JP2005253034A - 弾性表面波素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】 電極破損、電気的断線の防止、素子の挿入損失の低減、共振子のＱ値向上を図ることができる弾性表面波素子を提供する。
【解決手段】 くし歯状電極部１３、１４がＴｉＮ（窒化チタン）またはＴｉＯｘＮｙからなる下地層２１と、下地層の上面に接して積層された主電極層２２からなる積層構造を有している。最稠密面である｛１１１｝面が基板表面に対して一定の傾きを有するように積層されるのでくし歯状電極部１３、１４のでエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションを抑制することができ、電極破損、電気的断線の防止、素子の挿入損失の低減、共振子のＱ値向上を図ることができる。
【選択図】図４
【解決手段】 くし歯状電極部１３、１４がＴｉＮ（窒化チタン）またはＴｉＯｘＮｙからなる下地層２１と、下地層の上面に接して積層された主電極層２２からなる積層構造を有している。最稠密面である｛１１１｝面が基板表面に対して一定の傾きを有するように積層されるのでくし歯状電極部１３、１４のでエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションを抑制することができ、電極破損、電気的断線の防止、素子の挿入損失の低減、共振子のＱ値向上を図ることができる。
【選択図】図４
Description
本発明は高周波帯域において高い耐電力性を示すことのできる電極構造を有する弾性表面波素子に関する。
弾性表面波素子は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播する弾性表面波を利用した電子部品であり、フィルタ、共振器またはデュプレクサなどを構成するために用いられる。
近年、携帯電話などの移動体通信端末の小型化及び軽量化が急速に進んでおり、これらの移動体通信端末に実装される電子部品の小型化が要求されている。
弾性表面波素子は、圧電性基板の表面上に、導電性材料からなる一対のくし歯状電極（ＩＤＴ（インタディジタルトランスデューサ）電極）のくし歯の部分を、互い違いに並べて配置する構成を有している。このような単純な構造を有する弾性表面波素子は移動体通信端末に実装されるフィルタ、共振器またはデュプレクサを小型化するために非常に適した素子である。
従来の弾性表面波素子のくし歯状電極部の材料には、導電性でかつ比重の小さなＡｌ、またはＡｌを主成分とする合金が一般的に用いられてきた。
しかし、弾性表面波素子を、例えば、送信増幅器の後段に位置し、大きな電力が印加されるＲＦ部（高周波部）のアンテナデュプレクサとして用いるためには、高い耐電力性が要求される。さらに、移動体通信端末の高周波化に伴い、弾性表面波素子の動作周波数を数百ＭＨｚから数ＧＨｚにすることも要求されている。
高周波化を図るには、弾性表面波素子のくし歯状電極のくし歯部の幅寸法及び間隔幅を小さくする必要がある。例えば、中心周波数２ＧＨｚ帯フィルタでは前記幅寸法を約０．５μｍに形成する必要があり、中心周波数１０ＧＨｚ帯フィルタでは前記幅寸法を約０．１μｍに形成する必要がある。
このような、微細なくし歯状電極に高電力レベルの信号が印加されると、弾性表面波によってくし歯状電極が強い応力を受ける。この応力がくし歯状電極の限界応力を越えると、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションが発生する。エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションとは、くし歯状電極を構成する金属材料原子が結晶粒界または結晶中を通路として移動し、くし歯状電極に空隙（ボイド）や突起（ヒロック）を生じさせる現象のことである。エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションが発生すると、電極が破損し、電気的断線の発生、素子の挿入損失の増加、共振子のＱ値低下などを引き起こし、弾性表面波素子の特性劣化に至る。
特許文献１、２にはＡｌまたはＡｌを主成分とする合金からなるくし歯状電極部の下にＴｉからなる下地層を形成することによってＡｌ電極層を双晶構造にして弾性表面波素子の耐電力性を向上させることが記載されている。
特開２００２−３０５４２５号公報（第５頁）
特開２００３−１５２４９８号公報（第６頁）
特再平１１−５４９９５号公報（第２頁、第３頁）
しかしながら、実際にＴｉからなる下地層の上にＡｌまたはＡｌを主成分とする合金からなるくし歯状電極部を形成すると、前記Ａｌ層またはＡｌ合金層の｛１１１｝面の特定方向への配向が弱くなり、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションが発生しやすいことがわかった。このため、電極破損、電気的断線、素子の挿入損失の増加、共振子のＱ値低下などを引き起こし、弾性表面波素子の特性劣化に至る。
また、圧電性基板の酸素が下地層のＴｉやＡｌ層またはＡｌ合金層に拡散してくし歯状電極部の電気抵抗が大きくなり素子の挿入損失が増加するという問題も生じる。
なお、特許文献３にはＡｌ合金からなる層の下にＴｉＮからなる層を形成することが記載されている。しかし、Ａｌ合金からなる層の下にＴｉＮからなる層を形成する弾性表面波素子の実施例は記載されておらず、結晶配向についての規定もないものであった。
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、耐電力性が向上する弾性表面波素子を提供することを目的とする。
本発明は圧電性基板と、前記圧電性基板上に薄膜形成された電極部を有する弾性表面波素子において、
前記電極部は、くし歯状電極部及び前記くし歯状電極部に接続された接続電極部を有し、前記くし歯状電極部は下地層とこの下地層の上に積層された主電極層を有し、前記下地層は岩塩型構造、面心立方構造又は六方最密構造の結晶構造を有し、前記主電極層は面心立方構造の結晶構造を有しており、前記主電極層の｛１１１｝面は基板表面に対して一定の傾きを有していることを特徴とするものである。
前記電極部は、くし歯状電極部及び前記くし歯状電極部に接続された接続電極部を有し、前記くし歯状電極部は下地層とこの下地層の上に積層された主電極層を有し、前記下地層は岩塩型構造、面心立方構造又は六方最密構造の結晶構造を有し、前記主電極層は面心立方構造の結晶構造を有しており、前記主電極層の｛１１１｝面は基板表面に対して一定の傾きを有していることを特徴とするものである。
