JPH05199057A - 表面弾性波素子およびその製造方法 - Google Patents
表面弾性波素子およびその製造方法Info
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- JPH05199057A JPH05199057A JP4252684A JP25268492A JPH05199057A JP H05199057 A JPH05199057 A JP H05199057A JP 4252684 A JP4252684 A JP 4252684A JP 25268492 A JP25268492 A JP 25268492A JP H05199057 A JPH05199057 A JP H05199057A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
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- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐マイグレーション特性に優れ、信頼性が高
く、電極のサイズをより小さくすることによって、より
高い周波数域で作動できるようにした表面弾性波素子を
提供する。 【構成】 圧電体3と、圧電体3に密着するくし型電極
2a、2bとを備え、かつ、くし型電極2a、2bが集
束イオンビームを用いてAuから形成されることを特徴
とする表面弾性波素子。
く、電極のサイズをより小さくすることによって、より
高い周波数域で作動できるようにした表面弾性波素子を
提供する。 【構成】 圧電体3と、圧電体3に密着するくし型電極
2a、2bとを備え、かつ、くし型電極2a、2bが集
束イオンビームを用いてAuから形成されることを特徴
とする表面弾性波素子。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波フィルタなどに
用いられる表面弾性波素子およびその製造方法に関す
る。
用いられる表面弾性波素子およびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】表面
弾性波素子は、弾性体表面を伝搬する表面波を利用した
電気−機械変換素子であり、たとえば、図6に示すよう
な一般的構造を有する。
弾性波素子は、弾性体表面を伝搬する表面波を利用した
電気−機械変換素子であり、たとえば、図6に示すよう
な一般的構造を有する。
【0003】図6に示す表面弾性波素子50において、
表面波の励振には圧電体51による圧電現象が利用され
る。圧電体51に設けられた一方のくし型電極52に電
気信号を印加すると、圧電体51に歪みが生じる。これ
が表面弾性波となって圧電体51を伝搬し、もう一方の
くし型電極53で電気信号として取出される。
表面波の励振には圧電体51による圧電現象が利用され
る。圧電体51に設けられた一方のくし型電極52に電
気信号を印加すると、圧電体51に歪みが生じる。これ
が表面弾性波となって圧電体51を伝搬し、もう一方の
くし型電極53で電気信号として取出される。
【0004】図に示すように、くし型電極における電極
の周期をλ0 、表面弾性波の速度をvとすれば、素子
は、f0 =v/λ0 で定められる周波数f0 を中心とし
た帯域通過特性を有する。
の周期をλ0 、表面弾性波の速度をvとすれば、素子
は、f0 =v/λ0 で定められる周波数f0 を中心とし
た帯域通過特性を有する。
【0005】表面弾性波素子は、部品点数が少なく、小
型にすることができ、しかも表面波の伝搬経路上におい
て信号の出し入れが容易である。この素子は、フィル
タ、遅延線、発振器、共振器、コンボルバおよび相関器
等に応用することができる。
型にすることができ、しかも表面波の伝搬経路上におい
て信号の出し入れが容易である。この素子は、フィル
タ、遅延線、発振器、共振器、コンボルバおよび相関器
等に応用することができる。
【0006】特に、表面弾性波フィルタは、早くからテ
レビの中間周波数フィルタとして実用化され、さらにV
TRおよび各種の通信機器用フィルタに応用されてきて
いる。
レビの中間周波数フィルタとして実用化され、さらにV
TRおよび各種の通信機器用フィルタに応用されてきて
いる。
【0007】上記表面弾性波素子に関して、たとえば、
移動通信や衛星通信等の分野に用いられる表面弾性波フ
ィルタなどは、より高い周波数域で使用できる素子が望
まれている。上式で示されるように、電極の周期λ0 が
より小さくなるか、または、表面波の速度vがより大き
くなれば、素子の周波数特性はより高い中心周波数f 0
を有するようになる。
移動通信や衛星通信等の分野に用いられる表面弾性波フ
ィルタなどは、より高い周波数域で使用できる素子が望
まれている。上式で示されるように、電極の周期λ0 が
より小さくなるか、または、表面波の速度vがより大き
くなれば、素子の周波数特性はより高い中心周波数f 0
を有するようになる。
【0008】そこで、弾性波がより早く伝搬される材
料、たとえばサファイヤまたはダイヤモンド等の上に圧
電体膜を積層させた表面弾性波素子が開発されてきてい
る(たとえば、特開昭54−38874号公報および特
開昭64−62911号公報参照)。特に、ダイヤモン
ド中の音速は現在知られている物質中で最も大きく、し
かもダイヤモンドは物理的および化学的に安定であるた
め、ダイヤモンドは素子のf0 を大きくするため適当な
材料であるといえる。
料、たとえばサファイヤまたはダイヤモンド等の上に圧
電体膜を積層させた表面弾性波素子が開発されてきてい
る(たとえば、特開昭54−38874号公報および特
開昭64−62911号公報参照)。特に、ダイヤモン
ド中の音速は現在知られている物質中で最も大きく、し
かもダイヤモンドは物理的および化学的に安定であるた
め、ダイヤモンドは素子のf0 を大きくするため適当な
材料であるといえる。
【0009】一方、くし型電極は、従来、フォトリソグ
