JP4686472B2 - 弾性表面波素子及び通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、弾性表面波素子及び通信装置に関するものである。より詳しくは、分波器として使用される弾性表面波素子に関するものであり、特にＩＤＴ電極の耐電力性を改善した弾性表面波素子及びその弾性表面波素子を用いた通信装置に関するものである。

近年、通信装置の多機能化に伴い、実装部品はより小型・軽量化することが求められている。
実装部品の中で、送信側周波数帯の信号と受信側周波数帯の信号とを分離する分波器には、従来、誘電体を用いたものが使用されてきた。しかし、誘電体分波器は現状の通信規格の周波数帯では、原理的に小型化できず、また、通過帯域近傍の減衰特性を急峻にできないため、送信側周波数帯と受信側周波数帯とが接近している通信規格では満足な特性が得られなかった。

そこで近年、弾性表面波素子を用いたフィルタを分波器に利用する試みがなされている。
従来から弾性表面波フィルタは、段間のフィルタとして使用されていたが、分波器として使用するには耐電力性が低かった。
しかし、近年この耐電力性の問題はＩＤＴ電極の電極構造や電極材料を工夫することで解決することができたため、誘電体分波器より小型で通過帯域近傍の減衰特性の良い弾性表面波分波器（以下ではＳＡＷ−ＤＰＸと記す。）が現れ始めている。

弾性表面波素子は通常、圧電基板上にＩＤＴ電極を含む複数の励振電極が形成されて構成されるが、ＩＤＴ電極の電極指の周期は、圧電基板の材料の音速と弾性表面波素子が使用される周波数帯とによってほぼ決定される。例えば、タンタル酸リチウム単結晶を圧電基板として用いて800ＭＨｚ帯で使用される弾性表面波フィルタを作製した場合であれば、電極指の周期は約４μｍ、つまりＩＤＴ電極の電極指１本当りの幅及び隣接する電極指との距離（ギャップ）は共に約１μｍ程度となる。

また、従来から、電極材料には製造上の扱い易さ及び導電率の高さからアルミニウムを主体とする材料が使用されている。
上記のような細い電極指が狭いギャップで多数配置されてなるＩＤＴ電極を含む弾性表面波フィルタに対して、ＳＡＷ−ＤＰＸでは、１Ｗという大きな電力の高周波信号が印加され、圧電基板の表面は電界の振動に応答して物理的に激しく振動する。

このため、電極には大きな応力が高周波数で印加されるため、電極を構成する材料の原子がマイグレーションを起こし、それにより電極にはヒロックやクラックが発生し、ついには破壊に至ることとなる。特に、電極を構成するアルミニウムを主体とする材料は、アルミニウムの結晶粒界では未結合手が存在するために原子が移動するためのエネルギーが小さくてすむので、マイグレーションが大きいとされている。

そこで、弾性表面波素子において耐電力性を確保することができる電極構造については種々の方法が提案されている。
まず第１の方法は、電極材料のアルミニウムに金属元素を微量添加することである。耐電力性を強化する目的でアルミニウムに添加された元素は、その種類によって２種類の挙動を示す。第１の挙動は、アルミニウムの結晶粒界に析出する、又はアルミニウムの結晶粒界でアルミニウムと金属間化合物を作るというものである。このような元素は、結晶粒界でアルミニウムの未結合手を埋める働きをするため、アルミニウムの結晶粒界におけるマイグレーションを抑える効果がある。このような働きをする元素には、例えばゲルマニウム，銅，パラジウム，シリコン，リチウムがある。

第２の挙動は、アルミニウム自体に固溶するというものである。このような元素は、アルミニウムの結晶中に応力によって発生した転移が移動するのを妨げる働きをする。このような元素には、例えばスカンジウム，ガリウム，ハフニウム，亜鉛，ジルコニウム，チタン，マグネシウム等がある。アルミニウムにこのような２種類の元素を１種類以上添加することによって、弾性表面波素子の耐電力性が強化される（例えば、特許文献１〜３を参照。）。

ただし、それらの元素は、アルミニウムへの添加量が多過ぎると電極の抵抗が大きくなってしまい、これに電力を印加すると発熱が大きくなってしまい、その熱エネルギーによってマイグレーションが加速されてしまう結果となるため、適当な添加量が存在する。
第２の方法は、アルミニウムを単結晶化して結晶粒界そのものをなくすことである（例えば、特許文献４を参照。）。また、単結晶化までできなくとも、マイグレーションが起こり難いアルミニウム結晶の充填率の高い方位に配向性を高めることによっても耐電力性は向上する。これらのことを達成するには、アルミニウムから成る電極と圧電基板との間に下地膜を設けることが有効である。この下地膜には、アルミニウムとの金属間化合物又は中間相が形成されるときの生成熱が正である材料を選択すればよい（例えば、特許文献５を参照。）。

第３の方法は、電極における大きな応力の伝達を緩和することである。これには様々な方法が提案されている。１つには、アルミニウムの結晶粒が大きいと加わる応力も大きくなるので、結晶粒を小さくして応力を分散する方法がある。結晶粒は一般的にはほぼ膜厚程度の大きさになると言われている。従って、ある決まった膜厚の電極において小さな結晶粒を得るためには、膜厚方向のどこかにアルミニウムとは異なる材料（金属，窒化物，珪化物等）を挿入すればよい（例えば、特許文献６を参照。）。

また、他には、アルミニウムから成る電極と圧電基板との間に厚いチタン層を挿入するという方法が提案されている（例えば、特許文献７を参照。）。この場合の厚いチタン層は、第２の方法で述べたようなアルミニウムを配向させる作用は持たない。というのは、厚い膜を成膜するとその表面の凹凸が大きくなるためである。しかし、チタンはアルミニウムよりも耐電力性が高い材料であるので、このような材料をアルミニウムと圧電基板との間に挿入することによって、アルミニウムへの応力の伝達が小さくなり、その結果、耐電力性が向上するというものである。

また、第４の方法として、アルミニウム以外の金属、例えばタンタルや金，銅等を電極として使用する方法もある（例えば、特許文献８を参照。）。
特開平１−80113公報 実開平２−28120公報 特開平５−267979公報 特開平５−199062公報 特開平４−090268号公報 特開平４−288718公報 特開2002−368568号公報 特開平９−98043号公報 国際公開第2000／074235号パンフレット 特開平７−122961号公報 国際公開第1999／54995号パンフレット

しかしながら、以上の方法を単独で実施しても、十分な耐電力性を得るには至らなかった。そこで、これらのうち第１の方法と、第２又は第３の方法とを組み合わせて使用することにより、さらに耐電力性を向上する方策が提案された（例えば、特許文献９〜11を参照。）。
しかしながら、ＳＡＷ−ＤＰＸにおいては通信装置の高出力化が進む中で、さらに耐電力性を向上させることが要求されている。

