JPH0998043A - 弾性表面波デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

弾性表面波デバイスおよびその製造方法

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JPH0998043A
JPH0998043A JP25228995A JP25228995A JPH0998043A JP H0998043 A JPH0998043 A JP H0998043A JP 25228995 A JP25228995 A JP 25228995A JP 25228995 A JP25228995 A JP 25228995A JP H0998043 A JPH0998043 A JP H0998043A
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JP
Japan
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copper
acoustic wave
wave device
surface acoustic
electrode
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JP25228995A
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Reiko Kobayashi
玲子 小林
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細電極パターンを有していても挿入損失が
小さく、耐電力性が高く、アフターコロージョンに優れ
る。 【解決手段】 圧電基板と、この圧電基板上に形成され
たくし歯状電極部および外部接続部を少なくとも具備し
てなる弾性表面波デバイスにおいて、くし歯状電極部は
銅または銅を主成分とする銅合金層である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話などに用い
られる弾性表面波デバイスおよびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、弾性表面波デバイスの利用帯域の
高周波数化にともない、弾性表面波デバイスの金属電極
の微細化、薄膜化が著しい。そのため配線材料に求めら
れる配線抵抗、エレクトロマイグレション耐性等の条件
も厳しくなる。さらに、従来は問題とならなかった微少
な電極パターン端部の凸凹が電極ショート不良を発生さ
せたり、わずかな電極幅のばらつきが特性に影響をおよ
ぼすことがある。したがって、より高度なパターン形成
技術が要求されている。
【0003】ここで従来の弾性表面波デバイスの構造に
ついて図4を参照し説明する。図4(a)は平面図を図
4(b)はA−A断面図を示す。素子は圧電基板1と、
その上にアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とす
るアルミニウム合金等の金属層3aおよびボンディング
パッドなどの外部接続部4aから形成された電極とから
なる。
【0004】つぎにこの従来の弾性表面波デバイスの製
造方法について図5を参照し説明する。まず圧電基板1
上にスパッタリング法等を用いてアルミニウム等の金属
層3aを成膜する(図5(a))。つぎにポジ型フォト
レジスト2aを塗布し(図5(b))、露光・現象にて
パターン形成を行う(図5(c))。その後ウェットま
たはドライエッチングにて金属電極パターンを形成する
(図5(d))。そして不要となったレジスト2aを剥
離する(図5(e))。こうしてできたチップをパッケ
ージに実装し、弾性表面波デバイスが得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、弾性表面波デ
バイスの利用帯域のより高周波数化が進むとともに弾性
表面波デバイスにおける金属電極のより一層の微細化、
薄層化が要求されるようになると以下の問題が生じた。
【0006】1)微細パターン形成に関する問題 弾性表面波デバイスのくし歯状電極を形成するにあた
り、ステッパを用いる光露光法は量産性に富んでいるた
め多用されている。この中でもi線ステッパによる露光
は解像度が高いため 0.4μm 程度のパターニングが可能
である。弾性表面波デバイスのくし歯状電極の電極幅と
電極間隔とを 1:1とした場合、800MHz 帯では 1.3μm