ラフィーを用いて形成されてきた。フォトリソグラフィ
ーを用いる場合、微細加工技術上の制約から、電極幅お
よび電極間隔を0.5μm程度より小さくすることは困
難であった。上述したようにダイヤモンドを用いること
によって、素子の周波数f0 を大きくすることができる
が、それ以上にf0 を大きくしたい場合、電極幅または
電極間隔をより小さくして電極の周期λ0 をより小さく
していく必要があった。
ラフィーを用いて形成されてきた。フォトリソグラフィ
ーを用いる場合、微細加工技術上の制約から、電極幅お
よび電極間隔を0.5μm程度より小さくすることは困
難であった。上述したようにダイヤモンドを用いること
によって、素子の周波数f0 を大きくすることができる
が、それ以上にf0 を大きくしたい場合、電極幅または
電極間隔をより小さくして電極の周期λ0 をより小さく
していく必要があった。
【0010】一方、くし型電極は、通常、Alを用いて
形成される。Al電極は、作製が容易であり、比重が小
さく、電気負荷質量効果が少なく、さらに電気伝導性が
高いという長所を備えている。
形成される。Al電極は、作製が容易であり、比重が小
さく、電気負荷質量効果が少なく、さらに電気伝導性が
高いという長所を備えている。
【0011】しかしながら、Al電極は、エレクトロマ
イグレーションやストレスマイグレーションにより劣化
することが、LSIの分野においてよく知られている。
表面弾性波素子でも、ストレスマイグレーションや圧電
効果による特有のマイグレーションのため、Al電極の
劣化が起こる。
イグレーションやストレスマイグレーションにより劣化
することが、LSIの分野においてよく知られている。
表面弾性波素子でも、ストレスマイグレーションや圧電
効果による特有のマイグレーションのため、Al電極の
劣化が起こる。
【0012】この対策のため、LSIでよく知られてい
るAl−Si−Cu合金を電極の材料に用いた表面弾性
波素子も提案されている。また、アルミニウムに、C
u、Ti、Ni、Mg、Pd等の耐マイグレーション特
性に優れた物質を微量添加した材料からなる電極も検討
されている(たとえば、特開平3−40510号公報参
照)。
るAl−Si−Cu合金を電極の材料に用いた表面弾性
波素子も提案されている。また、アルミニウムに、C
u、Ti、Ni、Mg、Pd等の耐マイグレーション特
性に優れた物質を微量添加した材料からなる電極も検討
されている(たとえば、特開平3−40510号公報参
照)。
【0013】しかしながら、上述した電極の改良は十分
とはいえなかった。特に、電極のサイズをサブミクロン
のオーダにまで小さくしてより高い周波数域で使用でき
る表面弾性波素子を製作する場合、ストレスマイグレー
ションはより発生しやすくなり、上述した従来の電極で
は、マイグレーションによる素子特性の劣化を十分に抑
制することは困難であった。
とはいえなかった。特に、電極のサイズをサブミクロン
のオーダにまで小さくしてより高い周波数域で使用でき
る表面弾性波素子を製作する場合、ストレスマイグレー
ションはより発生しやすくなり、上述した従来の電極で
は、マイグレーションによる素子特性の劣化を十分に抑
制することは困難であった。
【0014】本発明の目的は、素子の信頼性を低下させ
ることなく、電極幅をより狭くすることによって、より
高い周波数で作動できるようにした表面弾性波素子を提
供することにある。
ることなく、電極幅をより狭くすることによって、より
高い周波数で作動できるようにした表面弾性波素子を提
供することにある。
【0015】本発明の他の目的は、耐マイグレーション
特性に優れた電極を有する表面弾性波素子を提供するこ
とにある。
特性に優れた電極を有する表面弾性波素子を提供するこ
とにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、圧電体
と圧電体に密着するくし型電極とを有する表面弾性波素
子において、くし型電極が集束イオンビームを用いて形
成されていることを特徴とする素子が提供される。
と圧電体に密着するくし型電極とを有する表面弾性波素
子において、くし型電極が集束イオンビームを用いて形
成されていることを特徴とする素子が提供される。
【0017】集束イオンビームは、通常、イオン源とし
て電解電離型液体金属が用いられる。集束イオンビーム
は、イオン注入、イオンビーム支援エッチング、イオン
ビームリソグラフィー、イオンビームモディフィケーシ
ョンおよびデポジション等に利用されるが、このような
技術の中でくし型電極の形成にはデポジションおよびエ
ッチングが特に有用である。
て電解電離型液体金属が用いられる。集束イオンビーム
は、イオン注入、イオンビーム支援エッチング、イオン
ビームリソグラフィー、イオンビームモディフィケーシ
ョンおよびデポジション等に利用されるが、このような
技術の中でくし型電極の形成にはデポジションおよびエ
ッチングが特に有用である。
【0018】集束イオンビームによるデポジションにお
いては、たとえば、基材表面に吸着したガス分子をイオ
ンビームの照射によって分解させ、生成した不揮発性の
解離原子を堆積させる方法によりくし型電極を形成させ
ることができる。この方法において、原料ガスには、た
とえば、ジメチルゴールドヘキサフルオロアセチルアセ
トネート(DMGFA)が用いられ、これにArビーム
(イオン源:Ar)を照射することによってAu膜が電
極として形成される。
いては、たとえば、基材表面に吸着したガス分子をイオ
ンビームの照射によって分解させ、生成した不揮発性の
解離原子を堆積させる方法によりくし型電極を形成させ
ることができる。この方法において、原料ガスには、た
とえば、ジメチルゴールドヘキサフルオロアセチルアセ
トネート(DMGFA)が用いられ、これにArビーム
(イオン源:Ar)を照射することによってAu膜が電
極として形成される。
【0019】また、DMGFAを用いる方法において、
Arビームの代わりに、Gaビーム(イオン源:Au−
