JP3468203B2 - 弾性表面波装置及びその製造方法 - Google Patents
弾性表面波装置及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば帯域フィル
タや共振子として用いられている弾性表面波装置及びそ
の製造方法に関し、より詳細には、インターデジタル電
極がタンタルを用いて構成された弾性表面波装置及びそ
の製造方法に関する。
タや共振子として用いられている弾性表面波装置及びそ
の製造方法に関し、より詳細には、インターデジタル電
極がタンタルを用いて構成された弾性表面波装置及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、帯域フィルタや共振子として弾性
表面波装置が幅広く用いられている。この種の用途に用
いられる弾性表面波装置では、周波数特性が良好である
ことが強く求められる。
表面波装置が幅広く用いられている。この種の用途に用
いられる弾性表面波装置では、周波数特性が良好である
ことが強く求められる。
【０００３】また、他の電子部品と同様に、弾性表面波
装置においても、コストの低減が強く求められている。
特公昭６１−４５８９２号公報に開示されている弾性表
面波装置では、回転Ｙカット水晶基板上にＸ軸と弾性表
面波伝搬方向とが約９０°の角度をなすように、金より
なるインターデジタル電極が形成されている。
装置においても、コストの低減が強く求められている。
特公昭６１−４５８９２号公報に開示されている弾性表
面波装置では、回転Ｙカット水晶基板上にＸ軸と弾性表
面波伝搬方向とが約９０°の角度をなすように、金より
なるインターデジタル電極が形成されている。
【０００４】また、特開平１０−２４７８３５号公報
（特願平９−６１７３１号）には、下地のアルミニウム
層と、アルミニウム層上に積層されたタンタル層とを有
する２層構造のインターデジタル電極を有する弾性表面
波装置が開示されている。
（特願平９−６１７３１号）には、下地のアルミニウム
層と、アルミニウム層上に積層されたタンタル層とを有
する２層構造のインターデジタル電極を有する弾性表面
波装置が開示されている。
【０００５】弾性表面波装置を用いて狭帯域フィルタを
構成する場合、弾性表面波装置の中心周波数のばらつき
は可能な限り小さいことが望ましい。従って、従来、狭
帯域フィルタとしての弾性表面波装置を製造するに際し
ては、製造工程終了後に、弾性表面波装置の周波数を微
調整する必要があった。
構成する場合、弾性表面波装置の中心周波数のばらつき
は可能な限り小さいことが望ましい。従って、従来、狭
帯域フィルタとしての弾性表面波装置を製造するに際し
ては、製造工程終了後に、弾性表面波装置の周波数を微
調整する必要があった。
【０００６】上記のような周波数調整の典型的な方法と
して、ＣＦ4 ＋Ｏ2 ガスを用いたプラズマにより、イン
ターデジタル電極をドライエッチングし、周波数の微調
整を行う方法が知られている（Appl.Phys.Lett, 39
(1), 40頁 (July, 1981) ）。
して、ＣＦ4 ＋Ｏ2 ガスを用いたプラズマにより、イン
ターデジタル電極をドライエッチングし、周波数の微調
整を行う方法が知られている（Appl.Phys.Lett, 39
(1), 40頁 (July, 1981) ）。
【０００７】例えば、水晶基板を用いた弾性表面波装置
の製造に際し、中心周波数のずれは、通常３００ｐｐｍ
程度であるが、上記周波数調整方法によれば、最大で周
波数を５００ｐｐｍ程度変化させることができ、最終的
に、中心周波数のずれの程度を５０ｐｐｍ以内に抑える
ことができるとされている。
の製造に際し、中心周波数のずれは、通常３００ｐｐｍ
程度であるが、上記周波数調整方法によれば、最大で周
波数を５００ｐｐｍ程度変化させることができ、最終的
に、中心周波数のずれの程度を５０ｐｐｍ以内に抑える
ことができるとされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】一般に、弾性表面波装
置の動作周波数はｆ＝ｖ／λ（ｖ＝表面波の伝搬速度、
λ＝表面波の波長）で決定される。波長λは、インター
デジタル電極の構造に依存し、インターデジタル電極
は、通常、フォトリソグラフィーを用いた微細加工技術
により形成されている。上記微細加工は、通常、蒸着、
ＣＶＤなどの化学的堆積法、スパッタリングなどの物理
的堆積法などの薄膜形成技術と、エッチングプロセスな
どの技術を組み合わせることにより、さらに、必要に応
じてこれらを反復することにより行われている。
置の動作周波数はｆ＝ｖ／λ（ｖ＝表面波の伝搬速度、
λ＝表面波の波長）で決定される。波長λは、インター
デジタル電極の構造に依存し、インターデジタル電極
は、通常、フォトリソグラフィーを用いた微細加工技術
により形成されている。上記微細加工は、通常、蒸着、
ＣＶＤなどの化学的堆積法、スパッタリングなどの物理
的堆積法などの薄膜形成技術と、エッチングプロセスな
どの技術を組み合わせることにより、さらに、必要に応
じてこれらを反復することにより行われている。
【０００９】特公昭６１−４５８９２号公報に記載の弾
性表面波装置のように、インターデジタル電極材料とし
て金を用いる場合、一般的に化学的堆積法により金が成
膜される。しかしながら、化学的堆積法により金からな
る電極を圧電基板上に形成した場合、金からなる電極と
圧電基板との密着性が十分でないという問題があった。
そこで、インターデジタル電極と圧電基板との密着強度
を高めるには、金からなる電極の下地にクロムなどから
なる電極層を形成する必要があり、製造工程が煩雑にな
るという問題があった。加えて、金は高価であり、材料
コストが高くつき、ひいては弾性表面波装置のコストが
上昇するという問題もあった。
性表面波装置のように、インターデジタル電極材料とし
て金を用いる場合、一般的に化学的堆積法により金が成
膜される。しかしながら、化学的堆積法により金からな
