JP3521864B2 - 弾性表面波素子 - Google Patents
弾性表面波素子Info
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- electrode
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- H03H9/02—Details
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- H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
- H03H9/14538—Formation
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- 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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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波素子に関
し、詳しくは、アンテナデュプレクサなどに用いるのに
適した、耐電力性の高い電極を有する弾性表面波素子に
関する。
し、詳しくは、アンテナデュプレクサなどに用いるのに
適した、耐電力性の高い電極を有する弾性表面波素子に
関する。
【０００２】
【関連技術及び発明が解決しようとする課題】弾性表面
波素子は、通常、圧電性を有する基板の表面に、Ａｌ膜
などからなる櫛形形状のインターデジタルトランスデュ
ーサ（以下、「ＩＤＴ」という）電極を設けることによ
り形成されており、共振器、段間フィルタ、デュプレク
サなどの用途に広く用いられている。
波素子は、通常、圧電性を有する基板の表面に、Ａｌ膜
などからなる櫛形形状のインターデジタルトランスデュ
ーサ（以下、「ＩＤＴ」という）電極を設けることによ
り形成されており、共振器、段間フィルタ、デュプレク
サなどの用途に広く用いられている。
【０００３】また、近年は、小型、軽量化された携帯電
話などの移動体通信端末装置の開発が急速に進められて
いる。そのため、これらの移動体通信端末装置に使用さ
れる部品の小型化が求められており、ＲＦ部（高周波
部）の小型化に寄与する共振器、段間フィルタ、デュプ
レクサなどの弾性表面波素子の必要性も急速に増大して
いる。その中でもアンテナデュプレクサは、ＲＦ部のフ
ロントエンド部に位置し、高い耐電力性が要求されるよ
うになっている。
話などの移動体通信端末装置の開発が急速に進められて
いる。そのため、これらの移動体通信端末装置に使用さ
れる部品の小型化が求められており、ＲＦ部（高周波
部）の小型化に寄与する共振器、段間フィルタ、デュプ
レクサなどの弾性表面波素子の必要性も急速に増大して
いる。その中でもアンテナデュプレクサは、ＲＦ部のフ
ロントエンド部に位置し、高い耐電力性が要求されるよ
うになっている。
【０００４】また、移動体通信の高周波化に伴い、弾性
表面波素子を用いた弾性表面波装置（ＳＡＷデバイス）
の動作周波数も、数百ＭＨｚから数ＧＨｚにまで高周波
化に対応することが必要になっているとともに、高出力
化にも対応することが必要になっている。
表面波素子を用いた弾性表面波装置（ＳＡＷデバイス）
の動作周波数も、数百ＭＨｚから数ＧＨｚにまで高周波
化に対応することが必要になっているとともに、高出力
化にも対応することが必要になっている。
【０００５】そして、高周波化に対応するためには、Ｉ
ＤＴ電極のパターン幅を微細化することが必要となり、
例えば、中心周波数２ＧＨｚ帯フィルタでは、電極線幅
を約０．５μmにまで微細化することが必要になり、ま
た、高出力化に対応するためには、弾性表面波素子に高
電圧レベルの信号が印加されても、ヒロックやボイドな
どの発生により破壊を生じたりしない電極を形成するこ
とが必要になる。
ＤＴ電極のパターン幅を微細化することが必要となり、
例えば、中心周波数２ＧＨｚ帯フィルタでは、電極線幅
を約０．５μmにまで微細化することが必要になり、ま
た、高出力化に対応するためには、弾性表面波素子に高
電圧レベルの信号が印加されても、ヒロックやボイドな
どの発生により破壊を生じたりしない電極を形成するこ
とが必要になる。
【０００６】しかし、このように微細な線幅を有する弾
性表面波素子に高電圧レベルの信号を印加すると、弾性
表面波によってＩＤＴ電極（例えばＡｌ膜）が強い応力
を受ける。そして、この応力がＩＤＴ電極（Ａｌ膜）の
限界応力を超えると、ストレスマイグレーションが発生
して、電極材料であるＡｌ原子が結晶粒界を移動し、そ
の結果、ヒロックやボイドなどが発生して、ＩＤＴ電極
が破壊し、電気的短絡や挿入損失の増加、共振子のＱの
低下などの特性劣化を引き起こすに至る。
性表面波素子に高電圧レベルの信号を印加すると、弾性
表面波によってＩＤＴ電極（例えばＡｌ膜）が強い応力
を受ける。そして、この応力がＩＤＴ電極（Ａｌ膜）の
限界応力を超えると、ストレスマイグレーションが発生
して、電極材料であるＡｌ原子が結晶粒界を移動し、そ
の結果、ヒロックやボイドなどが発生して、ＩＤＴ電極
が破壊し、電気的短絡や挿入損失の増加、共振子のＱの
低下などの特性劣化を引き起こすに至る。
【０００７】このような問題を解消するために、( １ )特
開平７−１２２９６１号には、圧電基板の上に、少なく
ともＣｕが添加されたＡｌ合金膜と、Ｃｕ膜が交互に積
層された電極を備えた表面弾性波素子が提案され、ま
た、( ２ )特開平９−６９７４８号には、Ａｌ膜と、Ａｌ
膜よりも大きな弾性定数を有する導電性材料よりなる膜
を交互に積層してなり、かつ、導電性材料よりなる膜及
