弾性表面波素子、弾性表面波素子の製造方法
【課題】 優れた周波数特性と通過特性を有する弾性表面波素子、及びこの弾性表面波素
子の製造方法を提供する。
【解決手段】 弾性表面波素子１０は、半導体基板（Ｓｉ層５０）の同一平面上に半導体
配線領域２０とＳＡＷ領域３０が並列して形成されている弾性表面波素子１０であって、
ウエハ１に弾性表面波素子１０を格子状に配列すると共に、隣接する弾性表面波素子１０
に形成される半導体配線領域２０を市松模様状に配列し、半導体配線領域２０とＳＡＷ領
域３０の上面に渡って同一平面の絶縁層７１〜７４を形成し、最上層の絶縁層７４の表面
に圧電体層９０を形成し、ＳＡＷ領域３０の圧電体層９０の表面にＩＤＴ４０を形成する。
子の製造方法を提供する。
【解決手段】 弾性表面波素子１０は、半導体基板（Ｓｉ層５０）の同一平面上に半導体
配線領域２０とＳＡＷ領域３０が並列して形成されている弾性表面波素子１０であって、
ウエハ１に弾性表面波素子１０を格子状に配列すると共に、隣接する弾性表面波素子１０
に形成される半導体配線領域２０を市松模様状に配列し、半導体配線領域２０とＳＡＷ領
域３０の上面に渡って同一平面の絶縁層７１〜７４を形成し、最上層の絶縁層７４の表面
に圧電体層９０を形成し、ＳＡＷ領域３０の圧電体層９０の表面にＩＤＴ４０を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に形成される弾性表面素子と、この弾性表面波素子の製造方法
に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｓｉ基板等の半導体基板上にエピタキシャル層、ＳｉＯ2層を順次形成し、Ｓｉ
Ｏ2層上面に半導体配線領域とＳＡＷ領域とを平面方向に並列して配列し、ＳＡＷ領域に
おいては、半導体配線領域のＳｉＯ2層よりも厚く形成されたＳｉＯ2層上面にＡｌからな
る櫛歯状のＩＤＴ及び圧電体層（ＺｎＯ）が形成され、半導体配線領域においては、Ｓｉ
Ｏ2層上面にＡｌ配線層と窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）からなる絶縁層が形成されている弾性表
面波素子、及びその製造方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｓｉｍｐｏｓｉｕｍ，１９８９．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｎｇｓ．ＩＥＥＥ １９８９，３−６Ｏｃｔ．１９８９、Ｐａｇｅｓ:１９５―２００ Ｖｏｌ．１Ｖｉｓｓｅｒ，Ｊ．Ｈ；Ｖｅｌｌｅｋｏｏｐ，Ｍ．Ｊ；Ｖｅｎｅｍａ，Ａ；ｖａｎ ｄｅｒ Ｄｒｉｆｔ，Ｅ；ｒｅｋ，Ｐ．Ｊ．Ｍ．；Ｎｅｄｅｒｌｏｆ，Ａ．Ｊ．；Ｎｉｅｕｗｅｎｈｕｉｚｅｎ，Ｍ．Ｓ．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような非特許文献１では、半導体配線領域の最上層とＳＡＷ領域のＳｉＯ2層との
高さが異なっており、特に半導体配線領域の最上層がＳＡＷ領域のＳｉＯ2層上面の高さ
より低く形成されているので、ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅ
ｒ）が形成されるＳＡＷ領域のＳｉＯ2層表面を平滑にするために、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等により研磨する際、Ｉ
ＤＴが形成されるＳＡＷ領域のＳｉＯ2層を均一の厚みに形成することが困難であった。
ＩＤＴが形成されるＳＡＷ領域のＳｉＯ2層は、その厚みによって音波が伝播する速度（
音速）に差がでることが知られているが、周波数は音速に比例するために、同一素子内で
音速が異なる領域が存在すると、安定した周波数特性及び急峻な通過特性が得られないと
いう課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、半導体基板上にＳＡＷデバイスが形成される弾性表面波素子において
、優れた周波数特性及び通過特性を有する弾性表面波素子、及びこの弾性表面波素子の製
造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の弾性表面波素子は、半導体基板の上面の同一平面上に半導体配線領域とＳＡＷ
領域が並列して形成されている弾性表面波素子であって、前記半導体配線領域に形成され
る金属配線と、前記金属配線を含んで前記半導体配線領域の表面と前記ＳＡＷ領域の表面
に渡って形成される絶縁層と、が設けられ、前記絶縁層の最上層は、前記半導体配線領域
と前記ＳＡＷ領域に渡って前記半導体基板の上面からの厚みが同じ同一平面に形成され、
前記絶縁層の最上層表面に形成される圧電体層と、前記ＳＡＷ領域の前記圧電体層の表面
に形成されるＩＤＴと、がさらに設けられていることを特徴とする。
ここで、半導体基板としてはＳｉ層で形成され、絶縁層としてはＳｉＯ2層、圧電体層
としてはＺｎＯ薄膜等が採用される。
【０００７】
この発明によれば、半導体配線領域とＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗ
ａｖｅ）領域に渡って絶縁層が同一平面に形成されているので、ＩＤＴが平滑な同一平面
上に形成することができるため、安定した周波数特性や急峻な通過特性を有する弾性表面
波素子を提供することができる。
【０００８】
また、本発明の弾性表面波素子の製造方法は、半導体基板の上面の同一平面上に半導体
配線層領域とＳＡＷ領域が並列して形成されている弾性表面波素子の製造方法であって、
ウエハに前記弾性表面波素子を格子状に配列すると共に、隣接する前記弾性表面波素子に
形成される前記半導体配線領域と前記ＳＡＷ領域とを市松模様状に配列し、前記半導体配
線層領域と前記ＳＡＷ領域の上面に渡って前記半導体基板の上面からの厚みが同じ同一平
面の絶縁層を形成し、この前記絶縁層の最上層表面に圧電体層を形成し、前記ＳＡＷ領域
の前記圧電体層の表面にＩＤＴを形成することを特徴とする。
ここで、市松模様状とは、半導体配線領域またはＳＡＷ領域同士が、相互に同じ辺で隣
接せずに、半導体配線領域とＳＡＷ領域とが隣接するように配置されていることを意味す
る。
また、同じ厚み、且つ、同一平面の絶縁層とは、半導体基板表面から絶縁層の最上層ま
での厚みを有する平面に形成されていることを意味する。
【０００９】
詳しくは後述する実施形態で説明するが、ウエハ内において、配線密度が小さいＳＡＷ
領域の絶縁層が広い面積で構成されると部分的に厚みが異なる領域ができてしまうことが
半導体製造プロセスでは知られているが、弾性表面波素子の半導体配線領域とＳＡＷ領域
とを前述のように市松模様状に配置することで、ＳＡＷ領域が半導体配線領域で囲まれる
ように配置されるために、配線密度が異なるＳＡＷ領域と半導体配線領域との上面に形成
される絶縁層を、同じ厚みで平滑に形成することができる。
【００１０】
また、本発明では、前記ウエハの外周部に配列される前記弾性表面波素子外側周縁に、
前記半導体配線領域に形成される金属配線の配線密度と略同じ配線密度を有する金属配線
層を、前記金属配線とは独立して形成することが好ましい。
【００１１】
本発明の弾性表面波素子は、半導体配線領域とＳＡＷ領域とを前述したように市松模様
状に配置するが、外周部においては、ＳＡＷ領域が最外周部に配列されることがある。こ
のような場合、ＳＡＷ領域の外周部に、半導体配線領域の配線密度と略同じ配線密度を有
する独立した金属配線層を形成することで、ウエハの内部に配置される弾性表面波素子に
おいても、外周部に配置される弾性表面波素子においても、ＳＡＷ領域が略同じ配線密度
を有する半導体配線領域及び金属配線層で囲まれるため、配線密度が異なるＳＡＷ領域と
半導体配線領域との上面に形成される絶縁層が、同じ厚みで平滑に形成することができる
。
【００１２】
また、前記半導体基板の前記半導体配線領域の表面に前記金属配線を形成する工程と、
前記金属配線を含んで前記金属配線の表面と前記ＳＡＷ領域の表面に渡って絶縁層を形成
する工程と、前記絶縁層を所定の厚みに研磨する工程と、前記絶縁層の最上層を前記半導
体配線領域と前記ＳＡＷ領域に渡って同一平面にすべく研磨する工程と、前記絶縁層の最
上層に圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層の表面にＩＤＴを形成する工程と、を含
