JP2018182499A - 弾性波デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】弾性波デバイスの耐電力性を向上させること。【解決手段】本発明は、圧電基板１０と、前記圧電基板１０上に設けられたＣｕを主成分とする第１金属膜１２ｂと、前記第１金属膜１２ｂ上に設けられ、Ｃｒより融点が高い元素を主成分とする第２金属膜１２ｄと、を有し、弾性波を励振する複数の電極指１４を、各々が有する一対の櫛歯電極と、を具備する弾性波デバイスである。【選択図】図７

Description

本発明は、弾性波デバイスに関し、例えばくしがた櫛歯電極を有する弾性波デバイスに関する。

携帯電話を代表とする高周波通信用システムにおいて、通信に使用する周波数帯以外の不要な信号を除去するために高周波フィルタ等が用いられている。高周波フィルタ等には、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）共振器等の弾性波共振器が用いられている。弾性表面波共振器においては、ニオブ酸リチウム基板またはタンタル酸リチウム基板等の圧電基板上に複数の電極指を有するＩＤＴ（Interdigital Transducer）が設けられている。

耐久性および耐電圧性が高く、抵抗の小さいＣｕ（銅）を電極指の材料として用いることが知られている（例えば特許文献１）。タンタル酸リチウム基板上に複数の電極指をエッチング法を用い形成するときに、タンタル酸リチウム基板がエッチングされないように、Ｒｕ（ルテニウム）またはＲｕＯ（酸化ルテニウム）膜を用いることが知られている（例えば特許文献２）。

特開平９−１９９９７６号公報 特開２００３−１８８６７３号公報

電極指にＣｕを用いることで電極指の抵抗が低く損失等を低減できる。また、耐電力性を向上できる。しかしながら、耐電力性の向上は十分でない。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、耐電力性を向上させることを目的とする。

本発明は、圧電基板と、前記圧電基板上に設けられたＣｕを主成分とする第１金属膜と、前記第１金属膜上に設けられ、Ｃｒより融点が高い元素を主成分とする第２金属膜と、を有し、弾性波を励振する複数の電極指を、各々が有する一対の櫛歯電極と、を具備する弾性波デバイスである。

上記構成において、前記第２金属膜は、Ｒｕ、Ｒｈ、ＲｅおよびＩｒの少なくとも１つを主成分とする構成とすることができる。

上記構成において、前記第２金属膜は前記第１金属膜より薄い構成とすることができる。

上記構成において、前記複数の電極指は、前記圧電基板と前記第１金属膜との間に設けられ、Ｃｒより融点が高い元素を主成分とする第３金属膜を有する構成とすることができる。

上記構成において、前記第１金属膜と前記第３金属膜との界面における前記複数の電極指の側面は平面である構成とすることができる。

上記構成において、前記圧電基板は、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である構成とすることができる。

上記構成において、前記圧電基板上に前記櫛歯電極を覆い前記櫛歯電極より厚い絶縁膜を具備する構成とすることができる。

上記構成において、前記圧電基板はニオブ酸リチウム基板であり、前記絶縁膜は酸化シリコン膜である構成とすることができる。

上記構成において、前記第１金属膜は、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏの少なくとも１つを含有する構成とすることができる。

上記構成において、前記複数の電極指を含むフィルタを具備する構成とすることができる。

上記構成において、前記フィルタを含むマルチプレクサを具備する構成とすることができる。

本発明によれば、耐電力性を向上させることができる。

図１（ａ）は弾性表面波共振器の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図２は、比較例１および２における電極指付近の断面図である。 図３は、比較例１および２における深さに対する歪エネルギーを示す図である。 図４は、比較例１および２における周波数に対するＱ値を示す図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれ比較例１および比較例２における電極指と圧電基板との界面の模式図である。 図６は、比較例１および２における瞬時破壊電力を示す図である。 図７は、実施例１における電極指付近の断面図である。 図８は、実施例１および比較例２における深さに対する歪エネルギーを示す図である。 図９は、実施例１および比較例２における周波数に対するＱ値を示す図である。 図１０は、実施例１および比較例２における入力パワーに対する耐電力寿命を示す図である。 図１１は、実施例１、比較例２および３における耐電力寿命を示す図である。 図１２（ａ）から図１２（ｄ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その１）である。 図１３（ａ）から図１３（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図（その２）である。 図１４（ａ）から図１４（ｃ）は、実施例１における電極指の断面図である。 図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、比較例４に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。 図１６（ａ）は、実施例２に係るフィルタの平面図、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図１７は、実施例２の変形例に係るデュプレクサの回路図である。

