(57)【要約】  本発明は、銅とモリブデンの合金を含む金属材料から成る主層（６）を有する電極（２）を備えることを特徴とする電子音響フィルタ（１）に関する。本発明の第２の態様によれば、本発明は、基板（３）を準備するステップと、銅とモリブデンの合金を含む金属材料をこの基板（６）にスパッタリング蒸着するステップと、この金属材料をアニーリングするステップと、この金属材料をパターニングして電極（２）の主層（６）を形成するステップと、を備える、電子音響フィルタ（１）を製造する方法に関する。【選択図】  図１
2017503432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅とモリブデンの合金を含む金属材料から成る主層（６）を有する電極（２）を備えることを特徴とする電子音響フィルタ（１）。
【請求項２】
前記合金は、全量の０．５〜５．０重量％のモリブデンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電子音響フィルタ（１）。
【請求項３】
前記合金は、全量の１．０〜３．０重量％のモリブデンを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の電子音響フィルタ（１）。
【請求項４】
前記金属材料は、前記合金から成っていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子音響フィルタ（１）。
【請求項５】
前記電子音響フィルタ（１）は、表面音響波フィルタまたは体積音響波フィルタであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子音響フィルタ（１）。
【請求項６】
前記主層（６）は基板（３）上に配設されており、前記主層（６）と前記基板（３）との間に、接着層（４）および／またはシード層（５）が配設されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子音響フィルタ（１）。
【請求項７】
前記主層（６）は、キャップバリア（７）によって覆われていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子音響フィルタ（１）。
【請求項８】
前記主層（６）は、８０〜４００ｎｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電子音響フィルタ（１）。
【請求項９】
前記電極（２）を接続するように構成されたパッド（９）をさらに備え、当該パッド（９）は、前記銅とモリブデンの合金を含む金属材料から成る主層（６）を備えることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電子音響フィルタ（１）。
【請求項１０】
電子音響フィルタ（１）を製造する方法であって、
基板（３）を準備するステップと、
前記基板（３）に銅とモリブデンの合金を含む金属材料をスパッタリング蒸着するステップと、
前記金属材料をアニーリングするステップと、
前記金属材料をパターニングして、前記電極（２）の主層（６）を形成するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記金属材料をパターニングするステップは、ドライエッチング処理を含んでいることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ドライエッチング処理は、反応性イオンエッチング処理であることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記合金は、全量の１．０〜３．０重量％のモリブデンを含むことを特徴とする、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記金属材料は、前記合金から成っていることを特徴とする、請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子音響フィルタおよび電子音響フィルタを製造する方法に関する。この電子音響フィルタは、表面音響波（ＳＡＷ）フィルタまたは体積音響波（ＢＡＷ）フィルタであってよい。この電子音響フィルタは、圧電基板上に配設されている１つの電極を備える。
【背景技術】
【０００２】
