JP3208977B2 - 弾性表面波素子の電極形成方法 - Google Patents
弾性表面波素子の電極形成方法Info
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
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- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
- H03H9/02929—Means for compensation or elimination of undesirable effects of ageing changes of characteristics, e.g. electro-acousto-migration
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、弾性表面波素子の電
極形成方法に関し、詳しくは、弾性表面波素子を構成す
る圧電基板上に蒸着、スパッタ、ＩＢＳ（Ion Beam Spu
ttering）、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、プ
ラズマＣＶＤ、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）、Ｉ
ＣＢ（Ionized Cluster Beam）、レーザーアブレーショ
ンなどの薄膜成膜方法を用いて電極を形成する方法に関
する。
極形成方法に関し、詳しくは、弾性表面波素子を構成す
る圧電基板上に蒸着、スパッタ、ＩＢＳ（Ion Beam Spu
ttering）、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、プ
ラズマＣＶＤ、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）、Ｉ
ＣＢ（Ionized Cluster Beam）、レーザーアブレーショ
ンなどの薄膜成膜方法を用いて電極を形成する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】弾性表面波を利用した弾性表面波素子
は、一般に、圧電性を有する基板の表面に、インターデ
ィジタル電極（櫛歯状電極）や金属ストリップのグレー
ティング電極などを配設することにより構成されてお
り、テレビジョン受像機、ビデオテープレコーダなどに
広く用いられている。そして、弾性表面波素子の電極材
料としては、一般にアルミニウム（Ａｌ）が用いられて
おり、通常は、アモルファス的な多結晶Ａｌ電極材料が
用いられている。
は、一般に、圧電性を有する基板の表面に、インターデ
ィジタル電極（櫛歯状電極）や金属ストリップのグレー
ティング電極などを配設することにより構成されてお
り、テレビジョン受像機、ビデオテープレコーダなどに
広く用いられている。そして、弾性表面波素子の電極材
料としては、一般にアルミニウム（Ａｌ）が用いられて
おり、通常は、アモルファス的な多結晶Ａｌ電極材料が
用いられている。
【０００３】また、この弾性表面波素子は、近年、高周
波領域の送受信素子あるいは共振子として広く用いられ
るようになっており、特に、移動体通信用の携帯機器の
小型、軽量化のため、携帯機器の通信段のフィルタとし
て用いることが期待されている。
波領域の送受信素子あるいは共振子として広く用いられ
るようになっており、特に、移動体通信用の携帯機器の
小型、軽量化のため、携帯機器の通信段のフィルタとし
て用いることが期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、弾性表面波
素子は、テレビジョン受像機やビデオテープレコーダな
どの用途においては１ｍＷ程度の低い印加電力レベルで
使用されるが、移動体通信、特にその送信用として用い
る場合には、弾性表面波素子に高電圧レベルの信号が印
加される。例えば、コードレス電話用フィルタは、２０
ｍＷ程度の、従来に比べて著しく高い印加電力レベルで
使用される。このため、電極（Ａｌ電極）に弾性表面波
による大きな応力が加わってマイグレーションが発生す
る。このマイグレーションは応力によるマイグレーショ
ンであることから、ストレスマイグレーションと呼ばれ
ている。そして、このストレスマイグレーションが発生
すると電気的短絡や、挿入損失の増加、共振子のＱの低
下などを招き、弾性表面波素子の性能を低下させるとい
う問題点がある。
素子は、テレビジョン受像機やビデオテープレコーダな
どの用途においては１ｍＷ程度の低い印加電力レベルで
使用されるが、移動体通信、特にその送信用として用い
る場合には、弾性表面波素子に高電圧レベルの信号が印
加される。例えば、コードレス電話用フィルタは、２０
ｍＷ程度の、従来に比べて著しく高い印加電力レベルで
使用される。このため、電極（Ａｌ電極）に弾性表面波
による大きな応力が加わってマイグレーションが発生す
る。このマイグレーションは応力によるマイグレーショ
ンであることから、ストレスマイグレーションと呼ばれ
ている。そして、このストレスマイグレーションが発生
すると電気的短絡や、挿入損失の増加、共振子のＱの低
下などを招き、弾性表面波素子の性能を低下させるとい
う問題点がある。
【０００５】このような問題点を解決するために、電極
材料として、（１１１）面に結晶の配向方位がそろった
Ａｌ膜あるいはＡｌ合金（例えばＡｌ−Ｃｕ合金）膜を
用いた弾性表面波素子が提案されている（特開平５−１
８３３７３号）。
材料として、（１１１）面に結晶の配向方位がそろった
Ａｌ膜あるいはＡｌ合金（例えばＡｌ−Ｃｕ合金）膜を
用いた弾性表面波素子が提案されている（特開平５−１
８３３７３号）。
【０００６】しかし、上記の（１１１）面に結晶方位が
そろったＡｌ膜またはＡｌ合金膜には、ストレスマイグ
レーションに対する耐性向上の効果は認められるが、そ
の効果は必ずしも十分ではなく、さらにストレスマイグ
レーションに対する耐性の大きい電極を形成することが
可能な電極形成方法が要求されているのが実情である。
そろったＡｌ膜またはＡｌ合金膜には、ストレスマイグ
