弾性波デバイスおよびその製造方法
【課題】少ない工程で簡単に弾性波デバイスの周波数特性を調整する。
【解決手段】圧電基板2上に、くし型電極3を形成する電極形成工程と、くし型電極3を覆おうようにバリア膜4を形成する工程と、バリア膜4の上に媒質5を形成する工程と、くし型電極3により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、バリア層4をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、調整工程では、調整領域の面積Tが、測定された周波数特性に応じて調整される。
【解決手段】圧電基板2上に、くし型電極3を形成する電極形成工程と、くし型電極3を覆おうようにバリア膜4を形成する工程と、バリア膜4の上に媒質5を形成する工程と、くし型電極3により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、バリア層4をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、調整工程では、調整領域の面積Tが、測定された周波数特性に応じて調整される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、弾性表面波デバイスや弾性境界波デバイス等の弾性波デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
弾性波を応用した装置の一つとして、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave )デバイスが知られている。このSAWデバイスは、例えば携帯電話に代表される45MHz〜2GHzの周波数帯における無線信号を処理する各種回路に用いられる。各種回路の例として、送信バンドパスフィルタ、受信バンドパスフィルタ、局発フィルタ、アンテナ共用器、IFフィルタ、FM変調器等が挙げられる。
【0003】
近年、携帯電話の高性能化、小型化に伴い、帯域外での高抑圧化、温度安定性の向上など諸特性の改善やデバイスサイズの小型化が求められている。温度安定性の向上には、圧電性基板上においてくし型電極上にSiO2等などの誘電体を形成する手法が開発されている。また、前記誘電体上に音速の速い別の誘電体を形成することにより、前記誘電体の境界と圧電基板の表面との間にエネルギーが閉じこめる境界波デバイス等が開発されている。これにより、デバイスの小型化が図られている。
【0004】
これらすべての弾性波デバイスにおいて、製造ばらつきによる周波数ばらつきが共通の問題となる場合がある。この対策として、様々な周波数調整を行う方法が開示されている(例えば、特許文献1および2参照)。
【0005】
一例として、くし型電極、反射器及び圧電基板の上にSiNの膜をプラズマCVD等の方法で成膜することにより周波数調整を行うことが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、SiO2層上にSiN層を成膜し、物理的なエッチングなどによりSiN層の膜厚を薄くしたり、スパッタリングで成膜してSiN層の膜厚を厚くしたりすることにより、周波数調整を行うことが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
また、第1の媒質と第2の媒質の境界にIDT電極が設けられた境界波デバイスにおいて、第2の媒質の厚さを変えることで周波数を調整することも提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平2−301210
【特許文献2】国際公開第2005/083881号パンフレット
【特許文献3】国際公開第2005/093949号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
このように、周波数調整方法として、電極を覆う媒質を深さ方向にエッチングして媒質の膜厚を調整することで、周波数特性を調整する方法がある。この方法を用いて、例えば、1つのウエハ上に形成された複数の弾性波デバイス間の周波数特性のばらつきを所望の範囲内に収めるには、ウエハ上の弾性波デバイスの一部を選択し、選択した部分の媒質の膜厚を調整する必要がある。例えば、ウエハ上の一部をマスクすることで、媒質の上部面内の一部分を深さ方向にエッチングし、媒質の膜厚を調整する必要がある。このようにして、例えば、チップ毎に異なる量のエッチングが行われる。この場合、ウエハ面内の周波数分布を所望の範囲内に収めるために、チップ毎にマスクを行い、場合によっては数回成膜、エッチングを繰り返す必要がある。その結果、プロセス工程が多くなる等の弊害が生じる。
【0009】
ゆえに、本発明は、少ない工程で簡単に弾性波デバイスの周波数特性を調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本願開示の弾性波デバイスの製造方法は、圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極を形成する電極形成工程と、前記くし型電極を覆おうようにバリア膜を形成する工程と、前記バリア膜の上に媒質を形成する工程と、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、前記バリア層をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、前記調整工程では、前記励起領域における前記調整領域の面積Tが前記測定された周波数特性に応じて調整される。
【発明の効果】
【0011】
本願明細書の開示によれば、少ない工程で簡単に弾性波デバイスの周波数特性を調整することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】図1Aは、第1の実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図である。図1Bは、図1Aのa−a´線断面図であり、周波数調整膜の面積が全体の50%である構成を示す平面図である。
【図2】図2Aは、周波数調整膜の面積が全体の75%である構成を示す平面図である。図2Bは、図2Aのa−a´線断面図である。
【図3】図3は、周波数調整膜の面積とアドミッタンス特性との関係を示すグラフである。
【図4】図4は、周波数調整膜の面積と反共振周波数の遷移との関係を示すグラフである。
【図5】図5は、ウエハ面内の弾性波デバイスの周波数分布を表す上面図である。
【図6】図6Aは、図5に示すウエハの領域T1に形成される弾性波デバイスの平面図である。図6B〜図6Kは、図5に示す領域T1〜T10それぞれにおける弾性波デバイスの断面図である。
【図7】図7A〜図7Dは、ウエハ上に形成される弾性波デバイスの製造工程を示す図である。
【図8】図8Aは、第1の実施形態の変形例1にかかる弾性波デバイスの平面図である。図8Bは、図8Aのa−a´線断面図である。
【図9】図9Aは、第2の実施形態にかかる弾性波デバイスの断面図である。図9Bは、図9Aのa−a´線断面図である。
【図10】図10Aは、第3の実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図である。図10Bは、図10Aのa―a´線断面図である。
【図11】図11は、第4の実施形態にかかるラダー型のフィルタを構成する弾性波デバイスの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
(第1の実施形態)
[弾性波デバイスの構成]
図1Aは、本実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図である。図1Bは、図1Aのa−a´線断面図である。
【0014】
図1Aおよび図1Bに示す弾性波デバイスでは、圧電基板2上に複数の電極指を有するくし型電極3が設けられている。くし型電極3の両側には反射器3a、3bが設けられている。圧電基板2は、例えば、回転Y板のLN(LiNbO3)基板である。くし型電極3は、弾性波を励起する電極である。入力用および出力用の2つのくし型電極3が向きあって配置される。一方のくし型電極3の電極指と、他方のくし型電極3の電極指とが、互い違いに並ぶように配置される。この場合、くし型電極3の電極指と、電極指間のスペースとが圧電基板2上で占める領域が励起領域となる。圧電基板2上でくし型電極3が配置されていない部分にはくし型電極3は、IDT電極またはすだれ電極とも呼ばれる。くし型電極3および反射器3a、3bは、例えば、Al、Ti、Cu、Au、Ni、Cr、TaまたはW等の金属で形成される。
【0015】
バリア膜の一例であるSiN膜4が、くし型電極3を覆うように圧電基板2上に設けられる。SiN膜4の上には、SiO2膜5が設けられる。このSiO2膜5は、媒質の一例である。なお、圧電基板2上でくし型電極3が配置されない位置にもSiO2膜5が設けられている。
【0016】
