JP2003188672A - 弾性表面波装置とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極膜と圧電基板との結晶格子の格子不整合
による影響を受けるため、Ａｌ若しくはＡｌ合金電極膜
を（１１１）高配向としても十分に耐電力寿命を向上さ
せることができないという課題があった。 【解決手段】 圧電基板と電極膜との結晶格子間の格子
不整合を緩和する２種類以上の金属薄膜を交互に積層し
てなる多層下地膜を設けることで、結晶方位が一方向に
配向する電極膜を形成すると共に、圧電単結晶の弾性表
面波の振動に起因して多層下地膜を介して上記電極膜に
加わる応力負荷が所定レベル以下となるように基板結晶
方位を選定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＬｉＴａＯ_３な
どの圧電単結晶基板の上にストレスマイグレーション耐
性の高い（１１１）高配向アルミニウム（Ａｌ）膜若し
くはＡｌ合金膜の電極膜を設けた弾性表面波装置及びそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波装置において、圧電基板上に
形成したアルミニウム（以下、Ａｌと略す）若しくはＡ
ｌ合金（例えば、ＡｌＣｕ）からなるインタディジタル
電極の結晶方位を（１１１）配向とすることで、配向し
ていないものや（３１１）配向のものと比較して、スト
レスマイグレーション耐性が著しく向上することが知ら
れている。

【０００３】例えば、特開平５−１８３３７３号公報
（以下、従来例１と称す）では、圧電基板であるＬｉＴ
ａＯ_３基板上に（１１１）配向したＡｌ若しくはＡｌ合
金膜を直接形成する技術が開示されている。具体的に
は、（１１１）配向したＡｌ若しくはＡｌ合金膜を形成
する１つの方法としてイオンビームスパッタを用いてい
る。このプロセス条件として、イオン電流１００ｍＡ、
加速電圧１４００ｅＶとし、さらに圧電基板を１４０℃
に加熱して成膜することで（１１１）配向膜を形成す
る。

【０００４】また、図１３は、例えば特開２００１−９
４３８２号公報に示された従来の弾性表面波装置（以
下、従来例２と称す）を示す断面図である。図におい
て、１００は圧電基板であるＬｉＴａＯ_３基板、１０１
はインターディジタル電極であり、金属層１０１ａ上に
金属層１０１ｂを積層した構造を有し（１１１）高配向
している。１０１ａは高周波スパッタ法によって非晶質
で積層された金属層であって、タンタル、ニオブ、チタ
ンなどからなる。１０１ｂは（１１１）高配向するＡｌ
若しくはその合金からなる金属層である。

【０００５】従来例２では、（１１１）高配向するＡｌ
若しくはその合金からなるインターディジタル電極１０
１を得るために、インターディジタル電極１０１の表面
層となる金属層１０１ｂの下に非晶質の金属層１０１ａ
を形成する。この非晶質の金属層１０１ａによって、Ｌ
ｉＴａＯ_３基板１００の結晶格子と格子不整合すること
による影響が遮断され、（１１１）高配向する金属層１
０１ｂを形成することができる。非晶質の金属層１０１
ａを得る条件として、その膜厚を５００ｎｍ以下とした
り、高周波スパッタ法を用いて成膜する。

【０００６】また、的確に非晶質の金属層１０１ａを形
成して、その上に（１１１）高配向したインターディジ
タル電極１０１を形成する１つの方法として、高周波ス
パッタを用いて非晶質の金属層１０１ａを形成した後に
真空破壊せずに連続して直流スパッタで金属層１０１ｂ
を形成することが述べられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の弾性表面波装置
は以上のように構成されているので、従来例１では、圧
電基板上に電極膜を直接形成することから、これらの結
晶格子間の格子不整合による影響を受けるため、Ａｌ若
しくはＡｌ合金電極膜を（１１１）高配向としても十分
に耐電力寿命を向上させることができないという課題が
あった。

【０００８】また、従来例１では、安定して（１１１）
高配向したＡｌ若しくはＡｌ合金電極膜を得るためには
イオンビームスパッタなどのような高価な装置や成膜時
に基板加熱（１４０℃）が必要であるという課題もあ
る。

【０００９】さらに、従来例２においても、非晶質の金
属層１０１ａのみでＬｉＴａＯ_３基板１００の結晶格子
との格子不整合による影響を抑制することから、Ａｌ若
しくはＡｌ合金電極膜を（１１１）高配向としても十分
に耐電力寿命を向上させることができないという課題が
あった。

【００１０】例えば、従来例２の弾性表面波装置では、
直流スパッタで圧電基板上に（１１１）高配向したＡｌ
若しくはＡｌ合金電極膜を直接成膜したものと比較し
て、耐電力寿命の向上効果が約８０倍程度と決して高く
ない。

【００１１】また、従来例２では、金属層１０１ａの非
晶質膜を安定して成膜するためには、非晶質膜を形成す
るための高周波スパッタと、（１１１）高配向したＡｌ
若しくはＡｌ合金電極膜を得るための直流スパッタと
が、真空破壊せずに連続して行えるような特殊な真空成
膜装置が必要であるという課題もある。

【００１２】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、圧電基板と電極膜との結晶格子
間の格子不整合を緩和する２種類以上の金属薄膜を交互
に積層してなる多層下地膜を設けることで、安価なマグ
ネトロン直流スパッタ装置や電子ビーム真空蒸着装置を
用いて基板加熱することなく作成することができる上
に、従来より優れたストレスマイグレーション耐性つま
り耐電力寿命を有する弾性表面波装置及びその製造方法
を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る弾性表面
波装置は、圧電基板と電極膜との間に設けられ、これら
の結晶格子間の格子不整合を緩和する２種類以上の金属
薄膜を交互に積層してなる多層下地膜を備えるものであ
る。

【００１４】この発明に係る弾性表面波装置は、電極膜
の結晶方位が一方向に配向する金属膜からなるものであ
る。

【００１５】この発明に係る弾性表面波装置は、多層下
地膜の各薄膜の１層の膜厚が０．５乃至５ｎｍの範囲で
あるものである。

【００１６】この発明に係る弾性表面波装置は、圧電基
板が、圧電単結晶の弾性表面波の振動に起因して多層下
地膜を介して上記電極膜に加わる応力負荷が所定レベル
以下となる結晶面を有するものである。

【００１７】この発明に係る弾性表面波装置は、電極膜
がアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなり、多
層下地膜がチタン薄膜及びアルミニウム若しくはアルミ
ニウム合金薄膜からなるものである。

【００１８】この発明に係る弾性表面波装置は、多層下
地膜の最下層をチタン薄膜とするものである。

【００１９】この発明に係る弾性表面波装置は、多層下
地膜が少なくともチタン薄膜を２層以上、アルミニウム
若しくはアルミニウム合金薄膜を１層以上積層してなる
ものである。

【００２０】この発明に係る弾性表面波装置は、圧電基
板がタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）又はニオブ酸
リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）の単結晶からなるものであ
る。

【００２１】この発明に係る弾性表面波装置は、圧電基
板がＬｉＴａＯ_３である場合、その結晶方位についてＸ
軸を中心にＹ軸からＺ軸方向への回転角範囲３５°乃至
４５°のうち、電極膜を構成するアルミニウム若しくは
アルミニウム合金の結晶方位が一方向に配向する度合
と、ＬｉＴａＯ_３単結晶の弾性表面波の振動に起因して
多層下地膜を介して上記電極膜に加わる応力負荷が所定
レベル以下となる回転角でカットした結晶面を有するも
のである。

