 탄성 표면파 장치(21)에 설치한 패드 전극(23)과, 베이스 부재(20)의 오목부에 설치한 인출 전극(24)과, 베이스 부재(20)의 외부 표면에 설치한 단자 전극(25)과, 뚜껑체(26)와, 뚜껑체(26)의 베이스 부재(20)측의 면에 설치한 접착 부재(27)로 구성되어 있다.
탄성 표면파 장치(21)의 패드 전극(23)에 금 등의 양도성 금속으로 이루어지는 범프(22)를 형성한다. 다음으로 미리 인출 전극(24) 및 단자 전극(25)을 설치한 베이스 부재(20)에, 탄성 표면파 장치(21)를 범프(22)가 인출 전극(24)과 접촉되도록 기능 면을 밑으로 하여 페이스다운 상태로 설치한다. 그리고, 초음파 등에 의해 범프(22)를 베이스 부재(20)에 접합, 실장한다. 그 후, 밀봉 장치 등을 이용하여 탄성 표면파 장치(21)를 실장한 베이스 부재(20)와, 미리 땜납 등의 접착 부재(27)를 담지시킨 뚜껑체(26)를 접착 부재(27)측이 베이스 부재(20)와 대향하도록 설치하고, 가열함으로써 접합, 밀봉하여, 전자 부품을 얻는다.
또한, 전자 부품의 제작에 있어서는 상술한 방법, 구성 이외에, 필요에 따라 다른 방법 예컨대 와이어 본딩 등으로 탄성 표면파 장치(21)를 실장하여도 상관없다. 접착 부재(18)로서 금 또는 금을 포함하는 납재, 도금 등을 이용하여도 상관없다. 또한, 베이스 부재의 내부에 범프와 외부 단자를 접속하기 위한 배선을 설치하여도 상관없다.
전극의 최하층에 Ti 또는 Ta 등의 금속을 이용함으로써 압전 기판(1) 상에 배향성이 좋은 금속층을 형성할 수 있고, Ti 또는 Ta 등의 금속과 Al 등의 금속을 적층함으로써 탄성 표면파 장치(21)의 내전력 특성을 높일 수 있다.
또한, 최상층에 Ti 또는 Ta 등의 금속을 이용함으로써 드라이 에칭시에 발생하는 최상층의 전극 표면의 손상을 억제할 수 있고, 전극 형상 및 치수를 균일화함으로써 전극 질량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다. 또한, 최상층에 설치한 Ti 또는 Ta는 최상층 밑에 설치한 Al 또는 Al 합금에 비해 화학적으로 안정하기 때문에, 장치의 내후성, 특히 내습성을 안정되게 할 수 있다.
전극은 단면 형상을 전극의 상면보다 하면 쪽이 넓은 사다리꼴 형상으로 또한 측면을 대략 직선적으로 전극 측면의 표면을 요철을 거의 평탄하게 하는, 즉 드라이 에칭 시에 발생하는 사이드 에칭을 억제하여 전극 형상 및 치수를 균일화함으로써 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다.
이러한 전극의 형상을 얻기 위해서는 전극 재료로서 드라이 에칭 레이트가 다른 금속 또는 합금을 다수 조합시킨다. 또는 드라이 에칭시에 일단 기화 또는 하전(荷電) 입자에 의해 튀어져 나간 금속 또는 합금이 재응집하여 고체로 되는 성능이 다른 금속 또는 합금을 다수 조합하여, 선택한 금속 또는 합금에 맞추어 드라이 에칭 조건을 제어하는 것에 의해서도 그 형상을 얻을 수 있다.
본 실시 형태 1에서는 드라이 에칭하기 쉬운 금속으로서 Al을 이용하였지만 이것 이외에 예컨대 Al-Cu 합금이나 그 밖의 드라이 에칭하기 쉬운 금속 등을 이용할 수 있다. 또한, 드라이 에칭하기 어려운 금속으로는 Ti를 이용하였지만 이것 이외에 예컨대 Ta나 그 밖의 드라이 에칭하기 어려운 금속 또는 합금 등을 이용할 수 있다.
이와 같이 전극 재료, 전극 형상, 드라이 에칭 조건을 제어함으로써, 전극 측면을 대략 직선으로 하고 전극 측면의 표면의 요철을 거의 평탄하게 할 수 있다.
도 2는 도 1의 전극 측면의 부분 X의 확대도이다. 탄성 표면파 장치는 Ti층(2)과 Al층(3)을 갖는다.
전극 측면의 요철에 대하여, Al층(3)의 표면에 대하여 수직한 방향의 Ti층(2)의 요철을 층간 단차(h)에 의해 규정한다. 본 실시 형태 1에서는 층간 단차(h)는 1nm이었지만, 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차를 억제하기 위해서는 편차를 고려하여도 층간 단차(h)를 5nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 마찬가지로 전극 측면 표면의 요철 및 기복은 5nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 요철 및 기복이 5nm를 초과하면 전극 중량의 편차에 주는 영향이 무시할 수 없게 되어 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차에 작용하고, 그 영향이 무시할 수 없게 된다. 여기서 기복이란 단차 같은 국부적인 요철이 아니라, 표면 상의 넓은 범위의 완만한 요철을 말한다.
또한, 장소에 의해 층간 단차(h)의 크기가 다른 경우는 최대값만을 나타내는 것으로 한다.
또한, 드라이 에칭에 의해 전극이 없는 부분의 압전 기판(1)도 에칭된다. 압전 기판(1)의 에칭 양이 크면 외관상 전극이 두꺼워진 것과 마찬가지로, 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수가 저주파수 측으로 시프트시키는 동시에 전파 주파수 의 편차의 원인이 된다. 따라서 압전 기판(1)의 에칭은 작은 쪽이 바람직하다.