る電極を圧電基板上に形成した場合、金からなる電極と
圧電基板との密着性が十分でないという問題があった。
そこで、インターデジタル電極と圧電基板との密着強度
を高めるには、金からなる電極の下地にクロムなどから
なる電極層を形成する必要があり、製造工程が煩雑にな
るという問題があった。加えて、金は高価であり、材料
コストが高くつき、ひいては弾性表面波装置のコストが
上昇するという問題もあった。
【００１０】他方、特開平８−１２５４８５号公報に開
示されているように、インターデジタル電極材料として
タンタルを用いることも提案されている。タンタルは高
融点金属であるため、通常、スパッタリングなどの物理
的堆積法により成膜される。しかしながら、このような
方法で形成されたタンタル膜の結晶構造はβ−タンタル
であり、その比抵抗は室温で１８０μΩ・ｃｍとかなり
高くなる。従って、電極の電気的抵抗が増大するので、
弾性表面波装置の特性、特に挿入損失が悪化しがちであ
った。
示されているように、インターデジタル電極材料として
タンタルを用いることも提案されている。タンタルは高
融点金属であるため、通常、スパッタリングなどの物理
的堆積法により成膜される。しかしながら、このような
方法で形成されたタンタル膜の結晶構造はβ−タンタル
であり、その比抵抗は室温で１８０μΩ・ｃｍとかなり
高くなる。従って、電極の電気的抵抗が増大するので、
弾性表面波装置の特性、特に挿入損失が悪化しがちであ
った。
【００１１】従って、特開平１０−２４７８３５号公報
に開示されているように、タンタルからなる電極層の下
地に導電性に優れたアルミニウム層を形成する方法が提
案されている。しかしながら、インターデジタル電極を
構成するにあたり複数の金属層を積層しなければなら
ず、製造工程が煩雑であり、コストが高くつくという問
題があった。
に開示されているように、タンタルからなる電極層の下
地に導電性に優れたアルミニウム層を形成する方法が提
案されている。しかしながら、インターデジタル電極を
構成するにあたり複数の金属層を積層しなければなら
ず、製造工程が煩雑であり、コストが高くつくという問
題があった。
【００１２】また、前述したように、プラズマを用いた
ドライエッチングにより弾性表面波装置の周波数の微調
整を行う方法では、５００ｐｐｍを超える周波数ずれを
調整することは困難であった。これは、プラズマが圧電
体にダメージを与え、結果として、弾性表面波装置の挿
入損失が劣化するためである。
ドライエッチングにより弾性表面波装置の周波数の微調
整を行う方法では、５００ｐｐｍを超える周波数ずれを
調整することは困難であった。これは、プラズマが圧電
体にダメージを与え、結果として、弾性表面波装置の挿
入損失が劣化するためである。
【００１３】また、上記周波数の微調整を行うに際し、
基板毎に周波数調整を行う必要があるため、インターデ
ジタル電極の膜厚分布が均一でない場合、歩留りが低下
するという問題もあった。
基板毎に周波数調整を行う必要があるため、インターデ
ジタル電極の膜厚分布が均一でない場合、歩留りが低下
するという問題もあった。
【００１４】本発明の目的は、タンタルを用いたインタ
ーデジタル電極を有する弾性表面波装置において、イン
ターデジタル電極の圧電基板に対する密着性に優れてお
り、かつインターデジタル電極のコストの低減及びイン
ターデジタル電極形成工程の簡略化を果たすことがで
き、さらに挿入損失の改善を図り得る弾性表面波装置及
びその製造方法を提供することにある。
ーデジタル電極を有する弾性表面波装置において、イン
ターデジタル電極の圧電基板に対する密着性に優れてお
り、かつインターデジタル電極のコストの低減及びイン
ターデジタル電極形成工程の簡略化を果たすことがで
き、さらに挿入損失の改善を図り得る弾性表面波装置及
びその製造方法を提供することにある。
【００１５】
【００１６】本発明に係る弾性表面波装置の広い局面で
は、水晶基板と、前記水晶基板に直接形成された少なく
とも１つのインターデジタル電極とを有し、前記インタ
ーデジタル電極がほぼα−タンタルにより構成されてい
ることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。
は、水晶基板と、前記水晶基板に直接形成された少なく
とも１つのインターデジタル電極とを有し、前記インタ
ーデジタル電極がほぼα−タンタルにより構成されてい
ることを特徴とする、弾性表面波装置が提供される。
【００１７】本発明に係る弾性表面波装置の特定の局面
では、前記インターデジタル電極の比抵抗が、２５℃で
１５０μΩ・ｃｍ以下とされている。本発明に係る製造
方法のある広い局面によれば、窒素を含む不活性ガス及
びタンタルからなるターゲットを用い、スパッタリング
することにより、水晶からなる基板上に直接ほぼα−タ
ンタルからなる少なくとも１つのインターデジタル電極
を形成することを特徴とする、弾性表面波装置の製造方
法が提供される。
では、前記インターデジタル電極の比抵抗が、２５℃で
１５０μΩ・ｃｍ以下とされている。本発明に係る製造
方法のある広い局面によれば、窒素を含む不活性ガス及
びタンタルからなるターゲットを用い、スパッタリング
することにより、水晶からなる基板上に直接ほぼα−タ
ンタルからなる少なくとも１つのインターデジタル電極
を形成することを特徴とする、弾性表面波装置の製造方
法が提供される。
【００１８】
【００１９】本発明の別の特定の局面では、本発明に従
って構成された弾性表面波装置からなるバンドパスフィ
ルタを有することを特徴とするアンテナ共用器が提供さ
れる。
って構成された弾性表面波装置からなるバンドパスフィ
ルタを有することを特徴とするアンテナ共用器が提供さ
れる。
【００２０】本発明のさらに他の特定の局面では、本発
明に従って構成された上記アンテナ共用器を備える通信
機が提供される。すなわち、本発明に係る弾性表面波装
置及びその製造方法は、インターデジタル電極をα−タ
ンタルにより構成することに特徴を有する。従来、弾性