本発明は岩塩型構造又は面心立方構造或は六方最密構造の下地層の上に、面心立方構造である主電極層を最稠密面である｛１１１｝面が基板表面に対して一定の傾きを有するように積層しているのでエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションを抑制することができる。この結果、電極破損、電気的断線の防止、素子の挿入損失の低減、共振子のＱ値向上を図ることができ、弾性表面波素子の特性を向上させることができる。
また、前記主電極層の｛１１１｝面が前記圧電性基板の結晶のＸ軸に平行であると、最稠密面である｛１１１｝面がＳＨ波の振幅方向と交叉することになるのでエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションに対する耐性が向上する。
さらに、前記下地層の｛１１１｝面が基板表面に対して一定の傾きを有していることが好ましい。
また本発明では前記主電極層の結晶は前記下地層の結晶の上にエピタキシャル又はヘテロエピタキシャル成長していることが好ましい。このとき前記主電極層の結晶のＸＲＤ極点図における｛１１１｝面のスポットの位置と前記下地層の結晶のＸＲＤ極点図における｛１１１｝面のスポットの位置が一致する。
本発明において前記下地層の結晶の最近接原子間距離は２．４０Å〜３．３０Åであることが好ましい。
また前記主電極層の結晶の最近接原子間距離は２．５０Å〜３．００Åであることが好ましい。
さらに、前記下地層の結晶の最近接原子間距離と前記主電極層の結晶の最近接原子間距離のミスマッチ率が−２０％以上２０％以下であることが好ましく、より好ましくは前記ミスマッチ率が−１５％以上１５％以下である。
ただし、前記ミスマッチ率＝（前記下地層の結晶の最近接原子間距離−前記主電極層の結晶の最近接原子間距離）×１００／前記主電極層の結晶の最近接原子間距離である。
前記下地層は例えばＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＯｘＮｙ（ただし０＜ｘ＜０．２，ｘ＋ｙ＝１）、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｏｓのいずれか１種または２種以上によって形成される。
また、例えば前記主電極層はＣｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、またはＡｇのいずれか１種または２種以上によって形成される。
あるいは、前記主電極層はＣｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、またはＡｇのいずれか１種または２種以上の元素とＡｇ、Ｓｎ、Ｃ、Ｓｃ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上の元素の合金によって形成されている。
本発明において、前記圧電性基板は三方晶の結晶構造を有しているものを使用することができる。前記圧電性基板の好ましい材料としてＬｉＴａＯ３またはＬｉＮｂＯ３がある。
また、前記圧電性基板がＹカット角が３６°から６０°のＬｉＴａＯ３からなると弾性表面波素子の共振特性が向上する。
前記主電極層がＡｌまたはＡｌ合金あるいはＣｕまたはＣｕ合金によって形成され前記圧電性基板がＹカット角が３６°から４８°のＬｉＴａＯ３からなるとき、主電極層の結晶の［１１１］方向の基板法線方向からの角度が前記圧電性基板のＺ軸の基板法線方向からの角度よりも大きくなる。
さらに、前記主電極層の上にＴｉＮ（窒化チタン）またはＴｉＯｘＮｙ（ただし０＜ｘ＜０．２，ｘ＋ｙ＝１）からなる保護層が積層されていると前記主電極層の結晶構造が安定化し、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションに対する耐性を抑制することができる。
前記下地層の膜厚は５ｎｍから２０ｎｍであることが好ましい。
本発明は岩塩型構造、面心立方構造または六方最密構造である下地層の上に、面心立方構造である主電極層を最稠密面である｛１１１｝面が基板表面に対して一定の傾きを有するように積層しているのでエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションを抑制することができる。この結果、弾性表面波素子の動作周波数を数百ＭＨｚから数ＧＨｚになっても電極破損、電気的断線の防止、素子の挿入損失の低減、共振子のＱ値向上を図ることができ、弾性表面波素子の特性を向上させることができる。
図１は、本発明の実施の形態の弾性表面波素子を示す平面図である。
符号１１は弾性表面波素子を示しており、この弾性表面波素子は分波器としての機能を有している。符号１２は、圧電基板を示している。本実施の形態では、圧電性基板１２は三方晶の結晶構造を有しているＬｉＴａＯ３またはＬｉＮｂＯ３などの圧電セラミック材料によって形成されている。
符号１１は弾性表面波素子を示しており、この弾性表面波素子は分波器としての機能を有している。符号１２は、圧電基板を示している。本実施の形態では、圧電性基板１２は三方晶の結晶構造を有しているＬｉＴａＯ３またはＬｉＮｂＯ３などの圧電セラミック材料によって形成されている。
圧電性基板１２上に、くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４が形成されている。くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４には、それぞれ図示Ｘ３方向と逆方向に延びるくし歯部１３ａ、及び図示Ｘ３方向に延びるくし歯部１４ａが形成されている。くし歯状電極部１３のくし歯部１３ａとくし歯状電極部１４のくし歯部１４ａは、所定の間隔をあけて図示Ｘ方向に互い違いに並べられている。
また、くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４には、弾性表面波素子を外部の回路と接続するための接続電極部１５、１６が電気的に接続されている。くし歯状電極部１３と接続電極部１５が電極部１７を構成し、くし歯状電極部１４と接続電極部１６が電極部１８を構成している。
さらに、くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４の図示Ｘ方向と図示Ｘ方向の反対側に隣接して、反射電極１９，１９が形成されている。