도 3은 도 1의 전극 측면의 부분 Y의 확대도이다. 압전 기판(1)의 에칭 양은 드라이 에칭된 압전 기판(1)에서 전극이 있는 부분의 압전 기판(1)의 표면을 기준으로 하여 전극이 없는 부분의 압전 기판(1)의 표면까지의 거리를 기판 패인 양(d)에 의해 규정한다. 또한 에칭 양은 전극 측면의 경사 각도(θ)를 에칭되어 있지 않은 압전 기판(1)의 표면과 최하층의 전극에 접하여 설치된 전극 측면이 이루는 각도에 의해 규정한다. 본 실시 형태 1에서는 기판 패인 양(d)은 5nm이었지만 편차를 고려하여도 기판 패인 양(d)을 1Onm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 기판 패인 양(d)이 1Onm를 초과하면 실질적인 전극의 두께 즉 기판의 패인 거리를 더한 합계의 두께가 외관상 실제의 전극보다도 두꺼워진 것과 같은 작용을 하고, 그 영향이 무시할 수 없게 되어 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수가 저주파수 측으로 시프트되는 동시에 전파 주파수의 편차의 원인이 된다.
전극 측면은 드라이 에칭에 의해 다소 손상을 받는데, 전극의 단면 형상을 전극의 상면보다 하면 쪽이 넓은 사다리꼴 형상이 되도록 드라이 에칭 조건을 제어한다. 이에 따라 전극 측면에의 손상을 완화하고 전극 측면의 최상층의 요철이 상대적으로 가장 작게 되어, 전극 형상 및 치수를 균일화할 수가 있고 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다.
도 1에서, 전극의 최하면 폭(L)과 전극 간격(S)은, 본 실시 형태 1에서는 L/(L+S)이 O.59∼O.61의 범위이다. L/(L+S)을 이 규정값의 범위로 한정함으로써 전극 형상 및 치수를 균일화할 수 있고 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다. 편차를 고려하여도 L/(L+S)은 0.58∼0.65의 범위인 것이 바람직하다. 또한, L/(L+S)이 0.58 미만이거나 0.65를 초과하거나 하면 전극 측면의 표면의 평탄성이 나빠져, 요철이 발생하고 전극 중량의 편차가 커져 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차가 커진다.
또한, 도 1에서 전극의 상면 폭(A)과 최하면 폭(L)은, 실시 형태 1에서는 A/L이 0.82∼0.85의 범위였는데, A/L을 이 규정값의 범위로 한정함으로써 전극 형상 및 치수를 균일화할 수가 있고 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다. 상면보다 하면의 폭 쪽이 넓은 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 전극은, A/L은 제어 가능 범위가 0.8∼0.9이고, 또한 A/L의 센터값에 대한 편차가 ±0.004의 범위인 것이 바람직하다.
또, A/L이 0.8 미만이거나 0.9를 초과하거나 하면 전극 측면의 표면의 평탄성이 나빠져, 요철이 발생하고 전극 중량의 편차가 커져 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차가 커진다.
또한, 상면보다 하면의 폭 쪽이 좁은 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 전극에서는, A/L은 1.1∼1.3의 범위에 있고, 또한 A/L의 센터값에 대하여 편차가 ±0.004의 범위로 들어가는 것이 바람직하다.
또한, 전극 형상을 좌우 대칭으로 함으로써 전파 파의 반사를 균일화 할 수 있는 동시에 전극 형상의 정밀도를 높일 수 있다. 따라서 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차를 저감할 수 있다.
도 3에서 전극 측면의 경사각(θ)은, 본 실시 형태 1에서는 73∼75도 나온 다. 경사각(θ)을 규정값의 범위로 한정함으로써 전극 측면의 형상을 균일화 할 수 있고 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다. 각도(θ)는, 편차를 고려하여도 70∼80도인 것이 바람직하다. 또한, 경사각(θ)이 70도보다 작거나 80도를 초과하거나 하면 전극 측면의 표면의 평탄성이 나빠져, 요철이 발생하고 전극 중량의 편차가 커져 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차가 커지게 된다.
본 실시 형태 1에서의 전극에서는 드라이 에칭 레이트가 다른 금속을 다수 종류 적층하고 있다. 이 때문에 에칭하기 어려운 층은 사각형 형상이고, 에칭하기 쉬운 층의 형상은 상면보다 하면의 폭 쪽이 넓은 사다리꼴 형상이 된다. 사각형 형상과 사다리꼴 형상의 단차를 작게 하여, 전극 측면의 표면을 거의 평탄하게 함으로써 전극 형상 및 치수를 균일화 할 수 있고 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(21)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다.
종래, 전극 간격이나 전극 두께만을 제어하여 전극 형상을 예컨대 사각형 형상이나 사다리꼴 형상으로 관리하였다고 해도 전파 주파수의 평균값은 제어할 수 있었지만, 전극 중량이 불균일하여, 전파 주파수가 불균일하였다. 본 실시 형태에서는 전극 중량이 층 두께, 전극 재료의 밀도 이외에 전극의 형상 즉 전극 측면의 형상, 평탄성을 제어함으로써 전극 중량을 관리하여, 탄성 표면파 장치의 전파 주파수의 편차를 억제할 수 있다.
또한, 전극 형상의 편차가 전극 중량의 편차에 주는 영향은 전극 재료로서 이용하는 금속의 질량이 클수록 크다. 따라서 전극 중량의 편차를 억제하기 위해 서는 가능하면 질량이 작은 금속을 이용하는 쪽이 유리하다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 전극 형상은 상면보다 하면의 폭 쪽이 좁은 사다리꼴 형상이어도 상관없다. 이 형상을 얻기 위해서는, 드라이 에칭용 이온류중의 라디칼과 BCl2 ＋ 등의 질량이 무거운 이온의 존재 비율을 1:1보다도 질량이 무거운 이온의 존재 비율을 높이고, 또한 압전 기판에 대하여 인가하는 고주파의 바이어스를 작게 하여 예컨대 40W를 인가한다. 이것에 의해 질량이 무거운 이온에 의한 전극 측면의 사이드 에칭을 촉진할 수 있기 때문에 전극 형상을 상면보다 하면의 폭 쪽이 좁은 사다리꼴 형상을 얻을 수 있다. 또한, 이렇게 해서 형성한 전극, 압전 기판 상에 도 5에 도시하는 바와 같이 보호층을 설치하여도 된다.