むことを特徴とする。
【００１３】
弾性表面波素子を前述したようにウエハに配置し、前述したような製造工程によれば、
従来の半導体製造プロセスを用いて、工程数を増やさずに、厚みが同じ、且つ同一平面の
絶縁層を形成することができる。
【００１４】
さらに、本発明では、前記半導体基板の前記半導体配線領域の表面に前記金属配線を形
成する工程と、前記金属配線を含んで前記金属配線の表面と前記ＳＡＷ領域の表面に渡っ
て絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の表面を同じ厚み、且つ同一平面にすべく研磨す
る工程と、研磨された前記絶縁層の前記ＳＡＷ領域に圧電体層を形成する工程と、前記圧
電体層の表面にＩＤＴを形成する工程と、を含むことが望ましい。
【００１５】
このようにすれば、同じ厚み、且つ同一平面にすべく研磨される絶縁層のＳＡＷ領域に
圧電体層を形成し、さらにＩＤＴを形成するため、ＳＡＷ領域の圧電体層は、均一な厚み
を有する平滑な絶縁層上に形成され、安定した周波数特性と急峻な通過特性を有する弾性
表面波素子を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】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２には、本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子が示され、図３〜図６には
、実施形態１に係る弾性表面波素子の製造方法、図７、図８には、弾性表面波素子の特性
を示すグラフ、図９には、実施形態２の弾性表面波素子の製造方法、図１０には、実施形
態３、図１１には、従来の他の実施形態が示されている。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、本実施形態１の弾性表面波素子を示す平面図である。図１において、弾性表面
波素子１０は、長方形の半導体基板としてのＳｉ層５０（図２、参照）の上面に半導体配
線領域２０とＳＡＷ領域３０とが同じ平面状に並列して形成されている。半導体配線領域
２０には、図示しない金属配線が４層形成されている（図２、参照）。また、ＳＡＷ領域
３０には、最上層に櫛歯状のＩＤＴ４０が形成されている。
【００１８】
ＩＤＴ４０は、Ａｌからなり、入力側電極４１と出力側電極４２とが、相互に間挿する
ように形成され、それぞれが入力または出力のための端子を有し、これら端子は、図示し
ない半導体領域に形成される所定の金属配線と接続されている。
【００１９】
図２には、本実施形態の弾性表面波素子１０の図１においてＡ−Ａで示す部分断面図が
示されている。図２において、弾性表面波素子１０は、半導体基板としてのＳｉ層５０と
、Ｓｉ層５０の表面に形成されるＳｉ層５０の表面を平滑にするためのＢＰＳＧ層（ボロ
ンリンドープ酸化膜層）５１と、金属配線としてのＡｌ配線６１と、Ａｌ配線６１を含み
Ｓｉ層５０の表面に渡って形成されるＳｉＯ2からなる絶縁層７１と、同様に、絶縁層７
１の上面に形成されるＡｌ配線６２と、Ａｌ配線６２の上面に形成される絶縁層７２と、
絶縁層７２の上面に形成されるＡｌ配線６３、Ａｌ配線６３の上面に形成される絶縁層７
３と、絶縁層７３の上面に形成されるＡｌ配線６４と、Ａｌ配線６４の上面に形成される
絶縁層７４とが、Ａｌ配線と絶縁層とがそれぞれ交互に層状に形成されている。
【００２０】
絶縁層７１〜７４は、それぞれが上面が研磨されて、同じ厚みの平面に平滑に仕上げら
れている。さらに、最上層の絶縁層７４の表面全体にわたって窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）から
なる保護層８０と、保護層８０の上面全体にわたってＺｎＯからなる圧電体層９０が形成
されている。Ｓｉ層５０の上面は、２領域に２分されており（図１、参照）、Ａｌ配線６
１〜６４が形成されている範囲を半導体配線領域２０、それ以外をＳＡＷ領域３０と呼称
している。
【００２１】
ＳＡＷ領域３０の圧電体層９０の上面には、ＡｌからなるＩＤＴ４０が形成されている
。ＩＤＴ４０は、図１で示した櫛歯状の電極である。
なお、Ｓｉ層５０には、図示しない複数のトランジスタ等の回路素子が形成され、これ
ら回路素子を接続するためにＡｌ配線６１〜６４が設けられ、ビアホール（図示せず）等
でそれぞれ所定の接続がなされている。また、やはり図示しないが、ＩＤＴ４０の入力側
端子、出力側端子がＡｌ配線６１〜６４のうちの対応するいずれかと接続されている。な
お、図２では、Ａｌ配線のうちの１部を図示しているが、Ａｌ配線は、これだけに限らず
、図示しない他の複数が存在している。
【００２２】
前述したように、半導体基板（Ｓｉ層５０）上に、半導体配線領域２０とＳＡＷ領域３
０とが形成され、その両領域にわたって平滑な絶縁層と、圧電体層が形成され、ＳＡＷ領
域３０にＩＤＴ４０が形成されていることが本発明の第１の要旨である。
【００２３】
次に、本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子１０の製造方法について図面を参照し
て説明する。
図３は、実施形態１に係る弾性表面波素子１０が形成されるウエハ１のレイアウトを示
す平面図である。図３において、ウエハ１には、図示したように多数の弾性表面波素子１
０が格子状に配置されている。ウエハ内部の一部範囲を１Ｂ、ウエハの外周部にある一部
範囲を１Ｃとして、以降に詳しく説明する。
【００２４】
図４（ａ）は、図３に示す１Ｂに示す範囲を拡大して、弾性表面波素子１０の配置を例
示した平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ切断面を示す断面図である。図４（ａ
）、図４（ｂ）において、弾性表面波素子１０は、図中、上方側において、弾性表面波素
子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃというように配置されている。ここで、ＳＡＷ領域３０Ａと半
導体配線領域２０Ｂ、ＳＡＷ領域３０Ｂと半導体配線領域２０Ｃとが一辺を接して隣接し
ている。また、図中、縦方向も同様に、弾性表面波素子１０Ａ，１０Ｄ，１０Ｅが、それ
ぞれ半導配線領域とＳＡＷ領域とが隣接されて配置されている。つまり、半導体配線領域
とＳＡＷ領域とが市松模様状に配置されている。
【００２５】
このように配置され、後述する図５で示す製造方法によって、半導体製造プロセスによ
って弾性表面波素子１０は多数同時に形成された後、ダイシングによって、ダイシングラ
イン１１で一つ一つに切り離される。
【００２６】
図５（ａ）〜（ｅ）は、弾性表面波素子の製造工程を示す部分断面図である。図５では
、ウエハ１に形成される弾性表面波素子の一つを代表して例示している。
まず、図５（ａ）において、半導体基板としてのＳｉ層５０の表面にＢＰＳＧ層５１を
形成し、ＢＰＳＧ層５１の表面にＡｌ配線６１を形成する。Ａｌ配線６１の表裏両面には
、Ａｌ配線の保護層６１Ａ，６１Ｂが形成されている。なお、以降、保護層６１Ａ，６１
Ｂを含めてＡｌ配線と呼称する。
【００２７】
次に、Ａｌ配線６１の上面及び、それ以外のＢＰＳＧ層５１の表面にわたってＳｉＯ2
からなる絶縁層７１を所定の概ね同じ厚みで形成する。従って、Ａｌ配線６１が存在する
位置の絶縁層７１の上面は、Ａｌ配線６１がない範囲の上面よりもｈだけ厚くなっている
。
【００２８】
続いて、図５（ｂ）に示すように、厚くなっている絶縁層７１をｈだけＣＭＰにより研
磨して、Ｓｉ層５０の表面からの厚みがどの位置でも同じの平滑な絶縁層表面７１Ａを形
成する。なお、この際、ｈよりも深く研磨して絶縁層表面７１Ａを得るように研磨量を調
整することができるが、Ａｌ配線６１上面の絶縁層７１の厚みを、絶縁性能が劣化しない
範囲とする。
【００２９】
図５（ｃ）は、第２層目を形成する工程を示している。図５（ｃ）において、第１層目
の絶縁層７１の上面には、第２層目のＡｌ配線６２を形成し、さらにその上面に絶縁層７
２を形成する。第２層目の絶縁層７２も第１層目の絶縁層７１と同様にＣＭＰによって、
Ａｌ配線６２上面方向の突出した部分を研磨して、平滑で均一な厚みの絶縁層表面７２Ａ
を形成する。
同様な工程で、第３層目、第４層目を形成する。
【００３０】
