JPH09298442A - Surface acoustic wave device and its manufacture - Google Patents
Surface acoustic wave device and its manufactureInfo
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- JPH09298442A JPH09298442A JP3961997A JP3961997A JPH09298442A JP H09298442 A JPH09298442 A JP H09298442A JP 3961997 A JP3961997 A JP 3961997A JP 3961997 A JP3961997 A JP 3961997A JP H09298442 A JPH09298442 A JP H09298442A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波装置及
びその製造方法に関する。詳細に述べると、本発明は、
優れた耐電力性を有する電極膜を備えた弾性表面波装置
及びその製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface acoustic wave device and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention provides
The present invention relates to a surface acoustic wave device including an electrode film having excellent power resistance and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、弾性表面波（SAW）装置、特に弾
性表面波フィルタは、自動車電話、携帯電話等のRF帯フ
ィルタにおいて、誘電体フィルタに替わって盛んに利用
されるようになってきた。この理由としては、弾性表面
波フィルタは、誘電体フィルタに較べて素子寸法が小さ
いこと、また同じ素子寸法で比較すると電気特性が優れ
ていること等が挙げられる。しかし、弾性表面波を特に
１GHz前後、またはそれ以上の周波数帯、即ち、RF帯で
利用する場合、弾性表面波の励振／受信をするために用
いられる櫛形電極の電極幅及び電極間隔がそれぞれおよ
そ１μm前後以下と微細となり、また、電極膜厚もおよ
そ 0.4μm以下の薄膜になるため、その寿命が短いとい
う問題があった。2. Description of the Related Art Recently, a surface acoustic wave (SAW) device, particularly a surface acoustic wave filter, has been widely used in place of a dielectric filter in an RF band filter of a car phone, a mobile phone or the like. . This is because the surface acoustic wave filter has a smaller element size than a dielectric filter, and has better electrical characteristics when compared with the same element size. However, when the surface acoustic wave is used in the frequency band around 1 GHz or higher, that is, in the RF band, the electrode width and the electrode interval of the comb-shaped electrodes used for exciting / receiving the surface acoustic wave are approximately There is a problem in that the life becomes short because the film becomes fine with a size of about 1 μm or less and the film thickness of the electrode is about 0.4 μm or less.
【０００３】先ず、弾性表面波装置の耐電力性について
説明する。弾性表面波装置の寿命を決めているのは、主
に電極膜の耐電力性である。この弾性表面波装置の電極
膜には、比重が小さいことと、電気抵抗が小さい等の理
由からアルミニウム（Al）が使われている。さて、弾性
表面波装置を動作状態にすると圧電基板上には弾性表面
波が励起され、電極膜には周波数に比例した繰り返し応
力が加わる。この繰り返し応力が電極膜中のAlのマイグ
レーションを生じさせる。このAlのマイグレーションに
より電極膜にはボイド（空乏）やヒロック（突起）とい
った欠陥が発生し、弾性表面波装置の特性を大きく劣化
させることが知られている。この電極膜の劣化現象は、
高周波になるほど、また印加電力が大きいほど顕著に現
れる。同時に、高周波になるほど、電極はより薄膜化、
電極幅およびその間隔はより微細となる。これらの要因
によって、高周波になるほど電極膜はマイグレーション
によって欠陥が発生し易くなり、耐電力性が劣化するこ
とになる。First, the power durability of a surface acoustic wave device will be described. The life of the surface acoustic wave device is determined mainly by the power durability of the electrode film. Aluminum (Al) is used for the electrode film of this surface acoustic wave device because of its low specific gravity and low electric resistance. When the surface acoustic wave device is activated, surface acoustic waves are excited on the piezoelectric substrate, and repetitive stress proportional to the frequency is applied to the electrode film. This repeated stress causes migration of Al in the electrode film. It is known that this migration of Al causes defects such as voids (depletion) and hillocks (protrusions) to occur in the electrode film, greatly deteriorating the characteristics of the surface acoustic wave device. The deterioration phenomenon of this electrode film is
It becomes more prominent as the frequency becomes higher and the applied power becomes higher. At the same time, the higher the frequency, the thinner the electrode,
The electrode width and the interval between the electrodes become finer. Due to these factors, as the frequency becomes higher, the electrode film is more likely to have defects due to migration, resulting in deterioration of power resistance.