レーションに対する耐性向上の効果は認められるが、そ
の効果は必ずしも十分ではなく、さらにストレスマイグ
レーションに対する耐性の大きい電極を形成することが
可能な電極形成方法が要求されているのが実情である。
【０００７】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、高い印加電力レベルで使用した場合にも優れた耐
ストレスマイグレーション特性を有する電極を形成する
ことが可能な弾性表面波素子の電極形成方法を提供する
ことを目的とする。
あり、高い印加電力レベルで使用した場合にも優れた耐
ストレスマイグレーション特性を有する電極を形成する
ことが可能な弾性表面波素子の電極形成方法を提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者等は、電極のストレスマイグレーションにつ
いて種々の検討を行い、従来の（１１１）面に配向した
Ａｌ膜においては、基板結晶と金属結晶とのミスフィッ
トが大きい場合に結晶構造的な乱れが多く発生し、弾性
表面波によるストレスマイグレーションが引き起こされ
るものと考え、さらに実験、検討を加えてこの発明を完
成した。
に、発明者等は、電極のストレスマイグレーションにつ
いて種々の検討を行い、従来の（１１１）面に配向した
Ａｌ膜においては、基板結晶と金属結晶とのミスフィッ
トが大きい場合に結晶構造的な乱れが多く発生し、弾性
表面波によるストレスマイグレーションが引き起こされ
るものと考え、さらに実験、検討を加えてこの発明を完
成した。
【０００９】すなわち、この発明の弾性表面波素子の電
極形成方法は、弾性表面波素子を構成する圧電基板上に
電極を形成する方法であって、蒸着、スパッタ、ＩＢ
Ｓ、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、ＭＢＥ、ＩＣＢ、レーザ
ーアブレーションなどの薄膜成膜方法を用いた成膜プロ
セスにおいて、所定のイオンエネルギーでイオンアシス
トを行いつつ、結晶方位的に一定方向に配向するよう
に、電極材料を圧電基板上に成膜させることを特徴とし
ている。なお、薄膜成膜方法としては、上記の各種方法
に限られるものではなく、さらに他の薄膜成膜方法を用
いることも可能である。
極形成方法は、弾性表面波素子を構成する圧電基板上に
電極を形成する方法であって、蒸着、スパッタ、ＩＢ
Ｓ、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、ＭＢＥ、ＩＣＢ、レーザ
ーアブレーションなどの薄膜成膜方法を用いた成膜プロ
セスにおいて、所定のイオンエネルギーでイオンアシス
トを行いつつ、結晶方位的に一定方向に配向するよう
に、電極材料を圧電基板上に成膜させることを特徴とし
ている。なお、薄膜成膜方法としては、上記の各種方法
に限られるものではなく、さらに他の薄膜成膜方法を用
いることも可能である。
【００１０】上記のように、各種の薄膜成膜方法を用い
た成膜プロセスにおいて、イオンアシストを行いつつ、
結晶方位的に一定方向に配向するように、電極材料を圧
電基板上に成膜させることにより、結晶欠陥の極めて少
ないエピタキシャル膜を形成することが可能になり、耐
ストレスマイグレーション特性に優れた耐久性の大きい
電極を形成することができるようになる。
た成膜プロセスにおいて、イオンアシストを行いつつ、
結晶方位的に一定方向に配向するように、電極材料を圧
電基板上に成膜させることにより、結晶欠陥の極めて少
ないエピタキシャル膜を形成することが可能になり、耐
ストレスマイグレーション特性に優れた耐久性の大きい
電極を形成することができるようになる。
【００１１】また、この発明の弾性表面波素子の電極形
成方法においては、成膜された電極の結晶方位を（１１
１）面に配向させることが好ましい。
成方法においては、成膜された電極の結晶方位を（１１
１）面に配向させることが好ましい。
【００１２】これは、（１１１）面に配向された電極
（膜）は、最密充填層であって、電極面内に原子配列の
粗密がないために、加わった応力を電極全体に均一に分
散させることが可能になり、耐ストレスマイグレーショ
ン特性を向上させることができることによる。
（膜）は、最密充填層であって、電極面内に原子配列の
粗密がないために、加わった応力を電極全体に均一に分
散させることが可能になり、耐ストレスマイグレーショ
ン特性を向上させることができることによる。
【００１３】なお、イオンアシストする場合、２００〜
１０００ｅＶのイオンエネルギーによりイオンアシスト
することが好ましい。
１０００ｅＶのイオンエネルギーによりイオンアシスト
することが好ましい。
【００１４】これは、イオンエネルギーが２００ｅＶ未
満になると金属原子に十分なエネルギーを与えられなく
なり、また、１０００ｅＶを越えるとアシストイオンに
よる金属原子のスパッタ効果が大きくなりすぎ、膜成長
しなくなることによる。
満になると金属原子に十分なエネルギーを与えられなく
なり、また、１０００ｅＶを越えるとアシストイオンに
よる金属原子のスパッタ効果が大きくなりすぎ、膜成長
しなくなることによる。
【００１５】また、電流密度０．０１〜１０．００ｍＡ
／cm2のアシストイオン電流によりイオンアシストする
ことが好ましい。
／cm2のアシストイオン電流によりイオンアシストする
ことが好ましい。
【００１６】これは、アシスト電流の電流密度が０．０
１ｍＡ／cm2未満の場合には金属原子に十分なエネルギ
ーを与えられず、また、１０．００ｍＡ／cm2を越える
とアシストイオンによる金属原子のスパッタ効果が大き
くなりすぎ、膜成長しなくなることによる。
１ｍＡ／cm2未満の場合には金属原子に十分なエネルギ
ーを与えられず、また、１０．００ｍＡ／cm2を越える
とアシストイオンによる金属原子のスパッタ効果が大き
くなりすぎ、膜成長しなくなることによる。
【００１７】さらに、アシストイオンとして、Ｈｅ+、
Ｎｅ+、Ａｒ+、Ｋｒ+、Ｘｅ+の少なくとも１種を用いる
ことが好ましい。
Ｎｅ+、Ａｒ+、Ｋｒ+、Ｘｅ+の少なくとも１種を用いる
ことが好ましい。
【００１８】これらのアシストイオンを用いることによ