図５（ｄ）には、第４層目の絶縁層７４を形成した状態を示す断面図である。図５（ｄ
）において、Ａｌ配線６４の上面に形成される絶縁層７４の突出部（ｈで示す）をＣＭＰ
によって研磨し、平滑で、Ｓｉ層５０の表面からの厚みが均一な絶縁層表面７４Ａを得る
。この絶縁層表面７４ＡにＳｉ3Ｎ4からなる保護層８０を全面にわたって形成する（図５
（ｅ）も参照）。保護層８０は、構造的強度が高く、耐衝撃性が高い薄膜である。
なお、最上層のＡｌ配線６４及び絶縁層７３の上面に保護層８０を設ける構成としても
よい。
【００３１】
図５（ｅ）には、実施形態１に係る弾性表面波素子のダイシングによる切り離し前の形
態を示し、図４（ａ）に示すＢ−Ｂ切断部の１部を示す断面図である。図５（ｅ）におい
て、保護層８０の上面全体にわたって圧電体層９０を形成し、圧電体層９０のＳＡＷ領域
にＩＤＴ４０を形成する。弾性表面波素子１０Ａには隣接して弾性表面波素子１０Ｂが配
置されており、弾性表面波素子１０Ｂのダイシングライン１１側には半導体配線領域２０
Ｂが構成されている。半導体配線領域２０Ｂは、Ａｌ配線６１Ｂ〜６４Ｂ、絶縁層７１〜
７４が、前述した図５（ａ）〜図５（ｄ）と同じ工程で同時に形成される。
【００３２】
このように形成した弾性表面波素子１０は、半導体配線領域２０とＳＡＷ領域３０にわ
たって形成される絶縁層７１〜７４をＣＭＰによって研磨することで均一な厚みを形成す
るが、ＳＡＷ領域にはＡｌ配線６１〜６４が存在しないため、半導体配線領域に比べ密度
（Ａｌ配線の配線密度）が低くなっている。このことから、両領域を同時にＣＭＰにより
研磨した際に、密度が低くなっているＳＡＷ領域の絶縁層表面が部分的に多く研磨される
ことが半導体製造プロセスにおいては知られている。この部分的に研磨量が増加すること
を低減するために、半導体配線領域を市松模様状に配置することが本発明の第２の要旨で
ある。
【００３３】
ここで、半導体チップのウエハに配置する一般的なレイアウト方法を用いた弾性表面波
素子について図面を参照して説明する。なお、図４（ａ）と同じ符合を付与している。
図１１（ａ）は、一般的なレイアウトによる弾性表面波素子を示す平面図、１１（ｂ）
は、図１１（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図１１（ａ）、（ｂ）において、弾性表面波素
子は全てが同じ方向に配置されている。つまり、半導体配線領域２０及びＳＡＷ領域３０
が、図中、縦方向に連続して配置される。ここで、図１１（ａ）に示す横方向のＢ−Ｂ断
面の形態は、前述した図４（ａ）、図４（ｂ）と同じように配置されるが、縦方向に隣接
する弾性表面波素子１０Ｃ，１０Ｄは、半導体配線領域２０Ｃと２０Ｄ、ＳＡＷ領域３０
Ｃと３０Ｄとが、それぞれ隣接して配置されている。従って、ウエハ内において、縦方向
において、ＳＡＷ領域は、前述した実施形態１による市松模様状の配置に比べて半導体配
線領域に囲まれない広い面積を有している。
【００３４】
次に、実施形態１による市松模様状の配置（図４（ａ）、（ｂ）、参照）と前述した一
般的な配置（図１１（ａ）、（ｂ）、参照）による弾性表面波素子をＣＭＰで研磨したと
きの断面を図６を参照して、その差を説明する。
図６は、弾性表面波素子を模式的に表した断面図である。図６において、実施形態１の
構成では両側にＡｌ配線６１〜６４とＡｌ配線６１Ｂ〜６４Ｂがあるため、最上層の絶縁
層７４の表面は７４Ｂで表される形状になり、Ｓｉ層５０の表面からの距離（厚み）の最
小値はＴ２である。また、一般的な配置によれば、前述したようにＳＡＷ領域は半導体配
線領域に囲まれない広い面積を有しているので、７４Ｃ（図中、二点差線で示す）で表さ
れる形状となり、Ｓｉ層５０の表面からの距離（厚み）の最小値はＴ１である。
【００３５】
ここで、絶縁層の厚みが弾性表面波素子の性能に与える影響について説明する。
図７は、弾性表面波素子を伝播する速度（音速）Ｖと絶縁層の厚みの関係を示すグラフ
である。図７において、縦軸には音速Ｖ、横軸には絶縁層の厚みＴと音波の波数ｋを乗じ
た値ｋＴを示している。波数ｋは２π／λ（波長）で表されるので波長が一定の場合に波
数ｋは定数となり、横軸において表されるｋＴの大きさは絶縁層の厚みに支配される。
【００３６】
従って、図７で示すように、厚みＴ２のように絶縁層の厚みが厚いときには、音速Ｖが
低くなり、厚みＴ１のように絶縁層の厚みが薄いときには、音速Ｖは高くなる。また、音
速Ｖと周波数ｆの関係は、ｆ＝Ｖ／λで表されるため、絶縁層の厚みが厚いときには周波
数が低くなり、厚いときには周波数が高くなる。
このように、絶縁層の厚みによって周波数が変化するため、安定した周波数特性を得る
ために、絶縁層は均一な厚みに形成することが要求される。
【００３７】
また、弾性表面波素子をＳＡＷフィルタとしたときの通過特性と絶縁層の厚みの関係に
ついて図８を参照して説明する。
図８は、ＳＡＷフィルタの通過特性を示すグラフである。図８において、縦軸には減衰
量（単位ｄＢ）が示され、横軸には周波数が示されている。グラフ９７は、図１１で示し
た配置で形成された最小厚みＴ１が存在するときのＳＡＷフィルタの通過特性が示されて
いる。また、グラフ９６は、実施形態１による市松模様状に配置された最小厚みＴ２が存
在するときのＳＡＷフィルタの通過特性が示されている。
【００３８】
図８で示すように、グラフ９６で示される通過特性は、中心周波数帯域付近で急峻な特
性を示しており、高性能なフィルタ特性を得ることができることを示している。グラフ９
６は、前述したようにＩＤＴ４０の下層に形成される絶縁層の厚みがＣＭＰによって研磨
する際の厚みの均一性を高めることによって得られる特性である。
【００３９】
従って、前述した実施形態１によれば、半導体配線領域２０とＳＡＷ領域３０とをウエ
ハ１内において市松模様状に配置することで、ＳＡＷ領域３０が半導体配線領域２０で囲
まれるように配置されるために、配線密度が異なるＳＡＷ領域３０と半導体配線領域２０
との上面に形成される絶縁層が、厚みの均一性が高い同一平面に形成することができるの
で、安定した周波数特性を有するＳＡＷ共振器や、急峻な通過特性を有するＳＡＷフィル
タを提供することができる。
【００４０】
また、弾性表面波素子１０を前述したように、ウエハ１に市松模様状に配置し、半導体
基板（Ｓｉ層５０）の上面に半導体配線領域２０とＳＡＷ領域３０に並列に分離して形成
し、絶縁層７１〜７４をＣＭＰにより研磨する半導体製造プロセスを用いて工程数を増や
さずに、厚みの均一性が高い同一平面に形成することができる。
【００４１】
（実施形態２）
続いて、本発明の実施形態２に係る弾性表面波素子について図面を参照して説明する。
実施形態２は、前述した実施形態１の技術的思想を基本として、特に、ウエハ外周部に形
成される弾性表面波素子のＳＡＷ領域の絶縁層の厚みの均一性を高めることを目的として
いる。
図９には、実施形態２に係る弾性表面波素子が示され、図９（ａ）は、弾性表面波素子
１０のウエハ１内の配置を示す部分平面図、図３で示す１Ｃ領域を拡大して模式的に示し
ている。図９（ｂ）には、図９（ａ）で示すＢ−Ｂ断面図、図９（ｃ）には、Ｃ―Ｃ断面
図が示されている。図９（ａ）〜（ｃ）において、弾性表面波素子１０の外周部には、金
属配線層２１が形成されている。
【００４２】
金属配線層２１は、図示しないが、前述した実施形態１（図２、参照）と同様に、Ａｌ
配線６１〜６４とは独立した４層のＡｌ配線層と、絶縁層７１〜７４とが層状に同じ厚み
に形成される。従って、図９（ａ）で示す弾性表面波素子１０ＡのＳＡＷ領域３０Ａ、弾
性表面波素子１０ＢのＳＡＷ領域３０Ｂ、弾性表面波素子１０ＣのＳＡＷ領域３０Ｃ等の
外周側には、半導体配線層２０Ｃ，２０Ｄ等と略同じ配線密度を有する金属配線層２１が
形成される。
【００４３】
ＳＡＷ領域３０Ａを代表して説明すると、ＳＡＷ領域３０Ａは、周囲を半導体配線領域
と金属配線層で囲まれ、図３で示す１Ｂ領域と同じ配置構成になる。
【００４４】
即ち、実施形態１で説明した状態となるため、絶縁層の最上層は、ＣＭＰで平滑、且つ
厚みの均一性が高い同一平面に形成することができ、実施形態１と同様な効果が得られる
。また、ウエハ１のどの位置に配置される弾性表面波素子も平滑、且つ厚みの均一性が高
い同一平面が形成されるため、歩留まりが上がりコストの低減にも効果がある。
【００４５】
（実施形態３）
次に、本発明に係る実施形態３について図面を参照して説明する。実施形態３は、実施