びＡｌ膜の積層数が、それぞれ少なくとも２層以上であ
る構成を有するＳＡＷデバイスが提案されており、いず
れも耐電力性が向上するとされている。
開平７−１２２９６１号には、圧電基板の上に、少なく
ともＣｕが添加されたＡｌ合金膜と、Ｃｕ膜が交互に積
層された電極を備えた表面弾性波素子が提案され、ま
た、( ２ )特開平９−６９７４８号には、Ａｌ膜と、Ａｌ
膜よりも大きな弾性定数を有する導電性材料よりなる膜
を交互に積層してなり、かつ、導電性材料よりなる膜及
びＡｌ膜の積層数が、それぞれ少なくとも２層以上であ
る構成を有するＳＡＷデバイスが提案されており、いず
れも耐電力性が向上するとされている。
【０００８】しかし、近年、弾性表面波素子の電極線幅
はさらに微細化し、かつ、さらなる高出力化が要求され
るに至っており、上記従来の多層構造電極では必ずしも
十分に対応しきれない場合が生じているのが実情であ
る。
はさらに微細化し、かつ、さらなる高出力化が要求され
るに至っており、上記従来の多層構造電極では必ずしも
十分に対応しきれない場合が生じているのが実情であ
る。
【０００９】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、従来の弾性表面波素子に比べて、さらに耐電
力性に優れた電極（多層構造電極）を有する弾性表面波
素子を提供することを目的とする。
のであり、従来の弾性表面波素子に比べて、さらに耐電
力性に優れた電極（多層構造電極）を有する弾性表面波
素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明（請求項１）の弾性表面波素子は、圧電基板
と、前記圧電基板上に形成された電極とを備えた弾性表
面波素子であって、前記電極が、(ａ)前記圧電基板上に
形成された、配向性を向上させる作用のあるＴｉを主成
分とする下地電極膜と、(ｂ)前記下地電極膜上に形成さ
れた、Ａｌを主成分とする３軸配向したＡｌ系電極膜
と、(ｃ)前記Ａｌ系電極膜上に形成され、該Ａｌ系電極
膜との粒界に拡散しやすい材料を主成分とする拡散成分
系電極膜とを備えた３層以上の多層構造電極を有し、か
つ、前記下地電極膜が、前記多層構造電極の配向性を向
上させる作用のある材料を含有するものであることを特
徴としている。
に、本発明（請求項１）の弾性表面波素子は、圧電基板
と、前記圧電基板上に形成された電極とを備えた弾性表
面波素子であって、前記電極が、(ａ)前記圧電基板上に
形成された、配向性を向上させる作用のあるＴｉを主成
分とする下地電極膜と、(ｂ)前記下地電極膜上に形成さ
れた、Ａｌを主成分とする３軸配向したＡｌ系電極膜
と、(ｃ)前記Ａｌ系電極膜上に形成され、該Ａｌ系電極
膜との粒界に拡散しやすい材料を主成分とする拡散成分
系電極膜とを備えた３層以上の多層構造電極を有し、か
つ、前記下地電極膜が、前記多層構造電極の配向性を向
上させる作用のある材料を含有するものであることを特
徴としている。
【００１１】電極構造を、(ａ)圧電基板上に形成され
た、配向性を向上させる作用のあるＴｉを主成分とする
下地電極膜と、(ｂ)下地電極膜上に形成された、Ａｌを
主成分とする３軸配向したＡｌ系電極膜と、(ｃ)Ａｌ系
電極膜上に形成され、該Ａｌ系電極膜との粒界に拡散し
やすい材料を主成分とする拡散成分系電極膜とを備えた
３層以上の多層構造とし、電極（多層構造電極）を高配
向な３軸配向としているので、耐電力性を向上させるこ
とが可能になるとともに、Ａｌ系電極膜上に形成された
拡散成分系電極膜からＡｌ系電極膜の粒界に拡散成分が
拡散することから、さらに耐電力性を向上させることが
可能になる。
た、配向性を向上させる作用のあるＴｉを主成分とする
下地電極膜と、(ｂ)下地電極膜上に形成された、Ａｌを
主成分とする３軸配向したＡｌ系電極膜と、(ｃ)Ａｌ系
電極膜上に形成され、該Ａｌ系電極膜との粒界に拡散し
やすい材料を主成分とする拡散成分系電極膜とを備えた
３層以上の多層構造とし、電極（多層構造電極）を高配
向な３軸配向としているので、耐電力性を向上させるこ
とが可能になるとともに、Ａｌ系電極膜上に形成された
拡散成分系電極膜からＡｌ系電極膜の粒界に拡散成分が
拡散することから、さらに耐電力性を向上させることが
可能になる。
【００１２】また、請求項２の弾性表面波素子は、前記
多層構造電極を構成する各層の膜厚が５０nm以下である
ことを特徴としている。
多層構造電極を構成する各層の膜厚が５０nm以下である
ことを特徴としている。
【００１３】多層構造電極を構成する各層の膜厚を５０
nm以下とすることにより、結晶粒の平面方向での粒成長
を抑え、粒界拡散成分の不均一化を防ぐことが可能にな
り、結果として、電極の耐電力性をさらに向上させるこ
とが可能になる。
nm以下とすることにより、結晶粒の平面方向での粒成長
を抑え、粒界拡散成分の不均一化を防ぐことが可能にな
り、結果として、電極の耐電力性をさらに向上させるこ
とが可能になる。
【００１４】また、本発明（請求項３）の弾性表面波素
子は、圧電基板と、前記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であって、前記電極が、 ( ａ ) 前
記圧電基板上に形成された下地電極膜と、 ( ｂ ) 前記下地
電極膜上に形成されたＡｌを主成分とするＡｌ系電極膜
と、 ( ｃ ) 前記Ａｌ系電極膜上に形成され、該Ａｌ系電極
膜との粒界に拡散しやすい材料を主成分とする拡散成分
系電極膜とを備えた３層以上の多層構造電極を有し、か
つ、前記下地電極膜が、前記多層構造電極の配向性を向
上させる作用のある材料を含有するものであるととも
に、前記多層構造電極を構成する各層の膜厚が５０ nm 以
下であることを特徴としている。