【０００４】ところで、このAlのマイグレーションによ
る劣化は、半導体装置の配線技術分野でも課題となって
いる。半導体配線におけるAlのマイグレーションは、電
流によって生じるエレクトロマイグレーション、及び薄
膜の多層化に起因する残留応力によって生じるストレス
マイグレーションの二つに大別されている。一方、弾性
表面波装置においては、半導体装置での状況とは異な
り、前述したように動作周波数に比例した繰り返し応力
が加わる。この外部から加わる繰り返し応力によるマイ
グレーションは、半導体配線におけるストレスマイグレ
ーションとはやや異なり、むしろ金属疲労に類似すると
もいえる。By the way, the deterioration due to the migration of Al is also a problem in the field of wiring technology of semiconductor devices. The migration of Al in the semiconductor wiring is roughly classified into two categories: electromigration caused by current and stress migration caused by residual stress due to multilayering of thin films. On the other hand, in the surface acoustic wave device, unlike the situation in the semiconductor device, repetitive stress proportional to the operating frequency is applied as described above. It can be said that the migration due to the repetitive stress applied from the outside is slightly different from the stress migration in the semiconductor wiring and is rather similar to metal fatigue.
【０００５】さて、弾性表面波装置におけるAl電極膜の
耐電力性を向上させるために、Alに微量の銅（Cu）を添
加したアルミニウム−銅合金（Al−Cu）膜が、J.I.Lath
am等により開示されている（Thin Solid Films、64、p
p.9−15、1979年）。このアルミニウムの合金化によっ
て、電極膜のヒロックやボイドの発生が抑制され、弾性
表面波装置の耐電力性が向上した。Now, in order to improve the power resistance of the Al electrode film in the surface acoustic wave device, an aluminum-copper alloy (Al-Cu) film in which a trace amount of copper (Cu) is added to Al is used in JILath.
disclosed by am et al. (Thin Solid Films, 64, p.
p.9-15, 1979). The alloying of aluminum suppresses the generation of hillocks and voids in the electrode film and improves the power resistance of the surface acoustic wave device.
【０００６】さらに耐電力性を向上させるために、田渕
ほか「ポータブル電話分波器用SAWフィルタの耐電力評
価」（電子情報通信学会技術報告資料、US87−18、1987
年）で報告されているようにAl−Cu電極膜のCu含有量を
増やすことが提案された。また、特開平7−122961号に
開示されているように、Cuを中間層とする三層構造膜
（Al−Cu／Cu／Al−Cu）も提案されている。しかし、こ
れらの構成では耐電力性の向上は得られるものの、他
方、以下に記すような技術課題があった。In order to further improve the power withstanding property, Tabuchi et al., "Electric Power Withstanding Evaluation of SAW Filters for Portable Telephone Dividers" (Technical Report Material of IEICE, US87-18, 1987)
1), it was proposed to increase the Cu content of the Al-Cu electrode film. Further, as disclosed in JP-A-7-122961, a three-layer structure film (Al-Cu / Cu / Al-Cu) having Cu as an intermediate layer is also proposed. However, although these structures can improve the power resistance, there are technical problems described below.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】電気化学で一般に知ら
れているように、AlとCuの組み合わせでは大きな局部電
池効果が発生する。この局部電池効果によって製造工程
中、特にフォトリソグラフィ等において、電極材の腐食
を促進してしまうことが良く知られている。また、現
在、エッチング法には微細電極を高精度に形成できる塩
素系プラズマガスを用いたドライエッチングが一般的に
用いられている。Al−Cu合金膜をドライエッチングした
場合、Cuの塩化物の沸点が高いためエッチングが難し
く、更にCuの塩化物が残留することもあるため、ドライ
エッチング後に電極腐食が発生し易い等の欠点があっ
た。つまり、耐電力性を向上させるためにAl−Cu合金膜
のCu含有量を増やしたり、または、Cuを中間層とする三
層構造膜（Al−Cu／Cu／Al−Cu）等のAlとCuを組み合わ
せた合金膜では、耐電力性に優れる反面、製造工程容易
性の面で問題があった。As is generally known in electrochemistry, the combination of Al and Cu causes a large local cell effect. It is well known that this local battery effect promotes corrosion of the electrode material during the manufacturing process, especially in photolithography and the like. At present, dry etching using a chlorine-based plasma gas that can form fine electrodes with high accuracy is generally used for the etching method. When the Al-Cu alloy film is dry-etched, it is difficult to etch because the boiling point of Cu chloride is high, and since Cu chloride may remain, electrode corrosion tends to occur after dry etching. there were. That is, the Cu content of the Al-Cu alloy film is increased in order to improve the power resistance, or with an Al such as a three-layer structure film (Al-Cu / Cu / Al-Cu) having Cu as an intermediate layer. The alloy film in which Cu is combined has excellent power resistance, but has a problem in terms of ease of manufacturing process.
【０００８】ところで、特開平7−111436号において
は、Al膜上にTa、W等の高融点金属膜を成膜し、350〜45
0℃の熱処理をすることで、Alの結晶粒界近傍に高融点
金属とAlとの化合物を形成させる構成の電極膜が開示さ
れている。この構成においても製造工程において課題が
あった。一般に圧電性基板、特に圧電性単結晶ウェハで
は200〜300℃以上の加熱によってクラックが生じたり、
割れたりすることが知られている。従って、350〜450℃
の熱処理を施すこの構成では、製造歩留まりが非常に悪
い。また、使用している成膜装置は抵抗加熱の蒸着装置
であり、スパッタリング装置に較べると量産性に劣る。
さらに、その成膜工程が2回あり、しかも反応せずに残
存したAl膜上の高融点金属膜を除去する工程が必要であ
り、製造コストが高価となる問題点があった。By the way, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-111436, a refractory metal film such as Ta or W is formed on an Al film to form a film of 350-45.
