弾性波デバイスの製造方法
【課題】櫛型電極の周囲に空隙が無く、かつ誘電体層がその表面が平坦となる弾性波デバイスを提供する。
【解決手段】弾性波デバイスの製造方法は、圧電基板1上に設けられた弾性波を励振する櫛型電極2と、櫛型電極2を覆うように設けられた誘電体層3を具備する弾性波デバイスの製造方法であって、圧電基板1に櫛型電極2を形成する工程と、櫛型電極1を覆うように、櫛型電極1の膜厚より厚い膜厚を有する誘電体層3を形成する工程と、誘電体層3を覆うようにエッチバック層4を形成する工程と、エッチバック層4と誘電体層3の一部をエッチングまたは研磨する工程とを有する。エッチングまたは研磨する工程において、エッチバック層4を削る速さと誘電体層3を削る速さが等しくなる条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングまたは研磨がなされる。
【解決手段】弾性波デバイスの製造方法は、圧電基板1上に設けられた弾性波を励振する櫛型電極2と、櫛型電極2を覆うように設けられた誘電体層3を具備する弾性波デバイスの製造方法であって、圧電基板1に櫛型電極2を形成する工程と、櫛型電極1を覆うように、櫛型電極1の膜厚より厚い膜厚を有する誘電体層3を形成する工程と、誘電体層3を覆うようにエッチバック層4を形成する工程と、エッチバック層4と誘電体層3の一部をエッチングまたは研磨する工程とを有する。エッチングまたは研磨する工程において、エッチバック層4を削る速さと誘電体層3を削る速さが等しくなる条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングまたは研磨がなされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弾性波デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
携帯電話など移動通信機器のRF帯フィルタ、IF帯フィルタとしては、弾性表面波(SAW)フィルタが広く用いられている。SAWフィルタは、タンタル酸リチウム結晶などの圧電性基板上にアルミニウムなどで櫛型電極を形成しただけの簡単な構造で、急峻なカットオフ特性と、小型軽量・安価の特長を有する。しかしながら、移動通信機器の発達に伴い、カットオフ特性と小型低背化への要求は年々厳しくなってきており、SAWフィルタでは実現困難になりつつある。
【0003】
異なる媒質の境界を進む波を利用する弾性境界波デバイスは、周波数温度係数が小さいため急峻なカットオフ特性が得られることや、ハーメチックシールが不要であるため小型低背化できることから、SAWフィルタに替わるデバイスとして期待され、開発が進められている。
【0004】
弾性境界波デバイスは、圧電基板に形成した櫛型電極の上に、少なくとも一つの誘電体層を積層した構造からなる(例えば、特許文献1、2参照)。
【0005】
弾性境界波デバイスの製造方法として、最も簡単には、櫛型電極を形成した後に誘電体層を積層する方法が考えられる。図5は、この方法で形成された弾性境界波デバイスの断面図である。図5に示す弾性境界波デバイスでは、圧電基板41上の櫛型電極42を覆うように形成された誘電体層43の表面に、櫛型電極42の形状を反映した凹凸が生じる。このような凹凸があると弾性波の閉じ込めが弱く、フィルタ特性における帯域外抑圧度が損なわれることが知られている。したがって、誘電体層の表面が平坦になるような製造方法が求められる。
【0006】
図6は、誘電体層の平坦化を実現するための製造方法の従来例を示す図である。まず、誘電体層43を櫛型電極42と同じ膜厚で成膜し(図6A)、櫛型電極42のポジネガ反転パターンをレジスト44で形成する(図6B)。誘電体層43をRIEで加工した後(図6C)、櫛型電極42の材料を蒸着し(図6D)、レジスト44を溶解してリフトオフする(図6E)。最後に誘電体層43を所望の膜厚まで追加成膜する(図6F)。
【特許文献1】特開2006−279609号公報
【特許文献2】特開2008−67289号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
図6Dの櫛型電極材料の蒸着工程において、電極材料はレジスト44側壁に付着しながら堆積するため、櫛型電極42はテーパを持った形状になる。したがって前もって形成した誘電体パターン43との間にトレンチ45が生じる。また、図7に示すように、電極材料は誘電体パターン43の側壁にも付着成長し、リフトオフ後もバリ46となって残る場合もある。この上に誘電体層を追加成膜すると、櫛型電極の周囲に空隙が生じる。この空隙は弾性波の伝播損失を増大させ、フィルタ特性等を悪化させる原因となることが知られている。
【0008】
以上のように、低損失でかつ抑圧度の大きい弾性境界波フィルタを得るには、櫛型電極の周囲に空隙が無く、誘電体層が緻密でかつその表面が平坦であることが必要である。そのため、本発明は、櫛型電極の周囲に空隙が無く、かつ誘電体層がその表面が平坦となる弾性波デバイスを提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本願に開示する弾性波デバイスの製造方法は、圧電基板上に設けられた弾性波を励振する櫛型電極と、前記櫛型電極を覆うように設けられた誘電体層を具備する弾性波デバイスの製造方法であって、前記圧電基板に櫛型電極を形成する工程と、前記櫛型電極を覆うように、前記櫛型電極の膜厚より厚い膜厚を有する誘電体層を形成する工程と、前記誘電体層を覆うようにエッチバック層を形成する工程と、前記エッチバック層と誘電体層の一部をエッチングまたは研磨する工程とを有し、前記エッチングまたは研磨する工程において、前記エッチバック層を削る速さと誘電体層を削る速さが等しくなる条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングまたは研磨する。