子は、圧電基板と、前記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であって、前記電極が、 ( ａ ) 前
記圧電基板上に形成された下地電極膜と、 ( ｂ ) 前記下地
電極膜上に形成されたＡｌを主成分とするＡｌ系電極膜
と、 ( ｃ ) 前記Ａｌ系電極膜上に形成され、該Ａｌ系電極
膜との粒界に拡散しやすい材料を主成分とする拡散成分
系電極膜とを備えた３層以上の多層構造電極を有し、か
つ、前記下地電極膜が、前記多層構造電極の配向性を向
上させる作用のある材料を含有するものであるととも
に、前記多層構造電極を構成する各層の膜厚が５０ nm 以
下であることを特徴としている。
【００１５】電極構造を、 ( ａ ) 圧電基板上に形成された
下地電極膜と、 ( ｂ ) 下地電極膜上に形成されたＡｌを主
成分とするＡｌ系電極膜と、 ( ｃ ) Ａｌ系電極膜上に形成
され、該Ａｌ系電極膜との粒界に拡散しやすい材料を主
成分とする拡散成分系電極膜とを備えた３層以上の多層
構造とし、下地電極膜に、多層構造電極の配向性を向上
させる材料を含有させ、かつ、多層構造電極を構成する
各層の膜厚を５０ nm 以下としているので、電極（多層構
造電極）を１軸配向、もしくは、さらに高配向な３軸配
向とすることが可能になり、耐電力性を向上させること
が可能になるとともに、Ａｌ系電極膜上に形成された拡
散成分系電極膜からＡｌ系電極膜の粒界に拡散成分が拡
散することから、さらに耐電力性を向上させることが可
能になる。
下地電極膜と、 ( ｂ ) 下地電極膜上に形成されたＡｌを主
成分とするＡｌ系電極膜と、 ( ｃ ) Ａｌ系電極膜上に形成
され、該Ａｌ系電極膜との粒界に拡散しやすい材料を主
成分とする拡散成分系電極膜とを備えた３層以上の多層
構造とし、下地電極膜に、多層構造電極の配向性を向上
させる材料を含有させ、かつ、多層構造電極を構成する
各層の膜厚を５０ nm 以下としているので、電極（多層構
造電極）を１軸配向、もしくは、さらに高配向な３軸配
向とすることが可能になり、耐電力性を向上させること
が可能になるとともに、Ａｌ系電極膜上に形成された拡
散成分系電極膜からＡｌ系電極膜の粒界に拡散成分が拡
散することから、さらに耐電力性を向上させることが可
能になる。
【００１６】また、請求項４の弾性表面波素子は、前記
拡散成分系電極膜が、前記Ａｌ系電極膜の粒界に拡散し
やすいＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ及びＭｇからなる群より
選ばれる少なくとも１種を主成分とする材料からなるも
のであることを特徴としている。
拡散成分系電極膜が、前記Ａｌ系電極膜の粒界に拡散し
やすいＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ及びＭｇからなる群より
選ばれる少なくとも１種を主成分とする材料からなるも
のであることを特徴としている。
【００１７】拡散成分系電極膜として、Ａｌ系電極膜の
粒界に拡散しやすいＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ及びＭｇか
らなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とする材
料からなる電極膜を形成することにより、さらに確実に
耐電力性を向上させることができるようになる。
粒界に拡散しやすいＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ及びＭｇか
らなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とする材
料からなる電極膜を形成することにより、さらに確実に
耐電力性を向上させることができるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示し
て、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。な
お、図１は、本発明の一実施形態にかかる弾性表面波素
子を模式的に示す平面図であり、図２は、本発明の一実
施形態にかかる弾性表面波素子の要部を示す断面図であ
る。
て、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。な
お、図１は、本発明の一実施形態にかかる弾性表面波素
子を模式的に示す平面図であり、図２は、本発明の一実
施形態にかかる弾性表面波素子の要部を示す断面図であ
る。
【００１９】この実施形態の弾性表面波素子１は、図１
に示すように、ＬｉＮｂＯ3からなる圧電基板２の表面
に、電極（ＩＤＴ電極３と、リフレクタ用電極４，５）
を配設することにより形成されている。
に示すように、ＬｉＮｂＯ3からなる圧電基板２の表面
に、電極（ＩＤＴ電極３と、リフレクタ用電極４，５）
を配設することにより形成されている。
【００２０】また、電極（ＩＤＴ電極３及びリフレクタ
用電極４，５）は、図２に示すように、 (ａ)圧電基板２上に形成された下地電極膜であるＴｉ電
極膜２１と、 (ｂ)下地電極膜２１上に形成されたＡｌ電極膜（Ａｌ系
電極膜）２２と、 (ｃ)Ａｌ電極膜（Ａｌ系電極膜）２２上に形成され、Ａ
ｌ電極膜２２との粒界に拡散しやすいＣｕからなるＣｕ
電極膜（拡散成分系電極膜）２３と、 (ｄ)Ｃｕ電極膜（拡散成分系電極膜）２３上に形成され
たＡｌ電極膜２４とからなる多層構造（４層構造）電極
となっている。
用電極４，５）は、図２に示すように、 (ａ)圧電基板２上に形成された下地電極膜であるＴｉ電
極膜２１と、 (ｂ)下地電極膜２１上に形成されたＡｌ電極膜（Ａｌ系