また、前述の第４の方法で用いられる材料は、アルミニウムを主原料とする材料よりも耐電力性には優れるものの、細い電極が狭いギャップで多数配置されてなるＩＤＴ電極を形成するための微細加工が難しいという問題点があった。また、圧電基板との付着性が低かったり、経時的な酸化の進行があったりする等、信頼性に問題がある傾向があり、耐電力性以外の問題が別に発生するという問題点があった。

本発明の目的は、ＩＤＴ電極の耐電力性をより向上した弾性表面波素子及びそれを用いた通信装置を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、微細加工性が優れ、また信頼性上の問題がないＩＤＴ電極が形成された弾性表面波素子及びそれを用いた通信装置を提供することにある。

本発明の弾性表面波素子は、圧電基板と、該圧電基板上に、チタンもしくはチタン合金又はクロムもしくはクロム合金から成る複数の第１の金属層と、アルミニウム合金から成る複数の第２の金属層とが、それぞれ一層ずつ交互に積層されて形成された電極によって構成されたＩＤＴ電極とを具備し、
前記圧電基板の表面に最も近い前記第１の金属層における配向性が、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第１の金属層における配向性よりも高く、
前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層の厚みが、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層の厚みより小さく、且つ、前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層における配向性が、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層における配向性よりも高く、
前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層がアルミニウムにマグネシウムを添加したアルミニウム合金であり、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層がアルミニウムに銅を添加したアルミニウム合金であることを特徴とする。

この弾性表面波素子によれば、第１の金属層の配向性を考慮しない従来のＩＤＴ電極を用いたものに比べて、第２の金属層のうち圧電基板に最も近いために、印加される応力が最も大きい、圧電基板の表面に最も近い第１の金属層の直上の第２の金属層の配向性をより向上させることができる。
配向性が向上することによってマイグレーション耐性が向上するので、その第２の金属層の耐電力性が強化されることから、より耐電力性の高い弾性表面波素子を実現することができる。

また、第１の金属層により第２の金属層と基板との密着性が改善され、かつ第２の金属層が圧電基板と直接接しないことにより圧電基板を構成する元素と第２の金属層との化学反応が抑制されるので、経時的な変化の進行が小さいため信頼性にも優れた弾性表面波素子を実現することができる。
また、前記第２の金属層が複数あり、前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層における配向性が、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層における配向性よりも高い弾性表面波素子であるので、圧電基板の表面に最も近いために印加される応力が最も大きい部分となる第１の金属層及び第２の金属層の配向性が高いことによって、それぞれの金属層のマイグレーション耐性が向上する。

それら圧電基板の表面に最も近い第１及び第２の金属層の耐電力性が強化された結果、第１及び第２の金属層の配向性を考慮しない従来のＩＤＴ電極を用いたものに比べて、より耐電力性の高い弾性表面波素子を実現することができる。
さらに、第１の金属層により第２の金属層と基板との密着性が改善され、かつ第２の金属層が圧電基板と直接接しないことにより圧電基板を構成する元素と第２の金属層との化学反応が抑制されるので、経時的な変化の進行が小さいため信頼性にも優れた弾性表面波素子を実現することができる。

前記第１の金属層がチタンもしくはチタン合金である場合には、耐電力性を強化できるのはもちろんのこと、第１の金属層の圧電基板との密着性がよく、また第１及び第２の金属層は塩素系のガスを用いてＲＩＥ（Reactive Ion Etching）加工が可能であるため微細加工性がよく、さらに経時的に深刻な酸化が進行することがないため信頼性にも優れたＩＤＴ電極を有する弾性表面波素子を提供することができる。

前記第１の金属層の前記圧電基板の表面に最も近い層の層厚が30〜80Åであることが望ましい。この場合、第１の金属層の配向性が高いことに加えて平坦性が優れているものとなるため、耐電力性の優れたＩＤＴ電極の形成を好適に実現することができる。
本発明の弾性表面波素子は、圧電基板と、該圧電基板上に、チタンもしくはチタン合金又はクロムもしくはクロム合金から成る少なくとも１つの第１の金属層と、アルミニウム合金から成る複数の第２の金属層とが、それぞれ一層ずつ交互に積層されて形成された電極によって構成されたＩＤＴ電極とを具備し、
前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層の厚みが、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層の厚みより小さく、且つ、前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層における配向性が、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層における配向性よりも高く、
前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層がアルミニウムにマグネシウムを添加したアルミニウム合金であり、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層がアルミニウムに銅を添加したアルミニウム合金であることを特徴とする。

この弾性表面波素子であれば、第２の金属層の配向性を考慮しない従来のＩＤＴ電極を用いたものに比べて、第２の金属層のうち圧電基板の表面に最も近いために印加される応力が最も大きい部分の第２金属層の配向性が高く、配向性が高いことによってマイグレーション耐性が向上するので、その第２の金属層の耐電力性が強化された結果、より耐電力性の高い弾性表面波素子を実現することができる。また、第１の金属層により第２の金属層と基板との密着性が改善され、かつ第２の金属層が圧電基板と直接接しないことにより圧電基板を構成する元素と第２の金属層との化学反応が抑制されるので、経時的な変化の進行が小さいため信頼性にも優れた弾性表面波素子を実現することができる。

前記第２の金属層は、圧電基板の表面に遠い面から、圧電基板の表面に近い面にわたって、結晶粒が連続して形成されているものであることが好ましい。
通常、ＩＤＴ電極を構成する材料の原子がマイグレーションを起こし、その結果、ヒロックが発生すると、そのヒロックはいずれ隣り合う電極指や隣り合う電極指から成長したヒロックと接触し、電極指がショートしてしまうこととなる。これにより弾性表面波素子は破壊に至る。マイグレーションは結晶粒界で激しく起こるため、結晶粒界の密度が高いとそれだけ破壊が起こる確率が高くなる。

これに対して、この構成の弾性表面波素子によれば、圧電基板上に、金属層から成るＩＤＴ電極が形成されており、前記金属層は、圧電基板の表面に遠い面から、圧電基板の表面に近い面にわたって結晶粒が連続して形成されていることにより、未結合手が存在する結晶粒界を膜厚方向に比べて圧電基板と平行主面上に多く存在させないものとなっている。これにより、結晶粒界の密度が小さくなり、ヒロックが発生し易い領域が減少するため、電極指の耐電力性を向上させることができ、より耐電力性の高い弾性表面波素子を実現することができる。