An electrode film having a structure in which a compound of a refractory metal and Al is formed in the vicinity of an Al crystal grain boundary by heat treatment at 0 ° C. is disclosed. This structure also has a problem in the manufacturing process. Piezoelectric substrates in general, and piezoelectric single crystal wafers in particular, cracks may occur due to heating above 200 to 300 ° C,
It is known to crack. Therefore, 350-450 ℃
With this configuration in which the heat treatment of 1) is performed, the manufacturing yield is very poor. Further, the film forming apparatus used is a resistance heating vapor deposition apparatus, which is inferior in mass productivity to a sputtering apparatus.
Further, the film forming step is performed twice, and a step of removing the refractory metal film remaining on the Al film without reacting is necessary, which causes a problem of high manufacturing cost.
【０００９】そこで、本発明は、弾性表面波を１GHz前
後、またはそれ以上の周波数帯、特に、RF帯で利用する
弾性表面波装置の電極が、薄膜化、及び電極幅並びに電
極間隔の微細化や、動作周波数の高周波化に比例した大
振幅の弾性表面波が定在波として存在する繰り返し応力
によるマイグレ−ションによっても、優れた耐電力性を
有する電極膜を備えた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。Therefore, according to the present invention, the electrode of the surface acoustic wave device which uses the surface acoustic wave in the frequency band of about 1 GHz or higher, particularly in the RF band is made thin and the electrode width and the electrode interval are made fine. Alternatively, a surface acoustic wave device provided with an electrode film having excellent power resistance and a surface acoustic wave device having excellent power resistance even by a migration caused by repeated stress in which a large-amplitude surface acoustic wave proportional to an increase in operating frequency exists as a standing wave. It is intended to provide a manufacturing method.
【００１０】本発明の他の目的は、製造容易で局部電池
効果による電極材の腐食が発生しない、優れた耐電力性
を有する電極膜を備えた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。Another object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device provided with an electrode film which is easy to manufacture and which does not cause corrosion of an electrode material due to a local battery effect and has excellent power resistance and a method for manufacturing the same. With the goal.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
目的を達成するため以下の構成を備えている。本発明の
一態様においては、上記目的を達成するため、圧電性基
板と前記圧電性基板の表面に形成されたアルミニウム−
タンタル合金膜からなる電極とを含む弾性表面波装置に
改良を加える。本発明の弾性表面波装置の特徴とする点
は、電極のアルミニウム−タンタル合金膜がアルミニウ
ムにタンタルが固溶していることにある。In order to achieve the above object, the present invention has the following constitution. In one aspect of the present invention, in order to achieve the above object, a piezoelectric substrate and an aluminum layer formed on the surface of the piezoelectric substrate
An improvement is made to a surface acoustic wave device including an electrode made of a tantalum alloy film. A feature of the surface acoustic wave device of the present invention is that the aluminum-tantalum alloy film of the electrode has a solid solution of tantalum in aluminum.
【００１２】本発明の他の態様においては、圧電性基板
と前記圧電性基板の表面に形成されたアルミニウム−タ
ンタル合金膜からなる電極とを含む弾性表面波装置に改
良を加える。本発明の弾性表面波装置の特徴とする点
は、電極のアルミニウム−タンタル合金膜におけるタン
タルの固溶量が６wt％以下（０を含まず）であることを
特徴とする。In another aspect of the present invention, an improvement is made to a surface acoustic wave device including a piezoelectric substrate and an electrode made of an aluminum-tantalum alloy film formed on the surface of the piezoelectric substrate. A feature of the surface acoustic wave device of the present invention is that the solid solution amount of tantalum in the aluminum-tantalum alloy film of the electrode is 6 wt% or less (not including 0).
【００１３】本発明の好ましい実施の形態においては、
弾性表面波装置の電極を形成するアルミニウム−タンタ
ル合金膜におけるタンタルの固溶量が0.5wt％ないし６w
t％である。In a preferred embodiment of the invention,
The solid solution amount of tantalum in the aluminum-tantalum alloy film forming the electrode of the surface acoustic wave device is 0.5 wt% to 6 w.
t%.
【００１４】本発明のさらに好ましい実施の形態におい
ては、弾性表面波装置の電極を形成するアルミニウム−
タンタル合金膜におけるタンタルの固溶量が３wt％ない
し６wt％である。In a further preferred embodiment of the present invention, the aluminum forming the electrodes of the surface acoustic wave device is
The solid solution amount of tantalum in the tantalum alloy film is 3 wt% to 6 wt%.