【００２２】この発明に係る弾性表面波装置は、圧電基
板がＬｉＮｂＯ_３である場合、その結晶方位についてＸ
軸を中心にＹ軸からＺ軸方向への回転角範囲６３°乃至
７３°のうち、電極膜を構成するアルミニウム若しくは
アルミニウム合金の結晶方位が一方向に配向する度合
と、ＬｉＮｂＯ_３単結晶の弾性表面波の振動に起因して
多層下地膜を介して上記電極膜に加わる応力負荷が所定
レベル以下となる回転角でカットした結晶面を有するも
のである。

【００２３】この発明に係る弾性表面波装置の製造方法
は、圧電基板上に、該圧電基板と電極膜との結晶格子間
の格子不整合を緩和する２種類以上の金属薄膜を交互に
積層して多層下地膜を形成する下地形成ステップと、多
層下地膜上に電極膜を形成する電極形成ステップとを備
えるものである。

【００２４】この発明に係る弾性表面波装置の製造方法
は、電極形成ステップにて、結晶方位が一方向に配向し
たアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなる電極
膜を形成するものである。

【００２５】この発明に係る弾性表面波装置の製造方法
は、下地形成ステップにて、チタン薄膜及びアルミニウ
ム若しくはアルミニウム合金薄膜を積層して多層下地膜
を形成するものである。

【００２６】この発明に係る弾性表面波装置の製造方法
は、下地形成ステップにて、チタン薄膜を最下層として
多層下地膜を形成するものである。

【００２７】この発明に係る弾性表面波装置の製造方法
は、下地形成ステップにて形成された多層下地膜を加熱
する下地加熱ステップを備えるものである。

【００２８】この発明に係る弾性表面波装置の製造方法
は、電極膜の電極パターンの形成にリフトオフ法を用い
るものである。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による弾
性表面波装置を示す断面図である。図において、１は圧
電基板であって、例えばＬｉＴａＯ_３単結晶を使用す
る。２は多層下地膜で、図示の例ではＴｉ薄膜２ａとＡ
ｌ（若しくはＡｌ合金）薄膜２ｂとを交互に積層して形
成されている。３はインターディジタル電極膜（電極
膜）であって、多層下地膜２上に形成される。

【００３０】先ず、図１に示す弾性表面波装置の製造方
法について説明する。図２は図１中の弾性表面波装置の
製造工程を示す図である。先ず、図２（ａ）の工程で圧
電基板１（例えば、ＬｉＴａＯ_３基板）を洗浄する（ウ
ェット洗浄）。次に、図２（ｂ）の工程にて、例えばＴ
ｉ及びＡｌＣｕのターゲットを備えたマグネトロン直流
スパッタ装置に上記ＬｉＴａＯ_３基板１を装填し、室温
にてＴｉ膜、ＡｌＣｕ膜、Ｔｉ膜と交互に積層して多層
下地膜を形成する（下地形成ステップ）。この際、積層
の順番としては、例えばＴｉ膜から始める。

【００３１】この後、場合によって、図２（ｃ）の工程
に進んで、スパッタ装置内において、多層下地膜２を形
成したＬｉＴａＯ_３基板１を加熱する（下地加熱ステッ
プ）。これによって、Ｔｉ薄膜２ａとＡｌ（若しくはＡ
ｌ合金）薄膜２ｂの結晶性が向上する（図中、結晶性が
向上したことを示すため、加熱後のＴｉ薄膜２ａとＡｌ
（若しくはＡｌ合金）薄膜２ｂにそれぞれ符号２ａ−
１、２ｂ−１を付した）。ただし、この工程は必要に応
じて導入すればよく、後述するように熱処理工程の有無
による効果はわずかであった。

【００３２】続いて、図２（ｄ）の工程に進んで、スパ
ッタ装置から上記ＬｉＴａＯ_３基板１を取り出さずに、
多層下地膜２をの上に連続して所望の膜厚のＡｌＣｕ膜
をインターディジタル電極膜３としてスパッタ成膜する
（電極形成ステップ）。

【００３３】ところで、本発明の根幹となるＡｌ（若し
くはＡｌ合金）膜と圧電基板１との間に多層下地膜２を
挟むという技術的思想は、圧電基板１の格子寸法と（１
１１）Ａｌ（若しくはＡｌ合金）膜２ｂの格子寸法との
関係から導き出されたものである。

【００３４】図３は実施の形態１による弾性表面波装置
の結晶格子モデルを示す図である。図において、４は３
６°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板の酸素原子、５はＴ
ｉ（００１）膜のＴｉ原子、６はＡｌ（１１１）膜のＡ
ｌ原子である。ここで、格子整合のモデルとしては、＜
１００＞方向でＬｉＴａＯ_３の基本サイズの格子を考
え、これと直角な方向には基本サイズの２倍の超格子を
考えた。この格子モデルにおいて、各格子整合性の値は
下記の通りになる。

【００３５】＜１２１＞（電子出願の関係上、図３と表
記が異なる部分があるが同一の指数値を示している）方
向で、Ｔｉ（００１）／／ＬｉＴａＯ_３（ＴｉとＬｉＴ
ａＯ _３の酸素原子との格子整合性）が−１．２％であ
り、Ａｌ（１１１）／／Ｔｉ（００１）（ＡｌとＴｉと
の格子整合性）が−３．１％であり、Ａｌ（１１１）／
／ＬｉＴａＯ_３（ＡｌとＬｉＴａＯ_３の酸素原子との格
子整合性）が−４．２％である。一方、＜１００＞方向
で、Ｔｉ（００１）／／ＬｉＴａＯ_３が−０．８％であ
り、Ａｌ（１１１）／／Ｔｉ（００１）が−２．９％で
あり、Ａｌ（１１１）／／ＬｉＴａＯ_３が−３．７％で
ある。

【００３６】図３に示すように、＜１００＞方向に関し
ては、ＡｌとＬｉＴａＯ_３の格子不整合が−３．７％と
大きいのに対して、ＴｉとＬｉＴａＯ_３とは−０．８％
と格子不整合性の値が小さい。一方、＜１００＞方向と
直角な方向（ほぼ、＜１２１＞方向に相当する）では、
２倍の超格子を考えるので、やはり、ＡｌとＬｉＴａＯ
_３の格子不整合が−４．２％と大きく、ＴｉとＬｉＴａ
Ｏ_３とは−１．２％と格子不整合が小さくなる。

【００３７】これらの格子不整合性を考慮すると、高配
向（１１１）Ａｌ（若しくはＡｌ合金）膜を得るには、
極めて膜厚の薄いＴｉ膜と、極めて膜厚の薄いＡｌ（若
しくはＡｌ合金）膜とを多層に積層した多層下地膜をＡ
ｌ（若しくはＡｌ合金）からなる電極膜と圧電基板との
間に設けることが効果的であることが推測できる。

【００３８】また、＜１００＞方向と直角な方向（ほぼ
＜１２１＞方向に相当する）に生じるＡｌ（若しくはＡ
ｌ合金）膜の内部応力に関しては、上述のように、Ａｌ
とＬｉＴａＯ_３の格子不整合性の値が大きなマイナス値
となっており、格子不整合性を緩和する多層下地膜を適
用せずに直接にＬｉＴａＯ_３基板上にＡｌ（若しくはＡ
ｌ合金）膜を形成すると、その膜には強い引っ張り応力
が発生することが予想される。

【００３９】さらに、上述のように、ＡｌとＴｉの格子
不整合性の値もその次に大きなマイナス値となってお
り、Ｔｉ単層下地膜を設けると若干引っ張り応力が緩和
されるものの、やはりＡｌ（若しくはＡｌ合金）膜には
引っ張り応力が発生することが予想される。

