JPH04215614A

JPH04215614A - 弾性表面波素子の製造方法

Info

Publication number: JPH04215614A
Application number: JP41096590A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Oguri; 宣明大栗
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-12-14
Filing date: 1990-12-14
Publication date: 1992-08-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面弾性波素子の作成
方法、特に埋め込み型の電極を持つ表面弾性波素子の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、光導波路を用いた薄膜型電気光学
（ＥＯ）素子や音響光学（ＡＯ）素子等が、光偏向器、
光変調器、スペクトラムアナライザー、相関器（コリレ
ータ）等に用いられている。バルク型のものは、非線形
効果を利用したコンボルバ、コリレータ等に用いられて
いる。

【０００３】上記非線形光学素子を形成する場合、基板
としては、圧電性、非線形性、音響光学効果及び電気光
学効果に優れかつ伝搬損失の少ないニオブ酸リチウム（
以下ＬｉＮｂＯ３　と記す）結晶、タンタル酸リチウム
（以下ＬｉＴａＯ３　と記す）結晶等の圧電体単結晶や
、圧電性、音響光学効果及び電気光学効果に優れたＺｎ
Ｏ、ＡｌＮ等の圧電薄膜や、ＰＬＺＴ系の圧電セラミッ
クスが用いられる。

【０００４】ところで、これらの非線形光学素子は、圧
電体基板にホトリソグラフィーで形成した櫛型電極に高
周波電界を印加し、圧電体基板上に弾性表面波を励起さ
せ、伝搬光とこの弾性表面波との相互作用を利用した表
面弾性波素子として知られている。従来、弾性表面波を
励起させる為の櫛型電極は、典型的には、図３に示す様
に圧電体基板３１の表面にＡｌ等を通常のホトリソグラ
フィーにより櫛状に形成して作られている。しかし、基
板３１表面に電極３５が突出しているので、音響インピ
ーダンスの乱れによって櫛型電極の各端部で表面弾性波
の反射が起こり、表面弾性波の伝搬損失を増大させたり
スプリアス（不要な波）を増すと言う欠点があった。

【０００５】これらの欠点を改善する方法として、Ｌｉ
ＴａＯ３　やＬｉＮｂＯ３結晶等の圧電体基板表面に櫛
型電極用の溝を形成し、この溝に電極材料を埋め込んで
電極を形成する方法がある。これを図４で説明する。

【０００６】第１の方法は、電子ビームや抵抗加熱によ
り電極材料を溝に埋め込む蒸着法である。これらの蒸着
法では、図４（ａ）に示す様に、溝部３と基板１の平面
部とに蒸着された電極材料５の膜厚に差が生じ溝３内で
の膜厚の制御が難しく、かつ溝３内の電極形状が均一に
ならない。また、段切れなども起こりやすいと言う欠点
がある。

【０００７】第２の方法はスパッタリング法であり、こ
れも、図４（ｂ）に示す様に、溝部３と平面部での均一
な成膜が困難であるため溝３内の膜厚のコントロールが
難しい。また、形状もスパッタ特有の効果があるので均
一にならず、更に荷電粒子による溝３の損傷もあると言
う欠点がある。

【０００８】第３の方法はバイアススパッタリング法で
ある。この方法では、膜厚の制御、溝３内の電極材料５
の形状は第１、第２の方法と比べて優れているが、荷電
粒子による溝３の損傷や溝３内の寸法が狭くなる程に増
す空隙の発生や段切れ等の問題を生じる（図４（ｃ））
。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明は、上
述の従来例の表面弾性波素子の製造方法が有する種々の
欠点を解決し、埋め込み型の電極を精度良く形成できる
表面弾性波素子の製造方法を提供することを目的とする
。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による表面弾性波素子の製造方法においては、圧電体
などの基体の表面に溝を形成し、基体の電子供与性を変
化させ、該電子供与性の表面にＡｌの単結晶膜などであ
る電極材料を選択的に堆積させて該溝内に電極を形成す
る。