［比較例］
図１（ａ）は弾性表面波共振器の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、弾性表面波共振器２４は、ＩＤＴ２０と反射器２２を有する。ＩＤＴ２０および反射器２２は、圧電基板１０上に形成された金属膜１２により形成される。ＩＤＴ２０は、対向する一対の櫛型電極１８を備える。櫛型電極１８は、複数の電極指１４と、複数の電極指１４が接続されたバスバー１６と、を備える。一対の櫛型電極１８は、電極指１４がほぼ互い違いとなるように、対向して設けられている。圧電基板１０上に電極指１４を覆うように誘電体膜１５が設けられている。

ＩＤＴ２０が励振する弾性波は、主に電極指１４の配列方向に伝搬する。電極指１４のピッチがほぼ弾性波の波長λとなる。弾性波の伝搬方向をＸ方向、伝搬方向に直交する方向をＹ方向とする。Ｘ方向およびＹ方向は、圧電基板１０の結晶方位のＸ軸方向およびＹ軸方向とは必ずしも対応しない。圧電基板１０は、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である。誘電体膜１５は、弾性表面波共振器の周波数温度特性を抑制するための温度補償膜であり、例えば酸化シリコン膜または弗素等の元素が添加された酸化シリコン膜である。

誘電体膜１５を設けない弾性表面波共振器では、金属膜１２としてＡｌ（アルミニウム）膜が用いられている。Ａｌは音響インピーダンスが小さい。このため、誘電体膜１５を設けると、誘電体膜１５と電極指１４との音響インピーダンスの差が小さくなる。これにより、電極指１４における弾性波の反射係数が小さくなってしまう。一方、Ｃｕは音響インピーダンスがＡｌより大きい。このため、誘電体膜１５と電極指１４との音響インピーダンスの差が大きくなり、電極指における弾性波の反射係数が大きくなる。これにより広帯域な弾性波デバイスを実現できる。

また、ＣｕはＡｌに比べ低抵抗であることから電極指１４が低抵抗化できる。さらに、ＣｕはＡｌに比べマイクレーション耐性が高い。さらに、ＣｕはＡｌより密度が高いため、電極指１４を薄くでき電極指１４の弾性的な損失を低減できる。

低抵抗のＣｕ膜を圧電基板１０上に直接設けると、大電力の高周波信号が入力する動作時にＣｕ膜に応力が加わるおよび／またはＣｕ膜が発熱する。このため、Ｃｕのマイグレーションが生じる。これにより、弾性波デバイスの耐電力性能が低下する。耐電力性能を向上させるため、Ｃｕ膜と圧電基板１０との間にＣｕより耐熱性のある金属膜を設ける。これにより、弾性波デバイスの耐電力性能を向上できる。比較例１および２では、Ｃｕ膜と圧電基板１０との間の膜としてそれぞれＴｉ（チタン）膜およびＲｕ膜を用いた。

図２は、比較例１および２における電極指付近の断面図である。図２に示すように、圧電基板１０上に金属膜１２が設けられている。金属膜１２を覆うように誘電体膜１５が設けられている。金属膜１２は、積層された金属膜１２ａ、１２ｂおよび１２ｄを含む。金属膜１２ａは、圧電基板１０上に設けられている。金属膜１２ｂは金属膜１２ａ上に設けられている。金属膜１２ｄは、金属膜１２ｂ上に設けられている。金属膜１２ａは、耐電力性能を向上させるための膜である。金属膜１２ｂはＣｕ膜である。金属膜１２ｄは、電極指１４以外において誘電体膜１５にウェットエッチングで開口を設けるときのエッチングストッパである。誘電体膜１５の上面は平坦である。

図２のＡ−Ａ線における反共振周波数の歪エネルギーを比較例１および２についてシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
比較例１および２の共通の条件
圧電基板１０：１２７．８６°回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板
電極指１４のピッチ：２．００μｍ
比較例１
金属膜１２ａ：膜厚が１０ｎｍのＴｉ膜
金属膜１２ｂ：膜厚が１３６ｎｍのＣｕ膜
金属膜１２ｄ：膜厚が９ｎｍのＣｒ膜
誘電体膜１５：電極指１４間における膜厚が６１０ｎｍの酸化シリコン膜
比較例２
金属膜１２ａ：膜厚が２０ｎｍのＲｕ膜
金属膜１２ｂ：膜厚が１２５ｎｍのＣｕ膜
金属膜１２ｄ：膜厚が９ｎｍのＣｒ膜
誘電体膜１５：電極指１４間における膜厚が５９３ｎｍの酸化シリコン膜
ＲｕおよびＴｉのバルクでのヤング率はそれぞれ約４２０ＧＰａおよび１２０ＧＰａである。Ｒｕのヤング率はＴｉより大きい。比較例１と２とで音速を合わせるため、比較例２のＲｕ膜を比較例１のＴｉ膜より厚くした。