【００４０】Ａｌ（若しくはＡｌ合金）膜の内部応力の
存在は、引っ張り応力であれ、圧縮応力であれ、ストレ
スマイグレーション耐性を劣化させることが知られてお
り、内部応力をできるだけ低減させることが望ましい。

【００４１】以上のことから、＜１００＞方向と直角な
方向（ほぼ＜１２１＞方向に相当する）に関しても、＜
１００＞方向と同様に、高配向（１１１）Ａｌ（若しく
はＡｌ合金）膜を得るためには、極めて膜厚の薄いＴｉ
膜と、極めて膜厚の薄いＡｌ（若しくはＡｌ合金）膜と
を多層に積層した多層下地膜をＡｌ（若しくはＡｌ合
金）からなる電極膜と圧電基板との間に設けることが効
果的であることが推測できる。

【００４２】さらに、このような格子不整合を緩和でき
る多層下地膜の適用は、Ａｌ（若しくはＡｌ合金）膜の
内部応力の低減にも効果的であることが推測できる。

【００４３】次に、実施の形態１による弾性表面波装置
における（１１１）高配向Ａｌ合金膜の結晶性評価につ
いて説明する。この評価実験は、本発明の効果を明らか
にするために異なる成膜方法との比較という観点で行っ
た。なお、後述するＡｌＣｕは、Ｃｕ濃度が０．５ｗｔ
％のものを用いた。比較した成膜方法の内容を以下に示
す。

【００４４】成膜方法Ｉ 洗浄した３６°回転Ｙ−Ｘ
ＬｉＴａＯ_３基板をスパッタ装置に装填し、Ｔｉ膜（膜
厚４０Å）、ＡｌＣｕ膜（膜厚１５Å）、Ｔｉ膜（膜厚
１０Å）、ＡｌＣｕ膜（膜厚１５Å）、Ｔｉ膜（膜厚１
０Å）と連続して積層して、多層下地膜を形成する。続
いて、スパッタ装置内で基板を１００℃に加熱した後
に、ＡｌＣｕ膜を膜厚３９７０Åで成膜する。

【００４５】成膜方法ＩＩ 洗浄した３６°回転Ｙ−Ｘ
ＬｉＴａＯ_３基板をスパッタ装置に装填し、Ｔｉ膜
（膜厚４０Å）、ＡｌＣｕ膜（膜厚１５Å）、Ｔｉ膜
（膜厚１０Å）、ＡｌＣｕ膜（膜厚１５Å）、Ｔｉ膜
（膜厚１０Å）と連続して積層して、多層下地膜を形成
する。続いて、基板加熱無しにＡｌＣｕ膜を膜厚３９７
０Åで成膜する。

【００４６】成膜方法ＩＩＩ 洗浄した３６°回転Ｙ−
Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板をスパッタ装置に装填し、Ｔｉ膜
（膜厚６０Å）を積層して、単層下地膜を形成する。続
いて、基板加熱無しにＡｌＣｕ膜を膜厚４０００Åで成
膜する。

【００４７】成膜方法ＩＶ 洗浄した３６°回転Ｙ−Ｘ
ＬｉＴａＯ_３基板をスパッタ装置に装填し、ＡｌＣｕ
膜を膜厚４０００Åで成膜する。

【００４８】以上の評価実験はすべて同じマグネトロン
直流スパッタ装置を用いた。ところで、多層下地膜のＴ
ｉ膜とＡｌＣｕ膜の膜厚については、マグネトロン直流
スパッタ装置の膜厚コントロールの可能な範囲を選ぶ必
要がある。

【００４９】また、多層下地膜の役割は圧電基板の結晶
とＡｌ（１１１）配向膜の結晶との格子定数の差異を緩
和させることを狙っており、その観点から容易に歪むこ
とが可能なようにＴｉ膜、ＡｌＣｕ膜ともにできるだけ
薄いことが望ましい。

【００５０】以上の点から、多層下地膜のＴｉ膜とＡｌ
Ｃｕ膜の各々１層の膜厚は５から５０Å（０．５から５
ｎｍ）の範囲内に設定する。さらに、多層下地膜の層数
については、以下でも説明するが、少なくともＴｉ膜３
層とＡｌＣｕ膜２層の計５層あればその下地膜の上に形
成されたＡｌＣｕ膜の（１１１）配向性が著しく向上す
る。

【００５１】図４はＸ線回折ロッキングカーブ測定時の
圧電基板の結晶方位と測定系の関係を示す図であり、
（ａ）は＜１００＞方向に直交する平面上でＸ線を入射
した場合を示し、（ｂ）は＜１００＞方向に平行する平
面上でＸ線を入射した場合を示している。図に示すよう
に、圧電基板の結晶方位とＸ線回折測定系の関係につい
て、２つの異なる測定構成でロッキングカーブを測定し
た。ここで、図４（ａ）に示す構成を測定構成Ｉ、図４
（ｂ）に示す構成を測定構成ＩＩと称することとする。

【００５２】図５は上述した各成膜方法で形成したＡｌ
Ｃｕ膜（電極膜）についてＸ線回折測定によって得られ
たロッキングカーブのピーク強度と半値幅の関係を示す
グラフ図であり、（ａ）は図４（ａ）の測定構成Ｉによ
る結果を示し、（ｂ）は図４（ｂ）の測定構成ＩＩによ
る結果を示している。図において、黒丸記号のプロット
がピーク強度を示しており、黒塗り四角記号のプロット
が各ピークの半値幅を示している。ここで、ピーク強度
が大きく半値幅が小さいほどＡｌ（１１１）の配向性が
良好であることを意味している。

【００５３】図６は上述した成膜方法ＩＩ、ＩＶで形成
したＡｌＣｕ膜（電極膜）のロッキングカーブを示す図
であり、（ａ）は成膜方法ＩＶによるロッキングカー
ブ、（ｂ）は成膜方法ＩＩによるロッキングカーブを示
している。成膜方法ＩＶによるＡｌＣｕ単層膜を３６°
回転Ｙ−ＸのＬｉＴａＯ_３基板上に積むだけでは、Ｘ線
回折測定によって得られる２θプロファイルに（１１
１）配向のピークしか認められない。しかしながら、図
５及び図６から明らかなように、成膜方法ＩＶについて
のロッキングカーブは、２つの極めてブロードなピーク
を有している。つまり、配向していると言えるレベルの
ロッキングカーブが得られなかった。

【００５４】一方、成膜方法ＩＩＩのようにＴｉ単層の
下地膜をＡｌＣｕ膜とＬｉＴａＯ_３基板の間に挟むと、
図５に示すように、成膜方法Ｉ、ＩＩに比べると大幅に
配向性が劣るものの、Ａｌ（１１１）配向していると言
えるレベルとなる。

【００５５】そして、成膜方法Ｉ、ＩＩのように（Ｔｉ
／ＡｌＣｕ）多層下地膜を適用すると、図５に示すよう
に、成膜方法ＩＩＩのＴｉ単層下地膜の場合と比較し
て、ロッキングカーブのピーク強度で２倍弱、半値幅で
半分となる（測定構成ＩＩでは半値幅に差が無かっ
た）。このように、成膜方法Ｉ、ＩＩによれば、極めて
配向性に優れたＡｌ（１１１）高配向膜を得ることがで
きる。

【００５６】なお、成膜方法Ｉ、ＩＩの比較で、スパッ
タ装置内で多層下地膜を１００℃加熱するかどうかは、
加熱をした成膜方法Ｉによる方のロッキングカーブピー
ク強度がわずかに大きくなったが、半値幅では差がみら
れなかった。