【００１５】本発明の一態様においては、弾性表面波装
置の電極を形成するアルミニウム−タンタル合金膜がス
パッタ膜である。In one aspect of the present invention, the aluminum-tantalum alloy film forming the electrode of the surface acoustic wave device is a sputtered film.
【００１６】本発明の他の態様においては、弾性表面波
装置の圧電性基板がタンタル酸リチウム基板である。In another aspect of the present invention, the piezoelectric substrate of the surface acoustic wave device is a lithium tantalate substrate.
【００１７】本発明のさらに他の態様においては、弾性
表面波装置が多重モード型弾性表面波フィルタとして構
成されることが好ましい。In still another aspect of the present invention, the surface acoustic wave device is preferably configured as a multimode surface acoustic wave filter.
【００１８】本発明は、又改良された弾性表面波装置を
製造するための方法を提供する。この方法は、圧電性基
板の表面上にアルミニウム−タンタル合金膜を成膜する
工程と、合金膜を所望の電極パターンに形成する工程
と、複数の所望の電極パターンが形成された圧電性基板
をチップ毎に切断する工程と、チップをパッケージに固
定し、ボンディングワイヤで配線する工程と、パッケー
ジに蓋をする気密封止工程とを含む弾性表面波装置に改
良を加える。本発明の弾性表面波装置の製造方法の特徴
とする点は、アルミニウム−タンタル合金膜を成膜する
工程がスパッタリング法によることである。The present invention also provides a method for manufacturing an improved surface acoustic wave device. This method includes a step of forming an aluminum-tantalum alloy film on the surface of a piezoelectric substrate, a step of forming the alloy film in a desired electrode pattern, and a piezoelectric substrate having a plurality of desired electrode patterns formed therein. An improvement is made to a surface acoustic wave device including a step of cutting each chip, a step of fixing the chip to a package and wiring with a bonding wire, and a hermetic sealing step of covering the package with a lid. A feature of the method of manufacturing the surface acoustic wave device of the present invention is that the step of forming the aluminum-tantalum alloy film is a sputtering method.
【００１９】弾性表面波装置における電極膜のマイグレ
ーションは、半導体装置の配線技術におけるエレクトロ
マイグレーションやストレスマイグレーションと劣化の
様子は類似しているものの、その発生のメカニズムは異
なる。半導体装置の配線技術と弾性表面波装置との差異
は、弾性表面波装置の場合は、電極膜に大きな繰り返し
応力がかかることである。この電極内にかかる最大応力
値はPa単位で10の7乗から8乗のオーダーになるともいわ
れており、バルクAl材の引張り強度を超える値である。
従って、弾性表面波装置の場合、印加（投入）電力の他
に、このような大きな応力、しかも繰り返し応力がかか
ることで、電極膜にはAlのマイグレーションが起因する
ボイドやヒロックが発生し、耐電力性を劣化させてい
る。The migration of the electrode film in the surface acoustic wave device is similar to electromigration and stress migration in the wiring technology of the semiconductor device, but the mechanism of occurrence is different. The difference between the wiring technique of the semiconductor device and the surface acoustic wave device is that in the surface acoustic wave device, a large repetitive stress is applied to the electrode film. The maximum stress value applied to this electrode is said to be in the order of 10 7 to 8 in Pa unit, which is a value exceeding the tensile strength of the bulk Al material.
Therefore, in the case of the surface acoustic wave device, in addition to the applied (input) power, such a large stress, and in addition, a repeated stress, a void or hillock due to migration of Al is generated in the electrode film, The electric power is deteriorated.
【００２０】弾性表面波装置の電極膜の劣化現象を改善
するために、Alに微量のCuを添加したAl−Cu合金膜、即
ち合金化することで耐電力性が向上することは良く知ら
れている。その理由については不明な点が多く定説には
なっていないが、考えられることに次の二つが挙げられ
る。一つは、AlにCu等の添加金属を加えることで結晶粒
径が小さくなり、それが耐電力性を向上させるといわれ
ている。二つ目に、合金化することでAlの格子拡散（粒
内拡散または体積拡散と呼ぶ場合もある）を抑圧させる
ことで耐電力性が向上するともいわれている。It is well known that in order to improve the deterioration phenomenon of the electrode film of the surface acoustic wave device, Al-Cu alloy film in which a trace amount of Cu is added to Al, that is, alloying improves the power resistance. ing. There are many unclear points about the reason for this, but there are two possible reasons. First, it is said that the crystal grain size is reduced by adding an additive metal such as Cu to Al, which improves power resistance. Secondly, it is said that alloying suppresses Al lattice diffusion (sometimes called intragranular diffusion or volume diffusion) to improve power resistance.