、 1.5GHz 帯では 0.7μm 、 2.5GHz 帯では 0.4μm
の幅および間隔となる。このような電極幅および電極間
隔を、i線ステッパを用いる光露光法を用いてパターニ
ングし、リン酸系のエッチャントを用いてウェットエッ
チングをする場合、図5(d)に示すように、エッチン
グ時に電極パターンにサイドエッチングが進むため、レ
ジストパターンにこの補正を入れなければならない。こ
の補正量をXとした場合、レジストパターン上での電極
間隔は、設計値の電極間隔から 2Xを差し引いた値とな
る。例えば 1.5GHz 帯の場合、この電極間隔は 0.3μm
となりi線ステッパの解像限界を越えてしまう。このた
め、金属電極のより一層の微細化に対応できないという
問題がある。
【0007】また、金属電極のより一層の微細化が進む
と、従来の純アルミニウム電極ではエレクトロマイグレ
ーションが生じ易く、電力印加時に耐久性不足でデバイ
スが破壊するおそれがある。エレクトロマイグレーショ
ン耐性・耐電力性を向上させるため、アルミニウムに
銅、シリコン等を加え合金配線とすると、今度は配線抵
抗が大きくなり、デバイス特性としては挿入損失が大き
くなる問題がある。
【0008】2)銅電極材に関する問題 電極幅が微細化すると、電極材の電気抵抗もより大きく
なる。低抵抗でかつエレクトロマイグレーション耐性の
高い電極材料として銅がある。しかし、電極材を銅にす
ると、ドライエッチング時のガスがSiCl4 、C12 、アン
モニア等の混合ガスでエッチング温度が 2500 ℃以上の
高温であること、ドライエッチング後のレジスト除去の
アッシング工程で銅が酸化されてしまうこと、銅の塩化
物の蒸気圧が高いため、残滓が残り易くアフターコロー
ジョンが発生し易いこと等の問題がある。
【0009】3)微細加工方法に関する問題 金属電極のより一層の微細化に対処するためにRIE
(Reactive Ion Etching)法とリフトオフ法とが提案さ
れている。RIE法はSiCl4 、 BCl4 などの塩素系ガス
を用いて真空プラズマ中で電極を加工する方法である。
しかしこの方法はアフターコロージョンが発生し易い問
題がある。
【0010】また、リフトオフ法はレジストパターンを
先に形成し、アルミニウム層を蒸着した後にレジストパ
ターン上でのアルミニウム層を除去することによりアル
ミニウムパターンを形成する方法である。アルミニウム
層の成膜には真空蒸着法が通常使用されるが、この場
合、エレクトロマイグレーション対策して電極材料を銅
を含有するアルミニウムとすると銅とアルミニウムの蒸
気圧が異なるために、アルミニウム中に銅が入りにくく
かつアルミニウム層中の銅濃度が基板面と電極表面とで
異なる断面プロファイルが生じ、耐エレクトロマイグレ
ーション信頼性に劣るという問題がある。
【0011】本発明はこのような問題に対処するために
なされたものである。すなわち、請求項1ないし請求項
3の発明は、微細電極パターンを有していても挿入損失
が小さく、耐電力性が高く、アフターコロージョンのな
い弾性表面波デバイスを提供することを目的とする。
【0012】請求項4の発明は、微細電極パターンを容
易に形成することのできる弾性表面波デバイスの製造方
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】請求項1の弾性表面波デ
バイスは、圧電基板と、この圧電基板上に形成されたく
し歯状電極部および外部接続部を少なくとも具備してな
る弾性表面波デバイスにおいて、くし歯状電極部は銅ま
たは銅を主成分とする銅合金層であることを特徴とす
る。
【0014】電極材料に銅または銅を主成分とする銅合
金層とすることで、従来のアルミニウム等に比べ配線抵
抗が小さくなる。これは、純アルミニウムの比抵抗が
2.655×10-6Ωcmであるのに対し、純銅の比抵抗が 1.67
×10-6Ωcmと約 2/3 であることによる。この結果、
デバイス特性としては挿入損失が小さくてすむ。
【0015】さらに、銅はアルミニウムに比ベマイグレ
ーション耐性が高い。従ってデバイスとしては電力印加
時の耐性が高くなり、電力の大きいシステム用としても
使用可能となる。用途が広がるとともに、製造工程にお
ける歩留まりやデバイスの信頼牲も向上する。
【0016】銅としては純銅を、銅を主成分とする銅合
金としては基板と銅薄膜との密着力を上げるためにシリ
コンを少量含有する銅合金を、耐蝕性を向上する目的で
亜鉛、錫、マンガン等を含有する銅合金を使用すること