【００５７】以上のように、多層下地膜を設けること
で、インターディジタル電極膜の結晶配向性を著しく向
上させることができる。

【００５８】上述した多層下地膜において、インターデ
ィジタル電極膜の結晶配向性の向上という見地からみれ
ば、多層下地膜を構成する層数を多くする方が圧電基板
からの影響を遮断することができ望ましい。しかしなが
ら、電極膜全体に対するＴｉ層の膜厚割合が増加する
と、電極膜の抵抗が増加してしまう。この結果、例えば
Ｔｉ層の膜厚割合が大きく、高抵抗となった電極膜を有
する弾性表面波フィルタを構成すると、そのフィルタ特
性の損失が増加してしまうという不具合が生じる。この
ため、多層下地膜の層数については、耐電力寿命向上の
観点以外に、作成しようとする弾性表面波装置の特性仕
様を勘案して選定する必要がある。

【００５９】ここで、上述した説明を振り返ると、多層
下地膜をＴｉ膜とＡｌＣｕ膜で形成する場合、それらの
各膜厚を５から５０Åという非常に薄い範囲に設定し、
少なくともＴｉ膜が３層、ＡｌＣｕ膜が２層の計５層で
構成することで、多層下地膜上に形成されるＡｌＣｕか
らなる電極膜の（１１１）配向性を著しく向上させるこ
とができることを明らかにしている。

【００６０】このように、本発明では、多層下地膜を構
成する各膜の膜厚が薄く、上部に形成される電極膜の配
向性を向上させるために必要な層数も５層程度からで良
い。これにより、上記構成条件を弾性表面波フィルタに
適用することで、電極膜の比抵抗を小さくすることがで
きると共に、損失の小さいフィルタ特性を実現すること
ができる。

【００６１】なお、多層下地膜をＴｉ膜２層、Ａｌ（若
しくはＡｌ合金）膜１層で構成しても、上述したＴｉ膜
を３層、ＡｌＣｕ膜を２層の計５層で構成した場合ほど
は電極膜の（１１１）配向性を向上させることはできな
い。しかしながら、成膜方法ＩＶによる下地膜の無いＡ
ｌ（若しくはＡｌ合金）膜を電極膜としたものや成膜方
法ＩＩＩによるＴｉ単層の下地膜を有する電極膜と比較
すれば、電極膜の配向性が優れることは言うまでもな
い。

【００６２】次に、圧電基板の結晶方位の選定方法につ
いて説明する。先ず、３６°回転Ｙ−Ｘ以外の結晶方位
を有するＬｉＴａＯ_３基板を用いた場合を説明する。図
７は４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板を用いた実施
の形態１による弾性表面波装置の結晶格子モデルを示す
図であり、４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３の酸素原子
とＴｉ（００１）膜、Ａｌ（１１１）膜の原子のそれぞ
れの格子配置を示している。格子整合のモデルとして
は、３６°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板の場合と同様
に、＜１００＞方向でＬｉＴａＯ_３の基本サイズの格子
を考え、これと直角な方向には基本サイズの２倍の超格
子を考えた。なお、図３と同一構成要素には同一符号を
付している。この格子モデルにおいて、各格子整合性の
値は下記の通りになる。

【００６３】＜１３１＞（電子出願の関係上、図７と表
記が異なる部分があるが同一の指数値を示している）方
向で、Ｔｉ（００１）／／ＬｉＴａＯ_３（ＴｉとＬｉＴ
ａＯ _３の酸素原子との格子整合性）が４．３％であり、
Ａｌ（１１１）／／Ｔｉ（００１）（ＡｌとＴｉとの格
子整合性）が−３．１％であり、Ａｌ（１１１）／／Ｌ
ｉＴａＯ_３（ＡｌとＬｉＴａＯ_３の酸素原子との格子整
合性）が１．１％である。

【００６４】一方、＜１００＞方向で、Ｔｉ（００１）
／／ＬｉＴａＯ_３が−０．８％であり、Ａｌ（１１１）
／／Ｔｉ（００１）が−２．９％であり、Ａｌ（１１
１）／／ＬｉＴａＯ_３が−３．７％である。

【００６５】図７に示すように、＜１００＞方向に関し
ては、格子整合の関係は３６°回転Ｙ−Ｘと同様に、Ａ
ｌとＬｉＴａＯ_３の格子不整合が−３．７％と大きいの
に対して、ＴｉとＬｉＴａＯ_３とは−０．８％と格子不
整合の値が小さい。一方、＜１００＞方向と直角な方向
（ほぼ、＜１３１＞方向に相当する）では、ＡｌとＬｉ
ＴａＯ_３の格子不整合が１．１％と小さく、ＴｉとＬｉ
ＴａＯ_３とは４．３％と大きくなっている。

【００６６】これらの格子不整合性を考慮すると、４２
°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板では、Ａｌ（若しくは
Ａｌ合金）電極膜とＬｉＴａＯ_３基板との間に、Ｔｉ単
層膜を挟むだけでは、格子不整合による影響を十分に遮
断することができない。

【００６７】このため、４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ
_３基板では、Ａｌ（若しくはＡｌ合金）電極膜とＬｉＴ
ａＯ_３基板との間に、本発明の多層下地膜を挟むことに
よって、はじめて格子不整合による影響を十分に遮断す
ることができ、高配向（１１１）Ａｌ膜（ないしはＡｌ
合金）膜を得ることができる。

【００６８】また、＜１００＞方向と直角な方向（ほぼ
＜１３１＞方向に相当する）に生じるＡｌ（若しくはＡ
ｌ合金）膜の内部応力に関しては、上述のように、Ａｌ
とＬｉＴａＯ_３の格子不整合性の値は１．１％とわずか
に圧縮応力が発生することが予想される。しかし、その
値は小さいため、３６°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３では
強い引っ張り応力を生じてストレスマイグレーション耐
性の低下につながることが懸念され、多層下地膜を適用
して格子不整合を緩和させることで引っ張り応力を低減
しているのと対象的に、４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ
_３では、はじめから問題とならないことが予想される。

【００６９】つまり、格子不整合に起因したＡｌ（若し
くはＡｌ合金）膜の内部応力に関しては、多層下地膜を
適用するにしても、３６°回転Ｙ−Ｘと４２°回転Ｙ−
Ｘの比較という観点では、後者の４２°回転Ｙ−Ｘ Ｌ
ｉＴａＯ_３の方が有利と考えられる。

【００７０】ここで、４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３
基板についても、上述した各成膜方法で試料を作成し、
３６°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板の場合と同様な評
価試験を行った結果について説明する。図８は上述した
各成膜方法で形成したＡｌＣｕ膜（電極膜）についてＸ
線回折測定によって得られたロッキングカーブのピーク
強度と半値幅の関係を示すグラフ図であり、（ａ）は図
４（ａ）の測定構成Ｉによる結果を示し、（ｂ）は図４
（ｂ）の測定構成ＩＩによる結果を示している。図にお
いて、黒丸記号のプロットがピーク強度を示しており、
黒塗り四角記号のプロットが各ピークの半値幅を示して
いる。ここで、「配向しない」とあるのは、Ｘ線回折測
定によって得られた２θプロファイルにおいて、（１１
１）ピークに加えて（１１０）ピークも認められ、（１
１１）に優先して配向しなかったことを意味している。
また、「配向性低」とあるのは、２θプロファイルにお
いて（１１１）ピークのみが認められたものの、ロッキ
ングカーブは極めてブロードであり、配向性が低かった
ことを意味している。

