弾性波装置及びその製造方法
【課題】コンタクト部における接触抵抗を低めることができるだけでなく、例えばフォトリソグラフィー法より製造するに際し、エッチング液による電極の腐食が生じ難い、弾性波装置及びその製造方法の提供。
【解決手段】圧電基板２上に、ＩＤＴ電極３の電極指部分を含むように第１の積層金属膜１１が形成されており、第１の積層金属膜１１に重なり合う部分においてコンタクト部が形成されており、圧電基板２上に第２の積層金属膜が形成されており、第１の積層金属膜の最上部の金属膜がＴｉ膜であり、第２の積層金属膜１２の最下層の金属膜がＴｉ膜であり、コンタクト部ＣにおいてＴｉ膜同士が接触されている、弾性波装置１。
【解決手段】圧電基板２上に、ＩＤＴ電極３の電極指部分を含むように第１の積層金属膜１１が形成されており、第１の積層金属膜１１に重なり合う部分においてコンタクト部が形成されており、圧電基板２上に第２の積層金属膜が形成されており、第１の積層金属膜の最上部の金属膜がＴｉ膜であり、第２の積層金属膜１２の最下層の金属膜がＴｉ膜であり、コンタクト部ＣにおいてＴｉ膜同士が接触されている、弾性波装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯域フィルタや共振子などに用いられる弾性波装置に関し、より詳細には、Ａｌ膜を含む積層金属膜からなる第１の電極と、積層金属膜からなり、かつ第１の電極に電気的に接続されるように第１の電極に積層された第２の電極とを有する弾性波装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機の小型化に伴って、携帯電話機に用いられる帯域フィルタにおいても小型化が強く求められている。この種の帯域フィルタとしては、弾性表面波を利用した弾性表面波装置が広く用いられている。小型化を進めるために、弾性表面波装置では、圧電基板上にＩＤＴ等を形成するための導電膜が形成された弾性表面波フィルタチップが、パッケージに対して、ワイヤーボンディングではなく、バンプを用いたフリップチップボンディングにより接続されている。
【０００３】
この種の弾性表面波装置の一例が、下記の特許文献１に開示されている。
【０００４】
図８は、特許文献１に開示されている弾性表面波装置を説明するための部分切欠正面断面図である。弾性表面波装置１００１は、圧電基板１００２を有する。圧電基板１００２上に、積層導電膜によりＩＤＴ１００３が形成されている。ＩＤＴ１００３は、Ｃｕからなる主電極層１００３ａを有する。主電極層１００３ａの下側には、Ｔｉからなる密着層１００３ｂが積層されている。Ｔｉからなる密着層１００３ｂの形成により、ＩＤＴ１００３の圧電基板１００２に対する密着強度が高められている。
【０００５】
また、主電極層１００３ａの上側には、Ａｌからなる保護層１００３ｃが積層されている。ＡｌはＣｕよりも酸化され難いため、主電極層１００３ａを保護層１００３ｃにより保護することができる。なお、弾性表面波装置１００１では、周波数温度特性を改善するために、また保護を図るために、酸化ケイ素膜１００４によりＩＤＴ１００３が被覆されている。
【０００６】
他方、下記の特許文献２では、ＩＤＴが、圧電基板上に形成されたＴｉからなる下地層と、下地層上に形成されており、Ａｌからなる主電極層とを有する。すなわち、上から順にＡｌ／Ｔｉの積層構造を有するＩＤＴが示されている。また、特許文献２では、ＩＤＴに電気的に接続される電極パッドが、Ａｌからなる下部電極と、Ａｌからなる上部電極と、下部電極と上部電極との間に積層されており、Ｔｉからなるバリア層とを有する。すなわち、電極パッドは、上から順にＡｌ／Ｔｉ／Ａｌの積層構造を有する。これは、比較的柔らかいＡｌからなる下部電極を圧電基板上に形成することにより、フリップチップボンディング時におけるバンプを用いた接合に際しての圧電基板のクラックを防止するためである。
【特許文献１】特開２００６−１１５５４８号公報
【特許文献２】特開２００３−１７４０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載のように、バンプ接合が行われる電極パッド部分において、最下層の電極層をＡｌとすることにより、圧電基板のクラックを防止することができる。
【０００８】
いま、弾性表面波装置のＩＤＴに連なる配線パターンを第１の配線パターンとし、上記電極パッドに連なる配線パターンを第２の配線パターンとする。
【０００９】
上記電極パッドに連なる第１の配線パターンは、電極パッドと同時に形成される。従って、特許文献２に記載のように電極パッド部分を形成した場合、電極パッドに連なる第２の配線パターンも同様に、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｌの積層構造を有することとなる。このような第２の配線パターンが、ＩＤＴに連なる第１の配線パターンに重ねられて電気的に接続されるコンタクト部においては、上記第２の配線パターンの最下層の導電膜であるＡｌ膜が、第１の配線パターンの最上層の導電膜に重ねられることとなる。
【００１０】
従って、特許文献１に記載のように、ＩＤＴを構成する積層導電膜を、Ａｌ／Ｃｕ／Ｔｉの積層構造とした場合、第１の配線パターンも同様の積層構造を有するため、コンタクト部においては、Ａｌ膜とＡｌ膜とが重ねられることとなる。このような構造では、コンタクト部における接触抵抗が大きくなり、弾性表面波装置の挿入損失が悪化しがちであった。
【００１１】
他方、本願発明者は、信頼性や耐電力性を高めるために、ＩＤＴ及びＩＤＴに連なる第１の配線パターンを、上から順に、Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＮｉＣｒの積層導電膜で形成することを検討した。主たる電極層としてＡｌ膜及びＰｔ膜を用いることにより、特に、Ａｌを密度の大きなＰｔ膜を用いることにより反射係数を高めることが可能となる。しかしながら、この場合においても、上記電極パッドに連なる第２の配線パターンがＡｌ／Ｔｉ／Ａｌである場合、両者の接続部であるコンタクト部において、Ａｌ膜上に、やはりＡｌ膜が重ねられることになり、コンタクト抵抗が大きくなり、弾性表面波装置の挿入損失が悪化することがわかった。
【００１２】
上記第１，第２の配線パターンは、通常フォトリソグラフィー法により形成されている。すなわち、第１の配線パターンを形成した後に、フォトレジスト層を形成し、フォトレジスト層に第２の配線パターンが形成されることが予定されている部分にエッチング等により開口部を形成する。しかる後、開口部内を含む全領域に第２の配線パターンを構成する金属膜を形成する。そして、フォトレジスト層及びその上の不要な第２の配線パターン形成用金属膜をリフトオフ法により除去する。
【００１３】
このような製造方法では、エッチングにより開口部を形成した場合、開口部に第１の配線パターンが露出するが、第１の配線パターン中のＡｌ膜が露出していると、酸やアルカリ等のエッチング液により、Ａｌ膜が腐食するという問題もあった。
【００１４】
この発明の目的は、配線パターン同士などの電極同士が電気的に接続されるコンタクト部における接触抵抗を低めることができ、それによって損失を低めることが可能とされている弾性波装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、コンタクト部における接触抵抗を低めることができるだけでなく、例えばフォトリソグラフィー法より製造するに際し、エッチング液による電極の腐食が生じ難い、弾性波装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、複数の金属膜を積層してなる第1の積層金属膜からなり、少なくともＩＤＴ電極を含む第１の電極と、前記圧電基板上に形成されており、複数の金属膜を積層してなる第２の積層金属膜からなる第２の電極とを備え、前記第２の電極が、前記第１の電極に重なっている部分により、第１，第２の電極を電気的に接続しているコンタクト部が形成されており、前記第１の積層金属膜が、Ａｌ膜と、最上層としてのＴｉ膜とを有し、前記第２の積層金属膜が、最下層としてのＴｉ膜を有する、弾性波装置が提供される。
【００１７】
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記第1の積層金属膜が貴金属膜を有し、該貴金属がＰｔまたはＡｕである。この場合には、第１の電極の電気的抵抗を低めることができ、損失を小さくすることができる。