図３は、比較例１および２における深さに対する歪エネルギーを示す図である。歪エネルギーの単位はＪ（ジュール）である。深さが０μｍは、圧電基板１０と金属膜１２との界面を示している。深さが負は圧電基板１０内を示し、正は電極指１４内を示す。図の上のＴｉ、Ｃｕ、Ｃｒ（クロム）およびＳｉＯ_２は、比較例１におけるＴｉ膜、Ｃｕ膜、Ｃｒ膜および誘電体膜１５を示す。図の下のＲｕ、Ｃｕ、ＣｒおよびＳｉＯ_２は、比較例２におけるＲｕ膜、Ｃｕ膜、Ｃｒ膜および誘電体膜１５を示す。

図３に示すように、比較例２では比較例１より電極指１４内（特に圧電基板１０との界面付近）の歪エネルギーが小さい。これは、ＲｕがＴｉよりヤング率が大きいためと考えられる。歪エネルギーが大きいと弾性波のエネルギーが歪みエネルギーとなり弾性波の損失が大きくなる。比較例２では、電極指１４内の歪エネルギーが小さく、弾性波の損失を小さくできる。電極指１４内の歪エネルギーを小さくするためには、金属膜１２ａのヤング率は３００ＧＰａ以上が好ましい。

次に比較例１および２の弾性表面波共振器を作製した。作製条件は以下である。
電極指１４の対数：１００対
開口長：２０λ
反射器２２の対数：１０対
共振器：正規型
その他の条件はシミュレーションと同じであり説明を省略する。

比較例１および２についてＱ値を測定した。図４は、比較例１および２における周波数に対するＱ値を示す図である。図４に示すように、比較例２は比較例１に比べＱ値が高い。共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの間のＱ値を平均すると以下となった。
比較例１のＱ値の平均：１０２７
比較例２のＱ値の平均：１２７１
以上のように、比較例２では比較例１に比べ、約２０％Ｑ値を向上できる。これは、図３のシミュレーションのように、比較例２は比較例１に比べ歪エネルギーが小さいためと考えられる。

電極指１４は、誘電体膜１５の成膜工程およびパッケージへ実装するときのリフロー工程において数１００℃の高温となる。また、弾性表面波共振器の動作時の発熱に曝される。このような高温により、金属膜１２ａと圧電基板１０との間の拡散が問題となる。

図５（ａ）および図５（ｂ）は、それぞれ比較例１および比較例２における電極指と圧電基板との界面の模式図である。図５（ａ）に示すように、比較例１では、金属膜１２ａ内に圧電基板１０の原子が熱拡散した領域５０と圧電基板１０内にＴｉ原子が熱拡散した領域５２が形成される。領域５０および５２の全体の厚さは例えば数ｎｍである。領域５０および５２が形成されると、電極指１４が実質的に圧電基板１０に埋め込まれることなる。領域５０および５２により、圧電基板１０の表面における絶縁抵抗が実質的に低下する。これにより、弾性波デバイスが動作するときに、電極指１４間で絶縁破壊が生じ動作不良の原因となる場合がある。

図５（ｂ）に示すように、比較例２では膜厚が１ｎｍ以上の拡散領域はほとんど観察されない。電極指１４と圧電基板１０との界面と、電極指１４間の誘電体膜１５と圧電基板１０との界面は実質的に（例えば１ｎｍ程度の範囲では）同一平面である。よって、比較例１のような絶縁不良による動作不良は抑制される。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）のような界面はＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）を用い観察できる。

絶縁不良の影響を調査するため、比較例１および２の弾性表面波共振器に周波数が１７８０ＭＨｚの高周波信号を印加し、瞬時に破壊される瞬時破壊電力を測定した。図６は、比較例１および２における瞬時破壊電力を示す図である。図６に示すように、比較例１では瞬時破壊電力は約０．４４Ｗであるのに対し、比較例２では約１．１０Ｗである。比較例２では比較例１に比べ瞬時破壊電力が約２．５倍に向上している。このように、比較例２では、比較例１に比べ耐電力性能を向上できる。比較例２において耐電力性能を向上できる一因は図５（ｂ）のように、Ｒｕ原子の圧電基板１０への拡散がほとんどないためと考えられる。