電極膜）２２と、 (ｃ)Ａｌ電極膜（Ａｌ系電極膜）２２上に形成され、Ａ
ｌ電極膜２２との粒界に拡散しやすいＣｕからなるＣｕ
電極膜（拡散成分系電極膜）２３と、 (ｄ)Ｃｕ電極膜（拡散成分系電極膜）２３上に形成され
たＡｌ電極膜２４とからなる多層構造（４層構造）電極
となっている。
【００２１】次に、上記の多層構造を有する電極（ＩＤ
Ｔ電極３及びリフレクタ用電極４，５）を備えた弾性表
面波素子１の製造方法について説明する。
Ｔ電極３及びリフレクタ用電極４，５）を備えた弾性表
面波素子１の製造方法について説明する。
【００２２】( １ )まず、６４゜Ｙ−ＸカットＬｉＮｂＯ
3からなる圧電基板２を用意し、この圧電基板２上に、
レジストとして、光反応性樹脂を塗布し、続いて所望の
電極図形を描いた光遮蔽（マスク）を通して露光した
後、レジストを現像液により現像することにより、図３
に示すように、圧電基板２上にレジストパターン１１を
形成する。なお、このレジストパターン１１のレジスト
除去部（空隙部）１１ａの断面形状は、下広がりの台形
状（テーパー形状）となっている。
3からなる圧電基板２を用意し、この圧電基板２上に、
レジストとして、光反応性樹脂を塗布し、続いて所望の
電極図形を描いた光遮蔽（マスク）を通して露光した
後、レジストを現像液により現像することにより、図３
に示すように、圧電基板２上にレジストパターン１１を
形成する。なお、このレジストパターン１１のレジスト
除去部（空隙部）１１ａの断面形状は、下広がりの台形
状（テーパー形状）となっている。
【００２３】( ２ )次に、イオンエッチングからなる前処
理を行い、圧電基板２の表面に存在する厚さ数nmの加工
変質層を取り除く。
理を行い、圧電基板２の表面に存在する厚さ数nmの加工
変質層を取り除く。
【００２４】( ３ )レジストパターン１１の上から蒸着法
により、下地電極膜であるＴｉ電極膜２１（膜厚１０n
m）を形成し、さらに、Ａｌ電極膜２２（膜厚５０n
m）、Ｃｕ電極膜２３（膜厚１０nm）、Ａｌ電極膜２４
（５０nm）を、順次形成して、多層化する（図４参
照）。
により、下地電極膜であるＴｉ電極膜２１（膜厚１０n
m）を形成し、さらに、Ａｌ電極膜２２（膜厚５０n
m）、Ｃｕ電極膜２３（膜厚１０nm）、Ａｌ電極膜２４
（５０nm）を、順次形成して、多層化する（図４参
照）。
【００２５】( ４ )その後、レジスト剥離液に浸漬して、
レジスト（レジストパターン）１１を剥離液に溶解さ
せ、圧電基板２からリフトオフすることにより、図２に
示すように、圧電基板２上に、下地電極膜であるＴｉ電
極膜２１、Ａｌ電極膜２２、Ａｌ電極膜２２との粒界に
拡散しやすいＣｕからなる拡散成分系電極膜（Ｃｕ電極
膜）２３、Ａｌ電極膜２４が順次形成された多層構造の
電極（ＩＤＴ電極３及びリフレクタ用電極４，５）を有
する弾性表面波素子１が形成される。
レジスト（レジストパターン）１１を剥離液に溶解さ
せ、圧電基板２からリフトオフすることにより、図２に
示すように、圧電基板２上に、下地電極膜であるＴｉ電
極膜２１、Ａｌ電極膜２２、Ａｌ電極膜２２との粒界に
拡散しやすいＣｕからなる拡散成分系電極膜（Ｃｕ電極
膜）２３、Ａｌ電極膜２４が順次形成された多層構造の
電極（ＩＤＴ電極３及びリフレクタ用電極４，５）を有
する弾性表面波素子１が形成される。
【００２６】この実施形態においては、上記( ２ )の工程
で、イオンエッチングによる前処理を施して、基板表面
に生じる厚さ数nmの加工変質層を取り除いた後、上記
( ３ )の工程で、レジストパターン１１の上から蒸着法に
より、下地電極膜であるＴｉ電極膜２１（膜厚１０nm）
を成膜するようにしているので、ＬｉＮｂＯ3基板のＺ
面に、Ｔｉ電極膜２１の（００１）面をエピタキシャル
成長させることが可能になる。
で、イオンエッチングによる前処理を施して、基板表面
に生じる厚さ数nmの加工変質層を取り除いた後、上記
( ３ )の工程で、レジストパターン１１の上から蒸着法に
より、下地電極膜であるＴｉ電極膜２１（膜厚１０nm）
を成膜するようにしているので、ＬｉＮｂＯ3基板のＺ
面に、Ｔｉ電極膜２１の（００１）面をエピタキシャル
成長させることが可能になる。
【００２７】そして、このようにして成膜されたＴｉ電
極膜２１上にＡｌ電極膜２２、Ｃｕ電極膜２３、Ａｌ電
極膜２４を順次成膜するようにしているので、Ａｌ電極
膜２２がエピタキシャル成長する。なお、ＸＲＤで配向
性を調査した結果、図５に示すように、Ａｌ電極膜が３
軸配向を有する多層構造電極が形成されることが確認さ
れた。
極膜２１上にＡｌ電極膜２２、Ｃｕ電極膜２３、Ａｌ電
極膜２４を順次成膜するようにしているので、Ａｌ電極
膜２２がエピタキシャル成長する。なお、ＸＲＤで配向
性を調査した結果、図５に示すように、Ａｌ電極膜が３
軸配向を有する多層構造電極が形成されることが確認さ
れた。
【００２８】さらに、上記実施形態で得た弾性表面波素
子の、０．８Ｗでの耐電力寿命を調べた、その結果を表
１に示す。
子の、０．８Ｗでの耐電力寿命を調べた、その結果を表
１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】なお、表１において、試料番号１のＡｌ／
Ｔｉ、試料番号２のＡｌ／Ｃｕ／Ａｌ、試料番号３のＡ
ｌ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ、試料番号４，５のＡｌ／Ｃｕ／
Ａｌ／Ｔｉは、それぞれ、上層側から下層側（圧電基板
側）に向かってみた場合の電極膜の種類を示している。
Ｔｉ、試料番号２のＡｌ／Ｃｕ／Ａｌ、試料番号３のＡ
ｌ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ、試料番号４，５のＡｌ／Ｃｕ／