表面波装置の電極としてタンタルを用いることは知られ
ていたが、α−タンタルを用いることについては知られ
ていなかった。また、α−タンタルが低抵抗であること
は従来より知られている（真空 Vol.24、No.4, 第 240
頁，1981）。
明に従って構成された上記アンテナ共用器を備える通信
機が提供される。すなわち、本発明に係る弾性表面波装
置及びその製造方法は、インターデジタル電極をα−タ
ンタルにより構成することに特徴を有する。従来、弾性
表面波装置の電極としてタンタルを用いることは知られ
ていたが、α−タンタルを用いることについては知られ
ていなかった。また、α−タンタルが低抵抗であること
は従来より知られている（真空 Vol.24、No.4, 第 240
頁，1981）。
【００２１】しかしながら、弾性表面波装置において、
インターデジタル電極としてα−タンタルを用いること
については知られておらず、かつ本発明では、後述のよ
うに、α−タンタルによりインターデジタル電極を形成
することにより、単に比抵抗を低めることができるだけ
でなく、圧電基板に対するインターデジタル電極の密着
強度を効果的に高めることができる。
インターデジタル電極としてα−タンタルを用いること
については知られておらず、かつ本発明では、後述のよ
うに、α−タンタルによりインターデジタル電極を形成
することにより、単に比抵抗を低めることができるだけ
でなく、圧電基板に対するインターデジタル電極の密着
強度を効果的に高めることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の弾性表面波装置の具体的な実施例を説明することによ
り、本発明を明らかにする。
の弾性表面波装置の具体的な実施例を説明することによ
り、本発明を明らかにする。
【００２３】図１は、本発明の一実施例に係る弾性表面
波装置の略図的平面図である。弾性表面波装置１では、
圧電基板２上に、インターデジタル電極（以下、ＩＤＴ
電極）３が形成されている。ＩＤＴ電極３は、互いに間
挿し合う電極指を有する一対のくし歯電極３ａ，３ｂを
有する。ＩＤＴ電極３の電極指は、表面波伝搬方向と直
交する方向に延ばされている。また、ＩＤＴ電極３の表
面波伝搬方向両側には、反射器４，５が形成されてい
る。反射器４，５は、グレーティング型反射器であり、
複数本の電極指を両端で短絡した構造を有する。
波装置の略図的平面図である。弾性表面波装置１では、
圧電基板２上に、インターデジタル電極（以下、ＩＤＴ
電極）３が形成されている。ＩＤＴ電極３は、互いに間
挿し合う電極指を有する一対のくし歯電極３ａ，３ｂを
有する。ＩＤＴ電極３の電極指は、表面波伝搬方向と直
交する方向に延ばされている。また、ＩＤＴ電極３の表
面波伝搬方向両側には、反射器４，５が形成されてい
る。反射器４，５は、グレーティング型反射器であり、
複数本の電極指を両端で短絡した構造を有する。
【００２４】本実施例では、上記のように１個のＩＤＴ
電極３の両側に一対の反射器４，５が構成されている
が、本発明に係る弾性表面波装置の電極構造は、これに
限定されるものではない。すなわち、複数のＩＤＴ電極
が表面波伝搬方向に配置されていてもよく、また、反射
器４，５については必ずしも設けられずともよい。例え
ば、ＳＨタイプの表面波を利用した端面反射型表面波装
置を構成する場合、圧電基板の対向し合う端面により表
面波を反射させ、それによって反射器を省略してもよ
い。
電極３の両側に一対の反射器４，５が構成されている
が、本発明に係る弾性表面波装置の電極構造は、これに
限定されるものではない。すなわち、複数のＩＤＴ電極
が表面波伝搬方向に配置されていてもよく、また、反射
器４，５については必ずしも設けられずともよい。例え
ば、ＳＨタイプの表面波を利用した端面反射型表面波装
置を構成する場合、圧電基板の対向し合う端面により表
面波を反射させ、それによって反射器を省略してもよ
い。
【００２５】また、本実施例では、１個のＩＤＴ電極３
を有する一端子対ＳＡＷ共振子が構成されるが、複数の
ＩＤＴ電極を構成し、帯域フィルタを構成してもよい。
また、圧電基板１は、矩形板状の形状を有し、例えば水
晶、ＬｉＴａＯ3 またはＬｉＮｂＯ3 などの圧電単結晶
基板、あるいはチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスの
ような圧電セラミック基板により構成することができ
る。もっとも、圧電基板１については、その全体が圧電
材料で構成されている必要は必ずしもない。すなわち、
圧電基板１は、例えば、絶縁性基板上にＺｎＯ薄膜など
の圧電薄膜を形成したものであってもよく、圧電材料よ
りなる圧電性基板上に圧電薄膜を積層したものであって
もよい。圧電薄膜を絶縁性基板もしくは圧電性基板に積
層した場合、上記ＩＤＴ電極３及び反射器４，５などの
電極は、圧電薄膜の上面及び下面のいずれに形成されて
もよい。
を有する一端子対ＳＡＷ共振子が構成されるが、複数の
ＩＤＴ電極を構成し、帯域フィルタを構成してもよい。
また、圧電基板１は、矩形板状の形状を有し、例えば水
晶、ＬｉＴａＯ3 またはＬｉＮｂＯ3 などの圧電単結晶
基板、あるいはチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスの
ような圧電セラミック基板により構成することができ
る。もっとも、圧電基板１については、その全体が圧電
材料で構成されている必要は必ずしもない。すなわち、
圧電基板１は、例えば、絶縁性基板上にＺｎＯ薄膜など
の圧電薄膜を形成したものであってもよく、圧電材料よ
りなる圧電性基板上に圧電薄膜を積層したものであって
もよい。圧電薄膜を絶縁性基板もしくは圧電性基板に積
層した場合、上記ＩＤＴ電極３及び反射器４，５などの
電極は、圧電薄膜の上面及び下面のいずれに形成されて
もよい。
【００２６】本実施例の弾性表面波装置１の特徴は、上
記ＩＤＴ電極３及び反射器４，５が、α−タンタルを用