り十分なイオンアシストの効果を得ることが可能にな
り、結晶欠陥の極めて少ないエピタキシャル膜を確実に
形成することができるようになることによる。
り十分なイオンアシストの効果を得ることが可能にな
り、結晶欠陥の極めて少ないエピタキシャル膜を確実に
形成することができるようになることによる。
【００１９】また、アシストイオンの基板への入射角度
を基板放線に対して０〜４５°とすることが好ましい。
を基板放線に対して０〜４５°とすることが好ましい。
【００２０】これは、入射角度がこの範囲から外れる
と、金属原子に対して効率的にエネルギーを与えること
ができないことによる。
と、金属原子に対して効率的にエネルギーを与えること
ができないことによる。
【００２１】また、成膜速度を０．１〜５０オングスト
ローム／秒の範囲とすることが好ましい。
ローム／秒の範囲とすることが好ましい。
【００２２】これは、成膜速度が０．１オングストロー
ム／秒以下になると金属原子が凝集して結晶粒成長して
しまい、また、５０オングストローム／秒を越えると金
属原子が規則正しく配列しないうちに膜が成長してしま
うことによる。
ム／秒以下になると金属原子が凝集して結晶粒成長して
しまい、また、５０オングストローム／秒を越えると金
属原子が規則正しく配列しないうちに膜が成長してしま
うことによる。
【００２３】また、成膜時の基板加熱温度を０〜３００
℃とすることが好ましい。これは、エピタキシャル成長
には、基板表面における金属原子の適度のマイグレーシ
ョンが必要とされることによる。
℃とすることが好ましい。これは、エピタキシャル成長
には、基板表面における金属原子の適度のマイグレーシ
ョンが必要とされることによる。
【００２４】また、成膜時の真空度を１０-3mmＨｇ以下
とすることが好ましい。
とすることが好ましい。
【００２５】これは、膜中に残留ガスが取り込まれて、
結晶構造に乱れが生じることによる。
結晶構造に乱れが生じることによる。
【００２６】さらに、電極材料として、Ａｌなどの面心
立方構造を有する金属、または添加物を含む面心立方構
造を有する金属を用いることが好ましい。
立方構造を有する金属、または添加物を含む面心立方構
造を有する金属を用いることが好ましい。
【００２７】これは、（１１１）面において最密構造を
とることによる。なお、面心立方構造を有する金属とし
ては、Ａｌの他にもＡｇ、Ａｕ、Ｎｉなどを用いること
が可能である。
とることによる。なお、面心立方構造を有する金属とし
ては、Ａｌの他にもＡｇ、Ａｕ、Ｎｉなどを用いること
が可能である。
【００２８】さらに、前記添加物としては、Ｔｉ、Ｃ
ｕ、Ｐｄの少なくとも１種を用いることが好ましく、そ
の添加量としては０．１〜５．０重量％の範囲が好まし
い。
ｕ、Ｐｄの少なくとも１種を用いることが好ましく、そ
の添加量としては０．１〜５．０重量％の範囲が好まし
い。
【００２９】これは、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｐｄの少なくとも１
種を添加することにより、耐ストレスマイグレーション
特性をさらに向上させることが可能になることによる。
但し、その添加量が０．１重量％未満では添加効果がほ
とんど認められず、また、添加量が５．０重量％を越え
ると抵抗率が増大するので、これらの添加物は、０．１
〜５．０重量％の範囲で添加することが好ましい。
種を添加することにより、耐ストレスマイグレーション
特性をさらに向上させることが可能になることによる。
但し、その添加量が０．１重量％未満では添加効果がほ
とんど認められず、また、添加量が５．０重量％を越え
ると抵抗率が増大するので、これらの添加物は、０．１
〜５．０重量％の範囲で添加することが好ましい。
【００３０】さらに、前記圧電基板としては、水晶、Ｌ
ｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3、Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7、ＺｎＯの少な
くとも１種からなる圧電基板を用いることが好ましい。
ｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3、Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7、ＺｎＯの少な
くとも１種からなる圧電基板を用いることが好ましい。
【００３１】これは、（１１１）面に結晶方向がそろっ
た面心立方構造を有する金属を含む電極材料からなる膜
とのミスフィットが３０％以下となることによる。
た面心立方構造を有する金属を含む電極材料からなる膜
とのミスフィットが３０％以下となることによる。
【００３２】
【実施例】以下、この発明の実施例を示してその特徴と
するところをさらに詳しく説明する。図３は、この発明
の弾性表面波素子の電極形成方法により電極を形成して
なる弾性表面波素子（２重モード弾性表面波フィルタ）
を示す平面図である。
するところをさらに詳しく説明する。図３は、この発明
の弾性表面波素子の電極形成方法により電極を形成して
なる弾性表面波素子（２重モード弾性表面波フィルタ）
を示す平面図である。
【００３３】図３に示す２重モード弾性表面波フィルタ
７においては、圧電基板１の表面の中央部に、上下２段
に各インターディジタル電極２ａ，２ａが形成され、そ
の両側には、それぞれ、インターディジタル電極２ｂ，
２ｂが形成されている。さらに、インターディジタル電
極２ｂ，２ｂの両側には、グレーティング電極（反射
器）２ｃ，２ｃが設けられている。
７においては、圧電基板１の表面の中央部に、上下２段
に各インターディジタル電極２ａ，２ａが形成され、そ
の両側には、それぞれ、インターディジタル電極２ｂ，
２ｂが形成されている。さらに、インターディジタル電
極２ｂ，２ｂの両側には、グレーティング電極（反射
器）２ｃ，２ｃが設けられている。
【００３４】また、グレーティング電極２ｃ，２ｃの外
側の中段部には、くし歯形状を有する容量電極４，４が
形成されている。さらに、インターディジタル電極２
ａ，２ａからは、ワイヤーによりリード端子３，３が引
き出されている。また、各インターディジタル電極２ｂ
