JP2002353767A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極の電気抵抗を増大することなく、高い耐
電力性を備えた電極構造を有する弾性表面波装置を提供
すること。 【解決手段】 圧電基板１と、Ａｌを主成分とする材料
からなる層との間に、Ａｌより自己拡散係数が小さい元
素を主成分とする第１層２、アモルファスからなる第２
層３、および、Ａｌより自己拡散係数が小さい元素を主
成分とする第３層４からなる積層体を介在させた弾性表
面波装置とする。
電力性を備えた電極構造を有する弾性表面波装置を提供
すること。 【解決手段】 圧電基板１と、Ａｌを主成分とする材料
からなる層との間に、Ａｌより自己拡散係数が小さい元
素を主成分とする第１層２、アモルファスからなる第２
層３、および、Ａｌより自己拡散係数が小さい元素を主
成分とする第３層４からなる積層体を介在させた弾性表
面波装置とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信機器等
の無線通信回路に用いられる弾性表面波装置に関し、特
に耐電力性の優れた弾性表面波装置に関する。
の無線通信回路に用いられる弾性表面波装置に関し、特
に耐電力性の優れた弾性表面波装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、電波を利用する電子機器のフィル
タ，遅延線，発信機等の素子として多くの弾性表面波装
置が用いられている。特に、小型・軽量でかつフィルタ
としての急峻遮断性能が高い弾性表面波フィルタは、移
動体通信分野において、携帯端末装置のＲＦ段及びＩＦ
段のフィルタとして多用されるようになって来ている。
また、携帯端末装置は小型・軽量化が進むと共に、複数
の通信システムに対応するマルチバンド化のために内蔵
する回路が増加してきており、携帯端末装置に使用され
る電子部品には実装密度向上のため、表面実装可能な小
型部品が強く要望されている。
タ，遅延線，発信機等の素子として多くの弾性表面波装
置が用いられている。特に、小型・軽量でかつフィルタ
としての急峻遮断性能が高い弾性表面波フィルタは、移
動体通信分野において、携帯端末装置のＲＦ段及びＩＦ
段のフィルタとして多用されるようになって来ている。
また、携帯端末装置は小型・軽量化が進むと共に、複数
の通信システムに対応するマルチバンド化のために内蔵
する回路が増加してきており、携帯端末装置に使用され
る電子部品には実装密度向上のため、表面実装可能な小
型部品が強く要望されている。
【０００３】従来、携帯端末装置のキーパーツであるデ
ュプレクサにおいては、主に誘電体フィルタが使用され
てきたが、近年では小型化に有利な弾性表面波装置を用
いたデュプレクサが注目されている。ここで、弾性表面
波装置は例えばタンタル酸リチウム単結晶等の圧電基板
上に櫛歯状をなす励振電極などを配設し、この励振電極
でもって所望の弾性表面波を発生させる。
ュプレクサにおいては、主に誘電体フィルタが使用され
てきたが、近年では小型化に有利な弾性表面波装置を用
いたデュプレクサが注目されている。ここで、弾性表面
波装置は例えばタンタル酸リチウム単結晶等の圧電基板
上に櫛歯状をなす励振電極などを配設し、この励振電極
でもって所望の弾性表面波を発生させる。
【０００４】しかし、通常デュプレクサはＲＦ部のフロ
ントエンドに位置し高耐電力性が要求されるため、図５
に模式的な断面図にて示すように、圧電体基板１上にＡ
ｌまたはＡｌ合金９を単層構造の励振電極に形成した弾
性表面波装置では使用に耐えなかった。これは、高い電
力で高周波の信号が入力されることにより、Ａｌ原子が
ストレスマイグレーションを起こすからである。
ントエンドに位置し高耐電力性が要求されるため、図５
に模式的な断面図にて示すように、圧電体基板１上にＡ
ｌまたはＡｌ合金９を単層構造の励振電極に形成した弾
性表面波装置では使用に耐えなかった。これは、高い電
力で高周波の信号が入力されることにより、Ａｌ原子が
ストレスマイグレーションを起こすからである。
【０００５】それに対して、例えば特開平７−１２２９
６１号に開示されている技術では、Ａｌ結晶の粒径を小
さくすることで振動に強い膜にする、および、粒界でＡ
ｌ原子のマイグレーションを阻止するという観点から、
図４に励振電極の一部を模式的な断面図にて示すよう
に、圧電基板１上の従来構造のＡｌ合金による電極膜６
中にＣｕ膜７を挿入する。これにより、Ａｌ結晶の粒径
を小さくし、結晶粒界に形成されたＡｌとＣｕの化合物
８の存在により、Ａｌ原子のマイグレーションを阻止す
ることで耐電力性を向上させている。
６１号に開示されている技術では、Ａｌ結晶の粒径を小
さくすることで振動に強い膜にする、および、粒界でＡ
ｌ原子のマイグレーションを阻止するという観点から、
図４に励振電極の一部を模式的な断面図にて示すよう
に、圧電基板１上の従来構造のＡｌ合金による電極膜６
中にＣｕ膜７を挿入する。これにより、Ａｌ結晶の粒径
を小さくし、結晶粒界に形成されたＡｌとＣｕの化合物
８の存在により、Ａｌ原子のマイグレーションを阻止す
ることで耐電力性を向上させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造を採用する場合、Ａｌ結晶の成長を防止できる
ように、２００℃以下の温度で製造しなければならな
い。しかも、電極膜６中にＡｌとＣｕの化合物８が形成
されるので、励振電極の電気抵抗が増大し、このため挿
入損失が大きくなり、さらには発熱により励振電極の劣
化が促進されてしまう。
うな構造を採用する場合、Ａｌ結晶の成長を防止できる
ように、２００℃以下の温度で製造しなければならな
い。しかも、電極膜６中にＡｌとＣｕの化合物８が形成
されるので、励振電極の電気抵抗が増大し、このため挿
入損失が大きくなり、さらには発熱により励振電極の劣
化が促進されてしまう。
【０００７】また、Ａｌ結晶の成長を抑制するために、