GaもしくはGa)、Heビーム(イオン源:He)ま
たはAuビーム(イオン源:Au−Ga、Au−Be−
SiもしくはAu−Si)を用いることができる。以上
に挙げたビームの中で、ArビームまたはAuが90%
以上を占めるAuビームがデポジションにおいてより好
ましく用いられる。
Arビームの代わりに、Gaビーム(イオン源:Au−
GaもしくはGa)、Heビーム(イオン源:He)ま
たはAuビーム(イオン源:Au−Ga、Au−Be−
SiもしくはAu−Si)を用いることができる。以上
に挙げたビームの中で、ArビームまたはAuが90%
以上を占めるAuビームがデポジションにおいてより好
ましく用いられる。
【0020】一方、集束イオンビームによるデポジショ
ンにおいて、原料ガスとしてトリメチルアルミニウム
(TMA)を用いることもできる。この場合、原料ガス
にArビーム、Gaビーム、HeビームまたはAuビー
ムを照射することによって、Alからなるくし型電極を
形成することができる。
ンにおいて、原料ガスとしてトリメチルアルミニウム
(TMA)を用いることもできる。この場合、原料ガス
にArビーム、Gaビーム、HeビームまたはAuビー
ムを照射することによって、Alからなるくし型電極を
形成することができる。
【0021】以上に示すように、有機金属化合物からな
る原料ガスに集束イオンビームを照射して生成する金属
を堆積させることにより、金属薄膜からなるくし型電極
を形成することができる。
る原料ガスに集束イオンビームを照射して生成する金属
を堆積させることにより、金属薄膜からなるくし型電極
を形成することができる。
【0022】また、集束イオンビームによるエッチング
を用いる場合、10mTorr程度のCl2 、BC
l2 、CHF3 、XeCl2 またはXeF2 等の反応ガ
ス雰囲気中で導電層に集束イオンビームを照射すること
によって導電層をエッチングして、くし型電極を形成す
ることができる。
を用いる場合、10mTorr程度のCl2 、BC
l2 、CHF3 、XeCl2 またはXeF2 等の反応ガ
ス雰囲気中で導電層に集束イオンビームを照射すること
によって導電層をエッチングして、くし型電極を形成す
ることができる。
【0023】反応ガスとして、反応チャンバの腐蝕を防
止する点から、XeF2 またはCHF3 が好ましく用い
られる。エッチングのための集束イオンビームとして
は、AuビームまたはGeビームを好ましく用いること
ができる。Auビームは、エッチング速度が大きいこと
から、より好ましい。
止する点から、XeF2 またはCHF3 が好ましく用い
られる。エッチングのための集束イオンビームとして
は、AuビームまたはGeビームを好ましく用いること
ができる。Auビームは、エッチング速度が大きいこと
から、より好ましい。
【0024】以上に示した集束イオンビームのビーム径
は、最小で数十nmとすることができるため、微細な構
造(クォーターミクロンレベルの構造)を集束イオンビ
ームを用いて形成することができる。また、集束イオン
ビームは非集束イオンビームに比べ電流密度が高く、ビ
ーム径もより小さい。このため、ガスにビーム照射する
場合は、より高い活性化率が得られ、またより精度の高
い電極形成を行なうことができる。
は、最小で数十nmとすることができるため、微細な構
造(クォーターミクロンレベルの構造)を集束イオンビ
ームを用いて形成することができる。また、集束イオン
ビームは非集束イオンビームに比べ電流密度が高く、ビ
ーム径もより小さい。このため、ガスにビーム照射する
場合は、より高い活性化率が得られ、またより精度の高
い電極形成を行なうことができる。
【0025】したがって、本発明の素子は、従来の技術
では形成が困難であった0.5μm以下のライン&スペ
ースで形成されるくし型電極を有することができる。本
発明において、くし型電極は、たとえば0.1〜0.5
μmのライン&スペースを有することができ、より好ま
しくは、0.2〜0.35μmのライン&スペースを高
い信頼性とともに有することができる。
では形成が困難であった0.5μm以下のライン&スペ
ースで形成されるくし型電極を有することができる。本
発明において、くし型電極は、たとえば0.1〜0.5
μmのライン&スペースを有することができ、より好ま
しくは、0.2〜0.35μmのライン&スペースを高
い信頼性とともに有することができる。
【0026】なお、本発明におけるくし型電極は、電気
信号から表面弾性波を送波したり、あるいはその逆に受
波する電気−機械変換器で、すだれ状電極、交差指電
極、またはインターデジタル・トランデューサ(ID
T)などとも呼ばれるものである。
信号から表面弾性波を送波したり、あるいはその逆に受
波する電気−機械変換器で、すだれ状電極、交差指電
極、またはインターデジタル・トランデューサ(ID
T)などとも呼ばれるものである。
【0027】本発明において、圧電体は、ZnO、Al
N、Pb(Zr,Ti)O3 、(Pb,La)(Zr,
Ti)O3 、LiTaO3 、LiNbO3 、SiO2 、
Ta 2 O5 、Nb2 O5 、BeO、Li2 B4 O7 、K
NbO3 、ZnS、ZnSeおよびCdSからなる群か
ら選択された1つまたは2つ以上の化合物を主成分とす
ることができる。
N、Pb(Zr,Ti)O3 、(Pb,La)(Zr,
Ti)O3 、LiTaO3 、LiNbO3 、SiO2 、
Ta 2 O5 、Nb2 O5 、BeO、Li2 B4 O7 、K
NbO3 、ZnS、ZnSeおよびCdSからなる群か
ら選択された1つまたは2つ以上の化合物を主成分とす
ることができる。
【0028】圧電体は、単結晶および多結晶のいずれで
あってもよいが、素子をより高周波域で使用するために
は、表面波の散乱が少ない単結晶がより好ましい。ま
た、上記材料の中で、ZnO、AlNおよびPb(Z
r,Ti)O3 等の圧電体は、CVDまたはスパッタに
よって形成することができる。
あってもよいが、素子をより高周波域で使用するために