形態１（図２、参照）に示す圧電体層９０の形成範囲をＳＡＷ領域だけにしたところに特
徴を有し、他の構成は実施形態１と同じであるため説明を省略し、同じ符号を付与してい
る。
図１０には、実施形態３に係る弾性表面波素子１０の断面が示されている。図１０にお
いて、最上層の絶縁層７４の上面には保護層８０がＳＡＷ領域３０の範囲に形成され、そ
のさらに上面には、圧電体層９０が形成され、圧電体層９０の上面には、ＩＤＴが形成さ
れている。
【００４６】
このような実施形態３の構造によれば、Ａｌ配線６１〜６４、絶縁層７１〜７４の構成
と製造方法は、実施形態１と同じであり、最上層にある絶縁層７４の表面は、平滑、且つ
厚みの均一性が高い同一平面が形成されるため、前述した実施形態１と同様な効果が得ら
れる。
また、圧電体層９０が、ＳＡＷ領域だけに形成されるため、半導体配線領域２０に与え
る音波の影響を減ずることができ、圧電体層９０を形成する際に半導体配線領域に与える
負荷を減少することもできる。
【００４７】
なお、前述した実施形態１及び実施形態３は、前述した実施形態２と組み合わせること
がより好ましい。
【００４８】
次に、本発明に係る実施形態４について説明する。実施形態４は、絶縁層を塗布ガラス（ＳＯＧ）で作成する方法である。図１０に示す素子絶縁膜７１〜７４は、高周波化、配線の微細化に伴い気相法を用いた成膜を行うことが多い。しかしながら、数百ＭＨｚ以下の比較的低周波の場合は、配線は０．３５μｍ以上の旧世代の配線でも可能である。この場合、塗布ガラスを素子絶縁膜７１〜７４に用いることで、より安価な成膜が提供できる。なお、ＳＯＧ工程は液状ガラスを、スピンコートにてプレ回転３００ｒｐｍで３秒、メイン回転３０００ｒｐｍで１０秒でウエハ上に塗布を行う。その後、ベイク炉にて８０℃で３分処理を行い、最後にキュアを３００℃で６０分することで作成した。
【００４９】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる
範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態では、弾性表面波素子を一つづつの市松模様状に配置したが、
複数個毎の市松模様に配置することもできる。
また、ＣＭＰによる研磨は、ウエハの場所によって僅かであるが研磨量が異なることが
考えられ、ウエハ１の場所によって、弾性表面波素子の配置を変えて、密度のバランスを
とることもできる。
【００５０】
また、前述の実施形態１（図５（ｂ）、参照）では、絶縁層７１は、Ａｌ配線６１の厚
み分ｈが周囲より突出し、この突出分をＣＭＰで研磨しているが、絶縁層をもっと厚く形
成し、ＣＭＰにおいて絶縁層全面を所定厚みに研磨しても良い。
【００５１】
また、前述の実施形態２では、ウエハ外周部に形成される弾性表面波素子の外側周縁の
全部に金属配線層２１を形成したが、金属配線層２１は、ＳＡＷ領域の外側に隣接する部
分にだけ形成しても前述の効果が得られる。
【００５２】
さらに、前述した実施形態１〜３によれば、一つの弾性表面波素子の絶縁層の厚みを均
一にできる他、ウエハ１の各位置に配置されている弾性表面波素子の絶縁層の厚みのばら
つきを小さくできるため、各弾性表面波素子毎の周波数特性や通過特性等を安定して得ら
れるので歩留まりを高め、このことからコストの低減に寄与することができる。
【００５３】
従って、前述の実施形態１〜実施形態３では、半導体基板上にＳＡＷデバイスが形成さ
れる弾性表面波素子において、優れた通過特性を有するＳＡＷフィルタ、及び優れた周波
数特性を有するＳＡＷ共振器等の弾性表面波素子と、これら弾性表面波素子の製造方法を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子の構成を示す平面図。
【図２】本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子構成を示す部分断面図。
【図３】本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子が形成されるウエハのレイアウトを示す平面図。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子の配置関係を示す平面図、（ｂ）は、Ｂ−Ｂ断面図。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子の製造工程を示す部分断面図。
【図６】本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子を模式的に示す断面図。
【図７】本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子を伝播する音速Ｖと絶縁層の厚みの関係を示すグラフ。
【図８】本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子（ＳＡＷフィルタ）の通過特性を示すグラフ。
【図９】（ａ）は、本発明の実施形態２に係る弾性表面波素子の配置関係を示す平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図。
【図１０】本発明の実施形態３に係る弾性表面波素子の構成を示す断面図。
【図１１】（ａ）従来の他の実施形態に係る弾性表面波素子の配置関係を示す平面図、（ｂ）はＤ−Ｄ断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１…ウエハ、１０…弾性表面波素子、２０…半導体配線層領域、３０…ＳＡＷ領域、５
０…Ｓｉ層（半導体基板）、４０…ＩＤＴ、６１〜６４…Ａｌ配線（金属配線）、７１〜
７４…絶縁層、９０…圧電体層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に形成される弾性表面素子と、この弾性表面波素子の製造方法
に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｓｉ基板等の半導体基板上にエピタキシャル層、ＳｉＯ2層を順次形成し、Ｓｉ
Ｏ2層上面に半導体配線領域とＳＡＷ領域とを平面方向に並列して配列し、ＳＡＷ領域に
おいては、半導体配線領域のＳｉＯ2層よりも厚く形成されたＳｉＯ2層上面にＡｌからな
る櫛歯状のＩＤＴ及び圧電体層（ＺｎＯ）が形成され、半導体配線領域においては、Ｓｉ
Ｏ2層上面にＡｌ配線層と窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）からなる絶縁層が形成されている弾性表
面波素子、及びその製造方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ Ｓｉｍｐｏｓｉｕｍ，１９８９．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｎｇｓ．ＩＥＥＥ １９８９，３−６Ｏｃｔ．１９８９、Ｐａｇｅｓ:１９５―２００ Ｖｏｌ．１Ｖｉｓｓｅｒ，Ｊ．Ｈ；Ｖｅｌｌｅｋｏｏｐ，Ｍ．Ｊ；Ｖｅｎｅｍａ，Ａ；ｖａｎ ｄｅｒ Ｄｒｉｆｔ，Ｅ；ｒｅｋ，Ｐ．Ｊ．Ｍ．；Ｎｅｄｅｒｌｏｆ，Ａ．Ｊ．；Ｎｉｅｕｗｅｎｈｕｉｚｅｎ，Ｍ．Ｓ．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような非特許文献１では、半導体配線領域の最上層とＳＡＷ領域のＳｉＯ2層との
高さが異なっており、特に半導体配線領域の最上層がＳＡＷ領域のＳｉＯ2層上面の高さ
より低く形成されているので、ＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅ
ｒ）が形成されるＳＡＷ領域のＳｉＯ2層表面を平滑にするために、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等により研磨する際、Ｉ
ＤＴが形成されるＳＡＷ領域のＳｉＯ2層を均一の厚みに形成することが困難であった。
ＩＤＴが形成されるＳＡＷ領域のＳｉＯ2層は、その厚みによって音波が伝播する速度（
音速）に差がでることが知られているが、周波数は音速に比例するために、同一素子内で
音速が異なる領域が存在すると、安定した周波数特性及び急峻な通過特性が得られないと