は配線パターン５によって相互に接続されているととも
に配線パターン５によって容量電極４、４に接続され、
容量を付与されている。さらに、容量電極４、４からは
リード端子６、６が引き出されている。
側の中段部には、くし歯形状を有する容量電極４，４が
形成されている。さらに、インターディジタル電極２
ａ，２ａからは、ワイヤーによりリード端子３，３が引
き出されている。また、各インターディジタル電極２ｂ
は配線パターン５によって相互に接続されているととも
に配線パターン５によって容量電極４、４に接続され、
容量を付与されている。さらに、容量電極４、４からは
リード端子６、６が引き出されている。
【００３５】次に、上記弾性表面波素子の電極の形成方
法について説明する。
法について説明する。
【００３６】圧電基板に各電極を形成するにあたって
は、まず、ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板１を用意し、
デュアルイオンビームスパッタリング法を用い、イオン
アシストを行いつつ、膜厚２０００オングストロームの
Ａｌ膜（電極膜）を圧電基板１の一方の主面全体に形成
した。
は、まず、ＬｉＴａＯ3からなる圧電基板１を用意し、
デュアルイオンビームスパッタリング法を用い、イオン
アシストを行いつつ、膜厚２０００オングストロームの
Ａｌ膜（電極膜）を圧電基板１の一方の主面全体に形成
した。
【００３７】このときの成膜条件は以下の通りである。 スパッタイオン電流 ： １００ｍＡ スパッタイオンエネルギー ：１０００ｅＶ アシストイオンの種類 ： Ａｒ+ アシストイオン電流 ： ５０ｍＡ アシストイオン電流密度 ： ５ｍＡ／cm2 アシストイオンエネルギー ： ３００ｅＶ アシストイオン入射角度 ： １５° 基板温度 ： １００℃ 成膜速度 ： ２オングストロー
ム／秒 成膜時の真空度 ：５×１０-5ｍＨｇ
ム／秒 成膜時の真空度 ：５×１０-5ｍＨｇ
【００３８】図１は、この実施例において、ＬｉＴａＯ
3からなる圧電基板上に形成された電極膜（エピタキシ
ャルＡｌ膜）の、ＲＨＥＥＤによる結晶構造を示す写真
である。
3からなる圧電基板上に形成された電極膜（エピタキシ
ャルＡｌ膜）の、ＲＨＥＥＤによる結晶構造を示す写真
である。
【００３９】また、図２は、イオンアシストを行うこと
なく形成した従来法による電極膜の、ＲＨＥＥＤによる
結晶構造を示す写真である。
なく形成した従来法による電極膜の、ＲＨＥＥＤによる
結晶構造を示す写真である。
【００４０】図１，図２より、この実施例の弾性表面波
素子の電極形成方法により、所定のイオンエネルギーで
イオンアシストを行いつつ、電極材料を圧電基板上に成
膜させることにより得られた電極膜は、（１１１）面に
エピタキシャル成長した結晶欠陥の極めて少ないＡｌ膜
（すなわち（１１１）配向エピタキシャルＡｌ膜）であ
り、イオンアシストを併用せずに形成したＡｌ膜に比べ
て結晶状態が良好であることがわかる。
素子の電極形成方法により、所定のイオンエネルギーで
イオンアシストを行いつつ、電極材料を圧電基板上に成
膜させることにより得られた電極膜は、（１１１）面に
エピタキシャル成長した結晶欠陥の極めて少ないＡｌ膜
（すなわち（１１１）配向エピタキシャルＡｌ膜）であ
り、イオンアシストを併用せずに形成したＡｌ膜に比べ
て結晶状態が良好であることがわかる。
【００４１】なお、ＲＨＥＥＤパターンを解析した結
果、このＡｌ膜のエピタキシャル関係は、数１に示すよ
うな関係であることを確認することができた。
果、このＡｌ膜のエピタキシャル関係は、数１に示すよ
うな関係であることを確認することができた。
【００４２】
【数１】
【００４３】それから、圧電基板１の一方の主面全体に
形成されたＡｌ膜をフォトリソグラフィーによって加工
し、圧電基板１の表面に、インターディジタル電極２
ａ、２ｂ、グレーティング電極２ｃ、容量電極４、配線
パターン５をそれぞれ形成することにより、図３に示す
ような２重モード弾性表面波フィルタ７を作製した。
形成されたＡｌ膜をフォトリソグラフィーによって加工
し、圧電基板１の表面に、インターディジタル電極２
ａ、２ｂ、グレーティング電極２ｃ、容量電極４、配線
パターン５をそれぞれ形成することにより、図３に示す
ような２重モード弾性表面波フィルタ７を作製した。
【００４４】この２重モード弾性表面波フィルタ７の５
０Ω系伝送特性を測定した結果、図４に示すような特性
曲線が得られた。なお、図４の伝送特性図における横軸
は信号周波数を示し、縦軸は弾性表面波フィルタ７を通
過した信号の減衰量を示す。図４に示すように、この特
性曲線においては、ピーク周波数は約３８０ＭＨｚであ
り、ピーク時における挿入損失は約２．５ｄＢとなって
いる。
０Ω系伝送特性を測定した結果、図４に示すような特性
曲線が得られた。なお、図４の伝送特性図における横軸
は信号周波数を示し、縦軸は弾性表面波フィルタ７を通
過した信号の減衰量を示す。図４に示すように、この特
性曲線においては、ピーク周波数は約３８０ＭＨｚであ
り、ピーク時における挿入損失は約２．５ｄＢとなって
いる。
【００４５】また、図５に示すようなシステムを用い
て、この２重モード弾性表面波フィルタ７の耐電力特性
（耐ストレスマイグレーション特性）を評価した。
て、この２重モード弾性表面波フィルタ７の耐電力特性
（耐ストレスマイグレーション特性）を評価した。
【００４６】このシステムにおいては、発振器１１の出
力信号（＝１Ｗ）がパワーアンプ１２において電力増幅
され、その出力が弾性表面波フィルタ７に印加される。
そして、弾性表面波フィルタ７の出力Ｐ（ｔ）がパワー
メータ１４に入力されてレベル測定が行われる。また、
パワーメータ１４の出力をコンピュータ１５を介して発
振器１１にフードバックすることにより、印加信号の周
波数が常に伝送特性のピーク周波数と同じになるように
コントロールされる。さらに、弾性表面波フィルタ７
は、加熱して劣化を加速させることができるように恒温
槽１３に入れられている。なお、この実施例では雰囲気
温度を８５℃として劣化を加速させた。
力信号（＝１Ｗ）がパワーアンプ１２において電力増幅
され、その出力が弾性表面波フィルタ７に印加される。