【0010】
上記製造方法によれば、櫛型電極の形成後、前記櫛型電極を覆うように、前記櫛形電極の膜厚より厚い膜厚を有する誘電体層を形成するので、櫛型電極と誘電体層との間に空隙が生じにくい。さらに、エッチバック層と誘電体層は、エッチングまたは研磨される際に、等しい速さで、エッチバック層が除去されるまで削られるので、表面が平坦化された誘電体層が残る。その結果、伝播損失が小さい弾性波デバイスが得られる。
【発明の効果】
【0011】
本願明細書の開示によれば、櫛型電極の周囲に空隙が無く、かつ誘電体層がその表面が平坦となる弾性波デバイスを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の実施形態において、前記櫛型電極を形成する工程は、前記圧電基板に少なくとも2層のレジストで櫛型電極パターンを形成する工程と、櫛型電極材料を形成する工程と、レジストを除去する工程とを含み、前記少なくとも2層のレジストは、下に設けられる層の周縁が上に設けられる層の周縁より内側になるように形成されるようにしてもよい。
【0013】
上記構成の2層のレジストは、アンダーカットが入った形状になる。すなわち、次工程で櫛型電極材料が形成される際に、レジストに電極材料が付着して成長しにくい形状になる。そのため、櫛型電極の周囲に空隙が生じることが防がれる。
【0014】
本発明の実施形態において、前記櫛型電極を形成する工程は、
前記圧電基板に犠牲層を形成する工程と、犠牲層の上にレジストで櫛型電極の反転パターンを形成する工程と、前記レジストが形成された状態で犠牲層をエッチングする工程と、櫛型電極材料を形成する工程と、レジストを除去する工程と、犠牲層を除去する工程とを含んでもよい。
【0015】
上記製造方法では、犠牲層を除去した後は櫛型電極材料が圧電基板に残り、その上から誘電体層が形成されるので、誘電体層と櫛型電極との間に空隙が生じることはない。
【0016】
本発明の実施形態において、前記エッチバック層は、前記誘電体層を真空成膜した後、スピンコーティングにより形成されてもよい。
【0017】
これにより、櫛型電極の上は真空成膜によって全て緻密な誘電体層が形成され、エッチバック層の表面はスピンコーティングにより平坦に形成される。そのため、エッチバック層が除去されるまで削られた後は、表面が平坦で、かつ緻密な誘電体層が残る。その結果、櫛型電極の周囲に空隙が無く、誘電体層が緻密でかつその表面が平坦である弾性波デバイスが得られる。なお、真空成膜は、緻密化が可能な成膜手段であればよく、例えば、CVD(Chemical Vaper Deposition)、スパッタイングおよび真空蒸着等が含まれる。
【0018】
本発明の実施形態において、前記エッチバック層は、SOGにより形成され、前記エッチングまたは研磨する工程において、前記エッチバック層と前記誘電体層が同じエッチングレートとなるような条件でエッチングする態様であってもよい。これにより、エッチバック層と誘電体層は、等しい速さでエッチングされ削られる。
【0019】
本発明の実施形態において、前記誘電体層は、SiO2で形成され、前記エッチバック層はSOGにより形成され、前記エッチバック層および誘電体層の一部は、反応性イオンエッチングにより、混合ガスに対するCF4ガスの流量比が20%〜25%の条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングされる態様とすることができる。これにより、エッチバック層と誘電体層を、等しい速さで削ることができる。
【0020】
(第1の実施形態)
図1A〜図1Fは、第1の実施形態における弾性波デバイスの製造工程を示す図である。まず、図1Aに示すように、圧電基板1上に、櫛型電極2を形成するための電極層2aをスパッタ成膜する。圧電基板1は、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどである。櫛型電極2の電極層2aの形成においては、例えば、まず密着層としてチタンを30nmの厚さで成膜し、続けて銅を100nmの厚さでスパッタ成膜することができる。これを、フォトリソとイオンミリングで加工して0.5μm幅の櫛型電極2を形成する(図1Bおよび図1C参照)。
【0021】
次に、図1Dに示すように、誘電体層3としてSiO2を、TEOS−CVDで1μmの厚さで成膜する。さらに、図1Eに示すように、SOG(Spin On Glass;塗布ガラス)を500nmの厚さでスピンコートし、400℃で焼成する。このSOG膜がエッチバック層4となる。エッチバック層4の表面を十分平坦にするため、SOG膜(エッチバック層4)の厚さは櫛型電極2の厚さの2倍以上であることが好ましい。
【0022】
次に、CF4とCHF3の混合ガスを用いて基板全面をRIE(Reactive Ion Etching)を行う。この時、SOG膜(エッチバック層4)とTEOS−CVDで成膜したSiO2膜(誘電体層3)のエッチングレートが同程度になるようRIE条件を設定する。RIE条件として、例えば、混合ガスに対するCF4ガスの流量比が挙げられる。以下、この流量比について説明する。
【0023】
図2は、SOG膜およびSiO2膜それぞれの流量比:CF4/(CF4+CHF3)とエッチングレートの関係を示すグラフである。図2に示すように、混合ガスに対するCF4ガスの流量比が10%以上34%以下の範囲においてSOG膜とSiO2膜のエッチングレートがほぼ等しくなる。特に、22%のときに、SOG膜とSiO2膜のエッチングレートが最も近くなる。