このように、比較例２では、比較例１に比べ瞬時破壊電力等の耐電力性が向上している。しかしながら、比較例２の耐電力性は十分ではない。以下に比較例２より耐電力性を向上させるため、金属膜１２ｂと１２ｄとの間に金属膜１２ｃを設けた実施例について説明する。

図７は、実施例１における電極指付近の断面図である。図７に示すように、金属膜１２ｂと１２ｄとの間に金属膜１２ｃが設けられている。金属膜１２ｃは、耐電力性を向上させるための膜であり例えばＲｕ膜である。その他の構成は比較例２と同じであり説明を省略する。

図７のＡ−Ａ線における反共振周波数の歪エネルギーをシミュレーションした。シミュレーション条件は以下である。
実施例１
金属膜１２ａ：膜厚が１０ｎｍのＲｕ膜
金属膜１２ｂ：膜厚が１２５ｎｍのＣｕ膜
金属膜１２ｃ：膜厚が１０ｎｍのＲｕ膜
金属膜１２ｄ：膜厚が９ｎｍのＣｒ膜
誘電体膜１５：電極指１４間における膜厚が５９３ｎｍの酸化シリコン膜
その他の条件は比較例２と同じである。

図８は、実施例１および比較例２における深さに対する歪エネルギーを示す図である。図８に示すように、実施例１および比較例２ともＲｕ膜において歪エネルギーが下がっている。電極指１４における歪エネルギーの平均は以下である。
実施例１：２．４９×１０^−９Ｊ
比較例２：２．４８×１０^−９Ｊ
実施例１と比較例２とでは電極指１４内の歪エネルギーはほぼ同じである。電極指１４内の歪エネルギーを小さくするためには、金属膜１２ａおよび１２ｃのヤング率は３００ＧＰａ以上が好ましい。

次に実施例１の弾性表面波共振器を作製した。作製条件は比較例２および上記シミュレーション条件と同じである。実施例１についてＱ値を測定した。図９は、実施例１および比較例２における周波数に対するＱ値を示す図である。図９に示すように、実施例１は比較例２と同程度のＱ値である。共振周波数ｆｒと反共振周波数ｆａとの間のＱ値を平均すると以下となった。
実施例１のＱ値の平均：１２５５
比較例２のＱ値の平均：１２７１
以上のように、実施例１は比較例２と同程度のＱ値である。これは、図８のシミュレーションのように、実施例１は比較例２と歪エネルギーが同程度のためと考えられる。

耐電力性を調査するため、実施例１および比較例２の耐電力寿命を測定した。弾性表面波共振器に周波数が１７８０ＭＨｚの高周波信号を印加し、破壊される時間を耐電力寿命とした。印加する高周波信号のパワー（入力パワー）に対する耐電力寿命を測定した。なお、耐電力寿命を測定した弾性表面波共振器の開口長は３０λである。

図１０は、実施例１および比較例２における入力パワーに対する耐電力寿命を示す図である。ドットは測定点、直線はドットをつなぐ直線である。図１０に示すように、実施例１は比較例２に比べ耐電力寿命が長い。入力パワーが３２ｄＢｍにおける耐電力寿命は、実施例２では６．２時間であり、比較例２では２．８時間である。また、入力パワーに対する耐電力寿命の傾きは実施例１が比較例２より急峻である。例えば入力パワーが３１．０ｄＢｍにおける実施例１の耐電力寿命は、比較例２の約１０倍となっている。

比較例３として金属膜１２ｃがＴｉ膜以外は実施例１と同じである弾性表面波共振器を作製した。実施例１、比較例２および３について、入力パワーが２９ｄＢｍのときの耐電力寿命を測定した。

図１１は、実施例１、比較例２および３における耐電力寿命を示す図である。金属膜１２ｃとしてＴｉ膜を用いた比較例３は耐電力寿命が比較例２より小さい。

以上のように、Ｃｕ膜である金属膜１２ｂ上にＲｕ膜である金属膜１２ｃを設けることで耐電力性が向上する理由は明確ではないが、例えば以下のように考えられる。

耐電力性が低い原因は、例えばストレスマイグレーション等により金属膜１２ｂ内のＣｕ原子が移動し隣接する電極指同士が短絡するためと考えられる。表１は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｉｒ（イリジウム）における融点、Ｃｕとの格子不整合、標準電極電位およびヤング率を示す表である。格子不整合は、Ｃｕの格子定数と対象となる金属の格子定数との差をＣｕの格子定数で除したものである。