【００１８】
本発明にかかる弾性波装置の他の特定の局面では、前記コンタクト部において、第２の電極の外縁が、第１の電極の外縁よりも内側に位置されている。この場合には、フォトリソグラフィー法により、第１，第２の電極を形成するに際し、レジスト層にエッチング液により開口部を形成する場合、開口部に露出する部分は、最上層に設けられたＴｉ膜であるため、第１の電極の腐食が生じ難い。
【００１９】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の電極における最上層に位置しているＴｉ膜の膜厚が、弾性波の波長をλとしたときに、波長λの０．１〜１％の範囲にあり、前記第２の電極の最下層のＴｉ膜が、波長λの０．５〜１０％の範囲にある。従って、弾性波の反射係数を損なうことなく、電気的抵抗を低めることができる。
【００２０】
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面によれば、前記圧電基板上において、前記第１の電極を覆うように設けられた絶縁膜がさらに備えられる。この場合には、絶縁膜により、第１の電極の保護を図ることができる。
【００２１】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、上記弾性波が弾性表面波であり、それによって本発明の効果を奏する弾性表面波装置を提供することができる。
【００２２】
本発明に係る弾性波装置の製造方法は、前記圧電基板上に前記第１の積層金属膜からなる前記第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極を覆うようにレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層のうち、前記第２の積層金属膜が形成される部分に開口部を形成する工程と、前記開口部及び前記レジスト層の上面に、第２の積層金属膜を形成する工程と、前記レジスト層及レジスト層上の第２の積層金属膜をリフトオフ方により除去する工程とを備える。
【００２３】
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、前記コンタクト部において、前記第２の電極の外縁が、前記第１の電極の外縁よりも内側に位置するように前記開口部をレジスト層に形成する。従って、開口部の形成に用いられているエッチング液は、開口部に露出している第１の電極のＴｉ膜に接触するが、Ｔｉ膜は酸やアルカリ等により腐食し難い。よって、電極の腐食を防止しつつ、本発明に係る弾性波装置を確実に得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る弾性波装置では、第１の積層金属膜が最上層としてＴｉ膜を有し、第２の積層金属膜が最下層としてＴｉ膜を有するため、コンタクト部においては、Ｔｉ膜同士が接触をするので、第１，第２の電極間の接触抵抗を低めることでき、それによって挿入損失を小さくすることが可能となる。
【００２５】
本発明に係る弾性波装置の製造方法によれば、第１の積層金属膜を形成した後に、フォトリソグラフィー法により、第２の積層金属膜が形成されるが、コンタクト部において、Ｔｉ膜同士が重なり合うことになるため、接触抵抗が低いコンタクト部を有する本発明に係る弾性波装置をフォトリソグラフィー法に従って容易に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態の弾性波装置において、後述の絶縁膜を除去した状態を示す模式的平面図である。弾性波装置１は、圧電基板２を有する。圧電基板２は、適宜の圧電材料により形成され得る、圧電材料としては、ＬｉＴａＯ３もしくはＬｉＮｂＯ３などの圧電単結晶またはＰＺＴなどの圧電セラミックスが挙げられるが、本実施形態では、圧電基板として、１２６°ＬｉＮｂＯ３基板を用いた。
【００２８】
圧電基板２上に、ＩＤＴ電極３が形成されている。ＩＤＴ電極３は、複数本の第１の電極指４と、複数本の第１の電極指４と間挿し合うように配置された複数本の第２の電極指５と有する。なお、本実施形態では、ＩＤＴ電極３により弾性表面波が励振され、従って弾性表面波装置が形成されている。
【００２９】
また、ＩＤＴ電極３においては、第１の電極指４の先端とギャップを隔てて、第１のダミー電極６が形成されている。同様に、第２の電極指５の先端とギャップを隔てて、第２のダミー電極７が形成されている。
【００３０】
他方、ＩＤＴ電極３では、弾性表面波伝搬方向中央から、ＩＤＴ電極３の端部にいくにつれて、電極指交叉幅が順に小さくなるように交叉幅重み付けが施されている。もっとも、本発明において、ＩＤＴ電極３は、他の形態で重み付けが施されていてもよく、また重み付けが施されておらずともよい。
【００３１】
上記のように重み付けが施されているため、図２に要部を拡大して示すように、複数本の第１の電極指４の先端を結ぶ包絡線Ａ及び第２の電極指５の先端を結ぶ第２の包絡線Ｂは斜め方向に延ばされており、ＩＤＴ電極３の端部にいくにつれて、包絡線Ａと包絡線Ｂとが近づいている。
【００３２】
他方、ＩＤＴ電極３の弾性表面波伝搬方向両側には、反射器８，９が形成されている。従って、ＩＤＴ電極３及び反射器８，９を有する弾性表面波共振子が構成されている。
【００３３】
本実施形態では、上記のようにして、ＩＤＴ電極指の波長λが３．９５８μｍ、電極指の最大交叉幅が１２０μｍ、電極指の対数が１３４対である３を有し、共振周波数が９００ＭＨｚ、反共振周波数が９３４ＭＨｚの１ポート型弾性表面波共振子が形成されている。
【００３４】
ところで、ＩＤＴ電極３は、図３に模式的正面断面図で示すように、圧電基板２上において、複数の金属膜を積層してなる第１の積層金属膜１１からなる。なお、第１の積層金属膜１１からなる電極を第１の電極とする。第１の電極は、上記ＩＤＴ電極３を含む。すなわち、図１に示されているように、第１の電極は、ＩＤＴ電極３だけでなく、反射器８，９の電極指部分等にも至るように形成されている。
【００３５】
本実施形態では、図３に示すように、第１の積層金属膜１１は、上方から順にＴｉ膜１１ａ、ＡｌＣｕ膜１１ｂ、Ｔｉ膜１１ｃ、Ｐｔ膜１１ｄ及びＮｉＣｒ膜１１ｅを積層した構造を有する。各金属膜の厚みは、Ｔｉ／ＡｌＣｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＮｉＣｒ＝１０／１０２／１０／７８／１０ｎｍとされていた。膜厚の単位は全てｎｍの値である。なお、上記ＡｌＣｕ膜１１ｂは、Ｃｕを１重量％含み、残部がＡｌからなるＡｌＣｕ合金膜である。また、ＮｉＣｒ膜１１ｅは、Ｎｉを５０重量％含み、残部がＣｒからなるＮｉＣｒ合金膜である。
【００３６】
図１に戻り、第１の積層金属膜１１からなる第１の電極に部分的に重なり合うように、第２の積層金属膜１２からなる第２の電極が形成されている。第２の電極１２は、図１に示す電極パッド１３〜１５と、電極パッド１３〜１５を上記弾性表面波共振子に電気的に接続する配線パターン１６〜１８と、ＩＤＴ電極３の一部すなわちバスバー部の一部とに形成されている。
【００３７】
上記第１の電極に第２の電極が重ねられて両者が電気的に接続されている部分をコンタクト部Ｃとする。
【００３８】
本実施形態では、第２の積層金属膜１２は、上方から順に、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ＝１１４０／２００／５００／１００ｎｍの厚みにこれらの複数の金属膜を積層した構造を有する。後述する図５に示すように、第２の積層金属膜においては、上から、Ａｌ膜１２ａ、Ｔｉ膜１２ｂ、Ａｌ膜１２ｃ及びＴｉ膜１２ｄの順に参照符号を付することとする。
【００３９】
さらに、図３及び図５に模式的に示されているように、ＩＤＴ電極３や反射器８，９を覆うように、絶縁膜１９が形成されている。本実施形態では、絶縁膜１９は、上から順に第１の絶縁膜１９ａと、第２の絶縁膜１９ｂとを積層した構造を有する。第１の絶縁膜１９ａがＳｉＮ膜、第２の絶縁膜１９ｂがＳｉＯ２膜からなる。両者の膜厚は、ＳｉＮ／ＳｉＯ２＝４０／９８０ｎｍとされている。もっとも、絶縁膜１９は、単一の絶縁性材料層により形成されていてもよく、またＳｉＮ膜とＳｉＯ２膜の膜厚は上記に限定されるものではない。
【００４０】