電子音響変換器（複数）の電極（複数）は多くの異なる機能、たとえば電気的接続、電気的整合、音響波の発生と伝導、および適切な反射によるこれらの波の干渉等を有する。したがってこれらの電極に用いられる材料は常にこれらの機能に関するトレードオフを必要とする。製造プロセスに関する化学的安定性、寿命信頼性、また電力負荷耐性に関しても追加のトレードオフが必要である。
【０００３】
たとえば、純粋な銅の層（複数）から成る電極（複数）が知られている。しかしながら、純粋な銅は湿式化学処理の際に極めて安定というわけではない。さらに純粋な銅の層から成る電極（複数）を備えた電子音響フィルタは、マイクロエレクトロニクスの他の分野では常識的な反応性イオンエッチング法を用いて製造することができない。このような方法に代えて、このフィルタはかなり難しい、また高価な複数の処理で製造されなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上記の様々な要求に関して良好な特性を提供する電子音響フィルタを提供することである。さらに本発明のもう１つの目的は、この良好な特性を提供する電子音響フィルタを簡単に製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的は、本願請求項１に記載の電子音響フィルタと第２の独立請求項に記載の電子音響フィルタを製造する方法によって解決される。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、銅とモリブデンの合金を含む金属材料から成る主層を有する電極を備えた電子音響フィルタが提供される。この合金は銅およびモリブデンのみから成っている。
【０００７】
上記の電極の主層は、この電極の最も厚い層であってよい。具体的にはこの主層は、この電極の体積の少なくとも５０％を形成してよい。この電極の残りの部分は、他の層、たとえば接着層、シード層、またはキャップバリアで形成されていてよい。上記の電極の主層は、主に音響波の出射に寄与するか、または電気信号への変換に寄与する層であってよい。この主層は副層構造を有しない単層であってよい。この主層は、基板から最も離れて配設されている電極の層であってよく、電極全体を覆い得るキャップ層から離間している。
【０００８】
銅とモリブデンの合金は、銅のみから成る主層を有する電極に対して顕著に改善された特性をもたらす。具体的には、電極のパワー耐性が顕著に強化される。こうして上記の電極は、大きな電気的および機械的負荷に対し耐えることができ、これよりこの電極の寿命が改善される結果となる。以上により上記の電子音響フィルタの寿命が改善される。改善された寿命は、デバイスの改善された信頼性となるものである。
【０００９】
銅と他の元素とから成る合金と比較して、上記の銅とモリブデンの合金はより良好な導電性をもたらす。こうして銅電極が銅合金を含む電極で置き換えられる場合、さもなければ不可避であった導電性の低下を顕著に低減することができる。
【００１０】
しかしながらこの合金は、湿式化学エッチングではほぼ不活性な特性を示す。この合金は、湿式化学エッチングでは非常に僅かな程度の腐食しか示さない。したがって、上記の電子音響フィルタの他の層は上記の処理を用いて、上記の電極の主層を損傷することなく製作することができ、したがってより簡便かつより精度の高い製造プロセスとなる。
【００１１】
１つの実施形態においては、上記の合金は、全量の０．５〜５．０重量％のモリブデンを含む。好ましくは、この合金は、全量の１．０〜３．０重量％のモリブデンを含む。これらのモリブデンの割合は、化学処理下の反応に関して、および製造された電極のパワー耐性に関して最も良い特性をもたらすことが判明した。
【００１２】
１つの実施形態においては、上記の金属材料は上記の合金から成っている。したがって上記の金属材料は、他の元素を含んでいない。全ての上述の利点は、上記の合金のみから成る金属材料に対して最も良好に実現することができる。
【００１３】
上記の電子音響フィルタは、表面音響波フィルタまたは体積音響波フィルタであってよい。この電子音響フィルタが表面音響波フィルタである場合、上記の主層は、基板上に配設された電極フィンガの層である。この電子音響フィルタが体積音響波フィルタである場合、上記の主層は、基板の大部分を覆う平板電極の層であってよい。
【００１４】
１つの実施形態においては、上記の主層は基板上に配設されており、ここでこの主層と基板との間に、接着層および／またはシード層が配設されていてよい。この基板は好ましくは圧電材料を含む。具体的には、この基板はＬｉＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3，Ｓｉ，ＳｉＯ2，から成ってよく、またはＢＡＷの場合、Ｓｉから成ってよい。