【0024】
一例として、混合ガスの流量は200sccm、圧力は10Pa、放電電力は100Wとすることができる。RIEは、SOG膜が全て無くなり、さらにSiO2膜の厚さが櫛型電極上で、所定の値(例えば、600nm)になった時点で停止する。その結果、図1Fに示すように、緻密で表面が平坦な誘電体層が櫛型電極上に残る。
【0025】
なお、エッチングレートが同程度になるようRIE条件は、上記例に限定されない。また、エッチバック層4と誘電体層3に用いる材料も上記例(SOG膜およびSiO2膜)に限られない。エッチバック層4と誘電体層3に応じて、適切なエッチング方法およびエッチング条件を適宜設定することができる。
【0026】
以上、図1に示したように、本実施形態では、まず、櫛型電極2を形成した後、CVD等により緻密な誘電体層3を成膜する。誘電体層3は所望の厚みよりやや厚く成膜しておく。次にエッチバック層4としてSOGを塗布、焼成して表面を平坦化する。その後、エッチバック層(SOG膜)と誘電体層(SiO2膜)が同じエッチングレートとなるような条件で、圧電基板1全面のエッチングを行う(エッチバック)。SOGが全てエッチングされ、さらに誘電体層が所望の厚みまで薄くなった時点でエッチングを停止する。これにより、図6Fに示したようなトレンチ45(空隙)が生じない。また、櫛型電極2の上は全て緻密な誘電体層3からなり、かつ誘電体層3の表面は平坦となる。
【0027】
ここで、別の方法として、まず櫛型電極2を形成した後にSOGを塗布・焼成して表面を平坦化し、さらに誘電体層3を追加成膜する方法も可能である。しかし、この方法では、櫛型電極2の周囲にSOGが残ることになる。SOG膜はCVD膜に比べて緻密性が劣るので、これも弾性波の伝播損失を悪化させる原因となる。そのため、図1に示す工程のように、櫛型電極2の上には、緻密な誘電体層3を形成することが好ましい。
【0028】
なお、上記実施形態では、エッチバック層4および誘電体層3を、削る速度が同じになる条件でエッチングする例を示したが、同じ速度で削ることが可能であれば、削る手段はエッチングでなくてもよい。例えば、CMP(化学機械研磨)またはその他の研磨手段で、エッチバック層4および誘電体層3を削ることもできる。
【0029】
(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態における弾性波デバイスの製造工程を示す図である。図3Aに示すように、まず、圧電基板1にリフトオフ用の2層レジストを用いて櫛型電極2とはポジネガ反転したレジストパターンを形成する。2層レジストは、圧電基板1上に形成された下層5aおよびその上に形成された上層5bを含む。2層レジストは下層5aの現像液に対する溶解度が上層5bより速いため、アンダーカットが入った形状になっている。
【0030】
次に、図3Bに示すように、櫛型電極2を形成するための電極材料を蒸着で成膜する。レジストを溶剤で除去し、リフトオフすると、図3Cに示すように、櫛型電極2が圧電基板1に残る。その後の図3D〜図3Fに示す工程は、上記の図1D〜図1Fと同様である。
【0031】
なお、上記第1の実施形態では櫛型電極2のパターニングにイオンミリングを用いる場合を説明したが、イオンミリングによるオーバーエッチングで櫛型電極2間の圧電基板1がイオン衝撃により削られ、伝播損失が悪化する場合がある。これに対して、本実施形態によれば、圧電基板1の損傷が無く、低損失のデバイスが得られる。
【0032】
(第3の実施形態)
図4は、第3の実施形態における弾性波デバイスの製造工程を示す図である。図4Aに示すように。まず、圧電基板1に犠牲層7としてシリコンを200nmの厚さでスパッタ成膜する。次に、図4Bに示すように、櫛型電極2とはポジネガ反転したレジスト5cのパターンを形成する。
【0033】
次に、図4Cに示すように、SF6ガスにより犠牲層7のシリコンをRIEする。このとき、シリコンに100nm程度のアンダーカットが入るようにRIE条件を設定する。一例として、SF6ガス流量150sccm、圧力5Pa、放電電力40Wとすることができる。
【0034】
次に、櫛型電極2の電極材料(例えば、銅)を蒸着し(図4D)、レジスト5cを溶剤で除去しリフトオフする(図4E)。さらに、先と同じ条件でRIEを行い犠牲層7のシリコンを除去する。その結果、図4Fに示すように、銅からなる櫛型電極2はエッチングされないで圧電基板1に残る。その後の図4G〜図4Iに示す工程は、上記の図1D〜図1Fと同様である。
【0035】
上記第2の実施形態における2層レジストは、フォトリソ工程でのベーク温度が180℃程度と高く、圧電基板1に割れが生じる場合がある。本実施形態では、高温工程が無く、アンダーカット形状の再現性や面内均一性も、第2の実施形態より優れている傾向にある。また、犠牲層7のシリコンにアンダーカットが入っているため、図7に示したような櫛型電極2の側壁でのバリ成長が無い。その結果、櫛型電極2に誘電体層3を被覆しても櫛型電極2周囲に空隙が生じない。
【0036】
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【0037】
(付記1)
圧電基板上に設けられた弾性波を励振する櫛型電極と、前記櫛型電極を覆うように設けられた誘電体層を具備する弾性波デバイスの製造方法であって、
前記圧電基板に櫛型電極を形成する工程と、