【００１１】電極材料の選択的堆積法は、好適なものと
して、Ａｌを主成分とする金属膜（純Ａｌも含む）の成
膜方法（Ａｌ−ＣＶＤ法）がある。この方法は、例えば
アスペクト比が１以上の微細かつ深い開孔（コンタクト
ホール、スルーホール）内への金属材料の埋め込みに適
したものであり、後述するやり方により選択性にも優れ
る。これで形成される金属膜は、単結晶Ａｌが形成され
る様に極めて結晶性に優れ、炭素等の含有も殆どない。また、この金属膜は０．７〜３．４μΩ・ｃｍの低い抵
抗率を持ち、８５〜９５％の高い反射率を有し、１μｍ
以上のヒロック（ｈｉｌｌｏｃｋ）密度が１〜１００ｃ
ｍ−２程の表面性に優れたものである。更に、シリコン
との界面におけるアロイスパイクの発生率についても、
０．１５μｍの半導体接合の破壊確率を取ってみれば略
０に等しくなる。

【００１２】更に詳しく述べると、この方法は、アルキ
ルアルミニウムハイドライドのガスと水素ガスを用いて
電子供与性の基体上に表面反応により堆積膜を形成する
ものである。特に、原料ガスとしてモノメチルアルミニ
ウムハイドライド（ＭＭＡＨ）又はジメチルアルミニウ
ムハイドライド（ＤＭＡＨ）等のメチル基を含むアルキ
ルアルミニウムハイドライドを用い、反応ガスとして水
素ガスを用い、これらの混合ガスの下で基体表面を加熱
すれば良質のＡｌ膜を基体上に堆積できる。

【００１３】ここで、Ａｌ選択堆積の際には、直接加熱
又は間接加熱により基体の表面温度をアルキルアルミニ
ウムハイドライドの分解温度以上４５０℃未満に保持す
るのが好ましく、より好ましくは２６０℃以上４４０℃
以下（最適には２６０℃以上３５０℃以下）が良い。基
体を上記温度範囲に加熱する方法には直接と間接加熱が
あるが、特に直接加熱により基体を上記温度に保持すれ
ば、高堆積速度で良質のＡｌ膜を形成できる。例えば、
Ａｌ膜形成時の基体表面温度をより好ましい温度範囲で
ある２６０℃〜４４０℃とした時、３０００Å〜５００
０Å／分という抵抗加熱の場合よりも高い堆積速度で良
質な膜が得られる。こうした直接加熱の方法としては、
例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプ等によるラン
プ加熱がある。間接加熱の方法としては、抵抗加熱があ
り、堆積膜を形成すべき基体を支持する為の、堆積膜形
成用の空間に配置された基体支持部材に設けられた発熱
体等を用いて行なえる。

【００１４】以上の方法において、電子供与性の表面部
分と非電子供与性の表面部分とが共存する基体にＣＶＤ
法を適用すれば、電子供与性の基体表面部分にのみ良好
な選択性でＡｌの単結晶が形成される。

【００１５】電子供与性の材料とは、基体中に自由電子
が存在しているか若しくは自由電子を意図的に生成せし
めたもので、基体表面上に付着した原料ガス分子との電
子授受により化学反応が促進される表面を有する材料を
言う。例えば、一般に金属や半導体がこれに相当する。また、金属若しくは半導体表面に薄い酸化膜が存在して
いるものも、基体と付着原料分子間で電子授受により化
学反応が生じえる為、本発明の電子供与性材料に含まれ
る。

