(57)【要約】【課題】工程数増加や信頼性低下を伴わずに焦電破壊が確実に防止できる弾性表面波素子の製造方法を提供すること。【解決手段】弾性表面波素子Ｄの製造過程で、電極パターン形成領域に対応するマスク層１１をマスクとして、イオンミリング法で主電極層９を除去することにより、ＩＤＴ電極２，３や端子電極４，５等に対応する所定形状の電極パターンを形成するが、その際、下地層８は圧電基板１の上面全面に残存させておく。そして、主電極層９のうち端子電極形成領域を覆うマスク層１１を除去して、そこに端子電極４，５を成膜し、さらに端子電極４，５にワイヤ１３を接続するという一連の工程が終了した後、反応性イオンエッチング法によって、主電極層９に覆われずに露出している下地層８をマスク層１１と共に除去する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の上面全面に、導電性材料からなる下地層と、主電極層と、化学的性質が前記下地層と同等な材料からなるマスク層とを順次成膜する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）後に、電極パターン形成領域を除く領域で前記マスク層を除去する工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）後に、前記下地層を前記圧電基板の上面全面に残存させつつ、前記電極パターン形成領域を除く領域で前記主電極層を除去する工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）後に、前記主電極層のうち端子電極形成領域を覆う前記マスク層を除去する工程（ｄ）と、
前記工程（ｄ）後に、前記端子電極形成領域に端子電極を成膜する工程（ｅ）と、
前記工程（ｅ）後に、前記端子電極にワイヤを接続する工程（ｆ）と、
前記工程（ｆ）後に、前記主電極層に覆われずに露出している前記下地層と、前記主電極層を覆っている前記マスク層を、共に除去する工程（ｇ）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２】
請求項１の記載において、前記下地層および前記マスク層の材料がＴｉ、ＴｉＮまたはＴａであり、かつ、前記主電極層の材料がＣｕ、Ａｌ、Ｃｕの化合物またはＡｌの化合物であって、前記工程（ｃ）はイオンミリング法によって行う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の記載において、前記工程（ｇ）は反応性イオンエッチング法によって行う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１〜３のいずれか１項の記載において、前記下地層と前記マスク層が同一材料からなることを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電基板の表面にＩＤＴ（インターディジタルトランスデューサ）電極等が設けられた高周波用の弾性表面波素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性表面波素子（ＳＡＷデバイス）は、機械的振動エネルギーが固体表面付近にのみ集中して伝播する弾性表面波を利用した素子であり、圧電基板（圧電性材料からなる基板）の表面にＩＤＴ電極や端子電極等が形成された構成になっている。かかる弾性表面波素子はパッケージに組み込まれて封止され、弾性表面波素子の端子電極とパッケージ側の電極はワイヤボンディングによって電気的に接続されている。この種の弾性表面波素子は、携帯電話などの移動体通信端末に実装されるフィルタや共振器、デュプレクサ等を小型化するうえで非常に好適な素子として広く採用されている。
【０００３】
しかしながら、弾性表面波素子の圧電基板として一般に使用されているＬｉＴａＯ３（タンタル酸リチウム）やＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム）は焦電性を有しており、製造時の加熱工程で急激な熱変化が加わると、焦電効果により電荷が発生して静電破壊（いわゆる焦電破壊）が起こりやすいという問題があった。そこで、焦電破壊を防止して製造歩留まりを高めるために、弾性表面波素子に補助パターンを付設した状態で製造するという技術（例えば、特許文献１参照）や、弾性表面波素子の電極パターンに導電性被膜を塗着させた状態で製造するという技術（例えば、特許文献２参照）が従来より提案されている。
【０００４】
すなわち、特許文献１に開示された従来技術では、個片化される前の大判基板の状態で、圧電基板上に所定の電極パターンだけでなく、電極パターンの入力側と出力側の各端子電極に導通せしめた補助パターンを形成しておき、この補助パターンによって入力側の端子電極と出力側の端子電極との間の電位差をなくしているため、補助パターンの切断工程の前に焦電破壊が起こる虞はない。また、大判基板を個片化するダイシング工程で補助パターンを切断することができるので、煩雑な工程が追加されることもない。
【０００５】