【００１５】
上記の接着層は、上記の電極の他の複数の層と上記の基板との間の接着を改善することに役立つ。したがってこの接着層は、上記の基板と直接接触して配設されていてよい。この接着層の材料は、基板の材料に依存し、かつ上記の電極の他の複数の層の材料に依存して選択されている。この接着層は、Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｒｕ，またはＣｒの１つから成っていてよい。銅とモリブデンの合金を含む金属材料から成る主層と結合したＴｉＮを含む接着層は、パワー耐性を改善し、こうしてこの電子音響フィルタの寿命を顕著に改善することが、実験によって示された。
【００１６】
この接着層は、１５０ｎｍまでの厚さを有してよい。特にこの接着層は、１００ｎｍまでの厚さを有してよい。
【００１７】
上記のシード層は、この接着層と上記の主層との間に配設されていてよい。このシード層は、Ａｇ，Ｃｏ，Ｒｕ，Ｔａ，ＴａＮ，Ｉｎ2Ｏ3，Ｗｎ，ＴｉＮ，またはＨｆＯxの１つを含んでよい。これらのシード層は、上記の主層と上記の他の複数の層との間の拡散バリアを形成する。
【００１８】
上記のシード層は、２０ｎｍまでの厚さを有してよい。特にこのシード層は、１０ｎｍまでの厚さを有してよい。
【００１９】
さらに、上記の主層は、キャップバリアによって覆われていてよい。特にこのキャップバリアは、電極全体を覆ってよい。このキャップ層は、Ａｌ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5，またはＴａＯxＮyの１つを含んでよい。
【００２０】
さらに上記の主層は、４０〜５００ｎｍの範囲の厚さを有してよい。特にこの主層は、８０〜４００ｎｍの範囲の厚さを有してよい。
【００２１】
さらに本発明による電子音響フィルタは、上記の電極を接続するためのパッドを備えてよく、ここでこのパッドは上記の金属材料を含む主層を備えてよい。具体的にはこのパッドは、上記の電極の電極フィンガに接続されていてよい。
【００２２】
このパッドの主層は、好ましくは上記の電極の主層と一緒に形成されている。こうしてこのパッドの主層は、上記の電極の主層と同じ厚さを有し、さらに上記の電極の主層に関して開示された構造的特徴を有することができる。具体的には、このパッドの主層は、銅とモリブデンの合金から成る金属材料から成っていてよい。
【００２３】
さらに、このパッドは他の金属層、たとえばＡｌ層を備えてよい。このパッドの他の金属層は、このパッドの上記の主層より顕著に厚くなっていてよい。
【００２４】
本発明のもう１つの態様は、電子音響フィルタを製造する方法に関する。この方法によって製造される電子音響フィルタは、請求項１に記載された電子音響フィルタに対応し、あるいは上記の好ましい実施形態の１つのよる電子音響フィルタに対応する。したがって、この方法によって製造される電子音響フィルタは、上記の本発明による電子音響フィルタに関して説明されたそれぞれの構造的および機能的特徴を備えることができる。
【００２５】
本発明の方法は以下のステップを備える。
−基板を準備するステップ。
−この基板に銅とモリブデンの合金を含む金属材料をスパッタリング蒸着するステップ。
−この金属材料をアニーリングするステップ。
−この金属材料をパターニングして、前記電極の主層を形成するステップ。
【００２６】
上記のアニーリングステップは、高温において、かつ制御されたガス雰囲気下で行われてよい。
【００２７】
上記の金属材料をパターニングするステップは、ドライエッチング処理を含んでよい。具体的には、このドライエッチング処理は、反応性イオンエッチング処理であってよい。
【００２８】
この電子音響フィルタの複数のさらなる製造ステップにおいては、上記の合金以外の材料のエッチングのために湿式化学エッチングが実行されてよい。上記の金属材料は湿式化学反応にほぼ不活性であるので、これらのさらなる製造ステップは、上記電極の主層に対し最小の影響のみを与える。したがってこの主層の形状および体積は、これらのさらなる製造ステップでは変化されない。こうしてこの製造プロセスは、上記の主層を非常に精度良くパターニングすることを可能とする。具体的には、湿式化学エッチングを含むこれらのさらなるステップの間に、上記の主層は腐食および酸化によってほんの僅かの損傷のみを示す。したがって本発明による上記の金属材料はこの製造方法に非常に良好に適している。
【００２９】
具体的には、上記の合金は、全量の１．０〜３．０重量％のモリブデンを含んでよい。さらに上記の金属材料は、この合金から成っていてよい。