プロセスを２００℃以下で行わなくてはならないことか
ら、電極膜の成膜時に圧電基板の温度を上げられないの
で、電極膜を圧電基板に良好に被着できない、また、励
振電極上に保護膜を成膜する際に、圧電基板の温度を上
げられないので、保護膜を良好な膜質で形成できない等
の欠点がある。
プロセスを２００℃以下で行わなくてはならないことか
ら、電極膜の成膜時に圧電基板の温度を上げられないの
で、電極膜を圧電基板に良好に被着できない、また、励
振電極上に保護膜を成膜する際に、圧電基板の温度を上
げられないので、保護膜を良好な膜質で形成できない等
の欠点がある。
【０００８】さらに、弾性表面波装置をボードに実装す
る際にも、リフロー温度を２００℃以下に保たなければ
ならないので、ボードに実装する際に使用する半田材料
が制限される。また、半田の鉛フリー化に伴ってより高
温化するので、２００℃を超えないように何らかの手段
で制御しなければならないという大きな欠点を有してい
る。
る際にも、リフロー温度を２００℃以下に保たなければ
ならないので、ボードに実装する際に使用する半田材料
が制限される。また、半田の鉛フリー化に伴ってより高
温化するので、２００℃を超えないように何らかの手段
で制御しなければならないという大きな欠点を有してい
る。
【０００９】本発明は、このような課題に対処するため
になされたものであり、電極の電気抵抗を増大すること
なく、高い耐電力性を備えた電極構造を有する弾性表面
波装置を容易に提供することを目的とする。
になされたものであり、電極の電気抵抗を増大すること
なく、高い耐電力性を備えた電極構造を有する弾性表面
波装置を容易に提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、圧電基板上にＡｌを主成分とする材料からなる弾性
表面波励振用の電極層を形成した弾性表面波装置におい
て、前記圧電基板と前記電極層との間に、Ａｌより自己
拡散係数が小さい元素を主成分とする第１層、アモルフ
ァスからなる第２層、および、Ａｌより自己拡散係数が
小さい元素を主成分とする第３層からなる積層体を介在
させたこととする。なお、ここでＡｌの自己拡散係数Ｄ
とはＤ＝Ｄ０ｅｘｐ［−Ｈ／ＲＴ］において、Ｄ０＝
０．１０ｃｍ2／ｓｅｃ、Ｈ＝３０．５ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌで与えられる値とする。ただしＲは１ｍｏｌの気体定
数、Ｔは絶対温度である。
に、圧電基板上にＡｌを主成分とする材料からなる弾性
表面波励振用の電極層を形成した弾性表面波装置におい
て、前記圧電基板と前記電極層との間に、Ａｌより自己
拡散係数が小さい元素を主成分とする第１層、アモルフ
ァスからなる第２層、および、Ａｌより自己拡散係数が
小さい元素を主成分とする第３層からなる積層体を介在
させたこととする。なお、ここでＡｌの自己拡散係数Ｄ
とはＤ＝Ｄ０ｅｘｐ［−Ｈ／ＲＴ］において、Ｄ０＝
０．１０ｃｍ2／ｓｅｃ、Ｈ＝３０．５ｋｃａｌ／ｍｏ
ｌで与えられる値とする。ただしＲは１ｍｏｌの気体定
数、Ｔは絶対温度である。
【００１１】第１層および第３層に使用する元素は、Ａ
ｌより自己拡散係数が小さいので、原子間の結合が強固
であるといえ、マイグレーションが起こりにくい。ま
た、原子間の結合が強固であるので、Ａｌより弾性定数
が大きいといえ、加えられた歪ませようとする力に対す
る変移量が小さい。従って、同じ電力を印加して圧電基
板を歪ませた場合、第１層および第３層に選択した材料
による膜の歪み量は、同じ場所に挿入されたＡｌまたは
Ａｌ合金膜に比べて小さい。しかし歪む量を小さくしす
ぎると、圧電基板の振動を止めてしまうので信号が伝播
しない。
ｌより自己拡散係数が小さいので、原子間の結合が強固
であるといえ、マイグレーションが起こりにくい。ま
た、原子間の結合が強固であるので、Ａｌより弾性定数
が大きいといえ、加えられた歪ませようとする力に対す
る変移量が小さい。従って、同じ電力を印加して圧電基
板を歪ませた場合、第１層および第３層に選択した材料
による膜の歪み量は、同じ場所に挿入されたＡｌまたは
Ａｌ合金膜に比べて小さい。しかし歪む量を小さくしす
ぎると、圧電基板の振動を止めてしまうので信号が伝播
しない。
【００１２】そこで、必要以上に圧電基板の振動を阻害
しないように、第１層と第３層の間にアモルファス膜を
第２層として介在させる。アモルファス膜は単結晶膜に
比べて柔らかく、かつ、多結晶膜ほど脆弱でないので、
圧電基板から電極に加えられる歪は、あたかも板材には
さまれたゴムのように主に第２層に加わるが、第２層は
原子が疎なため原子の移動が速いので、ストレスマイグ
レーションには耐性がある。しかも、第１層と第３層に
弾性定数の大きな材料を用いても柔らかい第２層が歪む
ので、第１層から第３層のトータルでは圧電基板の振動
を阻害しない。
しないように、第１層と第３層の間にアモルファス膜を
第２層として介在させる。アモルファス膜は単結晶膜に
比べて柔らかく、かつ、多結晶膜ほど脆弱でないので、
圧電基板から電極に加えられる歪は、あたかも板材には
さまれたゴムのように主に第２層に加わるが、第２層は
原子が疎なため原子の移動が速いので、ストレスマイグ
レーションには耐性がある。しかも、第１層と第３層に
弾性定数の大きな材料を用いても柔らかい第２層が歪む
ので、第１層から第３層のトータルでは圧電基板の振動
を阻害しない。
【００１３】従って、ストレスマイグレーションに強
く、かつ、基板の振動を阻害しない積層膜を得ることが
できる。そして、ある程度圧電基板の振動を第１層から
第３層の積層体で吸収することができるので、第４層以
上上部に位置する膜はストレスマイグレーションに弱い
Ａｌを主成分とする膜を用いてもマイグレーションを起
さず、高い導電性を確保したまま高い耐電力性を実現で
きる。つまり、第１層から第３層までの積層体を第４層
以上上部のＡｌを主成分とする膜と圧電基板の間に挿入