Ａｌ／Ｔｉは、それぞれ、上層側から下層側（圧電基板
側）に向かってみた場合の電極膜の種類を示している。
【００３１】また、試料番号１，２及び３の電極は配向
していない多層構造電極であり、試料番号４の電極はＡ
ｌ電極膜が１軸配向した多層構造電極、試料番号５の電
極はＡｌ電極膜が３軸配向した多層構造電極である。
していない多層構造電極であり、試料番号４の電極はＡ
ｌ電極膜が１軸配向した多層構造電極、試料番号５の電
極はＡｌ電極膜が３軸配向した多層構造電極である。
【００３２】表１より、試料番号１のＡｌ／Ｔｉ電極の
寿命は４０ｈ、試料番号２のＡｌ／Ｃｕ／Ａｌ電極の寿
命は４６０ｈ、試料番号３のＡｌ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ電
極の寿命は１２０ｈと、配向していない電極の寿命は短
いが、試料番号４の１軸配向のＡｌ／Ｃｕ／Ａｌ／Ｔｉ
電極の場合には、寿命が８２０ｈとなっており、大幅に
耐電力性が向上することがわかる。さらに、試料番号５
の３軸配向のＡｌ／Ｃｕ／Ａｌ／Ｔｉ電極の場合、寿命
が２２４０ｈとなっており、さらに大幅に耐電力性が向
上することがわかる。
寿命は４０ｈ、試料番号２のＡｌ／Ｃｕ／Ａｌ電極の寿
命は４６０ｈ、試料番号３のＡｌ／Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ電
極の寿命は１２０ｈと、配向していない電極の寿命は短
いが、試料番号４の１軸配向のＡｌ／Ｃｕ／Ａｌ／Ｔｉ
電極の場合には、寿命が８２０ｈとなっており、大幅に
耐電力性が向上することがわかる。さらに、試料番号５
の３軸配向のＡｌ／Ｃｕ／Ａｌ／Ｔｉ電極の場合、寿命
が２２４０ｈとなっており、さらに大幅に耐電力性が向
上することがわかる。
【００３３】すなわち、Ｔｉ電極膜を下地電極膜として
採用した場合には、試料番号４のように、１軸配向化に
よる高耐電力化の効果を得ることが可能になり、さら
に、試料番号５のように、３軸配向とした場合には、試
料番号４と同じ電極構造（膜構成）のＡｌ／Ｃｕ／Ａｌ
／Ｔｉ電極であっても、電極の寿命を２２４０ｈにまで
伸ばすことが可能になり、１軸配向の場合の約２．７倍
にまで耐電力性を向上させることが可能になる。
採用した場合には、試料番号４のように、１軸配向化に
よる高耐電力化の効果を得ることが可能になり、さら
に、試料番号５のように、３軸配向とした場合には、試
料番号４と同じ電極構造（膜構成）のＡｌ／Ｃｕ／Ａｌ
／Ｔｉ電極であっても、電極の寿命を２２４０ｈにまで
伸ばすことが可能になり、１軸配向の場合の約２．７倍
にまで耐電力性を向上させることが可能になる。
【００３４】また、多層構造電極を構成する各電極膜の
膜厚と、電極（多層構造電極）の耐電力性との関係を調
べるため、多層構造電極を構成する各電極膜の膜厚を変
化させた場合の多層構造電極の寿命を調べた。その結果
を表２に示す。
膜厚と、電極（多層構造電極）の耐電力性との関係を調
べるため、多層構造電極を構成する各電極膜の膜厚を変
化させた場合の多層構造電極の寿命を調べた。その結果
を表２に示す。
【００３５】
【表２】
【００３６】表２に示すように、ＬｉＴａＯ3基板上に
形成した、電極構造（膜構成）が８０nmＡｌ／１０nmＣ
ｕ／８０nmＡｌ／１０nmＴｉの多層構造電極（試料番号
６）よりも、ＬｉＮｂＯ3基板上に形成した、電極構造
が５０nmＡｌ／１０nmＣｕ／５０nmＡｌ／１０nmＴｉの
多層構造電極（試料番号７）、電極構造が３０nmＡｌ／
２０nmＣｕ／３０nmＡｌ／２０nmＴｉの多層構造電極
（試料番号８）の方が寿命が長く、耐電力性に優れてい
ることがわかる。
形成した、電極構造（膜構成）が８０nmＡｌ／１０nmＣ
ｕ／８０nmＡｌ／１０nmＴｉの多層構造電極（試料番号
６）よりも、ＬｉＮｂＯ3基板上に形成した、電極構造
が５０nmＡｌ／１０nmＣｕ／５０nmＡｌ／１０nmＴｉの
多層構造電極（試料番号７）、電極構造が３０nmＡｌ／
２０nmＣｕ／３０nmＡｌ／２０nmＴｉの多層構造電極
（試料番号８）の方が寿命が長く、耐電力性に優れてい
ることがわかる。
【００３７】かかる結果より、各電極膜の膜厚を５０nm
以下とすることにより、耐電力性が向上することがわか
る。なお、表２に示したデータ以外でも、各電極膜の膜
厚を５０nm以下とした場合には、優れた耐電力性が得ら
れることを確認している。
以下とすることにより、耐電力性が向上することがわか
る。なお、表２に示したデータ以外でも、各電極膜の膜
厚を５０nm以下とした場合には、優れた耐電力性が得ら
れることを確認している。
【００３８】なお、上記実施形態では、電極構造（膜構
成）を上層側から圧電基板側に向かってＡｌ／Ｃｕ／Ａ
ｌ／Ｔｉとした多層構造電極を例にとって説明したが、
各電極膜を合金材料からなる電極膜とすることも可能で
ある。すなわち、下層電極膜材料として、Ｔｉに１種類
以上の金属を添加したＴｉ合金膜を用い、その上にＡｌ
に１種類以上の金属を添加したＡｌ合金膜を形成し、さ
らにその上にＣｕに１種類以上の金属を添加したＣｕ合
金膜を形成し、さらに、最上層として、Ａｌに１種類以
上の金属を添加したＡｌ合金膜を形成するようにしても
よい。
成）を上層側から圧電基板側に向かってＡｌ／Ｃｕ／Ａ
ｌ／Ｔｉとした多層構造電極を例にとって説明したが、
各電極膜を合金材料からなる電極膜とすることも可能で
ある。すなわち、下層電極膜材料として、Ｔｉに１種類
以上の金属を添加したＴｉ合金膜を用い、その上にＡｌ
に１種類以上の金属を添加したＡｌ合金膜を形成し、さ
らにその上にＣｕに１種類以上の金属を添加したＣｕ合
金膜を形成し、さらに、最上層として、Ａｌに１種類以
上の金属を添加したＡｌ合金膜を形成するようにしても
よい。
【００３９】また、電極構造は、Ａｌ／Ｃｕ／Ａｌ／Ｔ