【００２１】Taを添加したアルミニウム合金では、Taは
Al中に固溶せず、バルク材でも668℃において最大固溶
限が 0.24 wt％（0.036 at％）に過ぎない。しかし、本
発明ではスパッタ法を用いて薄膜を形成したため、Taを
Al中に強制固溶させることが可能となった。そして、こ
のAl−Ta合金膜では、Taの塩化物の残留が無いため、ド
ライエッチング後に発生する電極腐食が発生しない信頼
性の高い電極が得られた。In an aluminum alloy containing Ta, Ta is
It does not form a solid solution in Al, and even the bulk material has a maximum solid solution limit of only 0.24 wt% (0.036 at%) at 668 ° C. However, in the present invention, since the thin film was formed using the sputtering method, Ta
It became possible to form a solid solution in Al. In this Al-Ta alloy film, since there is no Ta chloride residue, a highly reliable electrode in which electrode corrosion that occurs after dry etching does not occur was obtained.
【００２２】また、このAl−Ta合金膜を高周波弾性表面
波装置の送受波電極または反射器に使用したところ、優
れた耐電力性が確認できた。この理由として、Ta添加の
Al合金膜では、Alに強制固溶したTaがAlの格子拡散（体
積拡散または粒内拡散ともいう）を抑制し、その結果、
Alのマイグレーションによるボイドやヒロックの発生も
抑制していると考えられる。Further, when this Al--Ta alloy film was used for a transmitting / receiving electrode or a reflector of a high frequency surface acoustic wave device, excellent power resistance could be confirmed. The reason for this is that Ta addition
In an Al alloy film, Ta forcedly dissolved in Al suppresses Al lattice diffusion (also referred to as volume diffusion or intragranular diffusion), and as a result,
It is considered that the generation of voids and hillocks due to the migration of Al is also suppressed.
【００２３】本願発明の作用は、特開平7−111436号に
おけるAlと高融点金属の化合物をAlの結晶粒界に形成さ
せてAlの粒界拡散を抑圧する作用とは明らかに異なる。
また、本願発明ではAl中に固溶させることを特徴してお
り、構成も明らかに違う。The operation of the present invention is distinctly different from the operation of forming a compound of Al and a refractory metal at the Al crystal grain boundary in JP-A-7-111436 to suppress the grain boundary diffusion of Al.
Further, the present invention is characterized in that it is solid-solved in Al, and the constitution is obviously different.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例をもとに説
明する。本実施例の弾性表面波装置は、中心周波数 94
7.5MHzの携帯電話機 RF段間フィルタに設計した縦結合
二重モード型弾性表面波フィルタである。３インチ径の
ニオブ酸リチウム（LiNbO3）基板の上に、Ta固溶量が
0.5wt％、3.45wt％、6.64wt％の３種類の Al−Ta合金膜
0.17μｍ厚を成膜した。Embodiments of the present invention will be described below. The surface acoustic wave device of this embodiment has a center frequency of 94
A longitudinally coupled dual-mode surface acoustic wave filter designed for a 7.5MHz mobile phone RF interstage filter. On a 3-inch diameter lithium niobate (LiNbO3) substrate, the solid solution amount of Ta is
Three kinds of Al-Ta alloy films of 0.5wt%, 3.45wt% and 6.64wt%
A film having a thickness of 0.17 μm was formed.
【００２５】ここで、本発明による弾性表面波装置の製
造方法を説明する。ニオブ酸リチウム（LiNbO3）の圧電
性基板の上にスパッタリング装置を用いて、Ta固溶量が
0.5wt％、3.45wt％、6.64wt％の Al−Ta合金膜の電極
を 0.17μｍ厚さに成膜した。次に、電極膜の加工は、
塩素系ガスプラズマを用いたドライエッチングで行っ
た。エッチング後の電極幅は、およそ1μmであった。作
製した弾性表面波チップは、3.8mm×3.8mmの LCC（Lead
-less Chip Carrier）パッケージ内に接着、ボンディン
グワイヤーで入出力及びグランドを接続し、弾性表面波
フィルタを作成した。 ここで、弾性表面波フィルタの
寿命試験、すなわち耐電力性評価について説明する。実
験周波数は、フィルタの通過帯域のうち最も耐電力性が
劣る帯域内の最も周波数の高い点とした。加速実験条件
は、周囲温度 80℃、入力電力１Ｗとした。図２に、実
験に用いた耐電力試験用の測定回路を示す。図２におい
て、発信器１のから発生した高周波信号は、高周波増幅
器２で１Ｗに増幅され、アイソレータ８を介して、80℃
恒温槽３内にある弾性表面波フィルタ４に印加される。
弾性表面波装置、即ちフィルタ４は、高周波電力計９に
接続される。また、電力を印加した時の電気特性を測定
するために、ネットワークアナライザ５が方向性結合器
10及びアッテネータ11を介して弾性表面波フィルタ４の
両端に接続される。発信器１と高周波電力計９、及びネ
ットワークアナライザ５を制御するために、コントロー
ラ７が GP−IBケーブル６でこれらの機器に接続され
る。なお、素子寿命は、フィルタの挿入損失が 0.5dB増
加したときの時間を（TF：Time to Failure）として求
めた。Now, a method of manufacturing the surface acoustic wave device according to the present invention will be described. Using a sputtering device on a lithium niobate (LiNbO3) piezoelectric substrate, the Ta solid solution content was