本実施形態では、絶縁膜１９により、ＩＤＴ電極３や反射器８，９等が保護されることとなる。なお、図示としないが、絶縁膜１９は、上記電極パッド１３〜１５が設けられている部分を除いて形成されている。すなわち、電極パッド１３〜１５は、上方に露出されている。
【００４１】
本実施形態では、ＩＤＴ電極３の電極指部分は、上記第１の積層金属膜１１のみからなり、上記配線パターン１６〜１８及び電極パッド１３〜１５は、第１，第２の積層金属膜１１，１２を積層した構造を有する。そして、上記ＩＤＴ電極３のバスバーにおいて、前述したコンタクト部Ｃが形成されている。コンタクト部Ｃでは、第１の積層金属膜１１上において、第２の積層金属膜１２の外縁１２Ａが位置している。すなわち、第１の積層金属膜１１の外縁１１Ａよりも第２の積層金属膜１２の外縁１２Ａが内側に位置している。
【００４２】
本実施形態では、上記コンタクト部において、第１の積層金属膜１１の最上層がＴｉ膜１１ａからなり、第２の積層金属膜１２の最下層がＴｉ膜１２ｄからなるため、両者の接触抵抗が十分低くなる。そのため、挿入損失を低減することができる。
【００４３】
すなわち、特許文献１や特許文献２に記載の弾性波装置では、コンタクト部における電極同士の接触抵抗が高いため、挿入損失が大きくなるという問題があったのに対し、本実施形態によれば、上記接触抵抗の低減により、挿入損失を小さくすることができる。
【００４４】
加えて、本実施形態によれば、上記第１，第２の電極が電気的に接続されるコンタクト部Ｃにおいて、第２の電極の腐食が生じ難い。これを、製造方法を説明することにより明らかにする。
【００４５】
上記弾性波装置１の製造に際しては、圧電基板２上に、まず、第１の積層金属膜を蒸着、メッキまたはスパッタリング等により形成する。しかる後、周知のフォトリソグラフィ法に従って、第１の積層金属膜をパターニングし、ＩＤＴ電極３を含む第１の電極を形成する。
【００４６】
しかる後、図４（ａ）に示すように、圧電基板２の上面の全面に、フォトレジスト層２１を形成する。フォトレジスト層２１の上方に第２の積層金属膜が形成されることが予定されている部分以外は開口部とされているマスクを載置し、光を照射する。それによって、図４（ａ）に示す未硬化部２１ａと、硬化部２１ｂとを形成する。この未硬化部２１ａは、上記マスクで遮光されていた部分であり、硬化部２１ｂは、光の照射によりフォトレジスト層２１を構成している材料が硬化することにより形成されている部分である。
【００４７】
次に、図４（ｂ）に示すように、上記フォトレジスト層２１の未硬化部２１ａを、酸やアルカリなどのエッチング液２２によりエッチングする。それによって、開口部２１ｃが形成される。開口部２１ｃは、第２の積層金属膜１２の形成が予定されている領域に相当する。この場合、エッチング液２２に、第１の積層金属膜１１の上面が露出するが、第１の積層金属膜１１の最上層はＴｉ膜１１ａである。Ｔｉ膜１１ａは、酸やアルカリに腐食され難いため、第１の積層金属膜１１の腐食が生じ難い。
【００４８】
特に、本実施形態では、図１に示されているように、コンタクト部Ｃにおいて、第２の積層金属膜１２の外縁１２Ａが第１の積層金属膜１１の外縁１１Ａよりも内側に位置しているため、第１の積層金属膜１１のＡｌＣｕ膜１１ｂ等がエッチング液に晒されない。それによって、第１の積層金属膜１１の腐食を確実に防止することが可能とされている。
【００４９】
次に、図４（ｃ）に示すように、全面に第２の積層金属膜１２を形成する。第２の積層金属膜１２の形成は、前述した各金属膜を、蒸着、メッキもしくはスパッタリング等の薄膜形成法により順次形成することにより行われる。
【００５０】
しかる後、リフトオフ法により、フォトレジスト層２１と共に、フォトレジスト層２１の上部に位置している第２の積層金属膜部分を除去する。次に、２３０℃の温度で２時間維持することによりアニール処理を施す。このようにして、図５に示すように、第１の積層金属膜１１上に第２の積層金属膜１２が積層されている構造を得ることができる。しかる後、スパッタリング等の適宜の方法により、上記ＳｉＯ２膜及びＳｉＮ膜を順次形成することにより、絶縁膜１９を形成することができる。上記のようにして、本実施形態の弾性波装置１を得ることができる。
【００５１】
本実施形態の弾性波装置及びその製造方法によれば、上記のように、第１の積層金属膜１１の最上層のＴｉ膜１１ａと、第２の積層金属膜１２の最下層のＴｉ膜１２ｄとが接触しているため、両者の接触抵抗は小さく、それによって挿入損失を低減することができる。これを、具体的な実験例に基づき説明する。上記実施形態と対比するために、第１の比較例として、第２の積層金属膜が、上方から順に、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｌ＝１１４０／２００／５００ｎｍとされていることを除いては、上記実施形態と同様にして形成された弾性波装置を用意した。
【００５２】
また、第２の比較例として、第１の積層金属膜が、上方から順に、ＡｌＣｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＮｉＣｒ＝１０２／１１０／７８／１０ｎｍであることを除いては、上記実施形態と同様にして形成された弾性波装置を用意した。
【００５３】
上記実施形態及び第１，第２の比較例の弾性波装置の電気的に特性を測定し、特にそのリターンロスを評価した。結果を図６に示す。図６において、実線は上記実施形態の結果を、破線は第１の比較例の結果を、一点鎖線は第２の比較例の結果を示す。図６から明らかなように、上記実施形態によれば、第１，第２の比較例に比べて、周波数領域のほぼ全域にわたり、リターンロスが小さくなっていることがわかる。この理由は、以下によると考えられる。
【００５４】
特許文献２に記載のように、コンタクト部において、Ａｌ膜同士が接触した場合には、両者の界面に薄いＡｌ酸化膜が形成される。そのため、接触抵抗が高くなり、挿入損失が悪化するという問題があった。これは、第１の積層金属膜を形成した後に、最上層のＡｌ膜が大気に晒され、Ａｌ膜表面にＡｌ酸化膜が形成されることによる。
【００５５】
第１の比較例では、第１の積層金属膜の最上層がＴｉ膜からなり、それによって、ＡｌＣｕ膜の表面の酸化が抑制される。しかしながら、最上層のＴｉ膜が酸化され、Ｔｉ酸化物に接触した第２の積層金属膜の最下層のＡｌがＴｉ酸化物の影響を受け、両者の界面にＡｌ酸化物を形成することとなる。従って、第１の比較例においても、Ａｌ酸化膜が界面に形成され、接触抵抗が高くなっているものと考えられる。
【００５６】
他方、第２の比較例では、第１の積層金属膜の最上層がＡｌＣｕ膜からなり、第２の積層金属膜の最下層のＴｉ膜により還元作用を受けるため、両者の界面におけるＡｌ酸化物からなる膜は減少することとなる。しかしながら、Ｔｉによる還元作用が十分でない場合には、やはり界面にＡｌ酸化膜が残るため、接触抵抗が高くなる。
【００５７】
上記のように、第１の積層金属膜と第２の積層金属膜とが積層されている部分においては、両者の界面にＡｌ酸化膜が形成されると、接触抵抗が高くなる。
【００５８】
これに対して、上記実施形態では、Ｔｉ膜同士が接触しているため、第１，第２の積層金属膜の界面に、本質的にＡｌ酸化膜が形成されない。よって、接触抵抗を十分に小さくすることができ、挿入損失を小さくすることが可能とされている。
【００５９】
なお、本実施形態では、Ｔｉ酸化物が界面に発生するが、前述したアニール処理により、界面に集中したＴｉ酸化物は、Ｔｉ膜中に拡がり、分散する。そのため、第１，第２の積層金属膜のＴｉ膜同士の接触抵抗はさほど高くならないと考えられる。
【００６０】
上記のように、第２の積層金属膜の最下層がＴｉであるため、第２の積層金属膜において、配線抵抗を低くするために、抵抗率の小さいＡｌ膜を用いた場合でも、最下層のＴｉ膜がバリア層として働き、Ａｌ膜まで酸化が及ばない。従って、第２の積層金属膜の配線抵抗を高めることなく、電気的損失の増大を防止することができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、第１の積層金属膜１１は、Ｐｔ膜及びＡｌＣｕ膜を有する。このように、ＡｌまたはＡｌ合金と、Ｐｔのような貴金属とを併用することが好ましい。Ｐｔなどの貴金属は密度が高いため、弾性波の反射係数を高めることができ、かつＣｕに比べて、耐電力性、耐酸化性及び湿中における耐腐食性に優れている。従って、弾性波装置の電気的特性や信頼性を高めることができる。他方、ＡｌやＡｌＣｕ合金は低抵抗であるため、電気的損失を小さくすることができる。なお、本実施形態において、Ｐｔ膜とＡｌＣｕ膜との間にＴｉ膜が設けられているのは、ＰｔとＡｌＣｕ合金の相互拡散を防止するためである。すなわち、中間のＴｉ膜は、上記拡散を防止するバリア層として機能する。