ｉの４層構造に限られるものではなく、例えば、Ｃｕ
（又はＣｕ合金）／Ａｌ（又はＡｌ合金）／Ｔｉ（又は
Ｔｉ合金）などからなる３層構造とすることも可能であ
り、また、５層以上の多層構造とすることも可能であ
る。
ｉの４層構造に限られるものではなく、例えば、Ｃｕ
（又はＣｕ合金）／Ａｌ（又はＡｌ合金）／Ｔｉ（又は
Ｔｉ合金）などからなる３層構造とすることも可能であ
り、また、５層以上の多層構造とすることも可能であ
る。
【００４０】また、上記実施形態では、Ａｌ系電極膜上
に形成され、Ａｌ系電極膜との粒界に拡散しやすい材料
を主成分とする拡散成分系電極膜としてＣｕ電極膜を形
成するようにしているが、Ｃｕ電極膜の代わりに、Ａｇ
電極膜、Ａｕ電極膜、Ｎｉ電極膜、あるいはＭｇ電極膜
などを拡散成分系電極膜として用いるように構成するこ
とも可能である。
に形成され、Ａｌ系電極膜との粒界に拡散しやすい材料
を主成分とする拡散成分系電極膜としてＣｕ電極膜を形
成するようにしているが、Ｃｕ電極膜の代わりに、Ａｇ
電極膜、Ａｕ電極膜、Ｎｉ電極膜、あるいはＭｇ電極膜
などを拡散成分系電極膜として用いるように構成するこ
とも可能である。
【００４１】また、上記実施形態では、圧電基板とし
て、６４゜Ｙ−ＸカットＬｉＮｂＯ3を用いているが、
本発明において、圧電基板の種類はこれに限定されるも
のではなく、例えば、水晶単結晶基板などの種々の圧電
性単結晶基板を用いることが可能である。
て、６４゜Ｙ−ＸカットＬｉＮｂＯ3を用いているが、
本発明において、圧電基板の種類はこれに限定されるも
のではなく、例えば、水晶単結晶基板などの種々の圧電
性単結晶基板を用いることが可能である。
【００４２】本発明はさらにその他の点においても、上
記実施形態に限定されるものではなく、各電極膜からな
る多層構造電極のパターン、圧電基板の具体的な形状な
どに関し、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可能である。
記実施形態に限定されるものではなく、各電極膜からな
る多層構造電極のパターン、圧電基板の具体的な形状な
どに関し、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可能である。
【００４３】
【発明の効果】上述のように、本発明（請求項１）の弾
性表面波素子は、電極構造を、(ａ)前記圧電基板上に形
成された、配向性を向上させる作用のあるＴｉを主成分
とする下地電極膜と、(ｂ)前記下地電極膜上に形成され
た、Ａｌを主成分とする３軸配向したＡｌ系電極膜と、
(ｃ)Ａｌ系電極膜上に形成され、該Ａｌ系電極膜との粒
界に拡散しやすい材料を主成分とする拡散成分系電極膜
とを備えた３層以上の多層構造とし、電極（多層構造電
極）を高配向な３軸配向としているので、耐電力性を向
上させることができるようになるとともに、Ａｌ系電極
膜上に形成された拡散成分系電極膜からＡｌ系電極膜の
粒界に拡散成分が拡散することから、さらに耐電力性を
向上させることができるようになる。
性表面波素子は、電極構造を、(ａ)前記圧電基板上に形
成された、配向性を向上させる作用のあるＴｉを主成分
とする下地電極膜と、(ｂ)前記下地電極膜上に形成され
た、Ａｌを主成分とする３軸配向したＡｌ系電極膜と、
(ｃ)Ａｌ系電極膜上に形成され、該Ａｌ系電極膜との粒
界に拡散しやすい材料を主成分とする拡散成分系電極膜
とを備えた３層以上の多層構造とし、電極（多層構造電
極）を高配向な３軸配向としているので、耐電力性を向
上させることができるようになるとともに、Ａｌ系電極
膜上に形成された拡散成分系電極膜からＡｌ系電極膜の
粒界に拡散成分が拡散することから、さらに耐電力性を
向上させることができるようになる。
【００４４】また、請求項２の弾性表面波素子のよう
に、多層構造電極を構成する各層の膜厚を５０nm以下と
した場合、結晶粒の平面方向での粒成長を抑え、粒界拡
散成分の不均一化を防ぐことが可能になり、結果とし
て、電極の耐電力性をさらに向上させることが可能にな
る。
に、多層構造電極を構成する各層の膜厚を５０nm以下と
した場合、結晶粒の平面方向での粒成長を抑え、粒界拡
散成分の不均一化を防ぐことが可能になり、結果とし
て、電極の耐電力性をさらに向上させることが可能にな
る。
【００４５】また、本発明（請求項３）の弾性表面波素
子は、電極構造を、 ( ａ ) 圧電基板上に形成された下地電
極膜と、 ( ｂ ) 下地電極膜上に形成されたＡｌを主成分と
するＡｌ系電極膜と、 ( ｃ ) Ａｌ系電極膜上に形成され、
該Ａｌ系電極膜との粒界に拡散しやすい材料を主成分と
する拡散成分系電極膜とを備えた３層以上の多層構造と
し、下地電極膜に、多層構造電極の配向性を向上させる
材料を含有させ、かつ、多層構造電極を構成する各層の
膜厚を５０ nm 以下としているので、電極（多層構造電
極）を１軸配向、もしくは、さらに高配向な３軸配向と
することが可能になり、耐電力性を向上させることが可
能になるとともに、Ａｌ系電極膜上に形成された拡散成
分系電極膜からＡｌ系電極膜の粒界に拡散成分が拡散す
ることから、さらに耐電力性を向上させることが可能に
なる。
子は、電極構造を、 ( ａ ) 圧電基板上に形成された下地電
極膜と、 ( ｂ ) 下地電極膜上に形成されたＡｌを主成分と
するＡｌ系電極膜と、 ( ｃ ) Ａｌ系電極膜上に形成され、
該Ａｌ系電極膜との粒界に拡散しやすい材料を主成分と
する拡散成分系電極膜とを備えた３層以上の多層構造と
し、下地電極膜に、多層構造電極の配向性を向上させる
材料を含有させ、かつ、多層構造電極を構成する各層の
膜厚を５０ nm 以下としているので、電極（多層構造電
極）を１軸配向、もしくは、さらに高配向な３軸配向と