このように、図1Aおよび図1Bに示す弾性波デバイスは、圧電基板2と媒質(SiO2膜5)との間にバリア膜(SiN膜4)が設けられた構成である。SiO2膜5の音速は、圧電基板2の音速より遅い。そのため、くし型電極3により励起される弾性波は、圧電基板2とSiO2膜4との界面に集中して伝播する。これにより、弾性波デバイスは、共振器として動作する。
【0017】
SiN膜4は、厚みが他より大きい部分(以下、パターン部と称する)を有する。SiN膜4のパターン部とSiO2膜5とが接する面積を調整することにより、弾性波デバイスの共振周波数が調整される。すなわち、くし型電極3による励起領域において厚みが他の部分よりも大きくなっている面積により共振周波数が調整される。これは、弾性波のエネルギーが分布している部分に音速の異なった媒質を形成することで、弾性波の音速を変化させ、調整を行うものである。ここでは、SiN膜のパターン部の面積により弾性波エネルギーが分布する領域の体積が決まり、弾性波デバイスの周波数特性の調整量が決まる。
【0018】
製造過程においては、例えば、SiN膜4が、くし型電極3の上部全体に100%成膜され、さらにその上に、ウエハの周波数分布に合わせたパターン部が形成される。この場合、SiN膜4は、くし型電極3全体を覆うカバー部と、その上に設けられるパターン部とを含むことになる。この製造過程では、SiN膜4を100%成膜してウエハ面内の弾性波デバイスの周波数特性を基準周波数に近づけた後に、ウエハ面内の周波数分布を調整することが可能である。すなわち、同一圧電基板2(ウエハ)上において、周波数のウエハ面内分布に合わせた面積分布を持つようにSiN膜4のパターンを作成することで、面内の周波数分布を調整できる。
【0019】
なお、本実施形態において、SiN膜4は、上記のような周波数調整膜の機能の他に、拡散防止膜や、酸化防止膜の機能も有する。このように、拡散防止膜に周波数調整の機能も持たせることによって、製造工程および構造の両面において、より効率のよい周波数調整が可能になる。
【0020】
図1Aおよび図1Bに示す例では、SiN膜4とSiO2膜5とが接する面積は、励起領域全体の50%であり、SiN膜4のパターン部の厚みとカバー部の厚みの和は、例えば10nmとすることができる。図2Aおよび2Bは、周波数調整膜5とSiO2膜との接する面積が励起領域全体の75%である場合の構成を示す平面図(図2A)および断面図(図2B)である。
【0021】
図3は、SiN膜4のパターン部の面積(0%、50%、および75%)とアドミッタンス特性との関係を示すグラフである。図4は、SiN膜4で形成されるパターン部とSiO2膜との接する面積と、反共振周波数の遷移との関係を示すグラフである。図3および図4より、SiN膜4のパターン部とSiO2膜が接する面積が大きくなるほど共振周波数および反共振周波数が高周波側に遷移することがわかる。このことからも、SiN膜における弾性波エネルギーの分布量、分布する体積が大きくなるほど周波数の遷移量が大きくなっていることが理解できる。
【0022】
なお、図1および2に示した例では、周波数調整膜5は、板状の膜が規則的に(例えば、くし型電極3の電極指間距離の2.3倍程度の間隔で規則的に)配置される構成であるが、必ずしもこのように規則的に配置されなくてもよい。
【0023】
また、SiN膜4のパターン部の厚みhは、0.01λ〜0.05λであることが好ましい。ここで、λは、弾性波の波長である。
【0024】
[ウエハ面における弾性波デバイス周波数特性分布改善の例]
このように、SiN膜4のパターニングによって、弾性波デバイスの周波数特性の調整が可能になる。そこで、本実施形態では、1枚のウエハ(圧電基板2)上に形成される複数の弾性波デバイスの周波数調整をSiN膜4のパターニングによって行う例について説明する。ここでは、ウエハ上の各弾性波デバイスにおけるSiN膜4の面積を、ウエハ内の周波数分布に応じて調整する例を説明する。本例によれば、一度の成膜でウエハにおける弾性波デバイスの周波数調整が可能になる。
【0025】
図5は、ウエハを上から見た場合のウエハ面内の弾性波デバイスの周波数分布を表す上面図である。図5に示すウエハは、例えば、LN(LiNbO3)基板等の圧電基板であり、この圧電基板上に複数のくし型電極およびSiO2膜が形成される。これにより、ウエハ(圧電基板)を共有する弾性波デバイスが複数形成される。最終的には、ウエハは、弾性波デバイスごとに切断される。各弾性波デバイスは、例えば、図1、2または3に示した構造を有する。なお、ここでは、説明を簡単にするため弾性波デバイスが1台の共振器である場合を示しているが、例えば、各弾性波デバイスは、複数の共振器を備えるフィルタ等のチップを構成する場合もある。
【0026】
ウエハに形成された複数の弾性波デバイスの周波数特性(例えば、共振周波数)はすべて同じであることが好ましいが、実際は、ウエハ面内で各弾性波デバイスの共振周波数にはばらつきが生じることが多い。
【0027】
図5は、そのようなウエハ面内における周波数分布の一例を示している。図5に示す例では、弾性波デバイスの共振周波数が所定の基準周波数に対するずれが+1MHz、+2MHz+3MHz、・・・、+10MHzの領域T1〜T10が示されている。ここで、基準周波数は、予め設定された所望の周波数である。なお、図5は、SiN膜4が成膜される前における周波数分布を示すものである。すなわち、T1~T10における弾性波デバイスの共振周波数は、基準周波数に対して、1〜10MHz低い周波数にある。
【0028】
なお、ここでは、周波数特性の一例として共振周波数を挙げて説明しているが、周波数特性はこれに限られない。例えば、周波数特性には、反共振周波数、比帯域幅等が含まれる。
【0029】
図5に示す周波数分布に応じて、ウエハの各弾性波デバイスに対して成膜される周波数調整膜(SiN膜4)のパターン部の面積が調整される。具体的には、各弾性波デバイスのSiN膜4は、パターン部も含めた厚さは一定であり、パターン部の面積が周波数の面内分布に合わせて分布するように設けられる。これにより、周波数の調整量を面内分布に対応させて調整することができる。例えば、周波数調整量が少ない箇所は、SiN膜4のパターン部の面積を小さくし、周波数調整量が多いところはパターン部の面積を大きくすることができる。これにより、SiN膜4における、弾性波エネルギーの分布量、分布する体積を同一膜厚で調整することができる。
【0030】
また、SiN膜4の厚みはウエハ全面に渡って均一とし、SiN膜4上の少なくとも一部に、周波数調整膜をさらに設けることで、ウエハ内の周波数特性のばらつきを軽減することもできる。SiN膜4上において周波数調整膜が設けられる面積を調整することにより、一度の成膜工程で周波数特性分布の調整が可能になる。
【0031】
図6Aは、図5に示すウエハの領域T1に形成される弾性波デバイスの平面図である。図6B〜図6Jは、図5に示す領域T1〜T10それぞれにおける弾性波デバイスの断面図である。なお、図6Bに示す断面図は、図6Aにおけるa−a´線の断面図である。図6Aおよび図6Bに示すように、領域T1では、SiN膜4のパターン部が励起領域において占める面積が10%になるようにパターニングされている。領域T1では、弾性波デバイスの共振周波数が基準周波数から−1MHzずれている。
そのため、SiN膜4のパターン部が励起領域において占める面積を10%とすることで、領域T1における弾性波デバイスの共振周波数を基準周波数に近づけることができる。なお、ここで、励起領域は、くし型電極3の電極指および電極指間のスペースが前記圧電基板2上で占める領域である。
【0032】
図6Cに示すように、領域T2では、SiN膜4が励起領域において占める面積が20%になるようにパターニングされている。さらに、図6D〜図6Kに示すように、領域T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9およびT10では、それぞれ、SiN膜4のパターン部が励起領域において占める面積が30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%となっている。なお、図6A〜図6Kに示すSiN膜4のパターン部の厚みはいずれも7.5nmである。
【0033】
このように、SiN膜4のパターン部の厚みはウエハ内で一定である。一方、励起領域においてSiN膜4のパターン部が占める面積の割合は、SiN膜4の成膜前の基準周波数からのずれの量に応じた値になるように調整されている。特に、本例では、SiN膜4が占める面積の割合が、基準周波数からのずれの量に比例して大きくなっている。このようにSiN膜4の厚みを調整しなくても、ウエハ内の弾性波デバイスの周波数特性の調整が可能である。
【0034】
なお、SiN膜4のパターン部が占める面積と基準周波数とのずれの量との関係は、このような比例関係に限られない。上記関係は、例えば、経験則から得られる関数によって表すことができる。また、各励起領域におけるSiN膜4のパターン部の割合は、例えば、基準周波数からの差を入力データとし、パターン部の面積の割合を出力とする関数を用いてコンピュータによる計算で求めることができる。あるいは、共振周波数の基準周波数との差の値とパターン部の面積とを対応付けたデータを予めコンピュータの記録媒体に記録しておき、このデータを用いて各領域のパターン部の面積を決定することもできる。