【００１６】電子供与性材料の具体例としては、例えば
、３族元素であるＧａ、Ｉｎ、Ａｌ等と５族元素である
Ｐ、Ａｓ、Ｎ等とを組み合わせて成る２元系若しくは３
元系若しくはそれ以上の多元系の３−５族化合物半導体
、又は単結晶シリコン、非結晶シリコンなどの半導体材
料がある。或は、以下に示す金属、合金、シリサイド等
もそうである。即ち、タングステン、モリブデン、タン
タル、銅、チタン、アルミニウム、チタンアルミニウム
、チタンナイトライド、アルミニウムシリコン銅、アル
ミニウムパラジウム、タングステンシリサイド、チタン
シリサイド、アルミニウムシリサイド、モリブデンシリ
サイド、タンタルシリサイド等が挙げられる。

【００１７】これに対して、Ａｌ或はＡｌ−Ｓｉなどが
選択的に堆積しない表面を形成する材料、即ち非電子供
与性材料としては、熱酸化、ＣＶＤ等により形成された
酸化シリコン、ＢＳＧ、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ等のガラス又
は酸化膜、熱窒化膜や、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ
法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法などにより形成されたシリコン窒
化膜等が挙げられる。

【００１８】以上のＡｌ−ＣＶＤ法によれば、以下の様
なＡｌを主成分とする金属膜をも選択的に堆積できその
膜質も優れた特性を示す。例えば、アルキルアルミニウ
ムハイドライドのガスと水素とに加えて、ＳｉＨ４　、
Ｓｉ２　Ｈ６　、Ｓｉ３　Ｈ８　、Ｓｉ（ＣＨ３　）４
　、ＳｉＣｌ４　、ＳｉＨ２　Ｃｌ２　、ＳｉＨＣｌ３
　等のＳｉ原子を含むガスや、ＴｉＣｌ４　、ＴｉＢｒ
４　、Ｔｉ（ＣＨ３　）４等のＴｉ原子を含むガスや、
ビスアセチルアセトナト銅Ｃｕ（Ｃ５　Ｈ７　Ｏ２　）
２　、ビスジピバロイルメタナイト銅Ｃｕ（Ｃ１１Ｈ１
９Ｏ２　）２　、ビスヘキサフルオロアセチルアセトナ
ト銅Ｃｕ（Ｃ５　ＨＦ６　Ｏ２　）２　等のＣｕ原子を
含むガスを適宜組み合わせて導入して混合ガス雰囲気と
して、例えばＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等の導電材料を選択
的に堆積させて電極を形成しても良い。

【００１９】また、上記のＡｌ−ＣＶＤ法は、選択性に
優れた成膜方法であり且つ堆積した膜の表面性が良好で
ある為に、次の堆積工程に非選択性の成膜方法を適用し
て、上述の選択堆積したＡｌ膜及び絶縁膜としてのＳｉ
Ｏ２　等の上にも、Ａｌ又はＡｌを主成分とする金属膜
を形成することにより、半導体装置の配線として汎用性
の高い好適な金属膜を得られる。

【００２０】こうした金属膜とは、具体的には次の様な
ものである。選択堆積したＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔ
ｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ
と、非選択的に堆積したＡｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ
、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕと
の組み合わせ等である。

【００２１】非選択堆積の為の成膜方法としては、上述
したＡｌ−ＣＶＤ法以外のＣＶＤ法やスパッタリング法
等がある。また、ＣＶＤ法やスパッタリング法により導
電性の膜を形成しパターニングして所望の配線形状を有
する下引層を形成した後、Ａｌ−ＣＶＤ法を用いて選択
的にＡｌやＡｌを主成分とする金属膜を該下引層上に堆
積させて配線を形成しても良い。

