説明

弾性波装置の製造方法及び弾性波装置

【課題】レジストの現像に際しての電極材料の腐食が生じ難く、電気的接続の信頼性に優れた弾性波装置の製造方法を得る。
【解決手段】圧電基板1の上面に、複数の金属膜を積層してなる第1の積層導電膜からなる第1の電極3を形成する工程と、第1の電極3を形成した後に、レジスト層を形成し、現像液によりパターニングし、開口部4aを有するレジストパターン層4を形成する工程とを備え、上記現像処理に先立ち、開口部4aが形成される部分に露出することとなる第1の電極3の側面部分を覆うように絶縁膜6を形成し、絶縁膜6により第1の電極3の側面を保護して現像処理を行う、弾性波装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弾性波共振子や弾性波フィルタなどの弾性波装置の製造方法や弾性波装置に関し、より詳細には、圧電基板上に積層導電膜からなる電極が形成されている弾性波装置の製造方法及び弾性波装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、携帯電話機のRF段などにおいて、弾性表面波を利用した弾性表面波共振子や弾性表面波フィルタなどの弾性波装置が広く用いられている。また、近年、弾性表面波に代わり、弾性境界波を利用した弾性波装置も種々提案されている。この種の弾性波装置では、圧電基板上にIDT電極を含む電極構造が形成されている。IDT電極を含む電極構造は、様々な金属により形成されるが、複数の金属膜を積層した積層導電膜を用いてIDT電極などの電極が形成されていることが多い。
【0003】
例えば、下記の特許文献1には、図9に示す弾性表面波装置が開示されている。図9に示す弾性表面波装置101では、圧電基板102上に、IDT電極103が形成されている。IDT電極103は、複数本の電極指を有する。図9では、IDT電極103の複数本の電極指が形成されている部分の断面構造が示されている。隣り合う電極指間の溝を充填するように、SiOからなる絶縁層104が形成されており、絶縁層104及びIDT電極103を覆うように、SiO膜からなる第2の絶縁層105が形成されている。
【0004】
IDT電極103は、主たる電極層103aを有する。主たる電極層103aは、CuまたはCuを主成分とする合金からなる。IDT電極103の圧電基板102への密着性を高めるために、主たる電極層103aの下方には、Tiからなる密着層103bが形成されている。また、主たる電極層103aの上方に、Cuよりも酸化され難い金属を主成分とする電極層103cが形成されている。電極層103cは、例えばAl−Cu合金からなる。
【0005】
上記のように複数の電極層103a〜103cを積層してなる積層導電膜によりIDT電極103が形成されているため、耐電力性や信頼性が高められている。
【0006】
他方、近年、信頼性や耐電力性をさらに高めるために、上方から順に、Al/Ti/Pt/NiCrの各金属からなる電極層を積層したIDT電極が提案されている。ここでは、Al電極層及びPt電極層が主たる電極層であり、Tiからなる電極層は、Alからなる電極層とPtからなる電極層との密着性を高めるために設けられており、NiCrからなる電極層は圧電基板への密着性を高めるために設けられている。
【0007】
また、このような弾性表面波装置の製造に際しては、上記積層導電膜からなる第1の電極を形成した後に、第1の電極に電気的に接続される第2の電極をフォトリソグラフィー法により形成することがある。この場合、圧電基板上に第1の電極を形成した後に、全面にレジスト層を形成する。次にレジスト層をパターニングし、第1の電極の一部を露出させ、開口を形成する。この開口の形成は、レジスト層を現像液で現像処理し、開口が形成される部分のレジスト材料を除去することにより行われる。次に、開口内において第1の電極に電気的に接続されるように第2の電極を形成する。