【0035】
また、SiN膜4が覆っている面積は、同一ウエハ内の共振器間で異なっていてもよいし、ウエハのチップ間で異なっていてもよい。例えば、チップごとに動作周波数を調整することもできる。この場合、同一基板上で、周波数特性のばらつきの少ないチップが得られる。このように、調整単位となる弾性波デバイスは、共振器単位、フィルタ単位、チップ単位、あるいはその他目的に応じた単位とすることができる。
【0036】
[製造方法]
次に、図5および図6で示した弾性波デバイスの製造方法を説明する。図7A〜図7Cは、ウエハ上に形成される弾性波デバイスの製造工程を示す図である。図7A〜図7Cでは、説明を簡単にするため、ウエハの一部のみ示している。
【0037】
図7Aにおいて、まず、SiO2膜5が、ウエハである圧電基板2上に、蒸着、スパッタリング、焼成などの方法で成膜される。このSiO2膜5は、パターニングしたフォトレジスト8をマスクとしてエッチングにより所望の形状にパターニングされる。その後、電極3および反射器3a、3bが、蒸着、スパッタリングなどの方法で成膜される。その結果、フォトレジストを除去することで所望の電極形状が得られる。そして、SiO2膜5、電極3上にバリア膜(拡散防止膜)となるSiN膜4を成膜する。SiN膜4は、例えば、スパッタリング、CVD法などの方法で成膜する。
【0038】
これにより、領域T10およびT20にそれぞれ1台ずつ弾性波デバイス(例えば、共振器)が形成される。その後、くし型電極3上の一部(図示せず)のSiN膜4を除去することによって、くし型電極3を一部露出させ、入力用および出力用の電極とする。
【0039】
次に、露出された電極にウエハプローブの検査端子を接触し、各共振器の共振周波数を測定する。例えば、各共振器の共振周波数と所望の基準周波数との差(ずれ量)が測定される。これにより、ウエハ上の共振器の周波数分布が得られる。ここでは、一例として、領域T10におけるずれ量は3MHzで、領域T20におけるずれ量は10MHzとする。
【0040】
次に、図7Cに示すように、この周波数分布に対応するパターンの周波数調整膜SiN膜4aが成膜される。領域T10では、周波数調整膜SiN膜4aの面積が全体の10%、領域T20では50%になるように周波数調整膜SiN膜4aはパターニングされる。周波数調整膜SiN膜4aは、例えば、スパッタリング法で成膜しリフトオフを行う、またはエッチングを用いてパターンを作成することにより形成することができる。
【0041】
次に、図7Dに示すように、SiO2膜7を形成して弾性波デバイスが形成される。SiO2膜7の表面には、周波数調整膜の機能を持つSiN膜4aのパターンが反映されている。
【0042】
以上のように、本実施形態では、周波数調整膜SiN膜4aの厚さを一定にし、くし型電極3を覆う面積を周波数の面内分布に合わせて分布させることで周波数調整膜であるSiN膜4aの体積、つまりは周波数の調整量を面内分布に対応させて調整する。したがって、周波数調整膜SiN膜4aは、一度の成膜、エッチングで形成される。すなわち、1回の成膜、エッチングで面内分布を改善することができる。その結果、少ない工程で、周波数の面内ばらつきを低減した弾性波デバイスを作成することができる。
【0043】
また、本実施形態では、媒質であるSiO2膜7を形成する前に、周波数の調整が行われるので、初期の段階でウエハ面における周波数特性のばらつきを軽減することができる。その結果、SiO2膜7の形成した後のウエハ面内で周波数特性のばらつきが大きくなってしまい、調整が不可能になると言った事態を防ぐことができる場合がある。
【0044】
さらに、SiO2膜7形成前に、SiN膜4上に周波数調整膜SiN膜4aを設けるので、SiO2膜7形成後に再度、周波数調整膜を設けるなどして、周波数特性のウエハ面内分布の調整が可能になる。その結果、より精度の高い周波数調整が可能になる。
【0045】
なお、周波数分布の測定方法は、上記のように、同一ウエハ上に形成された共振器の共振周波数を直接測定する方法に限られない。例えば、ウエハにおける弾性波デバイスの膜厚分布をマッピングすることによって周波数分布を得ることもできる。弾性波デバイスの膜厚は、例えば、蛍光X線分析装置によって測定することができる。
【0046】
あるいは、量産工程で複数枚のウエハ生産をバッチ方式で行う場合、既に得られた別のウエハにおける周波数分布の情報をもとに、所望のウエハの周波数分布を得ることもできる。
【0047】
(変形例)
図8Aは、本実施形態の変形例にかかる弾性波デバイスの平面図である。図8Bは、図8Aのa−a´線断面図である。図8Aおよび図8Bに示す例では、周波数調整膜6がSiN膜4の上に設けられている。周波数調整膜6は、SiN以外の膜、例えばSi、Al2O3、SiC、DLC等とすることできる。同一圧電基板2(ウエハ)上において、周波数のウエハ面内分布に合わせた面積分布を持つように周波数調整膜6のパターンを作成することで、面内の周波数分布を調整できる。
【0048】
なお、面積分布を持つ周波数調整膜6は、スパッタリング法で成膜し、リフトオフまたはエッチングによりパターンを作成して、膜厚制御に優れた膜を作成することができる。
【0049】
図8A、図8Bに示す弾性波デバイスは、例えば、ラブ波を用いた弾性波デバイスとして用いることができる。
【0050】
(第2の実施形態)
図9Aは、本実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図であり、図9Bは、図9Aのa―a´線断面図である。図9Aおよび図9Bに示す構成においては、圧電基板2上にCu等の導電性材料からなるくし型電極3および反射器3a、3bが形成されている。くし型電極3および反射器3a、3bを覆うようにSiN膜4が形成され、その上に周波数調整膜としてSiN膜4のパターン部が形成されている。さらに、この周波数調整膜SiN膜4を覆うようにSiO2膜5が形成され、さらにSiO2膜5を覆うようにAl2O3膜10が形成されている。SiO2膜5、Al2O3膜10はそれぞれ周波数調整膜SiN膜4のパターンが反映されている。これらの周波数調整膜により、厚みが他の部分より大きくなる部分が励起領域に存在することになる。すなわち、SiN膜4のパターン部がSiO2膜4と接する部分の厚みが他の部分より大きくなっている。
【0051】
このように、本実施形態の弾性波デバイスでは、圧電基板2上のくし型電極3を覆うように、バリア膜(SiN膜4)が設けられ、その上に第1の媒質(SiO2膜5)および第2の媒質(Al2O3膜10)が設けられる。バリア膜のパターニングにより周波数調整がなされるので、第1の媒質および第2の媒質を設けた後の周波数特性のばらつきが抑えられる。そのため、第1の媒質および第2の媒質形成後の周波数特性の調整は不要になるかまたは簡単になる。結果として、効率のよい周波数調整が行われることになる。
【0052】
図9A、図9Bに示す弾性波デバイスは、例えば、弾性境界波デバイスとして用いることができる。なお、第1の媒質および第2の媒質の組み合わせは、上記例のように、SiO2膜およびAl2O3膜に限られない。例えば、第1の媒質をSiO2膜、第2の媒質をSiN膜にすることができる。このように、第1の媒質より音速が早い物質を第2の媒質とすることが好ましい。
【0053】
(第3の実施形態)
図10Aは、本実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図である。図10Bは、図10Aのa―a´線断面図である。図10Aおよび図10Bに示す例では、周波数調整膜SiN膜4aが全体の左半分の部分に接するように設けられている。この場合、周波数調整膜SiN膜4aがSiO2膜4上で占める面積の割合は50%である。そのため、励起領域における周波数調整膜SiN膜4aが占める面積の割合も50%である。なお、周波数調整膜SiN膜4aの厚みh2は、例えば、厚さ20nmで形成される。
【0054】
上記実施形態1〜2では、厚みが他より多くなる部分が励起領域において均等に分布するようにパターニングされていたが、図10Aおよび図10Bに示すように、周波数調整膜SiN膜4aを一箇所に集中して設けてもよい。この場合も、同様に、周波数調整膜SiN膜4aの面積の調整により、弾性波デバイスの周波数が調整される。
【0055】
なお、周波数調整膜SiN膜4aの膜厚が厚い場合は、図10Aおよび図10Bに示すように一箇所に集中して周波数調整膜5が設けられると、共振周波数付近に不要波が発生してしまい、特性が劣化する場合もある。この場合は、上記実施形態1〜2に示したように、周波数調整膜SiN膜4aを、励起領域において分散させて設けることにより、特性の劣化を防ぐことができる。また、周波数調整膜SiN膜4aの配置は、規則的(周期的)であってもよいし、不規則(ランダム)であってもよい。
【0056】
(第4の実施形態)
