JP2002261571A

JP2002261571A - 弾性表面波装置及びその製造方法

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Publication number: JP2002261571A
Application number: JP2001052396A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Matsuda; 敏哉松田; Atsuo Kishu; 淳雄旗手
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2002-09-13
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: JP4731026B2

Abstract

(57)【要約】【課題】密着強度を向上させることができ、バンプやワ
イヤを接合した後の剥がれを極力防止することができ
る、信頼性の高い弾性表面波装置及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１上に、弾性表面波を励振する
励振電極４と、励振電極４に接続され励振電極４より厚
い単層のパッド電極５とをそれぞれ配設するとともに、
励振電極４の上及びパッド電極５の外周部に保護膜２を
形成した弾性表面波装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話やセルラ
電話等の移動体用通信機器などに高周波素子として好適
に使用される弾性表面波装置及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来技術とその課題】従来の弾性表面波装置の構造例
を図４（ａ），（ｂ）に示す。なお、簡単のため、図４
（ａ）においては保護膜２の図示を省略している。ま
た、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ４−Ａ４線断面
図である。

【０００３】図４（ａ），（ｂ）、に示すように、例え
ばタンタル酸リチウム単結晶から成る圧電基板１上に、
弾性表面波を励振する櫛歯状をなす励振電極４と、これ
に接続されたパッド電極３と、パッド電極３の上面の一
部を除く領域に形成した酸化物等から成る保護膜２とを
設けて弾性表面波装置が構成されている。

【０００４】ところが、パッド電極３にワイヤやバンプ
を接合する場合、その接合時に大きな外力が加わること
があり、パッド電極３が圧電基板１から容易に剥離する
などの問題があった。すなわち、パッド電極３は励起電
極４と同時に同一膜厚に形成されるのが一般的であり、
例えば約２００ｎｍ程度と非常に薄いので、バンプ等を
形成した後の外力で剥離が生じたり、ワイヤやバンプが
パッド電極３に接合しにくいという問題があった。

【０００５】また、励起電極４やパッド電極は一般にＡ
ｌ（アルミニウム）やＡｌを主成分とした合金の同一材
料形成されるが、ワイヤやバンプは一般にＡｕ（金）が
使用される。このように、パッド電極３とワイヤやバン
プの材料が異なり、両者の材料のなじみが悪い（例えば
濡れ性が悪い）ことから、ワイヤやバンプとパッド電極
３との接合強度が弱かった。

【０００６】また図４と同様に図示した図３（ａ）、
（ｂ）（図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ３−Ａ３線
断面図である）に示すように、図４に示す弾性表面波装
置と同様な構成においてパッド電極３を下部層３Ａと上
部層３Ｂとから成る２層構造とし、パッド電極３の膜厚
を厚くしたものも知られている。

【０００７】ところが、パッド電極３が積層構造である
ので、例えばパッド電極の１層目の下部層３Ａが製造工
程中において大気にさらされたときに表面が酸化し、こ
れにより下部層３Ａと２層目の上部層３Ｂとの接合強度
が低下し、両者の界面で密着強度が低下するという問題
があった。特に、２層目の上部層３ＢにＡｌまたはＡｌ
を主成分にした材料を選択した場合、ＡｌまたはＡｌを
主成分にした材料とＡｕバンプとの接合強度が弱くな
る。

【０００８】一方、上部層３ＢにＡｕまたはＡｕを主成
分にした材料を選択すると、パッド電極３と励起電極２
との接合強度が弱くなる。

【０００９】このような弾性表面波装置を製造する場
合、（１）圧電基板１の表面を洗浄処理する工程と、
（２）フォトリソグラフィにより所望形状にフォトレジ
ストを形成する工程と、（３）励振電極４及びパッド電
極３の下部層３Ａの領域をエッチングにより除去する工
程と、（４）励振電極４及びパッド電極３の上に保護膜
２を成膜する工程と、（５）フォトリソグラフィにより
所望形状にフォトレジストを形成する工程と、（６）保
護膜２の電極パッド３Ｂ領域をエッチングにより除去す
る工程と、（７）パッド電極３の上部層３Ｂを成膜する
工程と、（８）リフトオフによりパッド電極３の上部層
３Ｂを形成する工程とから成る。