いて構成されていることにあり、それによってＩＤＴ電
極３の比抵抗の低減、ひいては挿入損失の改善を図るこ
とができると共に、ＩＤＴ電極３の圧電基板１に対する
密着強度を高めることができる。これを具体的な実験例
に基づき説明する。
記ＩＤＴ電極３及び反射器４，５が、α−タンタルを用
いて構成されていることにあり、それによってＩＤＴ電
極３の比抵抗の低減、ひいては挿入損失の改善を図るこ
とができると共に、ＩＤＴ電極３の圧電基板１に対する
密着強度を高めることができる。これを具体的な実験例
に基づき説明する。
【００２７】通常、圧電基板上にタンタルをスパッタリ
ングにより形成した場合、β−タンタル膜が形成され
る。しかしながら、本発明のように、窒素を含む不活性
ガスをスパッタリングガスとして用い、タンタルからな
るターゲットを用いてスパッタリングすると、α−タン
タル膜を形成することができる。
ングにより形成した場合、β−タンタル膜が形成され
る。しかしながら、本発明のように、窒素を含む不活性
ガスをスパッタリングガスとして用い、タンタルからな
るターゲットを用いてスパッタリングすると、α−タン
タル膜を形成することができる。
【００２８】α−タンタル膜を成膜する場合のスパッタ
条件は、例えば次の通りである。 ターゲット…タンタル スパッタリングガス…窒素を含むアルゴンガス スパッタリング成膜室内のガス圧…０．２３Ｐａ スパッタ電力…４ｋＶ 基板温度…室温〜２５０℃ また、スパッタリングガスとして、アルゴンに代えて、
ヘリウム、ネオン、クリプトンまたはキセノンなどを用
いることもでき、これらの不活性ガスに、上記のように
窒素を含ませることにより、α−タンタル膜を成膜する
ことができる。
条件は、例えば次の通りである。 ターゲット…タンタル スパッタリングガス…窒素を含むアルゴンガス スパッタリング成膜室内のガス圧…０．２３Ｐａ スパッタ電力…４ｋＶ 基板温度…室温〜２５０℃ また、スパッタリングガスとして、アルゴンに代えて、
ヘリウム、ネオン、クリプトンまたはキセノンなどを用
いることもでき、これらの不活性ガスに、上記のように
窒素を含ませることにより、α−タンタル膜を成膜する
ことができる。
【００２９】図２は、水晶基板上を用い、基板温度＝１
００℃、成膜室内のガス圧０．２３Ｐａ及びスパッタ電
力３ｋＷとし、スパッタリングガス中の窒素分圧を種々
異ならせてタンタル膜を成膜した場合のタンタル膜の比
抵抗の変化を示す。
００℃、成膜室内のガス圧０．２３Ｐａ及びスパッタ電
力３ｋＷとし、スパッタリングガス中の窒素分圧を種々
異ならせてタンタル膜を成膜した場合のタンタル膜の比
抵抗の変化を示す。
【００３０】図２から明らかなように、スパッタリング
ガスに窒素を混入し、窒素分圧を０．００１Ｐａ〜０．
００７Ｐａの範囲とした場合、比抵抗１５０μΩ・ｃｍ
以下のタンタル膜の得られることがわかる。
ガスに窒素を混入し、窒素分圧を０．００１Ｐａ〜０．
００７Ｐａの範囲とした場合、比抵抗１５０μΩ・ｃｍ
以下のタンタル膜の得られることがわかる。
【００３１】図３は、上記のように窒素分圧を種々異な
らせた場合に得られた各タンタル膜のＸＲＤスペクトル
を示す図である。図３において、（１１０）のピークは
α−タンタルであることを示し、（００２）を付したピ
ークはβ−タンタルであることを意味する。図３から明
らかなように、スパッタリングガスに窒素ガスを混入し
ていない場合には、β−タンタル膜が成膜されるのに対
し、窒素ガスを導入することによりα−タンタル膜を成
膜し得ることがわかる。
らせた場合に得られた各タンタル膜のＸＲＤスペクトル
を示す図である。図３において、（１１０）のピークは
α−タンタルであることを示し、（００２）を付したピ
ークはβ−タンタルであることを意味する。図３から明
らかなように、スパッタリングガスに窒素ガスを混入し
ていない場合には、β−タンタル膜が成膜されるのに対
し、窒素ガスを導入することによりα−タンタル膜を成
膜し得ることがわかる。
【００３２】すなわち、図２及び図３から明らかなよう
に、スパッタリングガスに窒素ガスを導入し、窒素分圧
を０．００１Ｐａ〜０．００７Ｐａ程度とした場合に比
抵抗が１５０μΩ・ｃｍ以下のタンタル膜が成膜される
が、このような低比抵抗のタンタル膜がα−タンタル膜
であることがわかる。
に、スパッタリングガスに窒素ガスを導入し、窒素分圧
を０．００１Ｐａ〜０．００７Ｐａ程度とした場合に比
抵抗が１５０μΩ・ｃｍ以下のタンタル膜が成膜される
が、このような低比抵抗のタンタル膜がα−タンタル膜
であることがわかる。
【００３３】上記実施例の弾性表面波装置１では、ＩＤ
Ｔ電極３がα−タンタルにより構成されているので、Ｉ
ＤＴ電極３の比抵抗を１５０μΩ・ｃｍ以下と低くする
ことができ、それによって挿入損失を改善し得ることが
わかる。
Ｔ電極３がα−タンタルにより構成されているので、Ｉ
ＤＴ電極３の比抵抗を１５０μΩ・ｃｍ以下と低くする
ことができ、それによって挿入損失を改善し得ることが
わかる。
【００３４】また、圧電基板としての水晶基板上に、上
記のようにしてα−タンタル膜からなるＩＤＴ電極３及
び反射器４，５を形成し、弾性表面波装置１を得、該弾
性表面波装置１について高温放置耐湿試験を行うと共
に、ＩＤＴ電極３の密着強度を評価した。この場合、Ｉ
ＤＴ電極３の厚みは３８０ｎｍ、電極指の対数は１５、
電極指の幅は７μｍ、電極指間のピッチは１０μｍとし
た。
記のようにしてα−タンタル膜からなるＩＤＴ電極３及
び反射器４，５を形成し、弾性表面波装置１を得、該弾
性表面波装置１について高温放置耐湿試験を行うと共
に、ＩＤＴ電極３の密着強度を評価した。この場合、Ｉ
ＤＴ電極３の厚みは３８０ｎｍ、電極指の対数は１５、
電極指の幅は７μｍ、電極指間のピッチは１０μｍとし
た。
【００３５】高温放置耐湿試験については、弾性表面波
装置１を８５℃及び相対湿度８５％の環境の下に１００
時間放置し、所定時間毎に弾性表面波装置の抵抗値を測
定し、高温放置耐湿試験前の抵抗値に対する抵抗値の変