図11は、本実施形態にかかるラダー型のフィルタを構成する弾性波デバイスの平面図である。このフィルタは、圧電基板2上に設けられた直列共振器S1〜S3、並列共振器P1、P2およびこれらを接続する配線パターンにより構成される。各共振器では、例えば、圧電基板2上に、くし型電極3および反射器3a、3bが設けられ、さらにこれらを覆うようにSiN膜4(バリア膜)が設けられ、その上にSiO2膜4が設けられる。
【0057】
図11に示す例では、フィルタを構成する複数の共振器S1〜S3、P1、P2のうち直列共振器S3に、周波数調整膜としてのパターン部が、SiN膜4上に接するように設けられている。この構成は、例えば、上記第1の実施形態における弾性波デバイスと同様にすることができる。
【0058】
このように、フィルタを構成する共振器の一部の共振器に周波数調整膜を設けることで、当該一部の共振器の周波数のみを調整するができる。このように、一部の共振器の周波数のみを調整することにより、フィルタの比帯域幅を調整することができる。これを用いれば、面内における比帯域幅のずれを低減することができる。
【0059】
例えば、ラダー型フィルタの場合は、共振器ごとに周波数が異なる場合がある。例えば直列共振器の反共振周波数が一番高い共振器がフィルタの右肩特性を担っている場合は、この共振器の周波数のみを調整することにより比帯域幅を大きくしたり、小さくしたりすることが可能となる。
【0060】
なお、周波数調整膜を設ける共振器の数は、図11に示す例に限られず、共振器S1〜S3、P1、P2のうち複数の共振器に設けてもよい。その場合、さらに、周波数調整膜(例えば、SiN膜4のパターン部)の面積を共振器ごとに異なる構成にして、フィルタ特性を調整することもできる。
【0061】
[実施形態の効果、その他]
本願開示の弾性波デバイスの製造方法は、圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極を形成する電極形成工程と、前記くし型電極を覆おうようにバリア膜を形成する工程と、前記バリア膜の上に媒質を形成する工程と、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、前記バリア層をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、前記調整工程では、前記励起領域における前記調整領域の面積Tが前記測定された周波数特性に応じて調整される。
【0062】
上記製造方法では、くし型電極を覆うようにバリア層が形成され、バリア層のパターニングまたは調整膜により、励起領域において厚みが他と異なる調整領域が形成される。この調整領域の形成において、励起領域における調整領域の面積Tが調整される。これにより、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性が調整される。すなわち、弾性波エネルギーの分布量および分布する体積を、調整媒質の膜厚を変えずに(同一膜厚で)面積を変えることで調整することができる。そのため、調整媒質の厚みを調整する必要がないので、少ない工程で周波数特性が調整された弾性波デバイスの提供が可能になる。また、調整領域の形成に先立ってバリア層が形成されるので、調整領域形成において面積Tの調整が容易になる。
【0063】
本発明の実施形態に係る弾性波デバイスの製造方法において、前記電極形成工程では、前記圧電基板上に、複数の弾性波デバイスに対応するくし型電極が形成され、前記測定工程では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布が測定され、前記調整工程では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布に応じて、前記面積Tが異なるように、前記調整領域が形成されてもよい。
【0064】
例えば、所望の周波数特性(共振周波数および/または反共振周波数)の弾性波デバイスを同一の圧電基板上に複数作成する際に、圧電基板上の場所によって、弾性波デバイスの周波数特性にばらつきが生じることがある。この場合、周波数特性分布に対応して、弾性波デバイスそれぞれに合った面積Tの調整領域を形成することで、各弾性波デバイスの周波数特性を調整できる。この場合、バリア層のパターニングもしくは調整膜の成膜(一回の成膜)で圧電基板上のすべての弾性波デバイスの調整が可能である。そのため、調整媒質の膜厚を変化させて調整する場合に比べて、成膜工程が少なくなる。すなわち、圧電基板上の弾性波デバイス間で、前記面積Tが異なるように調整媒質を形成することで、少ない工程での周波数特性の調整が可能になる。
【0065】
本発明の実施形態では、前記測定工程において、前記圧電基板上の弾性波デバイスの周波数特性が測定され、前記調整工程において、前記測定された前記弾性波デバイスの周波数特性と、予め決められた基準周波数特性との差に基づいて、前記調整領域の面積Tが決められてもよい。
【0066】
これにより、圧電基板上の弾性波デバイスの周波数特性を基準周波数特性に近づけることができる。ここで、例えば、弾性波デバイスのくし型電極に電圧を印加した場合の周波数特性が測定される。例えば弾性波デバイスが共振器の場合は、共振周波数または反共振周波数が測定されてもよく、弾性波デバイスがフィルタの場合は、中心周波数が測定されてもよい。
【0067】
本発明の実施形態における弾性波デバイスは、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられた、複数の電極指を有するくし型電極と、前記くし型電極を覆おうように設けられたバリア膜と、バリア膜の上に設けられた媒質と、前記前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を有する調整膜とを備え、前記調整膜の面積Tは、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性に応じて異なっている。
【0068】
本発明の実施形態における弾性波デバイスは、前記圧電基板上に、前記くし型電極により複数の弾性波デバイスが形成されており、前記調整膜では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布に応じて前記調整領域の面積Tが異なっている態様とすることができる。
【符号の説明】
【0069】
2 圧電基板
3 くし型電極
3a、b 反射器
4 SiN膜(バリア膜の一例)
5、7 SiO2膜(媒質の一例)
6 周波数調整膜
8 フォトレジスト
10 Al2O3膜
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、弾性表面波デバイスや弾性境界波デバイス等の弾性波デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
弾性波を応用した装置の一つとして、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave )デバイスが知られている。このSAWデバイスは、例えば携帯電話に代表される45MHz〜2GHzの周波数帯における無線信号を処理する各種回路に用いられる。各種回路の例として、送信バンドパスフィルタ、受信バンドパスフィルタ、局発フィルタ、アンテナ共用器、IFフィルタ、FM変調器等が挙げられる。
【0003】
近年、携帯電話の高性能化、小型化に伴い、帯域外での高抑圧化、温度安定性の向上など諸特性の改善やデバイスサイズの小型化が求められている。温度安定性の向上には、圧電性基板上においてくし型電極上にSiO2等などの誘電体を形成する手法が開発されている。また、前記誘電体上に音速の速い別の誘電体を形成することにより、前記誘電体の境界と圧電基板の表面との間にエネルギーが閉じこめる境界波デバイス等が開発されている。これにより、デバイスの小型化が図られている。
【0004】
これらすべての弾性波デバイスにおいて、製造ばらつきによる周波数ばらつきが共通の問題となる場合がある。この対策として、様々な周波数調整を行う方法が開示されている(例えば、特許文献1および2参照)。
【0005】
一例として、くし型電極、反射器及び圧電基板の上にSiNの膜をプラズマCVD等の方法で成膜することにより周波数調整を行うことが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、SiO2層上にSiN層を成膜し、物理的なエッチングなどによりSiN層の膜厚を薄くしたり、スパッタリングで成膜してSiN層の膜厚を厚くしたりすることにより、周波数調整を行うことが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
また、第1の媒質と第2の媒質の境界にIDT電極が設けられた境界波デバイスにおいて、第2の媒質の厚さを変えることで周波数を調整することも提案されている(例えば、特許文献3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平2−301210
【特許文献2】国際公開第2005/083881号パンフレット