【００６２】
なお、上記ＡｌやＡｌ合金と組み合わされる貴金属は、Ｐｔに限らずＡｕなどの他の貴金属であってもよい。上記貴金属とＡｌやＡｌＣｕ合金を組み合わせることが望ましいが、これらの２種の材料はイオン化傾向の差が大きいため、フォトリソグラフィ法の現像時において、ＡｌやＡｌＣｕ膜が電池効果により腐食するおそれがある。しかしながら、前述した通り、本実施形態の弾性波装置及びその製造方法では、第２の積層金属膜の形成に際してのエッチング液により、第１の積層金属膜中のＡｌやＡｌＣｕ膜などの内部の金属膜の腐食が生じ難い。すなわち、第１の積層金属膜の最上部がＴｉ膜で覆われているため、第１の積層金属膜中のＡｌ膜やＡｌＣｕ膜の腐食が生じ難くなる。よって、第１，第２の積層金属膜間の接触抵抗を低めることができ、さらに第１の積層金属膜における腐食を確実に防止することができるので、弾性波装置の信頼性をより一層効果的に高めることができる。
【００６３】
また、好ましくは、第１の積層金属膜の最上層のＴｉ膜１１ａの厚みは、弾性波の波長λとしたときに、λの０．１％〜１％の範囲とすることが望ましく、第２の積層金属膜の最下層のＴｉ膜１２ｄの膜厚は、λの０．５％以上とすることが望ましい。これは、第１の積層金属膜の最上層のＴｉ膜の膜厚が厚いほど、それより下方に位置しているＡｌやＡｌ合金の酸化を防止する効果は高くなるが、弾性波の反射係数が小さくなり、例えば弾性波フィルタを形成した場合の帯域幅が狭くなるおそれがある。従って、Ａｌの酸化防止と、弾性波の反射係数とバランスするには、第１の積層金属膜の最上部のＴｉ膜１１ａの規格化膜厚（％）は、０．１（％）〜１（％）の範囲とすることが望ましい。
【００６４】
他方、第２の積層金属膜１２の最下層のＴｉ膜１２ｄの厚みを厚くしても、表面波の励振には寄与しないため大きな問題は生じない。しかしながら、薄くなりすぎると、第２の積層金属膜において、最下層から２番目の層にある金属膜において酸化が生じやすくなる。従って、Ｔｉ膜１２ｄは、ある程度の厚み以上とすることが望ましい。図７は、上記実施形態において、第２の積層金属膜の最下層のＴｉ膜１２ｄの厚みを１０ｎｍ(０．２５％)、２０ｎｍ(０．５％)または１００ｎｍ(２．５％)としたときのリターンロスの変化を示す図である。() 内は、波長λ比。Ｔｉ膜の厚みが２０ｎｍ及び１００ｎｍの場合ほぼ同等の特性が得られているのに対し、１０ｎｍではリターンロス特性が悪化していることがわかる。
【００６５】
従って、第２の積層金属膜の最下層のＴｉ膜１２ｄの厚みは、２０ｎｍ以上、規格化膜厚でλの０．５％以上であることが好ましい。なお、第２の積層金属膜１２の最下層のＴｉ膜１２ｄの厚みは厚くとも問題はさほど生じないが厚すぎると、Ａｌ膜などによる電気抵抗抑制効果が損なわれるおそれがあるため、規格化膜厚で１０％以下程度とすることが望ましい。
【００６６】
また、本実施形態では、上記絶縁膜１９によりＩＤＴ電極の保護が図られている。すなわち、金属粉が付着することにより短絡するのを防止したり、耐湿性を改善するために、絶縁膜１９による保護が図られている。この場合、ＳｉＯ２膜と、Ａｌ膜とが接触すると、Ａｌの酸化か生じやすくなるおそれがある。そのため、本実施形態で、Ｔｉ膜がＩＤＴを形成している第１の積層金属膜の最上部に設けられているので、Ｔｉの還元作用により、第１の積層金属膜中のＡｌ膜の酸化が効果的に防止される。
【００６７】
上記実施形態では、ＩＤＴ電極３と反射器とを有する１ポート型弾性表面波共振子につき説明したが、本発明は第１の積層金属膜と第２の積層金属膜とがコンタクト部において電気的に接続されている構造を有し、第１の積層金属膜により、ＩＤＴ電極の電極指部分が形成されている様々な弾性波装置に広く適用することができる。すなわち、縦結合共振子型やラダー型の弾性表面波フィルタや、トランスバーサル型の弾性表面波フィルタにも本発明を適用することができる。また、本発明は、弾性表面波ではなく、弾性境界波を利用した弾性境界波装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態に係る弾性波装置において、絶縁膜を除去した状態を説明するための平面図である。
【図２】図１に示した実施形態の弾性波装置の電極構造の要部を示す部分切欠平面図である。
【図３】図１に示した実施形態におけるＩＤＴ電極の電極指形成部分を模式的に示す部分切欠断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、第１の積層金属膜上に第２の積層金属膜を形成する工程を説明するための各部分切欠正面断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の弾性波フィルタ装置の製造方法において、第１の積層金属膜上に第２の積層金属膜が積層された状態を示す部分切欠正面断面図である。
【図６】本発明の実施形態及び第１，第２の比較例の弾性波フィルタ装置におけるリターンロス特性を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態の弾性波フィルタ装置において、第２の積層金属膜の最下層のＴｉ膜の厚みを変化させたときのリターンロス特性の変化を示す図である。
【図８】従来の弾性表面波フィルタ装置を説明するための模式的正面断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…弾性波装置
２…圧電基板
３…ＩＤＴ電極
４…第１の電極指
５…第２の電極指
６…第１のダミー電極
７…第２のダミー電極
８，９…反射器
１１…第１の積層金属膜（第１の電極）
１１Ａ…外縁
１１ａ…Ｔｉ膜
１１ｂ…ＡｌＣｕ膜
１１ｃ…Ｔｉ膜
１１ｄ…Ｐｔ膜
１１ｅ…ＮｉＣｒ膜
１２…第２の積層金属膜（第２の電極）
１２Ａ…外縁
１２ａ…Ａｌ膜
１２ｂ…Ｔｉ膜
１２ｃ…Ａｌ膜
１２ｄ…Ｔｉ膜
１３〜１５…電極パッド
１６〜１８…配線パターン
１９…絶縁膜
１９ａ…第１の絶縁膜
１９ｂ…第２の絶縁膜
２１…フォトレジスト層
２１ａ…未硬化部
２１ｂ…硬化部
２１ｃ…開口部
２２…エッチング液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯域フィルタや共振子などに用いられる弾性波装置に関し、より詳細には、Ａｌ膜を含む積層金属膜からなる第１の電極と、積層金属膜からなり、かつ第１の電極に電気的に接続されるように第１の電極に積層された第２の電極とを有する弾性波装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機の小型化に伴って、携帯電話機に用いられる帯域フィルタにおいても小型化が強く求められている。この種の帯域フィルタとしては、弾性表面波を利用した弾性表面波装置が広く用いられている。小型化を進めるために、弾性表面波装置では、圧電基板上にＩＤＴ等を形成するための導電膜が形成された弾性表面波フィルタチップが、パッケージに対して、ワイヤーボンディングではなく、バンプを用いたフリップチップボンディングにより接続されている。
【０００３】
この種の弾性表面波装置の一例が、下記の特許文献１に開示されている。
【０００４】
図８は、特許文献１に開示されている弾性表面波装置を説明するための部分切欠正面断面図である。弾性表面波装置１００１は、圧電基板１００２を有する。圧電基板１００２上に、積層導電膜によりＩＤＴ１００３が形成されている。ＩＤＴ１００３は、Ｃｕからなる主電極層１００３ａを有する。主電極層１００３ａの下側には、Ｔｉからなる密着層１００３ｂが積層されている。Ｔｉからなる密着層１００３ｂの形成により、ＩＤＴ１００３の圧電基板１００２に対する密着強度が高められている。
【０００５】
また、主電極層１００３ａの上側には、Ａｌからなる保護層１００３ｃが積層されている。ＡｌはＣｕよりも酸化され難いため、主電極層１００３ａを保護層１００３ｃにより保護することができる。なお、弾性表面波装置１００１では、周波数温度特性を改善するために、また保護を図るために、酸化ケイ素膜１００４によりＩＤＴ１００３が被覆されている。
【０００６】