【特許文献1】特開2006−115548号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記レジスト層のパターニングに際して用いられる現像液は、アルカリ水溶液である。他方、上記積層導電膜からなる第1の電極では、例えば、AlとPtとがTiを介して、あるいは直接に積層されていたりする。この場合、上記レジスト層の開口に露出している第1の電極部分では、第1の電極の側面が露出することとなる。すなわち、Al層とPt層とが積層している側面が現像液に晒され、Alが現像液により腐食するという問題があった。そのため、第1の電極の積層構造が破壊され、目的とする電気的特性が得られないおそれがあった。
【0009】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、第1の電極がレジスト層の現像処理に際して腐食し難く、従って、所望とする電気的特性を発現させることができ、かつ信頼性に優れた弾性波装置を得ることを可能とする製造方法及び該弾性波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明に係る弾性波装置の製造方法は、圧電基板の上面に、複数の金属膜を積層してなる積層導電膜からなる第1の電極を形成する工程と、前記第1の電極形成後に、第1の電極の一部が露出する開口部を有するレジストパターン層を形成する工程と、前記レジストパターン層の形成前に、前記第1の電極の内、前記レジストパターン層の開口部に露出することとなる部分において該第1の電極の側面を覆うように絶縁材料からなる絶縁膜を形成する工程と、前記第1の電極に接続されるように第2の電極を形成する工程とを備える。
【0011】
本発明に係る弾性波装置の製造方法のある特定の局面では、前記レジストパターン層の前記開口部に露出している前記第1の電極部分に電気的に接続されるように第2の電極を形成される。この場合には、第1の電極が現像液により腐食し難いため、第2の電極を第1の電極に確実に電気的に接続することができる。
【0012】
本発明に係る弾性波装置の製造方法の他の特定の局面では、前記第1の電極の形成に際し、少なくとも1つのIDT電極と、該少なくとも1つのIDT電極に接続された第1の配線パターンとが形成されて、前記第2の電極の形成に際し、少なくとも電極パッドと、該電極パッドに連ねられた第2の配線パターンとが形成される。この場合には、IDT電極と、電極パッドとを、異なる電極により形成することができる。従って、IDT電極に適した積層導電膜を用いてIDT電極を形成することができるので、弾性波装置の特性を高めたり、設計の自由度を高めたりすることができる。
【0013】
本発明に係る弾性波装置の製造方法のさらに他の特定の局面では、前記第1の積層導電膜が、貴金属からなる金属膜と、卑金属からなる金属膜とを積層してなる積層導電膜である。卑金属からなる導電膜は、現像液により腐食し易いが、本発明によれば、第1の積層導電膜からなる第1の電極の側面が前記絶縁膜により被覆されているので、卑金属からなる導電膜の腐食を確実に防止することができる。
【0014】
本発明に係る弾性波装置の製造方法において、上記第1の積層導電膜に用いられる貴金属としては、PtまたはAuが好ましく用いられ、その場合には、弾性波の反射係数を高めることができる。また、上記卑金属としては、好ましくはAlまたはAl合金が用いられ、その場合には、電気的損失を低くすることができる。
【0015】
上記絶縁膜は、好ましくは、酸化ケイ素、窒化ケイ素及び窒化酸化ケイ素からなる群から選択された1種のケイ素化合物からなる。この場合には、LiNbOやLiTaOなどからなる圧電基板を用いた弾性波装置において、周波数温度係数TCFの絶対値を小さくすることができ、温度特性を改善することができる。
【0016】
本発明のさらに別の特定の局面では、上記絶縁膜が有機高分子からなり、その場合には、第1の電極の側面を覆うように絶縁膜を容易に形成することができる。
【0017】
本発明に係る弾性波装置は、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、第1の積層導電膜からなる第1の電極と、前記圧電基板上において、第1の電極の一部に重ねられた部分を有するように設けられた第2の電極と、前記第1の電極が前記第2の電極形成領域内に位置している部分における該第1の電極の側面を覆うように設けられた絶縁膜とを備える。
【発明の効果】
【0018】