は、表面波の散乱が少ない単結晶がより好ましい。ま
た、上記材料の中で、ZnO、AlNおよびPb(Z
r,Ti)O3 等の圧電体は、CVDまたはスパッタに
よって形成することができる。
【0029】また、本発明に従う素子において、より高
い周波数域で作動させるため、圧電体よりも弾性波の伝
搬速度が大きい材料(たとえば、ダイヤモンド、ダイヤ
モンド状炭素膜、窒化硼素およびサファイヤ等)を圧電
体に密着させてもよい。
い周波数域で作動させるため、圧電体よりも弾性波の伝
搬速度が大きい材料(たとえば、ダイヤモンド、ダイヤ
モンド状炭素膜、窒化硼素およびサファイヤ等)を圧電
体に密着させてもよい。
【0030】ダイヤモンドは、たとえば、天然の単結晶
ダイヤモンド、超高圧下で人工的に合成された単結晶ダ
イヤモンドおよびCVD、イオンビーム蒸着またはスパ
ッタにより気相成長された多結晶ダイヤモンドなどを含
む。
ダイヤモンド、超高圧下で人工的に合成された単結晶ダ
イヤモンドおよびCVD、イオンビーム蒸着またはスパ
ッタにより気相成長された多結晶ダイヤモンドなどを含
む。
【0031】ダイヤモンド状炭素膜は、i−カーボンと
も呼ばれ、炭素と水素からなる組成物である。ダイヤモ
ンド状炭素膜は、アモルファスであり、電気的に絶縁体
である。ダイヤモンド状炭素膜は、光を透過し、たとえ
ば、1,000〜5,000(Hv)の硬度を有する。
ダイヤモンド状炭素膜は、CVD、イオンビーム蒸着お
よびスパッタ等の気相プロセスによりダイヤモンドと同
様に合成できる。
も呼ばれ、炭素と水素からなる組成物である。ダイヤモ
ンド状炭素膜は、アモルファスであり、電気的に絶縁体
である。ダイヤモンド状炭素膜は、光を透過し、たとえ
ば、1,000〜5,000(Hv)の硬度を有する。
ダイヤモンド状炭素膜は、CVD、イオンビーム蒸着お
よびスパッタ等の気相プロセスによりダイヤモンドと同
様に合成できる。
【0032】また、本発明に従って、圧電体と、圧電体
に密着するくし型電極とを備える表面弾性波素子におい
て、くし型電極がAuで形成されていることを特徴とす
る素子が提供される。
に密着するくし型電極とを備える表面弾性波素子におい
て、くし型電極がAuで形成されていることを特徴とす
る素子が提供される。
【0033】Au電極は、本発明に従う素子において耐
エレクトロマイグレーションおよび耐ストレス・マイグ
レーションに優れており、極めて微細な電極を形成する
のに適している。特に、本発明において、Au電極のラ
イン&スペースは、サブミクロンまたはクォーターミク
ロンのオーダとすることができる。
エレクトロマイグレーションおよび耐ストレス・マイグ
レーションに優れており、極めて微細な電極を形成する
のに適している。特に、本発明において、Au電極のラ
イン&スペースは、サブミクロンまたはクォーターミク
ロンのオーダとすることができる。
【0034】本発明の表面弾性波素子において、Au電
極は、集束イオンビームを用いるプロセス、リフトオフ
プロセスまたはイオンミリングを用いるプロセスにより
好ましく形成することができる。
極は、集束イオンビームを用いるプロセス、リフトオフ
プロセスまたはイオンミリングを用いるプロセスにより
好ましく形成することができる。
【0035】本発明に従い、集束イオンビームを用いて
Au電極を有する素子を製作する場合、Au電極のライ
ン&スペースは、たとえば、0.1〜0.5μm、好ま
しくは0.2〜0.35μmとすることができる。
Au電極を有する素子を製作する場合、Au電極のライ
ン&スペースは、たとえば、0.1〜0.5μm、好ま
しくは0.2〜0.35μmとすることができる。
【0036】集束イオンビームを用いる場合、本発明に
従って、圧電体と圧電体に密着するくし型電極とを有す
る表面弾性波素子を製造する方法であって、Auを含む
有機金属化合物を主成分とする原料ガスに集束イオンビ
ームを照射して生成されるAuを堆積させることによ
り、くし型電極を形成することを特徴とする表面弾性波
素子の製造方法を提供することができる。
従って、圧電体と圧電体に密着するくし型電極とを有す
る表面弾性波素子を製造する方法であって、Auを含む
有機金属化合物を主成分とする原料ガスに集束イオンビ
ームを照射して生成されるAuを堆積させることによ
り、くし型電極を形成することを特徴とする表面弾性波
素子の製造方法を提供することができる。
【0037】この方法において、Auを含む有機金属化
合物として、たとえば、ジメチルゴールドヘキサフルオ
ロアセチルアセトネート(DMGFA)を用いることが
できる。また、集束イオンビームとして、上述したAr
ビーム、Gaビーム、Heビーム、Auビーム等を用い
ることができる。
合物として、たとえば、ジメチルゴールドヘキサフルオ
ロアセチルアセトネート(DMGFA)を用いることが
できる。また、集束イオンビームとして、上述したAr
ビーム、Gaビーム、Heビーム、Auビーム等を用い
ることができる。
【0038】一方、リフトオフプロセスまたはイオンミ
リングを用いるプロセスでは、本発明に従うAu電極の
ライン&スペースをサブミクロンのオーダにすることが
できる。
リングを用いるプロセスでは、本発明に従うAu電極の
ライン&スペースをサブミクロンのオーダにすることが
できる。
【0039】リフトオフプロセスでは、電極を形成すべ
き領域に、予めレジストパターンを形成させておき、そ
の上からAu膜を付着させた後、レジストパターンの除
去とともに所定の形状を有するくし型電極を形成する。
このプロセスは、微細なパターン形成に適している。
き領域に、予めレジストパターンを形成させておき、そ
の上からAu膜を付着させた後、レジストパターンの除
去とともに所定の形状を有するくし型電極を形成する。
このプロセスは、微細なパターン形成に適している。
【0040】イオンミリングを用いるプロセスでは、A
u膜をまず形成しておき、その上にレジストパターンを
形成した後、レジストで保護されていないAu膜をイオ