【００２２】更には、Ａｌ−ＣＶＤ法を用いて絶縁膜上
に配線を形成できる。その為には、先ず絶縁膜に表面改
質工程を施し実質的に電子供与性の表面部分を形成する
。こうした表面改質工程としては、プラズマによるダメ
ージを絶縁膜に付与することや、電子やイオン等のエネ
ルギービームを照射することがある。この際に所望の配
線形状にビームで描画すれば、その描画された配線形状
の電子供与性部分にのみ金属膜が選択堆積するので、パ
ターニングなしで自己整合的に配線が形成できる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図で説明する。図
１は本発明に基づく基板表面の一部に溝を形成した表面
弾性波素子の製造方法を示す工程図である。初めに、圧
電体基板１を界面活性剤により拭き洗浄し、有機溶剤に
よる超音波洗浄を２〜３回繰り返した後、Ｎ２　ブロー
で乾燥し、１５０℃、３０分の熱処理を行なう。続いて
ホトレジスト（商品名ＲＤ−２０００Ｎ：日立化成社製
）を基板全面に塗布し８０℃の乾燥を行なう。ホトレジ
ストの厚さは１．２μｍ〜１．５μｍ程度が適当である
。

【００２４】次に、通常のホトリソグラフィー技術を用
いて露光、現像を行ない、図１（ａ）の様に櫛型電極の
レジストパターン２を形成する。続いて、櫛型電極のレ
ジストパターン２をエッチングマスクとして圧電体基板
１をアルゴンガスを使ったイオンミリングでドライエッ
チングを行なう。こうして、圧電体基板１に櫛型電極の
溝３が図１（ｂ）の如く形成される。この時の溝３の深
さは電極材料とほぼ等しくする為に約１５００Å程度が
適当である。

【００２５】次に、圧電体基板１の溝３に電極形成の為
、選択堆積用の電子供与性を持たせる材料として、例え
ばクローム４を電子ビーム蒸着法によって約５０Å図１
（ｃ）の如く蒸着する。この時のクローム４は、選択堆
積用の電子供与性を持たせる働きと、後工程で選択堆積
を行なう電極材料と圧電体基板１との密着性を良くする
働きとを兼ねる。

【００２６】次に、不要となった櫛型電極のレジストパ
ターン２と溝３以外に蒸着された不要なクローム４とを
リフトオフによって図１（ｄ）に示す如く全面除去する
。これで、圧電体基板１に櫛型電極の溝３が形成され、
更に溝３内には選択堆積用の電子供与性を持たせるクロ
ーム４が堆積される。

【００２７】ここで、電極材料であるＡｌ（アルミニウ
ム）５を上述のＡｌ−ＣＶＤ法により溝３内に選択堆積
した。装置は図２の装置を用いた。図２の選択堆積装置
において、２１は液体原料である有機金属原料をガス状
態で供給するバブラー、２２は原料ガスとキャリアガス
を混合させるガス混合器、２４はロータリーポンプ、タ
ーボ分子ポンプ、メカニカルブースター等の真空排気系
、２３は真空排気系２４と常圧排気系とを切り換えるバ
ルブ、２５は基板２８を載置する基板ホルダー、２６は
基板２８を加熱する為のヒータ、２７はＡｌ堆積室であ
る。

【００２８】この時の堆積条件として、例えばＡｌを原
料としてＤＭＡＨを用い、成長温度は一般には１８０℃
〜４５０℃（望ましくは２００℃〜４５０℃、最適には
２７０℃〜３５０℃）で行ない、圧力は一般には１×１
０−３〜１Ｔｏｒｒであり、ＤＭＡＨ分圧は反応容器内
圧力の一般には１×１０−５〜１×１０−２倍（望まし
くは１×１０−５〜５×１０−３倍、最適には１×１０
−５〜１．３×１０−３倍）で行なう。この条件のもと
、櫛型電極の溝３内に電極材料のＡｌ５が図１（ｅ）の
如く選択的に埋め込まれて、櫛型電極のＡｌパターンが
得られる。櫛型電極のＡｌ５の厚さは最初に形成した溝
３の深さとほぼ等しく約１５００Å程度である。

【００２９】このように形成された堆積膜は連続且つ平
坦な膜となり、その抵抗率は、膜厚１５００Åでは室温
で２．７〜３．０μΩ・ｃｍとＡｌバルクの抵抗率とほ
ぼ等しくなった。また、十分に緻密な膜が形成されて、
可視光波長領域での反射率も略８０％となり、表面平坦
性に優れた薄膜を堆積できた。埋め込み状態も良好であ
った。