【００３０】
以下では図を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】電子音響フィルタの断面図を示す。
【図２】異なる電子音響フィルタの寿命を比較した実験結果を示す。
【００３２】
図１は電子音響フィルタ１の断面図を示す。具体的にはこの電子音響フィルタ１は表面音響波フィルタである。この表面音響波フィルタは、基板３上に配設された複数の電極フィンガを有する電極２を備える。基板３は、ＬｉＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3，Ｓｉ，またはＳｉＯ2の材料の１つを含む。具体的にはこの基板３はこれらの材料の１つから成っていてよい。
【００３３】
電極２はこの基板３上に配設されている。この電極２は多層構造を備えている。この基板３に直に接触している、この電極２の最下層は接着層４である。この接着層４は、Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｒｕ，またはＣｒの１つを含んでいる。具体的にはこの基板４はこれらの材料の１つから成っている。接着層４は基板３上の電極２の接着を改善する。
【００３４】
さらに電極２はシード層５を備える。このシード層５は接着層４の上に直に配設されている。このシード層５は、Ａｇ，Ｃｏ，Ｒｕ，Ｔａ，ＴａＮ，Ｉｎ2Ｏ3，Ｗｎ，ＴｉＮ，またはＨｆＯxの１つを含んでいる。具体的にはこのシード層５は、これらの材料の１つから成っている。このシード層５は、電極２の主層６と接着層４との間の拡散バリアとして用いられる。
【００３５】
さらに電極２はこの主層６を備える。この主層６は銅とモリブデンの合金を含む金属材料から成っている。この主層６はシード層５の上に直に配設されている。具体的には、この主層６は、この電極２の最も厚い層である。具体的には、この金属材料は、銅とモリブデンの合金から成っていてもよい。この合金は、全部で０．５〜５．０重量％の量のモリブデンを含み、好ましくは全量の１．０〜３．０重量％のモリブデンを含んでいる。
【００３６】
純粋な銅の主層を備える電子音響フィルタ１に比べて、上記の金属材料は、この電子音響フィルタ１の耐久性を顕著に向上する。加えて、上記の合金が湿式化学反応に極めて不活性であるので、以下に詳細に説明するように、上記の金属材料はさらに製造プロセスの改善を可能とする。
【００３７】
さらに電極２はキャップバリア７を備える。このキャップバリア７は、電極２の他の層（複数）を覆っている。このキャップバリア層は、Ａｌ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5，またはＴａＯxＮyの材料の１つから成っている。
【００３８】
さらに電極２は、この電極２および上記の基板３を覆っている保護層８の中に埋設されている。この保護層８は、純粋なＳｉＯ2またはフッ素ドーピングされたＳｉＯ2を含んでいる。この保護層８は、この電子音響フィルタ１の周波数の温度依存性を補償する。具体的には、この補償層８は、基板３の温度依存性に反比例した温度依存特性を示す。この保護層８は、３００〜２０００ｎｍの範囲の厚さを有し、特に５００〜１５００ｎｍの範囲の厚さを有する。
【００３９】
さらにパッド９がこの基板３上に配設されている。このパッド９は、たとえばＡｌから成る金属層１５を備え、基板３上に配設されたメタラインジングパターンを備える。このメタラインジングパターンは、上記の電極フィンガと同じパターンを備えている。具体的には、このメタライジングパターンは、上記の接着層４、シード層５、および上記の金属材料を含む主層６を備える。しかしながら、上記の接着層４およびシード層５は、このパッド９のメタライジングパターンの任意の追加層である。
【００４０】
金属層１５は、上記のメタライジングパターンの直上に配設されており、このメタライジングパターンと直接接触している。
電極２の電極フィンガ（複数）はパッド９に接続されている。したがってこのパッド９は、電気信号を電極２に印加するのに用いることができる。
【００４１】
金属層１５は、上記のメタライジングパターンから、上記の基板から離間する方向に立ち上がっている。その下側の副部（sub-part）においては、金属層１５は上記のメタライジングパターンの幅よりも小さな幅を有しており、ここでこの金属層１５の下側の副部は基板３に最も近くなっている。基板３からさらに離間している上側の副部においては、金属層１５は、これが保護層８と部分的に重なるようにずらされている。
【００４２】