【００１０】ここで、パッド電極３の下部層３Ｂの剥離
を低減するためには、圧電基板１と下部層３Ｂの密着強
度を向上させることも考えられる。そのためには、前記
工程（１）の圧電基板１表面をＵＶ照射、Ｏ₂プラズマ
処理、酸溶液により有機物等を除去して清浄化したり、
Ａｒ、Ｏ₂などの逆スパッタなどにより表面を活性化す
ることにより、密着強度を高めるなどの方法が知られて
いる。

【００１１】しかし、前記工程（７）の前において、電
極パッド３Ａが大気にさらされている１層目の下部層３
Ａの表面が酸化され、バンプとの接合や２層目のパッド
電極との接合が弱くなるという問題があった。

【００１２】そこで本発明は、前記従来の問題を解消
し、密着強度を向上させることができ、バンプやワイヤ
を接合した後の剥がれを極力防止することができる、信
頼性の高い弾性表面波装置及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板上に、弾性表
面波を励振する励振電極と、該励振電極に接続され該励
振電極より厚い単層のパッド電極とをそれぞれ配設する
とともに、励振電極の上及びパッド電極の外周部に保護
膜を形成したことを特徴とする。ここで特に、励振電極
とパッド電極とが互いに異なる導電材料から成ることと
する。

【００１４】また、本発明の弾性表面波装置の製造方法
は、圧電基板上に、弾性表面波を励振する励振電極を形
成する工程と、励振電極を含む領域上に保護膜を積層す
る工程と、保護膜上のパッド電極形成領域を除く所定領
域にフォトレジスト膜を積層する工程と、保護膜のパッ
ド電極形成領域を除去して圧電基板の一部及び励振電極
の一部を露出させる工程と、露出させた圧電基板の表面
の付着物を除去して表面清浄化処理を行う工程と、フォ
トレジスト膜の上、露出させた圧電基板の上、及び露出
させた励振電極の上に、パッド電極材料を積層する工程
と、フォトレジスト膜を除去してパッド電極を形成する
工程とを含むことを特徴とする。

【００１５】特に、圧電基板の表面清浄化処理は、紫外
線照射、気相反応、またはエッチングにより行うことと
する。ここで気相反応は、例えば、酸素を用いたプラズ
マを利用したり、Ａｒ（アルゴン）または酸素（Ｏ₂）
を用いた逆スパッタにて行うものとする。また、エッチ
ングは、例えばふっ酸、硝酸または燐酸等の酸性溶液に
より行うものとする。

【００１６】本発明によれば、励振電極とパッド電極と
を互いにことなる材料とすることで、ボンディングワイ
ヤやバンプに適したパッド電極の材料を選択でき、ワイ
ヤやバンプの接合強度を高めることができる。また、励
振電極の膜厚と関係なくパッド電極を厚くすることによ
り、外力に対する強度を向上させ、剥離が発生しづらく
なる。また、パッド電極が単層なので酸化層の介在を防
止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る弾性表面波
装置及びその製造方法の実施形態について模式的に示し
た図面に基づき詳細に説明する。

【００１８】本発明の弾性表面波装置の構造例を図１
（ａ），（ｂ）に示す。なお、簡単のため、図１（ａ）
においては保護膜２の図示を省略している。また、図１
（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ１−Ａ１線断面図であ
る。