前記櫛型電極を覆うように、前記櫛型電極の膜厚より厚い膜厚を有する誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層を覆うようにエッチバック層を形成する工程と、前記エッチバック層と誘電体層の一部をエッチングまたは研磨する工程とを有し、
前記エッチングまたは研磨する工程において、前記エッチバック層を削る速さと誘電体層を削る速さが等しくなる条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングまたは研磨する、弾性波デバイスの製造方法。
【0038】
(付記2)
前記櫛型電極を形成する工程は、前記圧電基板に少なくとも2層のレジストで櫛型電極パターンを形成する工程と、櫛型電極材料を形成する工程と、レジストを除去する工程とを含み、
前記少なくとも2層のレジストは、下に設けられる層の周縁が上に設けられる層の周縁より内側になるように形成される、付記1に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【0039】
(付記3)
前記櫛型電極を形成する工程は、
前記圧電基板に犠牲層を形成する工程と、犠牲層の上にレジストで櫛型電極の反転パターンを形成する工程と、前記レジストが形成された状態で犠牲層をエッチングする工程と、櫛型電極材料を形成する工程と、レジストを除去する工程と、犠牲層を除去する工程とを含む、付記1に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【0040】
(付記4)
前記エッチバック層は、前記誘電体層を真空成膜した後、スピンコーティングにより形成される、付記1〜3のいずれかに記載の弾性波デバイス。
【0041】
(付記5)
前記エッチバック層は、SOGにより形成され、
前記エッチングまたは研磨する工程において、前記エッチバック層と前記誘電体層が同じエッチングレートとなるような条件でエッチングする、付記1〜4のいずれかに記載の弾性波デバイスの製造方法。
【0042】
(付記6)
前記誘電体層は、SiO2で形成され、前記エッチバック層はSOGにより形成され、
前記エッチバック層および誘電体層の一部は、反応性イオンエッチングにより、混合ガスに対するCF4ガスの流量比が20%〜25%の条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングされることを特徴とする、付記1〜5のいずれかに記載の弾性波デバイスの製造方法。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】第1の実施形態における弾性波デバイスの製造工程を示す図
【図2】SOG膜、SiO2膜それぞれの流量比とエッチングレートの関係を示すグラフ
【図3】第2の実施形態における弾性波デバイスの製造工程を示す図
【図4】第3の実施形態における弾性波デバイスの製造工程を示す図
【図5】従来の方法で形成された弾性境界波デバイスの断面図
【図6】誘電体層の平坦化を実現するための製造方法の従来例を示す図
【図7】電極材料が誘電体パターン43の側壁に付着する場合の例を示す図
【符号の説明】
【0044】
1 圧電基板
2 櫛型電極
2a 電極層
3 誘電体層
4 エッチバック層
5a 下層
5b 上層
5c レジスト
7 犠牲層
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弾性波デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
携帯電話など移動通信機器のRF帯フィルタ、IF帯フィルタとしては、弾性表面波(SAW)フィルタが広く用いられている。SAWフィルタは、タンタル酸リチウム結晶などの圧電性基板上にアルミニウムなどで櫛型電極を形成しただけの簡単な構造で、急峻なカットオフ特性と、小型軽量・安価の特長を有する。しかしながら、移動通信機器の発達に伴い、カットオフ特性と小型低背化への要求は年々厳しくなってきており、SAWフィルタでは実現困難になりつつある。
【0003】
異なる媒質の境界を進む波を利用する弾性境界波デバイスは、周波数温度係数が小さいため急峻なカットオフ特性が得られることや、ハーメチックシールが不要であるため小型低背化できることから、SAWフィルタに替わるデバイスとして期待され、開発が進められている。
【0004】
弾性境界波デバイスは、圧電基板に形成した櫛型電極の上に、少なくとも一つの誘電体層を積層した構造からなる(例えば、特許文献1、2参照)。
【0005】
弾性境界波デバイスの製造方法として、最も簡単には、櫛型電極を形成した後に誘電体層を積層する方法が考えられる。図5は、この方法で形成された弾性境界波デバイスの断面図である。図5に示す弾性境界波デバイスでは、圧電基板41上の櫛型電極42を覆うように形成された誘電体層43の表面に、櫛型電極42の形状を反映した凹凸が生じる。このような凹凸があると弾性波の閉じ込めが弱く、フィルタ特性における帯域外抑圧度が損なわれることが知られている。したがって、誘電体層の表面が平坦になるような製造方法が求められる。
【0006】
図6は、誘電体層の平坦化を実現するための製造方法の従来例を示す図である。まず、誘電体層43を櫛型電極42と同じ膜厚で成膜し(図6A)、櫛型電極42のポジネガ反転パターンをレジスト44で形成する(図6B)。誘電体層43をRIEで加工した後(図6C)、櫛型電極42の材料を蒸着し(図6D)、レジスト44を溶解してリフトオフする(図6E)。最後に誘電体層43を所望の膜厚まで追加成膜する(図6F)。
【特許文献1】特開2006−279609号公報
【特許文献2】特開2008−67289号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