他方、下記の特許文献２では、ＩＤＴが、圧電基板上に形成されたＴｉからなる下地層と、下地層上に形成されており、Ａｌからなる主電極層とを有する。すなわち、上から順にＡｌ／Ｔｉの積層構造を有するＩＤＴが示されている。また、特許文献２では、ＩＤＴに電気的に接続される電極パッドが、Ａｌからなる下部電極と、Ａｌからなる上部電極と、下部電極と上部電極との間に積層されており、Ｔｉからなるバリア層とを有する。すなわち、電極パッドは、上から順にＡｌ／Ｔｉ／Ａｌの積層構造を有する。これは、比較的柔らかいＡｌからなる下部電極を圧電基板上に形成することにより、フリップチップボンディング時におけるバンプを用いた接合に際しての圧電基板のクラックを防止するためである。
【特許文献１】特開２００６−１１５５４８号公報
【特許文献２】特開２００３−１７４０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載のように、バンプ接合が行われる電極パッド部分において、最下層の電極層をＡｌとすることにより、圧電基板のクラックを防止することができる。
【０００８】
いま、弾性表面波装置のＩＤＴに連なる配線パターンを第１の配線パターンとし、上記電極パッドに連なる配線パターンを第２の配線パターンとする。
【０００９】
上記電極パッドに連なる第１の配線パターンは、電極パッドと同時に形成される。従って、特許文献２に記載のように電極パッド部分を形成した場合、電極パッドに連なる第２の配線パターンも同様に、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｌの積層構造を有することとなる。このような第２の配線パターンが、ＩＤＴに連なる第１の配線パターンに重ねられて電気的に接続されるコンタクト部においては、上記第２の配線パターンの最下層の導電膜であるＡｌ膜が、第１の配線パターンの最上層の導電膜に重ねられることとなる。
【００１０】
従って、特許文献１に記載のように、ＩＤＴを構成する積層導電膜を、Ａｌ／Ｃｕ／Ｔｉの積層構造とした場合、第１の配線パターンも同様の積層構造を有するため、コンタクト部においては、Ａｌ膜とＡｌ膜とが重ねられることとなる。このような構造では、コンタクト部における接触抵抗が大きくなり、弾性表面波装置の挿入損失が悪化しがちであった。
【００１１】
他方、本願発明者は、信頼性や耐電力性を高めるために、ＩＤＴ及びＩＤＴに連なる第１の配線パターンを、上から順に、Ａｌ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＮｉＣｒの積層導電膜で形成することを検討した。主たる電極層としてＡｌ膜及びＰｔ膜を用いることにより、特に、Ａｌを密度の大きなＰｔ膜を用いることにより反射係数を高めることが可能となる。しかしながら、この場合においても、上記電極パッドに連なる第２の配線パターンがＡｌ／Ｔｉ／Ａｌである場合、両者の接続部であるコンタクト部において、Ａｌ膜上に、やはりＡｌ膜が重ねられることになり、コンタクト抵抗が大きくなり、弾性表面波装置の挿入損失が悪化することがわかった。
【００１２】
上記第１，第２の配線パターンは、通常フォトリソグラフィー法により形成されている。すなわち、第１の配線パターンを形成した後に、フォトレジスト層を形成し、フォトレジスト層に第２の配線パターンが形成されることが予定されている部分にエッチング等により開口部を形成する。しかる後、開口部内を含む全領域に第２の配線パターンを構成する金属膜を形成する。そして、フォトレジスト層及びその上の不要な第２の配線パターン形成用金属膜をリフトオフ法により除去する。
【００１３】
このような製造方法では、エッチングにより開口部を形成した場合、開口部に第１の配線パターンが露出するが、第１の配線パターン中のＡｌ膜が露出していると、酸やアルカリ等のエッチング液により、Ａｌ膜が腐食するという問題もあった。
【００１４】
この発明の目的は、配線パターン同士などの電極同士が電気的に接続されるコンタクト部における接触抵抗を低めることができ、それによって損失を低めることが可能とされている弾性波装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、コンタクト部における接触抵抗を低めることができるだけでなく、例えばフォトリソグラフィー法より製造するに際し、エッチング液による電極の腐食が生じ難い、弾性波装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、圧電基板と、前記圧電基板上に形成されており、複数の金属膜を積層してなる第1の積層金属膜からなり、少なくともＩＤＴ電極を含む第１の電極と、前記圧電基板上に形成されており、複数の金属膜を積層してなる第２の積層金属膜からなる第２の電極とを備え、前記第２の電極が、前記第１の電極に重なっている部分により、第１，第２の電極を電気的に接続しているコンタクト部が形成されており、前記第１の積層金属膜が、Ａｌ膜と、最上層としてのＴｉ膜とを有し、前記第２の積層金属膜が、最下層としてのＴｉ膜を有する、弾性波装置が提供される。
【００１７】
本発明に係る弾性波装置のある特定の局面では、前記第1の積層金属膜が貴金属膜を有し、該貴金属がＰｔまたはＡｕである。この場合には、第１の電極の電気的抵抗を低めることができ、損失を小さくすることができる。
【００１８】
本発明にかかる弾性波装置の他の特定の局面では、前記コンタクト部において、第２の電極の外縁が、第１の電極の外縁よりも内側に位置されている。この場合には、フォトリソグラフィー法により、第１，第２の電極を形成するに際し、レジスト層にエッチング液により開口部を形成する場合、開口部に露出する部分は、最上層に設けられたＴｉ膜であるため、第１の電極の腐食が生じ難い。
【００１９】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第１の電極における最上層に位置しているＴｉ膜の膜厚が、弾性波の波長をλとしたときに、波長λの０．１〜１％の範囲にあり、前記第２の電極の最下層のＴｉ膜が、波長λの０．５〜１０％の範囲にある。従って、弾性波の反射係数を損なうことなく、電気的抵抗を低めることができる。
【００２０】
本発明に係る弾性波装置のさらに別の特定の局面によれば、前記圧電基板上において、前記第１の電極を覆うように設けられた絶縁膜がさらに備えられる。この場合には、絶縁膜により、第１の電極の保護を図ることができる。
【００２１】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、上記弾性波が弾性表面波であり、それによって本発明の効果を奏する弾性表面波装置を提供することができる。
【００２２】
本発明に係る弾性波装置の製造方法は、前記圧電基板上に前記第１の積層金属膜からなる前記第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極を覆うようにレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層のうち、前記第２の積層金属膜が形成される部分に開口部を形成する工程と、前記開口部及び前記レジスト層の上面に、第２の積層金属膜を形成する工程と、前記レジスト層及レジスト層上の第２の積層金属膜をリフトオフ方により除去する工程とを備える。
【００２３】
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、前記コンタクト部において、前記第２の電極の外縁が、前記第１の電極の外縁よりも内側に位置するように前記開口部をレジスト層に形成する。従って、開口部の形成に用いられているエッチング液は、開口部に露出している第１の電極のＴｉ膜に接触するが、Ｔｉ膜は酸やアルカリ等により腐食し難い。よって、電極の腐食を防止しつつ、本発明に係る弾性波装置を確実に得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る弾性波装置では、第１の積層金属膜が最上層としてＴｉ膜を有し、第２の積層金属膜が最下層としてＴｉ膜を有するため、コンタクト部においては、Ｔｉ膜同士が接触をするので、第１，第２の電極間の接触抵抗を低めることでき、それによって挿入損失を小さくすることが可能となる。
【００２５】
