弹性表面波元件及半导体装置的制造方法.pdf

一种弹性表面波元件及半导体装置的制造方法，将预先利用使用电子束的光刻技术制造的具有高精度的凹凸的模板(3)，按压到涂有抗蚀膜(2)的基板(1)上，转印抗蚀膜图形(5)。再在通过转印形成的抗蚀膜图形(5)上，成形金属薄膜(6)，利用剥离法与抗蚀膜(2)一同剥离。

1.  一种弹性表面波元件的制造方法，在压电体基板上涂布抗蚀膜，将表面形成有所希望的凹凸图形的模板，按压在所述压电体基板上的抗蚀膜上，形成抗蚀膜沟状图形，根据所述抗蚀膜沟状图形而形成电极膜图形。

2.  根据权利要求1所述的弹性表面波元件的制造方法，所述电极膜图形是通过堆积电极膜，再利用剥离法将该电极膜的一部分与所述抗蚀膜沟状图形一起除去而形成的。

3.  根据权利要求1所述的弹性表面波元件的制造方法，在涂布所述抗蚀膜之前堆积电极膜，所述电极膜图形是通过图形化所述电极膜而形成的。

4.  根据权利要求1所述的弹性表面波元件的制造方法，所述模板是从硅、硅氧化膜、硅玻璃、蓝宝石、蓝宝石玻璃、高分子树脂、殷钢、因瓦合金及科瓦铁镍钴合金中至少选择一种材料而形成的。