또한, 이렇게 해서 얻어진 탄성 표면파 장치(21)와 PIN 다이오드 또는 GaAs계 반도체 등으로 이루어지는 전환 스위치와 로우 패스 필터와 배선을 내장한 기판 또는 패키지를 조합하여 다수 모듈 등의 전자 부품을 구성함으로써, 송, 수신 신호를 전환하여 특성 주파수만을 취출할 수 있는 복합 기능을 갖는 복합 모듈 전자 부품을 얻을 수 있다.
(실시 형태 2)
도 6은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 탄성 표면파 장치의 전극의 단면도이다. 실시 형태 1의 도 1에서 설명한 것과 동일한 것에 대해서는 동일 번호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
이 탄성 표면파 장치는, 압전 기판(1)과, 압전 기판(1) 상에 설치된 전극을 구비한다. 전극(30)은, 사각형 형상의 단면을 갖는 제1 금속층(63)과, 제1 금속층(63) 상에 설치된, 제1 금속층(63)보다 폭이 넓은 제2 금속층(62)을 갖는다.
제1과 제2 금속층(63, 62)은 에칭 레이트가 다르고, 제1 금속층(63)은 제2 금속층(62)보다 에칭 레이트가 크다. 이 에칭 레이트는 드라이 에칭에서의 에칭 레이트이다. 또한, 제1과 제2 금속층(63, 62)은 기화 후의 재응집 성능이 달라도 된다. 제1 금속층(63)은 Al을 함유하고, 제2 금속층(62)은 Ti와 Ta 중의 어느 한쪽을 함유한다.
제2 금속층(62)의 측면의 요철은 제1 금속층(63)의 측면의 요철보다 작고, 쌍방의 측면은 거의 평탄하다. 구체적으로는, 실시 형태 1과 같은 이유로 측면의 표면은 5 나노미터 이하의 요철을 갖는 것이 바람직하다. 제1과 제2 금속층(63, 62)의 측면의 층간 단차는 5 나노미터 이하인 것이 바람직하다.
전극의 압전 기판으로부터 먼 상면의 폭(A)과 먼 하면의 폭(L)은, A/L이 0.98∼1.01의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 실시 형태 1과 마찬가지로 압전 기판의 전극이 없는 부분에 패인 양은 10 나노미터 이하인 부분을 가져도 된다.
또한 도 7에 도시하는 바와 같이, 탄성 표면파 장치는 전극을 피복하는 SiO2 등의 절연성 보호층(64)을 구비하여도 된다.
일반적으로 드라이 에칭을 행하면 전극의 하부로 갈수록 주위의 대전 등의 영향을 받아 하전 입자의 진행 방향이 구부러지기 쉬워 전극 하부의 측면이 에칭되기 쉬워지는 소위 사이드 에칭이 쉽게 발생한다. 그러나 드라이 에칭 조건을 제어 함으로써 사이드 에칭을 거의 발생하지 않게 할 수 있어, 전극 측면의 요철의 발생을 억제하고, 전극 측면의 평탄성을 높일 수 있다.
전극(30)의 단면 형상을 사각형 형상으로 하기 위해서는, 드라이 에칭의 이온류중의 염소계의 라디칼과 BCl2 ＋ 등의 질량이 무거운 이온의 존재 비율을 거의 1:1 부근으로 하고, 실시 형태 1보다도 작은 고주파 바이어스 예컨대 60W를 인가한다. 이것에 의해 에칭으로 금속 성분이 튀어져 나가는 비율과 압전 기판에 가까운 부분으로 다시 금속 성분이 모이는 비율의 밸런스를 맞출 수 있어, 전극의 단면 형상을 사각형 형상으로 할 수 있다.
전극(30) 측면의 평탄성은 전극 최상면의 전극 폭을 A, 전극 최하면의 전극 폭을 L로 하였을 때, 사이드 에칭의 정도를 A/L로 평가한다. 실시 형태 2에서는 A/L은 1.000∼1.002이지만, 제어 가능 범위로서는 0.98∼1.01의 범위인 것이 바람직하다. A/L이 1.01을 초과하면 사이드 에칭 등의 영향이 나타나 전극(30)의 중량이 작아지는 동시에 중량의 편차가 커져, 탄성 표면파 장치의 전파 주파수의 편차가 커진다.
또한, A/L 값의 편차가 A/L의 센터값에 대하여 ±0.004의 범위에 있을 때 전극(30) 중량의 편차가 작아져, 탄성 표면파 장치의 전파 주파수의 편차를 작게 하는 것에 유효하다.
따라서 드라이 에칭 시에 발생하는 사이드 에칭을 억제하면 전극 형상 및 치수를 균일화 할 수 있고 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(21)의 전 파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다.
전극(30)을 형성한 후, 스퍼터링 또는 CVD 등의 방법에 의해 전극(30) 및 압전 기판(1)의 표면 상에 SiO2의 박막을 형성하여 보호층(64)을 형성한다.
이러한 구성에 의해, 전극(30)을 사각형 형상으로 하고 전극 측면이 대략 직선적으로 표면의 요철을 평탄하게 할 수 있다. 따라서, 전극(30)의 형상 및 치수, 그 측면의 형상을 균일화할 수 있고, 전극(30)의 중량의 편차를 저감시킬 수 있어, 탄성 표면파 장치의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다. 전극(30)과 압전 기판(1) 상을 절연성 보호층(31)으로 피복함으로써 전극(30) 상에 도전성의 이물질, 예컨대 금속 더스트 등이 부착하여도 쇼트되는 경우가 없기 때문에 불량을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태 2에서는 보호층(64)을 전극(30) 및 압전 기판(1)의 표면에 피복하였지만, 전극(3O) 상에만 피복하여도 상관없다. 또한 보호층은 SiO2 이외에 절연성을 갖는 다른 물질을 이용하여도 상관없다.
전극(30) 측면의 요철을 평탄화하여 전극을 서로 간섭하기 어렵게 배치함으로써, 측면을 압전 기판에 대하여 거의 수직이 되게 하여도 전극 단면에서의 반사를 억제할 수 있어 원하는 주파수 특성을 얻을 수 있다.