そして、弾性表面波フィルタ７の出力Ｐ（ｔ）がパワー
メータ１４に入力されてレベル測定が行われる。また、
パワーメータ１４の出力をコンピュータ１５を介して発
振器１１にフードバックすることにより、印加信号の周
波数が常に伝送特性のピーク周波数と同じになるように
コントロールされる。さらに、弾性表面波フィルタ７
は、加熱して劣化を加速させることができるように恒温
槽１３に入れられている。なお、この実施例では雰囲気
温度を８５℃として劣化を加速させた。
【００４７】そして、パワーアンプ１２の出力を１Ｗ
（５０Ω系）とし、初期の出力レベルＰ（ｔ）＝Ｐ0を
測定しておき、所定の時間ｔが経過した後の出力Ｐ
（ｔ）が、 Ｐ（ｔ）≧Ｐ0−１．０（ｄＢ） となったときをその弾性表面波フィルタ７の寿命ｔｄと
した。
（５０Ω系）とし、初期の出力レベルＰ（ｔ）＝Ｐ0を
測定しておき、所定の時間ｔが経過した後の出力Ｐ
（ｔ）が、 Ｐ（ｔ）≧Ｐ0−１．０（ｄＢ） となったときをその弾性表面波フィルタ７の寿命ｔｄと
した。
【００４８】これは、出力Ｐ（ｔ）と時間ｔとの関係
が、通常、図６に示すような関係になることから、出力
Ｐ（ｔ）が１ｄＢ低下した時点を弾性表面波フィルタ７
の寿命と推定して問題がないと考えたことによる。
が、通常、図６に示すような関係になることから、出力
Ｐ（ｔ）が１ｄＢ低下した時点を弾性表面波フィルタ７
の寿命と推定して問題がないと考えたことによる。
【００４９】なお、評価した各試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、
下記に示す４種の電極材料（金属）を用いて、同一のＬ
ｉＴａＯ3基板上に同一形状の電極を形成したものであ
る。 Ａ：ランダム配向の純Ａｌ＋１重量％Ｃｕ電極 （従来
の電極） Ｂ：（１１１）配向のエピタキシャル純Ａｌ電極（従来
の電極） Ｃ：（１１１）配向のエピタキシャル純Ａｌ電極（実施
例の電極） Ｄ：（１１１）配向のエピタキシャルＡｌ＋１重量％Ｃ
ｕ電極（実施例の電極）
下記に示す４種の電極材料（金属）を用いて、同一のＬ
ｉＴａＯ3基板上に同一形状の電極を形成したものであ
る。 Ａ：ランダム配向の純Ａｌ＋１重量％Ｃｕ電極 （従来
の電極） Ｂ：（１１１）配向のエピタキシャル純Ａｌ電極（従来
の電極） Ｃ：（１１１）配向のエピタキシャル純Ａｌ電極（実施
例の電極） Ｄ：（１１１）配向のエピタキシャルＡｌ＋１重量％Ｃ
ｕ電極（実施例の電極）
【００５０】実験の結果、各試料の寿命は、それぞれ、 Ａ： ８時間以下 Ｂ：１７５０時間 Ｃ：２８００時間 Ｄ：３２００時間以上 であることが確認された。
【００５１】この結果より、従来の電極を有する試料Ａ
に比べて、（１１１）面に配向させたエピタキシャル純
Ａｌ膜の電極を有する試料Ｂ（イオンアシストを行わな
い従来の製造方法により電極を形成した試料）は、その
寿命が約２００倍に延びているが、この発明の実施例に
かかる、イオンアシストを行いつつ成膜したエピタキシ
ャル純Ａｌ膜の電極を有する試料Ｃにおいては、その寿
命が約３５０倍になっており、耐久性がさらに大幅に向
上していることがわかる。また、ＡｌにＣｕを添加した
エピタキシャルＡｌ合金膜の電極を有する試料Ｄにおい
ては、エピタキシャル純Ａｌ膜の電極を有する試料Ｃよ
りも、寿命がいっそう長くなっていることがわかる。
に比べて、（１１１）面に配向させたエピタキシャル純
Ａｌ膜の電極を有する試料Ｂ（イオンアシストを行わな
い従来の製造方法により電極を形成した試料）は、その
寿命が約２００倍に延びているが、この発明の実施例に
かかる、イオンアシストを行いつつ成膜したエピタキシ
ャル純Ａｌ膜の電極を有する試料Ｃにおいては、その寿
命が約３５０倍になっており、耐久性がさらに大幅に向
上していることがわかる。また、ＡｌにＣｕを添加した
エピタキシャルＡｌ合金膜の電極を有する試料Ｄにおい
ては、エピタキシャル純Ａｌ膜の電極を有する試料Ｃよ
りも、寿命がいっそう長くなっていることがわかる。
【００５２】なお、上記実施例ではＡｌに添加物として
Ｃｕを添加した場合について説明したが、この発明の弾
性表面波素子の電極形成方法において、Ａｌに添加する
ことにより長寿命化の効果を得ることができる添加物は
Ｃｕに限られるものではなく、ＴｉまたはＰｄを添加し
た場合にも、Ｃｕを添加した場合と同様の長寿命化の効
果を得ることができる。
Ｃｕを添加した場合について説明したが、この発明の弾
性表面波素子の電極形成方法において、Ａｌに添加する
ことにより長寿命化の効果を得ることができる添加物は
Ｃｕに限られるものではなく、ＴｉまたはＰｄを添加し
た場合にも、Ｃｕを添加した場合と同様の長寿命化の効
果を得ることができる。
【００５３】また、上記実施例では、薄膜成膜方法とし
てデュアルイオンビームスパッタリング法を用い、これ
とイオンアシストを併用した場合について説明したが、
薄膜成膜方法としては、その他にも、蒸着、スパッタ、
ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、ＭＢＥ、ＩＣＢ、レーザーア
ブレーションなどの各種の薄膜成膜方法を用いることが
可能であり、これらとイオンアシストを併用することに
より、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
てデュアルイオンビームスパッタリング法を用い、これ
とイオンアシストを併用した場合について説明したが、
薄膜成膜方法としては、その他にも、蒸着、スパッタ、
ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、ＭＢＥ、ＩＣＢ、レーザーア
ブレーションなどの各種の薄膜成膜方法を用いることが
可能であり、これらとイオンアシストを併用することに
より、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【００５４】なお、この発明は、さらにその他の点にお
いても上記実施例に限定されるものではなく、発明の要
旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが
できる。
いても上記実施例に限定されるものではなく、発明の要
旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが
できる。
【００５５】
【発明の効果】上述のように、この発明の弾性表面波素
子の電極形成方法においては、種々の薄膜成膜方法を用
いた成膜プロセスにおいて、所定のイオンエネルギーで
イオンアシストしつつ、結晶方位的に一定方向に配向す
るように、電極材料を圧電基板上に成膜させるようにし
ているので、結晶欠陥の極めて少ないエピタキシャル膜
を形成することが可能になり、耐ストレスマイグレーシ
ョン特性に優れた電極を形成することができる。
子の電極形成方法においては、種々の薄膜成膜方法を用
いた成膜プロセスにおいて、所定のイオンエネルギーで
イオンアシストしつつ、結晶方位的に一定方向に配向す
るように、電極材料を圧電基板上に成膜させるようにし
ているので、結晶欠陥の極めて少ないエピタキシャル膜
を形成することが可能になり、耐ストレスマイグレーシ
ョン特性に優れた電極を形成することができる。
【００５６】また、この発明の方法により形成した電極
は、結晶欠陥が極めて少ないため、耐エレクトロマイグ
レーション特性や熱安定性にも優れており、さらにウエ
ットエッチングにおける加工性にも優れている。
は、結晶欠陥が極めて少ないため、耐エレクトロマイグ
レーション特性や熱安定性にも優れており、さらにウエ
ットエッチングにおける加工性にも優れている。
【００５７】さらに、基板と電極（膜）との界面が非常
に安定になり、合金をつくることがないので、電極間の
抵抗（ＩＲ）の低下を防止することができる。
に安定になり、合金をつくることがないので、電極間の
抵抗（ＩＲ）の低下を防止することができる。
【００５８】また、この発明の弾性表面波素子の電極形
成方法では、成膜プロセスにおいてイオンアシストが併
用されていることから、基板結晶と金属膜結晶とのミス
フィットが±２０％以上の場合にもエピタキシャル膜を
得ることが可能になる。
成方法では、成膜プロセスにおいてイオンアシストが併
用されていることから、基板結晶と金属膜結晶とのミス
フィットが±２０％以上の場合にもエピタキシャル膜を
得ることが可能になる。
【００５９】さらに、添加物の割合が大きくなっても結
晶欠陥の極めて少ないエピタキシャル膜を得ることが可
能になるため、添加物を十分な割合で添加することによ
り耐ストレスマイグレーション特性をさらに向上させる
ことができる。
晶欠陥の極めて少ないエピタキシャル膜を得ることが可
能になるため、添加物を十分な割合で添加することによ
り耐ストレスマイグレーション特性をさらに向上させる
ことができる。
【００６０】また、この発明の弾性表面波素子の電極形
成方法によれば、低温で電極を形成することが可能にな
るため、電極形成時に圧電基板が受けるダメージ（ウエ
ハーダメージ）を軽減することができる。
成方法によれば、低温で電極を形成することが可能にな
るため、電極形成時に圧電基板が受けるダメージ（ウエ
ハーダメージ）を軽減することができる。
【図１】この発明の一実施例にかかる方法でＬｉＴａＯ
3基板上に形成した（１１１）配向エピタキシャルＡｌ
膜（エピタキシャルＡｌ膜）の、ＲＨＥＥＤによる結晶
構造を示す写真である。
3基板上に形成した（１１１）配向エピタキシャルＡｌ
膜（エピタキシャルＡｌ膜）の、ＲＨＥＥＤによる結晶
構造を示す写真である。
【図２】イオンアシストを併用しない従来の方法により
形成した（１１１）配向エピタキシャルＡｌ膜の、ＲＨ
ＥＥＤによる結晶構造を示す写真である。
形成した（１１１）配向エピタキシャルＡｌ膜の、ＲＨ
ＥＥＤによる結晶構造を示す写真である。
【図３】この発明の弾性表面波素子の電極形成方法によ
り電極を形成した弾性表面波素子（２重モード弾性表面
波フィルタ）を示す平面図である。
り電極を形成した弾性表面波素子（２重モード弾性表面
波フィルタ）を示す平面図である。
【図４】この発明の弾性表面波素子の電極形成方法によ
り電極を形成した２重モード弾性表面波フィルタの５０
Ω系伝送特性を示す図である。
り電極を形成した２重モード弾性表面波フィルタの５０
Ω系伝送特性を示す図である。
【図５】耐ストレスマイグレーション評価システムの概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
【図６】弾性表面波フィルタの出力からその寿命を判定
する方法を説明するための線図である。
する方法を説明するための線図である。
１ 圧電基板 ２ａ，２ｂ インターディジタル電極 ２ｃ グレーティング電極 ４ 容量電極 ５ 配線パターン ７ ２重モード弾性表面波フ
ィルタ
ィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 3/08
Claims (12)
- 【請求項１】 弾性表面波素子を構成する圧電基板上に
電極を形成する方法であって、 薄膜成膜方法を用いた成膜プロセスにおいて、所定のイ
オンエネルギーでイオンアシストを行いつつ、結晶方位
的に一定方向に配向するように、電極材料を圧電基板上
に成膜させることを特徴とする弾性表面波素子の電極形
成方法。 - 【請求項２】 成膜された電極の配向方位が（１１１）
面であることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波素
子の電極形成方法。 - 【請求項３】 ２００〜１０００ｅＶのイオンエネルギ
ーによりイオンアシストすることを特徴とする請求項１
または２記載の弾性表面波素子の電極形成方法。 - 【請求項４】 電流密度０．０１〜１０．００ｍＡ／cm
2のアシストイオン電流によりイオンアシストすること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の弾性表面
波素子の電極形成方法。 - 【請求項５】 アシストイオンがＨｅ+、Ｎｅ+、Ａ
ｒ+、Ｋｒ+、Ｘｅ+の少なくとも１種であることを特徴
とする請求項１〜４のいずれかに記載の弾性表面波素子
の電極形成方法。 - 【請求項６】 アシストイオンの基板への入射角度が基
板放線に対して０〜４５°であることを特徴とする請求
項１〜５のいずれかに記載の弾性表面波素子の電極形成