いう課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、半導体基板上にＳＡＷデバイスが形成される弾性表面波素子において
、優れた周波数特性及び通過特性を有する弾性表面波素子、及びこの弾性表面波素子の製
造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の弾性表面波素子は、半導体基板の上面の同一平面上に半導体配線領域とＳＡＷ
領域が並列して形成されている弾性表面波素子であって、前記半導体配線領域に形成され
る金属配線と、前記金属配線を含んで前記半導体配線領域の表面と前記ＳＡＷ領域の表面
に渡って形成される絶縁層と、が設けられ、前記絶縁層の最上層は、前記半導体配線領域
と前記ＳＡＷ領域に渡って前記半導体基板の上面からの厚みが同じ同一平面に形成され、
前記絶縁層の最上層表面に形成される圧電体層と、前記ＳＡＷ領域の前記圧電体層の表面
に形成されるＩＤＴと、がさらに設けられていることを特徴とする。
ここで、半導体基板としてはＳｉ層で形成され、絶縁層としてはＳｉＯ2層、圧電体層
としてはＺｎＯ薄膜等が採用される。
【０００７】
この発明によれば、半導体配線領域とＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗ
ａｖｅ）領域に渡って絶縁層が同一平面に形成されているので、ＩＤＴが平滑な同一平面
上に形成することができるため、安定した周波数特性や急峻な通過特性を有する弾性表面
波素子を提供することができる。
【０００８】
また、本発明の弾性表面波素子の製造方法は、半導体基板の上面の同一平面上に半導体
配線層領域とＳＡＷ領域が並列して形成されている弾性表面波素子の製造方法であって、
ウエハに前記弾性表面波素子を格子状に配列すると共に、隣接する前記弾性表面波素子に
形成される前記半導体配線領域と前記ＳＡＷ領域とを市松模様状に配列し、前記半導体配
線層領域と前記ＳＡＷ領域の上面に渡って前記半導体基板の上面からの厚みが同じ同一平
面の絶縁層を形成し、この前記絶縁層の最上層表面に圧電体層を形成し、前記ＳＡＷ領域
の前記圧電体層の表面にＩＤＴを形成することを特徴とする。
ここで、市松模様状とは、半導体配線領域またはＳＡＷ領域同士が、相互に同じ辺で隣
接せずに、半導体配線領域とＳＡＷ領域とが隣接するように配置されていることを意味す
る。
また、同じ厚み、且つ、同一平面の絶縁層とは、半導体基板表面から絶縁層の最上層ま
での厚みを有する平面に形成されていることを意味する。
【０００９】
詳しくは後述する実施形態で説明するが、ウエハ内において、配線密度が小さいＳＡＷ
領域の絶縁層が広い面積で構成されると部分的に厚みが異なる領域ができてしまうことが
半導体製造プロセスでは知られているが、弾性表面波素子の半導体配線領域とＳＡＷ領域
とを前述のように市松模様状に配置することで、ＳＡＷ領域が半導体配線領域で囲まれる
ように配置されるために、配線密度が異なるＳＡＷ領域と半導体配線領域との上面に形成
される絶縁層を、同じ厚みで平滑に形成することができる。
【００１０】
また、本発明では、前記ウエハの外周部に配列される前記弾性表面波素子外側周縁に、
前記半導体配線領域に形成される金属配線の配線密度と略同じ配線密度を有する金属配線
層を、前記金属配線とは独立して形成することが好ましい。
【００１１】
本発明の弾性表面波素子は、半導体配線領域とＳＡＷ領域とを前述したように市松模様
状に配置するが、外周部においては、ＳＡＷ領域が最外周部に配列されることがある。こ
のような場合、ＳＡＷ領域の外周部に、半導体配線領域の配線密度と略同じ配線密度を有
する独立した金属配線層を形成することで、ウエハの内部に配置される弾性表面波素子に
おいても、外周部に配置される弾性表面波素子においても、ＳＡＷ領域が略同じ配線密度
を有する半導体配線領域及び金属配線層で囲まれるため、配線密度が異なるＳＡＷ領域と
半導体配線領域との上面に形成される絶縁層が、同じ厚みで平滑に形成することができる
。
【００１２】
また、前記半導体基板の前記半導体配線領域の表面に前記金属配線を形成する工程と、
前記金属配線を含んで前記金属配線の表面と前記ＳＡＷ領域の表面に渡って絶縁層を形成
する工程と、前記絶縁層を所定の厚みに研磨する工程と、前記絶縁層の最上層を前記半導
体配線領域と前記ＳＡＷ領域に渡って同一平面にすべく研磨する工程と、前記絶縁層の最
上層に圧電体層を形成する工程と、前記圧電体層の表面にＩＤＴを形成する工程と、を含
むことを特徴とする。
【００１３】
弾性表面波素子を前述したようにウエハに配置し、前述したような製造工程によれば、
従来の半導体製造プロセスを用いて、工程数を増やさずに、厚みが同じ、且つ同一平面の
絶縁層を形成することができる。
【００１４】
さらに、本発明では、前記半導体基板の前記半導体配線領域の表面に前記金属配線を形
成する工程と、前記金属配線を含んで前記金属配線の表面と前記ＳＡＷ領域の表面に渡っ
て絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の表面を同じ厚み、且つ同一平面にすべく研磨す
る工程と、研磨された前記絶縁層の前記ＳＡＷ領域に圧電体層を形成する工程と、前記圧
電体層の表面にＩＤＴを形成する工程と、を含むことが望ましい。
【００１５】
このようにすれば、同じ厚み、且つ同一平面にすべく研磨される絶縁層のＳＡＷ領域に
圧電体層を形成し、さらにＩＤＴを形成するため、ＳＡＷ領域の圧電体層は、均一な厚み
を有する平滑な絶縁層上に形成され、安定した周波数特性と急峻な通過特性を有する弾性
表面波素子を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】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２には、本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子が示され、図３〜図６には
、実施形態１に係る弾性表面波素子の製造方法、図７、図８には、弾性表面波素子の特性
を示すグラフ、図９には、実施形態２の弾性表面波素子の製造方法、図１０には、実施形
態３、図１１には、従来の他の実施形態が示されている。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、本実施形態１の弾性表面波素子を示す平面図である。図１において、弾性表面
波素子１０は、長方形の半導体基板としてのＳｉ層５０（図２、参照）の上面に半導体配
線領域２０とＳＡＷ領域３０とが同じ平面状に並列して形成されている。半導体配線領域
２０には、図示しない金属配線が４層形成されている（図２、参照）。また、ＳＡＷ領域
３０には、最上層に櫛歯状のＩＤＴ４０が形成されている。
【００１８】
ＩＤＴ４０は、Ａｌからなり、入力側電極４１と出力側電極４２とが、相互に間挿する
ように形成され、それぞれが入力または出力のための端子を有し、これら端子は、図示し
ない半導体領域に形成される所定の金属配線と接続されている。
【００１９】
図２には、本実施形態の弾性表面波素子１０の図１においてＡ−Ａで示す部分断面図が
示されている。図２において、弾性表面波素子１０は、半導体基板としてのＳｉ層５０と
、Ｓｉ層５０の表面に形成されるＳｉ層５０の表面を平滑にするためのＢＰＳＧ層（ボロ
ンリンドープ酸化膜層）５１と、金属配線としてのＡｌ配線６１と、Ａｌ配線６１を含み
Ｓｉ層５０の表面に渡って形成されるＳｉＯ2からなる絶縁層７１と、同様に、絶縁層７
１の上面に形成されるＡｌ配線６２と、Ａｌ配線６２の上面に形成される絶縁層７２と、
絶縁層７２の上面に形成されるＡｌ配線６３、Ａｌ配線６３の上面に形成される絶縁層７
３と、絶縁層７３の上面に形成されるＡｌ配線６４と、Ａｌ配線６４の上面に形成される
絶縁層７４とが、Ａｌ配線と絶縁層とがそれぞれ交互に層状に形成されている。
【００２０】
絶縁層７１〜７４は、それぞれが上面が研磨されて、同じ厚みの平面に平滑に仕上げら
れている。さらに、最上層の絶縁層７４の表面全体にわたって窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）から
なる保護層８０と、保護層８０の上面全体にわたってＺｎＯからなる圧電体層９０が形成
されている。Ｓｉ層５０の上面は、２領域に２分されており（図１、参照）、Ａｌ配線６