(실시 형태 3)
도 9는 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 탄성 표면파 장치의 전극의 단면도이다. 탄성 표면파 장치에서는 LiTaO3 등으로 이루어지는 압전 기판(11) 상에 드 라이 에칭되기 어려운 Ti 등으로 이루어지는 제1 금속층(12)과 이 위에 드라이 에칭되기 쉬운 Al 등으로 이루어지는 제2 금속층(13)을 번갈아 각각 2층씩 적층하고, 또한 그 위에 제1 금속층(12)을 형성하고, 포토리소그래피법 등을 이용하여 원하는 전극 패턴(14)이 형성된다. 또한, 적어도 전극 패턴(14)을 포함하는 압전 기판(11) 상은 탄화규소 등의 절연물로 이루어지는 보호층(15)으로 피복된다.
압전 기판(11)에 수직한 방향의 전극(14) 단면은 제2 금속층(13)의 상면이 하면보다 작은 사다리꼴 형상으로, 다수인 제1 금속층(12) 중 전극 패턴(14)의 최상층과 최하층에 있는 제1 금속층(12)을 제외한 중간에 설치한 제1 금속층(16)은 전극(14)의 측면부에서 제2 금속층(13)보다도 외측으로 돌출되어 있다.
전극(14) 측면의 돌출부(17)는 앵커되어 보호층(15)과 전극 패턴(14)의 밀착력을 높여 보호층(15)의 박리를 어렵게 한다.
이하에 전극(14)의 제조 공정에 대해서 설명한다.
LiTaO3 등으로 이루어지는 웨이퍼 형상의 압전 기판(11) 상에 Ti 등의 금속으로 이루어지는 제1 금속층(12)을, 예컨대 스퍼터링 등의 방법에 의해 소정의 두께로 형성한다.
다음으로 제1 금속층(12) 상에 Al 등으로 이루어지는 금속을 스퍼터링 등의 방법에 의해 소정 두께의 제2 금속층(13)을 형성하고, 필요에 따라 이 조작을 소정 횟수 반복하여 제1 금속층(12)과 제2 금속층(13)이 번갈아 적층되고, 최상층에 제1 금속층(12)이 형성된다.
또한, 제1 금속층(12)과 제2 금속층(13)의 적층 순서, 두께는 필요에 따라 바꿔도 상관없다.
다음으로, 금속 층 상에 레지스트를 도포하고, 소정의 포토마스크를 맞춰서 예컨대 스테퍼 등의 장치를 이용하여 노광, 현상하고, 불필요한 레지스트를 제거하여 소정 패턴의 전극(14)을 형성한다.
다음에 예컨대 드라이 에칭 등의 방법에 의해 금속층에 빗형 전극, 반사기 전극, 패드 전극 등의 소정의 전극(14)을 형성한다. 드라이 에칭시에는 드라이 에칭 조건을 제어함으로써 전극의 단면 형상을 전극의 상면보다 하면 쪽이 넓은 사다리꼴 형상으로, 전극 측면에 제2 금속층(13)의 돌출부(17)를 형성한다.
드라이 에칭은 예컨대 ICP(Inductively-Coupled Plasma) 등의 방법에 의해 행해진다. 염소계의 라디칼이나 질량이 무거운 이온을 이용하여, 압전 기판에 대하여 고주파의 바이어스를 인가함으로써 효율적으로 전극(14)을 에칭할 수 있다.
전극의 단면을 전극의 상면보다 하면 쪽이 넓은 사다리꼴 형상으로 하기 위해서는, 라디칼과 질량이 무거운 이온의 존재 비율을 거의 1:1 부근으로 하여, 높은 고주파 바이어스를 인가한다. 이것에 의해 일단 튀어져 나간 금속 성분이 압전 기판에 가까운 부분으로 최응집하고, 상면보다 하면 쪽이 넓은 사다리꼴 형상이 얻어진다.
그 후, 남은 레지스트를 제거하고, 전극(14)을 포함하는 압전 기판(11) 상에 탄화규소 등의 절연물로 이루어지는 보호층(15)을 예컨대 고주파 스퍼터링 등의 방법으로 형성하고, 다이싱 장치 등을 이용하여 절단하여, 개개의 탄성 표면파 장치(41)를 얻는다.
다음에 이렇게 해서 얻어진 탄성 표면파 장치(41)를 이용하여 전자 부품(42)을 조립한다.
도 12는 탄성 표면파 장치(41)를 이용한 전자 부품(42)의 단면도이다. 전자 부품(42)에서는 알루미늄 등으로 이루어지는 탑재 부재인 베이스 부재(43)의 오목부(44) 바닥면에 텅스턴 등의 위에 금 등을 포개어 인출 전극(45)이 형성되어 있다. 인출 전극(45)은, 베이스 부재(43)의 외주면에서 인출 전극(45)과 접속하는 텅스턴 등의 위에 금 등을 포개어 이루어지는 단자 전극(46)을 구비한다. 인출 전극(45) 위에 금 등으로 이루어지는 범프(47)를 통해, 탄성 표면파 장치(41)에 설치된 전극 패턴(14)에 접속하는 패드 전극(48)과 접속되어, 탄성 표면파 장치(41)가 페이스다운 실장된다. 그리고 금-주석 등으로 이루어지는 접착 부재(49)를 담지시킨 알루미늄 등으로 이루어지는 뚜껑체(50)에 의해 베이스 부재(43)를 가압 가열함으로써 접착 부재(49)를 용융하고, 탄성 표면파 장치(41)가 기밀 밀봉된다.
또한, 전자 부품은 상술한 방법, 구성 이외에 이하의 방법으로도 형성될 수 있다. 즉, 필요에 따라 다른 방법 예컨대 와이어 본딩 등으로 탄성표면파 장치(41)를 페이스업 실장하여도 상관없고, 접착 부재(49)로서 은 또는 은을 포함하는 납재, 도금, 땜납, 무연 땜납 등을 이용하여도 상관없다. 또, 베이스 부재의 내부에 범프와 외부 단자를 접속하기 위한 배선을 설치하여도 상관없다.
전극 재료로서 그 최하층에 Ti 또는 Ti 합금 또는 Ta 또는 Ta 합금 등의 금속을 이용함으로써, 압전 기판(11) 상에 배향성이 좋은 금속층을 형성할 수 있어, 탄성 표면파 장치(41)의 내전력 특성을 높일 수 있다.
