JP2007134932A - 弾性表面波素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タンタル酸リチウムあるいはニオブ酸リチウムである圧電基板2上にTi下地膜4とAlあるいはAl系合金膜よりなる電極膜5とを積層する。電極膜5は、2つの(111)ドメインより成る擬似単結晶膜より構成され、2つの(111)ドメインの<111>方向が、それぞれ、基板表面に対し0〜10度の範囲内で傾き、かつ、それぞれの(111)ドメイン面内の<11−2>方向が互いに1〜15度離れている。
【選択図】図1
Description
前記電極は、チタン(Ti)からなる第1の膜と、該第1の膜上に形成されたアルミニウム(Al)あるいはAlに金属原子を微量添加したAl系合金からなる第2の膜と、からなり、
前記第2の膜は、各々互いに異なる方位に成長した2つの(111)ドメインよりなる結晶膜により構成され、
2つの(111)ドメインの〈111〉方向がいずれも圧電基板の表面に対し0〜10度の範囲内で傾き、
各(111)ドメイン面内においては〈11−2〉方向が揃っておりかつ一方の(111)ドメイン面内の〈11−2〉方向と他方の(111)ドメイン面内の〈11−2〉方向とは、互いに1〜15度離れていることを特徴とする。
本発明の具体的態様としては、前記2つの(111)ドメインのうち、少なくとも一方の(111)ドメインの<11−2>方向が、前記圧電基板面内のX軸方向におおむね平行である構造、あるいは前記2つの(111)ドメインが、前記圧電基板面内のX軸に対して、おおむね鏡面対称である構造が挙げられる。また前記圧電基板は例えば36〜50度回転Yカットのタンタル酸リチウム基板である。前記Ti下地膜の膜厚は、5nm〜100nmであることが好ましく、5nm〜20nmであることがより好ましい。
前記圧電基板の表面を洗浄する洗浄工程と、
圧電基板上に前記第1の膜を形成する工程と、
前記第1の膜の上に前記第2の膜を形成する工程と、を含み、
前記洗浄工程は、ウエットエッチングを行わずに、圧電基板の表面に有機溶媒を接触させた状態で有機溶媒に超音波を印加して洗浄する工程であることを特徴とする。
また、他の実施の形態では、電極膜5は、前記2つの(111)ドメインが、該圧電基板面内のX軸に対して、おおむね鏡面対称になるように配列している。
A.2つの(111)ドメインのうち、少なくとも一方の(111)ドメインの<−1−12>方向が、該圧電基板面内のX軸方向におおむね平行になっているか、
B.あるいはまた、2つの(111)ドメインが、該圧電基板面内のX軸に対して、おおむね鏡面対称になるように配列した、擬似単結晶膜である。つまりこの場合には、2つの(111)ドメインが、該圧電基板面内のX軸に対して対称であるということである。
(実施例1)
まず40度YカットLiTaO3基板を有機溶媒例えばイソプロピルアルコール(IPA)中に浸漬し、この溶液に超音波を印加する超音波洗浄を行った後、DCマグネトロンスパッタ装置に導入した。5×10-8Torrまで真空排気後、マスフローコントローラを通して高純度Arガスを導入し、Tiを10nm、Alを200nm、順次積層した。いずれのターゲットに対しても、アルゴン圧7mTorr、DC0.5Aの条件で成膜した。なお、基板温度は室温とした。
(実施例2)
第2の実施例として、40度YカットLiTaO3基板上での成長について説明する。本実施例ではイオンビームスパッタ装置を用いてTi/Al−0.5wt%Cu積層膜を成膜した。実施例1と同様、36度Yカットタンタル酸リチウム基板は、イソプロピルアルコール(IPA)による超音波洗浄後、イオンビームスパッタ装置に導入した。カウフマン型のイオンソースから引き出されたArイオンをターゲットに照射し、そこからスパッタされたターゲット材料を基板上に堆積させる。Tiターゲットは、ビーム電圧1000V、ビーム電流30mAの条件で、A1−0.5wt%Cuターゲットは、ビーム電圧1200V、ビーム電流50mAの条件で成膜した。それぞれの膜厚を5nm、200nmとした。アルゴン圧は2×10-4Torrであった。また、基板温度は室温とした。
(実施例3)
第3の実施例として、50度YカットLiTaO3基板上での成長について説明する。イオンビームスパッタ装置を用いてTi/Al−0.5wt%Cu−3.5wt%Mg積層膜を実施例2と同じ条件で成膜した。Ti、Al−0.5wt%Cu−3.5wt%Mgの膜厚を10nm、200nmとした。
(比較例)