【００７１】図８から明らかなように、成膜方法Ｉ、Ｉ
Ｉによって多層下地膜を形成したものは、測定構成Ｉ、
ＩＩのいずれにおいても、成膜方法ＩＩＩやＩＶと比較
してロッキングカーブのピーク強度が大きく、且つ半値
幅が小さいことから、電極膜の配向性が著しく向上して
いることがわかる。

【００７２】ここで、上述した各成膜方法による膜構成
を有する弾性表面波フィルタ（バンドパスフィルタ）を
試作し、それぞれの電気特性を評価した結果について説
明する。試料となる弾性表面波フィルタは、上述した各
成膜方法によって電極膜上にレジストパターンを形成し
たのち、ドライエッチングにて所望のインターディジタ
ル電極パターンを形成したものを用いた。具体的には、
１２７個の８００ＭＨｚ帯の２重モードのインターディ
ジタル電極からなる弾性表面波フィルタを製作した。

【００７３】図９は上述した各成膜方法による電極膜を
有する弾性表面波フィルタの電気特性を示すグラフ図で
あり、（ａ）は各成膜方法と帯域中心周波数ｆ０のばら
つきとの関係を示し、（ｂ）は各成膜方法とピークロス
との関係を示している。図において、白丸記号のプロッ
トが３６°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板による結果を
示しており、白塗り四角記号のプロットが４２°回転Ｙ
−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板による結果を示している。ここ
で、「ｆ_０ばらつき」とは、バンドパスフィルタの帯域
中心周波数ｆ_０の弾性表面波フィルタチップ間のばらつ
きを意味している。また、「ｐｌｏｓｓ平均値」とは、
上記弾性表面波フィルタ（バンドパスフィルタ）のピー
クロス値の１２７個の平均値を意味している。なお、各
成膜方法の間で比較するために、成膜方法ＩＶ（ＡｌＣ
ｕ単層の電極膜）による弾性表面波フィルタのｆ_０ばら
つき及びｐｌｏｓｓ平均値を基準にして各成膜方法によ
るものの結果を規格化している。

【００７４】図９に示すように、成膜方法ＩＩＩ（Ｔｉ
単層下地膜を適用したもの）によるものと、本発明に対
応する成膜方法Ｉ、ＩＩ（多層下地膜を適用したもの）
によるもののいずれも、成膜方法ＩＶ（ＡｌＣｕ単層電
極膜を適用したもの）による従来の弾性表面波装置に比
べて、ｆ_０ばらつきを３０〜４０％減少することができ
るという効果を確認した。

【００７５】これは、下記の２つの要因が考えられる。
先ず、成膜方法ＩＩＩ及び本発明に対応する成膜方法
Ｉ、ＩＩによって、Ａｌ（１１１）配向性が向上するの
と同時に、ＡｌＣｕ電極膜が結晶的に安定するために、
電極膜の膜質のばらつきが減少し、結果的に電気特性と
してのｆ_０ばらつきが減少することが考えられる。

【００７６】この他に、ＬｉＴａＯ_３基板の上にＴｉ層
をはじめに成膜する構成として、ＡｌＣｕ電極膜をＬｉ
ＴａＯ_３基板に直接接触させないようにしたことから、
ＡｌＣｕ電極膜からＬｉＴａＯ_３基板へ及ぼす影響、特
にＡｌＣｕ電極膜中のＣｕが不均一にＬｉＴａＯ_３基板
に拡散してＬｉＴａＯ_３基板の表面弾性波伝搬特性に影
響することが抑制されたためと考えられる。

【００７７】図９（ｂ）に示すように、ｐｌｏｓｓ平均
値では、成膜方法ＩＩＩ及び本発明に対応する成膜方法
Ｉ、ＩＩによって、２〜４％低減されている。これは、
ＡｌＣｕ電極膜の結晶性が従来のＡｌＣｕ単層電極膜に
比べて向上したことにより、電極膜の比抵抗が減少した
ことと関係しているものと考えられる。

【００７８】このように、多層下地膜を適用した本発明
の弾性表面波装置は、従来のものと比較して格段に電気
特性が向上していることがわかる。

【００７９】次に、本発明の多層下地膜を用いた成膜方
法Ｉ、ＩＩで形成した電極膜を有する９００ＭＨｚ帯の
２重モードの弾性表面波フィルタ（バンドパスフィル
タ）を試作し、耐電力寿命の評価を行った結果について
説明する。ここでも、比較のために、成膜方法ＩＶによ
る同一構成の弾性表面波フィルタを試作した。

【００８０】図１０は上述した評価試験に使用した耐電
力寿命評価システムの構成を示す図である。図におい
て、７は信号発生器、８は増幅器、９はカプラ、１０は
アイソレータ、１１は試料加熱用のオーブン、１２は試
料となる弾性表面波フィルタを実装するＤＵＴ基板、１
３はネットワークアナライザ、１４は電力計、１５は該
システムの各構成要素を試験内容に沿うように制御する
コンピュータである。

【００８１】試験内容としては、試料である弾性表面波
フィルタを実装したＤＵＴ基板１２を、オーブン１１で
１２５℃の温度条件下におき、３０ｄＢｍのパワーの信
号を該弾性表面波フィルタに印加した。この条件下で、
電力計１４で得られる弾性表面波フィルタの損失値をコ
ンピュータ１５が逐次取得し、その経時変化を求める。
また、適時、ネットワークアナライザ１３を用いて、フ
ィルタ波形の確認を行なった。

【００８２】図１１は図１０中の耐電力寿命評価システ
ムが取得した弾性表面波フィルタの損失の経時変化を示
すグラフ図である。図において、黒丸記号のプロット
は、４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板と成膜方法Ｉ
の組み合わせによる弾性表面波フィルタを示し、白丸記
号のプロットは、４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板
と成膜方法ＩＩの組み合わせによる弾性表面波フィルタ
を示している。また、黒塗りの四角記号のプロットは、
３６°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板と成膜方法Ｉの組
み合わせによる弾性表面波フィルタを示し、白塗り四角
記号のプロットは、３６°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基
板と成膜方法ＩＩの組み合わせによる弾性表面波フィル
タを示している。最後に、クロス記号のプロットは、４
２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板と成膜方法ＩＶの組
み合わせによる弾性表面波フィルタを示している。ここ
で、損失の劣化量が０．５ｄＢに達する時間をその弾性
表面波フィルタの寿命と定義した。

【００８３】図１１に示すように、成膜方法ＩＶによる
４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板上にＡｌＣｕ単層
電極膜を形成してなる弾性表面波フィルタは、およそ２
０分で寿命に達した（図中、クロス記号プロット参
照）。図には示さなかったが、同じく成膜方法ＩＶによ
る３６°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板上にＡｌＣｕ単
層電極膜を形成してなる弾性表面波フィルタも、同様に
２０分程度で寿命に達した。

【００８４】これに対して、成膜方法Ｉによる多層下地
膜を介してＡｌＣｕ電極膜を４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴ
ａＯ_３基板上に形成してなる弾性表面波フィルタでは、
寿命が５９０時間となった（図中、黒丸記号プロット参
照）。また、同様に成膜方法Ｉで試作した、膜構成がＡ
ｌＣｕ電極膜／多層下地膜／３６°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴ
ａＯ_３基板である弾性表面波フィルタでは、寿命が７９
時間であった（図中、黒塗り四角記号のプロット参
照）。