ンビームによりエッチングして、所定の形状を有する電
極を形成する。このプロセスも微細加工に適している。
u膜をまず形成しておき、その上にレジストパターンを
形成した後、レジストで保護されていないAu膜をイオ
ンビームによりエッチングして、所定の形状を有する電
極を形成する。このプロセスも微細加工に適している。
【0041】以上に示した製造方法において、準備され
た基板上にくし型電極を形成し、その上に圧電体層を形
成することもできる。基板は、Si等の半導体、ダイヤ
モンド、サファイヤ、または窒化硼素などから構成する
ことができる。Si等の半導体基板を用いる場合、基板
上に、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素膜、サファイ
ヤまたは窒化硼素からなる薄膜を形成し、その上にくし
型電極を形成してもよい。これらの薄膜は、CVD、イ
オンビーム蒸着またはスパッタリングを用いて形成する
ことができる。
た基板上にくし型電極を形成し、その上に圧電体層を形
成することもできる。基板は、Si等の半導体、ダイヤ
モンド、サファイヤ、または窒化硼素などから構成する
ことができる。Si等の半導体基板を用いる場合、基板
上に、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素膜、サファイ
ヤまたは窒化硼素からなる薄膜を形成し、その上にくし
型電極を形成してもよい。これらの薄膜は、CVD、イ
オンビーム蒸着またはスパッタリングを用いて形成する
ことができる。
【0042】一方、くし型電極は、上述した基板上に形
成された圧電体上に形成してもよい。
成された圧電体上に形成してもよい。
【0043】
【発明の作用効果】本発明に従う表面弾性波素子は、集
束イオンビームを用いてくし型電極を形成しているた
め、電極幅または電極間隔をクォーターミクロンのレベ
ルにすることができる。また、電極幅および電極間隔
は、高い精度を有する。したがって、本発明の素子は、
従来よりも高い周波数域で作動させることができ、しか
も優れた信頼性を有する。
束イオンビームを用いてくし型電極を形成しているた
め、電極幅または電極間隔をクォーターミクロンのレベ
ルにすることができる。また、電極幅および電極間隔
は、高い精度を有する。したがって、本発明の素子は、
従来よりも高い周波数域で作動させることができ、しか
も優れた信頼性を有する。
【0044】また、集束イオンビームによる電極形成
は、マスクレスで実施することができる。すなわち、本
発明の素子は、レジスト形成工程なしにくし型電極を直
接形成できるので、その製造工程を大幅に短縮すること
ができる。
は、マスクレスで実施することができる。すなわち、本
発明の素子は、レジスト形成工程なしにくし型電極を直
接形成できるので、その製造工程を大幅に短縮すること
ができる。
【0045】さらに、集束イオンビームによる電極形成
はコンピュータに蓄積された情報に従って行なうことが
できるため、電極についてカスタムメイドの表面弾性波
素子を容易に提供することができる。このように、本発
明の素子は多品種少量生産にも適している。
はコンピュータに蓄積された情報に従って行なうことが
できるため、電極についてカスタムメイドの表面弾性波
素子を容易に提供することができる。このように、本発
明の素子は多品種少量生産にも適している。
【0046】またさらに、くし型電極をAuで形成する
ことにより、エレクトロマイグレーションおよびストレ
ス・マイグレーションを防止して、信頼性の高い表面弾
性波素子を提供することが可能になる。
ことにより、エレクトロマイグレーションおよびストレ
ス・マイグレーションを防止して、信頼性の高い表面弾
性波素子を提供することが可能になる。
【0047】特に、Auからなるくし型電極を集束イオ
ンビームを用いて形成すれば、従来では非常に困難であ
った微細な電極幅または電極間隔を有するくし型電極を
形成することができる。しかも、この電極は耐マイグレ
ーション特性に優れている。このように、微細なくし型
電極をAuで形成することによって、高周波領域で高い
信頼性を備える表面弾性波素子を提供することができ
る。
ンビームを用いて形成すれば、従来では非常に困難であ
った微細な電極幅または電極間隔を有するくし型電極を
形成することができる。しかも、この電極は耐マイグレ
ーション特性に優れている。このように、微細なくし型
電極をAuで形成することによって、高周波領域で高い
信頼性を備える表面弾性波素子を提供することができ
る。
【0048】また特に、ダイヤモンドを基板に用いた素
子では、耐熱性に優れたダイヤモンドとAuの組合せ
で、耐熱表面弾性波素子を実現することもできる。
子では、耐熱性に優れたダイヤモンドとAuの組合せ
で、耐熱表面弾性波素子を実現することもできる。
【0049】
【実施例】実施例1 本発明に従う高周波フィルタを以下のとおり作製した。
【0050】図1(a)を参照して、まず単結晶ダイヤ
モンドの基板1を準備した。この基板を集束イオンビー
ム装置に設置し、ジメチルゴールドヘキサフルオロアセ
チルアセトネート(DMGFA)をソースガスとして、
これを基板1上に導入した。次に、1keVのArビー
ムを基板1上に照射し、ビームを操作することによって
基板1上に0.3μmライン&スペースでAuのくし型
電極2aおよび2bを形成させた(図1(b))。
モンドの基板1を準備した。この基板を集束イオンビー
ム装置に設置し、ジメチルゴールドヘキサフルオロアセ
チルアセトネート(DMGFA)をソースガスとして、
これを基板1上に導入した。次に、1keVのArビー
ムを基板1上に照射し、ビームを操作することによって
基板1上に0.3μmライン&スペースでAuのくし型
電極2aおよび2bを形成させた(図1(b))。
【0051】次に、電極形成した基板を集束イオンビー
ム装置からマグネトロンスパッタ装置に移し、スパッタ
パワー100W、基板温度380℃の条件下、ZnO多
結晶体をAr:O2 =1:1の混合ガスでスパッタする