比較例として、36度YカットLiTaO3基板上でのTi(lnm)/Al(200nm)積層膜のAl(111)極点図を図13に示す。サンプルは、実施例1と同じスパッタ装置ならびに成膜条件で成膜した。図13のように測定された極点図は、中心にスポットとPsi=70°の円周上にほぼ一様な強度をもったリングパターンとからなり、この膜が、一軸高配向膜であることを示している。なお、中心のスポットとリング以外のスポットは、LiTaO3基板からの回折点である。
(実施例4)
実施例1〜3、ならびに比較例で成膜した電極膜を、フォトリソグラフィならびにドライエッチングし、800MHz帯用に設計したラダー型弾性表面波フィルタを作製した。作製した弾性表面波フィルタについて耐電力性評価試験を行った。評価試験は、特許文献20あるいは21に記載されている評価系、試験条件に準拠して行った。その結果、比較例の一軸高配向電極の寿命に対し、本発明による実施例1〜3の2つの(111)ドメインからなる擬似単結晶Al電極のそれは、5000倍以上にもなり、本発明の電極膜の耐電力性が著しく向上することが分かった。
2 圧電基板
3 電極
4 Ti下地膜
5 AlまたはAl系合金膜
Claims (8)
- タンタル酸リチウム(LiTaO3)あるいはニオブ酸リチウム(LiNbO3)である単結晶の圧電基板と、該圧電基板上に形成された電極と、を備えた弾性表面波素子において、
前記電極は、チタン(Ti)からなる第1の膜と、該第1の膜上に形成されたアルミニウム(Al)あるいはAlに金属原子を微量添加したAl系合金からなる第2の膜と、からなり、
前記第2の膜は、各々互いに異なる方位に成長した2つの(111)ドメインよりなる結晶膜により構成され、
2つの(111)ドメインの〈111〉方向がいずれも圧電基板の表面に対し0〜10度の範囲内で傾き、
各(111)ドメイン面内においては〈11−2〉方向が揃っておりかつ一方の(111)ドメイン面内の〈11−2〉方向と他方の(111)ドメイン面内の〈11−2〉方向とは、互いに1〜15度離れていることを特徴とする弾性表面波素子。 - 前記2つの(111)ドメインのうち、少なくとも一方の(111)ドメインの<11−2>方向が、前記圧電基板面内のX軸方向におおむね平行であることを特徴とする請求項1記載の弾性表面波素子。
- 前記2つの(111)ドメインが、前記圧電基板面内のX軸に対して、おおむね鏡面対称になるように配列されたことを特徴とする請求項1記載の弾性表面波素子。
- 前記圧電基板が、36〜50度回転Yカットのタンタル酸リチウム基板であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の弾性表面波素子。
- 前記Ti下地膜の膜厚が5nm〜20nmであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の弾性表面波素子。
- タンタル酸リチウム(LiTaO3)あるいはニオブ酸リチウム(LiNbO3)である単結晶の圧電基板と、該圧電基板上に形成された電極と、を備え、前記電極は、チタン(Ti)からなる第1の膜と、該第1の膜上に形成されたアルミニウム(Al)あるいはAlに金属原子を微量添加したAl系合金からなる第2の膜と、からなり、 前記第2の膜は、各々互いに異なる方位に成長した2つの(111)ドメインよりなる結晶膜により構成され、2つの(111)ドメインの〈111〉方向がいずれも圧電基板の表面に対し0〜10度の範囲内で傾き、かつ2つの(111)ドメイン面内の〈11−2〉方向が互いに1〜15度離れている弾性表面波素子を製造する方法であって、
前記圧電基板の表面を洗浄する洗浄工程と、
圧電基板上に前記第1の膜を形成する工程と、
前記第1の膜の上に前記第2の膜を形成する工程と、を含み、
前記洗浄工程は、ウエットエッチングを行わずに、圧電基板の表面に有機溶媒を接触させた状態で有機溶媒に超音波を印加して洗浄する工程であることを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。 - 前記2つの(111)ドメインのうち、少なくとも一方の(111)ドメインの<11−2>方向が、前記圧電基板面内のX軸方向におおむね平行であることを特徴とする請求項6記載の弾性表面波素子の製造方法。
- 前記2つの(111)ドメインが、前記圧電基板面内のX軸に対して、おおむね鏡面対称になるように配列されたことを特徴とする請求項6記載の弾性表面波素子の製造方法。
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