本発明の通信装置によれば、以上のような本発明の弾性表面波素子によって分波器が構成されていることによって、高い電力が入力される分波器においてもＩＤＴ電極の耐電力性が高いため、信頼性に優れた通信装置を提供することができる。
本発明における上述の、又はさらに他の利点、特徴及び効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の弾性表面波素子を分波器（ＳＡＷ−ＤＰＸ）に適用した場合の圧電基板の主面を示す平面図である。 ＩＤＴ電極の電極指の断面の一例を示す断面図である。 ＩＤＴ電極の電極指の断面の他の例を示す断面図である。 層厚の異なるチタンから成る第１の金属層上に、１質量％の銅を含むアルミニウム合金膜から成る第２の金属層を2000Åの層厚で成膜した場合のシート抵抗値の変化を示す線図である。 ＩＤＴ電極の電極指の断面のさらに他の例を示す断面図である。 ＩＤＴ電極の電極指の断面のさらに他の例を示す断面図である。 ＩＤＴ電極の電極指の従来の結晶構造を示す斜視図である。 ＩＤＴ電極の電極指の結晶構造の一例を示す斜視図である。 ＩＤＴ電極の電極指の結晶構造の他の例を示す斜視図である。 本発明の弾性表面波素子を分波器として含む携帯電話機の高周波回路のブロック回路図である。

符号の説明

１：弾性表面波素子
２：圧電基板
３：ＩＤＴ電極
４：接続電極
５：送信側フィルタの入力パッド部
６：送信側フィルタの出力パッド部
７：受信側フィルタの入力パッド部
８：受信側フィルタの出力パッド部
９：接地電極
10：環状電極
11：接地電極パッド部
12：送信側フィルタ領域（Ｔｘフィルタ）
13：受信側フィルタ領域（Ｒｘフィルタ）
31a,31b,31c,31b’：第１の金属層
32a,32b,32c,32b’：第２の金属層

図１は、分波器（ＳＡＷ−ＤＰＸ）に適用される本発明の弾性表面波素子の圧電基板の主面（電極形成面のことをいう。本明細書では「表面」ともいう）を示す平面図である。
弾性表面波素子１には、圧電基板２の主面に送信側フィルタ領域（Ｔｘフィルタ）12（破線で囲んで示す。）及び受信側フィルタ領域（Ｒｘフィルタ）13（破線で囲んで示す。）が設けられている。

このようにＴｘフィルタ12とＲｘフィルタ13を同一の圧電基板２上に形成して、小型化を図りつつ、アイソレーション特性が改善された小型のＳＡＷ−ＤＰＸとすることができるものとなっている。
各フィルタ１２，１３には、それぞれ複数の、励振電極であるＩＤＴ電極３及びＩＤＴ電極３間を接続する接続電極４を含む弾性表面波フィルタが形成されている。ＩＤＴ電極３は、互いに平行するバスバー電極から、弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に形成された、長い電極指を複数備え、これらの電極指を互いに歯合させた形状を有している。

５はＴｘフィルタ12の入力パッド部、６はアンテナへ接続されるＴｘフィルタ12の出力パッド部、７はアンテナへ接続されるＲｘフィルタ13の入力パッド部、８はＲｘフィルタ13の出力パッド部である。また、10はＴｘフィルタ12とＲｘフィルタ13 とを取り囲むように形成された四角枠状の環状電極である。環状電極１０は、実装用基板（図示せず）の環状電極に半田等を用いて接続されることにより、弾性表面波フィルタの接地用の電極として機能する。それとともに、圧電基板２と実装用基板との間の空間を封止する役割を持つ。９は、環状電極１０につながる接地電極である。

この弾性表面波素子１においては、Ｔｘフィルタ12及びＲｘフィルタ13の各ＩＤＴ電極３を、弾性表面波の伝搬経路が重ならないように配置している。すなわち、Ｔｘフィルタ12及びＲｘフィルタ13のそれぞれのＩＤＴ電極３を弾性表面波の伝搬経路が平行となるように配置している。Ｔｘフィルタ12のＩＤＴ電極３から弾性表面波が漏れても、それをＲｘフィルタ13のＩＤＴ電極３で受けることがないので、アイソレーション特性は劣化しないものとなっている。

以上に説明した圧電基板２の主面を、実装用基板の上面に対向させて実装することにより、弾性表面波装置が構成される。
図２に、本発明の弾性表面波素子におけるＩＤＴ電極３の電極指１本の断面図を示している。
図２において、２は圧電基板であり、タンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶や四ホウ酸リチウム単結晶等を用いることができる。

31a,31bは、チタンもしくはチタン合金又はクロムもしくはクロム合金から成る第１の金属層である。
32a,32bはアルミニウムもしくはアルミニウム合金又は銅もしくは銅合金又は金もしくは金合金から成る第２の金属層である。
ＩＤＴ電極３の電極指は、これら第１の金属層31a,31b及び第２の金属層32a,32bを、圧電基板２の主面から上に、金属層31a,32a,31b,32bの順に４層積層して構成されている。

第１の金属層31a,31bを構成するチタンもしくはチタン合金には、いわゆる純チタン及びアルミニウム，銅，錫，ジルコニウム，バナジウム，ニッケル，コバルト，マンガン，クロム，モリブデン，シリコン，鉄，炭素，窒素，酸素等から選択した少なくとも１種類の元素を添加したチタン合金を用いることができる。クロムもしくはクロム合金には、いわゆる純クロム及びモリブデン，鉄，アルミニウム等から選択した少なくとも１種類の元素を添加したクロム合金を用いることができる。

これらの中でも、アルミニウムを添加したチタン合金又はクロム合金を用いると、膜中に欠陥の少ない第１の金属層31a,31bを得ることができるので、得られた第１の金属層31a,31bの抵抗率を小さくすることができる。それによって、電気抵抗による挿入損失が抑えられ、また、電気抵抗による発熱も抑えられるため、より耐電力性に優れたＩＤＴ電極とすることができる。

また、第２の金属層32a，32bを構成するアルミニウムもしくはアルミニウム合金には、いわゆる純アルミニウム及びゲルマニウム，銅，パラジウム，シリコン，リチウム，スカンジウム，ガリウム，ハフニウム，亜鉛，ジルコニウム，チタン，マグネシウム等から選択した少なくとも１種類の元素を添加したアルミニウム合金を用いることができる。銅もしくは銅合金には、いわゆる純銅及びアルミニウム，亜鉛，錫，ニッケル等を添加した銅合金を用いることができ、金もしくは金合金には、いわゆる純金及び銀，銅，ニッケル，パラジウム，白金，クロム，コバルト，マンガン，亜鉛等から選択した少なくとも１種類の元素を添加した金を用いることができる。

これらの中でも、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を用いると、塩素系ガスを用いたＲＩＥで加工できるため電極指の線幅を１μｍ程度以下の微細加工が容易である。
また、後に図８、図９で説明するように、第２の金属層32a,32bが多結晶である場合には、微量に銅やマグネシウムを添加したアルミニウム合金の方が純アルミニウムよりもマイグレーション耐性に優れており、より耐電力性の高いＩＤＴ電極を実現することができる。さらにまた、銅合金を用いる場合であれば、銅にアルミニウムを添加すると耐酸化性が改善されるため、より長期信頼性に優れたＩＤＴ電極を実現することができる。