方法。 - 【請求項７】 成膜速度が０．１〜５０オングストロー
ム／秒であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
に記載の弾性表面波素子の電極形成方法。 - 【請求項８】 成膜時の基板加熱温度が０〜３００℃で
あることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の
弾性表面波素子の電極形成方法。 - 【請求項９】 成膜時の真空度が１０-3mmＨｇ以下であ
ることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の弾
性表面波素子の電極形成方法。 - 【請求項１０】 電極材料がＡｌなどの面心立方構造を
有する金属、または添加物を含む面心立方構造を有する
金属であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに
記載の弾性表面波素子の電極形成方法。 - 【請求項１１】 前記添加物がＴｉ、Ｃｕ、Ｐｄの少な
くとも１種であり、その添加量が０．１〜５．０重量％
であることを特徴とする請求項１０記載の弾性表面波素
子の電極形成方法。 - 【請求項１２】 前記圧電基板が水晶、ＬｉＴａＯ3、
ＬｉＮｂＯ3、Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7、ＺｎＯの少なくとも１種か
らなるものであることを特徴とする請求項１〜１１のい
ずれかに記載の弾性表面波素子の電極形成方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33929393A JP3208977B2 (ja) | 1993-12-02 | 1993-12-02 | 弾性表面波素子の電極形成方法 |
| KR1019940032817A KR100241805B1 (ko) | 1993-12-02 | 1994-12-05 | 탄성표면파 소자의 전극형성방법 |
| CA002137307A CA2137307C (en) | 1993-12-02 | 1994-12-05 | Electrode forming method for surface acoustic wave device |
| EP94119164A EP0657998B1 (en) | 1993-12-02 | 1994-12-05 | Electrode forming method for surface acoustic wave device |
| US08/349,310 US5558711A (en) | 1993-12-02 | 1994-12-05 | Electrode forming method for surface acoustic wave device |
| TW083111300A TW308758B (ja) | 1993-12-02 | 1994-12-06 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33929393A JP3208977B2 (ja) | 1993-12-02 | 1993-12-02 | 弾性表面波素子の電極形成方法 |
| CA002137307A CA2137307C (en) | 1993-12-02 | 1994-12-05 | Electrode forming method for surface acoustic wave device |
| US08/349,310 US5558711A (en) | 1993-12-02 | 1994-12-05 | Electrode forming method for surface acoustic wave device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07162255A JPH07162255A (ja) | 1995-06-23 |
| JP3208977B2 true JP3208977B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=27169911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33929393A Expired - Lifetime JP3208977B2 (ja) | 1993-12-02 | 1993-12-02 | 弾性表面波素子の電極形成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5558711A (ja) |
| EP (1) | EP0657998B1 (ja) |
| JP (1) | JP3208977B2 (ja) |
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| NO970220L (no) * | 1996-01-19 | 1997-07-21 | Murata Manufacturing Co | Transduktor med tynnfilmsjikt av metall, for akustiske overflatebölger |
| CN1205744C (zh) | 1997-09-22 | 2005-06-08 | Tdk株式会社 | 声表面波器件及其制造工艺 |
| CN1109402C (zh) | 1999-05-31 | 2003-05-21 | Tdk株式会社 | 表面声波装置 |
| US6407650B1 (en) | 1999-08-27 | 2002-06-18 | Board Of Regents The University Of Texas System | Surface acoustic wave shaping system |
| JP3846221B2 (ja) | 2000-07-14 | 2006-11-15 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波素子 |