【００８５】さらに、成膜方法ＩＩによる多層下地膜を
介してＡｌＣｕ電極膜を４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ
_３基板上に形成してなる弾性表面波フィルタでは、寿命
が４５０時間となった（図中、白丸記号プロット参
照）。また、同様に、成膜方法ＩＩによる膜構成がＡｌ
Ｃｕ電極膜／多層下地膜／３６°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａ
Ｏ _３基板である弾性表面波フィルタでは、寿命が４９時
間であった（図中、白塗り四角記号のプロット参照）。

【００８６】このように、ＡｌＣｕ単層電極膜からなる
弾性表面波フィルタと、本発明に対応する成膜方法Ｉ、
ＩＩによる多層下地膜を適用した弾性表面波フィルタと
の耐電力寿命を比較すると、下記に示すように著しい向
上が見られた。

【００８７】（１） 膜方法Ｉによる多層下地膜を介し
てＡｌＣｕ電極膜を３６°回転Ｙ−ＸＬｉＴａＯ_３基板
上に形成してなる弾性表面波フィルタで、耐電力寿命が
２３７倍となった。 （２） 成膜方法Ｉによる多層下地膜を介してＡｌＣｕ
電極膜を４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板上に形成
してなる弾性表面波フィルタで、耐電力寿命が１７７０
倍となった。 （３） 成膜方法ＩＩによる多層下地膜を介してＡｌＣ
ｕ電極膜を３６°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板上に形
成してなる弾性表面波フィルタで、耐電力寿命が１４７
倍となった。 （４） 成膜方法ＩＩによる多層下地膜を介してＡｌＣ
ｕ電極膜を４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板上に形
成してなる弾性表面波フィルタで、耐電力寿命が１３５
０倍となった。

【００８８】これらの値は、従来例２による弾性表面波
フィルタが耐電力寿命をおよそ８０倍向上させた場合と
比較しても、著しく耐電力寿命の向上が図られているこ
とがわかる。

【００８９】また、電子ビーム蒸着のＡｌ（若しくはＡ
ｌ合金）電極膜の耐電力性が、スパッタ成膜によるもの
より、一桁以上低いことが一般的に知られている。本発
明の説明においては、その点を考慮して、同じマグネト
ロン直流スパッタ装置で成膜した上で、本発明の多層下
地膜の適用効果を検討している。逆に言えば、電子ビー
ム蒸着での電極膜と比べるとすれば、上に示した耐電力
寿命向上効果が１桁以上大きくなることとなる。例え
ば、マグネトロン直流スパッタを用いて成膜方法Ｉによ
る多層下地膜を介してＡｌＣｕ電極膜を４２°回転Ｙ−
Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板上に形成してなる弾性表面波フィ
ルタでは、電子ビーム蒸着を用いて成膜方法ＩＶによる
ＡｌＣｕ単層電極膜を４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３
基板上に形成してなる弾性表面波フィルタに比較して、
耐電力寿命が１７７００倍以上となると予想される。

【００９０】上記評価結果において、３６°回転Ｙ−Ｘ
ＬｉＴａＯ_３基板を用いたものが、４２°回転Ｙ−Ｘ
ＬｉＴａＯ_３基板を用いたものより、耐電力寿命が短
くなっている。これは、下記のような要因が考えられ
る。

【００９１】先ず、Ｘ線回折による電極膜の結晶性の比
較をしやすくするために、ＡｌＣｕ電極膜の膜厚を４０
００Å付近に設定したことが挙げられる。つまり、この
膜厚では、ＬｉＴａＯ_３基板の伝搬損が４２°回転Ｙ−
Ｘに比べて３６°回転Ｙ−Ｘの方が大きく、その損失発
生の反作用として電極膜に応力負荷が加わり寿命が短く
なったものと考えられる。実際に、弾性表面波装置の初
期ロス値は、ＬｉＴａＯ_３の結晶方位が３６°回転Ｙ−
Ｘのものが４２°回転Ｙ−Ｘのものよりも約０．４ｄＢ
ほど劣っていた。

【００９２】この耐電力寿命に関する圧電単結晶基板の
結晶方位依存性は、次の設計指針を示唆している。つま
り、弾性表面波フィルタ（例えばバンドバスフィルタの
場合）を設計する際に、必要な通過帯域幅や帯域内ロ
ス、帯域外減衰量などのフィルタの要求仕様を考慮し
て、インターディジタル電極膜の膜厚やピッチ、線幅な
どを選定するが、この際に、要求される耐電力寿命の観
点から、適正な圧電単結晶基板の結晶方位を選定する必
要があるということである。もっと具体的に言えば、電
極膜の膜厚を４０００Å付近に設定するのであれば、Ｌ
ｉＴａＯ_３基板の結晶方位は４２°回転Ｙ−Ｘ付近が望
ましく、電極膜の膜厚を２０００Å付近に設定するので
あれば、３８°回転Ｙ−Ｘ付近が望ましい。なお、３６
°回転Ｙ−Ｘの場合は、電極膜の抵抗が問題とならない
範囲の例えば１０００〜１５００Å付近が望ましいもの
と考えられる。

【００９３】この設計指針を、より一般的に言い換えれ
ば、圧電基板は、圧電単結晶の弾性表面波の振動に起因
して伝搬損の反作用として発生する多層下地膜を介して
Ａｌ（若しくはＡｌ合金）電極膜に加わる応力負荷が所
定レベル以下となる結晶面を選定する必要があるという
ことである。

【００９４】また、耐電力寿命の圧電単結晶基板の結晶
方位依存性の原因として、その他の要因として、電極膜
の内部応力が関与していると考えられる。３６°回転Ｙ
−ＸＬｉＴａＯ_３基板や４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ
_３基板を用いた弾性表面波装置の弾性表面波（擬似表面
波）の伝搬方向はＸ方向、つまり、＜１００＞方向であ
るが、このとき、基板の結晶格子の振動方向は上記伝搬
方向である＜１００＞方向と直角な方向となる横波であ
る（特に、＜００１＞方向が優勢である）。

【００９５】したがって、耐電力寿命の観点からは、
（１１１）高配向のＡｌ（若しくはＡｌ合金）電極膜の
＜１００＞方向と直角な方向の内部応力が小さいことが
望ましい。

【００９６】ところで、図３及び図７の結晶格子モデル
で説明したように、＜１００＞方向と直角な方向では、
３６°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板の場合、ＡｌとＬ
ｉＴａＯ_３基板の格子不整合が−４．２％と大きく、電
極膜に強い引っ張り応力を発生させる原因となる。一
方、４２°Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板の場合、ＡｌとＬ
ｉＴａＯ_３基板の格子不整合は１．１％と小さく、電極
膜にはわずかの圧縮内部応力しか発生させない。つま
り、本発明の多層下地膜をＡｌ（若しくはＡｌ合金）電
極膜とＬｉＴａＯ_３基板の間に挟み込むことで、格子不
整合が緩和され、結果として、電極膜の内部応力も緩和
されることになる。

【００９７】しかしながら、もともと内部応力の発生が
小さい４２°回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板は、３６°
回転Ｙ−Ｘ ＬｉＴａＯ_３基板よりも、耐電力寿命の観
点で有利であると考えられる。

【００９８】以上のように、本発明の多層下地膜を圧電
単結晶基板とＡｌ若しくはＡｌ合金膜との間に挟むこと
で、著しい耐電力寿命向上効果を得られることがわかっ
た。また、圧電単結晶の結晶方位を、電極膜の膜厚やピ
ッチ、線幅などを考慮して、３５°から４５°の回転角
のＹ−ＸカットＬｉＴａＯ_３のうち、本発明を適用する
弾性表面波装置の仕様に合わせて回転角度を選定するこ
とで、著しい耐電力寿命性能を持つ所望の弾性表面波装
置を実現することができる。