１〜６４が形成されている範囲を半導体配線領域２０、それ以外をＳＡＷ領域３０と呼称
している。
【００２１】
ＳＡＷ領域３０の圧電体層９０の上面には、ＡｌからなるＩＤＴ４０が形成されている
。ＩＤＴ４０は、図１で示した櫛歯状の電極である。
なお、Ｓｉ層５０には、図示しない複数のトランジスタ等の回路素子が形成され、これ
ら回路素子を接続するためにＡｌ配線６１〜６４が設けられ、ビアホール（図示せず）等
でそれぞれ所定の接続がなされている。また、やはり図示しないが、ＩＤＴ４０の入力側
端子、出力側端子がＡｌ配線６１〜６４のうちの対応するいずれかと接続されている。な
お、図２では、Ａｌ配線のうちの１部を図示しているが、Ａｌ配線は、これだけに限らず
、図示しない他の複数が存在している。
【００２２】
前述したように、半導体基板（Ｓｉ層５０）上に、半導体配線領域２０とＳＡＷ領域３
０とが形成され、その両領域にわたって平滑な絶縁層と、圧電体層が形成され、ＳＡＷ領
域３０にＩＤＴ４０が形成されていることが本発明の第１の要旨である。
【００２３】
次に、本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子１０の製造方法について図面を参照し
て説明する。
図３は、実施形態１に係る弾性表面波素子１０が形成されるウエハ１のレイアウトを示
す平面図である。図３において、ウエハ１には、図示したように多数の弾性表面波素子１
０が格子状に配置されている。ウエハ内部の一部範囲を１Ｂ、ウエハの外周部にある一部
範囲を１Ｃとして、以降に詳しく説明する。
【００２４】
図４（ａ）は、図３に示す１Ｂに示す範囲を拡大して、弾性表面波素子１０の配置を例
示した平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ切断面を示す断面図である。図４（ａ
）、図４（ｂ）において、弾性表面波素子１０は、図中、上方側において、弾性表面波素
子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃというように配置されている。ここで、ＳＡＷ領域３０Ａと半
導体配線領域２０Ｂ、ＳＡＷ領域３０Ｂと半導体配線領域２０Ｃとが一辺を接して隣接し
ている。また、図中、縦方向も同様に、弾性表面波素子１０Ａ，１０Ｄ，１０Ｅが、それ
ぞれ半導配線領域とＳＡＷ領域とが隣接されて配置されている。つまり、半導体配線領域
とＳＡＷ領域とが市松模様状に配置されている。
【００２５】
このように配置され、後述する図５で示す製造方法によって、半導体製造プロセスによ
って弾性表面波素子１０は多数同時に形成された後、ダイシングによって、ダイシングラ
イン１１で一つ一つに切り離される。
【００２６】
図５（ａ）〜（ｅ）は、弾性表面波素子の製造工程を示す部分断面図である。図５では
、ウエハ１に形成される弾性表面波素子の一つを代表して例示している。
まず、図５（ａ）において、半導体基板としてのＳｉ層５０の表面にＢＰＳＧ層５１を
形成し、ＢＰＳＧ層５１の表面にＡｌ配線６１を形成する。Ａｌ配線６１の表裏両面には
、Ａｌ配線の保護層６１Ａ，６１Ｂが形成されている。なお、以降、保護層６１Ａ，６１
Ｂを含めてＡｌ配線と呼称する。
【００２７】
次に、Ａｌ配線６１の上面及び、それ以外のＢＰＳＧ層５１の表面にわたってＳｉＯ2
からなる絶縁層７１を所定の概ね同じ厚みで形成する。従って、Ａｌ配線６１が存在する
位置の絶縁層７１の上面は、Ａｌ配線６１がない範囲の上面よりもｈだけ厚くなっている
。
【００２８】
続いて、図５（ｂ）に示すように、厚くなっている絶縁層７１をｈだけＣＭＰにより研
磨して、Ｓｉ層５０の表面からの厚みがどの位置でも同じの平滑な絶縁層表面７１Ａを形
成する。なお、この際、ｈよりも深く研磨して絶縁層表面７１Ａを得るように研磨量を調
整することができるが、Ａｌ配線６１上面の絶縁層７１の厚みを、絶縁性能が劣化しない
範囲とする。
【００２９】
図５（ｃ）は、第２層目を形成する工程を示している。図５（ｃ）において、第１層目
の絶縁層７１の上面には、第２層目のＡｌ配線６２を形成し、さらにその上面に絶縁層７
２を形成する。第２層目の絶縁層７２も第１層目の絶縁層７１と同様にＣＭＰによって、
Ａｌ配線６２上面方向の突出した部分を研磨して、平滑で均一な厚みの絶縁層表面７２Ａ
を形成する。
同様な工程で、第３層目、第４層目を形成する。
【００３０】
図５（ｄ）には、第４層目の絶縁層７４を形成した状態を示す断面図である。図５（ｄ
）において、Ａｌ配線６４の上面に形成される絶縁層７４の突出部（ｈで示す）をＣＭＰ
によって研磨し、平滑で、Ｓｉ層５０の表面からの厚みが均一な絶縁層表面７４Ａを得る
。この絶縁層表面７４ＡにＳｉ3Ｎ4からなる保護層８０を全面にわたって形成する（図５
（ｅ）も参照）。保護層８０は、構造的強度が高く、耐衝撃性が高い薄膜である。
なお、最上層のＡｌ配線６４及び絶縁層７３の上面に保護層８０を設ける構成としても
よい。
【００３１】
図５（ｅ）には、実施形態１に係る弾性表面波素子のダイシングによる切り離し前の形
態を示し、図４（ａ）に示すＢ−Ｂ切断部の１部を示す断面図である。図５（ｅ）におい
て、保護層８０の上面全体にわたって圧電体層９０を形成し、圧電体層９０のＳＡＷ領域
にＩＤＴ４０を形成する。弾性表面波素子１０Ａには隣接して弾性表面波素子１０Ｂが配
置されており、弾性表面波素子１０Ｂのダイシングライン１１側には半導体配線領域２０
Ｂが構成されている。半導体配線領域２０Ｂは、Ａｌ配線６１Ｂ〜６４Ｂ、絶縁層７１〜
７４が、前述した図５（ａ）〜図５（ｄ）と同じ工程で同時に形成される。
【００３２】
このように形成した弾性表面波素子１０は、半導体配線領域２０とＳＡＷ領域３０にわ
たって形成される絶縁層７１〜７４をＣＭＰによって研磨することで均一な厚みを形成す
るが、ＳＡＷ領域にはＡｌ配線６１〜６４が存在しないため、半導体配線領域に比べ密度
（Ａｌ配線の配線密度）が低くなっている。このことから、両領域を同時にＣＭＰにより
研磨した際に、密度が低くなっているＳＡＷ領域の絶縁層表面が部分的に多く研磨される
ことが半導体製造プロセスにおいては知られている。この部分的に研磨量が増加すること
を低減するために、半導体配線領域を市松模様状に配置することが本発明の第２の要旨で
ある。
【００３３】
ここで、半導体チップのウエハに配置する一般的なレイアウト方法を用いた弾性表面波
素子について図面を参照して説明する。なお、図４（ａ）と同じ符合を付与している。
図１１（ａ）は、一般的なレイアウトによる弾性表面波素子を示す平面図、１１（ｂ）
は、図１１（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図１１（ａ）、（ｂ）において、弾性表面波素
子は全てが同じ方向に配置されている。つまり、半導体配線領域２０及びＳＡＷ領域３０
が、図中、縦方向に連続して配置される。ここで、図１１（ａ）に示す横方向のＢ−Ｂ断
面の形態は、前述した図４（ａ）、図４（ｂ）と同じように配置されるが、縦方向に隣接
する弾性表面波素子１０Ｃ，１０Ｄは、半導体配線領域２０Ｃと２０Ｄ、ＳＡＷ領域３０
Ｃと３０Ｄとが、それぞれ隣接して配置されている。従って、ウエハ内において、縦方向
において、ＳＡＷ領域は、前述した実施形態１による市松模様状の配置に比べて半導体配
線領域に囲まれない広い面積を有している。
【００３４】
次に、実施形態１による市松模様状の配置（図４（ａ）、（ｂ）、参照）と前述した一
般的な配置（図１１（ａ）、（ｂ）、参照）による弾性表面波素子をＣＭＰで研磨したと
きの断面を図６を参照して、その差を説明する。
図６は、弾性表面波素子を模式的に表した断面図である。図６において、実施形態１の
構成では両側にＡｌ配線６１〜６４とＡｌ配線６１Ｂ〜６４Ｂがあるため、最上層の絶縁
層７４の表面は７４Ｂで表される形状になり、Ｓｉ層５０の表面からの距離（厚み）の最
小値はＴ２である。また、一般的な配置によれば、前述したようにＳＡＷ領域は半導体配
線領域に囲まれない広い面積を有しているので、７４Ｃ（図中、二点差線で示す）で表さ
れる形状となり、Ｓｉ層５０の表面からの距離（厚み）の最小値はＴ１である。
【００３５】
ここで、絶縁層の厚みが弾性表面波素子の性能に与える影響について説明する。
図７は、弾性表面波素子を伝播する速度（音速）Ｖと絶縁層の厚みの関係を示すグラフ
である。図７において、縦軸には音速Ｖ、横軸には絶縁層の厚みＴと音波の波数ｋを乗じ