本発明に係る弾性波装置の製造方法によれば、第１の積層金属膜を形成した後に、フォトリソグラフィー法により、第２の積層金属膜が形成されるが、コンタクト部において、Ｔｉ膜同士が重なり合うことになるため、接触抵抗が低いコンタクト部を有する本発明に係る弾性波装置をフォトリソグラフィー法に従って容易に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態の弾性波装置において、後述の絶縁膜を除去した状態を示す模式的平面図である。弾性波装置１は、圧電基板２を有する。圧電基板２は、適宜の圧電材料により形成され得る、圧電材料としては、ＬｉＴａＯ３もしくはＬｉＮｂＯ３などの圧電単結晶またはＰＺＴなどの圧電セラミックスが挙げられるが、本実施形態では、圧電基板として、１２６°ＬｉＮｂＯ３基板を用いた。
【００２８】
圧電基板２上に、ＩＤＴ電極３が形成されている。ＩＤＴ電極３は、複数本の第１の電極指４と、複数本の第１の電極指４と間挿し合うように配置された複数本の第２の電極指５と有する。なお、本実施形態では、ＩＤＴ電極３により弾性表面波が励振され、従って弾性表面波装置が形成されている。
【００２９】
また、ＩＤＴ電極３においては、第１の電極指４の先端とギャップを隔てて、第１のダミー電極６が形成されている。同様に、第２の電極指５の先端とギャップを隔てて、第２のダミー電極７が形成されている。
【００３０】
他方、ＩＤＴ電極３では、弾性表面波伝搬方向中央から、ＩＤＴ電極３の端部にいくにつれて、電極指交叉幅が順に小さくなるように交叉幅重み付けが施されている。もっとも、本発明において、ＩＤＴ電極３は、他の形態で重み付けが施されていてもよく、また重み付けが施されておらずともよい。
【００３１】
上記のように重み付けが施されているため、図２に要部を拡大して示すように、複数本の第１の電極指４の先端を結ぶ包絡線Ａ及び第２の電極指５の先端を結ぶ第２の包絡線Ｂは斜め方向に延ばされており、ＩＤＴ電極３の端部にいくにつれて、包絡線Ａと包絡線Ｂとが近づいている。
【００３２】
他方、ＩＤＴ電極３の弾性表面波伝搬方向両側には、反射器８，９が形成されている。従って、ＩＤＴ電極３及び反射器８，９を有する弾性表面波共振子が構成されている。
【００３３】
本実施形態では、上記のようにして、ＩＤＴ電極指の波長λが３．９５８μｍ、電極指の最大交叉幅が１２０μｍ、電極指の対数が１３４対である３を有し、共振周波数が９００ＭＨｚ、反共振周波数が９３４ＭＨｚの１ポート型弾性表面波共振子が形成されている。
【００３４】
ところで、ＩＤＴ電極３は、図３に模式的正面断面図で示すように、圧電基板２上において、複数の金属膜を積層してなる第１の積層金属膜１１からなる。なお、第１の積層金属膜１１からなる電極を第１の電極とする。第１の電極は、上記ＩＤＴ電極３を含む。すなわち、図１に示されているように、第１の電極は、ＩＤＴ電極３だけでなく、反射器８，９の電極指部分等にも至るように形成されている。
【００３５】
本実施形態では、図３に示すように、第１の積層金属膜１１は、上方から順にＴｉ膜１１ａ、ＡｌＣｕ膜１１ｂ、Ｔｉ膜１１ｃ、Ｐｔ膜１１ｄ及びＮｉＣｒ膜１１ｅを積層した構造を有する。各金属膜の厚みは、Ｔｉ／ＡｌＣｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＮｉＣｒ＝１０／１０２／１０／７８／１０ｎｍとされていた。膜厚の単位は全てｎｍの値である。なお、上記ＡｌＣｕ膜１１ｂは、Ｃｕを１重量％含み、残部がＡｌからなるＡｌＣｕ合金膜である。また、ＮｉＣｒ膜１１ｅは、Ｎｉを５０重量％含み、残部がＣｒからなるＮｉＣｒ合金膜である。
【００３６】
図１に戻り、第１の積層金属膜１１からなる第１の電極に部分的に重なり合うように、第２の積層金属膜１２からなる第２の電極が形成されている。第２の電極１２は、図１に示す電極パッド１３〜１５と、電極パッド１３〜１５を上記弾性表面波共振子に電気的に接続する配線パターン１６〜１８と、ＩＤＴ電極３の一部すなわちバスバー部の一部とに形成されている。
【００３７】
上記第１の電極に第２の電極が重ねられて両者が電気的に接続されている部分をコンタクト部Ｃとする。
【００３８】
本実施形態では、第２の積層金属膜１２は、上方から順に、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ＝１１４０／２００／５００／１００ｎｍの厚みにこれらの複数の金属膜を積層した構造を有する。後述する図５に示すように、第２の積層金属膜においては、上から、Ａｌ膜１２ａ、Ｔｉ膜１２ｂ、Ａｌ膜１２ｃ及びＴｉ膜１２ｄの順に参照符号を付することとする。
【００３９】
さらに、図３及び図５に模式的に示されているように、ＩＤＴ電極３や反射器８，９を覆うように、絶縁膜１９が形成されている。本実施形態では、絶縁膜１９は、上から順に第１の絶縁膜１９ａと、第２の絶縁膜１９ｂとを積層した構造を有する。第１の絶縁膜１９ａがＳｉＮ膜、第２の絶縁膜１９ｂがＳｉＯ２膜からなる。両者の膜厚は、ＳｉＮ／ＳｉＯ２＝４０／９８０ｎｍとされている。もっとも、絶縁膜１９は、単一の絶縁性材料層により形成されていてもよく、またＳｉＮ膜とＳｉＯ２膜の膜厚は上記に限定されるものではない。
【００４０】
本実施形態では、絶縁膜１９により、ＩＤＴ電極３や反射器８，９等が保護されることとなる。なお、図示としないが、絶縁膜１９は、上記電極パッド１３〜１５が設けられている部分を除いて形成されている。すなわち、電極パッド１３〜１５は、上方に露出されている。
【００４１】
本実施形態では、ＩＤＴ電極３の電極指部分は、上記第１の積層金属膜１１のみからなり、上記配線パターン１６〜１８及び電極パッド１３〜１５は、第１，第２の積層金属膜１１，１２を積層した構造を有する。そして、上記ＩＤＴ電極３のバスバーにおいて、前述したコンタクト部Ｃが形成されている。コンタクト部Ｃでは、第１の積層金属膜１１上において、第２の積層金属膜１２の外縁１２Ａが位置している。すなわち、第１の積層金属膜１１の外縁１１Ａよりも第２の積層金属膜１２の外縁１２Ａが内側に位置している。
【００４２】
本実施形態では、上記コンタクト部において、第１の積層金属膜１１の最上層がＴｉ膜１１ａからなり、第２の積層金属膜１２の最下層がＴｉ膜１２ｄからなるため、両者の接触抵抗が十分低くなる。そのため、挿入損失を低減することができる。
【００４３】
すなわち、特許文献１や特許文献２に記載の弾性波装置では、コンタクト部における電極同士の接触抵抗が高いため、挿入損失が大きくなるという問題があったのに対し、本実施形態によれば、上記接触抵抗の低減により、挿入損失を小さくすることができる。
【００４４】
加えて、本実施形態によれば、上記第１，第２の電極が電気的に接続されるコンタクト部Ｃにおいて、第２の電極の腐食が生じ難い。これを、製造方法を説明することにより明らかにする。
【００４５】
上記弾性波装置１の製造に際しては、圧電基板２上に、まず、第１の積層金属膜を蒸着、メッキまたはスパッタリング等により形成する。しかる後、周知のフォトリソグラフィ法に従って、第１の積層金属膜をパターニングし、ＩＤＴ電極３を含む第１の電極を形成する。
【００４６】
しかる後、図４（ａ）に示すように、圧電基板２の上面の全面に、フォトレジスト層２１を形成する。フォトレジスト層２１の上方に第２の積層金属膜が形成されることが予定されている部分以外は開口部とされているマスクを載置し、光を照射する。それによって、図４（ａ）に示す未硬化部２１ａと、硬化部２１ｂとを形成する。この未硬化部２１ａは、上記マスクで遮光されていた部分であり、硬化部２１ｂは、光の照射によりフォトレジスト層２１を構成している材料が硬化することにより形成されている部分である。
【００４７】
次に、図４（ｂ）に示すように、上記フォトレジスト層２１の未硬化部２１ａを、酸やアルカリなどのエッチング液２２によりエッチングする。それによって、開口部２１ｃが形成される。開口部２１ｃは、第２の積層金属膜１２の形成が予定されている領域に相当する。この場合、エッチング液２２に、第１の積層金属膜１１の上面が露出するが、第１の積層金属膜１１の最上層はＴｉ膜１１ａである。Ｔｉ膜１１ａは、酸やアルカリに腐食され難いため、第１の積層金属膜１１の腐食が生じ難い。
【００４８】
特に、本実施形態では、図１に示されているように、コンタクト部Ｃにおいて、第２の積層金属膜１２の外縁１２Ａが第１の積層金属膜１１の外縁１１Ａよりも内側に位置しているため、第１の積層金属膜１１のＡｌＣｕ膜１１ｂ等がエッチング液に晒されない。それによって、第１の積層金属膜１１の腐食を確実に防止することが可能とされている。
【００４９】