【００９９】具体的に説明すると、各結晶方位の圧電基
板に対して多層下地膜を適用した結晶格子モデル及びそ
の試作品に対するＸ線回折などによる配向性の測定結果
を利用することで、上述したように圧電基板の結晶方位
に対応付けて電極膜の配向性及び内部応力の度合を求め
ることができる。また、圧電基板の結晶方位と電極膜の
膜厚やピッチ、線幅などから、圧電単結晶の弾性表面波
の振動に起因して多層下地膜を介して電極膜に加わる伝
搬損の反作用としての応力負荷の度合を求めることがで
きる。

【０１００】これら圧電基板の結晶方位に応じた電極膜
の配向性や内部応力や応力負荷の度合を規定した弾性表
面波装置の電気特性や耐電力寿命などを求め、これらの
結果をデータベース化しておく。データベース化する方
法としては、弾性表面波装置の電気特性や耐電力寿命な
どの情報に対応付けて、その圧電基板の結晶方位に応じ
た配向性や内部応力や応力負荷の度合の所定レベルを設
定する。これらのデータを用いて、弾性表面波装置の仕
様に合わせて所望の電気特性や耐電力寿命を有する弾性
表面波装置を提供することができる。

【０１０１】上記例では、圧電基板としてＬｉＴａＯ_３
について説明したが、ＬｉＮｂＯ_３についても６３°か
ら７３°の回転角のＹ−Ｘカットのものから、同様にし
て弾性表面波装置の仕様に合致する回転角度を選定する
ことができる。

【０１０２】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、圧電基板とＡｌ若しくはＡｌ合金の電極膜との間
に、Ｔｉ膜とＡｌ若しくはＡｌ合金膜とを交互に成膜し
た多層下地膜を設けたので、結晶方位が一方向に配向し
たＡｌ若しくはＡｌ合金電極膜を形成することができる
ことから、ストレスマイグレーション耐性を著しく向上
させることができる。

【０１０３】また、多層下地膜を適用した結晶格子モデ
ルを利用して配向性と共に電極膜に生じる内部応力につ
いても知見を得ることができることから、所望の仕様に
合致する弾性表面波装置を提供することができると共
に、その耐電力寿命を従来のものと比較して格段に向上
させることができる。

【０１０４】さらに、電極膜が高配向して結晶的に安定
となることから、弾性表面波装置の電気特性のばらつき
を低減することができる。

【０１０５】なお、上記実施の形態１では、ＡｌＣｕ膜
の（１１１）高配向膜を形成する例を説明したが、Ａｌ
Ｃｕのかわりに、ＡｌＭｇやＡｌＬｉなど他のＡｌ合金
を用いても同様の効果がある。

【０１０６】また、上記実施の形態１では、電極膜を
（１１１）高配向させる例について説明したが、この他
の配向面として、例えば（１１０）配向させたもので
も、電極膜の圧電基板上に直接形成したものより耐電力
寿命を向上させることができる。

【０１０７】さらに、上記実施の形態１では、多層下地
膜をＴｉ及びＡｌ（若しくはＡｌ合金）の２種類の金属
薄膜によって構成する例を示したが、その他の金属薄膜
を用いても良く、また、多層下地膜を適用する結晶格子
モデルとして表現できるものであれば、２種類以上の金
属薄膜で構成しても良い。

【０１０８】実施の形態２．図１２はこの発明の実施の
形態２による弾性表面波装置の製造工程を示す図であ
る。この図に沿って実施の形態２による弾性表面波装置
の製造方法について説明する。

【０１０９】先ず、図１２（ａ）の工程にて、洗浄した
圧電基板１（例えばＬｉＴａＯ_３基板）にレジスト１６
を塗布し、露光現像して所望のリフトオフ用のレジスト
パターンを形成する。次に、図１２（ｂ）の工程にて、
Ｔｉの電子ビーム蒸着源、Ａｌ（若しくはＡｌ合金）の
電子ビーム蒸着源とを備えた真空蒸着装置に、上記基板
１を装填し、ＴｉとＡｌ（若しくはＡｌ合金）を交互に
蒸着して多層下地膜２を形成する（下地形成ステッ
プ）。

【０１１０】このとき、ＴｉからはじめてＴｉで終わる
ようにする。各層の膜厚は上記実施の形態１においても
説明したように、各々５〜５０Å（０．５〜５ｎｍ）の
範囲とし、少なくともＴｉ層２ａが３層以上、Ａｌ（若
しくはＡｌ合金）層２ｂが２層以上とする。

【０１１１】続いて、図１２（ｃ）の工程に進んで、多
層下地膜２の上に所望の膜厚でＡｌ（若しくはＡｌ合
金）膜をインターディジタル電極膜３として蒸着する
（電極形成ステップ）。これらの一連の蒸着に際して
は、レジストパターンの変形・変質を抑制するため、基
板加熱は一切行わない。

【０１１２】最後に、図１２（ｄ）のリフトオフ工程に
おいて、インターディジタル電極となる部分以外の蒸着
膜とレジスト１６をウェット除去して所望のパターン形
成をしたインターディジタル電極を得る。

【０１１３】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、多層下地膜２を適用することによって基板加熱を行
わなくても（１１１）高配向のＡｌ（若しくはＡｌ合
金）膜を得ることができる。

【０１１４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、圧電
基板と電極膜との間に設けられ、これらの結晶格子間の
格子不整合を緩和する２種類以上の金属薄膜（例えば、
チタン薄膜及びアルミニウム若しくはアルミニウム合金
薄膜）を交互に積層してなる多層下地膜を備えるので、
多層下地膜によって圧電基板と電極膜との格子不整合に
よる影響を十分に遮断することができることから、結晶
方位が一方向に高配向した電極膜を形成することがで
き、ストレスマイグレーション耐性、すなわち耐電力寿
命を著しく向上させることができるという効果がある。
また、電極膜が高配向して結晶的に安定となることか
ら、弾性表面波装置の電気特性のばらつきを低減するこ
ともできるという効果がある。

【０１１５】この発明によれば、多層下地膜の各薄膜の
１層の膜厚を０．５乃至５ｎｍの範囲とするので、多層
下地膜が非常に薄いことから圧電基板に与える影響を低
減することができ、これによる特性変化を抑制すること
ができるという効果がある。また、多層下地膜にＴｉな
どを使用する場合、電極膜の比抵抗を低減できるという
効果がある。

【０１１６】この発明によれば、圧電基板が、電極膜を
構成する金属膜の結晶方位が一方向に配向する度合と、
圧電単結晶の弾性表面波の振動に起因して多層下地膜を
介して上記電極膜に加わる応力負荷が所定レベル以下と
なる結晶面を有するので、その耐電力寿命を従来のもの
と比較して格段に向上させることができるという効果が
ある。

【０１１７】この発明によれば、電極膜がアルミニウム
若しくはアルミニウム合金からなる場合、多層下地膜の
最下層をチタン薄膜とするので、電極膜の構成原子が圧
電基板に拡散することを抑制することができ、圧電基板
の伝搬特性への影響を押さえることができるという効果
がある。

【０１１８】この発明によれば、多層下地膜が少なくと
もチタン薄膜を２層以上、アルミニウム若しくはアルミ
ニウム合金膜を１層以上積層してなるので、多層下地膜
が非常に薄いことから圧電基板に与える影響を低減する
ことができ、これによる特性変化を抑制することができ
る。また、非常に薄い多層下地膜であっても高配向の電
極膜を得ることができるという効果がある。