本発明に係る弾性波装置の製造方法及び弾性波装置によれば、レジストパターン層の開口部内において、第1の電極の一部が露出するが、該第1の電極の側面が上記絶縁膜により被覆されているので、現像液により第1の電極が腐食し難い。従って、所望とする電気的特性を有し、かつ信頼性に優れた弾性波装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【0020】
図1(a)〜(c)〜図4を参照して、本発明の第1の実施形態の弾性波装置の製造方法を説明する。本実施形態では、図1(a)に示す圧電基板1を先ず用意する。圧電基板1としては、LiTaOもしくはLiNbOなどの圧電単結晶またはPZTなどの圧電セラミックスからなる基板を用いることができる。
【0021】
圧電基板1上に、IDT電極2aを含む第1の電極3を形成する。第1の電極3の形成に際しては、蒸着、メッキもしくはスパッタリングなどの薄膜形成法により圧電基板1の全面に複数層の金属膜を形成し、次にパターニングを行う。パターニングはフォトリソグラフィー法などの適宜の方法により行われる。
【0022】
第1の電極3は複数の金属膜を積層してなる第1の積層導電膜からなる。ここでは、上方から順に、Ti/Al/Ti/Pt/NiCrの順にこれらの金属からなる複数の金属膜が積層される。より具体的には、第1の電極3の端部を拡大して示す図1(c)に示すように、上方から、Ti膜3a、Al膜3b、Ti膜3c、及びPt膜3d並びにNiCr膜3eがこの順序で積層されている。ここで、主たる電極層は、膜厚が相対的に厚いAl膜3b及びPt膜3dである。NiCr膜3eは、圧電基板1への密着性を高める層として設けられている。Ti膜3cは、Al膜3bと、Pt膜3dとの密着性を高めるために設けられている。また、最上部のTi膜3aは、Al膜3bの酸化を防止するための保護膜として設けられている。
【0023】
図1(a)及び(b)では、第1の電極3は、図示を容易するために、第1の層として図示しているが、実際には、上記の通り5層の金属膜を積層した積層導電膜である。上記第1の電極3は、図4に模式的平面図で示すように、IDT電極2aと、IDT電極2aに接続された第1の配線パターン2bと、第1の配線パターン2bに電気的に接続された電極パッド2cとを有する。電極パッド2cは、後で形成されるレジストパターン層の開口部にその一部が露出している部分である。
【0024】
上記第1の電極3を形成した後に、図1(a)に示す絶縁膜6を形成する。絶縁膜6は、後工程で形成されるレジストパターン層の開口部に露出している第1の電極3の一部、ここでは電極パッド2cの一部において、側面を被覆するように設けられている。側面が被覆されればよいが、本実施形態では、側面を被覆し、かつ第1の電極3の上面の一部に至るように形成されている。
【0025】
上記絶縁膜6は、SiO、SiNまたはSiONなどの無機縁材料、あるいは有機高分子材料などの適宜の絶縁性材料により形成することができる。上記無機絶縁材料を用いた場合には、IDT電極を覆うように形成する絶縁膜と同時に形成することができる。また、有機高分子材料を用いて絶縁膜を形成した場合には、絶縁膜の形成が容易となる。
【0026】
上記絶縁6の形成は、第1の電極3を形成した後、フォトリソグラフィーにより絶縁膜6を形成してもよく、あるいは絶縁性材料を第1の電極3の側面を被覆するよう印刷する方法など適宜の方法で行い得る。
【0027】
絶縁膜6を形成した後に、圧電基板1の上面の全面にレジスト層を形成する。次に、このレジスト層をフォトリソグラフィー法によりパターニングし、図1(b)に示すレジストパターン層4を形成する。レジストパターン層4は、開口部4aを有する。この開口部4aに第1の電極3が部分的に露出している。開口部4aを形成するパターニングに際しては、アルカリ可溶性樹脂を主体とするフォトレジスト材料により全面にレジスト層を形成する。次に、開口部4aが形成される部分を除いた部分を光の照射により硬化し、しかる後、アルカリ現像液5で処理することにより、硬化されていない開口部4aに位置しているフォトレジスト材料を除去する。
【0028】