5.  根据权利要求1所述的弹性表面波元件的制造方法，所述凹凸图形，是通过利用电子束曝光的光刻，在所述模板上形成的。

6.  根据权利要求1所述的弹性表面波元件的制造方法，在所述模板的表面形成具有疏水基的有机高分子薄膜。

7.  根据权利要求1所述的弹性表面波元件的制造方法，在所述抗蚀膜沟状图形成形后，将抗蚀膜沟状图形灰化。

8.  根据权利要求1所述的弹性表面波元件的制造方法，所述电极膜图形的电极宽度为0.4微米以下。

9.  一种半导体装置的制造方法，在基板上涂布抗蚀膜，将表面形成有所希望的凹凸图形的模板按压在所述基板上的抗蚀膜上，形成抗蚀膜沟状图形。

弹性表面波元件及半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种弹性表面波元件及半导体装置的制造方法，尤其是能够廉价地批量生产即使在高频区域和短波区域也能高精度地确定使用频率及使用波长的元件的制造方法。
背景技术
弹性表面波元件是利用压电体基板上形成的帘状电极，在基板表面产生弹性表面波的元件，在无线通信领域，作为带通滤波器及共振器等被广泛利用。尤其是当用作带通滤波器时，与电介质滤波器和叠层LC滤波器相比，具有体积小，能迅速去除波段外信号的特性。因此，把弹性表面波元件用作手机等通信工具的带通滤波器占主流。另外，不仅在电气、通信领域，在DNA排列设备及传感器等包括生物化学领域在内的多学科领域中也开始使用。
在无线通信领域中使用的弹性表面波元件，具有使压电体基板上产生弹性表面波的帘状电极，该帘状电极的宽度，与根据使用频率确定波长有关。例如，将弹性表面波元件作为共振器使用时，把帘状电极的宽度，设定为利用共振器的共振频率除弹性表面波的音速所得到的波长的1/4的值。近年来，随着利用普通光的光刻技术的发展，在无线通信领域，已经制造出适合在Bluetooth(蓝牙)及无线LAN(局域网)等中使用的频率为2.4GHZ，电极宽度为0.4μm的元件。
众所周知，在弹性表面波元件上，形成微细电极图形的方法一般是剥离(リフトオフ)法。在剥离法中，首先，在压电体基板上，利用普通光进行光刻来制作抗蚀膜图形，接下来，将金属膜形成在基板的一面，与抗蚀剂一起剥离不需要的金属膜部分而形成金属电极图形。此外，还有一种让电极用金属膜在压电体基板上成形后，通过采用普通光的光刻形成抗蚀剂图形，再沿抗蚀剂图形蚀刻金属膜，从而形成电极的方法。
近年来，受可利用的频率资源的限制及随着无线通信的宽带化的发展，通信中使用的电波的频率向更高的频率波段转变。例如，在无线LAN中使用的频率波段继2.4GHZ波段之后，又变为5GHZ波段、26GHZ波段，其波段也越来越高。预计在第4代携带电话上使用的频率波段将为5GHZ波段或者更高。因此，这就要求弹性表面波元件，要具有适合于在高频区域及短波长区域中使用的特性。
如上所述，帘状电极的宽度由使用的频率决定，使用的频率越高电极的宽度越窄。这里，在制造用于高频率波段，特别是电极宽度较窄的弹性表面波元件时，为降低电极宽度的误差，有必要形成高精度的抗蚀剂图形。
例如，使用LiTaO3基板作为压电体基板制造弹性表面波元件时，为适应伴随高频化的弹性表面波的短波长化，有必要实现高精度的抗蚀剂图形，以便能够将0.4微米以下的电极宽度控制在1％以下的误差范围内。然而，在现有的采用普通光的光刻技术中，形成出这样高精度的抗蚀膜图形是比较困难的。即使使用其他材料的基板作为压电体基板，例如，LiNbO3基板、水晶基板、金刚石薄膜基板、或者ZnO薄膜基板，由于音速不同，电极宽度具有稍许不同，而与上述的电极宽度相差不超过一位。可见，采用普通光的光刻技术，已经达到了其应用极限。
另一方面，作为可以形成微细高精度的抗蚀剂图形的技术，有用电子束照射抗蚀剂曝光的蚀刻技术。该技术的能够以1纳米左右的精度实现宽度为0.4微米以下的电极。但是，用电子束曝光形成抗蚀剂图形，因为是用电子束沿图形在抗蚀剂上进行描画，所以，与能够成批曝光的光刻技术相比，存在生产率较低的缺点。又因为其精度极高，不能忽视由于外部温度变化引起基板的热膨胀和伸缩等，导致每个基板的描画图形的经时间变化所引起的误差，同时产量也是个问题。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术的问题，其目地是提供一种弹性表面波元件及半导体装置的制造方法，能够廉价地批量生产即使在高频区域和短波长区域也能高精度地确定使用频率和使用波长的元件。
本发明的弹性表面波元件的制造方法，其特征在于包括在压电体基板上涂布抗蚀膜的步骤，将表面形成有所希望的凹凸图形的模板按压在所述压电体基板上的抗蚀膜上，形成抗蚀膜沟状图形的步骤，以及根据所述抗蚀膜沟状图形而形成电极膜图形的步骤。
根据本发明，在成形抗蚀膜图形的工序中，通过在抗蚀膜表面按压模板，使该抗蚀膜成形出具有所希望的凹凸的图形。因而，不存在利用光及电子束的曝光工序，另外，由于是只将模板按压在抗蚀膜上的成批转印方式，所以，可以批量生产出具有尺寸精度高的电极宽度的弹性表面波元件。
此外，本发明的半导体装置的制造方法，其特征在于包括在基板上涂布抗蚀膜的步骤，以及将表面形成有所希望的凹凸图形的模板按压在所述基板上的抗蚀膜上，形成抗蚀膜沟状图形的步骤。
通过采用利用模板在抗蚀膜上成形图形的工序，可批量生产出尺寸精度高的图形。