【０１１９】この発明によれば、圧電基板上に、該圧電
基板と電極膜との結晶格子間の格子不整合を緩和する２
種類以上の金属薄膜を交互に積層して多層下地膜を形成
し、該多層下地膜上に電極膜を形成するので、簡単な成
膜工程にて結晶方位が一方向に高配向した電極膜を得る
ことができることから、安価なマグネトロン直流スパッ
タ装置や電子ビーム蒸着装置などを用いても、ストレス
マイグレーション耐性、すなわち、耐電力寿命を著しく
向上させた弾性表面波装置を製作することができるとい
う効果がある。

【０１２０】この発明によれば、多層下地膜を加熱して
構成薄膜の結晶性を向上させるので、電極膜の配向性を
向上させることができるという効果がある。

【０１２１】この発明によれば、電極膜の電極パターン
の形成にリフトオフ法を用いるので、基板加熱を行うこ
となく、結晶方位が高配向した電極を有する弾性表面波
装置を提供することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による弾性表面波装
置を示す断面図である。

【図２】 図１中の弾性表面波装置の製造工程を示す図
である。

【図３】 実施の形態１による弾性表面波装置の結晶格
子モデルを示す図である。

【図４】 Ｘ線回折ロッキングカーブ測定時の圧電基板
の結晶方位と測定系の関係を示す図である。

【図５】 各成膜方法で形成したＡｌＣｕ膜（電極膜）
についてＸ線回折測定によって得られたロッキングカー
ブのピーク強度と半値幅の関係を示すグラフ図である。

【図６】 成膜方法ＩＩ、ＩＶで形成したＡｌＣｕ膜
（電極膜）のロッキングカーブを示す図である。

【図７】 実施の形態１による弾性表面波装置の結晶格
子モデルの他例を示す図である。

【図８】 各成膜方法で形成したＡｌＣｕ膜（電極膜）
についてＸ線回折測定によって得られたロッキングカー
ブのピーク強度と半値幅の関係を示すグラフ図である。

【図９】 各成膜方法による電極膜を有する弾性表面波
フィルタの電気特性を示すグラフ図である。

【図１０】 耐電力寿命評価システムの構成を示す図で
ある。

【図１１】 弾性表面波フィルタの損失の経時変化を示
すグラフ図である。

【図１２】 この発明の実施の形態２による弾性表面波
装置の製造工程を示す図である。

【図１３】 従来の弾性表面波装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 圧電基板、２ 多層下地膜、２ａ，２ａ−１ Ｔｉ
薄膜、２ｂ，２ｂ−１Ａｌ（若しくはＡｌ合金）薄膜、
３ インターディジタル電極膜（電極膜）、４ 酸素原
子、５ Ｔｉ原子、６ Ａｌ原子、７ 信号発生器、８
増幅器、９カプラ、１０ アイソレータ、１１ オー
ブン、１２ ＤＵＴ基板、１３ ネットワークアナライ
ザ、１４ 電力計、１５ コンピュータ、１６ レジス
ト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村瀬 功 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 吉田 憲司 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 松元 光輝 兵庫県小野市匠台12番地 株式会社セルコ 内 Ｆターム(参考） 5J097 AA24 AA26 FF03 GG03 HA02 HA03

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電基板と電極膜との間に設けられ、こ
   れらの結晶格子間の格子不整合を緩和する２種類以上の
   金属薄膜を交互に積層してなる多層下地膜を備えた弾性
   表面波装置。
2. 【請求項２】 電極膜は、結晶方位が一方向に配向する
   金属膜からなることを特徴とする請求項１記載の弾性表
   面波装置。
3. 【請求項３】 多層下地膜は、各薄膜の１層の膜厚が
   ０．５乃至５ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項
   １記載の弾性表面波装置。
4. 【請求項４】 圧電基板は、電極膜を構成する金属膜の
   結晶方位が一方向に配向する度合と、圧電単結晶の弾性
   表面波の振動に起因して多層下地膜を介して上記電極膜
   に加わる応力負荷が所定レベル以下となる結晶面を有す
   ることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいず
   れか１項記載の弾性表面波装置。
5. 【請求項５】 電極膜は、アルミニウム若しくはアルミ
   ニウム合金からなり、多層下地膜は、チタン薄膜及びア
   ルミニウム若しくはアルミニウム合金薄膜からなること
   を特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１
   項記載の弾性表面波装置。
6. 【請求項６】 多層下地膜は、最下層がチタン薄膜であ
   ることを特徴とする請求項５記載の弾性表面波装置。
7. 【請求項７】 多層下地膜は、少なくともチタン薄膜を
   ２層以上、アルミニウム若しくはアルミニウム合金薄膜
   を１層以上積層してなることを特徴とする請求項５又は
   請求項６記載の弾性表面波装置。
8. 【請求項８】 圧電基板は、タンタル酸リチウム（Ｌｉ
   ＴａＯ_３）又はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）の単
   結晶からなることを特徴とする請求項１から請求項７の
   うちのいずれか１項記載の弾性表面波装置。
9. 【請求項９】 圧電基板は、ＬｉＴａＯ_３である場合、
   その結晶方位についてＸ軸を中心にＹ軸からＺ軸方向へ
   の回転角範囲３５°乃至４５°のうち、電極膜を構成す
   るアルミニウム若しくはアルミニウム合金の結晶方位が
   一方向に配向する度合と、ＬｉＴａＯ_３単結晶の弾性表
   面波の振動に起因して多層下地膜を介して上記電極膜に
   加わる応力負荷が所定レベル以下となる回転角でカット
   した結晶面を有することを特徴とする請求項８記載の弾
   性表面波装置。
10. 【請求項１０】 圧電基板は、ＬｉＮｂＯ_３である場
    合、その結晶方位についてＸ軸を中心にＹ軸からＺ軸方
    向への回転角範囲６３°乃至７３°のうち、電極膜を構
    成するアルミニウム若しくはアルミニウム合金の結晶方
    位が一方向に配向する度合と、ＬｉＮｂＯ_３単結晶の弾
    性表面波の振動に起因して多層下地膜を介して上記電極
    膜に加わる応力負荷が所定レベル以下となる回転角でカ
    ットした結晶面を有することを特徴とする請求項８記載
    の弾性表面波装置。
11. 【請求項１１】 圧電基板上に、該圧電基板と電極膜と
    の結晶格子間の格子不整合を緩和する２種類以上の金属
    薄膜を交互に積層して多層下地膜を形成するステップ
    と、上記多層下地膜上に上記電極膜を形成する電極形成
    ステップとを備えた弾性表面波装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 電極形成ステップにて、結晶方位が一
    方向に配向したアルミニウム若しくはアルミニウム合金
    からなる電極膜を形成することを特徴とする請求項１１
    記載の弾性表面波装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 下地形成ステップにて、チタン薄膜及
    びアルミニウム若しくはアルミニウム合金薄膜を積層し
    て多層下地膜を形成することを特徴とする請求項１１又
    は請求項１２記載の弾性表面波装置の製造方法。
14. 【請求項１４】 下地形成ステップにて、チタン薄膜を
    最下層として多層下地膜を形成することを特徴とする請
    求項１３記載の弾性表面波装置の製造方法。
15. 【請求項１５】 下地形成ステップにて形成された多層
    下地膜を加熱する下地加熱ステップを備えたことを特徴
    とする請求項１１から請求項１４のうちのいずれか１項
    記載の弾性表面波装置の製造方法。
16. 【請求項１６】 電極膜の電極パターンの形成にリフト
    オフ法を用いることを特徴とする請求項１１から請求項
    １５のうちのいずれか１項記載の弾性表面波装置の製造
    方法。