マグネトロンスパッタリングによりZnO圧電体3を基
板1上に堆積させた(図1(c))。
ム装置からマグネトロンスパッタ装置に移し、スパッタ
パワー100W、基板温度380℃の条件下、ZnO多
結晶体をAr:O2 =1:1の混合ガスでスパッタする
マグネトロンスパッタリングによりZnO圧電体3を基
板1上に堆積させた(図1(c))。
【0052】以上の方法により形成させた高周波フィル
タの共振周波数は、約8GHzであった。
タの共振周波数は、約8GHzであった。
【0053】なお、上記実施例において、Arビームの
代わりに、Gaビーム(イオン源:Au−GaまたはG
a)、Heビーム(イオン源:He)、またはAuビー
ム(イオン源:Au−Ga、Au−Be−SiまたはA
u−Si)を用いることができる。
代わりに、Gaビーム(イオン源:Au−GaまたはG
a)、Heビーム(イオン源:He)、またはAuビー
ム(イオン源:Au−Ga、Au−Be−SiまたはA
u−Si)を用いることができる。
【0054】実施例2 まず、図2(a)に示すように、単結晶ダイヤモンドの
基板1上に抵抗加熱法を用いて約700μmの厚さでA
l層4を蒸着させた。次に、この基板を集束イオンビー
ム装置の反応室に設置し、Au−Be−Siをイオン源
とするAu+ イオンビームを20mTorrのXeF2
中で照射した。
基板1上に抵抗加熱法を用いて約700μmの厚さでA
l層4を蒸着させた。次に、この基板を集束イオンビー
ム装置の反応室に設置し、Au−Be−Siをイオン源
とするAu+ イオンビームを20mTorrのXeF2
中で照射した。
【0055】Au+ イオンビームを操作しながらAl層
4に照射することによってエッチングを行なった結果、
0.3μmライン&スペースでAlのくし型電極12
a、12bを形成することができた(図2(b))。そ
の後、実施例1と同様にして、ZnO圧電体3を堆積さ
せた(図2(c))。
4に照射することによってエッチングを行なった結果、
0.3μmライン&スペースでAlのくし型電極12
a、12bを形成することができた(図2(b))。そ
の後、実施例1と同様にして、ZnO圧電体3を堆積さ
せた(図2(c))。
【0056】以上の方法により形成した高周波フィルタ
の共振周波数は、約8GHzであった。
の共振周波数は、約8GHzであった。
【0057】一方、比較として通常のフォトリソグラフ
ィーおよび反応性イオンエッチングを用いて、0.6μ
mライン&スペースでAlのくし型電極をダイヤモンド
基板上に形成させた後、ZnO圧電体を堆積させて高周
波フィルタを得た。このフィルタの共振周波数は4GH
zであった。
ィーおよび反応性イオンエッチングを用いて、0.6μ
mライン&スペースでAlのくし型電極をダイヤモンド
基板上に形成させた後、ZnO圧電体を堆積させて高周
波フィルタを得た。このフィルタの共振周波数は4GH
zであった。
【0058】なお、上記実施例2において、XeF2 の
代わりに、Cl2 、BCl2 、CHF3 またはXeCl
2 を用いることができる。さらに、Au+ ビームの代わ
りにGaイオンビームを用いることができる。
代わりに、Cl2 、BCl2 、CHF3 またはXeCl
2 を用いることができる。さらに、Au+ ビームの代わ
りにGaイオンビームを用いることができる。
【0059】以上の実施例より、本発明に従う素子は、
くし型電極について、従来では形成が非常に困難であっ
た小さいライン&スペースを有し、そのため、より高い
周波数領域で作動できることが明らかとなった。
くし型電極について、従来では形成が非常に困難であっ
た小さいライン&スペースを有し、そのため、より高い
周波数領域で作動できることが明らかとなった。
【0060】さらに、本発明の素子は、レジスト膜を形
成することなくくし型電極を形成できるため、従来より
も少ない工程で製作することができる。
成することなくくし型電極を形成できるため、従来より
も少ない工程で製作することができる。
【0061】なお、上記実施例1および2では、ダイヤ
モンド結晶自体を基板としたが、ダイヤモンド以外の基
板を用いても差支えない。たとえば、図3に示すよう
に、Si基板10の上にダイヤモンド層11をCVDに
よって形成し、さらにくし型電極12a、12bおよび
圧電体13を積層させてもよい。また、このダイヤモン
ド層の代わりにダイヤモンド状炭素膜、サファイヤ層ま
たは窒化硼素層等を用いることもできる。
モンド結晶自体を基板としたが、ダイヤモンド以外の基
板を用いても差支えない。たとえば、図3に示すよう
に、Si基板10の上にダイヤモンド層11をCVDに
よって形成し、さらにくし型電極12a、12bおよび
圧電体13を積層させてもよい。また、このダイヤモン
ド層の代わりにダイヤモンド状炭素膜、サファイヤ層ま
たは窒化硼素層等を用いることもできる。
【0062】実施例3 まず、シリコン基板上に(110)配向が支配的なダイ
ヤモンド薄膜を、熱フィラメントCVDにより以下の条
件で形成した。
ヤモンド薄膜を、熱フィラメントCVDにより以下の条
件で形成した。
【0063】 (形成条件) 原料ガス(流量):CH4 /H2 =3%(2SLM) ガス圧:80Torr フィラメント温度:2200℃ 基板温度:960℃ 以上の条件により、図4(a)に示すように、シリコン
基板21上に(110)配向の強いダイヤモンド薄膜2
2を厚さ50μmで形成することができた。
基板21上に(110)配向の強いダイヤモンド薄膜2
2を厚さ50μmで形成することができた。
【0064】ダイヤモンド薄膜の結晶成長の終了面側を
鏡面加工した後、ダイヤモンド薄膜の表面に、ノボラッ
ク系ポジ型レジストを用いて厚さ1.0μmのレジスト
層を形成した。次に、図4(b)に示すように、所望の
電極パターンと反転パターンのマスク24でレジスト層
23を覆い、紫外光を照射してレジスト層23を露光し
た。
鏡面加工した後、ダイヤモンド薄膜の表面に、ノボラッ
ク系ポジ型レジストを用いて厚さ1.0μmのレジスト