化率を求めた。
装置１を８５℃及び相対湿度８５％の環境の下に１００
時間放置し、所定時間毎に弾性表面波装置の抵抗値を測
定し、高温放置耐湿試験前の抵抗値に対する抵抗値の変
化率を求めた。
【００３６】また、密着強度試験については、水晶基板
上に形成されたα−タンタル膜をＲＨＥＳＣＡ社製ＣＳ
Ｒ−０２型薄膜スクラッチ試験機で評価した結果であ
る。結果を図４及び図５に示す。
上に形成されたα−タンタル膜をＲＨＥＳＣＡ社製ＣＳ
Ｒ−０２型薄膜スクラッチ試験機で評価した結果であ
る。結果を図４及び図５に示す。
【００３７】また、比較のために、β−タンタル膜から
なることを除いては、上記と同様にしてＩＤＴ電極３が
形成された弾性表面波装置を得、高温放置耐湿試験及び
密着強度試験を行った。結果を図４及び図５に示す。
なることを除いては、上記と同様にしてＩＤＴ電極３が
形成された弾性表面波装置を得、高温放置耐湿試験及び
密着強度試験を行った。結果を図４及び図５に示す。
【００３８】図４及び図５から明らかなように、α−タ
ンタル膜からなるＩＤＴ電極３を有する実施例の弾性表
面波装置は、高温放置耐湿試験及び密着強度試験のいず
れにおいても、比較のために用意したβ−タンタル膜か
らなるＩＤＴ電極を有する弾性表面波装置に比べて優れ
た結果を示した。すなわち、図５に示すように、α−タ
ンタル膜の基板に対する密着強度が優れているため、高
温放置耐湿試験においても良好な結果が得られたものと
考えられる。
ンタル膜からなるＩＤＴ電極３を有する実施例の弾性表
面波装置は、高温放置耐湿試験及び密着強度試験のいず
れにおいても、比較のために用意したβ−タンタル膜か
らなるＩＤＴ電極を有する弾性表面波装置に比べて優れ
た結果を示した。すなわち、図５に示すように、α−タ
ンタル膜の基板に対する密着強度が優れているため、高
温放置耐湿試験においても良好な結果が得られたものと
考えられる。
【００３９】よって、α−タンタル膜からなるＩＤＴ電
極３を形成することにより、比抵抗を低減して挿入損失
を改善し得るだけでなく、ＩＤＴ電極３の圧電基板に対
する密着強度を効果的に高め得ることがわかるさらに、
上記α−タンタル膜を圧電基板上に形成するに際し、タ
ンタルからなるターゲットと圧電基板との距離と、α−
タンタル膜の膜厚分布との関係を調べた。図６に結果を
示す。
極３を形成することにより、比抵抗を低減して挿入損失
を改善し得るだけでなく、ＩＤＴ電極３の圧電基板に対
する密着強度を効果的に高め得ることがわかるさらに、
上記α−タンタル膜を圧電基板上に形成するに際し、タ
ンタルからなるターゲットと圧電基板との距離と、α−
タンタル膜の膜厚分布との関係を調べた。図６に結果を
示す。
【００４０】図６に示す結果は、圧電基板として水晶基
板を用い、基板温度を１００℃、スパッタリングガス圧
力を０．１０Ｐａ、投入電力を３ｋＷとし、スパッタリ
ングガスとしてアルゴン及び窒素を用い、窒素分圧を
３．６×１０-3Ｐａとした場合の結果である。
板を用い、基板温度を１００℃、スパッタリングガス圧
力を０．１０Ｐａ、投入電力を３ｋＷとし、スパッタリ
ングガスとしてアルゴン及び窒素を用い、窒素分圧を
３．６×１０-3Ｐａとした場合の結果である。
【００４１】図６から明らかなように、ターゲットと圧
電基板との間の距離が大きくなるにつれて、成膜された
α−タンタル膜の膜厚分布が小さくなることがわかる。
なお、膜厚分布とは、膜厚分布＝（α−タンタル膜の膜
厚最大値−最小値）／（α−タンタル膜の膜厚最大値＋
最小値）×１００％で表される値である。
電基板との間の距離が大きくなるにつれて、成膜された
α−タンタル膜の膜厚分布が小さくなることがわかる。
なお、膜厚分布とは、膜厚分布＝（α−タンタル膜の膜
厚最大値−最小値）／（α−タンタル膜の膜厚最大値＋
最小値）×１００％で表される値である。
【００４２】図６から明らかなように、ターゲットと圧
電基板との間の距離が大きくなるにつれて、α−タンタ
ル膜の膜厚分布が小さくなることがわかり、特に、ター
ゲットと圧電基板との間の距離を２０ｃｍ以上とすれ
ば、膜厚分布を３％以下と小さくすることができ、従っ
て、ＩＤＴ電極における膜厚分布を改善し得ることがわ
かる。なお、ターゲットと圧電基板との距離の上限につ
いては、膜厚分布を改善する上では特に限定されない
が、通常、弾性表面波装置のＩＤＴ電極をマザー基板上
に形成する場合には、２００ｃｍ程度以下とされる。
電基板との間の距離が大きくなるにつれて、α−タンタ
ル膜の膜厚分布が小さくなることがわかり、特に、ター
ゲットと圧電基板との間の距離を２０ｃｍ以上とすれ
ば、膜厚分布を３％以下と小さくすることができ、従っ
て、ＩＤＴ電極における膜厚分布を改善し得ることがわ
かる。なお、ターゲットと圧電基板との距離の上限につ
いては、膜厚分布を改善する上では特に限定されない
が、通常、弾性表面波装置のＩＤＴ電極をマザー基板上
に形成する場合には、２００ｃｍ程度以下とされる。
【００４３】次に、本実施例の弾性表面波装置１におけ
る周波数調整について説明する。前述したように、弾性
表面波装置を得た後に、従来、ＣＦ4 ＋Ｏ2 ガスに基づ
くプラズマを用いたドライエッチングにより弾性表面波
装置の周波数を微調整し得ることが知られている。本実
施例の弾性表面波装置においても、例えば以下の条件で
ドライエッチングすることにより、周波数を微調整する
ことができる。
る周波数調整について説明する。前述したように、弾性
表面波装置を得た後に、従来、ＣＦ4 ＋Ｏ2 ガスに基づ
くプラズマを用いたドライエッチングにより弾性表面波
装置の周波数を微調整し得ることが知られている。本実
施例の弾性表面波装置においても、例えば以下の条件で
ドライエッチングすることにより、周波数を微調整する
ことができる。
【００４４】エッチングガス…ＣＦ4 ＋Ｏ2 ガス
エッチングガス圧…２Ｐａ
エッチング温度…６０℃
エッチング電力…５００Ｗ
もっとも、上記ドライエッチングの条件については、弾