Electrodes of Al-Ta alloy films of 0.5 wt%, 3.45 wt% and 6.64 wt% were formed to a thickness of 0.17 μm. Next, the processing of the electrode film is
It was performed by dry etching using chlorine-based gas plasma. The electrode width after etching was about 1 μm. The manufactured surface acoustic wave chip is a 3.8 mm × 3.8 mm LCC (Lead
-less Chip Carrier) A surface acoustic wave filter was created by bonding the input and output and ground with bonding wires inside the package. Here, a life test of the surface acoustic wave filter, that is, a power resistance evaluation will be described. The experimental frequency was set to the highest frequency point in the band having the lowest power resistance of the pass band of the filter. The acceleration test conditions were an ambient temperature of 80 ° C and an input power of 1W. FIG. 2 shows a measurement circuit for power withstanding test used in the experiment. In FIG. 2, the high-frequency signal generated from the oscillator 1 is amplified to 1 W by the high-frequency amplifier 2 and passed through the isolator 8 at 80 ° C.
It is applied to the surface acoustic wave filter 4 in the constant temperature bath 3.
The surface acoustic wave device, that is, the filter 4 is connected to a high frequency power meter 9. Also, in order to measure the electrical characteristics when power is applied, the network analyzer 5 is a directional coupler.
It is connected to both ends of the surface acoustic wave filter 4 via 10 and an attenuator 11. A controller 7 is connected to these devices by a GP-IB cable 6 in order to control the transmitter 1, the high frequency power meter 9 and the network analyzer 5. The element life was calculated as the time (TF: Time to Failure) when the filter insertion loss increased by 0.5 dB.
【００２６】このアルミニウムにタンタルが固溶したAl
−Ta合金膜の耐電力性の実験結果を図１に示す。図にお
いて、横軸はTaの固溶量、縦軸は素子寿命（TF）であ
る。この図から明らかなように、Taの固溶量が多いほど
（例えば 0.5wt％以上）素子寿命は長く、純 Al電極薄
膜の寿命に較べると、Al−Ta合金化によって耐電力性が
著しく向上している。また、Ta固溶量が約 3wt％以上で
は、現在一般に用いられているAl−Cu（0.5wt％）合金
電極膜より耐電力性が更に向上している。従って、アル
ミニウムにタンタルが固溶したAl−Ta合金膜により構成
された弾性表面波装置は優れた耐電力性を呈することが
わかる。Al with solid solution of tantalum in this aluminum
Figure 1 shows the experimental results of the power resistance of the -Ta alloy film. In the figure, the horizontal axis is the solid solution amount of Ta, and the vertical axis is the device life (TF). As is clear from this figure, the larger the solid solution amount of Ta (for example, 0.5 wt% or more), the longer the device life becomes. Compared to the life of the pure Al electrode thin film, Al-Ta alloying significantly improves the power resistance. are doing. Further, when the solid solution amount of Ta is about 3 wt% or more, the power resistance is further improved as compared with the Al-Cu (0.5 wt%) alloy electrode film which is generally used at present. Therefore, it can be seen that the surface acoustic wave device formed of the Al-Ta alloy film in which tantalum is solid-solved in aluminum exhibits excellent power resistance.
【００２７】しかし、Taの固溶量の増加に伴い、膜抵抗
が大きくなることが予想される。そこで、TaおよびCu含
有量に対する膜抵抗率を四端子法で測定した結果を図３
に示す。Ta固溶量およびCu含有量に対して共に直線的に
抵抗値は増大している。また、Ta固溶の場合は、Cu含有
に較べ膜抵抗率の増加は大きい。However, it is expected that the film resistance will increase as the solid solution amount of Ta increases. Therefore, the results of measuring the film resistivity with respect to the Ta and Cu contents by the four-terminal method are shown in FIG.
Shown in The resistance value increases linearly with both the Ta solid solution content and the Cu content. Further, in the case of Ta solid solution, the increase in film resistivity is larger than that in the case of containing Cu.