表１のように、Ｔｉ、ＣｒおよびＲｕで比較すると、融点は、Ｔｉが最も低く、ＣｒおよびＲｕの順である。これは図１１の耐電力性の比較例３、比較例２および実施例１の順と同じである。融点が高いほど原子同士の結合エネルギーが高く原子の拡散が抑制され熱力学的に安定になると考えられる。これにより、異種元素間の相互拡散を抑制する拡散防性（バリア性）が高い。このため、金属膜１２ｂ上に高融点金属を主成分とする金属膜１２ｃを設けると、Ｃｕのマイグレーションが抑制され耐電力性が向上すると考えられる。これにより、図１１のように、実施例１の耐電力性が向上したと考えられる。

また、イオン化傾向を示す標準電極電位が高いと金属膜１２ｃを成膜するときに金属膜１２ｃ内に酸素等の不純物を取り込みにくい。これにより、金属膜１２ｃ内に欠陥が生じにくい。さらに、格子不整合が小さいと、金属膜１２ｂと１２ｃとの界面の密着性が向上する。これにより、金属膜１２ｂと１２ｃとの界面における原子の拡散が抑制される。これらにより、Ｃｕのマイグレーションが抑制される。

表１のように、格子不整合はＴｉが最も大きく、ＣｒおよびＲｕの順である。また、標準電極電位はＴｉが最も小さく、ＣｒおよびＲｕの順である。これにより、金属膜１２ｃをＲｕ膜とすると、Ｃｕのマイグレーションが抑制され、耐電力性が向上すると考えられる。

Ｃｒより融点が高く、格子不整合が小さくかつ標準電極電位が高い金属として、表１のようにＲｕ以外にＲｈ、ＲｅおよびＩｒがある。これらの金属はヤング率が３００ＧＰａ以上であり、歪エネルギーが小さく、Ｑ値も高くなると考えられる。

［実施例１の製造方法］
図１２（ａ）から図１３（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図１２（ａ）に示すように、圧電基板１０上にフォトレジスト４０を塗布する。その後ベークする。フォトレジスト４０は例えばポジ型である。図１２（ｂ）に示すように、フォトマスク４２を介しフォトレジスト４０に露光光４３を照射する。フォトレジスト４０内の領域４０ａが感光する。図１２（ｃ）に示すように、フォトレジスト４０を現像することで領域４０ａが除去され開口４１が形成される。図１２（ｄ）に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法を用い、開口４１内の圧電基板１０上およびフォトレジスト４０上に金属膜１２を形成する。金属膜１２は、圧電基板１０側からＲｕ膜、Ｃｕ膜、Ｒｕ膜およびＣｒ膜の積層膜である。

図１３（ａ）に示すように、フォトレジスト４０を除去することでフォトレジスト４０上の金属膜１２をリフトオフする。これにより、圧電基板１０上に金属膜１２が形成される。リフトオフを容易に行うためには、図１２（ｄ）において開口４１内のフォトレジスト４０の側面に金属膜１２が形成されないことが好ましい。このため、図１２（ｄ）の工程には、原子の直進性の高い成膜方法として真空蒸着法を用いることが好ましい。

図１３（ｂ）に示すように、圧電基板１０上に金属膜１２を覆うように誘電体膜１５を形成する。誘電体膜１５は例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法またはスパッタリング法を用いる。図１３（ｃ）に示すように、誘電体膜１５の上面を平坦化する。平坦化には例えばＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)法を用いる。

図１４（ａ）から図１４（ｃ）は、実施例１における電極指の断面図である。図１４（ａ）に示すように、金属膜１２をリフトオフ法を用い形成すると、金属膜１２の側面は平面（断面視において直線）となる。例えば金属膜１２ａと１２ｂとの界面が電極指１４の側面に露出する領域５４において、側面の傾きは連続している。これは、図１２（ｄ）において、フォトレジスト４０に入射する様々な入射角の金属原子のうち、圧電基板１０に対し垂直に近い入射角を有する金属原子のみが開口４１内の圧電基板１０の表面に達するためである。例えば、図１２（ｄ）において矢印４４の範囲の入射角を有する金属原子のみが圧電基板１０の上面に達する。それ以外の入射角の金属原子はフォトレジスト４０の上に付着する。金属膜１２の側面と圧電基板１０の上面とのなす角度θ１は、ほぼ矢印４４の入射角度となる。このため、金属膜１２ａから１２ｄによらず、金属膜１２の側面はほぼ平面となる。よって、金属膜１２ａと１２ｂの界面における電極指１４の側面の傾きはほぼ一定となる。角度θ１は、図１２（ｄ）におけるフォトレジスト４０の膜厚と開口４１の幅に依存するが、例えば７０°から８０°である。

