(57)【要約】【課題】本発明は、焦電性による放電破壊を抑制防止する構造を実現するとともに、弾性表面波デバイスの特性をウエハ状態で高精度に測定検査することができる弾性表面波デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】圧電基板の電極を形成する面に酸素欠乏層を有する構成とすることにより、放電破壊を抑制しながらウエハ状態で特性検査を可能とする弾性表面波デバイスおよびその製造方法を実現することができる。【選択図】図１
2006033311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と電極からなる弾性表面波デバイスにおいて、圧電基板の電極を形成する面に酸素欠乏層を設けた弾性表面波デバイス。
【請求項２】
圧電基板をタンタル酸リチウムとした請求項１に記載の弾性表面波デバイス。
【請求項３】
圧電基板に接する電極の少なくとも第１層目をマグネシウム、アルミニウム、銅、チタンのうちのいずれか一つを含む金属膜とした請求項１に記載の弾性表面波デバイス。
【請求項４】
電極を積層構造とした請求項１に記載の弾性表面波デバイス。
【請求項５】
圧電基板の上に少なくとも１層以上の金属膜からなる電極を形成する工程と、プラズマ熱処理を行うことにより金属膜と圧電基板の界面に酸素欠乏層を形成する工程と、前記金属膜からなる電極をパターニングして電極パターンを形成する工程を有する弾性表面波デバイスの製造方法。
【請求項６】
圧電基板にタンタル酸リチウムを用いる請求項５に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
【請求項７】
少なくとも電極の第１層目をマグネシウム、アルミニウム、銅、チタンのうちいずれか一つを用いて金属膜を形成する請求項５に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
【請求項８】
熱処理の温度を圧電基板のキュリー点以下とする請求項５に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
【請求項９】
プラズマ熱処理を不活性ガス雰囲気中にて行う請求項５に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
【請求項１０】
不活性ガスをアルゴン、ヘリウム、ネオンとする請求項９に記載の弾性表面波デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波デバイスおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話のＲＦ段に用いるフィルタは小型化、低損失、急峻な高減衰特性が要求されており、この特性を満たすフィルタとしてＩＤＴ電極と反射器から構成されている弾性表面波共振子を直並列と梯子型になるように接続したラダー型弾性表面波フィルタが広く用いられている。このラダー型弾性表面波フィルタにはタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなどの圧電基板が用いられており、特にタンタル酸リチウムは携帯電話のＲＦフィルタの帯域幅を実現する上で非常に良く適合していることと、周波数ドリフトの温度依存性も小さいという特徴を生かして広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、このタンタル酸リチウムは同時に大きな焦電性も有しており、この大きな焦電性によって急激な温度変化により焦電性による電荷が発生する。この焦電性による電荷の発生によって、圧電基板の表面に形成したＩＤＴ電極間に電位差が生じ、ＩＤＴ電極などの微細なパターンは放電破壊により破損しやすい。
【０００４】
さらに、携帯電話のシステムにおける周波数帯域はＧＨｚ帯が広く普及するようになってきており、このＧＨｚ帯では圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極の間隔は非常に狭くなってきており、このような極小ピッチのＩＤＴ電極で焦電性による電荷が発生した場合、小さな焦電性による電荷の蓄積によってもＩＤＴ電極の破損が顕著になってくる。
【０００５】
このＩＤＴ電極の放電破壊の問題を解決する方法として、例えばラダー型弾性表面波フィルタの周囲を囲むように導電性のダイシングラインを配置し、この導電性のダイシングラインとラダー型弾性表面波フィルタの各電極パターンとを導電性薄膜の細線で電気的に接続しておくという方法がある。この構成により、圧電基板が急激な温度変化にさらされて基板表面に焦電性による電荷が発生したとしても各電極間には電位差が生じないのでＩＤＴ電極の破損を大幅に減少させることが可能となる。しかしながら、このような構成の弾性表面波フィルタはウェハ上に多数のフィルタ素子を一括して形成する方法が一般的であることから、それぞれの弾性表面波フィルタは導電性薄膜の細線で電気的に接続された状態となっており、ダイシングをするまで個々の弾性表面波フィルタの特性を特性検査することができないという課題があった。
【０００６】