図２に結晶軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有するＬｉＴａＯ３単結晶を、結晶軸Ｘの回りでＹ軸からＺ軸方向に回転角θだけ傾けた角度で切り出した状態を示す。このような圧電基板をθ回転ＹカットＬｉＴａＯ３基板という。なお、角度θのことを回転切断角度またはカット角と言い表す。
図３は、くし歯状電極部１３及びくし歯状電極部１４を、３−３線から切断し矢印方向から見た縦断面図である。
本実施の形態では、くし歯状電極部１３は下地層２１と、下地層の上面に接して積層された主電極層２２と、主電極層２２の上に積層された保護層２３からなる積層構造を有している。同様に、くし歯状電極部１４も、下地層２５と、下地層２５の上面に接して積層された主電極層２６の上に積層された保護層２７からなる積層構造を有している。保護層２３及び保護層２７はＴｉＮ（窒化チタン）またはＴｉＯｘＮｙ（ただし０＜ｘ＜０．２，ｘ＋ｙ＝１）によって形成されている。下地層２１、２５は例えばＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＯｘＮｙ（ただし０＜ｘ＜０．２，ｘ＋ｙ＝１）、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｏｓのいずれか１種または２種以上によって形成される。これらの材料の結晶の最近接原子間距離は２．４０Å〜３．３０Åの範囲にある。
ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＯｘＮｙ（ただし０＜ｘ＜０．２，ｘ＋ｙ＝１）、Ｎｉ、Ｆｅは岩塩型構造または面心立方構造の結晶構造をもち、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｏｓは六方最密構造の結晶構造をもつ。上記の材料のうち特にＴｉＮ、ＴｉＯｘＮｙが好適である。
主電極層２２、２６の材料は例えばＣｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、またはＡｇのいずれか１種または２種以上である。あるいは主電極層２２、２６の材料は例えばＣｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、またはＡｇのいずれか１種または２種以上の元素とＡｇ、Ｓｎ、Ｃ、Ｓｃ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上の元素の合金である。具体的にはＡｌＳｃＣｕ合金、ＣｕＡｇ合金、ＣｕＳｃＡｇ合金などである。これらの材料の結晶の最近接原子間距離は２．５０Å〜３．００Åの範囲にある。Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ並びに前記合金はいずれも面心立方構造の結晶構造をもつ。
上述した材料を用いて下地層２１、２５及び主電極層２２、２６を形成して下地層２１、２５の結晶の最近接原子間距離と主電極層２２、２６の結晶の最近接原子間距離のミスマッチ率を−２０％以上２０％以下にすることが好ましい。より好ましくは前記ミスマッチ率を−１５％以上１５％以下にすることである。
なお、前記ミスマッチ率＝（前記下地層の結晶の最近接原子間距離−前記主電極層の結晶の最近接原子間距離）×１００／前記主電極層の結晶の最近接原子間距離と定義する。
下地層がＴｉＮで形成されると圧電性基板のＬｉＴａＯ３の酸素が未窒化のＴｉと結合しＬｉＴａＯ３の酸素が奪われることがある。一方、下地層がＴｉＯｘＮｙで形成されるとＴｉが安定化しＬｉＴａＯ３の酸素が奪われなくなる。ただし、ＴｉＯｘＮｙの酸素の割合が高くなると電気の導伝率が低下するので０＜ｘ＜０．２，ｘ＋ｙ＝１が最適である。
図１及び図３に示される実施の形態では、くし歯状電極部１３とくし歯状電極部１４は同じ幅寸法Ｗを有しており、間隔幅Ｐは一定の値である。くし歯状電極部１３，１４の幅寸法Ｗは０．３μｍ以上で０．７μｍ以下であり、間隔幅Ｐは０．３μｍ以上で０．７μｍ以下である。
また、下地層２１、２５の膜厚ｔ１は５ｎｍから２０ｎｍ、主電極層２２、２６の膜厚ｔ２は８０ｎｍから１８０ｎｍ、保護層２３、２７の膜厚ｔ３は５ｎｍから２０ｎｍである。下地層２１、２５の膜厚ｔ１を５ｎｍ以上にすると下地層２１、２５及び主電極層２２、２６の｛１１１｝面が基板表面に対して明確に一定の傾きを有するようになる。
ここで図４にくし歯状電極部１３のくし歯部１３ａの側面図を示す。図４に示されるように、主電極層２２の結晶は面心立方構造であり、｛１１１｝面は基板表面に対して鋭角の一定の傾きを有している。この一定の傾きは例えば５１°であり、主電極層２２の［１１１］方向の基板法線方向からの角度φの値に等しい。くし歯状電極部１４も同様の構造を有している。
このように最稠密面である｛１１１｝面が基板表面に対して一定の傾きを有するように積層されるとくし歯状電極部１３、１４のエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションを抑制することができる。この結果、電極破損、電気的断線の防止、素子の挿入損失の低減、共振子のＱ値向上を図ることができ、弾性表面波素子の特性を向上させることができる。
また、図４に示されるように主電極層２２、２６の｛１１１｝面が圧電性基板の結晶のＸ軸に平行であると、最稠密面である｛１１１｝面がＳＨ波の振幅方向と交叉することになるのでエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションに対する耐性が向上する。
さらに、下地層２１の最稠密面（面心立方晶の場合は｛１１１｝面）が基板表面に対して一定の傾きを有している。図４では面心立方晶である下地層２１の｛１１１｝面の傾き角と主電極層２２の｛１１１｝面の傾き角は等しくなっている。主電極層２２の結晶は下地層２１の結晶の上にエピタキシャル又はヘテロエピタキシャル成長している。このとき主電極層２２の結晶のＸＲＤ極点図における｛１１１｝面のスポットの位置と下地層の結晶のＸＲＤ極点図における｛１１１｝面のスポットの位置が一致する。くし歯状電極部１４も同様である。
なお、圧電性基板１２はＹカット角３６°から６０°のＬｉＴａＯ３からなると弾性表面波素子の共振特性が向上する。
さらに、主電極層２２、２６（またはＡｌ層）の上にＴｉＮ（窒化チタン）またはＴｉＯｘＮｙ（ただし０＜ｘ＜０．２，ｘ＋ｙ＝１）からなる保護層２３、２７が積層されているので、主電極層２２、２６の結晶構造が安定化し、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションに対する耐性を抑制することができる。ただし、保護層２３、２７は形成されなくともよい。
