JP2002026685A - Surface acoustic wave element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、弾性表面波素子
に関するもので、特に、たとえばアンテナデュプレクサ
として用いるのに適した高い耐電力性を有する電極を備
える、弾性表面波素子に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave device, and more particularly to a surface acoustic wave device provided with an electrode having high power durability suitable for use as, for example, an antenna duplexer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】弾性表面波素子は、周知のように、機械
的振動エネルギーが固体表面付近にのみ集中して伝搬す
る弾性表面波を利用した電子部品であり、一般に、圧電
性を有する圧電基板と、この圧電基板上に形成された、
信号を印加するためのインタディジタルトランスデュー
サ（ＩＤＴ）電極のような電極とをもって構成され、フ
ィルタや共振器として用いられている。2. Description of the Related Art As is well known, a surface acoustic wave element is an electronic component using a surface acoustic wave in which mechanical vibration energy propagates only in the vicinity of a solid surface, and is generally a piezoelectric substrate having piezoelectricity. And formed on this piezoelectric substrate,
It is configured with electrodes such as an interdigital transducer (IDT) electrode for applying a signal, and is used as a filter or a resonator.
【０００３】このような弾性表面波素子において、電極
材料としては、電気抵抗率が低く、比重の小さいＡｌま
たはＡｌを主成分とするＡｌ系合金を用いるのが一般的
である。In such a surface acoustic wave device, as an electrode material, it is common to use Al having a low electric resistivity and a small specific gravity or an Al alloy containing Al as a main component.
【０００４】近年、小型化かつ軽量化された携帯電話な
どの移動体通信端末装置の開発が急速に進められてい
る。そのため、これらの移動体通信端末装置に使用され
る部品の小型化が求められており、ＲＦ部（高周波部）
の小型化に寄与するため、共振器、段間フィルタ、ディ
プレクサなどを弾性表面波素子によって構成することが
行なわれている。これらの中でも、アンテナディプレク
サとなる弾性表面波素子は、ＲＦ部のフロントエンド部
に位置するため、高い耐電力性が要求される。[0004] In recent years, the development of mobile communication terminals such as portable telephones, which have been reduced in size and weight, has been rapidly advanced. Therefore, miniaturization of components used in these mobile communication terminal devices is required, and an RF unit (high-frequency unit) is required.
In order to contribute to the miniaturization of devices, a resonator, an interstage filter, a diplexer, and the like are configured by a surface acoustic wave element. Among these, the surface acoustic wave element serving as an antenna diplexer is located at the front end of the RF unit, and therefore requires high power durability.
【０００５】加えて、移動体通信の高周波化に伴い、弾
性表面波素子の動作周波数も数百ＭＨｚから数ＧＨｚへ
と高周波化するとともに、高出力化が望まれている。高
周波化により、ＩＤＴ電極のパターン幅の微細化が必要
となり、中心周波数２ＧＨｚ帯フィルタでは、電極線幅
を約０. ５μｍに形成する必要がある。In addition, with the increase in the frequency of mobile communication, the operating frequency of the surface acoustic wave element has been increased from several hundred MHz to several GHz, and high output has been desired. Due to the increase in frequency, the pattern width of the IDT electrode needs to be finer, and in the center frequency 2 GHz band filter, the electrode line width needs to be formed to about 0.5 μm.
【０００６】しかしながら、上述のように微細な線幅を
有するＩＤＴ電極に高電圧レベルの信号を印加すると、
弾性表面波によって、ＩＤＴ電極が強い応力を受ける。
この応力が、電極膜の限界応力を超えると、ストレスマ
イグレーションが発生する。前述したように、電極材料
としてＡｌが用いられていると、ストレスマイグレーシ
ョンのため、Ａｌ原子が結晶粒界を移動し、その結果、
電極にヒロックやボイドが発生し、そのため、電極が破
壊し、やがては、電気的短絡や挿入損失の増加、共振子
のＱ低下などの弾性表面波素子の特性劣化に至る。However, when a high voltage level signal is applied to the IDT electrode having a fine line width as described above,
The IDT electrode receives a strong stress due to the surface acoustic wave.
When this stress exceeds the critical stress of the electrode film, stress migration occurs. As described above, when Al is used as an electrode material, Al atoms move through crystal grain boundaries due to stress migration, and as a result,
Hillocks and voids are generated in the electrodes, and the electrodes are destroyed. Eventually, the characteristics of the surface acoustic wave element deteriorate, such as an electrical short circuit, an increase in insertion loss, and a decrease in the Q of the resonator.