【００２８】この膜抵抗率増大は、弾性表面波フィルタ
の挿入損失へ影響することが知られている。中越他「分
波器用大電力SAWフィルタの検討」（電子情報通信学
会、技術報告、MW83−75、1983年）において、弾性表面
波フィルタの挿入損失の分離を検討している。この報告
によれば、弾性表面波フィルタの挿入損失のうち電極抵
抗損失がおよそ７割と大きな比率を占めることを明らか
にしている。It is known that this increase in the film resistivity affects the insertion loss of the surface acoustic wave filter. Chuetsu et al., "Study of high power SAW filter for duplexer" (IEICE, Technical Report, MW83-75, 1983), is studying separation of insertion loss of surface acoustic wave filter. According to this report, it is clarified that the electrode resistance loss accounts for a large proportion of about 70% of the insertion loss of the surface acoustic wave filter.
【００２９】本実施例では、膜厚が 0.17μmと薄膜であ
るが、例えば共振器ラダー型フィルタや、タンタル酸リ
チウム（LiTaO3）基板を用いた縦結合二重モード型フィ
ルタ等は、同じ周波数帯で２倍以上の膜厚を必要とする
ため、このような膜抵抗の比較的高い電極材料でも、膜
厚を大きくして抵抗値を下げ、挿入損失増加を防ぐこと
は可能である。理想的には弾性表面波装置に用いる電極
材料の膜抵抗率は小さいことが要望されるが、一般に大
きくても５μΩ・cm以下が望ましい。しかし上記のよう
な通常の２倍以上の電極膜厚を必要とする場合、膜抵抗
率はおよそ10μΩ・cmまで、即ち図３よりTa含有量がお
よそ６wt％までは弾性表面波装置として適用可能である
ことは自明である。In this embodiment, the film thickness is 0.17 μm, which is a thin film. However, for example, a resonator ladder type filter and a longitudinally coupled dual mode type filter using a lithium tantalate (LiTaO3) substrate have the same frequency band. Therefore, it is possible to prevent the increase of insertion loss even with such an electrode material having a relatively high film resistance by increasing the film thickness to reduce the resistance value. Ideally, it is desired that the electrode material used in the surface acoustic wave device has a small film resistivity, but generally, it is desirable that the film resistivity be 5 μΩ · cm or less even if it is large. However, when the electrode film thickness that is more than twice the usual thickness is required, the film resistivity is up to about 10 μΩ · cm, that is, Ta content up to about 6 wt% can be applied as a surface acoustic wave device according to FIG. It is self-evident.
【００３０】次に、塩素系ガスプラズマを用いたドライ
エッチング後に発生する電極腐食の実験をした結果を図
４に示す。横軸は添加した合金元素の添加量、縦軸は 2
5μm×25μm内の電極腐食の数である。Cuの場合は含有
量が１wt%を越えると電極腐食が発生し始める。その発
生量もCu含有量に大きく依存し、Cu含有量が多い程その
発生が著しく増大する。一方、Taの場合は固溶量に関わ
らず電極腐食は発生していない。従って、Al−Ta合金薄
膜は、エッチング等の製造工程容易度は非常に高いこと
がわかる。Next, FIG. 4 shows the result of an experiment of electrode corrosion that occurs after dry etching using chlorine-based gas plasma. The horizontal axis represents the amount of alloying elements added, and the vertical axis represents 2
It is the number of electrode corrosion within 5 μm × 25 μm. In the case of Cu, when the content exceeds 1 wt%, electrode corrosion starts to occur. The generation amount also largely depends on the Cu content, and the larger the Cu content, the more significantly the generation amount. On the other hand, in the case of Ta, electrode corrosion did not occur regardless of the amount of solid solution. Therefore, it is understood that the Al-Ta alloy thin film has a very high degree of ease of manufacturing process such as etching.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、耐
電力性に優れ、しかも製造工程中に電極腐食が発生しな
い信頼性の高い弾性表面波装置が得られた。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a surface acoustic wave device which is excellent in electric power resistance and has high reliability in which electrode corrosion does not occur during the manufacturing process.
【図１】Al-Ta電極膜のTa固溶量に対する素子寿命を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing a device life with respect to a solid solution amount of Ta in an Al—Ta electrode film.
【図２】耐電力試験用の測定回路を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a measuring circuit for a power resistance test.
【図３】電極膜の添加物量に対する膜抵抗率を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing a film resistivity with respect to an additive amount of an electrode film.
【図４】電極膜の添加物含有量に対する電極腐食の観察
結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an observation result of electrode corrosion with respect to an additive content of an electrode film.
１ 発信器 ２ 高周波増幅器 ３ 恒温槽 ４ 弾性表面波フィルタ（試験試料） ５ ネットワークアナライザ ６ GP−IBケーブル ７ コントローラ ８ アイソレータ ９ 高周波電力計 １０ 方向性結合器 １１ アッテネータ 1 oscillator 2 high frequency amplifier 3 constant temperature bath 4 surface acoustic wave filter (test sample) 5 network analyzer 6 GP-IB cable 7 controller 8 isolator 9 high frequency power meter 10 directional coupler 11 attenuator
Claims (8)
タル合金膜からなる電極と、を含む弾性表面波装置であ
って、 前記電極のアルミニウム−タンタル合金膜は、アルミニ
ウムにタンタルが固溶していることを特徴とする弾性表
面波装置。1. A surface acoustic wave device comprising: a piezoelectric substrate; and an electrode made of an aluminum-tantalum alloy film formed on the surface of the piezoelectric substrate, wherein the aluminum-tantalum alloy film of the electrode comprises: A surface acoustic wave device characterized in that tantalum is solid-solved in aluminum.