또한, 최상층에 Ti 또는 Ti 합금 또는 Ta 또는 Ta 합금 등의 금속을 이용함으로써 드라이 에칭시에 발생하는 최상층의 전극 표면의 손상을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 전극 형상 및 치수를 균일화함으로써 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다.
또한, 최상층에 설치한 제1 금속층은 그 밑에 설치한 Al 또는 Al 합금에 비하여 화학적으로 안정하기 때문에 보호층(15)과의 밀착성이 좋고 내구성에도 우수하다. 따라서 탄성 표면파 장치(41)의 내후성, 특히 내전력 특성 및 내습 특성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 사다리꼴 형상으로 돌출부(17)를 갖는 전극(14)을 얻기 위해서는 전극 재료로서 드라이 에칭 레이트가 다른 금속이나 합금을 다수 조합시킨다. 또는 드라이 에칭시에 일단 기화 또는 하전 입자에 의해 튀어져 나간 금속 또는 합금이 재응집하여 고체로 되는 성능이 다른 금속 또는 합금을 다수 조합시키고, 선택한 금속 또는 합금에 맞춰 드라이 에칭 조건을 제어하는 것에 의해서도 전극(14)을 얻을 수 있다.
본 실시 형태 3에서는 드라이 에칭되기 쉬운 제2 금속층의 재료로서 Al을 이용하였지만 이것 이외에 예컨대 Al-Cu 합금이나 그 밖의 드라이 에칭되기 쉬운 금속 등을 이용할 수 있다. 또한, 드라이 에칭되기 어려운 금속으로는 Ti를 이용하였지만 이것 이외에 예컨대 Ta나 이들 합금 및 그 밖의 드라이 에칭되기 어려운 금속 또는 합금 등을 이용할 수 있다.
또한, 보호층(15)으로는 탄화규소를 이용하지만 이것 이외에 산화규소, 질화 규소, 산화알루미늄, 산화마그네슘 등을 이용할 수 있다.
도 10은 도 9의 전극(14)의 부분 X의 확대도이다.
도 10에서, 전극 패턴(14) 측면의 표면으로부터 돌출한 돌출부(17)는 전극 패턴(14) 측면의 제2 금속층(13)의 표면에 대하여 수직인 방향의 제1 금속층(12)의 돌출 정도를 층간 단차(h)에 의해 규정한다. 실시 형태 3에서는 층간 단차(h)는 13nm이었지만, 탄성 표면파 장치(41)의 보호층(15)의 밀착성을 높이기 위해서는 층간 단차(h)를 7nm 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 전극 패턴(14) 측면 표면의 기복은 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수 편차를 억제하기 위해서는 5nm 이하로 하는 것이 바람직하다.
여기서 기복이란 단차와 같은 국부적인 요철이 아니고, 표면 상의 넓은 범위의 완만한 요철을 말한다.
또한, 장소에 의해 층간 단차(h)의 크기가 다른 경우는 최대값만을 나타내는 것으로 한다.
또한, 드라이 에칭에 의해 전극이 없는 부분의 압전 기판(11)도 에칭되지만, 압전 기판(11)의 에칭 양이 크면 외관상 전극이 두꺼워진 것과 같이 작용한다. 이것은 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수가 저주파수 측으로 시프트시키는 동시에 전파 주파수의 편차의 원인이 되므로 압전 기판(11)의 에칭은 작은 쪽이 바람직하다.
도 11은 도 9의 전극 측면의 부분 Y의 확대도이다. 압전 기판(11)의 에칭 양은 압전 기판(11)에서 전극(14)이 있는 부분의 표면을 기준으로 하여 전극(14)이 없는 부분의 압전 기판(11) 표면까지의 거리를 기판 패인 양(d)에 의해 규정한다. 또한 전극(14) 측면의 경사 각도(θ)를 에칭되어 있지 않은 압전 기판(11)의 표면과 최하층의 전극에 접하여 설치한 제2 금속층(13)이 이루는 각도(θ)에 의해 규정한다. 실시 형태 3에서는 기판 패인 양(d)은 5nm이지만 편차를 고려하여도 기판 패인 양(d)을 1Onm 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 기판 패인 양(d)이 1Onm을 초과하면 실질적인 전극에 두께 즉 기판이 패인 거리를 더한 합계의 두께가 외관상 실제의 전극(14)보다도 두꺼워진 것과 같은 작용을 하여, 그 영향이 무시할 수 없게 되어 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수가 저주파수 측으로 시프트하는 동시에 전파 주파수의 편차의 원인이 된다.
또한 전극(14)의 측면은 드라이 에칭에 의해 다소 손상을 받는다. 그러나 전극(14)의 단면을 상면보다 하면 쪽이 넓은 사다리꼴 형상이 되도록 드라이 에칭 조건을 제어함으로써 전극(14)의 측면에의 손상을 완화시킬 수 있다. 또한 측면의 최상층의 요철을 가장 작게 함으로써, 전극 형상 및 치수를 균일화할 수 있고 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다.
또한, 도 11에서 전극 패턴(14) 측면의 경사각(θ)은, 본 실시 형태 3에서는 73∼75도이다. 경사각(θ)을 그 규정값의 범위로 한정함으로써 전극 패턴(14) 측면의 형상을 균일화할 수 있고 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다. 경사각(θ)은, 편차를 고려하여도 70∼80도인 것이 바람직하다. 경사각(θ)이 70도보다 작거나 80도를 초과하거나 하 면 전극(14) 측면의 평탄성이 나빠져, 요철이 생기고 전극 중량의 편차가 커져 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수의 편차가 커진다.
또한, 도 9에서 전극(14)의 최하면의 폭(L)과 간격(S)은, 실시 형태 3에서는 L/(L+S)이 0.59∼0.61이었지만, L/(L+S)을 규정값의 범위로 한정함으로써 전극 형상 및 치수를 균일화할 수 있고, 또한 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다. L/(L+S)은 편차를 고려하여도 0.58∼O.65인 것이 바람직하다.
또한, L/(L+S)이 O.58 미만이거나 0.65를 초과하거나 하면 전극 패턴(14) 측면의 표면의 평탄성이 나빠져, 요철이 발생하고 전극 중량의 편차가 커져 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수의 편차도 커진다.