以上のように、第１の金属層31a,31bに、第２の金属層32a,32bより抵抗率が大きい材料を用いている。
ここで、本発明の実施形態では、圧電基板２の表面に最も近い第１の金属層31aは、上層の第１の金属層31bよりも配向性が高くなるように形成している。ここで、「配向性」とは、「金属の任意の断面において、結晶方位が同一の方向を向いている程度」をいう。配向性は、Ｘ線回折や電子線回折の回折角の半値幅により定量することができる。

これにより、従来のような第１の金属層31aの配向性を考慮せずに第２の金属層32aを形成した場合に比べて、次のような利点がある。すなわち、第２の金属層32aが第１の金属層31aと接する面での結晶格子の乱れが小さくなるので、圧電基板２の表面に近い、第１の金属層31aの直上における第２の金属層32aの配向性を向上させることができる。
第２の金属層32aの配向性が高いことによって、第２の金属層32aのマイグレーション耐性が向上するので、その第２の金属層32aの耐電力性が強化され、従って、より高い耐電力性を備えたＩＤＴ電極を有する弾性表面波素子を実現することができる。

次に、ＩＤＴ電極３の製造方法を説明する。
圧電基板２の表面に第１の金属層31a,31b及び第２の金属層32a,32bを形成するための成膜方法としては、スパッタリング法，電子ビーム蒸着法，イオンビームスパッタリング法等を用いることができる。
また、圧電基板２の表面に成膜した第１の金属層31a,31b及び第２の金属層32a,32bを、所定のＩＤＴ電極の形状にパターニングする方法としては、金属層の成膜後にフォトリソグラフィを行い、次いでＲＩＥやイオンミリングやウェットエッチングを行う方法を用いればよい。又は、金属層の成膜前に圧電基板２の表面にレジストを形成しフォトリソグラフィを行って所望のパターンを開口した後、金属層を成膜し、その後、レジストを不要部分に成膜された金属層ごと除去するリフトオフプロセスを行ってもよい。

そして、圧電基板２の表面に最も近い第１の金属層31aにおける配向性を上層の第１の金属層31bにおける配向性よりも高いものとするには、成膜レート，成膜圧力，成膜時の基板温度等を調整すればよい。例えば第１の金属層の31aの成膜レートを速くすればよい。
この第１の金属層31a,31bにおける配向性は、例えばＸ線回折，電子線回折を行って得られた回折角の広がり、例えば回折角の半値幅により評価することができる。

このように、本発明の実施形態では、圧電基板２の表面に最も近い第１の金属層31aにおける配向性は、上層の第１の金属層31bにおける配向性よりも高いものとすることにより、その第１の金属層31aの直上の第２の金属層32aの配向性を、その上層の第２の金属層32bの配向性よりも高めることができる。それによって、第２の金属層32aのマイグレーション耐性が向上することから、第２の金属層32aにおける耐電力性を強化することができ、ＩＤＴ電極の耐電力性を高めることができる。

また、この図２に示す例では第１の金属層31aと31ｂとの層厚、及び第２の金属層32aと32bとの層厚をそれぞれほぼ同じであるように示したが、それらはそれぞれ異なっていても構わない。
図３にＩＤＴ電極３の電極指の断面図を示す。図３に示すように、圧電基板２の表面に最も近い第２の金属層32aの層厚を上層の第２の金属層32bの層厚より小さくしている。この場合には、第２の金属層32 ａのほうが、上層の第２の金属層32bより圧電基板２に近いため、第２の金属層32 ａに印加される応力がより大きい。その第２の金属層32ａの膜厚を薄くしたことにより、膜厚方向の結晶粒径を小さくすることができるため、ＩＤＴ電極全体として見た場合の耐電力性をさらに向上させることができる。

今まで説明した電極構造では、圧電基板２の表面に最も近い第１の金属層31aの配向性を向上させることにより、その直上に位置する第２の金属層32aの配向性を向上させていたが、次のような構造を採用することもできる。
ＩＤＴ電極の要部断面図は図２と同様であるが、この構造では、圧電基板２の表面に最も近い第２の金属層32aを、上層の第２の金属層32bより配向性が高くなるように形成している。

この例では、第２の金属層32aの成膜条件を最適化することにより、第１の金属層31aの配向性を考慮せずに、第２の金属層32aの配向性を向上させたものである。
このように第２の金属層32aの配向性を高いものとするための成膜条件としては、成膜レート，成膜圧力，成膜時の基板温度等を調整すればよい。例えば第２の金属層の32a,の成膜レートを速くすればよい。

配向性を高めて、マイグレーション耐性を向上させることができることから、第２の金属層32aにおける耐電力性を強化することができ、ＩＤＴ電極の耐電力性を高めることができる。
なお、第１の金属層31aには第２の金属層32aより抵抗率が大きい材料を用いているため、ＩＤＴ電極のうち電流が流れるのは主に第２の金属層32aである。ＩＤＴ電極の電気抵抗をなるべく小さくするためには、ＩＤＴ電極において第２の金属層32aの占める割合を大きくする方が望ましい。従って、ＩＤＴ電極全体の耐電力性の向上は主に圧電基板２に近い第２の金属層32aの耐電力性を向上させることによって達成することができる。

これにより、従来のような第２の金属層32a,32bの配向性を考慮せずに成膜した場合に比べて、第２の金属層32a,32bのうち圧電基板２の表面に最も近い第２の金属層32aにおける配向性を上層の第２の金属層32bにおける配向性よりも向上させた結果、より高い耐電力性を備えたＩＤＴ電極を有する弾性表面波素子を実現することができる。
今まで説明したＩＤＴ電極では、圧電基板２の表面に最も近い第１の金属層31a又は第２の金属層32aの配向性を向上させていたが、次のような構造を採用することもできる。

ＩＤＴ電極の要部断面図は図１と同様であるが、この例では、圧電基板２の表面に最も近い第１の金属層31aを上層の第１の金属層31bよりも配向性が高くし、かつ、圧電基板に最も近い第２の金属層32aを上層の第２の金属層32bよりも配向性が高くなるように形成している。
このようにすることにより、第１の金属層31aの配向性を向上させた結果、その直上に成膜される第２の金属層32aの配向性を向上させやすくなり、広い範囲の成膜条件で高い配向性を得ることができるようになる。

これにより、従来のような第１の金属層31a,31b及び第２の金属層32a,32bの配向性を考慮せずに成膜した場合に比べて、圧電基板２の表面に最も近い第１の金属層31a及び第２の金属層32aの配向性を向上させることができ、より高いマイグレーション耐性を得ることができるものとなる。従って、より高い耐電力性を備えたＩＤＴ電極を有する弾性表面波素子を実現することができる。

今まで説明したように、図２、図３の本発明の実施の形態では、第１の金属層31a,31bとしてチタンもしくはチタン合金を、第２の金属層32a,32bとしてアルミニウムもしくはアルミニウム合金を選択してＩＤＴ電極を形成している。
ところで、特許文献１１には、図２に示す例に類似の構造で、第１の金属層31a,31bにチタンを用い、下層の第２の金属層32aにアルミニウムに固溶する元素と粒界に析出する又は金属間化合物を形成する元素とを同時に添加した３元以上のアルミニウム合金を用い、上層の第２の金属層32bには例えばアルミニウムに銅を添加した２元アルミニウム合金を用いた例が示されている。