一方、特許文献２に開示された従来技術では、圧電基板上の電極パターンにカーボン樹脂等の導電性被膜を塗布しておき、個片化された圧電基板をパッケージ内に載置固定して、電極パターンの端子電極をワイヤボンディングによってパッケージ側の電極と接続した後、プラズマ等を用いて導電性被膜を取り除くので、ワイヤボンディング工程時にも導電性被膜によって焦電破壊が防止できるようになっている。
【特許文献１】特開平５−２９９９６０号公報（第２−３頁、図２）
【特許文献２】特開平９−２１４２７１号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、製造段階における弾性表面波素子の焦電破壊を防止するために補助パターンを付設しておくという従来技術は、ダイシング工程で補助パターンが切断されてしまうと焦電破壊防止機能が失われてしまうため、個片化された弾性表面波素子の端子電極をパッケージ側の電極とワイヤボンディングする際の熱衝撃によって焦電破壊が起こる危険性があった。また、この従来技術では、個片化された弾性表面波素子に残存する補助パターンが電気的特性に悪影響を及ぼして信頼性を損なう虞があった。
【０００７】
一方、ワイヤボンディング工程が終了するまで弾性表面波素子の電極パターンに導電性被膜を塗着させておくという従来技術は、焦電破壊を防止する効果は高いものの、インクジェット等で導電性被膜を塗布する工程とプラズマ等で導電性被膜を取り除く工程とが必要となるため、工程数が増加して製造コストが上昇してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、工程数増加や信頼性低下を伴わずに焦電破壊が確実に防止できる弾性表面波素子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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明による弾性表面波素子の製造方法では、圧電基板の上面全面に、導電性材料からなる下地層と、主電極層と、化学的性質が前記下地層と同等な材料からなるマスク層とを順次成膜する工程（ａ）と、前記工程（ａ）後に、電極パターン形成領域を除く領域で前記マスク層を除去する工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）後に、前記下地層を前記圧電基板の上面全面に残存させつつ、前記電極パターン形成領域を除く領域で前記主電極層を除去する工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）後に、前記主電極層のうち端子電極形成領域を覆う前記マスク層を除去する工程（ｄ）と、前記工程（ｄ）後に、前記端子電極形成領域に端子電極を成膜する工程（ｅ）と、前記工程（ｅ）後に、前記端子電極にワイヤを接続する工程（ｆ）と、前記工程（ｆ）後に、前記主電極層に覆われずに露出している前記下地層と、前記主電極層を覆っている前記マスク層を、共に除去する工程（ｇ）と、を含むこととした。
【００１０】
このように工程（ｃ）で主電極層を所定のパターン形状に形成した後、下地層を圧電基板の上面全面に残存させたまま、端子電極をワイヤボンディングする工程（ｆ）まで行い、しかる後、主電極層に覆われずに露出している下地層をマスク層と共に除去すれば、主電極層をパターニングしてからワイヤボンディングが終了するまで間、主電極層は下地層を介してすべて同電位に保たれることになる。それゆえ、工程数を増やすことなく焦電破壊を確実に防止することができる。また、このように主電極層の下地層を利用した焦電破壊防止策は、補助パターンを別途付設するわけではないので、電気的特性に悪影響を及ぼす虞もない。
【００１１】
上記の製造方法において、下地層およびマスク層の材料がＴｉ、ＴｉＮまたはＴａであり、かつ、主電極層の材料がＣｕ、Ａｌ、Ｃｕの化合物またはＡｌの化合物であって、工程（ｃ）はイオンミリング法によって行うことが好ましい。これにより、電極パターン形成領域を除く領域で主電極層を除去するイオンミリング時に、硬いマスク層で覆われた電極パターン形成領域の主電極層を確実に保護することができ、かつ、主電極層が除去されると硬い下地層が露出するため、圧電基板も確実に保護することができる。
【００１２】
また、工程（ｃ）をイオンミリング法によって行う場合において、工程（ｇ）は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によって行うことが好ましい。これにより、下地層やマスク層が硬い材料であっても、ＲＩＥの化学的な反応によって、圧電基板や主電極層に影響を与えずに下地層およびマスク層を選択的にエッチングすることかできる。
【００１３】