本実施の形態の弾性表面波素子のくし歯状電極部１３、１４はスパッタ法あるいは蒸着法で形成されることが好ましい。
まず圧電性基板１２の表面をイオンエッチングなどによって前処理し、圧電性基板１２の表面にエピタキシャル成長可能な結晶面を露出させる。この圧電性基板１２の結晶面上に下地層２１、２５及び主電極層２２、２６をスパッタ法あるいは蒸着法で成膜することにより、下地層２１、２５及び主電極層２２、２６を｛１１１｝方位に強く配向した結晶を有する層として形成することができ、下地層２１、２５及び主電極層２２、２６の｛１１１｝面が基板表面に対して一定の傾きを有するように成膜できる。スパッタ法または蒸着法を用いることにより、主電極層２２、２６の結晶を下地層２１、２５の結晶の上にエピタキシャル又はヘテロエピタキシャル成長させることが容易になる。
下地層２１、２５の上にエピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルの状態で主電極層２２、２６を堆積していくためには、ターゲット基板から叩きだされた主電極層２２、２６の材料となる原子が下地層２１、２５の上に到達したのち、下地層２１、２５の原子配列にならって再配列できるように、主電極層２２、２６の原子が下地層２１、２５の上を適度に移動することができるだけのエネルギーが必要である。
主電極層２２、２６の原子のエネルギーを大きくするためには、ターゲットを叩きだすためのスパッタガスの圧力を調節することが重要である。スパッタガスの圧力が大きくなりすぎると、主電極層２２、２６の材料となる原子とスパッタガス分子の衝突頻度が増加して、主電極層２２、２６の材料となる原子が下地層２１、２５の上に到達するまでにエネルギーを失ってしまう。このため、スパッタガス圧は低い方が良いが、あまり低すぎると安定的な放電を維持することができなくなる。
従って、ターゲットを叩きだすためのスパッタガスの圧力は、５×１０−４Ｔｏｒｒ（６．７×１０−２Ｐａ）〜３×１０−２Ｔｏｒｒ（４Ｐａ）であることが好ましい。本実施の形態では、スパッタガスとしてＡｒを用い、スパッタガスの圧力を、１．５×１０−３Ｔｏｒｒ（０．２Ｐａ）としている。
また、下地層２１、２５が形成されている基板の温度を高くすると、ターゲットから下地層２１、２５の上に到達した主電極層２２、２６の材料となる原子が下地層２１、２５の上を移動しやすくなり、下地層２１、２５の原子配列にならって再配列しやすくなる。ただし、下地層２１、２５が形成されている基板の温度が大きくなりすぎると、下地層２１、２５と主電極層２２、２６の界面における原子の相互拡散が顕著になり好ましくない。
従って、下地層２１、２５が形成されている基板の温度は０℃〜１００℃であることが好ましい。
主電極層２２、２６の材料となる原子が下地層２１、２５に達したときのエネルギーを大きくするためには、ターゲットと下地層２１、２５が形成されている基板との距離を小さくして、主電極層２２、２６の材料となる原子とスパッタガス分子の衝突頻度を減少させることが好ましい。ただし、ターゲットと下地層２１、２５が形成されている基板との距離を小さくしすぎると、ターゲットからの２次電子や輻射熱で、下地層２１、２５が形成されている基板の温度が大きくなりすぎて、下地層２１、２５と主電極層２２、２６の界面における原子の相互拡散が顕著になり好ましくない。また、ターゲットと下地層２１、２５が形成されている基板との距離が小さくなると、主電極層２２、２６を均一な膜厚で成膜することが困難になる。
従って、ターゲットと下地層２１、２５が形成されている基板との距離は、５０ｍｍ〜３００ｍｍであることが好ましい。本実施例では、ターゲットと下地層２１、２５が形成されている基板との距離を８９ｍｍにしている。
Ｙカット角４６°のＬｉＴａＯ３からなる圧電性基板の上にＡｌＳｃＣｕ合金からなるＡｌ合金層（主電極層）を下地層を介してスパッタ法を用いて成膜した。下地層をＴｉＮによって形成した弾性表面波素子のくし歯状電極部をＬｉＴａＯ３基板のＸ軸に直交する断面から観察した拡大写真を実施例１として図５に示す。図６は図５に示した写真を模式図的に示したくし歯状電極部の部分側面図である。下地層をＴｉによって形成した弾性表面波素子のくし歯状電極部の拡大写真を比較例１として図７に、下地層をＭｏによって形成した弾性表面波素子の拡大写真を比較例２として図８に示す。図９、図１０はそれぞれ図７、図８に示した写真を模式図的に示したくし歯状電極部の部分側面図である。
図５及び図６に示されるように、Ａｌ合金層の結晶は面心立方構造であり、｛１１１｝面は基板表面に対して鋭角の一定の傾きを有している。この一定の傾きは５１°であり、Ａｌ合金層の［１１１］方向の基板法線方向からの角度φの値に等しい。なお、Ａｌ合金層の｛１１１｝面は圧電性基板の結晶のＸ軸に平行であり、最稠密面である｛１１１｝面がＳＨ波の振幅方向と交叉することになる。
さらに、下地層の｛１１１｝面の傾き角とＡｌ合金層の｛１１１｝面の傾き角は等しくなっている。なお、ＴｉＮ（窒化チタン）またはＴｉＯｘＮｙ（ただし０＜ｘ＜０．２，ｘ＋ｙ＝１）によって形成される下地層は岩塩型構造、面心立方構造を有している。Ａｌ合金層の結晶は下地層の結晶の上にエピタキシャル又はヘテロエピタキシャル成長している。このときＡｌ合金層の結晶のＸＲＤ極点図における｛１１１｝面のスポットの位置と下地層の結晶のＸＲＤ極点図における｛１１１｝面のスポットの位置が一致する。
また、Ａｌ合金層は結晶粒界が直線状であって双晶構造を有しており、これによっても弾性表面波素子の耐電力性が向上する。
一方、比較例１及び比較例２の弾性表面波素子のくし歯状電極部の下地層及びＡｌ合金層は｛１１１｝方位の配向が実施例１のものに比べて弱い。表１に実施例１、比較例１、比較例２のＡｌ合金層のＸ線回折による｛１１１｝面のピーク強度を示す。
比較例１および２の下地層及びＡｌ合金層の｛１１１｝面は基板表面に対して平行である。また、比較例１及び２のＡｌ合金層の結晶粒界は実施例１と異なり直線状になっていない。
次に、Ｙカット角４８°のＬｉＴａＯ３からなる圧電性基板の上にＣｕＡｇ合金からなる主電極層を下地層を介してスパッタ法を用いて成膜した。下地層をＴｉＮによって形成した弾性表面波素子のくし歯状電極部をＬｉＴａＯ３基板のＸ軸に直交する断面から観察した拡大写真を実施例として図１１に示す。図１２は図１１に示した写真を模式図的に示したくし歯状電極部の部分側面図である。主電極層をＣｕＡｇ合金、下地層をＴｉによって形成した弾性表面波素子のくし歯状電極部の拡大写真を比較例３として図１３に、下地層をＣｒによって形成した弾性表面波素子の拡大写真を比較例４として図１４に、下地層をＴａによって形成した弾性表面波素子の拡大写真を比較例５として図１５に、下地層をＴａＮによって形成した弾性表面波素子の拡大写真を比較例６として図１６に、下地層をＴｉ／Ｔａ積層膜によって形成した弾性表面波素子の拡大写真を比較例７として図１７に示す。図１８ないし図２２はそれぞれ図１３ないし図１７に示した写真を模式図的に示したくし歯状電極部の部分側面図である。