次に、図４（ｃ）に示すように、全面に第２の積層金属膜１２を形成する。第２の積層金属膜１２の形成は、前述した各金属膜を、蒸着、メッキもしくはスパッタリング等の薄膜形成法により順次形成することにより行われる。
【００５０】
しかる後、リフトオフ法により、フォトレジスト層２１と共に、フォトレジスト層２１の上部に位置している第２の積層金属膜部分を除去する。次に、２３０℃の温度で２時間維持することによりアニール処理を施す。このようにして、図５に示すように、第１の積層金属膜１１上に第２の積層金属膜１２が積層されている構造を得ることができる。しかる後、スパッタリング等の適宜の方法により、上記ＳｉＯ２膜及びＳｉＮ膜を順次形成することにより、絶縁膜１９を形成することができる。上記のようにして、本実施形態の弾性波装置１を得ることができる。
【００５１】
本実施形態の弾性波装置及びその製造方法によれば、上記のように、第１の積層金属膜１１の最上層のＴｉ膜１１ａと、第２の積層金属膜１２の最下層のＴｉ膜１２ｄとが接触しているため、両者の接触抵抗は小さく、それによって挿入損失を低減することができる。これを、具体的な実験例に基づき説明する。上記実施形態と対比するために、第１の比較例として、第２の積層金属膜が、上方から順に、Ａｌ／Ｔｉ／Ａｌ＝１１４０／２００／５００ｎｍとされていることを除いては、上記実施形態と同様にして形成された弾性波装置を用意した。
【００５２】
また、第２の比較例として、第１の積層金属膜が、上方から順に、ＡｌＣｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＮｉＣｒ＝１０２／１１０／７８／１０ｎｍであることを除いては、上記実施形態と同様にして形成された弾性波装置を用意した。
【００５３】
上記実施形態及び第１，第２の比較例の弾性波装置の電気的に特性を測定し、特にそのリターンロスを評価した。結果を図６に示す。図６において、実線は上記実施形態の結果を、破線は第１の比較例の結果を、一点鎖線は第２の比較例の結果を示す。図６から明らかなように、上記実施形態によれば、第１，第２の比較例に比べて、周波数領域のほぼ全域にわたり、リターンロスが小さくなっていることがわかる。この理由は、以下によると考えられる。
【００５４】
特許文献２に記載のように、コンタクト部において、Ａｌ膜同士が接触した場合には、両者の界面に薄いＡｌ酸化膜が形成される。そのため、接触抵抗が高くなり、挿入損失が悪化するという問題があった。これは、第１の積層金属膜を形成した後に、最上層のＡｌ膜が大気に晒され、Ａｌ膜表面にＡｌ酸化膜が形成されることによる。
【００５５】
第１の比較例では、第１の積層金属膜の最上層がＴｉ膜からなり、それによって、ＡｌＣｕ膜の表面の酸化が抑制される。しかしながら、最上層のＴｉ膜が酸化され、Ｔｉ酸化物に接触した第２の積層金属膜の最下層のＡｌがＴｉ酸化物の影響を受け、両者の界面にＡｌ酸化物を形成することとなる。従って、第１の比較例においても、Ａｌ酸化膜が界面に形成され、接触抵抗が高くなっているものと考えられる。
【００５６】
他方、第２の比較例では、第１の積層金属膜の最上層がＡｌＣｕ膜からなり、第２の積層金属膜の最下層のＴｉ膜により還元作用を受けるため、両者の界面におけるＡｌ酸化物からなる膜は減少することとなる。しかしながら、Ｔｉによる還元作用が十分でない場合には、やはり界面にＡｌ酸化膜が残るため、接触抵抗が高くなる。
【００５７】
上記のように、第１の積層金属膜と第２の積層金属膜とが積層されている部分においては、両者の界面にＡｌ酸化膜が形成されると、接触抵抗が高くなる。
【００５８】
これに対して、上記実施形態では、Ｔｉ膜同士が接触しているため、第１，第２の積層金属膜の界面に、本質的にＡｌ酸化膜が形成されない。よって、接触抵抗を十分に小さくすることができ、挿入損失を小さくすることが可能とされている。
【００５９】
なお、本実施形態では、Ｔｉ酸化物が界面に発生するが、前述したアニール処理により、界面に集中したＴｉ酸化物は、Ｔｉ膜中に拡がり、分散する。そのため、第１，第２の積層金属膜のＴｉ膜同士の接触抵抗はさほど高くならないと考えられる。
【００６０】
上記のように、第２の積層金属膜の最下層がＴｉであるため、第２の積層金属膜において、配線抵抗を低くするために、抵抗率の小さいＡｌ膜を用いた場合でも、最下層のＴｉ膜がバリア層として働き、Ａｌ膜まで酸化が及ばない。従って、第２の積層金属膜の配線抵抗を高めることなく、電気的損失の増大を防止することができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、第１の積層金属膜１１は、Ｐｔ膜及びＡｌＣｕ膜を有する。このように、ＡｌまたはＡｌ合金と、Ｐｔのような貴金属とを併用することが好ましい。Ｐｔなどの貴金属は密度が高いため、弾性波の反射係数を高めることができ、かつＣｕに比べて、耐電力性、耐酸化性及び湿中における耐腐食性に優れている。従って、弾性波装置の電気的特性や信頼性を高めることができる。他方、ＡｌやＡｌＣｕ合金は低抵抗であるため、電気的損失を小さくすることができる。なお、本実施形態において、Ｐｔ膜とＡｌＣｕ膜との間にＴｉ膜が設けられているのは、ＰｔとＡｌＣｕ合金の相互拡散を防止するためである。すなわち、中間のＴｉ膜は、上記拡散を防止するバリア層として機能する。
【００６２】
なお、上記ＡｌやＡｌ合金と組み合わされる貴金属は、Ｐｔに限らずＡｕなどの他の貴金属であってもよい。上記貴金属とＡｌやＡｌＣｕ合金を組み合わせることが望ましいが、これらの２種の材料はイオン化傾向の差が大きいため、フォトリソグラフィ法の現像時において、ＡｌやＡｌＣｕ膜が電池効果により腐食するおそれがある。しかしながら、前述した通り、本実施形態の弾性波装置及びその製造方法では、第２の積層金属膜の形成に際してのエッチング液により、第１の積層金属膜中のＡｌやＡｌＣｕ膜などの内部の金属膜の腐食が生じ難い。すなわち、第１の積層金属膜の最上部がＴｉ膜で覆われているため、第１の積層金属膜中のＡｌ膜やＡｌＣｕ膜の腐食が生じ難くなる。よって、第１，第２の積層金属膜間の接触抵抗を低めることができ、さらに第１の積層金属膜における腐食を確実に防止することができるので、弾性波装置の信頼性をより一層効果的に高めることができる。
【００６３】
また、好ましくは、第１の積層金属膜の最上層のＴｉ膜１１ａの厚みは、弾性波の波長λとしたときに、λの０．１％〜１％の範囲とすることが望ましく、第２の積層金属膜の最下層のＴｉ膜１２ｄの膜厚は、λの０．５％以上とすることが望ましい。これは、第１の積層金属膜の最上層のＴｉ膜の膜厚が厚いほど、それより下方に位置しているＡｌやＡｌ合金の酸化を防止する効果は高くなるが、弾性波の反射係数が小さくなり、例えば弾性波フィルタを形成した場合の帯域幅が狭くなるおそれがある。従って、Ａｌの酸化防止と、弾性波の反射係数とバランスするには、第１の積層金属膜の最上部のＴｉ膜１１ａの規格化膜厚（％）は、０．１（％）〜１（％）の範囲とすることが望ましい。
【００６４】
他方、第２の積層金属膜１２の最下層のＴｉ膜１２ｄの厚みを厚くしても、表面波の励振には寄与しないため大きな問題は生じない。しかしながら、薄くなりすぎると、第２の積層金属膜において、最下層から２番目の層にある金属膜において酸化が生じやすくなる。従って、Ｔｉ膜１２ｄは、ある程度の厚み以上とすることが望ましい。図７は、上記実施形態において、第２の積層金属膜の最下層のＴｉ膜１２ｄの厚みを１０ｎｍ(０．２５％)、２０ｎｍ(０．５％)または１００ｎｍ(２．５％)としたときのリターンロスの変化を示す図である。() 内は、波長λ比。Ｔｉ膜の厚みが２０ｎｍ及び１００ｎｍの場合ほぼ同等の特性が得られているのに対し、１０ｎｍではリターンロス特性が悪化していることがわかる。
【００６５】
従って、第２の積層金属膜の最下層のＴｉ膜１２ｄの厚みは、２０ｎｍ以上、規格化膜厚でλの０．５％以上であることが好ましい。なお、第２の積層金属膜１２の最下層のＴｉ膜１２ｄの厚みは厚くとも問題はさほど生じないが厚すぎると、Ａｌ膜などによる電気抵抗抑制効果が損なわれるおそれがあるため、規格化膜厚で１０％以下程度とすることが望ましい。
【００６６】
また、本実施形態では、上記絶縁膜１９によりＩＤＴ電極の保護が図られている。すなわち、金属粉が付着することにより短絡するのを防止したり、耐湿性を改善するために、絶縁膜１９による保護が図られている。この場合、ＳｉＯ２膜と、Ａｌ膜とが接触すると、Ａｌの酸化か生じやすくなるおそれがある。そのため、本実施形態で、Ｔｉ膜がＩＤＴを形成している第１の積層金属膜の最上部に設けられているので、Ｔｉの還元作用により、第１の積層金属膜中のＡｌ膜の酸化が効果的に防止される。