これは、下層の第２の金属層32aにおいて、上層の第２の金属層32bに用いる２元合金に加えて３つ目の元素を添加することによって、圧電基板２に近いため大きな応力が印加される下層の第２の金属層32aの耐電力性を向上させたものである。
しかし、このような構成にすると、各層を成膜するために成膜材料を複数種準備する必要がある。

例えば、スパッタリング法で成膜を行う場合であれば、特許文献１１の場合には、チタンターゲットと、３元以上のアルミニウム合金ターゲット（例えばＡｌ−Ｍｇ−Ｃｕ合金ターゲット等)と、２元以上のアルミニウム合金ターゲット（例えばＡｌ−Ｃｕ合金ターゲット等）との３種類のターゲットが必要となる。これらを用いてＩＤＴ電極を形成しようとすれば、量産性を考慮すると少なくとも３個のターゲットを搭載できる大掛かりなスパッタリング装置が必要となってしまうこととなる。

それに対して、本実施形態の弾性表面波素子におけるＩＤＴ電極を形成するには、第１の金属層31a,31bには同一の材料を用意し、第２の金属層32a,32bに同一の材料を用意すればよい。
量産に際しても少なくとも２個のターゲットを搭載できるスパッタリング装置があれば充分であるため、量産がより容易で経済的である。

また、アルミニウム合金においては添加元素量を増やすと耐電力性は向上するが抵抗率が大きくなってしまうことが知られているが、本発明によれば特に添加元素量を増やす必要は無いため、そういった抵抗率が大きくなるような不都合は起きない。
本発明の弾性表面波素子によれば、ＩＤＴ電極の金属層を配向性が高いものとすることにより抵抗率を小さくすることができる。この抵抗率の減少について、図４を用いて説明する。

図４は、圧電基板上にチタンから成る第１の金属層を０〜500Åの範囲で層厚を変化させて成膜し、その上にアルミニウムに銅を１質量％添加したアルミニウム合金膜から成る第２の金属層を2000Åの層厚で成膜した際の、第２の金属層のシート抵抗の値の変化を調べた線図である。
図４において、横軸はチタンから成る第１の金属層の層厚［Ｔｉ層厚］（単位：Å）を、縦軸はアルミニウム合金膜から成る第２の金属層のシート抵抗［Ａｌ合金膜のシート抵抗］（単位：ｍΩ／ｓｑ．）を表しており、黒丸の点及び特性曲線はＡｌ合金膜のシート抵抗の値の変化を示している。

この図４に示す結果から分かるように、Ｔｉ層厚が30Å未満の領域ではアルミニウム合金膜のシート抵抗は非常に高くなっている。Ｔｉ層厚が30〜80Åの範囲では極小となっており、80Åを超えるとある範囲の値でほぼ一定となっている。
また、この実験に用いたサンプルのアルミニウム合金膜における配向性についてＸ線回折を用いて評価したところ、Ｔｉ層厚が30Å未満の場合には、アルミニウム合金膜の結晶方位がほぼランダムであるという結果であった。

しかし、Ｔｉ層厚が30〜500Åの範囲では結晶方位の（１１１）面が配向していることが確認できた。中でも、Ｔｉ層厚が30〜80Åのときには、アルミニウム合金膜の結晶方位の（１１１）面を示すピークの半値幅が狭いものとなっていた。すなわち、Ｔｉ層厚が30〜80Åの場合に、アルミニウム合金膜における配向性が高いものであることが確認できた。

この結果から、アルミニウム合金膜の配向性とシート抵抗との間に相関があることが分かる。
さらに、本発明の弾性表面波素子におけるＩＤＴ電極の構成によれば、第２の金属層32aの配向性を向上させることによりＩＤＴ電極の低抵抗化が可能である。低抵抗であることによって抵抗による発熱が小さくなるため、より高い耐電力性を得ることができることが分かる。

以上の実験結果より、本発明の弾性表面波素子においてＩＤＴ電極を構成する第１の金属層31a,31bがチタンもしくはチタン合金であり、第２の金属層32a,32bがアルミニウムもしくはアルミニウム合金であるとき、次のことが分かる。
すなわち、第１の金属層31a,31bのうち圧電基板２に最も近い第１の金属層31aの層厚が30Å未満であるときには、第１の金属層31aは島状の非連続膜となっており、その直上の第２の金属層32aの配向性を高めることができないものとなる傾向がある。

また、第１の金属層31aの層厚が80Åを超えるときには、第１の金属層31aを構成する結晶粒が大きく成長してしまうため、第１の金属層31aの上面の平坦性が悪くなり、その直上の第２の金属層32aの配向性を高めることができなくなる傾向があることが分かる。
従って、第１の金属層31a,31bのうち圧電基板２に最も近い第１の金属層31aの層厚は、30〜80Åであることが好ましい。

また、アルミニウム合金については添加元素量を増やすとＲＩＥでの加工時にエッチング残渣が残りやすいという問題があったが、本発明の弾性表面波素子におけるＩＤＴ電極によれば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金に対して新たに添加元素量を増やす必要がないため、そういった問題は起こらない。従って、精度よく微細加工を行って所望の形状のＩＤＴ電極を形成することができる。

なお、次のような材料の変更も可能である。
図５に断面図で示すように、圧電基板２の表面に最も近い第２の金属層32aとその上層の第２の金属層32b’とで材料を変更しても構わない。このような材料の変更の例としては、第２の金属層32aにアルミニウムにマグネシウムを添加した合金を用い、その上層の第２の金属層32b’にアルミニウムに銅を添加した合金を用いるという組合せがある。

アルミニウムにマグネシウムを添加した合金は、耐マイグレーション性には優れているものの酸素が存在する環境ではマグネシウムがアルミニウムより酸化しやすいために、添加したマグネシウムが表面（電極膜と酸素を含む雰囲気との界面）に凝集し強固な酸化膜を形成してしまう。そこでＩＤＴ電極と外部の電極とを接続するための取り出し電極をＩＤＴ電極と同じ材料で形成し、その上にバンプ形成やワイヤーボンディングのためのクロムやアルミニウム，金等からなる積層体の積層を行った場合に、この積層体とアルミニウムにマグネシウムを添加した合金との界面の密着性が悪くなり、接触抵抗も大きくなってしまうという問題がある。

しかし、この例のように第２の金属層32b’にマグネシウムを含まない材料を用いることにより、このような問題を回避することができる。
また、図６に断面図で示すように、圧電基板２の表面に最も近い第１の金属層31aとその上層の第１の金属層31b’とで材料を変更しても構わない。このような材料の変更の例としては、第１の金属層31aにチタン又はチタン合金を用い、その上層の第１の金属層31b’にクロム又はクロム合金を用いるという組合せがある。