【特許文献3】国際公開第2005/093949号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
このように、周波数調整方法として、電極を覆う媒質を深さ方向にエッチングして媒質の膜厚を調整することで、周波数特性を調整する方法がある。この方法を用いて、例えば、1つのウエハ上に形成された複数の弾性波デバイス間の周波数特性のばらつきを所望の範囲内に収めるには、ウエハ上の弾性波デバイスの一部を選択し、選択した部分の媒質の膜厚を調整する必要がある。例えば、ウエハ上の一部をマスクすることで、媒質の上部面内の一部分を深さ方向にエッチングし、媒質の膜厚を調整する必要がある。このようにして、例えば、チップ毎に異なる量のエッチングが行われる。この場合、ウエハ面内の周波数分布を所望の範囲内に収めるために、チップ毎にマスクを行い、場合によっては数回成膜、エッチングを繰り返す必要がある。その結果、プロセス工程が多くなる等の弊害が生じる。
【0009】
ゆえに、本発明は、少ない工程で簡単に弾性波デバイスの周波数特性を調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本願開示の弾性波デバイスの製造方法は、圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極を形成する電極形成工程と、前記くし型電極を覆おうようにバリア膜を形成する工程と、前記バリア膜の上に媒質を形成する工程と、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、前記バリア層をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、前記調整工程では、前記励起領域における前記調整領域の面積Tが前記測定された周波数特性に応じて調整される。
【発明の効果】
【0011】
本願明細書の開示によれば、少ない工程で簡単に弾性波デバイスの周波数特性を調整することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】図1Aは、第1の実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図である。図1Bは、図1Aのa−a´線断面図であり、周波数調整膜の面積が全体の50%である構成を示す平面図である。
【図2】図2Aは、周波数調整膜の面積が全体の75%である構成を示す平面図である。図2Bは、図2Aのa−a´線断面図である。
【図3】図3は、周波数調整膜の面積とアドミッタンス特性との関係を示すグラフである。
【図4】図4は、周波数調整膜の面積と反共振周波数の遷移との関係を示すグラフである。
【図5】図5は、ウエハ面内の弾性波デバイスの周波数分布を表す上面図である。
【図6】図6Aは、図5に示すウエハの領域T1に形成される弾性波デバイスの平面図である。図6B〜図6Kは、図5に示す領域T1〜T10それぞれにおける弾性波デバイスの断面図である。
【図7】図7A〜図7Dは、ウエハ上に形成される弾性波デバイスの製造工程を示す図である。
【図8】図8Aは、第1の実施形態の変形例1にかかる弾性波デバイスの平面図である。図8Bは、図8Aのa−a´線断面図である。
【図9】図9Aは、第2の実施形態にかかる弾性波デバイスの断面図である。図9Bは、図9Aのa−a´線断面図である。
【図10】図10Aは、第3の実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図である。図10Bは、図10Aのa―a´線断面図である。
【図11】図11は、第4の実施形態にかかるラダー型のフィルタを構成する弾性波デバイスの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
(第1の実施形態)
[弾性波デバイスの構成]
図1Aは、本実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図である。図1Bは、図1Aのa−a´線断面図である。
【0014】
図1Aおよび図1Bに示す弾性波デバイスでは、圧電基板2上に複数の電極指を有するくし型電極3が設けられている。くし型電極3の両側には反射器3a、3bが設けられている。圧電基板2は、例えば、回転Y板のLN(LiNbO3)基板である。くし型電極3は、弾性波を励起する電極である。入力用および出力用の2つのくし型電極3が向きあって配置される。一方のくし型電極3の電極指と、他方のくし型電極3の電極指とが、互い違いに並ぶように配置される。この場合、くし型電極3の電極指と、電極指間のスペースとが圧電基板2上で占める領域が励起領域となる。圧電基板2上でくし型電極3が配置されていない部分にはくし型電極3は、IDT電極またはすだれ電極とも呼ばれる。くし型電極3および反射器3a、3bは、例えば、Al、Ti、Cu、Au、Ni、Cr、TaまたはW等の金属で形成される。
【0015】
バリア膜の一例であるSiN膜4が、くし型電極3を覆うように圧電基板2上に設けられる。SiN膜4の上には、SiO2膜5が設けられる。このSiO2膜5は、媒質の一例である。なお、圧電基板2上でくし型電極3が配置されない位置にもSiO2膜5が設けられている。
【0016】
このように、図1Aおよび図1Bに示す弾性波デバイスは、圧電基板2と媒質(SiO2膜5)との間にバリア膜(SiN膜4)が設けられた構成である。SiO2膜5の音速は、圧電基板2の音速より遅い。そのため、くし型電極3により励起される弾性波は、圧電基板2とSiO2膜4との界面に集中して伝播する。これにより、弾性波デバイスは、共振器として動作する。
【0017】
SiN膜4は、厚みが他より大きい部分(以下、パターン部と称する)を有する。SiN膜4のパターン部とSiO2膜5とが接する面積を調整することにより、弾性波デバイスの共振周波数が調整される。すなわち、くし型電極3による励起領域において厚みが他の部分よりも大きくなっている面積により共振周波数が調整される。これは、弾性波のエネルギーが分布している部分に音速の異なった媒質を形成することで、弾性波の音速を変化させ、調整を行うものである。ここでは、SiN膜のパターン部の面積により弾性波エネルギーが分布する領域の体積が決まり、弾性波デバイスの周波数特性の調整量が決まる。
【0018】
製造過程においては、例えば、SiN膜4が、くし型電極3の上部全体に100%成膜され、さらにその上に、ウエハの周波数分布に合わせたパターン部が形成される。この場合、SiN膜4は、くし型電極3全体を覆うカバー部と、その上に設けられるパターン部とを含むことになる。この製造過程では、SiN膜4を100%成膜してウエハ面内の弾性波デバイスの周波数特性を基準周波数に近づけた後に、ウエハ面内の周波数分布を調整することが可能である。すなわち、同一圧電基板2(ウエハ)上において、周波数のウエハ面内分布に合わせた面積分布を持つようにSiN膜4のパターンを作成することで、面内の周波数分布を調整できる。
【0019】
なお、本実施形態において、SiN膜4は、上記のような周波数調整膜の機能の他に、拡散防止膜や、酸化防止膜の機能も有する。このように、拡散防止膜に周波数調整の機能も持たせることによって、製造工程および構造の両面において、より効率のよい周波数調整が可能になる。
【0020】
図1Aおよび図1Bに示す例では、SiN膜4とSiO2膜5とが接する面積は、励起領域全体の50%であり、SiN膜4のパターン部の厚みとカバー部の厚みの和は、例えば10nmとすることができる。図2Aおよび2Bは、周波数調整膜5とSiO2膜との接する面積が励起領域全体の75%である場合の構成を示す平面図(図2A)および断面図(図2B)である。
【0021】
図3は、SiN膜4のパターン部の面積(0%、50%、および75%)とアドミッタンス特性との関係を示すグラフである。図4は、SiN膜4で形成されるパターン部とSiO2膜との接する面積と、反共振周波数の遷移との関係を示すグラフである。図3および図4より、SiN膜4のパターン部とSiO2膜が接する面積が大きくなるほど共振周波数および反共振周波数が高周波側に遷移することがわかる。このことからも、SiN膜における弾性波エネルギーの分布量、分布する体積が大きくなるほど周波数の遷移量が大きくなっていることが理解できる。
【0022】
なお、図1および2に示した例では、周波数調整膜5は、板状の膜が規則的に(例えば、くし型電極3の電極指間距離の2.3倍程度の間隔で規則的に)配置される構成であるが、必ずしもこのように規則的に配置されなくてもよい。
【0023】
また、SiN膜4のパターン部の厚みhは、0.01λ〜0.05λであることが好ましい。ここで、λは、弾性波の波長である。
【0024】
[ウエハ面における弾性波デバイス周波数特性分布改善の例]
このように、SiN膜4のパターニングによって、弾性波デバイスの周波数特性の調整が可能になる。そこで、本実施形態では、1枚のウエハ(圧電基板2)上に形成される複数の弾性波デバイスの周波数調整をSiN膜4のパターニングによって行う例について説明する。ここでは、ウエハ上の各弾性波デバイスにおけるSiN膜4の面積を、ウエハ内の周波数分布に応じて調整する例を説明する。本例によれば、一度の成膜でウエハにおける弾性波デバイスの周波数調整が可能になる。