【００６７】
上記実施形態では、ＩＤＴ電極３と反射器とを有する１ポート型弾性表面波共振子につき説明したが、本発明は第１の積層金属膜と第２の積層金属膜とがコンタクト部において電気的に接続されている構造を有し、第１の積層金属膜により、ＩＤＴ電極の電極指部分が形成されている様々な弾性波装置に広く適用することができる。すなわち、縦結合共振子型やラダー型の弾性表面波フィルタや、トランスバーサル型の弾性表面波フィルタにも本発明を適用することができる。また、本発明は、弾性表面波ではなく、弾性境界波を利用した弾性境界波装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態に係る弾性波装置において、絶縁膜を除去した状態を説明するための平面図である。
【図２】図１に示した実施形態の弾性波装置の電極構造の要部を示す部分切欠平面図である。
【図３】図１に示した実施形態におけるＩＤＴ電極の電極指形成部分を模式的に示す部分切欠断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、第１の積層金属膜上に第２の積層金属膜を形成する工程を説明するための各部分切欠正面断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の弾性波フィルタ装置の製造方法において、第１の積層金属膜上に第２の積層金属膜が積層された状態を示す部分切欠正面断面図である。
【図６】本発明の実施形態及び第１，第２の比較例の弾性波フィルタ装置におけるリターンロス特性を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態の弾性波フィルタ装置において、第２の積層金属膜の最下層のＴｉ膜の厚みを変化させたときのリターンロス特性の変化を示す図である。
【図８】従来の弾性表面波フィルタ装置を説明するための模式的正面断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…弾性波装置
２…圧電基板
３…ＩＤＴ電極
４…第１の電極指
５…第２の電極指
６…第１のダミー電極
７…第２のダミー電極
８，９…反射器
１１…第１の積層金属膜（第１の電極）
１１Ａ…外縁
１１ａ…Ｔｉ膜
１１ｂ…ＡｌＣｕ膜
１１ｃ…Ｔｉ膜
１１ｄ…Ｐｔ膜
１１ｅ…ＮｉＣｒ膜
１２…第２の積層金属膜（第２の電極）
１２Ａ…外縁
１２ａ…Ａｌ膜
１２ｂ…Ｔｉ膜
１２ｃ…Ａｌ膜
１２ｄ…Ｔｉ膜
１３〜１５…電極パッド
１６〜１８…配線パターン
１９…絶縁膜
１９ａ…第１の絶縁膜
１９ｂ…第２の絶縁膜
２１…フォトレジスト層
２１ａ…未硬化部
２１ｂ…硬化部
２１ｃ…開口部
２２…エッチング液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されており、複数の金属膜を積層してなる第1の積層金属膜からなり、少なくともＩＤＴ電極を含む第１の電極と、
前記圧電基板上に形成されており、複数の金属膜を積層してなる第２の積層金属膜からなる第２の電極とを備え、前記第２の電極が、前記第１の電極に重なっている部分により、第１，第２の電極を電気的に接続しているコンタクト部が形成されており、
前記第１の積層金属膜が、Ａｌ膜と、最上層としてのＴｉ膜とを有し、前記第２の積層金属膜が、最下層としてのＴｉ膜を有する、弾性波装置。
【請求項２】
前記第1の積層金属膜が貴金属を有し、該貴金属がＰｔまたはＡｕである、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記コンタクト部において、第２の電極の外縁が、第１の電極の外縁よりも内側に位置されている、請求項１または２に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記第１の電極における最上層に位置しているＴｉ膜の膜厚が、弾性波の波長をλとしたときに、波長λの０．１〜１％の範囲にあり、前記第２の電極の最下層のＴｉ膜が、波長λの０．５〜１０％の範囲にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項５】
前記圧電基板上において、前記第１の電極を覆うように設けられた絶縁膜をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項６】
請求項１に記載の弾性波装置の製造方法であって、
前記圧電基板上に前記第１の積層金属膜からなる前記第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極を覆うようにレジスト層を全面に形成する工程と、
前記レジスト層のうち、前記第２の積層金属膜が形成される部分に開口部を形成する工程と、
前記開口部及び前記レジスト層の上面に、第２の積層金属膜を形成する工程と、
前記レジスト層及びレジスト層上の第２の積層金属膜をリフトオフ法により除去する工程とを備える、弾性波装置の製造方法。
【請求項７】
前記コンタクト部において、前記第２の電極の外縁が、前記第１の電極の外縁よりも内側に位置するように前記開口部をレジスト層に形成する、請求項６に記載の弾性波装置の製造方法。
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されており、複数の金属膜を積層してなる第1の積層金属膜からなり、少なくともＩＤＴ電極を含む第１の電極と、
前記圧電基板上に形成されており、複数の金属膜を積層してなる第２の積層金属膜からなる第２の電極とを備え、前記第２の電極が、前記第１の電極に重なっている部分により、第１，第２の電極を電気的に接続しているコンタクト部が形成されており、
前記第１の積層金属膜が、Ａｌ膜と、最上層としてのＴｉ膜とを有し、前記第２の積層金属膜が、最下層としてのＴｉ膜を有する、弾性波装置。
【請求項２】
前記第1の積層金属膜が貴金属を有し、該貴金属がＰｔまたはＡｕである、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記コンタクト部において、第２の電極の外縁が、第１の電極の外縁よりも内側に位置されている、請求項１または２に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記第１の電極における最上層に位置しているＴｉ膜の膜厚が、弾性波の波長をλとしたときに、波長λの０．１〜１％の範囲にあり、前記第２の電極の最下層のＴｉ膜が、波長λの０．５〜１０％の範囲にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項５】
前記圧電基板上において、前記第１の電極を覆うように設けられた絶縁膜をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項６】
請求項１に記載の弾性波装置の製造方法であって、
前記圧電基板上に前記第１の積層金属膜からなる前記第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極を覆うようにレジスト層を全面に形成する工程と、
前記レジスト層のうち、前記第２の積層金属膜が形成される部分に開口部を形成する工程と、
前記開口部及び前記レジスト層の上面に、第２の積層金属膜を形成する工程と、
前記レジスト層及びレジスト層上の第２の積層金属膜をリフトオフ法により除去する工程とを備える、弾性波装置の製造方法。
【請求項７】
前記コンタクト部において、前記第２の電極の外縁が、前記第１の電極の外縁よりも内側に位置するように前記開口部をレジスト層に形成する、請求項６に記載の弾性波装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−８１０８６（Ｐ２０１０−８１０８６Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４４７１３（Ｐ２００８−２４４７１３）
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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