図１４（ｂ）に示すように、電極指１４の側面近くでは、金属膜１２ａが薄くなり、金属膜１２ａと１２ｂとの界面が領域５６のように傾斜することもある。この場合においても、領域５４における電極指１４の側面の傾きはほぼ一定となる。図１４（ｃ）に示すように、金属膜１２ａと１２ｂとの界面が領域５６のようにより傾斜することもある。この場合、金属膜１２ａと１２ｂとの界面は電極指１４の側面に露出しなくてもよい。

金属膜１２ｄは、電極指１４以外の領域において、誘電体膜１５をエッチングするときのエッチングストッパである。金属膜１２ｄはバッファード弗酸等の酸性のエッチング液に対し不溶であればよい。金属膜１２ｃは、例えばＲｕ膜、Ｐｔ（白金）膜、Ｒｈ膜、Ａｕ（金）膜、Ａｇ（銀）膜およびＭｏ（モリブデン）膜等でもよい。また、抵抗値が低ければ、これらの膜の一部が酸化していてもよい。金属膜１２ｄは設けられてなくてもよい。

金属膜１２ｂはＣｕを主成分とし、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｓｎ（錫）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｔｉ、Ｍｏの少なくとも１つを含有してもよい。これにより、Ｃｕ原子のマイグレーションを抑制し、耐電力性をより向上できる。

金属膜１２ａと圧電基板１０との密着性を向上させるため、金属膜１２ａと圧電基板１０との間に、Ｃｒ膜、ＮｉＣｒ膜またはＴｉ膜等の密着膜が設けられていてもよい。図５（ａ）のような拡散を抑制するため、密着膜は金属膜１２ａより薄いことが好ましい。金属膜１２ａは設けられていなくてもよい。

弾性波デバイスの損失を抑制するため、電極指１４の抵抗は低い方が好ましい。この観点から、抵抗率の高い金属膜１２ａ、１２ｃおよび１２ｄはいずれも抵抗率の低い金属膜１２ｂより薄いことが好ましい。

［比較例４］
比較例４における弾性波デバイスの製造方法について説明する。特許文献２を参考に、ＩＤＴの形成方法を考えると以下のようになる。図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、比較例４に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。

図１５（ａ）に示すように、圧電基板１０上に、Ｒｕ膜の金属膜１２ａ、Ａｌ、Ｔａ、ＴｉまたはＣｕ等の金属膜１２ｂ、Ｒｕ膜等の金属膜１２ｃを形成する。金属膜１２ｃを酸素を含むプラズマでドライエッチングする。その後、金属膜１２ｂをハロゲンを含むプラズマでドライエッチングする。その後、金属膜１２ａを酸素を含むプラズマでドライエッチングする。金属膜１２ａを設けることで、ハロゲンを含むドライエッチングより圧電基板１０がエッチングされることを抑制できる。

しかしながら、金属膜１２ａおよび１２ｃのエッチングレートは金属膜１２ｂのエッチングレートより小さく、例えば１／１０となる。このため、金属膜１２ａの側面の圧電基板１０の上面に対する角度θａおよび金属膜１２ｃの側面の金属膜１２ｂの上面に対する角度θｃは、金属膜１２ｂの側面の圧電基板１０の上面に対する角度θｂより小さくなる。よって、金属膜１２ａと１２ｂとの界面および金属膜１２ｂと１２ｃとの界面が電極指１４の側面に露出する領域５４および５５において、側面の傾きが不連続に変化する。

図１５（ｂ）に示すように、電極指１４を覆うように誘電体膜１５を成膜する。このとき、金属膜１２ａと１２ｂの側面の傾きが異なるため、金属膜１２ａと１２ｂとの側面における誘電体膜１５の成長速度が異なる。このため、誘電体膜１５内にノッチ状のひび割れまたは空隙４６が生じる。これにより、弾性波デバイスの温度特性の劣化および／または損失増大等の特性の劣化が生じる。このようなひび割れまたは空隙４６は、誘電体膜１５の成膜方法がＣＶＤ法およびスパッタリング法のいずれの場合にも生じる。