性表面波装置１の具体的な構造に応じて適宜変更し得
る。本実施例の弾性表面波装置１においても、上記のよ
うなドライエッチングを施すことにより、周波数を微調
整することができる。
性表面波装置１の具体的な構造に応じて適宜変更し得
る。本実施例の弾性表面波装置１においても、上記のよ
うなドライエッチングを施すことにより、周波数を微調
整することができる。
【００４５】さらに、本発明に係る弾性表面波装置にお
いては、α−タンタル膜の膜厚を調整することにより、
弾性表面波装置の音速及び電気機械結合係数ｋ2 を調整
することができる。これを図７及び図８を参照して説明
する。
いては、α−タンタル膜の膜厚を調整することにより、
弾性表面波装置の音速及び電気機械結合係数ｋ2 を調整
することができる。これを図７及び図８を参照して説明
する。
【００４６】図７は、圧電基板として、オイラー角が
（０，１２７，９０）の水晶回転Ｙ板を用い、該圧電基
板上に種々の膜厚でα−タンタル膜を形成した場合の表
面波の音速の変化を示す図である。図７の横軸は、α−
タンタル膜の規格化された膜厚ｈ／λ（ｈはタンタル膜
の膜厚、λは表面波の波長）を示し、縦軸は表面波の音
速（ｍ／ｓ）を示す。
（０，１２７，９０）の水晶回転Ｙ板を用い、該圧電基
板上に種々の膜厚でα−タンタル膜を形成した場合の表
面波の音速の変化を示す図である。図７の横軸は、α−
タンタル膜の規格化された膜厚ｈ／λ（ｈはタンタル膜
の膜厚、λは表面波の波長）を示し、縦軸は表面波の音
速（ｍ／ｓ）を示す。
【００４７】図７から明らかなように、α−タンタル膜
の膜厚ｈ／λが大きくなるにつれて、表面波の音速が遅
くなることがわかる。また、上記表面波の音速に基づい
て、各α−タンタル薄膜の膜厚ｈ／λと電気機械結合係
数ｋ2 （％）の関係を求めた。結果を図８に示す。な
お、図８における電気機械結合係数ｋ2 は、以下の式
（１）を用いて計算された値である。
の膜厚ｈ／λが大きくなるにつれて、表面波の音速が遅
くなることがわかる。また、上記表面波の音速に基づい
て、各α−タンタル薄膜の膜厚ｈ／λと電気機械結合係
数ｋ2 （％）の関係を求めた。結果を図８に示す。な
お、図８における電気機械結合係数ｋ2 は、以下の式
（１）を用いて計算された値である。
【００４８】
ｋ2 ＝２×（Ｖ0 −ＶS ）／Ｖ0 ・・・・・（１）
なお、Ｖ0 はタンタルの誘電率を１とした場合の表面波
の音速を示し、ＶS はタンタルの誘電率を０とした場合
の表面波の音速を示す。
の音速を示し、ＶS はタンタルの誘電率を０とした場合
の表面波の音速を示す。
【００４９】図７及び図８から明らかなように、本発明
に係る弾性表面波装置では、α−タンタル膜の膜厚を異
ならせることによっても、音速及び電気機械結合係数を
調整することができる。従って、上記ドライエッチング
による周波数調整と併せて、膜厚の調整によっても周波
数特性を調整することができ、よって、弾性表面波装置
の周波数特性を広い範囲にわたり調整することが可能と
なる。
に係る弾性表面波装置では、α−タンタル膜の膜厚を異
ならせることによっても、音速及び電気機械結合係数を
調整することができる。従って、上記ドライエッチング
による周波数調整と併せて、膜厚の調整によっても周波
数特性を調整することができ、よって、弾性表面波装置
の周波数特性を広い範囲にわたり調整することが可能と
なる。
【００５０】なお、上記実施例においては、ほぼα−タ
ンタルで構成されたＩＤＴを有する弾性表面波装置につ
いて説明したが、これに限るものではなく、α−タンタ
ルとβ−タンタルが混晶状態にあるものでも、β−タン
タルのみで構成されたものに比べて圧電基板に対する密
着性は向上させ挿入損失を改善するという本願の効果は
得られるため、少なくともＩＤＴの一部がα−タンタル
であれば良いと考えられる。
ンタルで構成されたＩＤＴを有する弾性表面波装置につ
いて説明したが、これに限るものではなく、α−タンタ
ルとβ−タンタルが混晶状態にあるものでも、β−タン
タルのみで構成されたものに比べて圧電基板に対する密
着性は向上させ挿入損失を改善するという本願の効果は
得られるため、少なくともＩＤＴの一部がα−タンタル
であれば良いと考えられる。
【００５１】本発明に係る弾性表面波装置は、様々な弾
性表面波フィルタや弾性表面波共振子として用いること
ができる。次に、本発明に係る弾性表面波装置からなる
弾性表面波フィルタを用いて構成されたアンテナ共用器
の実施例を図９を参照して説明する。図９は、本実施例
のアンテナ共用器を説明するための回路図である。
性表面波フィルタや弾性表面波共振子として用いること
ができる。次に、本発明に係る弾性表面波装置からなる
弾性表面波フィルタを用いて構成されたアンテナ共用器
の実施例を図９を参照して説明する。図９は、本実施例
のアンテナ共用器を説明するための回路図である。
【００５２】アンテナ共用器７０は、一対のラダー型フ
ィルタ６１，６１を有する。ラダー型６１，６１は、本
発明に係る弾性表面波装置に従って構成されている、弾
性表面波フィルタである。各ラダー型６１の入力端子６
２，６２が共通接続されて、第１のポート７１が構成さ
れている。他方、ラダー型フィルタ６１，６１の出力端
子６３，６３はそのまま用いられ、それぞれ、本実施例
のアンテナ共用器７０の第２，第３のポートを構成して
いる。
ィルタ６１，６１を有する。ラダー型６１，６１は、本
発明に係る弾性表面波装置に従って構成されている、弾
性表面波フィルタである。各ラダー型６１の入力端子６
２，６２が共通接続されて、第１のポート７１が構成さ
れている。他方、ラダー型フィルタ６１，６１の出力端
子６３，６３はそのまま用いられ、それぞれ、本実施例
のアンテナ共用器７０の第２，第３のポートを構成して
いる。
【００５３】また、上記アンテナ共用器を用いて、通信
機を構成することができ、このような通信機の一例を図
１０に示す。本実施例の通信機８１では、アンテナ共用
器７０と、送信もしくは受信回路８２，８３とが備えら