することによって、圧電基板の振動を阻害することな
く、第４層以上上部の膜をストレスマイグレーションが
生じる程の振動にさらすことを防止することができる。
このように、例えばＡｌとＣｕの金属間化合物という高
抵抗の物質を形成させることなく高い耐電力性を実現で
きる。
く、かつ、基板の振動を阻害しない積層膜を得ることが
できる。そして、ある程度圧電基板の振動を第１層から
第３層の積層体で吸収することができるので、第４層以
上上部に位置する膜はストレスマイグレーションに弱い
Ａｌを主成分とする膜を用いてもマイグレーションを起
さず、高い導電性を確保したまま高い耐電力性を実現で
きる。つまり、第１層から第３層までの積層体を第４層
以上上部のＡｌを主成分とする膜と圧電基板の間に挿入
することによって、圧電基板の振動を阻害することな
く、第４層以上上部の膜をストレスマイグレーションが
生じる程の振動にさらすことを防止することができる。
このように、例えばＡｌとＣｕの金属間化合物という高
抵抗の物質を形成させることなく高い耐電力性を実現で
きる。
【００１４】なお、Ａｌを主成分とする膜（層）は、第
１層から第３層までの積層体の直上にある必要は無く、
第１層から第３層までの積層体とＡｌを主成分とする膜
（層）の間に何らかの膜（層）がある構造も、本発明に
含むものとする。また、第１から第３層までの積層体は
必ずしも導電性でなくともよく、少なくともＡｌを主成
分とする膜（層）が導電性であればよい。
１層から第３層までの積層体の直上にある必要は無く、
第１層から第３層までの積層体とＡｌを主成分とする膜
（層）の間に何らかの膜（層）がある構造も、本発明に
含むものとする。また、第１から第３層までの積層体は
必ずしも導電性でなくともよく、少なくともＡｌを主成
分とする膜（層）が導電性であればよい。
【００１５】なおここで、「Ａｌを主成分とする」と
は、Ａｌが５０重量％以上であることをいうものとす
る。
は、Ａｌが５０重量％以上であることをいうものとす
る。
【００１６】また、前記第１層および前記第３層は、Ａ
ｌより自己拡散係数の小さな材料からなるが、より好ま
しくは、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｍｎ，
Ｍｏ，Ｃｕの金属元素の中から１種以上選択したものと
する。また、第１層と第３層は互いにほぼ同一組成でな
い場合も含むものとするが、ほぼ同一組成であれば作製
が容易である。これらは金属であるため、圧電基板表面
と電界を伝播させる導電性の励振電極部分との距離が大
きくなることに伴う、電気機械結合係数の減少のために
生じる挿入損失の増大を抑えることができる。これらの
なかで、特に、Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，ＭｏはＲＩＥ（反応
性イオンエッチング）で簡単に加工できる点が好適に使
用可能である。また、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕは導電率が高い
点が好適である。
ｌより自己拡散係数の小さな材料からなるが、より好ま
しくは、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｍｎ，
Ｍｏ，Ｃｕの金属元素の中から１種以上選択したものと
する。また、第１層と第３層は互いにほぼ同一組成でな
い場合も含むものとするが、ほぼ同一組成であれば作製
が容易である。これらは金属であるため、圧電基板表面
と電界を伝播させる導電性の励振電極部分との距離が大
きくなることに伴う、電気機械結合係数の減少のために
生じる挿入損失の増大を抑えることができる。これらの
なかで、特に、Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，ＭｏはＲＩＥ（反応
性イオンエッチング）で簡単に加工できる点が好適に使
用可能である。また、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕは導電率が高い
点が好適である。
【００１７】また、前記第２層として、Ｓｉ，ＳｉｙＯ
ｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任
意の正の数)，ＡｌｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，Ｔ
ｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)の中からいずれかを
選択するものとする。これらのうち、Ｓｉ，ＳｉｙＯｘ
（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任意
の正の数)，ＴｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)は、Ｒ
ＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）や
ＣＤＥ（Ｃｈｍｉｃａｌ Ｄｒｙ Ｅｔｃｈｉｎｇ）で
簡単に加工することができるのでより好ましい。
ｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任
意の正の数)，ＡｌｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，Ｔ
ｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)の中からいずれかを
選択するものとする。これらのうち、Ｓｉ，ＳｉｙＯｘ
（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任意
の正の数)，ＴｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)は、Ｒ
ＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）や
ＣＤＥ（Ｃｈｍｉｃａｌ Ｄｒｙ Ｅｔｃｈｉｎｇ）で
簡単に加工することができるのでより好ましい。
【００１８】ここで、Ｓｉ，ＳｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意
の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，Ａｌ
ｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＴｉｙＯｘ（ｘ、ｙ
は任意の正の数)などの材料は、スパッタリング、蒸
着、ＣＶＤなどの方法で成膜することができる。これら
方法を用いた場合、一般にはアモルファス状態で成膜さ
れるが、３００℃程度で加熱してもその構造は変わらな
い。そのため、弾性表面波装置を作製する際に一般的な
２００℃程度の加熱を伴うプロセスを通しても結晶成長
することはなく、前述したように、第２層の役割を好適
に果たす膜となりうる。
の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，Ａｌ
ｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＴｉｙＯｘ（ｘ、ｙ
は任意の正の数)などの材料は、スパッタリング、蒸
着、ＣＶＤなどの方法で成膜することができる。これら
方法を用いた場合、一般にはアモルファス状態で成膜さ
れるが、３００℃程度で加熱してもその構造は変わらな
い。そのため、弾性表面波装置を作製する際に一般的な
２００℃程度の加熱を伴うプロセスを通しても結晶成長
することはなく、前述したように、第２層の役割を好適
に果たす膜となりうる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる弾性表面波
装置の一実施形態を模式的に図示した図面に基づいて詳
細に説明する。
装置の一実施形態を模式的に図示した図面に基づいて詳
細に説明する。
【００２０】図１は本発明に係る弾性表面波装置の励振
電極の断面図である。本発明の弾性表面波装置は、図１
に示すように、例えば、タンタル酸リチウム単結晶や四
ほう酸リチウム単結晶等からなる圧電基板１上に、弾性
表面波を発生させる例えばＩＤＴ（インター・ディジタ
ル・トランスデューサ）型の電極、すなわち櫛歯状を成
す励振電極Ｄを形成したものである。なお、励振電極Ｄ
の形状はＩＤＴ型に限定されるものではなく、弾性表面
波を励振できる形状であればよい。
電極の断面図である。本発明の弾性表面波装置は、図１
に示すように、例えば、タンタル酸リチウム単結晶や四
ほう酸リチウム単結晶等からなる圧電基板１上に、弾性
表面波を発生させる例えばＩＤＴ（インター・ディジタ
ル・トランスデューサ）型の電極、すなわち櫛歯状を成
す励振電極Ｄを形成したものである。なお、励振電極Ｄ
の形状はＩＤＴ型に限定されるものではなく、弾性表面
波を励振できる形状であればよい。
【００２１】励振電極Ｄは、Ａｌより自己拡散係数が小
さい元素を主成分とする第１層２と、アモルファスから
なる第２層３と、Ａｌより自己拡散係数が小さい元素を
主成分とする第３層４とが順次積層された積層体、およ
びこの上にＡｌを主成分とする材料からなる第４層５を
少なくとも積層した構造をなす。ここで、第１層２〜第
３層４で構成される積層体の総厚５００Å以下とし、実
際の弾性表面波励振用の電極層である第４層５などの、
Ａｌを主成分とする層をできるだけ厚く形成して、低電
気抵抗としておくとより挿入損失を低くすることができ
るのでよい。
さい元素を主成分とする第１層２と、アモルファスから
なる第２層３と、Ａｌより自己拡散係数が小さい元素を
主成分とする第３層４とが順次積層された積層体、およ
びこの上にＡｌを主成分とする材料からなる第４層５を
少なくとも積層した構造をなす。ここで、第１層２〜第
３層４で構成される積層体の総厚５００Å以下とし、実
際の弾性表面波励振用の電極層である第４層５などの、
Ａｌを主成分とする層をできるだけ厚く形成して、低電
気抵抗としておくとより挿入損失を低くすることができ
るのでよい。
【００２２】なお、励振電極Ｄは、圧電基板１と、Ａｌ
を主成分とする材料からなる層（例えば第４層５：弾性
表面波励振用の電極層）との間に、第１層２、第２層
３、および第３層を順次積層した積層体を介在させた構
造であればよく、前記のように圧電基板１上に第１層２
〜第４層５を順次積層した構造に限定されない。
を主成分とする材料からなる層（例えば第４層５：弾性
表面波励振用の電極層）との間に、第１層２、第２層
３、および第３層を順次積層した積層体を介在させた構
造であればよく、前記のように圧電基板１上に第１層２
〜第４層５を順次積層した構造に限定されない。
【００２３】また、前記第１層２および第３層４を構成
する、Ａｌより自己拡散係数の小さな材料は、Ｔｉ，Ｎ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｕの金属
元素中から選択するものとする。これらのうち、特にＴ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ，ＭｏはＲＩＥやＣＤＥで簡単に加工で
き、これにより製造が容易となる等の点が優れている。
また、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕは導電率が高く、これにより挿
入損失を小さくできる等の点が優れている。
する、Ａｌより自己拡散係数の小さな材料は、Ｔｉ，Ｎ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｕの金属
元素中から選択するものとする。これらのうち、特にＴ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ，ＭｏはＲＩＥやＣＤＥで簡単に加工で