| JP3735550B2 (ja) * | 2001-09-21 | 2006-01-18 | Ｔｄｋ株式会社 | 弾性表面波装置およびその製造方法 |
| TWI282660B (en) | 2001-12-27 | 2007-06-11 | Murata Manufacturing Co | Surface acoustic wave device and manufacturing method therefor |
| US7148610B2 (en) * | 2002-02-01 | 2006-12-12 | Oc Oerlikon Balzers Ag | Surface acoustic wave device having improved performance and method of making the device |
| JP4507564B2 (ja) * | 2002-12-09 | 2010-07-21 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電体デバイスの製造方法と液体吐出ヘッドの製造方法と液体吐出装置の製造方法 |
| FR2864350A1 (fr) * | 2003-12-23 | 2005-06-24 | Sagem | Procede et dispositif de realisation d'une couche catalytique. |
| US7459095B2 (en) * | 2004-10-21 | 2008-12-02 | Corning Incorporated | Opaque chrome coating suitable for etching |
| JP4279271B2 (ja) | 2005-06-01 | 2009-06-17 | アルプス電気株式会社 | 弾性表面波素子及びその製造方法 |
| JP4809042B2 (ja) | 2005-11-10 | 2011-11-02 | 日本電波工業株式会社 | 弾性表面波素子及びその製造方法 |
| DE102006057340B4 (de) * | 2006-12-05 | 2014-05-22 | Epcos Ag | DMS-Filter mit verbesserter Anpassung |
| DE102009056663B4 (de) | 2009-12-02 | 2022-08-11 | Tdk Electronics Ag | Metallisierung mit hoher Leistungsverträglichkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit und Verfahren zur Herstellung |
| US8531255B2 (en) * | 2009-12-11 | 2013-09-10 | Rf Micro Devices, Inc. | Two-track surface acoustic wave device with interconnecting grating |
| JP5895643B2 (ja) * | 2012-03-22 | 2016-03-30 | 株式会社村田製作所 | 弾性波素子の製造方法及び弾性波素子 |
| CN117535790B (zh) * | 2024-01-10 | 2024-04-02 | 北京大学 | 基于声表面波原位注入的分子束外延生长台及其实现方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5352251A (en) * | 1976-09-25 | 1978-05-12 | Nichicon Capacitor Ltd | Etching method for aluminum foil electrode of electrolytic condenser |
| US4710283A (en) * | 1984-01-30 | 1987-12-01 | Denton Vacuum Inc. | Cold cathode ion beam source |
| US4944961A (en) * | 1988-08-05 | 1990-07-31 | Rensselaer Polytechnic Institute | Deposition of metals on stepped surfaces |
| JPH0314305A (ja) * | 1989-06-13 | 1991-01-23 | Murata Mfg Co Ltd | 弾性表面波装置の製造方法 |
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| JPH05183373A (ja) * | 1991-12-30 | 1993-07-23 | Murata Mfg Co Ltd | 弾性表面波素子の電極材料 |
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-
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- 1993-12-02 JP JP33929393A patent/JP3208977B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-12-05 CA CA002137307A patent/CA2137307C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1994-12-05 US US08/349,310 patent/US5558711A/en not_active Expired - Lifetime
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| ＰＬＡＴＩＮＧ ａｎｄ ＳＵＲＦＡＣＥ ＦＩＮＩＳＨＩＮＧ，Ｖｏｌ．８０，Ｎｏ．２，ＦＥＢＲＵＡＲＹ １９９３，ｐ．２６−２７ |
Also Published As
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