れている。アンテナ共用器７０の第１のポート７１がア
ンテナ８４に接続されており、第２，第３のポートを構
成している出力端子６３，６３が、それぞれ、送信もし
くは受信回路８２，８３に接続されている。
機を構成することができ、このような通信機の一例を図
１０に示す。本実施例の通信機８１では、アンテナ共用
器７０と、送信もしくは受信回路８２，８３とが備えら
れている。アンテナ共用器７０の第１のポート７１がア
ンテナ８４に接続されており、第２，第３のポートを構
成している出力端子６３，６３が、それぞれ、送信もし
くは受信回路８２，８３に接続されている。
【００５４】アンテナ共用器７０においては、一対のラ
ダー型フィルタ６１，６１は、通過帯域が異なるように
構成されており、それによってアンテナ８４は送信アン
テナ及び受信アンテナとして用いられ得る。
ダー型フィルタ６１，６１は、通過帯域が異なるように
構成されており、それによってアンテナ８４は送信アン
テナ及び受信アンテナとして用いられ得る。
【００５５】
【発明の効果】 本発明に係る弾性表面波装置では、水
晶基板上に直接ほぼα−タンタルからなるインターデジ
タル電極が形成されているので、インターデジタル電極
の比抵抗を低めることができ、ひいては弾性表面波装置
の挿入損失を改善することが可能となる。
晶基板上に直接ほぼα−タンタルからなるインターデジ
タル電極が形成されているので、インターデジタル電極
の比抵抗を低めることができ、ひいては弾性表面波装置
の挿入損失を改善することが可能となる。
【００５６】また、α−タンタル膜は、圧電基板に対す
る密着強度に優れているので、高温高湿度下における弾
性表面波装置の特性の劣化を抑制することも可能とな
る。加えて、上記α−タンタル膜の膜厚の調整により、
弾性表面波装置の特性を容易に調整することができ、従
来のドライエッチングによる周波数微調整に加えて、α
−タンタル膜の膜厚調整によっても周波数調整を行うこ
とができるので、周波数調整範囲を拡大することができ
る。さらに、α−タンタル膜のみによりインターデジタ
ル電極を形成することができ、従って、ＩＤＴ電極の電
極形成工程が煩雑化することもない。
る密着強度に優れているので、高温高湿度下における弾
性表面波装置の特性の劣化を抑制することも可能とな
る。加えて、上記α−タンタル膜の膜厚の調整により、
弾性表面波装置の特性を容易に調整することができ、従
来のドライエッチングによる周波数微調整に加えて、α
−タンタル膜の膜厚調整によっても周波数調整を行うこ
とができるので、周波数調整範囲を拡大することができ
る。さらに、α−タンタル膜のみによりインターデジタ
ル電極を形成することができ、従って、ＩＤＴ電極の電
極形成工程が煩雑化することもない。
【００５７】よって、本発明によれば、製造容易であ
り、安価であり、かつ周波数調整範囲が広く、挿入損失
の低減が生じ難く、さらに高温高湿度下等における特性
の劣化も生じ難い、信頼性に優れた弾性表面波装置を提
供することが可能となる。
り、安価であり、かつ周波数調整範囲が広く、挿入損失
の低減が生じ難く、さらに高温高湿度下等における特性
の劣化も生じ難い、信頼性に優れた弾性表面波装置を提
供することが可能となる。
【００５８】本発明において、インターデジタル電極の
比抵抗が、２５℃で１５０μΩ・ｃｍ以下の場合には、
挿入損失を低減することができ、良好な特性の弾性表面
波装置を提供することができる。
比抵抗が、２５℃で１５０μΩ・ｃｍ以下の場合には、
挿入損失を低減することができ、良好な特性の弾性表面
波装置を提供することができる。
【００５９】本発明に係る弾性表面波装置の製造方法で
は、窒素を含む不活性ガス及びタンタルからなるターゲ
ットを用い、スパッタリングすることにより、水晶基板
上に直接ほぼα−タンタルからなる少なくとも１つのイ
ンターデジタル電極が形成されるので、本発明に係る弾
性表面波装置を容易に得ることができる。
は、窒素を含む不活性ガス及びタンタルからなるターゲ
ットを用い、スパッタリングすることにより、水晶基板
上に直接ほぼα−タンタルからなる少なくとも１つのイ
ンターデジタル電極が形成されるので、本発明に係る弾
性表面波装置を容易に得ることができる。
【００６０】
【００６１】本発明に係る弾性表面波装置を用いて構成
されたアンテナ共用器では、弾性表面波損失が低損失で
あるため、アンテナ共用器における損失を低減すること
ができる。
されたアンテナ共用器では、弾性表面波損失が低損失で
あるため、アンテナ共用器における損失を低減すること
ができる。
【００６２】また、本発明に係るアンテナ共用器を備え
た通信機では、上記のように低損失のアンテナ共用器を
有するため、通信機全体の損失を低減することができ
る。
た通信機では、上記のように低損失のアンテナ共用器を
有するため、通信機全体の損失を低減することができ
る。
【図１】本発明の一実施例に係る弾性表面波装置の略図
的平面図。
的平面図。
【図２】スパッタリングに際しての不活性ガス中に混入
される窒素ガスの窒素分圧と、成膜されたα−タンタル
膜の比抵抗との関係を示す図。
される窒素ガスの窒素分圧と、成膜されたα−タンタル
膜の比抵抗との関係を示す図。
【図３】不活性ガス中に種々の割合で窒素ガスを混入し
た場合に得られるタンタル膜の結晶性を示すＸＲＤスペ
クトルデータを示す図。
た場合に得られるタンタル膜の結晶性を示すＸＲＤスペ
クトルデータを示す図。
【図４】α−タンタル膜を用いた実施例の弾性表面波装
置の高温放置耐湿試験結果及び比較のために用意したβ
−タンタル膜を用いて構成された弾性表面波装置の高温
放置耐湿試験結果を示す図。
置の高温放置耐湿試験結果及び比較のために用意したβ
−タンタル膜を用いて構成された弾性表面波装置の高温
放置耐湿試験結果を示す図。
【図５】実施例の弾性表面波装置におけるα−タンタル
膜の基板に対する密着強度及び比較のために用意したβ
−タンタル膜の圧電基板に対する密着強度を示す図。
膜の基板に対する密着強度及び比較のために用意したβ