ができる。
【0017】請求項2の弾性表面波デバイスは、圧電基
板と、この圧電基板上に形成されたくし歯状電極部およ
び外部接続部を少なくとも具備してなる弾性表面波デバ
イスにおいて、外部接続部は、アルミニウム、アルミニ
ウムを主成分とするアルミニウム合金、金および金を主
成分とする金合金の中から選択された少なくとも一つの
層と銅または銅を主成分とする銅合金層と、一部面また
は全面における積層体であり、かつ外部との接続部がア
ルミニウム、アルミニウムを主成分とするアルミニウム
合金、金および金を主成分とする金合金の中から選択さ
れた少なくとも一つの層面にあることを特徴とする。
【0018】ボンディングワイヤーなどとの接続部を銅
または銅を主成分とする銅合金層以外の面とすることに
より、接続強度を向上させ携帯電話などに用いられる場
合の信頼性を確保することができる。
【0019】請求項3の弾性表面波デバイスは、請求項
1または請求項2の弾性表面波デバイスにおいて、くし
歯状電極部の電極指および電極間隔が約 1.5μm 以下で
あることを特徴とする。銅または銅を主成分とする銅合
金層を電極層として使用することにより、とくに電極間
隔が約 1.5μm 以下の微細電極パターンにおいても、マ
イグレーション耐性が高くなるので電力印加時の耐性が
高くなり、本発明は、電力の大きいシステム用としても
使用可能となる。
【0020】請求項4の弾性表面波デバイスの製造方法
は、圧電基板上にレジスト層を形成する工程と、このレ
ジスト層を露光・現像することにより圧電基板上にパタ
ーンを形成する工程と、このパターン上から銅または銅
を主成分とする銅合金層を形成する工程と、レジスト層
上に形成された銅または銅を主成分とする銅合金層をレ
ジスト層とともに剥離する工程とからなることを特徴と
する。
【0021】上述のリフトオフ法にて銅等の金属電極を
パターン形成することにより、銅のエッチング時に使用
していたSiCl4 、C12 、アンモニア等の危険なガスも不
要になる。そして 250℃以上の高温になるプロセスもな
いため、温度衝撃によるウェハ割れや焦電牲ウェハ使用
時の静電気による搬送不良,静電破壊の心配がない。そ
してドライエッチングを行わないため、レジスト剥離も
ウェット処理で容易に行うことができ、アッシングプロ
セスで配線材料が酸化してしまうおそれもない。またア
ルミニウム等のウェット、ドライエッチングの時のよう
にサイドエッチングやアフターコロージョンの心配がな
いため、線幅制御が容易であり、歩留まりや信頼牲も向
上する。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図1ない
し図3を参照しながら説明する。図1は、本発明の弾性
表面波デバイスの構造を示す図であり、図1(a)は平
面図を図1(b)はA−A断面図を、図1(c)はB−
B断面図をそれぞれ示す。
【0023】素子は LiNbO3 等の圧電基板1と、その基
板上に純銅の薄層から形成された電極3および外部接続
部4とからなる。図1(b)において、くし歯状電極3
の電極幅と電極間隔の比は 1:1であり、電極幅は 1.3μ
m とした。図1(c)において、外部接続部4はボンデ
ィングワイヤー5により入出力端子に接続されている。
【0024】つぎに、図2に製造方法を示す。LiNbO3
等の圧電基板1上にネガ型フォトレジスト2を塗布乾燥
する(図2(a))。フォトレジスト2上に露光・現像
することにより電極パターン形成を行う(図2
(b))。つぎに基板1およびフォトレジストパターン
2の上に蒸着法を用いて銅層3bを成膜する(図2
(c))。つぎにフォトレジスト2およびレジスト上の
銅層3bをレジスト剥離液にてリフトオフし、銅電極3
を形成する(図2(d))。
【0025】外部接続部の構成例を図3に示す。図3に
おいて、ボンディングワイヤー5は、アルミニウムまた
は金の細線である。図3(a)は、アルミニウムまたは
金層6が銅層上に一部重なる形で積層された断面形状で
あり、ボンディングワイヤー5との接続は、このアルミ
ニウムまたは金の単層上でなされる。
【0026】図3(b)は、アルミニウムまたは金層を
形成した後に銅により電極層を形成した場合を示す。こ
の場合においてもボンディングワイヤー5との接続は、
このアルミニウムまたは金の単層上でなされる。
【0027】図3(c)は、銅電極層上の接続部上にア
ルミニウムまたは金層が全部重なる形で積層された断面
形状であり、ボンディングワイヤー5との接続は、積層