き、これにより製造が容易となる等の点が優れている。
また、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕは導電率が高く、これにより挿
入損失を小さくできる等の点が優れている。
【００２４】また、前記第２層３は、Ｓｉ，ＳｉｙＯｘ
（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任意
の正の数)，ＡｌｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，Ｔｉ
ｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)の中から選択する材料
で構成する。これらの中でＳｉ，ＳｉｙＯｘ（ｘ、ｙは
任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，
ＴｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)は、簡単にＲＩＥ
やＣＤＥで加工することができ、これにより製造が容易
となる点が優れている。
（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任意
の正の数)，ＡｌｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，Ｔｉ
ｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)の中から選択する材料
で構成する。これらの中でＳｉ，ＳｉｙＯｘ（ｘ、ｙは
任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，
ＴｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)は、簡単にＲＩＥ
やＣＤＥで加工することができ、これにより製造が容易
となる点が優れている。
【００２５】第４層５以上上部の膜には、従来から使用
されているＡｌやＣｕ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｔｉ等を添加した
Ａｌ合金を使用することができる。
されているＡｌやＣｕ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｔｉ等を添加した
Ａｌ合金を使用することができる。
【００２６】かくして、第１層２から第３層４の積層体
はストレスマイグレーションに対して耐性を有し、か
つ、ある程度圧電基板１の振動を第１層２から第３層４
の積層体で吸収することができるため、第４層５以上上
部の膜はストレスマイグレーションに弱いＡｌを主成分
とする膜を用いても、ストレスマイグレーションを起す
ほどの振動が伝播してこないことにより、ストレスマイ
グレーションを起さず高い導電性を確保したまま高い耐
電力性を実現することができる。
はストレスマイグレーションに対して耐性を有し、か
つ、ある程度圧電基板１の振動を第１層２から第３層４
の積層体で吸収することができるため、第４層５以上上
部の膜はストレスマイグレーションに弱いＡｌを主成分
とする膜を用いても、ストレスマイグレーションを起す
ほどの振動が伝播してこないことにより、ストレスマイ
グレーションを起さず高い導電性を確保したまま高い耐
電力性を実現することができる。
【００２７】また、第１層２および第３層４に、Ｔｉ，
Ｎｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｕの中
から選択する金属元素を用い、かつ、第２層３にＳｉ，
ＳｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ
（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＡｌｙＯｘ（ｘ、ｙは任意
の正の数)，ＴｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)、の中
から選択する材料を用い、第４層５以上上部の膜にＡｌ
を主成分とする膜を用いることにより、低抵抗で挿入損
失が小さく、ストレスマイグレーション耐性に優れた弾
性表面波装置を、一般に作製する際の２００℃〜３００
℃程度の加熱を伴うプロセスで、容易かつ迅速に作製す
ることができる。
Ｎｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｕの中
から選択する金属元素を用い、かつ、第２層３にＳｉ，
ＳｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ
（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＡｌｙＯｘ（ｘ、ｙは任意
の正の数)，ＴｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)、の中
から選択する材料を用い、第４層５以上上部の膜にＡｌ
を主成分とする膜を用いることにより、低抵抗で挿入損
失が小さく、ストレスマイグレーション耐性に優れた弾
性表面波装置を、一般に作製する際の２００℃〜３００
℃程度の加熱を伴うプロセスで、容易かつ迅速に作製す
ることができる。
【００２８】また、ここで選択した第２層３の材料は絶
縁性のものであるが、励振電極Ｄに接続されるバスバー
電極や励振電極Ｄの例えば両端に配設される反射器電極
において第２層３を挿入しないことで、導電性の第１層
２と第３層４を電気的に短絡し、第２層３が圧電基板１
への電界の伝播を妨げることを防ぐことができ、また、
バスバー電極の電気抵抗を小さく保つことで挿入損失の
増大を防ぐことができる。
縁性のものであるが、励振電極Ｄに接続されるバスバー
電極や励振電極Ｄの例えば両端に配設される反射器電極