図6Dの櫛型電極材料の蒸着工程において、電極材料はレジスト44側壁に付着しながら堆積するため、櫛型電極42はテーパを持った形状になる。したがって前もって形成した誘電体パターン43との間にトレンチ45が生じる。また、図7に示すように、電極材料は誘電体パターン43の側壁にも付着成長し、リフトオフ後もバリ46となって残る場合もある。この上に誘電体層を追加成膜すると、櫛型電極の周囲に空隙が生じる。この空隙は弾性波の伝播損失を増大させ、フィルタ特性等を悪化させる原因となることが知られている。
【0008】
以上のように、低損失でかつ抑圧度の大きい弾性境界波フィルタを得るには、櫛型電極の周囲に空隙が無く、誘電体層が緻密でかつその表面が平坦であることが必要である。そのため、本発明は、櫛型電極の周囲に空隙が無く、かつ誘電体層がその表面が平坦となる弾性波デバイスを提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本願に開示する弾性波デバイスの製造方法は、圧電基板上に設けられた弾性波を励振する櫛型電極と、前記櫛型電極を覆うように設けられた誘電体層を具備する弾性波デバイスの製造方法であって、前記圧電基板に櫛型電極を形成する工程と、前記櫛型電極を覆うように、前記櫛型電極の膜厚より厚い膜厚を有する誘電体層を形成する工程と、前記誘電体層を覆うようにエッチバック層を形成する工程と、前記エッチバック層と誘電体層の一部をエッチングまたは研磨する工程とを有し、前記エッチングまたは研磨する工程において、前記エッチバック層を削る速さと誘電体層を削る速さが等しくなる条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングまたは研磨する。
【0010】
上記製造方法によれば、櫛型電極の形成後、前記櫛型電極を覆うように、前記櫛形電極の膜厚より厚い膜厚を有する誘電体層を形成するので、櫛型電極と誘電体層との間に空隙が生じにくい。さらに、エッチバック層と誘電体層は、エッチングまたは研磨される際に、等しい速さで、エッチバック層が除去されるまで削られるので、表面が平坦化された誘電体層が残る。その結果、伝播損失が小さい弾性波デバイスが得られる。
【発明の効果】
【0011】
本願明細書の開示によれば、櫛型電極の周囲に空隙が無く、かつ誘電体層がその表面が平坦となる弾性波デバイスを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の実施形態において、前記櫛型電極を形成する工程は、前記圧電基板に少なくとも2層のレジストで櫛型電極パターンを形成する工程と、櫛型電極材料を形成する工程と、レジストを除去する工程とを含み、前記少なくとも2層のレジストは、下に設けられる層の周縁が上に設けられる層の周縁より内側になるように形成されるようにしてもよい。
【0013】
上記構成の2層のレジストは、アンダーカットが入った形状になる。すなわち、次工程で櫛型電極材料が形成される際に、レジストに電極材料が付着して成長しにくい形状になる。そのため、櫛型電極の周囲に空隙が生じることが防がれる。
【0014】
本発明の実施形態において、前記櫛型電極を形成する工程は、
前記圧電基板に犠牲層を形成する工程と、犠牲層の上にレジストで櫛型電極の反転パターンを形成する工程と、前記レジストが形成された状態で犠牲層をエッチングする工程と、櫛型電極材料を形成する工程と、レジストを除去する工程と、犠牲層を除去する工程とを含んでもよい。
【0015】
上記製造方法では、犠牲層を除去した後は櫛型電極材料が圧電基板に残り、その上から誘電体層が形成されるので、誘電体層と櫛型電極との間に空隙が生じることはない。
【0016】
本発明の実施形態において、前記エッチバック層は、前記誘電体層を真空成膜した後、スピンコーティングにより形成されてもよい。
【0017】
これにより、櫛型電極の上は真空成膜によって全て緻密な誘電体層が形成され、エッチバック層の表面はスピンコーティングにより平坦に形成される。そのため、エッチバック層が除去されるまで削られた後は、表面が平坦で、かつ緻密な誘電体層が残る。その結果、櫛型電極の周囲に空隙が無く、誘電体層が緻密でかつその表面が平坦である弾性波デバイスが得られる。なお、真空成膜は、緻密化が可能な成膜手段であればよく、例えば、CVD(Chemical Vaper Deposition)、スパッタイングおよび真空蒸着等が含まれる。
【0018】
本発明の実施形態において、前記エッチバック層は、SOGにより形成され、前記エッチングまたは研磨する工程において、前記エッチバック層と前記誘電体層が同じエッチングレートとなるような条件でエッチングする態様であってもよい。これにより、エッチバック層と誘電体層は、等しい速さでエッチングされ削られる。
【0019】
本発明の実施形態において、前記誘電体層は、SiO2で形成され、前記エッチバック層はSOGにより形成され、前記エッチバック層および誘電体層の一部は、反応性イオンエッチングにより、混合ガスに対するCF4ガスの流量比が20%〜25%の条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングされる態様とすることができる。これにより、エッチバック層と誘電体層を、等しい速さで削ることができる。
【0020】
(第1の実施形態)