この場合、図1(b)に示すように、アルカリ現像液5に第1の電極3の一部がさらされることになる。もっとも、アルカリ現像液5に曝される部分において、第1の電極3を被覆する絶縁膜6が予め形成されている。すなわち、絶縁膜6が第1の電極3の側面を被覆している。従って、図1(c)に示すように、Al膜3bの側面が露出している部分が絶縁膜6により被覆されている。
【0029】
従って、アルカリ現像液5に、Al膜3bが露出していないため、Al膜3bが腐食し難い。これを、図2(a)及び(b)を参照して説明する。
【0030】
図2(a)及び(b)は、上記絶縁膜6が形成されていない比較例を説明するための図である。絶縁膜6が形成されていない場合、アルカリ現像液5に、Al膜3bの側面が露出することになる。Alは両性金属であるため、アルカリ現像液によって溶解する。そのため、図2(b)に示すように、Al膜3bが溶解していく。
【0031】
これに対して、本実施形態では、図1(c)に示すように、絶縁膜6により、Al膜3bの側面が被覆されているため、Al膜3bの腐食が進行しない。
【0032】
次に、図1(b)に示す工程の後、全面に第2の電極を形成する金属膜を、蒸着、スパッタリングまたはメッキにより形成する。金属膜は、開口部4a内だけでなく、レジストパターン層4の上面にも付着する。しかる後、レジストパターン層4と、レジストパターン層4上の不要な電極材料を溶剤を用いたリフトオフ法により除去する。このようにして、図3に示す第2の電極8を形成することができる。第2の電極8は、上記開口部4aが形成されている領域に相当する部分に形成されている。第1の電極3が腐食されていないため、第2の電極8は、第1の電極3と確実に電気的に接続される。このようにして第1の電極3に対する第2の電極8の電気的接続の信頼性を効果的に高めることができる。
【0033】
より具体的な第2の実施形態を図5〜図8を参照して説明する。
【0034】
先ず、図5(a)に示すように、LiNbOからなる圧電基板11を用意する。次に、圧電基板11上に、全面にSiOからなる絶縁膜12を形成する。絶縁膜の厚みは120nmとした。また、絶縁膜12の形成は、スパッタ法により行った。
【0035】
絶縁膜12の厚みと、第1の電極3の厚みは等しくされており、両者の上面が面一とされている。
【0036】
次に、SiOからなる絶縁膜12上に、アルカリ現像液で現像されるフォトレジスト材料を用いて、全面にレジスト層を形成した。しかる後、フォトリソグラフィーによりパターニングし、図5(b)に示すレジストパターン層13を形成した。レジストパターン層13は、IDT電極を含む第1の電極が形成される部分に相当する開口部13aを有する。
【0037】
しかる後、レジストパターン層13をマスクとして、下方のSiOからなる絶縁膜12をドライエッチングする。その結果、図5(c)に示すように第1の電極の形成が予定されている部分では、圧電基板11の上面が露出されることになる。
【0038】
次に、図5(d)に示すように、上記レジストパターン層13を残したまま、圧電基板11の全面に第1の電極を形成するための第1の積層導電膜を形成する。ここでは、下方から順に、NiCr膜、Pt膜、Ti膜及びAlCu膜をこの順序で蒸着により積層した。各金属膜の厚みは、NiCr膜=10nm、Pt膜=30nm、Ti膜=10nm、及びAlCu膜=70nmとした。この積層導電膜を蒸着法により形成した後、レジストパターン層13と、上部の積層導電膜をリフトオフ法により除去した。それによって、図6(a)及び(b)に示す構造を得た。ここでは、パターニングされた絶縁膜12と同じ厚みで、第1の電極3が形成されている。主たる電極層は相対的に厚みが厚いPt膜及びAlCu膜であり、Ti膜は両側の電極層の密着性を高めるために設けられている。また、NiCr膜は、圧電基板11の密着性を高める密着層として設けられている。第1の電極3は、IDT電極2aと、第1の配線パターン2bと、IDT電極2aに配線パターン2bを介して電気的に接続されている電極パッド2cとを有する。電極パッド2cは、ある程度の面積を有する矩形の形状とされている。もっとも、電極パッド2cの平面形状は特に限定されない。
【0039】
次に、図7(a)に示すように、圧電基板11の上面の全面に、SiOからなる第2の絶縁膜21及びSiNからなる第3の絶縁膜22を形成する。SiO膜の厚みは470nmとし、SiN膜の厚みは60nmとした。