【0025】
図5は、ウエハを上から見た場合のウエハ面内の弾性波デバイスの周波数分布を表す上面図である。図5に示すウエハは、例えば、LN(LiNbO3)基板等の圧電基板であり、この圧電基板上に複数のくし型電極およびSiO2膜が形成される。これにより、ウエハ(圧電基板)を共有する弾性波デバイスが複数形成される。最終的には、ウエハは、弾性波デバイスごとに切断される。各弾性波デバイスは、例えば、図1、2または3に示した構造を有する。なお、ここでは、説明を簡単にするため弾性波デバイスが1台の共振器である場合を示しているが、例えば、各弾性波デバイスは、複数の共振器を備えるフィルタ等のチップを構成する場合もある。
【0026】
ウエハに形成された複数の弾性波デバイスの周波数特性(例えば、共振周波数)はすべて同じであることが好ましいが、実際は、ウエハ面内で各弾性波デバイスの共振周波数にはばらつきが生じることが多い。
【0027】
図5は、そのようなウエハ面内における周波数分布の一例を示している。図5に示す例では、弾性波デバイスの共振周波数が所定の基準周波数に対するずれが+1MHz、+2MHz+3MHz、・・・、+10MHzの領域T1〜T10が示されている。ここで、基準周波数は、予め設定された所望の周波数である。なお、図5は、SiN膜4が成膜される前における周波数分布を示すものである。すなわち、T1~T10における弾性波デバイスの共振周波数は、基準周波数に対して、1〜10MHz低い周波数にある。
【0028】
なお、ここでは、周波数特性の一例として共振周波数を挙げて説明しているが、周波数特性はこれに限られない。例えば、周波数特性には、反共振周波数、比帯域幅等が含まれる。
【0029】
図5に示す周波数分布に応じて、ウエハの各弾性波デバイスに対して成膜される周波数調整膜(SiN膜4)のパターン部の面積が調整される。具体的には、各弾性波デバイスのSiN膜4は、パターン部も含めた厚さは一定であり、パターン部の面積が周波数の面内分布に合わせて分布するように設けられる。これにより、周波数の調整量を面内分布に対応させて調整することができる。例えば、周波数調整量が少ない箇所は、SiN膜4のパターン部の面積を小さくし、周波数調整量が多いところはパターン部の面積を大きくすることができる。これにより、SiN膜4における、弾性波エネルギーの分布量、分布する体積を同一膜厚で調整することができる。
【0030】
また、SiN膜4の厚みはウエハ全面に渡って均一とし、SiN膜4上の少なくとも一部に、周波数調整膜をさらに設けることで、ウエハ内の周波数特性のばらつきを軽減することもできる。SiN膜4上において周波数調整膜が設けられる面積を調整することにより、一度の成膜工程で周波数特性分布の調整が可能になる。
【0031】
図6Aは、図5に示すウエハの領域T1に形成される弾性波デバイスの平面図である。図6B〜図6Jは、図5に示す領域T1〜T10それぞれにおける弾性波デバイスの断面図である。なお、図6Bに示す断面図は、図6Aにおけるa−a´線の断面図である。図6Aおよび図6Bに示すように、領域T1では、SiN膜4のパターン部が励起領域において占める面積が10%になるようにパターニングされている。領域T1では、弾性波デバイスの共振周波数が基準周波数から−1MHzずれている。
そのため、SiN膜4のパターン部が励起領域において占める面積を10%とすることで、領域T1における弾性波デバイスの共振周波数を基準周波数に近づけることができる。なお、ここで、励起領域は、くし型電極3の電極指および電極指間のスペースが前記圧電基板2上で占める領域である。
【0032】
図6Cに示すように、領域T2では、SiN膜4が励起領域において占める面積が20%になるようにパターニングされている。さらに、図6D〜図6Kに示すように、領域T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9およびT10では、それぞれ、SiN膜4のパターン部が励起領域において占める面積が30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%となっている。なお、図6A〜図6Kに示すSiN膜4のパターン部の厚みはいずれも7.5nmである。
【0033】
このように、SiN膜4のパターン部の厚みはウエハ内で一定である。一方、励起領域においてSiN膜4のパターン部が占める面積の割合は、SiN膜4の成膜前の基準周波数からのずれの量に応じた値になるように調整されている。特に、本例では、SiN膜4が占める面積の割合が、基準周波数からのずれの量に比例して大きくなっている。このようにSiN膜4の厚みを調整しなくても、ウエハ内の弾性波デバイスの周波数特性の調整が可能である。
【0034】
なお、SiN膜4のパターン部が占める面積と基準周波数とのずれの量との関係は、このような比例関係に限られない。上記関係は、例えば、経験則から得られる関数によって表すことができる。また、各励起領域におけるSiN膜4のパターン部の割合は、例えば、基準周波数からの差を入力データとし、パターン部の面積の割合を出力とする関数を用いてコンピュータによる計算で求めることができる。あるいは、共振周波数の基準周波数との差の値とパターン部の面積とを対応付けたデータを予めコンピュータの記録媒体に記録しておき、このデータを用いて各領域のパターン部の面積を決定することもできる。
【0035】
また、SiN膜4が覆っている面積は、同一ウエハ内の共振器間で異なっていてもよいし、ウエハのチップ間で異なっていてもよい。例えば、チップごとに動作周波数を調整することもできる。この場合、同一基板上で、周波数特性のばらつきの少ないチップが得られる。このように、調整単位となる弾性波デバイスは、共振器単位、フィルタ単位、チップ単位、あるいはその他目的に応じた単位とすることができる。
【0036】
[製造方法]
次に、図5および図6で示した弾性波デバイスの製造方法を説明する。図7A〜図7Cは、ウエハ上に形成される弾性波デバイスの製造工程を示す図である。図7A〜図7Cでは、説明を簡単にするため、ウエハの一部のみ示している。
【0037】
図7Aにおいて、まず、SiO2膜5が、ウエハである圧電基板2上に、蒸着、スパッタリング、焼成などの方法で成膜される。このSiO2膜5は、パターニングしたフォトレジスト8をマスクとしてエッチングにより所望の形状にパターニングされる。その後、電極3および反射器3a、3bが、蒸着、スパッタリングなどの方法で成膜される。その結果、フォトレジストを除去することで所望の電極形状が得られる。そして、SiO2膜5、電極3上にバリア膜(拡散防止膜)となるSiN膜4を成膜する。SiN膜4は、例えば、スパッタリング、CVD法などの方法で成膜する。
【0038】
これにより、領域T10およびT20にそれぞれ1台ずつ弾性波デバイス(例えば、共振器)が形成される。その後、くし型電極3上の一部(図示せず)のSiN膜4を除去することによって、くし型電極3を一部露出させ、入力用および出力用の電極とする。
【0039】
次に、露出された電極にウエハプローブの検査端子を接触し、各共振器の共振周波数を測定する。例えば、各共振器の共振周波数と所望の基準周波数との差(ずれ量)が測定される。これにより、ウエハ上の共振器の周波数分布が得られる。ここでは、一例として、領域T10におけるずれ量は3MHzで、領域T20におけるずれ量は10MHzとする。
【0040】
次に、図7Cに示すように、この周波数分布に対応するパターンの周波数調整膜SiN膜4aが成膜される。領域T10では、周波数調整膜SiN膜4aの面積が全体の10%、領域T20では50%になるように周波数調整膜SiN膜4aはパターニングされる。周波数調整膜SiN膜4aは、例えば、スパッタリング法で成膜しリフトオフを行う、またはエッチングを用いてパターンを作成することにより形成することができる。
【0041】
次に、図7Dに示すように、SiO2膜7を形成して弾性波デバイスが形成される。SiO2膜7の表面には、周波数調整膜の機能を持つSiN膜4aのパターンが反映されている。
【0042】
以上のように、本実施形態では、周波数調整膜SiN膜4aの厚さを一定にし、くし型電極3を覆う面積を周波数の面内分布に合わせて分布させることで周波数調整膜であるSiN膜4aの体積、つまりは周波数の調整量を面内分布に対応させて調整する。したがって、周波数調整膜SiN膜4aは、一度の成膜、エッチングで形成される。すなわち、1回の成膜、エッチングで面内分布を改善することができる。その結果、少ない工程で、周波数の面内ばらつきを低減した弾性波デバイスを作成することができる。
【0043】
また、本実施形態では、媒質であるSiO2膜7を形成する前に、周波数の調整が行われるので、初期の段階でウエハ面における周波数特性のばらつきを軽減することができる。その結果、SiO2膜7の形成した後のウエハ面内で周波数特性のばらつきが大きくなってしまい、調整が不可能になると言った事態を防ぐことができる場合がある。
【0044】