【００１９】図１に示すように、本発明の弾性表面波装
置は、例えばタンタル酸リチウム単結晶、四ほう酸リチ
ウム単結晶、ランガサイト型結晶構造を有する単結晶な
どから成る厚み０．３５ｍｍ程度の圧電基板１上に、Ａ
ｌやＡｌを主成分とした合金から成り、単層または複数
層の厚み１５０〜５００ｎｍ程度の励振電極４を複数、
配設・接続し、さらに各励振電極４にはこれより厚く形
成された単層のパッド電極５を接続してラダー型回路構
成としている。そして、圧電基板１上にはパッド電極５
を除く領域に（パッド電極５の外周部に）、酸化珪素ま
たは窒化珪素等の保護膜２を厚み１０〜１００ｎｍ程度
に形成している。

【００２０】ここで、各励振電極４は１対の櫛歯状電極
を互いに噛み合うように構成されており、その弾性表面
波の伝搬方向に位置する両端部に反射器電極を配設した
例を示しているが、反射器電極は形成させない場合もあ
る。なお、説明の都合上、励振電極４は各櫛歯状電極に
接続された配線をも含めて励振電極というものとする。

【００２１】ここで、パッド電極５を構成する材料を励
振電極４に一般に使用されるＡｌやＡｌを主体とする合
金と異なる導電材料（特に金属材料）、すなわち、Ａｕ
や半田を用いるバンプやボンディングワイヤと同様な材
料を選択することにより、両者の材料がよくなじむので
バンプやボンディングワイヤとの接合強度を大きくする
ことができる。

【００２２】弾性表面波装置の励振電極の膜厚は、例え
ば１．９ＧＨｚ帯に用いる弾性表面波フィルタなどでは
およそ２００ｎｍである。しかし、この厚さではバンプ
を形成する際の強度が十分でなく剥がれが生じたり、バ
ンプが接合できなかったりする。そこで、このように、
パッド電極５を励振電極４より厚く最適膜厚とすること
で、バンプの接合を容易にさせることができる。

【００２３】また、一般に弾性表面波フィルタの励振電
極はＡｌかＡｌを主成分とした合金であるが、今後他の
Ｃｕ，Ａｇでも作製される可能性がある。その場合も本
発明の構造ではパッド電極のほとんどが圧電基板上に成
膜されるため、種類の異なる膜同士の密着強度が弱いと
いう問題を考える必要がないので、常に所望の電極パッ
ド材料を適宜に選択できる。

【００２４】本発明の弾性表面波装置の製造方法につい
て、図２（ａ）〜（ｇ）の工程図に基づき詳細に説明す
る。

【００２５】まず、図２（ａ）に示すように、圧電基板
１上に励振電極材料を蒸着法やスパッタ法等の薄膜形成
法により所定膜厚に形成する。

【００２６】次に、図２（ｂ）に示すように、フォトリ
ソグラフィ法とＲＩＥ法等により、所定パターン形状を
有する励振電極４を形成した後に、励振電極４を含む領
域上、すなわち、圧電基板１上及び励振電極４上にＣＶ
Ｄ法等の薄膜形成法により、保護膜１２を圧電基板１上
のほぼ全面に積層する。

【００２７】次に、図２（ｃ）に示すように、保護膜１
２上のパッド電極形成領域１２ａを除く所定領域にフォ
トレジスト膜６を積層する。

【００２８】次に、図２（ｄ）に示すように、フォトリ
ソグラフィ法とＲＩＥ法等を用い、図２（ｃ）における
保護膜１２のパッド電極形成領域１２ａを除去して、圧
電基板１の一部（面１ａ）及び励振電極４の一部（配線
端部４ａ）を露出させ、所定パターン形状の保護膜２を
形成する。

【００２９】次に、図２（ｅ）に示すように、露出させ
た圧電基板１の表面に付着したレジスト等の付着物を除
去して表面清浄化処理を行う。ここで、この表面清浄化
処理は、紫外線照射、気相反応、またはエッチングによ
り行う。