【0040】
しかる後、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、図7(b)に示すようにパターニングし、開口部23を形成した。開口部23は、第2の電極8が形成される部分に相当する。もっとも、本実施形態では、図7(b)において、上記開口部23の一部において、第2,第3の絶縁膜21,22の一部を残した。これは、開口部23に露出している第1の電極3、より具体的には電極パッド2cの側面を被覆するように、本発明に従って絶縁膜を形成するためである。言い換えれば、第2の絶縁膜21により、開口部23に露出している第1の電極3部分の側面を被覆するように、第2の絶縁膜21の一部を残存させた。この場合、第2の絶縁膜21上の第3の絶縁膜22も残ることとなる。
【0041】
しかる後、第1の実施形態と同様に、全面にフォトレジスト層を形成し、フォトレジスト層を図8(a)に示すようにパターニングし、レジストパターン層24を形成した。このパターニングに際し、アルカリ現像液を用いた。第1の実施形態における絶縁膜6に相当する第2の絶縁膜21により電極パッド2cの側面が被覆されているので、第1の電極3の腐食は生じ難い。
【0042】
しかる後、第1の実施形態と同様に、全面に第2の金属を形成するための金属膜を成膜し、リフトオフ法によりレジスト層と共に、余分な金属材料を除去する。このようにして、図8(b)に示す第2の電極8が形成される。なお、第2の電極8は、第2の積層導電膜からなる。第2の積層導電膜は、下方から順に、AlCu膜、Ti膜、Al膜を、それぞれ、500nm、200nm及び1000nmの厚みとなるように蒸着することにより形成した。第2の電極8は、第1の電極3と強固に接合されるので、両者の間の電気的接続の信頼性を高めることができる。
【0043】
しかる後、図8(c)に示すように、第2の電極8の上面に金属バンプ25を形成する。よって、本実施形態によれば、金属バンプ25を用いてフリップチップボンディング可能な弾性波装置を得ることができる。
【0044】
本願発明者の実験によれば、上記アルカリ現像液による処理時間は通常20〜30秒程度であるが、上記第2の絶縁膜21により側面を被覆していない場合、1000nmの厚みのAl膜が、数十〜数百nmの厚みとなるように腐食が生じていた。これに対して、本実施形態によれば、このような腐食を確実に抑制することができた。
【0045】
なお、第1,第2の実施形態では、圧電基板1,11上に、IDT電極2aを含む1ポート型弾性波共振子が形成されていたが、1ポート型弾性波共振子に限らず、複数の弾性波共振子を接続してなる弾性波フィルタや、弾性波遅延線などの様々な弾性波装置の製造に本発明を適用することができる。また、弾性表面波に限らず、弾性境界波を利用した弾性境界波装置の製造方法に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】(a)は、本発明の第1の実施形態の製造方法において、第1の電極の側面を覆うように絶縁膜を形成した状態を示す略図的正面断面図であり、(b)は、アルカリ現像液によりレジスト層をパターニングした状態を示す正面断面図であり、(c)は、絶縁膜により第1の電極の側面が被覆されている状態を示す模式的拡大断面図である。
【図2】(a)及び(b)は、比較例の製造方法において、アルカリ現像液に第1の電極が曝されている状態を示す断面図及びアルカリ現像液により第1の電極の一部が腐食している状態を示す模式的断面図である。
【図3】第1の実施形態の製造方法で得られる弾性波装置を説明するための模式的正面断面図である。
【図4】第1の実施形態で得られる弾性波装置の電極構造を示す模式的平面図である。
【図5】(a)〜(d)は、本発明の第2の実施形態の弾性波装置の製造方法の各工程を説明するための模式的正面断面図である。
【図6】(a)及び(b)は、本発明の第2の実施形態の弾性波装置の製造方法において、第1の電極が形成された後の状態を示す正面断面図及び平面図である。
【図7】(a)及び(b)は、第2の実施形態の製造方法において、第2,第3の絶縁膜を形成した状態及び第2,第3の絶縁膜をパターニングした状態を示す各模式的正面断面図である。