図1A〜図1Fは、第1の実施形態における弾性波デバイスの製造工程を示す図である。まず、図1Aに示すように、圧電基板1上に、櫛型電極2を形成するための電極層2aをスパッタ成膜する。圧電基板1は、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどである。櫛型電極2の電極層2aの形成においては、例えば、まず密着層としてチタンを30nmの厚さで成膜し、続けて銅を100nmの厚さでスパッタ成膜することができる。これを、フォトリソとイオンミリングで加工して0.5μm幅の櫛型電極2を形成する(図1Bおよび図1C参照)。
【0021】
次に、図1Dに示すように、誘電体層3としてSiO2を、TEOS−CVDで1μmの厚さで成膜する。さらに、図1Eに示すように、SOG(Spin On Glass;塗布ガラス)を500nmの厚さでスピンコートし、400℃で焼成する。このSOG膜がエッチバック層4となる。エッチバック層4の表面を十分平坦にするため、SOG膜(エッチバック層4)の厚さは櫛型電極2の厚さの2倍以上であることが好ましい。
【0022】
次に、CF4とCHF3の混合ガスを用いて基板全面をRIE(Reactive Ion Etching)を行う。この時、SOG膜(エッチバック層4)とTEOS−CVDで成膜したSiO2膜(誘電体層3)のエッチングレートが同程度になるようRIE条件を設定する。RIE条件として、例えば、混合ガスに対するCF4ガスの流量比が挙げられる。以下、この流量比について説明する。
【0023】
図2は、SOG膜およびSiO2膜それぞれの流量比:CF4/(CF4+CHF3)とエッチングレートの関係を示すグラフである。図2に示すように、混合ガスに対するCF4ガスの流量比が10%以上34%以下の範囲においてSOG膜とSiO2膜のエッチングレートがほぼ等しくなる。特に、22%のときに、SOG膜とSiO2膜のエッチングレートが最も近くなる。
【0024】
一例として、混合ガスの流量は200sccm、圧力は10Pa、放電電力は100Wとすることができる。RIEは、SOG膜が全て無くなり、さらにSiO2膜の厚さが櫛型電極上で、所定の値(例えば、600nm)になった時点で停止する。その結果、図1Fに示すように、緻密で表面が平坦な誘電体層が櫛型電極上に残る。
【0025】
なお、エッチングレートが同程度になるようRIE条件は、上記例に限定されない。また、エッチバック層4と誘電体層3に用いる材料も上記例(SOG膜およびSiO2膜)に限られない。エッチバック層4と誘電体層3に応じて、適切なエッチング方法およびエッチング条件を適宜設定することができる。
【0026】
以上、図1に示したように、本実施形態では、まず、櫛型電極2を形成した後、CVD等により緻密な誘電体層3を成膜する。誘電体層3は所望の厚みよりやや厚く成膜しておく。次にエッチバック層4としてSOGを塗布、焼成して表面を平坦化する。その後、エッチバック層(SOG膜)と誘電体層(SiO2膜)が同じエッチングレートとなるような条件で、圧電基板1全面のエッチングを行う(エッチバック)。SOGが全てエッチングされ、さらに誘電体層が所望の厚みまで薄くなった時点でエッチングを停止する。これにより、図6Fに示したようなトレンチ45(空隙)が生じない。また、櫛型電極2の上は全て緻密な誘電体層3からなり、かつ誘電体層3の表面は平坦となる。
【0027】
ここで、別の方法として、まず櫛型電極2を形成した後にSOGを塗布・焼成して表面を平坦化し、さらに誘電体層3を追加成膜する方法も可能である。しかし、この方法では、櫛型電極2の周囲にSOGが残ることになる。SOG膜はCVD膜に比べて緻密性が劣るので、これも弾性波の伝播損失を悪化させる原因となる。そのため、図1に示す工程のように、櫛型電極2の上には、緻密な誘電体層3を形成することが好ましい。
【0028】
なお、上記実施形態では、エッチバック層4および誘電体層3を、削る速度が同じになる条件でエッチングする例を示したが、同じ速度で削ることが可能であれば、削る手段はエッチングでなくてもよい。例えば、CMP(化学機械研磨)またはその他の研磨手段で、エッチバック層4および誘電体層3を削ることもできる。
【0029】
(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態における弾性波デバイスの製造工程を示す図である。図3Aに示すように、まず、圧電基板1にリフトオフ用の2層レジストを用いて櫛型電極2とはポジネガ反転したレジストパターンを形成する。2層レジストは、圧電基板1上に形成された下層5aおよびその上に形成された上層5bを含む。2層レジストは下層5aの現像液に対する溶解度が上層5bより速いため、アンダーカットが入った形状になっている。
【0030】
次に、図3Bに示すように、櫛型電極2を形成するための電極材料を蒸着で成膜する。レジストを溶剤で除去し、リフトオフすると、図3Cに示すように、櫛型電極2が圧電基板1に残る。その後の図3D〜図3Fに示す工程は、上記の図1D〜図1Fと同様である。
【0031】
なお、上記第1の実施形態では櫛型電極2のパターニングにイオンミリングを用いる場合を説明したが、イオンミリングによるオーバーエッチングで櫛型電極2間の圧電基板1がイオン衝撃により削られ、伝播損失が悪化する場合がある。これに対して、本実施形態によれば、圧電基板1の損傷が無く、低損失のデバイスが得られる。
【0032】
(第3の実施形態)
図4は、第3の実施形態における弾性波デバイスの製造工程を示す図である。図4Aに示すように。まず、圧電基板1に犠牲層7としてシリコンを200nmの厚さでスパッタ成膜する。次に、図4Bに示すように、櫛型電極2とはポジネガ反転したレジスト5cのパターンを形成する。
【0033】
次に、図4Cに示すように、SF6ガスにより犠牲層7のシリコンをRIEする。このとき、シリコンに100nm程度のアンダーカットが入るようにRIE条件を設定する。一例として、SF6ガス流量150sccm、圧力5Pa、放電電力40Wとすることができる。