することが可能になり、耐電力性を向上させることが可
能になるとともに、Ａｌ系電極膜上に形成された拡散成
分系電極膜からＡｌ系電極膜の粒界に拡散成分が拡散す
ることから、さらに耐電力性を向上させることが可能に
なる。
【００４６】また、請求項４の弾性表面波素子のよう
に、拡散成分系電極膜として、Ａｌ系電極膜の粒界に拡
散しやすいＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ及びＭｇからなる群
より選ばれる少なくとも１種を主成分とする材料からな
る電極膜を形成するようにした場合、さらに確実に耐電
力性を向上させることが可能になる。
に、拡散成分系電極膜として、Ａｌ系電極膜の粒界に拡
散しやすいＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ及びＭｇからなる群
より選ばれる少なくとも１種を主成分とする材料からな
る電極膜を形成するようにした場合、さらに確実に耐電
力性を向上させることが可能になる。
【図１】本発明の一実施形態にかかる弾性表面波素子を
模式的に示す平面図である。
模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる弾性表面波素子の
要部を示す断面図である。
要部を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる弾性表面波素子の
製造工程において、圧電基板上にレジストパターンを形
成した状態を示す図である。
製造工程において、圧電基板上にレジストパターンを形
成した状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる弾性表面波素子の
製造工程において、圧電基板上に多層構造電極を形成し
た状態を示す図である。
製造工程において、圧電基板上に多層構造電極を形成し
た状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる弾性表面波素子を
構成する電極のＸＲＤパターンを示す図である。
構成する電極のＸＲＤパターンを示す図である。
１ 弾性表面波素子
２ 圧電基板
３ 電極（ＩＤＴ電極）
４，５ リフレクタ用電極
１１ レジスト（レジストパターン）
１１ａ レジスト除去部（空隙部）
２１ Ｔｉ電極膜（下地電極膜）
２２ Ａｌ電極膜（Ａｌ系電極膜）
２３ Ｃｕ電極膜（拡散成分系電極膜）
２４ Ａｌ電極膜
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−90268（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−288718（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−3510（ＪＰ，Ａ)
実開 平８−330892（ＪＰ，Ｕ)
国際公開99／016168（ＷＯ，Ａ１)
国際公開99／54995（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H03H 9/145
H03H 9/25
H03H 9/64
Claims (4)
- 【請求項１】圧電基板と、前記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であって、 前記電極が、(ａ)前記圧電基板上に形成された、配向性
を向上させる作用のあるＴｉを主成分とする下地電極膜
と、(ｂ)前記下地電極膜上に形成された、Ａｌを主成分
とする３軸配向したＡｌ系電極膜と、(ｃ)前記Ａｌ系電
極膜上に形成され、該Ａｌ系電極膜との粒界に拡散しや
すい材料を主成分とする拡散成分系電極膜とを備えた３
層以上の多層構造電極を有し、かつ、 前記下地電極膜が、前記多層構造電極の配向性を向上さ
せる作用のある材料を含有するものであることを特徴と
する弾性表面波素子。 - 【請求項２】前記多層構造電極を構成する各層の膜厚が
５０nm以下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。 - 【請求項３】圧電基板と、前記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であって、 前記電極が、 ( ａ ) 前記圧電基板上に形成された下地電極
膜と、 ( ｂ ) 前記下地電極膜上に形成されたＡｌを主成分
とするＡｌ系電極膜と、 ( ｃ ) 前記Ａｌ系電極膜上に形成
され、該Ａｌ系電極膜との粒界に拡散しやすい材料を主
成分とする拡散成分系電極膜とを備えた３層以上の多層
構造電極を有し、かつ、 前記下地電極膜が、前記多層構造電極の配向性を向上さ
せる作用のある材料を含有するものであるとともに、 前記多層構造電極を構成する各層の膜厚が５０ nm 以下で
あることを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項４】前記拡散成分系電極膜が、前記Ａｌ系電極
膜の粒界に拡散しやすいＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ及びＭ
ｇからなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とす
る材料からなるものであ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。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000327304A JP3521864B2 (ja) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | 弾性表面波素子 |