図１１及び図１２に示されるように、実施例の主電極層の結晶は面心立方構造であり、｛１１１｝面は基板表面に対して鋭角の一定の傾きを有している。この一定の傾きは４８°であり、主電極層の［１１１］方向の基板法線方向からの角度φの値に等しい。なお、主電極層の｛１１１｝面は圧電性基板の結晶のＸ軸に平行であり、最稠密面である｛１１１｝面がＳＨ波の振幅方向と交叉することになる。
さらに、下地層の｛１１１｝面の傾き角と主電極層の｛１１１｝面の傾き角は等しくなっている。なお、ＴｉＮ（窒化チタン）またはＴｉＯｘＮｙ（ただし０＜ｘ＜０．２，ｘ＋ｙ＝１）によって形成される下地層は岩塩型構造又は面心立方構造を有している。主電極層の結晶は下地層の結晶の上にエピタキシャル又はヘテロエピタキシャル成長している。このとき主電極層の結晶のＸＲＤ極点図における｛１１１｝面のスポットの位置と下地層の結晶のＸＲＤ極点図における｛１１１｝面のスポットの位置が一致する。
また、主電極層は結晶粒界が直線状であって双晶構造を有しており、これによっても弾性表面波素子の耐電力性が向上する。
一方、比較例３ないし７の弾性表面波素子のくし歯状電極部の下地層及び主電極層は｛１１１｝方位の配向が実施例１のものに比べて弱い。表２に実施例、比較例１ないし７の主電極層のＸ線回折による｛１１１｝面のピーク強度を示す。
比較例３ないし７の下地層及び主電極層の｛１１１｝面は基板表面に対して平行である。また、比較例３ないし７の主電極層の結晶粒界は実施例と異なり直線状になっていない。
図２３から図２８はＹカット角４２°、４４°、４６°、４８°、５０°、５２°のＬｉＴａＯ３からなる圧電性基板の上にＡｌＳｃＣｕ合金からなるＡｌ合金層をＴｉＮからなる下地層を介してスパッタ法を用いて成膜したくし歯状電極部をＬｉＴａＯ３基板のＸ軸に直交する断面から観察した拡大写真である。
図２３ないし図２８に示されるように、圧電性基板のＹカット角が４２°から５２°の範囲で異なっていても、Ａｌ合金層の結晶は面心立方構造であり、｛１１１｝面は基板表面に対して鋭角の一定の傾きを有している。しかも、結晶粒界がほとんどなく単結晶に近い、もしくは結晶粒界は直線状であり、Ａｌ合金層は［１１１］方向を軸として回転した２種の結晶のみを持つ双晶構造を有している。したがって、結晶粒界を通じたＡｌ合金を構成する原子の拡散によるヒロックやボイドの成長を抑制できエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションを低減できる。
図２９から図３９はそれぞれＹカット角３６°、４２°、４４°、４６°、４８°、５０°、５２°、５４°、５６°、５８°、６０°のＬｉＴａＯ３からなる圧電性基板の上にＣｕＡｇ合金からなる主電極層をＴｉＮからなる下地層を介してスパッタ法を用いて成膜したくし歯状電極部をＬｉＴａＯ３基板のＸ軸に直交する断面から観察した拡大写真である。
図２９ないし図３９に示されるように、圧電性基板のＹカット角が３６°から６０°の範囲で異なっていても、主電極層の結晶は面心立方構造であり、｛１１１｝面は基板表面に対して鋭角の一定の傾きを有している。しかも、結晶粒界がほとんどなく単結晶に近い、もしくは結晶粒界は直線状であり、主電極層は［１１１］方向を軸として回転した２種の結晶のみを持つ双晶構造を有している。したがって、結晶粒界を通じたＣｕＡｇ合金を構成する原子の拡散によるヒロックやボイドの成長を抑制できエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションを低減できる。
なお、図２９、図３０、図３１には結晶粒界が明瞭でない領域が見えるが、後述するＸＲＤ極点図を参照することにより、圧電性基板のＹカット角が３６°、４２°、４４°のときも、主電極層の結晶が面心立方構造であり、｛１１１｝面は基板表面に対して鋭角の一定の傾きを有していることが確認できる。
図４０は圧電性基板を形成しているＬｉＴａＯ３のＹカット角と、基板表面法線方向に対するＬｉＴａＯ３結晶のＺ軸方向（［００６］方向）の角度およびＴｉＮからなる下地層を介して形成されたＡｌＳｃＣｕ合金からなる主電極層の結晶の［１１１］方向の基板表面法線方向からの角度の関係を示すグラフである。
図４０に示されるようにＬｉＴａＯ３のＹカット角が大きくなるにつれて、基板表面法線方向に対するＬｉＴａＯ３結晶のＺ軸方向の角度およびＴｉＮからなる下地層を介して形成された主電極層の結晶の［１１１］方向の基板表面法線方向からの角度が減少する。
ＬｉＴａＯ３のＹカット角が同じとき、基板表面法線方向に対するＬｉＴａＯ３結晶のＺ軸方向の角度よりＴｉＮからなる下地層を介して形成された主電極層の結晶の［１１１］方向の基板表面法線方向からの角度のほうが常に５°から８°大きい。
なお、主電極層の結晶の［１１１］方向の基板法線方向からの角度は基板がＹカット角が４２°から４８°のＬｉＴａＯ３からなるとき、圧電性基板のカット角よりも大きくなっている。
図４１は圧電性基板を形成しているＬｉＴａＯ３のＹカット角と、基板表面法線方向に対するＬｉＴａＯ３結晶のＺ軸方向（［００６］方向）の角度およびＴｉＮからなる下地層を介して形成されたＣｕＡｇ合金からなる主電極層の結晶の［１１１］方向の基板表面法線方向からの角度の関係を示すグラフである。
図４１に示されるようにＬｉＴａＯ３のＹカット角が大きくなるにつれて、基板表面法線方向に対するＬｉＴａＯ３結晶のＺ軸方向の角度およびＴｉＮからなる下地層を介して形成された主電極層の結晶の［１１１］方向の基板表面法線方向からの角度が減少する。
ＬｉＴａＯ３のＹカット角が同じとき、基板表面法線方向に対するＬｉＴａＯ３結晶のＺ軸方向の角度よりＴｉＮからなる下地層を介して形成された主電極層の結晶の［１１１］方向の基板表面法線方向からの角度のほうが常に大きい。
なお、主電極層の結晶の［１１１］方向の基板法線方向からの角度は基板がＹカット角が３６°から４８°のＬｉＴａＯ３からなるとき、圧電性基板のカット角以上になっている。