【０００７】このような問題を解決するため、特開平９
−９８０４３号公報や特開平９−１９９９７６号公報で
は、圧電基板上に形成された電極において、Ｃｕを用い
ることが記載されている。To solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No.
JP-98043-A and JP-A-9-199976 disclose that Cu is used for an electrode formed on a piezoelectric substrate.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｃｕに
は、酸化されやすく耐蝕性が劣るという問題がある。ま
た、Ｃｕをもって構成された電極は、圧電基板との密着
性が悪いという問題もある。However, there is a problem that Cu is easily oxidized and has poor corrosion resistance. In addition, there is a problem that the electrode made of Cu has poor adhesion to the piezoelectric substrate.
【０００９】上述した公報においては、Ｃｕの耐酸化性
および耐蝕性を向上させるため、Ｚｎ等の金属を少量添
加することが記載されているが、このような対策では、
Ｃｕの耐酸化性および耐蝕性を十分に向上させることが
できない。In the above-mentioned publication, it is described that a small amount of metal such as Zn is added in order to improve the oxidation resistance and corrosion resistance of Cu.
The oxidation resistance and corrosion resistance of Cu cannot be sufficiently improved.
【００１０】また、特開平９−９８０４３号公報では、
Ｃｕにシリコンを少量含有させることによって、基板と
の密着性の向上を図ることが記載されているが、その効
果は十分でなく、たとえば、ワイヤボンディング時に電
極が基板から剥がれるという問題に遭遇することがあ
る。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-98043,
It is described that by including a small amount of silicon in Cu, the adhesion to the substrate is improved, but the effect is not sufficient. For example, the problem that the electrode is peeled off from the substrate during wire bonding is encountered. There is.
【００１１】そこで、この発明の目的は、電極において
Ｃｕを用いながらも、上述したような問題を解決し得
る、弾性表面波素子を提供しようとすることである。An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device which can solve the above-mentioned problems while using Cu for an electrode.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明は、圧電基板
と、この圧電基板上に形成された電極とを備える、弾性
表面波素子に向けられるものであって、上述した技術的
課題を解決するため、電極が、圧電基板上に形成され
る、ＴｉまたはＴｉ合金からなる第１の電極層と、第１
の電極層上に形成される、ＣｕまたはＣｕ合金からなる
第２の電極層とを備えることを特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a surface acoustic wave device having a piezoelectric substrate and electrodes formed on the piezoelectric substrate, and solves the above-mentioned technical problems. Therefore, the first electrode layer made of Ti or a Ti alloy, which is formed on the piezoelectric substrate,
And a second electrode layer made of Cu or a Cu alloy, which is formed on the above electrode layer.
【００１３】この発明において、電極は、第２の電極層
上に形成される、Ｃｕの酸化を抑制するための第３の電
極層をさらに備えていることが好ましい。In the present invention, the electrode preferably further includes a third electrode layer formed on the second electrode layer for suppressing oxidation of Cu.
【００１４】上述の第３の電極層は、より好ましくは、
第２の電極層の上面および側面を被覆するように形成さ
れる。この場合、第３の電極層は、スパッタリング法に
よって形成されることが好ましい。The above-mentioned third electrode layer is more preferably
The second electrode layer is formed so as to cover the top and side surfaces. In this case, the third electrode layer is preferably formed by a sputtering method.
【００１５】また、電極として、上述の第１ないし第３
の電極層を備える場合、第２の電極層の厚みは、電極の
総厚みの４０％以上かつ８０％以下とされることが好ま
しい。Further, the first to third electrodes described above are used as electrodes.
When the second electrode layer is provided, the thickness of the second electrode layer is preferably 40% or more and 80% or less of the total thickness of the electrode.
【００１６】なお、第３の電極層は、好ましくは、Ａｌ
もしくはこれを主成分とする合金またはＡｕまたはこれ
を主成分とする合金から構成される。The third electrode layer is preferably made of Al
Alternatively, it is made of an alloy containing Au as a main component or Au or an alloy containing Au as a main component.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施形態に
よる弾性表面波素子１の一部を示す断面図であり、圧電
基板２上に電極３が形成された部分を示している。FIG. 1 is a sectional view showing a part of a surface acoustic wave device 1 according to an embodiment of the present invention, showing a portion where an electrode 3 is formed on a piezoelectric substrate 2.