クロムはチタンに比べて抵抗率が小さいため、ＩＤＴ電極全体の抵抗を小さくするためにはクロムを用いるのが好適だが、塩素系のガスを用いたＲＩＥでＩＤＴ電極を加工する場合には、クロムのエッチングレートはチタンに比べて非常に遅い。そのため、圧電基板２の面内である程度の膜厚分布を持った金属層を加工する場合に、圧電基板２の面内の全面にわたって圧電基板２直上の第１の金属層31aをエッチングしようとすると、もともと膜厚の薄い部分のエッチングが先に終了し、その場所では圧電基板２全面でエッチングが終了するときにはその部分でかなりオーバーエッチングが進み、圧電基板２自体にダメージを与えてしまうといった現象が発生することがある。

そこで、この例のように第１の金属層31aをチタンによって形成することによって、圧電基板２へのダメージを比較的小さくすることができる。
次に、ＩＤＴ電極を構成する金属が多結晶である場合の結晶構造を説明する。
ここで、図７は従来の弾性表面波素子におけるＩＤＴ電極の結晶構造を説明するための図である。電極指の１本のみを図示している。

ＩＤＴ電極３は金属の大小の結晶粒Ｐにより形成され、かつその結晶粒径はＩＤＴ電極３の表面に近づくほど大きくなっている。また、圧電基板２とＩＤＴ電極３との界面から、ＩＤＴ電極３の表面までの結晶粒界Ｂは、多数が網目状に連続的に存在している。
金属原子のマイグレーションは、結晶粒界Ｂにおいて未結合手が多く存在するために、原子が移動するためのエネルギーが小さくてすむために起き易くなることは、前述の通りである。

図７の構造では、マイグレーションの発生し易い結晶粒界Ｂが、ＩＤＴ電極３の膜厚方向に比べて、圧電基板２の表面と平行な方向に多数存在していることで、これら主面方向の結晶粒界Ｂに沿ってＩＤＴ電極３の側面に移動してきた金属原子がヒロックの原因となり、ＩＤＴ電極３の耐電力性を低下させる要因となっている。
これに対し、図８に、本発明の弾性表面波素子におけるＩＤＴ電極の結晶構造図を示す。

図８によれば、第２の金属層32a,32bにおいて、それらの層の上面から下面にわたって結晶粒Ｐが連続して形成されている。各金属層32a,32bが多数の金属の結晶粒Ｐにより形成される点は従来の弾性表面波素子と同様であるが、結晶粒Ｐの形状が従来とは異なっている。
すなわち、第２の金属層32aにおいて、圧電基板２の表面の直上に形成された大きさのまま、第２の金属層32aの上面まで結晶粒Ｐを柱状に成長させた形状となっている。

第２の金属層32bにおいても、第２の金属層32bの下面から上面まで結晶粒Ｐを柱状に成長させた形状となっている。
このような結晶構造とすることで、マイグレーションの発生し易い結晶粒界Ｂが存在するものの、柱状の結晶粒Ｐが並んだ構造のため、ＩＤＴ電極３の内側から側面へと連続する結晶粒界Ｂの密度が低くなっている。

従って、ＩＤＴ電極３の内側から結晶粒界Ｂに沿って側面に移動してくる金属原子が少なくなることから、ヒロックの発生を低減することができ、耐電力性を向上させることができる。
また、金属層の電気抵抗の大きな要因として、結晶粒界Ｂによる電子の散乱が挙げられるが、本発明の弾性表面波素子においては、ＩＤＴ電極３に関して結晶粒Ｐが柱状結晶構造となっているため、従来の弾性表面波素子におけるＩＤＴ電極と比べて、結晶粒界Ｂの密度を低減することができ、電気抵抗を小さくすることもできる。これにより、弾性表面波素子の電気抵抗に起因する通過帯域内の挿入損失を低減することができ、また、耐電力寿命を短くする一因となる電気抵抗による発熱が小さくなるため、より高い耐電力性を得ることができる。

ＩＤＴ電極３における結晶構造を、ＩＤＴ電極３の厚み方向に対してその下面から上面にわたって柱状の結晶粒Ｐを形成するには、例えば成膜レート，成膜圧力，成膜時の基板温度を、従来より成膜時のプラズマへの入力パワーを大きくし、成膜レートを速くする等の調整を行って適正化すればよい。
なお、このようなＩＤＴ電極３における結晶構造は、例えば透過電子顕微鏡による観察によって評価することができる。

図９に本発明の弾性表面波素子におけるＩＤＴ電極の実施の形態の他の例を説明図で示す。
図８の例では、ＩＤＴ電極３の金属層を形成する結晶粒Ｐが、金属層の下面から上面にわたるまで細長い柱状の形状で形成されるものであった。
しかしこの図９の構造では、さらなる耐電力性の向上を図るために、結晶粒Ｐの大きさが、金属層の厚み方向よりも、圧電基板の主面と平行な方向に大きいものが多く存在するものとしている。ここで言う「多く存在する」とは、その層に占める、金属層の厚み方向よりも圧電基板の主面と平行な方向に大きな結晶粒の体積の合計が、金属層の厚み方向よりも圧電基板の主面と平行な方向に小さな結晶粒の体積の合計より大きいことを意味する。もし、金属層の厚み方向よりも圧電基板の主面と平行な方向に小さい結晶粒が無い場合には、金属層の厚み方向よりも圧電基板の主面と平行な方向に大きい結晶粒が最も多い状態となる。

金属層を形成する結晶粒Ｐを、厚み方向よりも圧電基板の主面方向に大きいものを多く存在させることで、マイグレーションの起こりやすい結晶粒界Ｂの密度をさらに低減することができ、耐電力性をさらに向上させることができる。
なお、図９に示す例では、第１の金属層31a,31b,31cの間に、第２の金属層32b，32cを中間層として２層挿入している。つまり第１の金属層が３層、第２の金属層が３層、合計６層の構成となっている。

この例のように、ＩＤＴ電極における第１及び第２の金属層の総積層数が４層の例だけでなく、さらに第１の金属層を積層した５層の構成や、その上に第２の金属層を交互に積層した６層以上の構成とすると、同じ金属材料を用いてＩＤＴ電極をほぼ同じ膜厚で構成する場合には、層数を多くして各層の結晶粒を小さくする方がマイグレーション耐性を高めることができる。

ただし、ＩＤＴ電極全体の膜厚に占める第１の金属層の割合が大きくなるにつれて、ＩＤＴ電極の電気抵抗が大きくなり、挿入損失が増加し抵抗による発熱が大きくなるため耐電力性も低下するので、適当な積層数の上限が存在する。
図９に示すように、ＩＤＴ電極における第１及び第２の金属層の総積層数を６層とすると、耐電力性に優れ、しかも電気抵抗も比較的小さく、微細加工も比較的容易な、特性及び信頼性に優れたＩＤＴ電極を有する弾性表面波素子とすることができる。