層を形成した。次に、図4(b)に示すように、所望の
電極パターンと反転パターンのマスク24でレジスト層
23を覆い、紫外光を照射してレジスト層23を露光し
た。
【0065】次に、レジスト層を120℃で30分間ベ
ークした後、図4(c)に示すように、紫外線を照射し
て、レジスト層23の全面を露光した。
ークした後、図4(c)に示すように、紫外線を照射し
て、レジスト層23の全面を露光した。
【0066】現像により、図4(d)に示すような最初
に露光されなかった部分が残存するレジストパターン2
3′が得られた。
に露光されなかった部分が残存するレジストパターン2
3′が得られた。
【0067】次に、抵抗蒸着によりレジストパターン2
3′が形成された基板上にAuを蒸着させ、Au膜25
を形成した。
3′が形成された基板上にAuを蒸着させ、Au膜25
を形成した。
【0068】次いで、アセトン浸漬によるレジストの除
去とともに、レジスト上に堆積されたAu膜を除去し
て、図4(f)に示すような所望の形状を有するくし型
電極26を形成させた。
去とともに、レジスト上に堆積されたAu膜を除去し
て、図4(f)に示すような所望の形状を有するくし型
電極26を形成させた。
【0069】次に、図4(g)に示すように、実施例1
と同様にしてZnO圧電体27を堆積させた。
と同様にしてZnO圧電体27を堆積させた。
【0070】以上の工程に従って、イメージリバースを
用いた単層リフトオフプロセスにより、1.0μmライ
ン&スペースのAuからなるくし型電極を形成した後、
ZnO圧電体膜をその上に形成して2.5GHzの共振
周波数を有するダイヤモンドSAWバンドパスフィルタ
を作製した。
用いた単層リフトオフプロセスにより、1.0μmライ
ン&スペースのAuからなるくし型電極を形成した後、
ZnO圧電体膜をその上に形成して2.5GHzの共振
周波数を有するダイヤモンドSAWバンドパスフィルタ
を作製した。
【0071】この素子について、表面弾性波応力が1.
5×105 N/m2 になるよう高周波を印加し、素子の
特性を経時的に観測していった。特性劣化の判断は、表
面弾性波の中心周波数が500kHzずれるまでの時間
を測定することによって行なった。その結果、300時
間まで劣化は観測されなかった。
5×105 N/m2 になるよう高周波を印加し、素子の
特性を経時的に観測していった。特性劣化の判断は、表
面弾性波の中心周波数が500kHzずれるまでの時間
を測定することによって行なった。その結果、300時
間まで劣化は観測されなかった。
【0072】これに対し、比較として通常のフォトリソ
グラフィーおよび反応性イオンエッチングを用いて、
1.0μmライン&スペースでAlのくし型電極をダイ
ヤモンド薄膜が形成されたSi基板上に形成させた後、
ZnO圧電体を堆積させて高周波フィルタを得た。この
フィルタについて、上記と同様に高周波を印加して素子
の特性を経時的に観測した結果、2時間で特性劣化が観
測された。
グラフィーおよび反応性イオンエッチングを用いて、
1.0μmライン&スペースでAlのくし型電極をダイ
ヤモンド薄膜が形成されたSi基板上に形成させた後、
ZnO圧電体を堆積させて高周波フィルタを得た。この
フィルタについて、上記と同様に高周波を印加して素子
の特性を経時的に観測した結果、2時間で特性劣化が観
測された。
【0073】また、上述した比較例においてAl電極の
代わりに、Siを0.5%、Cuを1.0%添加したア
ルミニウム合金からなる電極を形成し、他は同様の構造
を有する表面弾性波素子を作製した。この素子につい
て、同様に高周波を印加して特性劣化を測定したとこ
ろ、10時間で素子の特性劣化が観測された。
代わりに、Siを0.5%、Cuを1.0%添加したア
ルミニウム合金からなる電極を形成し、他は同様の構造
を有する表面弾性波素子を作製した。この素子につい
て、同様に高周波を印加して特性劣化を測定したとこ
ろ、10時間で素子の特性劣化が観測された。
【0074】実施例4 まず、図5(a)に示すように、実施例3と同様の条件
を用いてシリコン基板31上に厚さ50μmの(11
0)配向が支配的なダイヤモンド薄膜32を形成した。
を用いてシリコン基板31上に厚さ50μmの(11
0)配向が支配的なダイヤモンド薄膜32を形成した。
【0075】次に、図5(b)に示すように、抵抗蒸着
を用いてダイヤモンド薄膜32上に膜厚1000ÅのA
uを蒸着させ、Au層34を形成した。
を用いてダイヤモンド薄膜32上に膜厚1000ÅのA
uを蒸着させ、Au層34を形成した。
【0076】その後、図5(c)に示すように、ノボラ
ック系ポジ型レジストを用い、常法に従ってAu層34
上にレジストパターン33を形成させた。
ック系ポジ型レジストを用い、常法に従ってAu層34
上にレジストパターン33を形成させた。
【0077】次に、基板をイオンミリング装置に移し、
Arイオンを用いるイオンミリングにより、レジストで
保護されていないAu層を除去した(図5(d))。
Arイオンを用いるイオンミリングにより、レジストで
保護されていないAu層を除去した(図5(d))。
【0078】次に、酸素アッシングによりレジストを除
去して、図5(e)に示すようなAuからなるくし型電
極36を形成させた。その後、図5(f)に示すよう
に、実施例1と同様にしてZnO圧電体37を堆積さ
せ、1.0μmライン&スペースのAuくし型電極を有
し、2.5GHzの共振周波数で使用できるダイヤモン
ドSAWバンドパスフィルタを作製した。
去して、図5(e)に示すようなAuからなるくし型電
極36を形成させた。その後、図5(f)に示すよう
に、実施例1と同様にしてZnO圧電体37を堆積さ
せ、1.0μmライン&スペースのAuくし型電極を有
し、2.5GHzの共振周波数で使用できるダイヤモン
ドSAWバンドパスフィルタを作製した。
【0079】この素子について、実施例3と同様にして
高周波を印加し、素子の特性を経時的に測定した。その
結果、300時間まで特性劣化が観測されなかった。