されたアルミニウムまたは金層上でなされる。
【0028】上述のように、接続は必要とされる接続強
度によって適宜選択することができ、接続強度がより必
要となる場合はボンディングワイヤーと同種の金属材を
選択することが好ましい。
【0029】こうして得られたチップをパッケージに実
装し、弾性表面波デバイスが得られる。得られた弾性表
面波デバイスを 85 ℃、相対湿度 95 %の雰囲気に 500
時間放置してもアフターコロージョンがみられなかっ
た。また、耐電力性に優れ、デバイスの挿入損失も 2.0
dBと小さかった。
【0030】
【発明の効果】請求項1または請求項3の発明は、電極
部を構成する金属薄層に銅または銅を主成分とする銅合
金を用いることにより、配線抵抗が小さくなり、その結
果デバイスの挿入損失が小さくなる。またマイグレーシ
ョン耐性が高いため、デバイスの耐電力性が高くなる。
デバイス特性の向上にともない、高周波数化に対応した
携帯電話などに使用できる。
【0031】請求項2の発明は、請求項1の効果に加え
て外部接続部がアルミニウム、アルミニウムを主成分と
するアルミニウム合金、金および金を主成分とする金合
金の中から選択された少なくとも一つの層面にあるの
で、銅層との腐食などが発生せずボンディングワイヤー
との接続強度に優れる。その結果、弾性表面波デバイス
の信頼性が向上する。
【0032】請求項4の発明は、リフトオフにて金属電
極をパターン形成することにより、電極部を銅にしても
危険なガスや高温プロセスを用いずに容易にパターン形
成ができる。さらにサイドエッチングやアフターコロー
ジョンの心配もなく、線幅制御が容易で歩留まりや信頼
性も向上する。この結果、従来の構造、製造方法では困
難であった高性能の弾性表面波デバイスを高歩留まりで
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の弾性表面波デバイスの構造を示す図で
ある。
【図2】本発明の弾性表面波デバイスの製造方法を示す
図である。
【図3】本発明の弾性表面波デバイスの外部接続部の構
成例を示す図である。
【図4】従来の弾性表面波デバイスの構造を示す図であ
る。
【図5】従来の弾性表面波デバイスの製造方法を示す図
である。
【符号の説明】
1……圧電基板、2……ネガ型フォトレジスト、3……
電極、3b……レジスト上の銅層、4……外部接続部、
5……ボンディングワイヤー。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板と、この圧電基板上に形成され
    たくし歯状電極部および外部接続部を少なくとも具備し
    てなる弾性表面波デバイスにおいて、 前記くし歯状電極部は銅または銅を主成分とする銅合金
    層であることを特徴とする弾性表面波デバイス。
  2. 【請求項2】 圧電基板と、この圧電基板上に形成され
    たくし歯状電極部および外部接続部を少なくとも具備し
    てなる弾性表面波デバイスにおいて、 前記外部接続部は、アルミニウム、アルミニウムを主成
    分とするアルミニウム合金、金および金を主成分とする
    金合金の中から選択された少なくとも一つの層と前記銅
    または銅を主成分とする銅合金層と、一部面または全面
    における積層体であり、かつ外部との接続部がアルミニ
    ウム、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金、
    金および金を主成分とする金合金の中から選択された少
    なくとも一つの層面にあることを特徴とする弾性表面波
    デバイス。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の弾性表面
    波デバイスにおいて、前記くし歯状電極部の電極指幅お
    よび電極間隔が 1.5μm 以下であることを特徴とする弾
    性表面波デバイス。
  4. 【請求項4】 圧電基板上にレジスト層を形成する工程
    と、 このレジスト層を露光・現像することにより前記圧電基
    板上にパターンを形成する工程と、 このパターン上から銅または銅を主成分とする銅合金層
    を形成する工程と、 前記レジスト層上に形成された銅または銅を主成分とす
    る銅合金層を前記レジスト層とともに剥離する工程とか
    らなる弾性表面波デバイスの製造方法。
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