［実施例１の効果］
実施例１では、図１４（ａ）から図１４（ｃ）のように、電極指１４の側面に傾きの不連続が形成されないため、誘電体膜１５にひび割れまたは空隙４６が形成されることを抑制できる。

実施例１によれば、一対の櫛型電極１８（櫛歯電極）は弾性波を励振する複数の電極指１４と、複数の電極指１４が接続されたバスバー１６とを有する。一対の櫛型電極１８は、電極指１４がほぼ互い違いとなるように、対向して設けられている。対向して設けられた電極指１４は、少なくとも一部において等周期で配列される。電極指１４は、圧電基板１０上に設けられたＣｕを主成分とする金属膜１２ｂ（第１金属膜）と、金属膜１２ｂ上に設けられ、Ｃｒより融点が高い元素を主成分とする金属膜１２ｃ（第２金属膜）を有する。これにより、実施例１と比較例２および３との比較のように、耐電力性が向上する。なお、ある元素を主成分とするとは、実施例１の効果が得られる程度にある元素を含む意味である。例えばある元素が５０原子％以上（または例えば９０原子％以上）含まれることである。

金属膜１２ｂは、Ｒｕ、Ｒｈ、ＲｅおよびＩｒの少なくとも１つを主成分とすることが好ましい。これらの金属は、表１のように融点が高く、Ｃｕとの格子不整合が小さく、かつ標準電極電位が高い。よって、耐電力性がより向上する。また、ヤング率が大きいため、Ｑ値等を向上できる。

金属膜１２ｃは金属膜１２ｂより薄い。抵抗の低い金属膜１２ｃが厚くなるため、電極指１４を低抵抗化できる。

複数の電極指１４は、圧電基板１０と金属膜１２ｂとの間に設けられ、Ｃｒより融点が高い元素を主成分とする金属膜１２ａ（第３金属膜）を有する。このように、融点の高い元素を主成分とする金属膜１２ａが金属膜１２ｂと圧電基板１０との間に設けられる。よって、比較例１と比較例２との比較のように、耐電力性およびＱ値を向上できる。

金属膜１２ｂと金属膜１２ａとの界面における複数の電極指１４の側面は平面である。これにより、比較例４との比較のように、誘電体膜１５にひび割れまたは空隙４６が形成されることを抑制できる。

圧電基板１０上に櫛型電極１８を覆い櫛型電極１８より厚い誘電体膜１５（絶縁膜）を備えている場合、誘電体膜１５と電極指１４との密度差を大きくするため、金属膜１２ｂとしてＣｕを主成分とする金属膜を用いることができる。

金属膜１２ｂは、Ｃｕを主成分とし、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏの少なくとも１つを含有することが好ましい。これにより、Ｃｕのマイグレーションを抑制し、耐電力性をより向上できる。

圧電基板１０がニオブ酸リチウム基板またはタンタル酸リチウム基板のときに、誘電体膜１５を酸化シリコン膜または弗素を添加した酸化シリコン膜とする。これにより、弾性波デバイスの周波数温度係数を０に近づけることができる。

圧電基板１０をニオブ酸リチウム基板とした場合、例えば回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板を用いる。回転Ｙカット角が１２７．８６°のときレイリー波の電気機械結合係数が最大となる。Ｃａｍｐｂｅｌｌ＆Ｊｏｎｅｓ法を用いシミュレーションすると、回転Ｙカット角が１２０°から１４０°の範囲では、レイリー波の電気機械結合係数がリーキー波の電気機械結合係数より大きくなる。よって、レイリー波を主モードとし、リーキー波を不要波とする場合、回転Ｙカット角は１２０°以上かつ１４０°以下が好ましい。電気機械結合係数が最大となる回転Ｙカット角１２７．８６°に対し製造上のばらつきを考慮し、回転Ｙカット角は１２６°以上かつ１３０°以下がより好ましい。

また、回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板を用いる。回転Ｙカット角が０°のときリーキー波の電気機械結合係数が最大となる。回転Ｙカット角が−１０°から１０°の範囲では、リーキー波の電気機械結合係数がレイリー波の電気機械結合係数より大きくなる。よって、リーキー波を主モードとし、レイリー波を不要波とする場合、回転Ｙカット角は−１０°以上かつ１０°以下が好ましい。製造上のばらつきを考慮し、回転Ｙカット角は−３°以上かつ３°以下がより好ましい。

圧電基板１０をタンタル酸リチウム基板とした場合、例えば回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板を用いる。回転Ｙカット角が２０°より小さいと電気機械結合係数が小さくなる。回転Ｙカット角が４８°より大きいと、周波数の温度係数が大きくなる。よって、回転Ｙカット角は２０°以上かつ４８°以下が好ましい。