た値ｋＴを示している。波数ｋは２π／λ（波長）で表されるので波長が一定の場合に波
数ｋは定数となり、横軸において表されるｋＴの大きさは絶縁層の厚みに支配される。
【００３６】
従って、図７で示すように、厚みＴ２のように絶縁層の厚みが厚いときには、音速Ｖが
低くなり、厚みＴ１のように絶縁層の厚みが薄いときには、音速Ｖは高くなる。また、音
速Ｖと周波数ｆの関係は、ｆ＝Ｖ／λで表されるため、絶縁層の厚みが厚いときには周波
数が低くなり、厚いときには周波数が高くなる。
このように、絶縁層の厚みによって周波数が変化するため、安定した周波数特性を得る
ために、絶縁層は均一な厚みに形成することが要求される。
【００３７】
また、弾性表面波素子をＳＡＷフィルタとしたときの通過特性と絶縁層の厚みの関係に
ついて図８を参照して説明する。
図８は、ＳＡＷフィルタの通過特性を示すグラフである。図８において、縦軸には減衰
量（単位ｄＢ）が示され、横軸には周波数が示されている。グラフ９７は、図１１で示し
た配置で形成された最小厚みＴ１が存在するときのＳＡＷフィルタの通過特性が示されて
いる。また、グラフ９６は、実施形態１による市松模様状に配置された最小厚みＴ２が存
在するときのＳＡＷフィルタの通過特性が示されている。
【００３８】
図８で示すように、グラフ９６で示される通過特性は、中心周波数帯域付近で急峻な特
性を示しており、高性能なフィルタ特性を得ることができることを示している。グラフ９
６は、前述したようにＩＤＴ４０の下層に形成される絶縁層の厚みがＣＭＰによって研磨
する際の厚みの均一性を高めることによって得られる特性である。
【００３９】
従って、前述した実施形態１によれば、半導体配線領域２０とＳＡＷ領域３０とをウエ
ハ１内において市松模様状に配置することで、ＳＡＷ領域３０が半導体配線領域２０で囲
まれるように配置されるために、配線密度が異なるＳＡＷ領域３０と半導体配線領域２０
との上面に形成される絶縁層が、厚みの均一性が高い同一平面に形成することができるの
で、安定した周波数特性を有するＳＡＷ共振器や、急峻な通過特性を有するＳＡＷフィル
タを提供することができる。
【００４０】
また、弾性表面波素子１０を前述したように、ウエハ１に市松模様状に配置し、半導体
基板（Ｓｉ層５０）の上面に半導体配線領域２０とＳＡＷ領域３０に並列に分離して形成
し、絶縁層７１〜７４をＣＭＰにより研磨する半導体製造プロセスを用いて工程数を増や
さずに、厚みの均一性が高い同一平面に形成することができる。
【００４１】
（実施形態２）
続いて、本発明の実施形態２に係る弾性表面波素子について図面を参照して説明する。
実施形態２は、前述した実施形態１の技術的思想を基本として、特に、ウエハ外周部に形
成される弾性表面波素子のＳＡＷ領域の絶縁層の厚みの均一性を高めることを目的として
いる。
図９には、実施形態２に係る弾性表面波素子が示され、図９（ａ）は、弾性表面波素子
１０のウエハ１内の配置を示す部分平面図、図３で示す１Ｃ領域を拡大して模式的に示し
ている。図９（ｂ）には、図９（ａ）で示すＢ−Ｂ断面図、図９（ｃ）には、Ｃ―Ｃ断面
図が示されている。図９（ａ）〜（ｃ）において、弾性表面波素子１０の外周部には、金
属配線層２１が形成されている。
【００４２】
金属配線層２１は、図示しないが、前述した実施形態１（図２、参照）と同様に、Ａｌ
配線６１〜６４とは独立した４層のＡｌ配線層と、絶縁層７１〜７４とが層状に同じ厚み
に形成される。従って、図９（ａ）で示す弾性表面波素子１０ＡのＳＡＷ領域３０Ａ、弾
性表面波素子１０ＢのＳＡＷ領域３０Ｂ、弾性表面波素子１０ＣのＳＡＷ領域３０Ｃ等の
外周側には、半導体配線層２０Ｃ，２０Ｄ等と略同じ配線密度を有する金属配線層２１が
形成される。
【００４３】
ＳＡＷ領域３０Ａを代表して説明すると、ＳＡＷ領域３０Ａは、周囲を半導体配線領域
と金属配線層で囲まれ、図３で示す１Ｂ領域と同じ配置構成になる。
【００４４】
即ち、実施形態１で説明した状態となるため、絶縁層の最上層は、ＣＭＰで平滑、且つ
厚みの均一性が高い同一平面に形成することができ、実施形態１と同様な効果が得られる
。また、ウエハ１のどの位置に配置される弾性表面波素子も平滑、且つ厚みの均一性が高
い同一平面が形成されるため、歩留まりが上がりコストの低減にも効果がある。
【００４５】
（実施形態３）
次に、本発明に係る実施形態３について図面を参照して説明する。実施形態３は、実施
形態１（図２、参照）に示す圧電体層９０の形成範囲をＳＡＷ領域だけにしたところに特
徴を有し、他の構成は実施形態１と同じであるため説明を省略し、同じ符号を付与してい
る。
図１０には、実施形態３に係る弾性表面波素子１０の断面が示されている。図１０にお
いて、最上層の絶縁層７４の上面には保護層８０がＳＡＷ領域３０の範囲に形成され、そ
のさらに上面には、圧電体層９０が形成され、圧電体層９０の上面には、ＩＤＴが形成さ
れている。
【００４６】
このような実施形態３の構造によれば、Ａｌ配線６１〜６４、絶縁層７１〜７４の構成
と製造方法は、実施形態１と同じであり、最上層にある絶縁層７４の表面は、平滑、且つ
厚みの均一性が高い同一平面が形成されるため、前述した実施形態１と同様な効果が得ら
れる。
また、圧電体層９０が、ＳＡＷ領域だけに形成されるため、半導体配線領域２０に与え
る音波の影響を減ずることができ、圧電体層９０を形成する際に半導体配線領域に与える
負荷を減少することもできる。
【００４７】
なお、前述した実施形態１及び実施形態３は、前述した実施形態２と組み合わせること
がより好ましい。
【００４８】
次に、本発明に係る実施形態４について説明する。実施形態４は、絶縁層を塗布ガラス（ＳＯＧ）で作成する方法である。図１０に示す素子絶縁膜７１〜７４は、高周波化、配線の微細化に伴い気相法を用いた成膜を行うことが多い。しかしながら、数百ＭＨｚ以下の比較的低周波の場合は、配線は０．３５μｍ以上の旧世代の配線でも可能である。この場合、塗布ガラスを素子絶縁膜７１〜７４に用いることで、より安価な成膜が提供できる。なお、ＳＯＧ工程は液状ガラスを、スピンコートにてプレ回転３００ｒｐｍで３秒、メイン回転３０００ｒｐｍで１０秒でウエハ上に塗布を行う。その後、ベイク炉にて８０℃で３分処理を行い、最後にキュアを３００℃で６０分することで作成した。
【００４９】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる
範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態では、弾性表面波素子を一つづつの市松模様状に配置したが、
複数個毎の市松模様に配置することもできる。
また、ＣＭＰによる研磨は、ウエハの場所によって僅かであるが研磨量が異なることが
考えられ、ウエハ１の場所によって、弾性表面波素子の配置を変えて、密度のバランスを
とることもできる。
【００５０】
また、前述の実施形態１（図５（ｂ）、参照）では、絶縁層７１は、Ａｌ配線６１の厚
み分ｈが周囲より突出し、この突出分をＣＭＰで研磨しているが、絶縁層をもっと厚く形
成し、ＣＭＰにおいて絶縁層全面を所定厚みに研磨しても良い。
【００５１】
また、前述の実施形態２では、ウエハ外周部に形成される弾性表面波素子の外側周縁の
全部に金属配線層２１を形成したが、金属配線層２１は、ＳＡＷ領域の外側に隣接する部
分にだけ形成しても前述の効果が得られる。
【００５２】
さらに、前述した実施形態１〜３によれば、一つの弾性表面波素子の絶縁層の厚みを均
一にできる他、ウエハ１の各位置に配置されている弾性表面波素子の絶縁層の厚みのばら
つきを小さくできるため、各弾性表面波素子毎の周波数特性や通過特性等を安定して得ら
れるので歩留まりを高め、このことからコストの低減に寄与することができる。
【００５３】
従って、前述の実施形態１〜実施形態３では、半導体基板上にＳＡＷデバイスが形成さ
れる弾性表面波素子において、優れた通過特性を有するＳＡＷフィルタ、及び優れた周波
数特性を有するＳＡＷ共振器等の弾性表面波素子と、これら弾性表面波素子の製造方法を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子の構成を示す平面図。
【図２】本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子構成を示す部分断面図。