図４０に示されたＡｌＳｃＣｕ合金からなる主電極層の結晶の［１１１］方向の基板表面法線方向からの角度及び図４１に示されたＣｕＡｇ合金からなる主電極層の結晶の［１１１］方向の基板表面法線方向からの角度とＬｉＴａＯ３のＹカット角との関係を示すグラフを図４２に示す。
図４２から、ＬｉＴａＯ３のＹカット角を変化させても、前記Ｙカット角の値が同じときには、ＡｌＳｃＣｕ合金からなる主電極層の結晶の［１１１］方向の基板表面法線方向からの角度とＣｕＡｇ合金からなる主電極層の結晶の［１１１］方向の基板表面法線方向からの角度はほぼ等しいことがわかる。
図４３はＹカット角４２°のＬｉＴａＯ３からなる圧電性基板の上にＴｉＮからなる下地層を介してスパッタ成膜されたＡｌＳｃＣｕ合金からなる主電極層の（１１１）面のＸＲＤ極点図であり、図４４は前記下地層の（１１１）面のＸＲＤ極点図である。
図４３のＸＲＤ極点図のスポットは主電極層の結晶の［１１１］方向の基板表面法線方向からの角度が５６°であることを示している。また、図４３の主電極層の結晶のＸＲＤ極点図における（１１１）面のスポットの位置と図４４に示される前記下地層の結晶のＸＲＤ極点図における（１１１）面のスポットの位置が一致している。すなわち、主電極層の結晶は前記下地層の結晶の上にエピタキシャル又はヘテロエピタキシャル成長している。
図４５、図４７、図４９、図５１、図５３はそれぞれＹカット角４４°、４６°、４８°、５０°、５２°のＬｉＴａＯ３からなる圧電性基板の上にＴｉＮからなる下地層を介してスパッタ成膜されたＡｌＳｃＣｕ合金からなる主電極層の（１１１）面のＸＲＤ極点図であり、図４６、図４８、図５０、図５２、図５４はそれぞれの前記下地層の（１１１）面のＸＲＤ極点図である。
図４５ないし図５４からも主電極層の結晶のＸＲＤ極点図における（１１１）面のスポットの位置と前記下地層の結晶のＸＲＤ極点図における（１１１）面のスポットの位置が一致していることが分かる。すなわち、主電極層の結晶は前記下地層の結晶の上にエピタキシャル又はヘテロエピタキシャル成長している。
図５５はＹカット角３６°のＬｉＴａＯ３からなる圧電性基板の上に膜厚５ｎｍのＴｉＮからなる下地層を介してスパッタ成膜されたＣｕＡｇ合金からなる主電極層の（１１１）面のＸＲＤ極点図であり、図５６は前記下地層の（１１１）面のＸＲＤ極点図である。主電極層の膜厚は８０ｎｍである。
図５５のＸＲＤ極点図のスポットは主電極層の結晶の［１１１］方向の基板表面法線方向からの角度が６５°であることを示している。また、図５５の主電極層の結晶のＸＲＤ極点図における（１１１）面のスポットの位置と図５６に示される前記下地層の結晶のＸＲＤ極点図における（１１１）面のスポットの位置が一致している。すなわち、主電極層の結晶は前記下地層の結晶の上にエピタキシャル又はヘテロエピタキシャル成長している。
図５７、図５９、図６１、図６３はそれぞれＹカット角４４°、４８°、５４°、６０°のＬｉＴａＯ３からなる圧電性基板の上にＴｉＮからなる下地層を介してスパッタ成膜されたＣｕＡｇ合金からなる主電極層の（１１１）面のＸＲＤ極点図であり、図５８、図６０、図６２、図６４はそれぞれの前記下地層の（１１１）面のＸＲＤ極点図である。
図５７ないし図６４からも主電極層の結晶のＸＲＤ極点図における（１１１）面のスポットの位置と前記下地層の結晶のＸＲＤ極点図における（１１１）面のスポットの位置が一致していることが分かる。すなわち、主電極層の結晶は前記下地層の結晶の上にエピタキシャル又はヘテロエピタキシャル成長している。
次にYカット角４６°のLiTaO3からなる圧電性基板の上にAlScCu合金からなる主電極層を下地膜を介してスパッタ法を用いて成膜して形成した電極のエレクトロマイグレーション耐性を試験した。
エレクトロマイグレーション耐性の測定は、DC電源（Agilent社 6612C）を用い電極パタンの両端から入力電流を通電したときの抵抗をマルチメーター（Agilent社 34401A）で測定し、抵抗変化が初期値の10％を超えたときの時間で評価した。
測定に用いた電極パタンを以下に示す。
測定に用いた電極パタンを以下に示す。
電極の幅寸法 ： ３０μm
電極の長さ寸法 ： ３００μm
電極のAl合金層の膜厚 ： １５０nm
電極の長さ寸法 ： ３００μm
電極のAl合金層の膜厚 ： １５０nm
実施例の電極パタンは下地層をＴｉＮ（膜厚１０nm）で形成した。比較例の電極パタンは電極パタンは下地層をTi（膜厚１０nm；比較例１）、Mo（膜厚１０nm；比較例２）で形成した。
結果を図６５に示す。比較例１、比較例２、実施例の順にエレクトロマイグレーション耐性が向上する。実施例の電極パタンは入力電流２４０ｍAでも電極の損傷が見られないのに対し比較例１、２の電極パタンでは入力電流２４０ｍAのとき完全に損傷している。
図６６はYカット角４６°のLiTaO3からなる圧電性基板の上にAlScCu合金からなる主電極層を下地層TiN（膜厚１０nm）を介してスパッタ法を用いて成膜し、さらにその上に保護膜を積層して弾性表面波素子を形成したときの耐電力性を示すグラフである。グラフの横軸は一対のくし歯状電極の交差幅（mm）と本数（対数）の積であり、縦軸は耐電力性を示している。
耐電力性の測定は、シグナルジェネレーター（MARCONI Ins.社 2041）を用い発生した所定の入力周波数をRFパワーアンプ（R&K社 A250HP-R）で増幅して入力信号とし、弾性表面波素子の端子部から印可した。入力信号と出力信号をパワーメーター（Agilent社 E4419B）で測定し弾性表面波素子が破壊したときの入力信号の電力で評価した。
実験に用いた弾性表面波素子のくし歯状電極部の寸法を以下に示す。
実験に用いた弾性表面波素子のくし歯状電極部の寸法を以下に示す。
くし歯状電極部のくし歯部の幅寸法W ： ０．５μm
くし歯状電極部のくし歯部の間隔幅P ： ０．５μm
くし歯状電極部のくし歯部の長さ寸法L ： ３３μmもしくは５０μm
くし歯状電極部のAl合金層の膜厚 ： １２０nm
なお弾性表面波素子に対する入力周波数ｆはｆm＝（共振周波数ｆｒ＋反共振周波数far）／２である。
くし歯状電極部のくし歯部の間隔幅P ： ０．５μm
くし歯状電極部のくし歯部の長さ寸法L ： ３３μmもしくは５０μm
くし歯状電極部のAl合金層の膜厚 ： １２０nm
なお弾性表面波素子に対する入力周波数ｆはｆm＝（共振周波数ｆｒ＋反共振周波数far）／２である。
図６６からTiNからなる保護層を５ｎｍの厚さで積層した弾性表面波素子の耐電力性がもっとも高いことがわかる。