本发明的弹性表面波元件的制造方法中，形成所述电极膜图形的步骤，包括堆积电极膜的步骤，以及将该电极膜的一部分与所述抗蚀膜沟状图形一起除去的剥离步骤
或者，也可以通过包括在涂布所述抗蚀膜的步骤之前堆积电极膜的步骤，形成所述电极膜图形的步骤将所述电极膜图形化。
本发明的弹性表面波元件的制造方法，优选所述凹凸图形通过利用电子束曝光的光刻在所述模板上形成。作为模板的制造方法，通过采用利用电子束曝光的光刻技术，能够以纳米等级的精度成形图形。而且，通过重复利用该模板，用电子束曝光的每块基板上的描画图形，不会因外部温差等变化发生随时间的变化。
另外，上述模板优选从硅、硅氧化膜、硅玻璃、蓝宝石、蓝宝石玻璃、高分子树脂、殷钢、因瓦合金及科瓦铁镍钴合金中至少选择一种材料而形成。
更具体而言，作为模板的材质，希望采用适合细微加工的硅及硅氧化膜，或石英等热膨胀率小比较硬的硅玻璃、蓝宝石、蓝宝石玻璃，或易加工的高分子树脂，如果使用金属材料，则希望是热膨胀率较小的殷钢、因瓦合金及科瓦铁镍钴合金。
本发明的弹性表面波元件的制造方法，优选在上述模板的表面形成具有疏水基的有机高分子薄膜。此时，模板易从抗蚀膜上剥离。
本发明的弹性表面波元件的制造方法，优选在所述抗蚀膜沟状图形成形的步骤之后，还包括将抗蚀膜沟状图形灰化的步骤。在此情况下，通过去除残存在凹陷部位的抗蚀膜，可防止电极用金属膜剥离。
本发明的弹性表面波元件的制造方法，优选上述电极膜图形的电极宽度在0.4微米以下。
本发明尤其是在制造主要使用频率在2.5GHz以上，主要使用的弹性表面波的波长在1.6微米以下的弹性表面波元件时效果显著。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的弹性表面波元件的制造方法的步骤的流程图。
图2A～图2F是表示图1的弹性表面波元件的制造方法的示意图。
实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
参照图1及图2A～图2F说明弹性表面波元件的制造方法。
首先，如图2A所示，在压电体基板1上，利用旋压覆盖法成膜平坦的抗蚀膜2(步骤S1)。作为压电体基板1，可以优选LiTiO3、LiNbO3、水晶那样的单晶压电体基板，在其上成形绝缘膜的基板，PZT、PLZT等陶瓷压电体构成的基板，或在基板上层叠成膜金刚石薄膜和ZnO薄膜那样的薄膜的基板。
其次，如图2B所示，将其上面形成了帘状微细电极图形4的模板3按压在基板1的表面。这样，如图2C所示，模板3上的帘状微细电极图形4就转印到抗蚀膜2上，形成所希望的抗蚀膜图形5(步骤S2)。将模板3按压到抗蚀膜2上时，希望将基板的温度控制到抗蚀膜2的玻璃转变温度以上。由此，能够降低图形转印时的压力。另外，希望预先利用使用电子束曝光的精度高的光刻技术制作模板3。
作为模板3的材质，若采用微细加工技术的最有发展的硅及硅基板上的硅氧化膜，则很容易加工。另外，如果采用热膨胀率小且硬的硅玻璃、蓝宝石、蓝宝石玻璃等石英材料，则图形转印时的温度调整条件将大大缓和。而且，使用这些对可见光透明的材质的模板时，与基板之间配合容易。或者，作为模板的材质，也可以使用易于加工的高分子树脂。在此方法中，为了大幅缓和图形转印时的温度调整条件，如使用金属材料，则希望使用热膨胀率小的殷钢(インバ一)、因瓦合金(アンバ一)、科瓦铁镍钴合金。而且，在模板3的表面，以不影响图形精度的厚度，或者将薄膜厚度预先考虑进图形精度，这样，一旦形成了含有疏水基的有机分子薄膜，模板3就很容易从抗蚀膜2中拔出。
其次，将图2C的抗蚀膜4整体灰化，或者进行各向异性的较强的干刻蚀，除去抗蚀膜图形5的凹馅部位(沟内)中残存的抗蚀膜(步骤S3)。通过这道工序，如图2D所示，抗蚀膜图形5的沟内部位，就露出了压电体基板1的表面。
接下来，如图2E所示，将电极用的金属膜6通过溅射成膜(步骤S4)。
其后，利用剥离抗蚀膜2以及其上的金属膜6的剥离法，如图2F所示，在压电体基板1上形成微细电极图形7(步骤S5)。
使电极图形7的宽度与从通常的使用频率计算出的波长λ的1/4值保持一致。通过对模板3的图形进行细致测量和挑选，即使是0.4微米以下的电极宽度，也能达到1纳米程度的精度。
制作好的弹性表面波元件，通过切割而分离成各个芯片，再组装。这样，由于可以将图形成批转印到基板的抗蚀膜上，所以电极形成工序的产量很大，适用于批量生产。即，可廉价地批量生产即使在高频及短波区域也能高精度地确定使用频率及波长的元件。
在上述实施方式中，虽然列举了剥离法的例子，但在本发明的弹性表面波元件的制造方法中，不限于此，例如，在涂布抗蚀剂的工序之前先堆积电极膜，成形抗蚀膜并形成抗蚀膜图形后，把该抗蚀膜图形作为掩膜蚀刻电极膜也可。
以上，基于优选实施方式对本发明进行了说明，而本发明的弹性表面波元件及半导体装置的制造方法，不仅限于上述实施方式，根据上述实施方式例的构成实行了各种修改和变更的弹性表面波元件及半导体装置的制造方法，也包含在本发明的范围之内。
产业上的利用可能性
本发明的弹性表面波元件及半导体装置的制造方法，预先制造高精度模板，通过将模板按压在涂布了抗蚀膜的基板上，将抗蚀膜成形为具有所要求的凹凸的图形。因此，能够廉价地批量生产出即使是在高频区域及短波领域，也能高精度地确定使用频率及使用波长的元件。