또한, 도 9에서 전극(14)의 상면의 폭(A)과 최하면의 폭(L)은, 실시 형태 3에서는 A/L이 0.82∼0.85이었다. A/L을 규정값의 범위로 한정함으로써 전극 형상 및 치수를 균일화 할 수 있고 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다.
전극이 상면보다 하면의 폭 쪽이 넓은 사다리꼴 형상인 경우, A/L의 제어 가능 범위는 0.8∼0.9이고, 또한 A/L의 센터값에 대하여 편차가 ±0.004의 범위에 들어가는 것이 바람직하다.
또, A/L이 0.8 미만이거나 0.9를 초과하거나 하면 전극 패턴(14) 측면의 표면의 평탄성이 나빠져, 요철이 생기고 전극 중량의 편차가 커져 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수의 편차가 커진다.
또한, 전극이 상면보다 하면의 폭 쪽이 좁은 사다리꼴 형상인 경우, A/L은 1.1∼1.3의 범위에 있고, 또한 A/L의 센터값에 대하여 편차가 ±0.004의 범위에 들어가는 것이 바람직하다.
또한, 전극 형상을 좌우 대칭으로 함으로써 전파 파의 반사를 균일화할 수 있는 동시에 전극 형상의 정밀도를 높일 수 있기 때문에 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다.
또한, 돌출부(17)의 층간 단차(h)에 대해서도 좌우 대칭으로 함으로써 보호층(15)과 제1 금속층(12) 및 제2 금속층(13)과의 밀착성을 전극 패턴(14)의 좌우로 밸런스를 맞출 수 있기 때문에, 이들의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태 3에서의 전극(14)에서는, 드라이 에칭 레이트가 다른 금속을 다수 종류 적층하고 있다. 에칭되기 어려운 제1 금속층(13)은 사각형 형상이고, 에칭되기 쉬운 제2 금속층은 상면보다 하면의 폭 쪽이 넓은 사다리꼴 형상으로 되기 쉽다. 그러나, 이들의 측면 표면의 기복을 저감시킴으로써 전극 형상 및 치수를 균일화시킬 수 있고 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있다.
또한, 전극(14)은 상면보다 하면의 폭 쪽이 좁은 사다리꼴 형상으로 함으로써 보호층(15)과 전극 패턴(14)의 밀착성을 더욱 높일 수 있다. 이 형상을 얻기 위해서는, 드라이 에칭의 이온류중의 라디칼보다도 질량이 무거운 이온의 존재 비율을 높여, 압전 기판에 대하여 인가하는 고주파의 바이어스를 작게 한다. 이것에 의해, 질량이 무거운 이온에 의한 전극 측면의 사이드 에칭을 촉진시킬 수 있기 때 문에 전극 형상을 상면보다 하면의 폭 쪽이 좁은 사다리꼴 형상으로 할 수 있다.
또한, 이렇게 하여 얻어진 탄성 표면파 장치(41)와 PIN 다이오드 또는 GaAs계 반도체 등으로 이루어지는 전환 스위치와 로우 패스 필터와 배선을 내장한 기판 또는 패키지를 조합하여 복합 모듈 등의 전자 부품을 구성할 수 있다. 이 전자 부품에 의해, 송, 수신 신호를 전환하여 특정 주파수만을 취출할 수 있는 송, 수신 양쪽으로 이용할 수 있는 복합 기능을 갖는 복합 모듈을 얻을 수 있다.
(실시 형태 4)
도 13은 본 발명의 실시 형태 4에 있어서의 탄성 표면파 장치의 전극의 단면도이다. 실시 형태 3의 도 9에서 설명한 것과 동일한 것에 대해서는 동일 번호를 부여하고, 상세한 설명은 생략한다.
본 실시 형태 4와 실시 형태 3의 상이한 점은, 전극(51)의 단면 형상 및 전극(51)의 표면에 설치한 보호층(52)의 재질 및 그 형성 영역이다. 그 외에 대해서는 실시 형태 3과 같은 조작을 행하여 탄성 표면파 장치 및 전자 부품 및 복합 모듈을 제조하였다.
즉, 실시 형태 3에서는, 전극(14)의 단면 형상은 전극의 상면보다 하면 쪽이 넓은 사다리꼴 형상이고, 전극(14)의 중간에 설치된 제1 금속층(16)이 사다리꼴 형상의 전극(14)의 측면으로부터 돌출되어 있다. 보호층(15)의 재질로서는 탄화규소를 이용하고, 보호층(15)은 전극(14)을 포함하는 압전 기판(11) 상에 설치된다.
본 실시 형태 4에서는 전극(51)의 단면은 드라이 에칭되기 쉬운 금속 또는 합금으로 이루어지는 제4 금속층(53)이 사각형 형상이고, 전극(51)의 드라이 에칭 되기 어려운 금속 또는 합금으로 이루어지는 중간에 설치한 제3 금속층(54)이 전극(51)의 측면으로부터 돌출시킨 돌출부를 형성한다. 보호층(52)의 재질로서는 산화규소를 이용하여 전극의 상면 및 측면 부분만을 피복한다.
본 실시 형태 4의 경우 층간 단차(h)는 10nm이었지만, 탄성 표면파 장치(41)의 보호층(52)의 밀착성을 높이기 위해서는 층간 단차(h)를 7nm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 돌출부(55)가 앵커로 되어 보호층(52)과 전극(51)의 밀착성을 높여주는 동시에, 보호층(52)과 전극 패턴(51)의 접촉하는 면적을 크게 할 수 있기 때문에 밀착성을 더욱 높일 수 있다.
전극(51) 측면의 표면의 기복은 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수의 편차를 억제하기 위해서 5nm 이하로 하는 것이 바람직하다.
일반적으로 드라이 에칭을 행하면 전극(51)의 하부, 즉 압전 기판(11)에 근접할수록 주위의 대전 등의 영향을 받아 하전 입자의 진행 방향이 구부러지기 쉬워져 전극(51) 하부의 측면이 에칭되기 쉬워지는 소위 사이드 에칭이 쉽게 발생한다. 그러나, 드라이 에칭 조건을 제어함으로써 사이드 에칭을 거의 발생하지 않게 할 수 있어, 전극(51) 측면의 기복의 발생을 억제하여, 측면의 평탄성을 높일 수 있다.