【００１８】圧電基板２は、たとえば、ＬｉＴａＯ3 ま
たはＬｉＮｂＯ3 の単結晶から構成される。The piezoelectric substrate 2 is made of, for example, a single crystal of LiTaO 3 or LiNbO 3 .
【００１９】また、電極３は、圧電基板２上に形成され
る第１の電極層４と、第１の電極層４上に形成される第
２の電極層５と、第２の電極層５上に形成される第３の
電極層６とを備えている。The electrode 3 includes a first electrode layer 4 formed on the piezoelectric substrate 2, a second electrode layer 5 formed on the first electrode layer 4, and a second electrode layer 5. And a third electrode layer 6 formed thereon.
【００２０】第１の電極層４は、ＴｉまたはＴｉ合金か
らなり、たとえば、蒸着法によって形成される。第２の
電極層５は、ＣｕまたはＣｕ合金からなり、たとえば、
蒸着法によって形成される。The first electrode layer 4 is made of Ti or a Ti alloy, and is formed by, for example, a vapor deposition method. The second electrode layer 5 is made of Cu or a Cu alloy, for example,
It is formed by an evaporation method.
【００２１】このように、ＣｕまたはＣｕ合金からなる
第２の電極層５を形成するにあたって、その下地層とし
て、圧電基板２上にＴｉまたはＴｉ合金からなる第１の
電極層４をまず形成することによって、第２の電極層５
の圧電基板２への密着性を高めることができる。また、
ＴｉまたはＴｉ合金からなる第１の電極層４上に、Ｃｕ
またはＣｕ合金からなる第２の電極層５を形成すること
によって、この第２の電極層５における結晶配向性が向
上し、耐電力性を向上させることができる。As described above, in forming the second electrode layer 5 made of Cu or Cu alloy, the first electrode layer 4 made of Ti or Ti alloy is first formed on the piezoelectric substrate 2 as a base layer. As a result, the second electrode layer 5
To the piezoelectric substrate 2 can be improved. Also,
Cu is deposited on the first electrode layer 4 made of Ti or Ti alloy.
Alternatively, by forming the second electrode layer 5 made of a Cu alloy, the crystal orientation of the second electrode layer 5 is improved, and the power durability can be improved.
【００２２】第３の電極層６は、第２の電極層５に含ま
れるＣｕの酸化を抑制するために必要に応じて設けられ
るもので、たとえば、Ａｌもしくはこれを主成分とする
合金またはＡｕもしくはこれを主成分とする合金から構
成される。第３の電極層６は、その形成の目的をより完
璧に達成するためには、図１に示すように、第２の電極
層５の上面および側面を被覆するように形成されること
が好ましい。このような形成態様をもって第３の電極層
６を形成するため、スパッタリング法を適用することが
好ましい。The third electrode layer 6 is provided as necessary to suppress the oxidation of Cu contained in the second electrode layer 5, and may be, for example, Al, an alloy mainly containing this, or Au. Alternatively, it is composed of an alloy containing this as a main component. In order to more completely achieve the purpose of the formation, the third electrode layer 6 is preferably formed so as to cover the upper surface and the side surfaces of the second electrode layer 5, as shown in FIG. . In order to form the third electrode layer 6 in such a formation mode, it is preferable to apply a sputtering method.
【００２３】このような電極３の厚みに関して、一例と
して、第１の電極層４は１０ｎｍとされ、第２の電極層
５は６０ｎｍとされ、第３の電極層６は３０ｎｍとされ
る。すなわち、第２の電極層５の厚みは、電極３の総厚
みの６０％とされる。前述したような第１の電極層４に
よる第２の電極層５と圧電基板２との間の密着性の向
上、第２の電極層５による耐電力性の向上、および第３
の電極層６によるＣｕの酸化抑制作用を考慮したとき、
第２の電極層５の厚みは、電極３の総厚みの４０％以上
かつ８０％以下とされることが好ましい。With respect to the thickness of the electrode 3, for example, the first electrode layer 4 has a thickness of 10 nm, the second electrode layer 5 has a thickness of 60 nm, and the third electrode layer 6 has a thickness of 30 nm. That is, the thickness of the second electrode layer 5 is 60% of the total thickness of the electrode 3. As described above, the first electrode layer 4 improves the adhesion between the second electrode layer 5 and the piezoelectric substrate 2, the second electrode layer 5 improves the power durability, and the third electrode layer 5 improves the power durability.