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ID=18804346
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (2)
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| DE10206369B4 (de) * | 2002-02-15 | 2012-12-27 | Epcos Ag | Elektrodenstruktur mit verbesserter Leistungsverträglichkeit und Verfahren zur Herstellung |
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| JP3841053B2 (ja) * | 2002-07-24 | 2006-11-01 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置及びその製造方法 |
| US6975180B2 (en) * | 2002-08-08 | 2005-12-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Surface acoustic wave filter, and antenna duplexer and communication equipment using the same |
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| US7141909B2 (en) * | 2003-06-17 | 2006-11-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
| JP2005117151A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Murata Mfg Co Ltd | 弾性表面波装置の製造方法及び弾性表面波装置 |
| JP2005269606A (ja) * | 2004-02-18 | 2005-09-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 弾性表面波素子及びこれを具えた弾性表面波フィルター |
| KR100616655B1 (ko) | 2005-01-03 | 2006-08-28 | 삼성전기주식회사 | 안티 퓨즈를 이용한 표면탄성파 소자의 ｉｄｔ 전극패턴의 형성 방법 및 이에 의해 제조된 표면탄성파 소자 |
| KR20080058375A (ko) | 2005-09-13 | 2008-06-25 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 반사기를 포함하는 램프 어셈블리 및 그 램프 어셈블리를제조하기 위한 방법 |
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| TWI325687B (en) * | 2006-02-23 | 2010-06-01 | Murata Manufacturing Co | Boundary acoustic wave device and method for producing the same |
| CN102668375B (zh) * | 2009-10-19 | 2014-10-29 | 株式会社村田制作所 | 弹性表面波装置 |
| DE102009056663B4 (de) * | 2009-12-02 | 2022-08-11 | Tdk Electronics Ag | Metallisierung mit hoher Leistungsverträglichkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit und Verfahren zur Herstellung |
| JP5434664B2 (ja) * | 2010-02-24 | 2014-03-05 | 株式会社村田製作所 | 弾性波素子の製造方法 |
| JP5341006B2 (ja) * | 2010-03-30 | 2013-11-13 | 新科實業有限公司 | 弾性表面波装置 |
| JP5560998B2 (ja) * | 2010-07-30 | 2014-07-30 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置の製造方法 |
| JP2012160979A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Taiyo Yuden Co Ltd | 弾性波デバイス及びその製造方法 |
| JP6110112B2 (ja) * | 2012-11-19 | 2017-04-05 | 日本電波工業株式会社 | 圧電デバイス |
| CN117529882A (zh) * | 2021-06-17 | 2024-02-06 | 株式会社村田制作所 | 弹性波装置 |
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- 2001-09-22 US US09/957,895 patent/US6657366B2/en not_active Expired - Lifetime
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