高周波を印加し、素子の特性を経時的に測定した。その
結果、300時間まで特性劣化が観測されなかった。
【0080】一方、上述したとおり、1.0μmのライ
ン&スペースでAl電極を形成した素子は2時間で特性
劣化が観測され、Al合金でくし型電極を形成した素子
では、10時間で素子の特性劣化が観測された。
ン&スペースでAl電極を形成した素子は2時間で特性
劣化が観測され、Al合金でくし型電極を形成した素子
では、10時間で素子の特性劣化が観測された。
【0081】以上の結果より明らかなように、本発明に
従ってAu電極を有する表面弾性波素子は、従来の表面
弾性波素子に比べ、耐マイグレーション特性が著しく向
上している。本発明に従う表面弾性波素子は、耐マイグ
レーション特性が著しく向上している結果、特性劣化や
断線等を生じにくく、優れた信頼性を有する。
従ってAu電極を有する表面弾性波素子は、従来の表面
弾性波素子に比べ、耐マイグレーション特性が著しく向
上している。本発明に従う表面弾性波素子は、耐マイグ
レーション特性が著しく向上している結果、特性劣化や
断線等を生じにくく、優れた信頼性を有する。
【図1】本発明に従う実施例1の表面弾性波素子を製造
していく工程を示す概略断面図である。
していく工程を示す概略断面図である。
【図2】本発明に従う実施例2の表面弾性波素子を製造
していく工程を示す概略断面図である。
していく工程を示す概略断面図である。
【図3】本発明に従う他の実施例の表面弾性波素子を示
す概略断面図である。
す概略断面図である。
【図4】本発明に従う実施例3の表面弾性波素子を製造
していく工程を示す概略断面図である。
していく工程を示す概略断面図である。
【図5】本発明に従う実施例4の表面弾性波素子を製造
していく工程を示す概略断面図である。
していく工程を示す概略断面図である。
【図6】表面弾性波素子の一般的構造を説明するための
斜視図である。
斜視図である。
1 基板 2a、2b、12a、12b、26、36 くし型電極 3、27、37 ZnO圧電体 21、31 シリコン基板
フロントページの続き (72)発明者 藤森 直治 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (4)
- 【請求項1】 圧電体と、前記圧電体に密着するくし型
電極とを備える表面弾性波素子において、 前記くし型電極が集束イオンビームを用いて形成されて
いることを特徴とする、表面弾性波素子。 - 【請求項2】 圧電体と、前記圧電体に密着するくし型
電極とを備える表面弾性波素子において、 前記くし型電極が、Auで形成されていることを特徴と
する、表面弾性波素子。 - 【請求項3】 圧電体と、前記圧電体に密着するくし型
電極とを有する表面弾性波素子を製造する方法であっ
て、 有機金属化合物を主成分とする原料ガスに集束イオンビ
ームを照射して生成される金属を堆積させることによ
り、前記くし型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4】 圧電体と、前記圧電体に密着するくし型
電極とを有する表面弾性波素子を製造する方法であっ
て、 反応ガス雰囲気中で、集束イオンビームを導電層に照射
して、前記導電層をエッチングすることにより前記くし
型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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4252684A JPH05199057A (ja) | 1991-09-25 | 1992-09-22 | 表面弾性波素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24564491 | 1991-09-25 | ||
| JP3-245644 | 1991-09-25 | ||
| JP4252684A JPH05199057A (ja) | 1991-09-25 | 1992-09-22 | 表面弾性波素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05199057A true JPH05199057A (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=17136720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4252684A Pending JPH05199057A (ja) | 1991-09-25 | 1992-09-22 | 表面弾性波素子およびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5401544A (ja) |
| EP (1) | EP0534354A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05199057A (ja) |
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1992
- 1992-09-21 EP EP92116157A patent/EP0534354A1/en not_active Ceased
- 1992-09-22 JP JP4252684A patent/JPH05199057A/ja active Pending
-
1993
- 1993-08-19 US US08/109,394 patent/US5401544A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| US5401544A (en) | 1995-03-28 |
| EP0534354A1 (en) | 1993-03-31 |
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