Considering the effect of suppressing the oxidation of Cu by the electrode layer 6 of
The thickness of the second electrode layer 5 is preferably 40% or more and 80% or less of the total thickness of the electrode 3.
【００２４】図２は、図１に示した弾性表面波素子１の
製造方法、特に電極３の形成方法に含まれる代表的な工
程を順次示している。FIG. 2 sequentially shows typical steps involved in the method of manufacturing the surface acoustic wave device 1 shown in FIG.
【００２５】まず、圧電基板２上に、光反応性樹脂から
なるレジストを塗布し、次いで、所望の電極パターンを
描いた光遮蔽板をマスクとして、レジストを露光し、そ
の後、レジストを現像液により現像し、図２（１）に示
すように、圧電基板２上にレジストパターン７を形成す
る。このレジストパターン７において、開口部分は、逆
テーパ状の断面形状をなしている。First, a resist made of a photoreactive resin is applied on the piezoelectric substrate 2, and then the resist is exposed using a light shielding plate on which a desired electrode pattern is drawn as a mask. After development, a resist pattern 7 is formed on the piezoelectric substrate 2 as shown in FIG. In the resist pattern 7, the opening has a reverse tapered cross-sectional shape.
【００２６】次に、レジストパターン７の上方から、蒸
着法によって、第１の電極層４を形成し、引き続いて、
第２の電極層５を形成する。なお、本質的なことではな
いが、第１の電極層４を形成するとき、それと同じ材料
から膜８がレジストパターン７上に形成され、第２の電
極層５を形成するとき、それと同じ材料からなる膜９が
上述の膜８上に形成される。Next, a first electrode layer 4 is formed from above the resist pattern 7 by a vapor deposition method.
The second electrode layer 5 is formed. Although not essential, when forming the first electrode layer 4, a film 8 is formed on the resist pattern 7 from the same material as the first electrode layer 4, and when the second electrode layer 5 is formed, the same material as the first electrode layer 4 is formed. Is formed on the above-mentioned film 8.
【００２７】次に、レジストパターン７の上方から、た
とえば成膜圧力０．０１Ｐａ以上の条件でスパッタリン
グ法を適用することによって、第２の電極層５を覆うよ
うに、第３の電極層６を形成する。このとき、本質的な
ことではないが、第３の電極層６を構成する材料と同じ
材料からなる膜１０が、上述した膜９上に形成される。Next, the third electrode layer 6 is coated from above the resist pattern 7 by, for example, applying a sputtering method under a condition of a film forming pressure of 0.01 Pa or more so as to cover the second electrode layer 5. Form. At this time, although not essential, a film 10 made of the same material as that of the third electrode layer 6 is formed on the film 9 described above.
【００２８】その後、レジストパターン７をレジスト剥
離液に浸漬する。これによって、レジストパターン７
は、剥離液に溶解するので、圧電基板２からリフトオフ
される。このようにして、図１に示すような弾性表面波
素子１が得られる。Thereafter, the resist pattern 7 is immersed in a resist stripper. Thereby, the resist pattern 7
Is lifted off from the piezoelectric substrate 2 because it is dissolved in the stripping liquid. Thus, a surface acoustic wave device 1 as shown in FIG. 1 is obtained.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、圧電
基板上に形成される電極として、圧電基板上にＴｉまた
はＴｉ合金からなる第１の電極層を形成した上で、Ｃｕ
またはＣｕ合金からなる第２の電極層を形成しているの
で、第２の電極層の圧電基板に対する密着性を高めるこ
とができるとともに、第２の電極層における結晶配向性
を優れたものとし、そのため、耐電力性に優れた弾性表
面波素子を得ることができる。As described above, according to the present invention, as the electrodes formed on the piezoelectric substrate, the first electrode layer made of Ti or Ti alloy is formed on the piezoelectric substrate,
Alternatively, since the second electrode layer made of a Cu alloy is formed, the adhesion of the second electrode layer to the piezoelectric substrate can be improved, and the crystal orientation of the second electrode layer is excellent. Therefore, a surface acoustic wave element having excellent power durability can be obtained.