さらに、SiO2膜7形成前に、SiN膜4上に周波数調整膜SiN膜4aを設けるので、SiO2膜7形成後に再度、周波数調整膜を設けるなどして、周波数特性のウエハ面内分布の調整が可能になる。その結果、より精度の高い周波数調整が可能になる。
【0045】
なお、周波数分布の測定方法は、上記のように、同一ウエハ上に形成された共振器の共振周波数を直接測定する方法に限られない。例えば、ウエハにおける弾性波デバイスの膜厚分布をマッピングすることによって周波数分布を得ることもできる。弾性波デバイスの膜厚は、例えば、蛍光X線分析装置によって測定することができる。
【0046】
あるいは、量産工程で複数枚のウエハ生産をバッチ方式で行う場合、既に得られた別のウエハにおける周波数分布の情報をもとに、所望のウエハの周波数分布を得ることもできる。
【0047】
(変形例)
図8Aは、本実施形態の変形例にかかる弾性波デバイスの平面図である。図8Bは、図8Aのa−a´線断面図である。図8Aおよび図8Bに示す例では、周波数調整膜6がSiN膜4の上に設けられている。周波数調整膜6は、SiN以外の膜、例えばSi、Al2O3、SiC、DLC等とすることできる。同一圧電基板2(ウエハ)上において、周波数のウエハ面内分布に合わせた面積分布を持つように周波数調整膜6のパターンを作成することで、面内の周波数分布を調整できる。
【0048】
なお、面積分布を持つ周波数調整膜6は、スパッタリング法で成膜し、リフトオフまたはエッチングによりパターンを作成して、膜厚制御に優れた膜を作成することができる。
【0049】
図8A、図8Bに示す弾性波デバイスは、例えば、ラブ波を用いた弾性波デバイスとして用いることができる。
【0050】
(第2の実施形態)
図9Aは、本実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図であり、図9Bは、図9Aのa―a´線断面図である。図9Aおよび図9Bに示す構成においては、圧電基板2上にCu等の導電性材料からなるくし型電極3および反射器3a、3bが形成されている。くし型電極3および反射器3a、3bを覆うようにSiN膜4が形成され、その上に周波数調整膜としてSiN膜4のパターン部が形成されている。さらに、この周波数調整膜SiN膜4を覆うようにSiO2膜5が形成され、さらにSiO2膜5を覆うようにAl2O3膜10が形成されている。SiO2膜5、Al2O3膜10はそれぞれ周波数調整膜SiN膜4のパターンが反映されている。これらの周波数調整膜により、厚みが他の部分より大きくなる部分が励起領域に存在することになる。すなわち、SiN膜4のパターン部がSiO2膜4と接する部分の厚みが他の部分より大きくなっている。
【0051】
このように、本実施形態の弾性波デバイスでは、圧電基板2上のくし型電極3を覆うように、バリア膜(SiN膜4)が設けられ、その上に第1の媒質(SiO2膜5)および第2の媒質(Al2O3膜10)が設けられる。バリア膜のパターニングにより周波数調整がなされるので、第1の媒質および第2の媒質を設けた後の周波数特性のばらつきが抑えられる。そのため、第1の媒質および第2の媒質形成後の周波数特性の調整は不要になるかまたは簡単になる。結果として、効率のよい周波数調整が行われることになる。
【0052】
図9A、図9Bに示す弾性波デバイスは、例えば、弾性境界波デバイスとして用いることができる。なお、第1の媒質および第2の媒質の組み合わせは、上記例のように、SiO2膜およびAl2O3膜に限られない。例えば、第1の媒質をSiO2膜、第2の媒質をSiN膜にすることができる。このように、第1の媒質より音速が早い物質を第2の媒質とすることが好ましい。
【0053】
(第3の実施形態)
図10Aは、本実施形態にかかる弾性波デバイスの平面図である。図10Bは、図10Aのa―a´線断面図である。図10Aおよび図10Bに示す例では、周波数調整膜SiN膜4aが全体の左半分の部分に接するように設けられている。この場合、周波数調整膜SiN膜4aがSiO2膜4上で占める面積の割合は50%である。そのため、励起領域における周波数調整膜SiN膜4aが占める面積の割合も50%である。なお、周波数調整膜SiN膜4aの厚みh2は、例えば、厚さ20nmで形成される。
【0054】
上記実施形態1〜2では、厚みが他より多くなる部分が励起領域において均等に分布するようにパターニングされていたが、図10Aおよび図10Bに示すように、周波数調整膜SiN膜4aを一箇所に集中して設けてもよい。この場合も、同様に、周波数調整膜SiN膜4aの面積の調整により、弾性波デバイスの周波数が調整される。
【0055】
なお、周波数調整膜SiN膜4aの膜厚が厚い場合は、図10Aおよび図10Bに示すように一箇所に集中して周波数調整膜5が設けられると、共振周波数付近に不要波が発生してしまい、特性が劣化する場合もある。この場合は、上記実施形態1〜2に示したように、周波数調整膜SiN膜4aを、励起領域において分散させて設けることにより、特性の劣化を防ぐことができる。また、周波数調整膜SiN膜4aの配置は、規則的(周期的)であってもよいし、不規則(ランダム)であってもよい。
【0056】
(第4の実施形態)
図11は、本実施形態にかかるラダー型のフィルタを構成する弾性波デバイスの平面図である。このフィルタは、圧電基板2上に設けられた直列共振器S1〜S3、並列共振器P1、P2およびこれらを接続する配線パターンにより構成される。各共振器では、例えば、圧電基板2上に、くし型電極3および反射器3a、3bが設けられ、さらにこれらを覆うようにSiN膜4(バリア膜)が設けられ、その上にSiO2膜4が設けられる。
【0057】
図11に示す例では、フィルタを構成する複数の共振器S1〜S3、P1、P2のうち直列共振器S3に、周波数調整膜としてのパターン部が、SiN膜4上に接するように設けられている。この構成は、例えば、上記第1の実施形態における弾性波デバイスと同様にすることができる。
【0058】
このように、フィルタを構成する共振器の一部の共振器に周波数調整膜を設けることで、当該一部の共振器の周波数のみを調整するができる。このように、一部の共振器の周波数のみを調整することにより、フィルタの比帯域幅を調整することができる。これを用いれば、面内における比帯域幅のずれを低減することができる。
【0059】
例えば、ラダー型フィルタの場合は、共振器ごとに周波数が異なる場合がある。例えば直列共振器の反共振周波数が一番高い共振器がフィルタの右肩特性を担っている場合は、この共振器の周波数のみを調整することにより比帯域幅を大きくしたり、小さくしたりすることが可能となる。
【0060】
なお、周波数調整膜を設ける共振器の数は、図11に示す例に限られず、共振器S1〜S3、P1、P2のうち複数の共振器に設けてもよい。その場合、さらに、周波数調整膜(例えば、SiN膜4のパターン部)の面積を共振器ごとに異なる構成にして、フィルタ特性を調整することもできる。
【0061】
[実施形態の効果、その他]
本願開示の弾性波デバイスの製造方法は、圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極を形成する電極形成工程と、前記くし型電極を覆おうようにバリア膜を形成する工程と、前記バリア膜の上に媒質を形成する工程と、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、前記バリア層をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、前記調整工程では、前記励起領域における前記調整領域の面積Tが前記測定された周波数特性に応じて調整される。
【0062】
上記製造方法では、くし型電極を覆うようにバリア層が形成され、バリア層のパターニングまたは調整膜により、励起領域において厚みが他と異なる調整領域が形成される。この調整領域の形成において、励起領域における調整領域の面積Tが調整される。これにより、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性が調整される。すなわち、弾性波エネルギーの分布量および分布する体積を、調整媒質の膜厚を変えずに(同一膜厚で)面積を変えることで調整することができる。そのため、調整媒質の厚みを調整する必要がないので、少ない工程で周波数特性が調整された弾性波デバイスの提供が可能になる。また、調整領域の形成に先立ってバリア層が形成されるので、調整領域形成において面積Tの調整が容易になる。
【0063】
本発明の実施形態に係る弾性波デバイスの製造方法において、前記電極形成工程では、前記圧電基板上に、複数の弾性波デバイスに対応するくし型電極が形成され、前記測定工程では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布が測定され、前記調整工程では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布に応じて、前記面積Tが異なるように、前記調整領域が形成されてもよい。
【0064】