において第２層３を挿入しないことで、導電性の第１層
２と第３層４を電気的に短絡し、第２層３が圧電基板１
への電界の伝播を妨げることを防ぐことができ、また、
バスバー電極の電気抵抗を小さく保つことで挿入損失の
増大を防ぐことができる。
【００２９】すなわち、図２に模式的に断面を示すよう
に、圧電基板１上に形成された励振電極Ｄ（第１層２、
第２層３、第３層４、第４層５で構成）に接続されたバ
スバー電極Ｂや不図示の反射器電極では、励振電極Ｄを
構成する第２層３を挿入しないことで、導電性の層とし
て形成した第１層２と第３層４を電気的に短絡すること
が有効である。バスバー電極Ｂや反射器電極は大きな振
動が伝播することはないので、アモルファス膜である第
２層３を挿入する必要がない。
に、圧電基板１上に形成された励振電極Ｄ（第１層２、
第２層３、第３層４、第４層５で構成）に接続されたバ
スバー電極Ｂや不図示の反射器電極では、励振電極Ｄを
構成する第２層３を挿入しないことで、導電性の層とし
て形成した第１層２と第３層４を電気的に短絡すること
が有効である。バスバー電極Ｂや反射器電極は大きな振
動が伝播することはないので、アモルファス膜である第
２層３を挿入する必要がない。
【００３０】さらに、図３に模式的に断面を示すよう
に、バスバー電極Ｂや反射器電極では第１層２から第３
層４の積層体を挿入せず、圧電基板１に直接、Ａｌを主
成分とした膜（励振電極Ｄにおける第４層５）を成膜し
てもかまわない。このように、バスバー電極Ｂの電気抵
抗は、挿入損失を小さくするために、できるだけ小さく
保っておく方が良い。
に、バスバー電極Ｂや反射器電極では第１層２から第３
層４の積層体を挿入せず、圧電基板１に直接、Ａｌを主
成分とした膜（励振電極Ｄにおける第４層５）を成膜し
てもかまわない。このように、バスバー電極Ｂの電気抵
抗は、挿入損失を小さくするために、できるだけ小さく
保っておく方が良い。
【００３１】
【実施例】次にかかる弾性表面波素子の具体的な実施例
について、図１に基づいて詳細に説明する。
について、図１に基づいて詳細に説明する。
【００３２】圧電基板１に第１層２、第２層３、第３層
４、第４層５を順次成膜した。圧電基板１には厚さ３５
０μｍの３６°Ｙカットタンタル酸リチウム単結晶から
成る基板を用いた。第１層２にはＴｉをスパッタ装置
で、入力パワー２ｋＷ、ガス圧力０．３３Ｐａの条件下
で成膜した。第２層３にはＳｉＯ2をテトラエトキシシ
ランと酸素を原料としたプラズマＣＶＤ装置により、基
板温度２８０℃で成膜した。第３層４にはＴｉを第１層
２と同じ条件でスパッタ装置により成膜した。第４層５
にはＡｌ−１ｗｔ％Ｃｕをスパッタ装置で、入力パワー
２．５ｋＷ、０．４Ｐａの条件下で成膜した。第１層２
の膜厚は２〜２０ｎｍ、第２層３の膜厚は２〜２０ｎ
ｍ、第３層４の膜厚は２〜２０ｎｍ、第４層５の膜厚は
１００〜４００ｎｍの範囲のものを作製した。
４、第４層５を順次成膜した。圧電基板１には厚さ３５
０μｍの３６°Ｙカットタンタル酸リチウム単結晶から
成る基板を用いた。第１層２にはＴｉをスパッタ装置
で、入力パワー２ｋＷ、ガス圧力０．３３Ｐａの条件下
で成膜した。第２層３にはＳｉＯ2をテトラエトキシシ
ランと酸素を原料としたプラズマＣＶＤ装置により、基
板温度２８０℃で成膜した。第３層４にはＴｉを第１層
２と同じ条件でスパッタ装置により成膜した。第４層５
にはＡｌ−１ｗｔ％Ｃｕをスパッタ装置で、入力パワー
２．５ｋＷ、０．４Ｐａの条件下で成膜した。第１層２
の膜厚は２〜２０ｎｍ、第２層３の膜厚は２〜２０ｎ
ｍ、第３層４の膜厚は２〜２０ｎｍ、第４層５の膜厚は
１００〜４００ｎｍの範囲のものを作製した。
【００３３】次に、フォトリソグラフィを行い、ＲＩＥ
によって励振電極をパターニングを施した。エッチング
ガスは第４層５と第３層４に対してはＢＣｌ3とＮ２の
混合ガスを使用した。また第２層３から第１層２に対し
てはＣＦ4とＯ2の混合ガスを使用した。
によって励振電極をパターニングを施した。エッチング
ガスは第４層５と第３層４に対してはＢＣｌ3とＮ２の
混合ガスを使用した。また第２層３から第１層２に対し
てはＣＦ4とＯ2の混合ガスを使用した。
【００３４】次に、保護膜として第２層３と同じ条件で
ＳｉＯ2をプラズマＣＶＤにより成膜し、その後保護膜
のパターニングを行った。この条件で成膜したＳｉＯ2
膜は透過電子線回折と断面透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観
察の結果、アモルファスであることを確認した。
ＳｉＯ2をプラズマＣＶＤにより成膜し、その後保護膜
のパターニングを行った。この条件で成膜したＳｉＯ2
膜は透過電子線回折と断面透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）観
察の結果、アモルファスであることを確認した。
【００３５】次に、クリーム半田を１０μｍ程度の厚さ
で、励振電極Ｄの上部にスクリーン印刷した後、リフロ
ーを約２７０℃で行い半田バンプを形成した。
で、励振電極Ｄの上部にスクリーン印刷した後、リフロ
ーを約２７０℃で行い半田バンプを形成した。
【００３６】次に、圧電基板１をダイシングにより１個
ずつのチップに分離し、弾性表面波素子を作製した。
ずつのチップに分離し、弾性表面波素子を作製した。
【００３７】次に、筐体に作製した弾性表面波素子をチ
ップマウンターにより実装し、バンプと配線とを接合し
た。
ップマウンターにより実装し、バンプと配線とを接合し
た。
【００３８】最後に、リッドで弾性表面波素子と筐体を
封止して弾性表面波装置を完成させた。
封止して弾性表面波装置を完成させた。
【００３９】かくして、従来の弾性表面波装置に比べて
高い耐電力性を備えた弾性表面波装置を作製することが
できた。すなわち、比較例としてＡｌ−１ｗｔ％Ｃｕを
使用した図５に示す構造の弾性表面波装置を作製し、各
試料１０個について、２Ｗの電力を印加して耐電力試験