この課題に対して、図３に示すようにダイシングライン１６とラダー型弾性表面波フィルタのそれぞれの電極１５とを接続しないで、弾性表面波フィルタのそれぞれの電極１５と導電性薄膜の細線１７で同電位になるように接続する構成によって焦電性による放電破壊を防止するとともにウエハ状態で弾性表面波デバイスの特性を検査できる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−４０９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、焦電性による絶縁破壊は抑制することができるが、ウエハ状態での特性検査では弾性表面波フィルタの特性を高精度に評価することは困難である。その理由は弾性表面波フィルタのそれぞれの電極１５が細線１７で電気的に接続されており、この細線１７の影響でフィルタ性能が変化するからである。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、焦電性による放電破壊を抑制防止する構造を実現するとともに、且つ弾性表面波デバイスの特性をウエハ状態で高精度に測定評価することができる弾性表面波デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、電極を形成する圧電基板の表面に酸素欠乏層を設けた構成としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の弾性表面波デバイスおよびその製造方法は、放電破壊を抑制防止する構成を実現するとともに、弾性表面波デバイスの特性をウエハ状態で高精度に測定評価することができる弾性表面波デバイスおよびその製造方法を実現できるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における弾性表面波デバイスおよびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態１では、弾性表面波デバイスの一例であるラダー型弾性表面波フィルタを用いて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態１におけるラダー型弾性表面波フィルタの平面図であり、図２はその製造方法を説明するための製造フローチャートである。
【００１３】
図１および図２において、１はラダー型弾性表面波フィルタを示しており、このラダー型弾性表面波フィルタ１に用いる圧電基板１２は３９°ＹカットＸ伝播のタンタル酸リチウム基板を用いた。このタンタル酸リチウムは電気機械結合係数がＲＦフィルタの帯域幅を実現する上で非常によく適合しており、周波数ドリフトの温度依存性も小さいという特徴を有している。
【００１４】
また、この圧電基板１２の上にＩＤＴ電極７および反射器８からなる１ポートの弾性表面波共振子５を複数形成し、それを直列および並列に接続し、この弾性表面波共振子５の一部に入力端子２、出力端子３およびグランド端子４を形成することによりラダー型弾性表面波フィルタ１を構成している。このような構成のラダー型弾性表面波フィルタ１は入力端子２よりＲＦ信号を入力し、二つの反射器８とＩＤＴ電極７とから構成された二つの弾性表面波共振子５を直並列に接続して弾性表面波フィルタを多段に構成することにより、この弾性表面波フィルタの帯域幅を通過したＲＦ信号は急峻な減衰特性を有するフィルタ性能を発揮することができる弾性表面波デバイスである。
【００１５】
このような構成のラダー型弾性表面波フィルタ１において、ＩＤＴ電極７の電極ピッチは１μｍ前後という極めて微小な寸法を有しており、このＩＤＴ電極７の電極間に圧電基板１２の焦電性による電荷が蓄積すると放電破壊が発生する。しかしながら、この弾性表面波フィルタを構成するＩＤＴ電極７および反射器８などの電極パターンの下面に位置する圧電基板１２の表層部の結晶中から酸素原子を欠乏させた酸素欠乏層１０を設けることにより、この圧電基板１２の表層部における焦電性による電荷の蓄積を抑制することができる。これは酸素欠乏層１０が圧電基板１２の固有抵抗値よりも若干低い絶縁性を示すことから焦電性による電荷の蓄積力を低下させるという作用を発揮しているためである。一方、この圧電基板１２の表層部に設けた酸素欠乏層１０は圧電性を損なわない程度の結晶性を有しており、ラダー型弾性表面波フィルタ１のフィルタ性能に対しては何ら支障を及ぼさないことが分かった。このように、圧電性を低下させずに焦電性を低下させた酸素欠乏層１０を圧電基板１２とＩＤＴ電極７および反射器８などの電極パターンの間に介在させることにより、焦電性による電荷の蓄積による電極の放電破壊を防止しながらフィルタ特性を損なわない弾性表面波デバイスを実現することができる。
【００１６】
また、この酸素欠乏層１０は少なくとも電位のかかる電極パターンの下部に形成してあれば良く、特に極小ピッチを有するＩＤＴ電極７、ＩＤＴ電極７と反射器８の中間部の電位が発生する箇所に形成しておけば同様の効果を発揮することができる。
【００１７】
次に、このラダー型弾性表面波フィルタ１の構成について製造方法を説明しながら更に詳細に説明する。なお、本実施の形態１では１ポートの弾性表面波共振子５を形成するためのＩＤＴ電極７の電極パターンに用いる金属膜９の電極材料としてはアルミニウムを用いた。