圧電基板１０はニオブ酸リチウム基板であり、誘電体膜１５は酸化シリコン膜であることが好ましい。これにより、電極指１４内の歪エネルギーを小さくでき、損失を抑制できる。

実施例２は、実施例１に係る弾性表面波共振器を有するフィルタの例である。図１６（ａ）は、実施例２に係るフィルタの平面図、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、圧電基板１０上に弾性表面波共振器２４、配線２６、パッド２７が設けられている。弾性表面波共振器２４および配線２６を覆うように誘電体膜１５が設けられている。パッド２７上の誘電体膜１５に開口（不図示）が形成され、開口内にバンプ２８が設けられている。弾性表面波共振器２４は、ＩＤＴ２０および反射器２２を備えている。

複数の弾性表面波共振器２４は、直列共振器Ｓ１からＳ３および並列共振器Ｐ１およびＰ２を含む。バンプ２８は、端子Ｔ１、Ｔ２およびＴｇを含む。端子Ｔ１は、高周波信号が入力する入力端子に対応する。端子Ｔ２は、高周波信号が出力する出力端子に対応する。端子Ｔｇはグランド電位が供給されるグランド端子に対応する。端子Ｔ１とＴ２との間に、直列共振器Ｓ１からＳ３が直列に接続され、並列共振器Ｐ１およびＰ２が並列に接続されている。

実施例２のように、実施例１の弾性表面波共振器をフィルタの少なくとも１つの共振器に用いる。これにより、フィルタの特性を向上できる。ラダー型フィルタの直列共振器および並列共振器の個数は任意に設定できる。実施例１の弾性表面波共振器は多重モードフィルタに用いてもよい。

図１７は、実施例２の変形例に係るデュプレクサの回路図である。図１７に示すように、共通端子Ａｎｔと送信端子Ｔｘとの間に送信フィルタ６０が接続されている。共通端子Ａｎｔと受信端子Ｒｘとの間に受信フィルタ６２が接続されている。送信フィルタ６０は送信端子Ｔｘから入力した高周波信号のうち送信帯域の信号を共通端子Ａｎｔに通過させ、他の信号を抑圧する。受信フィルタ６２は、共通端子Ａｎｔに入力した高周波信号のうち受信帯域の信号を通過させ、他の信号を抑圧する。

送信フィルタ６０および受信フィルタ６２の少なくとも一方に実施例２のフィルタを用いることができる。マルチプレクサとしてデュプレクサの例を説明したが、トリプレクサまたはクワッドプレクサでもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 圧電基板
１２、１２ａ−１２ｄ 金属膜
１４ 電極指
１５ 誘電体膜
２０ ＩＤＴ
２２ 反射器
２４ 弾性表面波共振器
６０ 送信フィルタ
６２ 受信フィルタ

Claims (11)

1. 圧電基板と、
   前記圧電基板上に設けられたＣｕを主成分とする第１金属膜と、前記第１金属膜上に設けられ、Ｃｒより融点が高い元素を主成分とする第２金属膜と、を有し、弾性波を励振する複数の電極指を、各々が有する一対の櫛歯電極と、
   を具備する弾性波デバイス。
2. 前記第２金属膜は、Ｒｕ、Ｒｈ、ＲｅおよびＩｒの少なくとも１つを主成分とする請求項１記載の弾性波デバイス。
3. 前記第２金属膜は前記第１金属膜より薄い請求項１または２記載の弾性波デバイス。
4. 前記複数の電極指は、前記圧電基板と前記第１金属膜との間に設けられ、Ｃｒより融点が高い元素を主成分とする第３金属膜を有する請求項１から３のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
5. 前記第１金属膜と前記第３金属膜との界面における前記複数の電極指の側面は平面である請求項４記載の弾性波デバイス。
6. 前記圧電基板は、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
7. 前記圧電基板上に前記櫛歯電極を覆い前記櫛歯電極より厚い絶縁膜を具備する請求項１から６のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
8. 前記圧電基板はニオブ酸リチウム基板であり、前記絶縁膜は酸化シリコン膜である請求項７記載の弾性波デバイス。
9. 前記第１金属膜は、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏの少なくとも１つを含有する請求項１から８のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
10. 前記複数の電極指を含むフィルタを具備する請求項１から９のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
11. 前記フィルタを含むマルチプレクサを具備する請求項１０記載の弾性波デバイス。
    

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