−タンタル膜の圧電基板に対する密着強度を示す図。
【図６】スパッタリングに際してのターゲットと圧電基
板との間の距離と、成膜されたα−タンタル膜の膜厚分
布との関係を示す図。
板との間の距離と、成膜されたα−タンタル膜の膜厚分
布との関係を示す図。
【図７】オイラー角（０，１２７，９０）の水晶基板上
に種々の膜厚のα−タンタル膜を形成した場合の表面波
の音速の変化を示す図。
に種々の膜厚のα−タンタル膜を形成した場合の表面波
の音速の変化を示す図。
【図８】図７に示したα−タンタル膜の膜厚と音速との
関係から求められた、α−タンタル膜の膜厚と電気機械
結合係数ｋ2 との関係を示す図。
関係から求められた、α−タンタル膜の膜厚と電気機械
結合係数ｋ2 との関係を示す図。
【図９】本発明に係る弾性表面波装置を用いて構成され
る共用器を説明するための回路図。
る共用器を説明するための回路図。
【図１０】本発明に係る共用器を用いた通信システムの
概略ブロック図。
概略ブロック図。
１…弾性表面波装置
２…圧電基板
３…ＩＤＴ電極
４，５…反射器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０３Ｈ 3/08 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｌ
41/22 Ｚ
(72)発明者 米田 年麿
京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株
式会社村田製作所内
(56)参考文献 特開 昭63−185052（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−195650（ＪＰ，Ａ)
特公 平８−19516（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H03H 9/145
C23C 14/34
H01L 41/09
H01L 41/22
H03H 3/08
Claims (5)
- 【請求項１】水晶基板と、 前記水晶基板に直接形成された少なくとも１つのインタ
ーデジタル電極とを有し、 前記インターデジタル電極がほぼα−タンタルにより構
成されていることを特徴とする、弾性表面波装置。 - 【請求項２】前記インターデジタル電極の比抵抗が、２
５℃で１５０μΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする請
求項１に記載の弾性表面波装置。 - 【請求項３】窒素を含む不活性ガス及びタンタルからな
るターゲットを用い、スパッタリングすることにより、
水晶からなる基板上に直接ほぼα−タンタルからなる少
なくとも１つのインターデジタル電極を形成することを
特徴とする、弾性表面波装置の製造方法。 - 【請求項４】請求項１または２のいずれかに記載の弾性
表面波装置からなるバンドパスフィルタを有することを
特徴とするアンテナ共用器。 - 【請求項５】請求項４に記載のアンテナ共用器を備える
ことを特徴とする通信機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000134917A JP3468203B2 (ja) | 1999-05-27 | 2000-05-08 | 弾性表面波装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-147920 | 1999-05-27 | ||
| JP14792099 | 1999-05-27 | ||
| JP2000134917A JP3468203B2 (ja) | 1999-05-27 | 2000-05-08 | 弾性表面波装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001044788A JP2001044788A (ja) | 2001-02-16 |
| JP3468203B2 true JP3468203B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=26478309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000134917A Expired - Fee Related JP3468203B2 (ja) | 1999-05-27 | 2000-05-08 | 弾性表面波装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3468203B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6926390B2 (en) * | 2003-02-05 | 2005-08-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of forming mixed-phase compressive tantalum thin films using nitrogen residual gas, thin films and fluid ejection devices including same |
| TW201114936A (en) * | 2009-07-21 | 2011-05-01 | Ulvac Inc | Method of forming film including alpha tantalum and deposition film |
-
2000
- 2000-05-08 JP JP2000134917A patent/JP3468203B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001044788A (ja) | 2001-02-16 |
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