【００１８】
図２に示すように、まずタンタル酸リチウムからなる圧電基板１２の上にアルミニウムを用いてスパッタもしくはＥＢ蒸着で金属膜９を所定の厚みに形成する。その後、真空装置内で加熱しながらプラズマを発生させるプラズマ熱処理を行う。このときのプラズマ熱処理の雰囲気としては窒素雰囲気下において行うことができる。また、アルゴン、ヘリウムおよびネオンなどの不活性ガス雰囲気中にて行うことがより望ましい。
【００１９】
このようなプラズマ熱処理により金属膜９を形成しているアルミニウムが圧電基板１２の構成材料であるタンタル酸リチウムの結晶中の酸素原子を奪うことにより、圧電基板１２の金属膜９の界面には酸素欠乏層１０が形成される。この形成した酸素欠乏層１０は圧電基板１２の固有抵抗よりも低くなることから温度変化によって発生した焦電性による電荷の蓄積を抑制し、圧電基板１２であるタンタル酸リチウムの焦電性による電荷の蓄積を防止することができるという役割を果たす。
【００２０】
次に、アルミニウムで形成された金属膜９の上に樹脂フィルムなどのレジスト膜１１を形成した後、弾性表面波共振子５を構成する反射器８およびＩＤＴ電極７などのマスクパターンを用いて露光・現像する。
【００２１】
その後、余分なレジストをドライエッチングにより取り除く。
【００２２】
次に、残された金属膜９の上のレジスト膜１１を除去して金属膜９はＩＤＴ電極７および反射器８などの電極パターンとなる。
【００２３】
特に、熱処理時にプラズマを用いた場合、プラズマを作製する際の雰囲気圧力を制御することによって電子のスピードを上げることが可能になるため、より大きなエネルギーを作り出すことができ、通常の熱処理に比べてエネルギーがさらに高くなることから金属膜９が酸化されやすくなり、酸素欠乏層１０の形成を容易にすることができる。
【００２４】
なお、プラズマにさらされたときの圧電基板１２の上の温度は圧電基板１２が圧電性を劣化させない温度（キュリー点）以下とすることによりその効果を最大限発揮することができる。
【００２５】
また、本実施の形態１では金属膜９としてアルミニウムを用いたがこれ以外には酸化されやすいチタン、マグネシウム、銅などを用いることによっても同様の効果を発揮することができる。これらの金属は酸化しやすい金属であり、圧電基板１２の上に前記金属材料を用いて金属膜９を形成することによりプラズマ熱処理において圧電基板１２の金属膜９の界面において酸素欠陥を生じやすくなる。
【００２６】
特にアルミニウムを用いた場合、低抵抗でありしかもＩＤＴ電極７や反射器８をパターニングすることが容易なため、弾性表面波デバイスの電極材料に適しているという効果が期待される。
【００２７】
更に、耐電力性を要求される弾性表面波デバイスには複数の電極材料からなる積層電極とすることも可能である。このとき、圧電基板１２の上に直接形成する第１層目の金属膜９をアルミニウム、チタン、マグネシウム、あるいは銅の少なくとも一つを含む電極材料で構成することによりその効果を発揮することができる。
【００２８】
また、本実施の形態１では従来の方法などで示されている導電性のダイシングラインとラダー型弾性表面波フィルタの各弾性表面波フィルタを構成する電極とを導電性薄膜の細線などで電気的に接続させたり、弾性表面波フィルタどうしを導電性薄膜の細線などで電気的に接続させたりする必要はない。
【００２９】
これは、圧電基板１２の表層部に酸素欠陥を有した酸素欠乏層１０を設けることにより、圧電基板１２の電極との界面の導電性が増加していることにより電荷が圧電基板１２の中に蓄積されにくくなっているからである。
【００３０】
以上のような構成とすることにより、不必要な電極パターンは一切設けていないことから、ウエハ上に形成している個々のラダー型弾性表面波フィルタ１の特性評価をウエハ状態で検査することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明にかかる弾性表面波デバイス及びその製造方法は、焦電性による電荷の蓄積の少ないデバイス構造を実現することによりＩＤＴ電極の破損が発生せず、且つウエハ状態で弾性表面波デバイスの特性検査を行うことができる弾性表面波デバイスおよびその製造方法を実現することが可能となるのでＲＦフィルタなどの高周波デバイスに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるラダー型弾性表面波フィルタの構成を示す平面図
【図２】同製造工程を説明するための製造フローチャート
【図３】従来のラダー型弾性表面波フィルタの構成を示す平面図
【符号の説明】
【００３３】
１  ラダー型弾性表面波フィルタ
２  入力端子
３  出力端子
４  グランド端子
５  弾性表面波共振子
６  ダイシングライン
７  ＩＤＴ電極
８  反射器
９  金属膜
１０  酸素欠乏層
１１  レジスト
１２  圧電基板
【図１】
2006033311.tif 000003
【図２】
2006033311.tif 000004
【図３】
2006033311.tif 000005