【００３０】次に、図２（ｆ）に示すように、フォトレ
ジスト膜６の上、露出させた圧電基板1の面１ａ、及び
露出させた励振電極４の配線端部４ａの上に、スパッタ
法や蒸着法等の薄膜形成法を用いて、圧電基板１上のほ
ぼ全面にパッド電極材料１５を積層する。

【００３１】そして、図２（ｇ）に示すように、フォト
レジスト膜６をリフトオフ法により除去して、所定形状
のパッド電極５を形成することによって弾性表面波装置
を製造する。

【００３２】ここで、パッド電極５を成膜する前に、そ
の成膜させる圧電基板１の表面を清浄にするので、パッ
ド電極５と圧電基板１との密着強度が増し、その後にバ
ンプやボンディングワイヤを接合させる際の剥離などを
極力防止することができる。

【００３３】また、同様に前記表面浄化処理をＵＶ照
射、または気相反応（Ｏ２によるプラズマ処理、または
ＡｒやＯ２の逆スパッタ粒子による反応を用いたり、薄
いふっ酸、硝酸、または燐酸等の酸溶液により圧電基板
１の表面をエッチングして清浄化することによっても同
様な効果が得られる。

【００３４】

【実施例】次に本発明をより具体化した実施例について
説明する。

【００３５】タンタル酸リチウム単結晶からなる厚み
０．３５ｍｍの圧電基板の上に、ＤＣスパッタ装置を用
いてＡｌ−Ｃｕ（１ｗｔ％）の合金を厚み２００ｎｍ程
度に成膜した（なお、１．９ＧＨｚ帯ＳＡＷフィルタの
場合２００ｎｍが好適である）。

【００３６】次に、スピンコーターを用いてフォトレジ
スト膜をコーティングし、縮小投影露光機（ステッパ
ー）により露光を行った。

【００３７】励振電極のパターンはラダー型の１．９Ｇ
Ｈｚ帯用に適した回路構成とした。

【００３８】露光後、現像とＲＩＥを行い所望形状の励
振電極パターンを形成した。

【００３９】その後、ＳｉＯ₂から成る保護膜をＣＶＤ
装置で３００℃にて成膜した。なお、この保護膜の材料
としてはＳｉＯ₂が好適である。なぜなら、ＳｉＯ₂は熱
膨張係数が小さいため基板の伸縮がおさえられ、ＳＡＷ
フィルタの温度特性が改善されるからである。また、こ
の保護膜の好適な膜厚は１５ｎｍ〜１００ｎｍである。
その理由は、１５ｎｍより薄いと保護膜の絶縁効果がな
くなり、１００ｎｍより厚いとフィルタの電気特性であ
る挿入損失が５ｄＢ以上となり特性が劣化するからであ
る。

【００４０】その後、再度フォトリソグラフィを行い、
パッド電極の形状にフォトレジストを現像し除去した。

【００４１】次に、Ｏ₂とＣＦ₄ガスにてＳｉＯ₂にドラ
イエッチングを施した。

【００４２】このとき、パッド電極形状にタンタル酸リ
チウム単結晶基板の一部表面と励振電極の一部を露出さ
せた。

【００４３】次に、ＵＶ照射を１０分行い、基板表面の
レジストなどの有機物を除去して清浄化した後、蒸着法
によりＡｕを８００ｎｍの厚みに成膜した。ここで、パ
ッド電極の材料は後に付けるバンプの材料と同じものが
好適であり、バンプやワイヤの材料をＡｕとする場合、
Ａｕを選択して形成した。また、その厚みは８００ｎｍ
以上であることが好ましい。これは、厚いほど薄膜は破
れにくくなるので、バンプやワイヤの形成後の引っ張り
に対し耐性が高くなるためである。９０℃の剥離液の中
でフォトレジスト膜及びその上に成膜したＡｕ膜を剥離
し、パッド電極を形成した。