제4 금속층(53)의 단면 형상을 사각형 형상으로 하기 위해서는, 하전 입자의 라디칼과 이온의 존재 비율을 거의 1:1 부근으로 하고, 실시 형태 1보다도 작은 고주파 바이어스를 인가한다. 이것에 의해 에칭과 일단 튀어져 나간 금속 성분을 압전 기판 가까운 부분으로의 최응집의 밸런스를 맞출 수 있어, 전극(51)의 단면 형 상을 사각형 형상으로 할 수 있다.
사각형 형상의 전극(51) 측면의 평탄성에 대해서, 최상면의 폭(A)과 최하면의 폭(L)은 실시 형태 4에서는 사이드 에칭의 정도를 A/L로 평가하면 A/L은 1.000∼1.002이었다. A/L은 제어 가능한 범위로서는 0.98∼1.01의 범위에 들어가는 것이 바람직하다.
사각형 형상의 전극(51)에서 A/L이 1.01을 초과하면 사이드 에칭 등의 영향이 생겨 전극(51)의 중량이 작아지는 동시에 편차가 커져, 탄성 표면파 장치의 전파 주파수 편차가 커진다.
또, A/L은 0.98∼1.01의 범위이고, 또한 그 편차가 A/L의 센터값에 대하여 ±0.004의 범위에 있을 때 중량의 편차가 작아져, 탄성 표면파 장치의 전파 주파수 편차를 작게 하는 것에 유효하다. 따라서 드라이 에칭 시에 발생하는 사이드 에칭을 억제하면 전극 형상 및 치수를 균일화 할 수 있고 전극 중량의 편차를 저감시켜 탄성 표면파 장치(41)의 전파 주파수의 편차를 저감시킬 수 있게 된다.
전극(51)을 형성한 후, 전극(51) 이외의 영역을 레지스트 등에 의해 마스킹하며, 스퍼터링 또는 CVD 등의 방법에 의해 전극(51)의 상면 및 측면에 산화규소의 박막을 형성함으로써 보호층(52)이 형성된다.
이러한 구성에 의해, 전극(51)을 사각형 형상으로 하고, 측면의 기복을 작게 함으로써 형상을 제어하기 쉬워진다. 따라서 전극(51)의 치수 및 중량의 편차를 저감시킨다. 전극(51)의 중간에 설치한 제3 금속층(54)이 전극(51)의 측면으로부터 돌출하고, 전극(51)의 상면 및 측면을 보호층(52)으로 피복한다. 이것에 의해 전극(51) 상에 도전성의 이물질 예컨대 금속 더스트 등이 부착하여도 쇼트되지 않으므로 탄성 표면파 장치의 특성 불량을 저감시킬 수 있다.
이렇게 하여 얻어진 탄성 표면파 장치를 이용하여 전자 부품 및 복합 모듈을 제조할 수 있다.
또한, 본 실시 형태 4에서는 보호층(52)을 전극(51)의 상면 및 측면에만 피복하였지만, 전극(51)을 포함하는 압전 기판(11)의 표면에 피복하여도 상관없다.
또한, 보호층(52)은, 산화규소 이외에 질화규소, 탄화규소, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 산화마그네슘 등 및 그 밖의 절연성을 갖는 다른 물질을 이용하여도 상관없다.
또한, 전극(51)의 측면의 기복을 저감시키고 전극을 서로 간섭하기 어렵게 배치함으로써, 전극(51) 측면을 압전 기판에 대하여 거의 수직으로 하여도 전극(51)의 단면에서의 탄성 표면파의 반사를 억제할 수 있어 원하는 주파수 특성을 얻을 수 있다.
실시 형태 3, 4에 의한 탄성 표면파 소자로도 실시 형태 1과 마찬가지로 고주파 모듈 등의 전자 부품이 얻어진다.
본 발명에 의하면, 전파 주파수의 편차를 저감시킨 탄성 표면파 장치 및 이것을 이용한 전자 부품을 얻을 수 있다.

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  17. 압전 기판과;
    상기 압전 기판의 위쪽에 설치된, 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 제1 금속층과,
    상기 압전 기판의 위쪽에서 상기 제1 금속층과 같은 위치에 설치된 제2 금속층
    을 갖는 전극
    을 구비하고, 상기 제1 금속층은 상기 제2 금속층보다 에칭 레이트가 크며,
    상기 전극의 상기 압전 기판으로부터 먼 상면의 폭(A)과 가까운 하면의 폭(L)은, A/L이 1.1∼1.3의 범위인 탄성 표면파 장치.
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  38. 압전 기판과,
    상기 압전 기판 위에 설치된, 측면에 돌출부를 갖는 전극과,
    적어도 상기 전극의 상면과 상기 측면을 덮는 보호층을 구비하고,
    상기 전극은,
    제1 금속층과,
    상기 제1 금속층 위의 제2 금속층을 구비하며,
    상기 제1 금속층은 사다리꼴 형상의 단면을 가지고,
    상기 제2 금속층의 측면은, 상기 제1 금속층의 측면보다 돌출하여 상기 돌출부를 형성하는 탄성 표면파 장치.
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  40. 제38항에 있어서,
    상기 제1과 제2 금속층은 에칭 레이트가 다른 탄성 표면파 장치.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 제1 금속층은 상기 제2 금속층보다 에칭 레이트가 큰 탄성 표면파 장치.
  42. 삭제
  43. 제38항에 있어서,
    상기 제1 금속층은 Al을 함유하는 탄성 표면파 장치.
  44. 제38항에 있어서,
    상기 제2 금속층은 Ti와 Ta 중의 어느 한쪽을 함유하는 탄성 표면파 장치.
  45. 삭제
  46. 제38항에 있어서,
    상기 제2 금속층은 사각형 형상의 단면을 갖는 탄성 표면파 장치.
  47. 제38항에 있어서,
    상기 제2 금속층은 상기 전극의 최상층인 탄성 표면파 장치.