を行った。試料の寿命は通過帯域幅が初期値にくらべて
２．０ＭＨｚ劣化した時点とした。本発明の実施例で
は、試料１０個の全て比較例に比べて１．２×１０4倍
以上の寿命を示した。
高い耐電力性を備えた弾性表面波装置を作製することが
できた。すなわち、比較例としてＡｌ−１ｗｔ％Ｃｕを
使用した図５に示す構造の弾性表面波装置を作製し、各
試料１０個について、２Ｗの電力を印加して耐電力試験
を行った。試料の寿命は通過帯域幅が初期値にくらべて
２．０ＭＨｚ劣化した時点とした。本発明の実施例で
は、試料１０個の全て比較例に比べて１．２×１０4倍
以上の寿命を示した。
【００４０】なお、この実施例では第２層の成膜にプラ
ズマＣＶＤを用いたが、スパッタや蒸着といった方法を
採用することもできる。また、第２層を成膜した後、一
旦パターニングを行い、励振電極となる部分以外の第２
層を除去し、その後第３層以上上部の膜を成膜すること
で励振電極の第１層と第３層を電気的に短絡することが
できる。
ズマＣＶＤを用いたが、スパッタや蒸着といった方法を
採用することもできる。また、第２層を成膜した後、一
旦パターニングを行い、励振電極となる部分以外の第２
層を除去し、その後第３層以上上部の膜を成膜すること
で励振電極の第１層と第３層を電気的に短絡することが
できる。
【００４１】
【発明の効果】以上詳細に述べたように、本発明の弾性
表面波装置によれば、第１層から第３層の積層体はスト
レスマイグレーションに対して耐性があり、かつ、ある
程度圧電基板の振動を第１層から第３層の積層体で吸収
することができるため、第４層以上上部の膜はストレス
マイグレーションに弱いＡｌを主成分とする膜を用いて
もストレスマイグレーションを起すほどの振動が伝播し
てこないため、マイグレーションを起さず、高い導電性
を確保したまま高い耐電力性を実現することができる。
表面波装置によれば、第１層から第３層の積層体はスト
レスマイグレーションに対して耐性があり、かつ、ある
程度圧電基板の振動を第１層から第３層の積層体で吸収
することができるため、第４層以上上部の膜はストレス
マイグレーションに弱いＡｌを主成分とする膜を用いて
もストレスマイグレーションを起すほどの振動が伝播し
てこないため、マイグレーションを起さず、高い導電性
を確保したまま高い耐電力性を実現することができる。
【００４２】また、第１層および第３層のＡｌより自己
拡散係数の小さな材料として、特にＴｉ，Ｎｉ，Ｔａ，
Ｎｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｕの中から選択する
ことにより、導電性を保つことができ、圧電基板表面と
電界を伝播させる励振電極との距離が大きくなることに
伴い電気機械結合係数の減少のために起こる挿入損失の
増大を抑制することができる。
拡散係数の小さな材料として、特にＴｉ，Ｎｉ，Ｔａ，
Ｎｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｃｕの中から選択する
ことにより、導電性を保つことができ、圧電基板表面と
電界を伝播させる励振電極との距離が大きくなることに
伴い電気機械結合係数の減少のために起こる挿入損失の
増大を抑制することができる。
【００４３】また、第２層として、特にＳｉ，ＳｉｙＯ
ｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任
意の正の数)，ＡｌｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，Ｔ
ｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)、の中から選択する
ことにより、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤなどの方法
で成膜した場合、得られる膜は一般にアモルファス状態
であり、３００℃程度では加熱してもその結晶構造は変
わらない。そのため、弾性表面波装置を作製する際に、
一般的な２００℃程度の加熱を伴うプロセスを通しても
結晶状態が変化することはなく、アモルファス膜を得る
ことができる。また、弾性表面波装置を作製する際にプ
ロセスを２００℃以下の低温に保つ必要が無い。これに
より、優れた耐電力性を有する弾性表面波装置を容易か
つ迅速に製造することができる。
ｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任
意の正の数)，ＡｌｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，Ｔ
ｉｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)、の中から選択する
ことにより、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤなどの方法
で成膜した場合、得られる膜は一般にアモルファス状態
であり、３００℃程度では加熱してもその結晶構造は変
わらない。そのため、弾性表面波装置を作製する際に、
一般的な２００℃程度の加熱を伴うプロセスを通しても
結晶状態が変化することはなく、アモルファス膜を得る
ことができる。また、弾性表面波装置を作製する際にプ
ロセスを２００℃以下の低温に保つ必要が無い。これに
より、優れた耐電力性を有する弾性表面波装置を容易か
つ迅速に製造することができる。
【図１】本発明に係わる弾性表面波装置の実施形態を模
式的に説明する部分断面図である。
式的に説明する部分断面図である。
【図２】本発明に係わる弾性表面波装置の実施形態を模
式的に説明する部分断面図である。
式的に説明する部分断面図である。
【図３】本発明に係わる弾性表面波装置の実施形態を模
式的に説明する部分断面図である。
式的に説明する部分断面図である。
【図４】従来の弾性表面波装置を説明する部分断面図で
ある。
ある。