例えば、所望の周波数特性(共振周波数および/または反共振周波数)の弾性波デバイスを同一の圧電基板上に複数作成する際に、圧電基板上の場所によって、弾性波デバイスの周波数特性にばらつきが生じることがある。この場合、周波数特性分布に対応して、弾性波デバイスそれぞれに合った面積Tの調整領域を形成することで、各弾性波デバイスの周波数特性を調整できる。この場合、バリア層のパターニングもしくは調整膜の成膜(一回の成膜)で圧電基板上のすべての弾性波デバイスの調整が可能である。そのため、調整媒質の膜厚を変化させて調整する場合に比べて、成膜工程が少なくなる。すなわち、圧電基板上の弾性波デバイス間で、前記面積Tが異なるように調整媒質を形成することで、少ない工程での周波数特性の調整が可能になる。
【0065】
本発明の実施形態では、前記測定工程において、前記圧電基板上の弾性波デバイスの周波数特性が測定され、前記調整工程において、前記測定された前記弾性波デバイスの周波数特性と、予め決められた基準周波数特性との差に基づいて、前記調整領域の面積Tが決められてもよい。
【0066】
これにより、圧電基板上の弾性波デバイスの周波数特性を基準周波数特性に近づけることができる。ここで、例えば、弾性波デバイスのくし型電極に電圧を印加した場合の周波数特性が測定される。例えば弾性波デバイスが共振器の場合は、共振周波数または反共振周波数が測定されてもよく、弾性波デバイスがフィルタの場合は、中心周波数が測定されてもよい。
【0067】
本発明の実施形態における弾性波デバイスは、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられた、複数の電極指を有するくし型電極と、前記くし型電極を覆おうように設けられたバリア膜と、バリア膜の上に設けられた媒質と、前記前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を有する調整膜とを備え、前記調整膜の面積Tは、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性に応じて異なっている。
【0068】
本発明の実施形態における弾性波デバイスは、前記圧電基板上に、前記くし型電極により複数の弾性波デバイスが形成されており、前記調整膜では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布に応じて前記調整領域の面積Tが異なっている態様とすることができる。
【符号の説明】
【0069】
2 圧電基板
3 くし型電極
3a、b 反射器
4 SiN膜(バリア膜の一例)
5、7 SiO2膜(媒質の一例)
6 周波数調整膜
8 フォトレジスト
10 Al2O3膜
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極を形成する電極形成工程と、
前記くし型電極を覆おうようにバリア膜を形成する工程と、
前記バリア膜の上に媒質を形成する工程と、
前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、
前記バリア層をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、
前記調整工程では、前記励起領域における前記調整領域の面積Tが、前記測定された周波数特性に応じて調整される、弾性波デバイスの製造方法。
【請求項2】
前記電極形成工程では、前記圧電基板上に、複数の弾性波デバイスに対応するくし型電極が形成され、
前記測定工程では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布が測定され、
前記調整工程では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布に応じて、前記面積Tが異なるように、前記調整領域が形成される、請求項1に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項3】
前記測定工程において、前記圧電基板上の弾性波デバイスの周波数特性が測定され、
前記調整工程において、前記測定された前記弾性波デバイスの周波数特性と、予め決められた基準周波数特性との差に基づいて、前記調整領域の面積Tが決められる、請求項1または2に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項4】
圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられた、複数の電極指を有するくし型電極と、
前記くし型電極を覆おうように設けられたバリア膜と、
バリア膜の上に設けられた媒質と、
前記前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を有する調整膜とを備え、
前記調整膜の面積Tは、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性に応じて異なっている、弾性波デバイス。
【請求項5】
前記圧電基板上に、前記くし型電極により複数の弾性波デバイスが形成されており、
前記調整膜では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布に応じて前記調整領域の面積Tが異なっている、請求項4に記載の弾性波デバイス。
【請求項1】
圧電基板上に、複数の電極指を有するくし型電極を形成する電極形成工程と、
前記くし型電極を覆おうようにバリア膜を形成する工程と、
前記バリア膜の上に媒質を形成する工程と、
前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性を測定する測定工程と、
前記バリア層をパターニングするかまたは、調整膜をさらに設けることで、前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、
前記調整工程では、前記励起領域における前記調整領域の面積Tが、前記測定された周波数特性に応じて調整される、弾性波デバイスの製造方法。
【請求項2】
前記電極形成工程では、前記圧電基板上に、複数の弾性波デバイスに対応するくし型電極が形成され、
前記測定工程では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布が測定され、
前記調整工程では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布に応じて、前記面積Tが異なるように、前記調整領域が形成される、請求項1に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項3】
前記測定工程において、前記圧電基板上の弾性波デバイスの周波数特性が測定され、
前記調整工程において、前記測定された前記弾性波デバイスの周波数特性と、予め決められた基準周波数特性との差に基づいて、前記調整領域の面積Tが決められる、請求項1または2に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項4】
圧電基板と、
前記圧電基板上に設けられた、複数の電極指を有するくし型電極と、
前記くし型電極を覆おうように設けられたバリア膜と、
バリア膜の上に設けられた媒質と、
前記前記くし型電極による弾性波の励起領域において厚みが他の部分とは異なる調整領域を有する調整膜とを備え、
前記調整膜の面積Tは、前記くし型電極により励起される弾性波の周波数特性に応じて異なっている、弾性波デバイス。
【請求項5】
前記圧電基板上に、前記くし型電極により複数の弾性波デバイスが形成されており、
前記調整膜では、前記複数の弾性波デバイスにおける周波数特性の分布に応じて前記調整領域の面積Tが異なっている、請求項4に記載の弾性波デバイス。
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図6H】
【図6I】
【図6J】
【図6K】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図6H】
【図6I】
【図6J】
【図6K】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【公開番号】特開2010−226636(P2010−226636A)
【公開日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−74041(P2009−74041)
【出願日】平成21年3月25日(2009.3.25)
【出願人】(000204284)太陽誘電株式会社 (964)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年10月7日(2010.10.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年3月25日(2009.3.25)
【出願人】(000204284)太陽誘電株式会社 (964)
【Fターム(参考)】
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