TiNからなる保護層を５ｎｍの厚さで積層すると、くし歯状電極部の交差幅（ｍｍ）と本数（対数）の積が小さくなっても、すなわちくし歯状電極部間の電気容量が小さくなっても耐電力性が維持される。TiNはAlに比べて融点が高く結晶構造が乱れにくく、Moより軽く、TiよりAlに拡散しにくい。このようなTiNからなる保護層がAl合金層の上に積層されることによりAl合金層の結晶構造が安定化しエレクトロマイグレーションやストレスマイグレーションが発生しにくくなる。またAl電極層の薬剤耐性も向上する。
図６７はYカット角４８°のLiTaO3からなる圧電性基板の上にCuAg合金からなる主電極層（膜厚８０nm）を下地層を介してスパッタ法を用いて成膜して弾性表面波素子を形成したときの耐電力性を示すグラフである。下地層をＴｉ／Ｔａ積層膜とした比較例１と下地層をＴｉＮ膜とした実施例１、下地層をＴｉ／Ｔａ積層膜とし圧電性基板とくし歯状電極部の上をＳｉＯ２で覆った比較例２と、下地層をＴｉＮ膜とし圧電性基板とくし歯状電極部の上をＳｉＯ２で覆った実施例２について実験を行なった。
グラフの横軸は一対のくし歯状電極の交差幅（ｍm）と本数（対数）の積であり、縦軸は耐電力性を示している。
耐電力性の測定は、シグナルジェネレーター（MARCONI Ins.社 2041）を用い発生した所定の入力周波数をRFパワーアンプ（R&K社 A250HP-R）で増幅して入力信号とし、弾性表面波素子の端子部から印可した。入力信号と出力信号をパワーメーター（Agilent社 E4419B）で測定し弾性表面波素子が破壊したときの入力信号の電力で評価した。入力信号の最大電力は４Ｗである。
実験に用いた弾性表面波素子のくし歯状電極部の寸法を以下に示す。
実験に用いた弾性表面波素子のくし歯状電極部の寸法を以下に示す。
くし歯状電極部のくし歯部の幅寸法W ： ０．５μm
くし歯状電極部のくし歯部の間隔幅P ： ０．５μm
くし歯状電極部のくし歯部の長さ寸法L ： ３３μmもしくは５０μm
くし歯状電極部のAl合金層の膜厚 ： １２０nm
なお弾性表面波素子に対する入力周波数ｆはｆｍ＝（共振周波数ｆｒ＋反共振周波数far）／２である。
くし歯状電極部のくし歯部の間隔幅P ： ０．５μm
くし歯状電極部のくし歯部の長さ寸法L ： ３３μmもしくは５０μm
くし歯状電極部のAl合金層の膜厚 ： １２０nm
なお弾性表面波素子に対する入力周波数ｆはｆｍ＝（共振周波数ｆｒ＋反共振周波数far）／２である。
図６７からくし歯状電極部の交差幅（ｍｍ）と本数（対数）の積が同じとき、下地層をＴｉＮ膜とした実施例１の弾性表面波素子は比較例１の弾性表面波素子よりも破壊電力が約１Ｗ大きくなっていることがわかる。また、くし歯状電極部の交差幅（ｍｍ）と本数（対数）の積が同じとき、下地層をＴｉＮ膜とした実施例２の弾性表面波素子は比較例２の弾性表面波素子よりも破壊電力が約１Ｗ大きくなっていることもわかる。なお、実施例２の弾性表面波素子は入力信号の最大電力４Ｗを印加しても電極の破壊が見られなかった。
図６７の結果からは、実施例１、２の弾性表面波素子はくし歯状電極部の交差幅（ｍｍ）と本数（対数）の積が小さくなっても、すなわちくし歯状電極部間の電気容量が小さくなっても耐電力性が比較例の弾性表面波素子より大きく維持される。
図６８と図６９はそれぞれ、下地層をTiNによって形成した実施例１と、下地層をTiによって形成した比較例１で、AES（オージェ電子分光分析）装置で測定した深さ方向の組成分布である。
図６９では、下地層Tiおよびそれに接する主電極層（Al合金層）部分が圧電性基板のLiTaO3の酸素と結合し、圧電性基板のLiTaO3は酸素が奪われている。Al合金層が酸化すると電極抵抗が上昇し、圧電性基板のLiTaO3が酸素欠損すると弾性表面波の伝搬に望ましくない。
他方図６８では、圧電性基板のLiTaO3の酸素は下地層TiNによって遮断されAl合金層と結合しておらず、圧電性基板のLiTaO3の酸素が奪われる事もなく、良好な界面を形成できている。
図７０はスパッタ法で成膜したTiN膜の組成と成膜条件である。
N2流量比（＝N2流量／（Ar流量＋N2流量））を変えると、TiN膜中のTiとNの組成比およびO含有量が変わるが、いずれも下地層ならびに保護層のTiN膜として好適である。
N2流量比（＝N2流量／（Ar流量＋N2流量））を変えると、TiN膜中のTiとNの組成比およびO含有量が変わるが、いずれも下地層ならびに保護層のTiN膜として好適である。
図７１と図７２はYカット角をかえたLiTaO3からなる圧電性基板の上にAlScCu合金からなる主電極層（膜厚165nm）を下地層TiN（膜厚20nm）を介してスパッタ法を用いて成膜し、さらにその上に保護膜TiN（膜厚10nm）を積層して弾性表面波素子を形成した共振器のそれぞれ耐電力と帯域幅Δｆを示すグラフである。
図７１の縦軸は、一対のくし歯状電極（交差幅66μmで100対）の共振器において反共振周波数farで測定し破壊した時の耐電力を示している。
図７２の縦軸は帯域幅Δｆ＝(far-fr)／frを示している。弾性表面波共振器の共振周波数ｆｒと反共振周波数farはネットワークアナライザー（Anritsu社 MS4662A）で測定した。
共振器の耐電力は２．５ｗ以上と十分に大きく、特にLiTaO3基板のYカット角が大きくなるにしたがい向上していく（測定限界３．８ｗ）が、他方でLiTaO3基板のYカット角を大きくすると共振器の帯域幅Δｆが狭くなる、すなわち共振器の特性が劣化する。
共振器を組み合わせた高周波フィルターで所望の特性を得るには共振器の帯域幅Δｆが３％以上であることが望ましく、すなわち主電極層がAlScCu合金からなるときには、LiTaO3基板のYカット角が４２°〜５２°の範囲であることが望ましい。
図７３、図７４、図７５はYカット角をかえたLiTaO3からなる圧電性基板の上にＣｕＡｇ合金からなる主電極層（膜厚を８０nm）下地層TiN（膜厚５nm）を介してスパッタ法を用いて成膜し、さらにその上に保護膜Ｃｒ（膜厚５nm）を積層して弾性表面波素子を形成した共振器のそれぞれ反射係数Ｓ１１と帯域幅ΔｆとＲｍを示すグラフである。ここでＲｍ＝Ｒｓ−Ｒｅ（Ｒｓ；くし歯状電極部と接続電極部の５００Ｈｚにおける電気抵抗、Ｒｅ；共振周波数ｆｒにおけるくし歯状電極部の電気抵抗と機械振動損失の和）である。
図７３の縦軸は、一対のくし歯状電極（交差幅66μmで100対）の共振器において反共振周波数farで測定した反射係数Ｓ１１を示している。
反射係数Ｓ１１は、弾性表面波共振器の信号入力電極と接地電極との間に信号を印加したときの入力波の反射を規定するパラメータであり、理想的な共振器の場合、反共振周波数において反射係数Ｓ１１は１となる。これは、反共振周波数において、インピーダンスが無限大となり、共振器のＱ値が無限大であることを意味するので、反射係数Ｓ１１が１に近づくほど特性の優れた共振器になる。