【００３０】従来の基板表面に形成した電極構造と比べ
て、上記の如く基板の一部に電極を埋め込んで形成した
構造では、電極端部で起こる表面弾性波の反射波の影響
を低減でき、これにより表面弾性波の伝搬特性が向上し
スプリアスも減少できる。

【００３１】ところで、本発明は上記実施例のみに限定
されず、例えば以下の様に変更できる。圧電体基板１は
、重フリント、テルライト等のガラスでも良く、ＺｎＯ
、ＡｌＮ等の圧電体薄膜さらにはＰＬＺＴ等の圧電体セ
ラミックスでも良い。パターン形成のエッチングではド
ライエッチングを用いたが、ウェットエッチングでも良
く、基板の種類や目的とする素子の仕様やエッチングレ
ート等に応じて定めれば良い。更に、電極材料形成工程
において選択堆積を実現する為の電子供与性材料として
は、上記実施例ではクロームを用いたが、既に述べた様
に、Ｔｉ、Ｃｕ等の金属である導電性材料などでも良い
。

【００３２】勿論、基体上に溝を設けてこの溝内に例え
ば櫛型電極を埋め込み形成する本発明の製造方法は、薄
膜型光学素子の光偏向器、光変調器等の種々の表面弾性
波を用いた光機能素子、コンボルバー、フィルタ、共振
器、発振器、コリレータ等の表面弾性波素子に用いるこ
とができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明では、基体に
形成された溝内に電子供与性を与えることでこの溝内に
選択的に緻密なＡｌ膜等の電極材料が埋め込まれて電極
埋め込みタイプの表面弾性波素子が得られるので、製造
プロセスが容易、耐エレクトロマイグレーション性が向
上する、溝電極に良好な形で配線できる等の効果を有す
る。

【００３４】また、表面弾性波の電極端部での反射ロス
の低減、表面弾性波の伝搬特性の向上、スプリアスの減
少等と言った表面弾性波素子の特性の向上も実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面弾性波素子の製造方法の１実施例
の工程を説明する図である。

【図２】本発明の選択堆積に用いる装置の１例の概略図
である。

【図３】従来の表面弾性波素子の１例の概略図である。

【図４】従来の幾つかの電極材料形成方法による電極形
成後のプロファイルを示す断面図である。

【符号の説明】

１　　　　圧電体基板２　　　　レジストパターン３　　　　溝４　　　　クローム５　　　　Ａｌ電極材料２１　　バブラー２２　　ガス混合器２３　　バルブ２４　　真空排気系２５　　基板ホルダー２６　　ヒーター２７　　Ａｌ堆積室２８　　基板３１　　基板３５　　電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　表面弾性波素子の基体の表面に溝を形
成し該溝内に電極を形成する製造方法において、基体の
表面に溝を形成し、基体の電子供与性を変化させて少な
くとも該溝内に電子供与性を与え、該電子供与性の表面
に電極材料を選択的に堆積させて該溝内に電極を形成す
ることを特徴とする表面弾性波素子の製造方法。
【請求項２】　　前記電極材料が単結晶膜である請求項
１記載の表面弾性波素子の製造方法。
【請求項３】　　前記電極材料の選択的な堆積は、Ａｌ
−ＣＶＤ法を用いて行なう請求項１記載の表面弾性波素
子の製造方法。
【請求項４】　　前記Ａｌ−ＣＶＤ法はアルキルアルミ
ニウムハイドライドと水素とを利用したＣＶＤ法である
請求項３記載の表面弾性波素子の製造方法。
【請求項５】　　前記アルキルアルミニウムハイドライ
ドはジメチルアルミニウムハイドライドである請求項４
記載の表面弾性波素子の製造方法。