【0034】
次に、櫛型電極2の電極材料(例えば、銅)を蒸着し(図4D)、レジスト5cを溶剤で除去しリフトオフする(図4E)。さらに、先と同じ条件でRIEを行い犠牲層7のシリコンを除去する。その結果、図4Fに示すように、銅からなる櫛型電極2はエッチングされないで圧電基板1に残る。その後の図4G〜図4Iに示す工程は、上記の図1D〜図1Fと同様である。
【0035】
上記第2の実施形態における2層レジストは、フォトリソ工程でのベーク温度が180℃程度と高く、圧電基板1に割れが生じる場合がある。本実施形態では、高温工程が無く、アンダーカット形状の再現性や面内均一性も、第2の実施形態より優れている傾向にある。また、犠牲層7のシリコンにアンダーカットが入っているため、図7に示したような櫛型電極2の側壁でのバリ成長が無い。その結果、櫛型電極2に誘電体層3を被覆しても櫛型電極2周囲に空隙が生じない。
【0036】
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【0037】
(付記1)
圧電基板上に設けられた弾性波を励振する櫛型電極と、前記櫛型電極を覆うように設けられた誘電体層を具備する弾性波デバイスの製造方法であって、
前記圧電基板に櫛型電極を形成する工程と、
前記櫛型電極を覆うように、前記櫛型電極の膜厚より厚い膜厚を有する誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層を覆うようにエッチバック層を形成する工程と、前記エッチバック層と誘電体層の一部をエッチングまたは研磨する工程とを有し、
前記エッチングまたは研磨する工程において、前記エッチバック層を削る速さと誘電体層を削る速さが等しくなる条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングまたは研磨する、弾性波デバイスの製造方法。
【0038】
(付記2)
前記櫛型電極を形成する工程は、前記圧電基板に少なくとも2層のレジストで櫛型電極パターンを形成する工程と、櫛型電極材料を形成する工程と、レジストを除去する工程とを含み、
前記少なくとも2層のレジストは、下に設けられる層の周縁が上に設けられる層の周縁より内側になるように形成される、付記1に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【0039】
(付記3)
前記櫛型電極を形成する工程は、
前記圧電基板に犠牲層を形成する工程と、犠牲層の上にレジストで櫛型電極の反転パターンを形成する工程と、前記レジストが形成された状態で犠牲層をエッチングする工程と、櫛型電極材料を形成する工程と、レジストを除去する工程と、犠牲層を除去する工程とを含む、付記1に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【0040】
(付記4)
前記エッチバック層は、前記誘電体層を真空成膜した後、スピンコーティングにより形成される、付記1〜3のいずれかに記載の弾性波デバイス。
【0041】
(付記5)
前記エッチバック層は、SOGにより形成され、
前記エッチングまたは研磨する工程において、前記エッチバック層と前記誘電体層が同じエッチングレートとなるような条件でエッチングする、付記1〜4のいずれかに記載の弾性波デバイスの製造方法。
【0042】
(付記6)
前記誘電体層は、SiO2で形成され、前記エッチバック層はSOGにより形成され、
前記エッチバック層および誘電体層の一部は、反応性イオンエッチングにより、混合ガスに対するCF4ガスの流量比が20%〜25%の条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングされることを特徴とする、付記1〜5のいずれかに記載の弾性波デバイスの製造方法。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】第1の実施形態における弾性波デバイスの製造工程を示す図
【図2】SOG膜、SiO2膜それぞれの流量比とエッチングレートの関係を示すグラフ
【図3】第2の実施形態における弾性波デバイスの製造工程を示す図
【図4】第3の実施形態における弾性波デバイスの製造工程を示す図
【図5】従来の方法で形成された弾性境界波デバイスの断面図
【図6】誘電体層の平坦化を実現するための製造方法の従来例を示す図
【図7】電極材料が誘電体パターン43の側壁に付着する場合の例を示す図
【符号の説明】
【0044】
1 圧電基板
2 櫛型電極
2a 電極層
3 誘電体層
4 エッチバック層
5a 下層
5b 上層
5c レジスト
7 犠牲層
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電基板上に設けられた弾性波を励振する櫛型電極と、前記櫛型電極を覆うように設けられた誘電体層を具備する弾性波デバイスの製造方法であって、
前記圧電基板に櫛型電極を形成する工程と、
前記櫛型電極を覆うように、前記櫛型電極の膜厚より厚い膜厚を有する誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層を覆うようにエッチバック層を形成する工程と、前記エッチバック層と誘電体層の一部をエッチングまたは研磨する工程とを有し、
前記エッチングまたは研磨する工程において、前記エッチバック層を削る速さと誘電体層を削る速さが等しくなる条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングまたは研磨する、弾性波デバイスの製造方法。