図７４の縦軸は帯域幅Δｆ＝(far-fr)／frを示している。弾性表面波共振器の共振周波数ｆｒと反共振周波数farはネットワークアナライザー（Anritsu社 MS4662A）で測定した。
反射係数Ｓ１１はYカット角が４８°付近のとき最大となる。
一方、LiTaO3基板のYカット角を大きくすると共振器の帯域幅Δｆが狭くなる、すなわち共振器の特性が劣化する。
一方、LiTaO3基板のYカット角を大きくすると共振器の帯域幅Δｆが狭くなる、すなわち共振器の特性が劣化する。
共振器を組み合わせた高周波フィルターで所望の特性を得るには共振器の帯域幅Δｆが３％以上であることが望ましく、すなわちLiTaO3基板のYカット角が３６°から５６°の範囲であることが望ましい。
また、Ｒｍの測定結果からはLiTaO3基板のYカット角が４０°から５０°の範囲であることが望ましい。
表３に本発明の主電極層として使用可能な金属材料Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇの物性データ、本発明の下地層として使用可能なＴｉＮ（窒化チタン）、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｏｓ及び本発明の下地層として使用不可能なＴｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒの物性データを示す。
本発明では主電極層に面心立方構造の結晶構造をもつ材料を用い、下地層に面心立方構造または六方最密構造の結晶構造をもつ材料を用いることが重要である。
１１ 弾性表面波素子
１２ 圧電性基板
１３、１４ くし歯状電極部
１５、１６ 接続電極部
１７、１８ 電極部
１９ 反射電極
２１、２５ 下地層
２２、２６ 主電極層
２３、２７ 保護層
１２ 圧電性基板
１３、１４ くし歯状電極部
１５、１６ 接続電極部
１７、１８ 電極部
１９ 反射電極
２１、２５ 下地層
２２、２６ 主電極層
２３、２７ 保護層
Claims (18)
- 圧電性基板と、前記圧電性基板上に薄膜形成された電極部を有する弾性表面波素子において、
前記電極部は、くし歯状電極部及び前記くし歯状電極部に接続された接続電極部を有し、前記くし歯状電極部は下地層とこの下地層の上に積層された主電極層を有し、前記下地層は岩塩型構造、面心立方構造又は六方最密構造の結晶構造を有し、前記主電極層は面心立方構造の結晶構造を有しており、前記主電極層の｛１１１｝面は基板表面に対して一定の傾きを有していることを特徴とする弾性表面波素子。 - 前記主電極層の｛１１１｝面は前記圧電性基板の結晶のＸ軸に平行である請求項１記載の弾性表面波素子。
- 前記下地層の｛１１１｝面は基板表面に対して一定の傾きを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の弾性表面波素子。
- 前記主電極層の結晶は前記下地層の結晶の上にエピタキシャル又はヘテロエピタキシャル成長している請求項１ないし３のいずれかに記載の弾性表面波素子。
- 前記主電極層の結晶のＸＲＤ極点図における｛１１１｝面のスポットの位置と前記下地層の結晶のＸＲＤ極点図における｛１１１｝面のスポットの位置が一致する請求項１ないし４のいずれかに記載の弾性表面波素子。
- 前記下地層の結晶の最近接原子間距離は２．４０Å〜３．３０Åである請求項１ないし５のいずれかに記載の弾性表面波素子。
- 前記主電極層の結晶の最近接原子間距離は２．５０Å〜３．００Åである請求項１ないし６のいずれかに記載の弾性表面波素子。
- 前記下地層の結晶の最近接原子間距離と前記主電極層の結晶の最近接原子間距離のミスマッチ率が−２０％以上２０％以下である請求項１ないし７のいずれかに記載の弾性表面波素子、
ただし、前記ミスマッチ率＝（前記下地層の結晶の最近接原子間距離−前記主電極層の結晶の最近接原子間距離）×１００／前記主電極層の結晶の最近接原子間距離である。 - 前記下地層の結晶の最近接原子間距離と前記主電極層の結晶の最近接原子間距離の前記ミスマッチ率が−１５％以上１５％以下である請求項８に記載の弾性表面波素子。
- 前記下地層はＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＯｘＮｙ（ただし０＜ｘ＜０．２，ｘ＋ｙ＝１）、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｏｓのいずれか１種または２種以上によって形成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の弾性表面波素子。
- 前記主電極層はＣｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、またはＡｇのいずれか１種または２種以上によって形成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の弾性表面波素子。
- 前記主電極層はＣｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ａｕ、またはＡｇのいずれか１種または２種以上の元素とＡｇ、Ｓｎ、Ｃ、Ｓｃ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上の元素の合金によって形成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の弾性表面波素子。
- 前記圧電性基板は三方晶の結晶構造を有している請求項１ないし１２のいずれかに記載の弾性表面波素子。
- 前記圧電性基板はＬｉＴａＯ３またはＬｉＮｂＯ３からなる請求項１ないし１３のいずれかに記載の弾性表面波素子。
- 前記圧電性基板はＹカット角が３６°から６０°のＬｉＴａＯ３からなる請求項１ないし１４のいずれかに記載の弾性表面波素子。
- 前記主電極層の結晶の［１１１］方向の基板法線方向からの角度が前記圧電性基板のＺ軸の基板法線方向からの角度よりも大きい請求項１５に記載の弾性表面波素子。
- 前記主電極層の上にＴｉＮ（窒化チタン）またはＴｉＯｘＮｙ（ただし０＜ｘ＜０．２，ｘ＋ｙ＝１）からなる保護層が積層されている請求項１ないし１６いずれかに記載の弾性表面波素子。
- 前記下地層の膜厚が５ｎｍから２０ｎｍである請求項１ないし１７のいずれかに記載の弾性表面波素子。
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