【図５】従来の他の弾性表面波装置を説明する部分断面
図である。
図である。
１ ： 圧電基板 ２ ： 第１層 ３ ： 第２層 ４ ： 第３層 ５ ： 第４層（電極層） ６ ： 電極膜（Ａｌ合金膜） ７ ： Ｃｕ膜 ８ ： ＡｌとＣｕの化合物 ９ ： ＡｌまたはＡｌ合金膜 Ｄ ： 励振電極 Ｂ ： バスバー電極
Claims (3)
- 【請求項１】 圧電基板上にＡｌを主成分とする材料か
らなる弾性表面波励振用の電極層を形成した弾性表面波
装置において、前記圧電基板と前記電極層との間に、Ａ
ｌより自己拡散係数が小さい元素を主成分とする第１
層、アモルファスからなる第２層、および、Ａｌより自
己拡散係数が小さい元素を主成分とする第３層からなる
積層体を介在させたことを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項２】 前記第１層および前記第３層を構成す
る、Ａｌより自己拡散係数の小さな元素は、Ｔｉ，Ｎ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｍｎ，Ｍｏ，およびＣｕ
の内いずれか１種以上を選択したものであることを特徴
とする請求項１に記載の弾性表面波装置。 - 【請求項３】 前記第２層は、Ｓｉ，ＳｉｙＯｘ（ｘ、
ｙは任意の正の数)，ＳｉｙＮｘ（ｘ、ｙは任意の正の
数)，ＡｌｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)，およびＴｉ
ｙＯｘ（ｘ、ｙは任意の正の数)の内いずれかを選択し
たものであることを特徴とする請求項１乃至２のいずれ
かに記載の弾性表面波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001161504A JP2002353767A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001161504A JP2002353767A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002353767A true JP2002353767A (ja) | 2002-12-06 |
Family
ID=19004769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001161504A Pending JP2002353767A (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002353767A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1467483A2 (en) * | 2003-04-11 | 2004-10-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing a surface acoustic wave device |
| WO2014185331A1 (ja) * | 2013-05-14 | 2014-11-20 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置およびその製造方法 |
| US11108375B2 (en) | 2018-12-05 | 2021-08-31 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Acoustic wave device, method of fabricating the same, filter, and multiplexer |
-
2001
- 2001-05-29 JP JP2001161504A patent/JP2002353767A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1467483A2 (en) * | 2003-04-11 | 2004-10-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing a surface acoustic wave device |
| EP1467483B1 (en) * | 2003-04-11 | 2010-10-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing a surface acoustic wave device |
| WO2014185331A1 (ja) * | 2013-05-14 | 2014-11-20 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置およびその製造方法 |
| JPWO2014185331A1 (ja) * | 2013-05-14 | 2017-02-23 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置およびその製造方法 |
| US10084428B2 (en) | 2013-05-14 | 2018-09-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Elastic wave device and method for manufacturing the same |
| US11108375B2 (en) | 2018-12-05 | 2021-08-31 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Acoustic wave device, method of fabricating the same, filter, and multiplexer |
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