【請求項2】
前記櫛型電極を形成する工程は、前記圧電基板に少なくとも2層のレジストで櫛型電極パターンを形成する工程と、櫛型電極材料を形成する工程と、レジストを除去する工程とを含み、
前記少なくとも2層のレジストは、下に設けられる層の周縁が上に設けられる層の周縁より内側になるように形成される、請求項1に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項3】
前記櫛型電極を形成する工程は、
前記圧電基板に犠牲層を形成する工程と、犠牲層の上にレジストで櫛型電極の反転パターンを形成する工程と、前記レジストが形成された状態で犠牲層をエッチングする工程と、櫛型電極材料を形成する工程と、レジストを除去する工程と、犠牲層を除去する工程とを含む、請求項1に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項4】
前記エッチバック層は、SOGにより形成され、
前記エッチングまたは研磨する工程において、前記エッチバック層と前記誘電体層が同じエッチングレートとなるような条件でエッチングする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項5】
前記誘電体層は、SiO2で形成され、前記エッチバック層はSOGにより形成され、
前記エッチバック層および誘電体層の一部は、反応性イオンエッチングにより、混合ガスに対するCF4ガスの流量比が20%〜25%の条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングされることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項1】
圧電基板上に設けられた弾性波を励振する櫛型電極と、前記櫛型電極を覆うように設けられた誘電体層を具備する弾性波デバイスの製造方法であって、
前記圧電基板に櫛型電極を形成する工程と、
前記櫛型電極を覆うように、前記櫛型電極の膜厚より厚い膜厚を有する誘電体層を形成する工程と、
前記誘電体層を覆うようにエッチバック層を形成する工程と、前記エッチバック層と誘電体層の一部をエッチングまたは研磨する工程とを有し、
前記エッチングまたは研磨する工程において、前記エッチバック層を削る速さと誘電体層を削る速さが等しくなる条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングまたは研磨する、弾性波デバイスの製造方法。
【請求項2】
前記櫛型電極を形成する工程は、前記圧電基板に少なくとも2層のレジストで櫛型電極パターンを形成する工程と、櫛型電極材料を形成する工程と、レジストを除去する工程とを含み、
前記少なくとも2層のレジストは、下に設けられる層の周縁が上に設けられる層の周縁より内側になるように形成される、請求項1に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項3】
前記櫛型電極を形成する工程は、
前記圧電基板に犠牲層を形成する工程と、犠牲層の上にレジストで櫛型電極の反転パターンを形成する工程と、前記レジストが形成された状態で犠牲層をエッチングする工程と、櫛型電極材料を形成する工程と、レジストを除去する工程と、犠牲層を除去する工程とを含む、請求項1に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項4】
前記エッチバック層は、SOGにより形成され、
前記エッチングまたは研磨する工程において、前記エッチバック層と前記誘電体層が同じエッチングレートとなるような条件でエッチングする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項5】
前記誘電体層は、SiO2で形成され、前記エッチバック層はSOGにより形成され、
前記エッチバック層および誘電体層の一部は、反応性イオンエッチングにより、混合ガスに対するCF4ガスの流量比が20%〜25%の条件で、エッチバック層が全て除去されるまでエッチングされることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図4G】
【図4H】
【図4I】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図7】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図4G】
【図4H】
【図4I】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図7】
【公開番号】特開2010−45533(P2010−45533A)
【公開日】平成22年2月25日(2010.2.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−207309(P2008−207309)
【出願日】平成20年8月11日(2008.8.11)
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年2月25日(2010.2.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年8月11日(2008.8.11)
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】
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