タル合金膜からなる電極と、を含む弾性表面波装置であ
って、 前記電極のアルミニウム−タンタル合金膜におけるタン
タルの固溶量は、６wt％以下（０を含まず）であること
を特徴とする弾性表面波装置。2. A surface acoustic wave device comprising: a piezoelectric substrate; and an electrode made of an aluminum-tantalum alloy film formed on the surface of the piezoelectric substrate, wherein tantalum in the aluminum-tantalum alloy film of the electrode. The surface acoustic wave device is characterized by having a solid solution amount of 6 wt% or less (not including 0).
って、 前記電極のアルミニウム−タンタル合金膜におけるタン
タルの固溶量は、 0.5wt％ないし６wt％であることを特
徴とする弾性表面波装置。3. The surface acoustic wave device according to claim 2, wherein the solid solution amount of tantalum in the aluminum-tantalum alloy film of the electrode is 0.5 wt% to 6 wt%. Wave device.
って、 前記電極のアルミニウム−タンタル合金膜におけるタン
タルの固溶量は、３wt％ないし６wt％であることを特徴
とする弾性表面波装置。4. The surface acoustic wave device according to claim 3, wherein the solid solution amount of tantalum in the aluminum-tantalum alloy film of the electrode is 3 wt% to 6 wt%. apparatus.
に記載した弾性表面波装置であって、 前記電極のアルミニウム−タンタル合金膜は、スパッタ
膜であることを特徴とする弾性表面波装置。5. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the aluminum-tantalum alloy film of the electrode is a sputtered film. apparatus.
に記載した弾性表面波装置であって、 前記圧電性基板は、タンタル酸リチウム基板であること
を特徴とする弾性表面波装置。6. The surface acoustic wave device according to any one of claims 1 to 5, wherein the piezoelectric substrate is a lithium tantalate substrate.
に記載した弾性表面波装置であって、 前記弾性表面波装置は、多重モード型弾性表面波フィル
タであることを特徴とする弾性表面波装置。7. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the surface acoustic wave device is a multimode surface acoustic wave filter. Surface wave device.
ンタル合金膜を成膜する工程と、 該合金膜を所望の電極パターンに形成する工程と、 複数の該所望の電極パターンが形成された圧電性基板を
チップ毎に切断する工程と、 該チップをパッケージに固定し、ボンディングワイヤで
配線する工程と、 前記パッケージに蓋をする気密封止工程と、を含む弾性
表面波装置の製造方法であって、 前記アルミニウム−タンタル合金膜を成膜する工程は、
スパッタリング法によることを特徴とする弾性表面波装
置の製造方法。8. A step of forming an aluminum-tantalum alloy film on the surface of a piezoelectric substrate, a step of forming the alloy film in a desired electrode pattern, and a piezoelectric element in which a plurality of the desired electrode patterns are formed. A method of manufacturing a surface acoustic wave device, comprising: a step of cutting a flexible substrate into chips, a step of fixing the chips to a package and wiring with a bonding wire, and a step of hermetically sealing the package with a lid. Then, the step of forming the aluminum-tantalum alloy film includes
A method for manufacturing a surface acoustic wave device, which is characterized by a sputtering method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3961997A JPH09298442A (en) | 1996-03-08 | 1997-02-25 | Surface acoustic wave device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5114796 | 1996-03-08 | ||
| JP8-51147 | 1996-03-08 | ||
| JP3961997A JPH09298442A (en) | 1996-03-08 | 1997-02-25 | Surface acoustic wave device and its manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09298442A true JPH09298442A (en) | 1997-11-18 |
Family
ID=26379008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP3961997A Pending JPH09298442A (en) | 1996-03-08 | 1997-02-25 | Surface acoustic wave device and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09298442A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6757946B2 (en) * | 2000-03-17 | 2004-07-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Wire bonding method |
| US6903488B2 (en) | 2001-09-21 | 2005-06-07 | Tdk Corporation | SAW device and manufacturing method |
-
1997
- 1997-02-25 JP JP3961997A patent/JPH09298442A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6757946B2 (en) * | 2000-03-17 | 2004-07-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Wire bonding method |
| US6903488B2 (en) | 2001-09-21 | 2005-06-07 | Tdk Corporation | SAW device and manufacturing method |
| US7467447B2 (en) | 2001-09-21 | 2008-12-23 | Tdk Corporation | Method of manufacturing a SAW device |
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