さらに、電子音響フィルタ１全体は、パッシベーション層１０で保護されている。このパッシベーション層１０は、Ｓｉ3Ｎ4の単層であってよく、代替としてＡｌ2Ｏ3／Ｓｉ3Ｎ4／Ｃｒ2Ｏ3の多層パッシベーションまたは他の適合した層であってよい。このパッシベーション層１０は、パッド９に接続されているアンダーバンプメタライジング堆積部（under bump metallization stack）１１に対してのみ取り除かれている。具体的にはこのアンダーバンプメタライジング堆積部１１はパッド９に電気的に接続されている。
【００４３】
既に上述したように、銅とモリブデンの合金から成る金属材料を含む主層６を設けることは、製造プロセスを単純化する。具体的には電子音響フィルタ１は、以下のステップで製造される。
【００４４】
最初に基板３が準備される。次のステップにおいて、この基板３上に接着層４およびシード層５が任意で追加的に形成される。さらに次のステップおいて、銅とモリブデンの合金を含む金属材料がこの基板３にスパッタリング蒸着される。次にこの金属材料はアニーリングされ、この後電極２の主層６を形成するようにパターニングされる。特にこの金属材料は、ドライエッチング処理、たとえば反応性イオンエッチング処理によってパターニングすることができる。
【００４５】
上記の金属材料が湿式化学反応で極めて不活性な特性を有するので、この金属材料は、さらなる製造プロセスに間に、腐食および酸化による極めて僅かな損傷のみを蒙る。具体的には、このさらなる製造プロセスは、たとえば保護層８を形成するために、湿式化学エッチングのステップを含んでよい。
【００４６】
電極２の主層６が形成された後、さらなる任意の追加的ステップが実行されてよい。具体的には、キャップバリア７が取り付けられてよい。
【００４７】
さらにパッド９がこの基板９上に形成される。このパッド９のメタライジングパターンは、電極２と一緒に形成される。具体的には、このパッド９は電極２の主層６と一緒に形成された金属材料の主層６を備える。さらにこの層の上に、このパッド９の金属層１５が配設される。さらにこの電子音響フィルタ１は、保護層８によって、そしてパッシベーッション層１０によって覆われてよい。
【００４８】
図２は、本発明による電子音響フィルタ１と、純粋な銅から成る主層を有する電子音響フィルタとを比較する実験結果を示す。
【００４９】
それぞれのフィルタに印加されるパワーがｘ軸に対してプロットされている。電子音響フィルタの寿命がｙ軸に対してプロットされている。第１の直線１２は、銅から成る電極を有し、かつＴｉの接着層を有する電子音響フィルタの寿命を示す。第２の直線は、上記の銅とモリブデンの合金を含む金属材料から成る主層６を有し、かつＴｉから成る接着層４を有する、本発明による電子音響フィルタ１の寿命を示す。図２から分るように、上記の金属材料の主層６を設けることは、電子音響フィルタ１の寿命を顕著に改善する。
【００５０】
さらに第３の直線１４は、上記の銅とモリブデンの合金を含む金属材料から成る主層６を備え、かつＴｉＮから成る接着層４を有する、本発明によるもう１つの電子音響フィルタ１の寿命を示す。図２から分るように、ＴｉＮの接着層４を設けることは、電子音響フィルタ１の寿命をさらに改善する。
【００５１】
上記で説明した実施形態はＳＡＷフィルタを示している。しかしながら上記の金属材料は、ＢＡＷフィルタにおける電極の主層の材料としても用いることができる。ＢＡＷフィルタにおいては、このような主層は、好ましくは、ＢＡＷ共鳴器の圧電層に隣接して配設される電極層である。この主層の他に１つ以上の他の金属層または他の導電層が、この主層の最上部に配設されてよい。この実施形態のＢＡＷフィルタにおいては、上記と同様な利点、すなわち改善されたパワー耐性、および湿式化学反応でのほぼ不活性な特性のおかげで簡易化された製造プロセスがもたらされる。
【符号の説明】
【００５２】
1  ：  電子音響フィルタ
２  ：  電極
３  ：  基板
４  ：  接着層
５  ：  シード層
６  ：  主層
７  ：  キャップバリア
８  ：  保護層
９  ：  パッド
１０  ：  パッシベーション層
１１  ：  アンダーバンプメタライジング堆積部
１２  ：  第１の直線
１３  ：  第２の直線
１４  ：  第３の直線
１５  ：  金属層
【図１】
2017503432.tif 000003
【図２】
2017503432.tif 000004
【国際調査報告】
2017503432.tif 000005
2017503432.tif 000006
2017503432.tif 000007