【図３】本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子が形成されるウエハのレイアウトを示す平面図。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子の配置関係を示す平面図、（ｂ）は、Ｂ−Ｂ断面図。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子の製造工程を示す部分断面図。
【図６】本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子を模式的に示す断面図。
【図７】本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子を伝播する音速Ｖと絶縁層の厚みの関係を示すグラフ。
【図８】本発明の実施形態１に係る弾性表面波素子（ＳＡＷフィルタ）の通過特性を示すグラフ。
【図９】（ａ）は、本発明の実施形態２に係る弾性表面波素子の配置関係を示す平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図。
【図１０】本発明の実施形態３に係る弾性表面波素子の構成を示す断面図。
【図１１】（ａ）従来の他の実施形態に係る弾性表面波素子の配置関係を示す平面図、（ｂ）はＤ−Ｄ断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１…ウエハ、１０…弾性表面波素子、２０…半導体配線層領域、３０…ＳＡＷ領域、５
０…Ｓｉ層（半導体基板）、４０…ＩＤＴ、６１〜６４…Ａｌ配線（金属配線）、７１〜
７４…絶縁層、９０…圧電体層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上面の同一平面上に半導体配線領域とＳＡＷ領域が並列して形成されてい
る弾性表面波素子であって、
前記半導体配線領域に形成される金属配線と、
前記金属配線を含んで前記半導体配線領域の表面と前記ＳＡＷ領域の表面に渡って形成
される絶縁層と、が設けられ、
前記絶縁層の最上層は、前記半導体配線領域と前記ＳＡＷ領域に渡って前記半導体基板
の上面からの厚みが同じ同一平面に形成され、
前記絶縁層の最上層表面に形成される圧電体層と、
前記ＳＡＷ領域の前記圧電体層の表面に形成されるＩＤＴと、がさらに設けられている
ことを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項２】
半導体基板の上面の同一平面上に半導体配線層領域とＳＡＷ領域が並列して形成されて
いる弾性表面波素子の製造方法であって、
ウエハに前記弾性表面波素子を格子状に配列すると共に、隣接する前記弾性表面波素子
に形成される前記半導体配線領域と前記ＳＡＷ領域とを市松模様状に配列し、
前記半導体配線層領域と前記ＳＡＷ領域の上面に渡って前記半導体基板の上面からの厚
みが同じ同一平面の絶縁層を形成し、
前記絶縁層の最上層表面に圧電体層を形成し、前記ＳＡＷ領域の前記圧電体層の表面に
ＩＤＴを形成することを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記ウエハの外周部に配列される前記弾性表面波素子の外側周縁に、前記半導体配線領
域に形成される金属配線の配線密度と略同じ配線密度を有する金属配線層を、前記金属配
線とは独立して形成することを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記半導体基板の前記半導体配線領域の表面に前記金属配線を形成する工程と、
前記金属配線を含んで前記金属配線の表面と前記ＳＡＷ領域の表面に渡って絶縁層を形
成する工程と、
前記絶縁層を所定の厚みに研磨する工程と、
前記絶縁層の最上層を前記半導体配線領域と前記ＳＡＷ領域に渡って同一平面にすべく
研磨する工程と、
前記絶縁層の最上層に圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層の表面にＩＤＴを形成する工程と、
を含むことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記半導体基板の前記半導体配線領域の表面に前記金属配線を形成する工程と、
前記金属配線を含んで前記金属配線の表面と前記ＳＡＷ領域の表面に渡って絶縁層を形
成する工程と、
前記絶縁層の表面を同じ厚み、且つ同一平面にすべく研磨する工程と、
研磨された前記絶縁層の前記ＳＡＷ領域に圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層の表面にＩＤＴを形成する工程と、
を含むことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項１】
半導体基板の上面の同一平面上に半導体配線領域とＳＡＷ領域が並列して形成されてい
る弾性表面波素子であって、
前記半導体配線領域に形成される金属配線と、
前記金属配線を含んで前記半導体配線領域の表面と前記ＳＡＷ領域の表面に渡って形成
される絶縁層と、が設けられ、
前記絶縁層の最上層は、前記半導体配線領域と前記ＳＡＷ領域に渡って前記半導体基板
の上面からの厚みが同じ同一平面に形成され、
前記絶縁層の最上層表面に形成される圧電体層と、
前記ＳＡＷ領域の前記圧電体層の表面に形成されるＩＤＴと、がさらに設けられている
ことを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項２】
半導体基板の上面の同一平面上に半導体配線層領域とＳＡＷ領域が並列して形成されて
いる弾性表面波素子の製造方法であって、
ウエハに前記弾性表面波素子を格子状に配列すると共に、隣接する前記弾性表面波素子
に形成される前記半導体配線領域と前記ＳＡＷ領域とを市松模様状に配列し、
前記半導体配線層領域と前記ＳＡＷ領域の上面に渡って前記半導体基板の上面からの厚
みが同じ同一平面の絶縁層を形成し、
前記絶縁層の最上層表面に圧電体層を形成し、前記ＳＡＷ領域の前記圧電体層の表面に
ＩＤＴを形成することを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記ウエハの外周部に配列される前記弾性表面波素子の外側周縁に、前記半導体配線領
域に形成される金属配線の配線密度と略同じ配線密度を有する金属配線層を、前記金属配
線とは独立して形成することを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記半導体基板の前記半導体配線領域の表面に前記金属配線を形成する工程と、
前記金属配線を含んで前記金属配線の表面と前記ＳＡＷ領域の表面に渡って絶縁層を形
成する工程と、
前記絶縁層を所定の厚みに研磨する工程と、
前記絶縁層の最上層を前記半導体配線領域と前記ＳＡＷ領域に渡って同一平面にすべく
研磨する工程と、
前記絶縁層の最上層に圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層の表面にＩＤＴを形成する工程と、
を含むことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記半導体基板の前記半導体配線領域の表面に前記金属配線を形成する工程と、
前記金属配線を含んで前記金属配線の表面と前記ＳＡＷ領域の表面に渡って絶縁層を形
成する工程と、
前記絶縁層の表面を同じ厚み、且つ同一平面にすべく研磨する工程と、
研磨された前記絶縁層の前記ＳＡＷ領域に圧電体層を形成する工程と、
前記圧電体層の表面にＩＤＴを形成する工程と、
を含むことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−１８６９６３（Ｐ２００６−１８６９６３Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４７２７４（Ｐ２００５−２４７２７４）
【出願日】平成１７年８月２９日（２００５．８．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２９日（２００５．８．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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