【図8】本発明の第2の実施形態の製造方法において、(a)は、レジスト層がパターニングされた後の状態を示す模式的正面断面図であり、(b)は、第2の電極を形成するための金属膜を全面に形成した状態を示す模式的断面図であり、(c)は、第2の電極形成後の状態を示す模式的断面図である。
【図9】従来の弾性表面波装置の製造方法を説明するための正面断面図である。
【符号の説明】
【0047】
1,11…圧電基板
2a…IDT電極
2b…第1の配線パターン
2c…電極パッド
3…第1の電極
3a…Ti膜
3b…Al膜
3c…Ti膜
3d…Pt膜
3e…NiCr膜
4…レジストパターン層
4a…開口部
5…アルカリ現像液
6…絶縁膜
8…第2の電極
12…絶縁膜
13…レジストパターン層
13a…開口部
21…第2の絶縁膜
22…第3の絶縁膜
23…開口部
24…レジストパターン層
25…金属バンプ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電基板の上面に、複数の金属膜を積層してなる積層導電膜からなる第1の電極を形成する工程と、
前記第1の電極形成後に、第1の電極の一部が露出する開口部を有するレジストパターン層を形成する工程と、
前記レジストパターン層の形成前に、前記第1の電極の内、前記レジストパターン層の開口部に露出することとなる部分において該第1の電極の側面を覆うように絶縁材料からなる絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の電極に接続されるように第2の電極を形成する工程とを備える、弾性波装置の製造方法。
【請求項2】
前記レジストパターン層の前記開口部に露出している前記第1の電極部分に電気的に接続されるように前記第2の電極を形成する、請求項1に記載の弾性波装置の製造方法。
【請求項3】
前記第1の電極の形成に際し、少なくとも1つのIDT電極と、該少なくとも1つのIDT電極に接続された第1の配線パターンとが形成されて、
前記第2の電極の形成に際し、少なくとも電極パッドと、該電極パッドに連ねられた第2の配線パターンとが形成される、請求項2に記載の弾性波装置の製造方法。
【請求項4】
前記第1の積層導電膜が、貴金属からなる金属膜と、卑金属からなる金属膜とを積層してなる積層導電膜である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の弾性波装置の製造方法。
【請求項5】
前記貴金属がPtまたはAuである、請求項4に記載の弾性波装置の製造方法。
【請求項6】
前記卑金属がAlまたはAl合金である、請求項4または5に記載の弾性波装置の製造方法。
【請求項7】
前記絶縁膜が、酸化ケイ素、窒化ケイ素及び窒化酸化ケイ素からなる群から選択された1種のケイ素化合物からなる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性波装置の製造方法。
【請求項8】
前記絶縁膜が有機高分子からなる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の弾性波装置の製造方法。
【請求項9】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されており、第1の積層導電膜からなる第1の電極と、
前記圧電基板上において、第1の電極の一部に重ねられた部分を有するように設けられた第2の電極と、
前記第1の電極が前記第2の電極形成領域内に位置している部分における該第1の電極の側面を覆うように設けられた絶縁膜とを備える、弾性波装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2010−28517(P2010−28517A)
【公開日】平成22年2月4日(2010.2.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−188381(P2008−188381)
【出願日】平成20年7月22日(2008.7.22)
【出願人】(000006231)株式会社村田製作所 (3,635)
【Fターム(参考)】