次に、本発明の通信装置の実施形態について、携帯電話機を例にあげて説明する。
受信回路又は送信回路の一方又は両方を備える通信装置において、本発明の弾性表面波素子を、これらの回路に含まれる分波器のバンドパスフィルタとして用いることができる。
図１０に、携帯電話機の高周波回路のブロック回路図を示す。

携帯電話機から送信される高周波信号は、弾性表面波フィルタ４１によりその不要信号が除去され、パワーアンプ４２で増幅された後、アイソレータ４３と本発明の弾性表面波素子を含む分波器３５を通り、アンテナ３４から放射される。
また、アンテナ３４で受信された高周波信号は、本発明の弾性表面波素子を含む分波器３５で切り分けられ、ローノイズアンプ３６で増幅され、弾性表面波フィルタ３７でその不要信号を除去された後、アンプ３８で再増幅されミキサ３９で低周波信号に変換される。

以上のように耐電力性が高く、信頼性にも優れたＩＤＴ電極を有する本発明の弾性表面波素子を、高電力の高周波信号が入力される分波器３５に適用することにより、耐電力性及び信頼性に優れた本発明の通信装置を提供することができる。
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。

例えば、図１ではラダー型フィルタを構成した場合の例を示したが、本発明はフィルタの構造を限定するものではなく、ＤＭＳ型やＩＩＤＴ型のフィルタを用いてもよい。また、入出力パッドの配置も図１に示した例に限定されるものではなく、入出力パッドが圧電基板の対角上に位置するように配置されていても構わない。

38.7°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶基板から成る圧電基板２（基板厚みは250μｍ）の主面に、スパッタリング法により基板側からＴｉ（第１の金属層31a）／Ａｌ−１質量％Ｃｕ（第２の金属層32a）／Ｔｉ（第１の金属層31b）／Ａｌ−１質量％Ｃｕ（第２の金属層32b）からなる４層の導体層を成膜した。層厚はそれぞれ６ｎｍ／209ｎｍ／６ｎｍ／209ｎｍである。

成膜は圧電基板２直上のＴｉ層（第１の金属層31a）及びその直上のＡｌ−１質量％Ｃｕ層（第２の金属層32a）の配向性が高くなるように、従来よりも成膜時のプラズマへの入力パワーを大きくし成膜レートを速くする等の最適化した条件で行った。
本実施例における成膜条件を具体的に説明すると次のようになる。Ar流量100sccm、成膜圧力0.25Paで、Ti成膜時の入力パワーは800W、Al-Cu成膜時の入力パワーは3kWとした。ただし、成膜条件の最適値については装置やターゲットの使用状態に依存するところが大きいため、この成膜条件は不変的なものではなく、使用する成膜装置および装置内の状態に合わせて、最適な成膜条件を決定する必要がある。本実施例では、第1の金属層31aと第1の金属層31b、また、第2の金属層32aと第2の金属層32bは、それぞれ同じ成膜条件で成膜したが、それぞれの成膜条件は第1の金属層31aおよび第2の金属層32aに対して最適化したため、後述するように第1の金属層31aおよび第2の金属層32aの配向性の方が、第1の金属層31bおよび第2の金属層32bの配向性より高くなった。

次に、この導体層をフォトリソグラフィとＲＩＥとによりパターニングして、それぞれ図１に示すようにＩＤＴ電極３と入力パッド部５，７と出力パッド部６，８とを具備する送信側フィルタ領域12及び受信側フィルタ領域13ならびに環状電極１０を有する多数の弾性表面波素子領域を形成した。このときのエッチングガスにはＢＣｌ_３及びＣｌ_２の混合ガスを用いた。ＩＤＴ電極３を形成する電極指の線幅及び隣り合う電極指間の距離はどちらも約１μｍである。

次に、入力パッド部５，７及び出力パッド部６，８及び接地電極パッド部11及び環状電極１０の上に新たなＣｒ／Ｎｉ／Ａｕからなる導体層を積層して、入力パッド部５，７上及び出力パッド部６，８及び接地電極パッド部11上にそれぞれ入力パッド及び出力パッドを形成した。この新たな導体層の厚みはそれぞれ10ｎｍ／1000ｎｍ／100ｎｍである。なお、この環状電極１０は弾性表面波素子１を気密封止するためのものである。

次に、圧電基板２を弾性表面波素子領域毎にダイシングによって分離して多数個の弾性表面波素子１を得た。作製した弾性表面波素子１のＩＤＴ電極３にＦＩＢ（Focused Ion Beam）加工を行って薄片サンプルを作製し、電子線回折を行うことによってＩＤＴ電極３の各層の配向性を調べた。その結果、圧電基板２直上のＴｉ層（第１の金属層31a）及びその直上のＡｌ−１質量％Ｃｕ層（第２の金属層32a）の方が、それぞれその上層に積層したＴｉ層（第１の金属層31b）及びその上のＡｌ−１質量％Ｃｕ層（第２の金属層32b）より配向性が高くなっていることが確認できた。また、ＩＤＴ電極３にＦＩＢ（Focused Ion Beam）加工を行ってIDT電極３の断面を作製し、その面に対してEBSD（Electron BackScatter Diffraction)法を用いた分析を行うことによっても、同様に配向性の違いを確認することができた。

また、比較例として、同じ材料を用いたが従来のように各金属層の配向性を考慮せずに成膜を行った弾性表面波素子のＩＤＴ電極についても同様の評価を行ったところ、圧電基板２直上のＴｉ層（第１の金属層）及びその直上のＡｌ−１質量％Ｃｕ層（第２の金属層）とそれぞれその上層に積層したＴｉ層（第１の金属層）及びその上のＡｌ−１質量％Ｃｕ層（第２の金属層）とで配向性は同程度であり、上記の本発明の実施例における上層のＴｉ層（第１の金属層31b）及びその上のＡｌ−１質量％Ｃｕ層（第２の金属層32b）と同程度であった。

次に、本発明の実施例及び比較例の弾性表面波素子１をそれぞれＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板からなる実装用基体上に主面を対面させて実装した。
ここで、ＬＴＣＣ基板は圧電基板２の主面に形成した環状電極１０に対応する基体側環状電極及び弾性表面波素子１の入出力パッドと接続されるパッド電極を有しており、予めこれら基体側環状電極及びパッド電極には半田を印刷しておいた。これに弾性表面波素子１を実装するにおいては、これら半田パターンに一致するように弾性表面波素子１を配置して超音波を印加することにより仮固定し、その後、加熱することにより半田を溶融することによって環状電極１０と基体側環状電極とを、及び入出力パッドとパッド電極とを接続した。これにより、弾性表面波素子１のＩＤＴ電極３及び入出力パッドは、ＬＴＣＣ基板の基体側環状電極とこれに接続された環状電極１０とによって完全に気密封止された。なお、弾性表面波素子１の実装工程は窒素雰囲気下で行った。