【００３０】したがって、弾性表面波素子が、たとえば
アンテナディプレクサのような高い耐電力性が要求され
る用途に向けられても、また、高周波化に伴いＩＤＴ電
極のパターン幅の微細化が進んでも、ストレスマイグレ
ーションによる電極の破壊を生じにくくすることがで
き、電気的短絡や挿入損失の増加、共振子のＱ低下など
の特性劣化を招きにくくすることができる。また、たと
えばワイヤボンディング時に電極が剥がれにくくなり、
そのため、ワイヤボンディング用のパッドを新たに設け
る必要がなく、その結果、弾性表面波素子を得るための
工程数を少なくし、弾性表面波素子のコストを低減する
ことができる。Therefore, even if the surface acoustic wave element is used for applications requiring high power durability, such as an antenna diplexer, or even if the pattern width of the IDT electrode becomes finer as the frequency becomes higher. In addition, it is possible to prevent the electrode from being destroyed due to the stress migration, and it is possible to prevent the occurrence of electrical short-circuit, increase in insertion loss, and deterioration in characteristics such as reduction in Q of the resonator. Also, for example, the electrodes are less likely to peel off during wire bonding,
Therefore, it is not necessary to newly provide a wire bonding pad. As a result, the number of steps for obtaining the surface acoustic wave element can be reduced, and the cost of the surface acoustic wave element can be reduced.
【００３１】この発明において、ＣｕまたはＣｕ合金か
らなる第２の電極層上に、Ｃｕの酸化を抑制するための
第３の電極層が形成されると、第２の電極層に含まれる
Ｃｕの酸化を抑制することができ、前述した耐電力性の
向上をより確実なものとすることができる。また、この
第３の電極層が、第２の電極層の上面および側面を被覆
するように形成されると、Ｃｕの酸化抑制効果を一層高
めることができる。In the present invention, when a third electrode layer for suppressing oxidation of Cu is formed on the second electrode layer made of Cu or a Cu alloy, Cu contained in the second electrode layer is removed. Oxidation can be suppressed, and the above-described improvement in power durability can be further ensured. Further, when the third electrode layer is formed so as to cover the upper surface and side surfaces of the second electrode layer, the effect of suppressing Cu oxidation can be further enhanced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】この発明の一実施形態による弾性表面波素子１
の一部を示す断面図である。FIG. 1 is a surface acoustic wave device 1 according to an embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows a part of.
【図２】図１に示した弾性表面波素子１における電極３
の形成方法に含まれるいくつかの工程を順次図解的に示
す断面図である。FIG. 2 shows an electrode 3 in the surface acoustic wave device 1 shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating several steps included in the method of forming a semiconductor device according to the first embodiment.
１ 弾性表面波素子 ２ 圧電基板 ３ 電極 ４ 第１の電極層 ５ 第２の電極層 ６ 第３の電極層 REFERENCE SIGNS LIST 1 surface acoustic wave element 2 piezoelectric substrate 3 electrode 4 first electrode layer 5 second electrode layer 6 third electrode layer
Claims (6)
た電極とを備える、弾性表面波素子であって、 前記電極は、前記圧電基板上に形成される、Ｔｉまたは
Ｔｉ合金からなる第１の電極層と、前記第１の電極層上
に形成される、ＣｕまたはＣｕ合金からなる第２の電極
層とを備える、弾性表面波素子。1. A surface acoustic wave device comprising a piezoelectric substrate and an electrode formed on the piezoelectric substrate, wherein the electrode is formed on the piezoelectric substrate and made of Ti or a Ti alloy. A surface acoustic wave device comprising: one electrode layer; and a second electrode layer formed on the first electrode layer and made of Cu or a Cu alloy.
される、Ｃｕの酸化を抑制するための第３の電極層をさ
らに備える、請求項１に記載の弾性表面波素子。2. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the electrode further includes a third electrode layer formed on the second electrode layer for suppressing oxidation of Cu.
の上面および側面を被覆するように形成される、請求項
２に記載の弾性表面波素子。3. The surface acoustic wave device according to claim 2, wherein the third electrode layer is formed so as to cover an upper surface and side surfaces of the second electrode layer.
によって形成されたものである、請求項３に記載の弾性
表面波素子。4. The surface acoustic wave device according to claim 3, wherein the third electrode layer is formed by a sputtering method.
総厚みの４０％以上かつ８０％以下である、請求項２な
いし４のいずれかに記載の弾性表面波素子。5. The surface acoustic wave device according to claim 2, wherein a thickness of the second electrode layer is 40% or more and 80% or less of a total thickness of the electrode.
を主成分とする合金またはＡｕもしくはこれを主成分と
する合金からなる、請求項２ないし５のいずれかに記載
の弾性表面波素子。6. The surface acoustic wave device according to claim 2, wherein the third electrode layer is made of Al or an alloy mainly containing the same, or Au or an alloy mainly containing the same. .
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