また、上記の製造方法において、下地層とマスク層は同一材料からなることが好ましく、これにより、工程（ｃ）や工程（ｇ）が一層制御しやすくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による弾性表面波素子の製造方法は、下地層を圧電基板の上面全面に残存させたまま、主電極層のパターニング工程から端子電極のワイヤボンディング工程まで行い、しかる後、主電極層に覆われずに露出している下地層をマスク層と共に除去するというものなので、主電極層をパターニングしてからワイヤボンディングが終了するまで間、主電極層は下地層を介してすべて同電位に保たれることになる。それゆえ、工程数を増やすことなく焦電破壊を確実に防止することができる。また、本発明は主電極層の下地層を利用した焦電破壊防止策であり、補助パターンを別途付設するわけではないので、電気的特性に悪影響を及ぼす虞もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１〜図５は本発明の実施形態例に係る弾性表面波素子の製造方法を示す工程図、図６は図４（ｂ）に対応する平面図である。なお、図４（ａ）は図３（ｂ）の一部を拡大したものである。
【００１６】
本実施形態例に係る弾性表面波素子Ｄは、図６に示すように、圧電基板１の上面にＩＤＴ（インターディジタルトランスデューサ）電極２，３や端子電極４，５や反射器６，７等の電極パターンを形成して概略構成されている。この弾性表面波素子Ｄは、製造時に大判状態の圧電基板１を縦横の分割線Ｌ１、Ｌ２に沿って分割するダイシングを行うことによって個片化される。そして、個片化された弾性表面波素子Ｄを図示せぬパッケージ内に載置固定して、端子電極４，５をワイヤボンディングによってパッケージ側の電極と接続した後、パッケージ内の弾性表面波素子Ｄを封止することによって、ＳＡＷデバイスが得られるようになっている。
【００１７】
この弾性表面波素子Ｄは共振器としての機能を有している。圧電基板１はＬｉＴａＯ３やＬｉＮｂＯ３等の圧電性材料からなる基板である。圧電基板１の上面には櫛歯状電極部２ａ，３ａを有する一対のＩＤＴ電極２，３が形成されており、櫛歯状電極部２ａと櫛歯状電極部３ａが所定の間隔を存して互い違いに並ぶ配置で両ＩＤＴ電極２，３は対向している。ＩＤＴ電極２は端子電極４と接続されており、ＩＤＴ電極３は端子電極５と接続されている。これらの端子電極４，５は弾性表面波素子Ｄを外部回路と接続するためのものである。また、図６において、ＩＤＴ電極２，３の左右両側には短冊状電極（ストリップ）を複数並設してなる反射器６，７が形成されている。
【００１８】
後述するように、ＩＤＴ電極２，３は下地層８と主電極層９とキャッピング層１０とを積層した３層構造になっている。端子電極４，５は、ＩＤＴ電極２，３と同じ３層構造体の最上層（キャッピング層１０）上に形成されている。反射器６，７の短冊状電極はＩＤＴ電極２，３と同じ３層構造体である。
【００１９】
次に、このように構成される弾性表面波素子Ｄの製造方法を図１〜図５に基づいて説明する。まず、図１（ａ）に示すように、個片化する前の大判状態の圧電基板１の上面全面に、スパッタ法や蒸着法を用いて、下地層８と主電極層９、キャッピング層１０、マスク層１１を、真空中で連続的に成膜する。下地層８の膜厚は５〜２０ｎｍ、主電極層９の膜厚は４０〜２５０ｎｍ、キャッピング層１０の膜厚は５〜１０ｎｍ、マスク層１１の膜厚は２０〜１５０ｎｍである。
【００２０】
下地層８は、イオンミリングによるエッチング速度が主電極層９に比して遅い材料を用いて形成する。具体的には、下地層８はＴｉ、ＴｉＮまたはＴａを用いて形成することが好ましく、Ｔｉ層とＴａ層の積層体にしてもよい。主電極層９は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｕの化合物（ＣｕＡｇ等）またはＡｌの化合物（ＡｌＳｃＣｕ等）を用いて形成することが好ましい。キャッピング層１０は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によるエッチング速度がマスク層１１に比して遅い材料を用いて形成する。具体的には、キャッピング層１０はＣｒ、Ａｌ、ＮｉまたはＰｔを用いて形成することが好ましい。マスク層１１は、下地層８と同一材料を用いて形成することが好ましいが、化学的性質が下地層８と同等な別の材料を用いて形成してもよい。
【００２１】
次なる工程として、図１（ｂ）に示すようにマスク層１１上にレジスト層１２を形成した後、図２（ａ）に示すようにレジスト層１２を露光現像して、電極パターン形成領域に対応するパターン形状のレジスト層１２だけを残す。つまり、このパターン形状は、ＩＤＴ電極２，３や端子電極４，５や反射器６，７等の平面形状と同形である。
【００２２】
この後、図２（ｂ）に示すように、電極パターン形成領域を除く領域でマスク層１１を除去する。この工程は、ＣＦ４やＳＦ６等のフッ素ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によって、レジスト層１２に覆われていないマスク層１１を除去するというものであり、ＲＩＥ時における基板温度は約６０℃である。なお、Ｃｒ等からなるキャッピング層１０はＲＩＥ時のエッチング速度がマスク層１１に比して遅いため、ＲＩＥをキャッピング層１０の位置で終了させることは容易である。
【００２３】