【００４４】次に、これらパッド電極上にＡｕバンプを
形成した。この接合状態は良好であった。

【００４５】かくして、本実施例によれば、ダイシェア
強度を測定した結果、従来構造では０．５Ｎ以下であっ
たのに対して、１．０Ｎ以上の非常に高い値が得られ
た。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の弾性表面
波装置及びその製造方法によれば、従来技術に比べ、パ
ッド電極の膜厚を任意に厚くするので剥がれに強い、信
頼性の高い優れた弾性表面波装置を提供できる。また、
パッド電極部分が単層で積層構造ではないため、従来の
ように積層界面からの剥離のない、信頼性に優れた弾性
表面波装置を提供できる。

【００４７】また、パッド電極の構成材料をバンプやボ
ンディングワイヤとの接合に適した材料にすることによ
り、バンプやワイヤの接合を確実にかつ堅固にすること
ができ、剥がれにくい信頼性の高い優れた弾性表面波装
置を提供できる。

【００４８】また、パッド電極の剥がれに対する強度や
バンプやボンディングワイヤの接着強度が十分な場合
は、パッド電極を薄くすることができ、成膜時間や成膜
材料の節約が図れる優れた弾性表面波装置を提供でき
る。

【００４９】また、従来、励振電極と異なる材料のパッ
ド電極を用いる場合は中間層を設ける必要があったが、
本発明ではそのような考慮は全く不要であり、圧電基板
上に直接単層のパッド電極を設けるので、任意の材料を
選択しても圧電基板及びバンプやワイヤに対する密着強
度が大きくすることができ、信頼性の高い優れた弾性表
面波装置を提供できる。

【００５０】さらに、圧電基板の表面浄化処理により、
圧電基板とパッド電極の密着強度を向上させることがで
き、バンプやワイヤを接合した後の剥がれを極力防止す
ることができる、信頼性の高い弾性表面波装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弾性表面波装置の実施形態を模式
的に説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ１−Ａ１線断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ本発明に係る弾性
表面波装置の製造工程を模式的に説明する断面図であ
る。

【図３】従来の弾性表面波装置を模式的に説明する図で
あり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ３−Ａ３線
断面図である。

【図４】従来の他の弾性表面波装置を模式的に説明する
図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ４−Ａ
４線断面図である。

【符号の説明】

１：圧電基板２、１２：保護膜３：パッド電極４：励振電極５：パッド電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電基板上に、弾性表面波を励振する励
振電極と、該励振電極に接続され該励振電極より厚い単
層のパッド電極とをそれぞれ配設するとともに、前記励
振電極の上及び前記パッド電極の外周部に保護膜を形成
したことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項２】圧電基板上に、弾性表面波を励振する励
振電極と、該励振電極に接続され該励振電極と異なる材
料から成る単層のパッド電極とをそれぞれ配設するとと
もに、前記励振電極の上及び前記パッド電極の外周部に
保護膜を形成したことを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項３】圧電基板上に、弾性表面波を励振する励
振電極を形成する工程と、前記励振電極を含む領域上に
保護膜を積層する工程と、前記保護膜上のパッド電極形
成領域を除く所定領域にフォトレジスト膜を積層する工
程と、前記保護膜の前記パッド電極形成領域を除去して
前記圧電基板の一部及び前記励振電極の一部を露出させ
る工程と、前記露出させた圧電基板の表面清浄化処理を
行う工程と、前記フォトレジスト膜の上、前記露出させ
た圧電基板の上、及び前記露出させた励振電極の上に、
パッド電極材料を積層する工程と、前記フォトレジスト
膜を除去してパッド電極を形成する工程とを、含むこと
を特徴とする請求項１乃至２に記載の弾性表面波装置の
製造方法。
【請求項４】前記圧電基板の表面清浄化処理は、紫外
線照射、気相反応、またはエッチングにより行うことを
特徴とする請求項３に記載の弾性表面波装置の製造方
法。