  48. 제38항에 있어서,
    상기 제1 금속층과 상기 압전 기판과의 사이에 설치된 제3 금속층을 더 구비한 탄성 표면파 장치.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 제3 금속층은 상기 전극의 최하층이며, Ti와 Ta 중의 어느 한쪽을 함유하는 탄성 표면파 장치.
  50. 제38항에 있어서,
    상기 보호층이 절연성을 갖는 탄성 표면파 장치.
  51. 제50항에 있어서,
    상기 보호층은, 산화규소, 질화규소, 탄화규소, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 산화마그네슘 중의 어느 하나인 탄성 표면파 장치.
  52. 제38항에 기재의 탄성 표면파 장치와,
    상기 탄성 표면파 장치를 수납하는 탑재 부재와,
    상기 탄성 표면파 장치에 설치된, 상기 탑재 부재에 상기 탄성 표면파 장치를 전기적으로 접속하는 접속부를 구비한 전자 부품.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 접속부는 상기 탄성 표면파 장치 위에 설치된 범프를 포함하는 전자 부품.
  54. 제52항에 있어서,
    상기 접속부는 상기 탑재 부재와 상기 탄성 표면파 소자 사이에 설치된 와이어를 포함하는 전자 부품.
  55. 제52항에 있어서,
    상기 탑재 부재는 기판 또는 패키지인 전자 부품.
  56. 제38항에 기재의 탄성 표면파 장치와,
    상기 탄성 표면파 소자에 접속된 회로와,
    상기 회로를 내장하고, 상기 탄성 표면파 소자를 탑재하는 탑재 부재를 구비한 복합 모듈.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 탑재 부재는 기판을 포함하는 복합 모듈.
  58. 압전 기판과;
    상기 압전 기판의 위쪽에 설치된, 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 제1 금속층과,
    상기 압전 기판의 위쪽에서 상기 제1 금속층과 같은 위치에 설치된 제2 금속층
    을 갖는 전극
    을 구비하고, 상기 전극의 상기 압전 기판으로부터 먼 상면의 폭(A)과 가까운 하면의 폭(L)은, A/L이 1.1∼1.3의 범위인, 탄성 표면파 장치.
  59. 제58항에 있어서,
    상기 제1과 제2 금속층은 기화 후의 재응집 성능이 다른, 탄성 표면파 장치.
  60. 제58항에 있어서,
    상기 제1 금속층은 Al을 함유하고,
    상기 제2 금속층은 Ti와 Ta 중의 어느 한쪽을 함유하는, 탄성 표면파 장치.
  61. 제58항에 있어서,
    상기 제2 금속층은 상기 압전 기판과 상기 제1 금속층 사이에 위치하는, 탄성 표면파 장치.
  62. 제58항에 있어서,
    상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층 위에 위치하는, 탄성 표면파 장치.
  63. 제62항에 있어서,
    상기 제2 금속층은 상기 전극의 최상층인, 탄성 표면파 장치.
  64. 제58항에 있어서,
    상기 제2 금속층 측면의 요철은 상기 제1 금속 측면의 요철보다 작은, 탄성 표면파 장치.
  65. 제58항에 있어서,
    상기 전극의 측면이 거의 평탄한, 탄성 표면파 장치.
  66. 제58항에 있어서,
    상기 전극 측면의 표면은 5 나노미터 이하의 요철을 갖는, 탄성 표면파 장치.
  67. 제58항에 있어서,
    상기 압전 기판은 상기 전극이 없는 부분에 패인 양이 10 나노미터 이하인 부분을 갖는, 탄성 표면파 장치.
  68. 제58항에 있어서,
    상기 제1과 제2 금속층 측면의 층간 단차가 5 나노미터 이하인, 탄성 표면파 장치.
  69. 제58항에 있어서,
    상기 압전 기판 위에 설치된 다른 전극을 더 갖고,
    상기 전극의 하면 폭(L)과 상기 전극과 상기 다른 전극과의 간격(S)은, L/(L+S)이 O.58∼0.65의 범위인, 탄성 표면파 장치.
  70. 제58항에 있어서,
    상기 전극의 상기 압전 기판으로부터 먼 상면의 폭(A)과 가까운 하면의 폭(L)은, A/L이 0.8∼0.9의 범위인, 탄성 표면파 장치.
  71. 제58항에 있어서,
    상기 전극의 상기 단면은 좌우 대칭인, 탄성 표면파 장치.
  72. 제58항에 있어서,
    상기 전극 측면의 경사 각도는 70∼80도인, 탄성 표면파 장치.
  73. 제58항에 있어서,
    적어도 상기 전극을 피복하는 보호층을 더 구비한, 탄성 표면파 장치.
  74. 제73항에 있어서,
    상기 보호층은 절연성을 갖는, 탄성 표면파 장치.
  75. 제58항에 있어서,
    전극 형상은 사각형 형상이고, 상기 전극의 상면 폭을 A, 전극의 최하면 폭을 L로 하였을 때, A/L이 0.98∼1.01인, 탄성 표면파 장치.
  76. 제58항에 기재의 탄성 표면파 장치와,
    상기 탄성 표면파 장치를 수납하는 탑재 부재와,
    상기 탄성 표면파 장치에 설치된, 상기 탑재 부재에 상기 탄성 표면파 장치를 전기적으로 접속하는 접속부
    를 구비한 전자 부품.
  77. 제76항에 있어서,
    상기 접속부는 상기 탄성 표면파 장치 위에 설치된 범프를 포함하는, 전자 부품.
  78. 제76항에 있어서,
    상기 접속부는 상기 탑재 부재와 상기 탄성 표면파 소자 사이에 설치된 와이어를 포함하는, 전자 부품.
  79. 제76항에 있어서,
    상기 탑재 부재는 기판 또는 패키지인, 전자 부품.
  80. 제58항에 기재의 탄성 표면파 장치와,
    상기 탄성 표면파 소자에 접속된 회로와,
    상기 회로를 내장하고, 상기 탄성 표면파 소자를 탑재하는 탑재 부재
    를 구비한 복합 모듈.
  81. 제80항에 있어서,
    상기 탑재 부재는 기판을 포함하는, 복합 모듈.
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