そして、図３（ａ）に示すようにマスク層１１上のレジスト層１２を剥離した後、図３（ｂ）や図４（ａ）に示すように、マスク層１１をマスクとするイオンミリング法によって主電極層９を除去する。こうして電極パターン形成領域を除く領域で主電極層９を除去することにより、ＩＤＴ電極２，３や端子電極４，５や反射器６，７等に対応する電極パターン形成領域だけに主電極層９が残存することになる。また、この工程でマスク層１１と下地層８もエッチングされて膜厚が薄くなるが、両層８，１１はイオンミリングによるエッチング速度が主電極層９に比して遅い材料（硬い材料）からなるため、マスク層１１の位置や下地層８の位置でイオンミリングを終了させることは容易であり、よって主電極層９や圧電基板１を確実に保護することができる。なお、イオンミリング時における基板温度は約１００℃であり、ミリングガスとしてはＡｒ、ＡｒとＮ２の混合ガス、ＡｒとＯ２の混合ガス等を用いることが好ましい。
【００２４】
次に、フォトリソグラフィ加工等によって主電極層９のうち端子電極形成領域を覆うマスク層１１を除去した後、図４（ｂ）に示すように、端子電極形成領域のキャッピング層１０上に、リフトオフ法によって端子電極４や端子電極５を成膜する。端子電極４，５は、Ａｌの単層またはＡｌ層とＣｕ層の積層体として形成することが好ましい。ここまでの工程はすべて、圧電基板１が個片化される前の大判基板のまま行われ、端子電極４，５の成膜が終了した時点で図６に示す状態となる。
【００２５】
次なる工程として、大判状態の圧電基板１を分割線Ｌ１、Ｌ２に沿って分割して個片化するというダイシングを行う。そして、個片化された弾性表面波素子Ｄをパッケージ内に載置固定した後、図５（ａ）に示すように、端子電極４，５にワイヤ（ボンディングワイヤ）１３を接続することによって、端子電極４，５をパッケージ側の電極と電気的に接続させる。
【００２６】
しかる後、図５（ｂ）に示すように、主電極層９に覆われずに露出している下地層８と主電極層９を覆っているマスク層１１とを、ＣＦ４を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によって除去する。この工程は、ＲＩＥの化学的な反応によって、圧電基板１や主電極層９に影響を与えることなく下地層８およびマスク層１１を選択的にエッチングするというものであり、前述したレジスト層１２に覆われていないマスク層１１を除去する工程（図２参照）と同様の条件で行うことができる。こうして不要な下地層８とマスク層１１をＲＩＥ法で除去した後、パッケージ内の弾性表面波素子Ｄを封止することによってＳＡＷデバイスが完成する。
【００２７】
このように本実施形態例にあっては、主電極層９を所定のパターン形状に形成した後、下地層８を圧電基板１の上面全面に残存させたまま、端子電極４，５のワイヤボンディングまで行い、しかる後、主電極層９に覆われずに露出している下地層８をマスク層１１と共に除去するので、主電極層９をパターニングしてからワイヤボンディングが終了するまで間、主電極層９は下地層８を介してすべて同電位に保たれることになる。それゆえ、工程数を増やすことなく焦電破壊を確実に防止することができる。また、このように主電極層９の下地層８を利用した焦電破壊防止策は、補助パターンを別途付設するわけではないので、電気的特性に悪影響を及ぼす虞もない。
【００２８】
なお、本実施形態例では、電極パターン形成領域を除く領域において主電極層９を除去する工程でイオンミリング法を採用しているが、Ｃｌ系ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によって不要な主電極層９を除去することも可能である。ただし、Ｃｌ系ガスを用いたＲＩＥ法では基板温度を２００℃以上にする必要があり、圧電基板１の温度を急激に２００℃以上に上昇させることは好ましくないため、本実施形態例のようにイオンミリング法で不要な主電極層９を除去するほうが好ましい。
【００２９】
また、本実施形態例では、共振器として使用される弾性表面波素子Ｄについて説明しているが、フィルタやデュプレクサ等として使用される弾性表面波素子にも本発明を適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態例に係る弾性表面波素子の製造方法を示す工程図である。
【図２】該弾性表面波素子の製造方法を示す工程図である。
【図３】該弾性表面波素子の製造方法を示す工程図である。
【図４】該弾性表面波素子の製造方法を示す工程図である。
【図５】該弾性表面波素子の製造方法を示す工程図である。
【図６】図４（ｂ）に対応する平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  圧電基板
２，３  ＩＤＴ電極
４，５  端子電極
６，７  反射器
８  下地層
９  主電極層
１０  キャッピング層
１１  マスク層
１２  レジスト層
１３  ワイヤ
【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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