次に、樹脂モールドを行い、弾性表面波素子１の他方主面（裏面）をモールド樹脂で保護し、最後に実装用基体を各弾性表面波素子間でダイシングすることにより、本発明の実施例及び比較例の弾性表面波装置を得た。
このようにして作製した本発明の実施例と比較例とについて、電気特性を評価したところ、どちらもほぼ同様の特性が得られたが、本発明の実施例の方が、若干挿入損失が小さかった。また、耐電力試験を行ったところ、本発明の実施例の方が同じ雰囲気温度で同じ周波数の同じ電力を印加したときの寿命が平均して比較例の４倍程度となって、本発明の実施例では大幅に改善されていることが確認できた。

38.7°ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム単結晶基板から成る圧電基板２（基板厚みは250μｍ）の主面に、スパッタリング法により基板上にＡｌ−１質量％Ｃｕからなる金属層を成膜した。層厚は390ｎｍである。この成膜は、圧電基板２上のＡｌ−１質量％Ｃｕからなる金属層の厚み方向に対して、上面から下面にかけて１つの結晶粒のみが集まったものにより形成されるように、従来より成膜時のプラズマへの入力パワーを大きくし成膜レートを速くする等の適正化した条件で行った。

本実施例における成膜条件は、Ar流量100sccm、成膜圧力0.25Paで、Ti成膜時の入力パワーは800W、Al-Cu成膜時の入力パワーは3kWとした。ただし、成膜条件の最適値については装置やターゲットの使用状態に依存するところが大きいため、この成膜条件は不変的なものではなく、使用する成膜装置および装置内の状態に合わせて、最適な成膜条件を決定する必要がある。

次に、この金属層をフォトリソグラフィとＲＩＥとによりパターニングして、それぞれ図１に示すようにＩＤＴ電極３と入力パッド部５，７と出力パッド部６，８とを具備する送信側フィルタ領域12及び受信側フィルタ領域13、ならびに環状電極10を有する多数の弾性表面波素子領域を形成した。このときのエッチングガスにはＢＣｌ_３及びＣｌ_２の混合ガスを用いた。ＩＤＴ電極３を形成する電極指の線幅及び隣り合う電極指間の距離はどちらも約１μｍである。

次に、入力パッド部５，７及び出力パッド部６，８及び接地電極パッド部11及び環状電極10の上に新たなＣｒ／Ｎｉ／Ａｕからなる導体層を積層して、入力パッド部５，７上及び出力パッド部６，８及び接地電極パッド部11上にそれぞれ入力パッド及び出力パッドを形成した。この新たな導体層の厚みはそれぞれ10ｎｍ／1000ｎｍ／100ｎｍである。なお、この環状電極10は弾性表面波素子１を気密封止するためのものである。

次に、圧電基板２を弾性表面波素子領域毎にダイシングによって分離して、多数個の弾性表面波素子１を得た。作製した弾性表面波素子１のＩＤＴ電極３にＦＩＢ（Focused Ion Beam）加工を行って薄片サンプルを作製し、透過電子顕微鏡観察を行うことによってＩＤＴ電極３を形成する結晶粒Ｐの形状を調べた。その結果、圧電基板２上のＡｌ−１質量％Ｃｕからなる金属層において、金属層の厚み方向に対してその上面から下面にわたる１つの結晶粒のみが連続したものにより形成されていることが確認された。これは図８の説明図とほぼ類似の結晶構造であった。

また、比較例として、同じ材料を用いたが従来と同様に結晶粒の形状を考慮せずに金属層の成膜を行った弾性表面波素子のＩＤＴ電極についても同様の評価を行ったところ、圧電基板２上のＡｌ−１質量％Ｃｕからなる金属層において、圧電基板２とＩＤＴ電極との界面からＩＤＴ電極の表面までの結晶粒界Ｂは多数の網目状に連続的に存在し、かつその結晶粒径もＩＤＴ電極の表面に近づくほど大きくなっていた。これは図７の説明図とほぼ類似の結晶構造であった。

次に、本発明の実施例の弾性表面波素子１及び比較例の弾性表面波素子をそれぞれＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板からなる実装用基体上に主面を対面させて実装した。ここで、ＬＴＣＣ基板は圧電基板２の主面に形成した環状電極10に対応する基体側環状電極及び弾性表面波素子１の入出力パッドと接続されるパッド電極を有しており、予めこれら基体側環状電極及びパッド電極には半田を印刷しておいた。これに弾性表面波素子１を実装するにおいては、これら半田パターンに一致するように弾性表面波素子１を配置して超音波を印加することにより仮固定し、その後、加熱することにより半田を溶融することによって環状電極10と基体側環状電極とを、及び入出力パッドとパッド電極とを接続した。これにより、弾性表面波素子１のＩＤＴ電極３及び入出力パッドは、ＬＴＣＣ基板の基体側環状電極とこれに接続された環状電極10とによって完全に気密封止された。なお、弾性表面波素子１の実装工程は窒素雰囲気下で行った。

次に、樹脂モールドを行い、弾性表面波素子１の他方主面（裏面）をモールド樹脂で保護し、最後に実装用基体を各弾性表面波素子間でダイシングすることにより、本発明の実施例の弾性表面波素子１及び比較例の弾性表面波素子を用いた弾性表面波装置を得た。
このようにして作製した本発明の実施例と比較例とについて、電気特性を評価したところ、どちらもほぼ同様の特性が得られたが、本発明の実施例の方が、挿入損失が若干小さかった。また、耐電力試験を行ったところ、本発明の実施例の方が同じ雰囲気温度（50℃）で同じ周波数（通過帯域の中心周波数）の同じ電力（２Ｗ）を印加したときの寿命（ＩＤＴ電極が破壊に至るまでの時間）が比較例に対して、平均して10倍程度向上し、本発明の実施例では大幅に耐電力性が改善されていることが確認できた。

Claims (9)

1. 圧電基板と、
   該圧電基板上に、チタンもしくはチタン合金又はクロムもしくはクロム合金から成る複数の第１の金属層と、アルミニウム合金から成る複数の第２の金属層とが、それぞれ一層ずつ交互に積層されて形成された電極によって構成されたＩＤＴ電極とを具備し、
   前記圧電基板の表面に最も近い前記第１の金属層における配向性が、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第１の金属層における配向性よりも高く、
   前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層の厚みが、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層の厚みより小さく、且つ、前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層における配向性が、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層における配向性よりも高く、
   前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層がアルミニウムにマグネシウムを添加したアルミニウム合金であり、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層がアルミニウムに銅を添加したアルミニウム合金である弾性表面波素子。
2. 前記第１の金属層がチタンもしくはチタン合金である請求項１記載の弾性表面波素子。
3. 前記第１の金属層の前記圧電基板の表面に最も近い層の層厚が３０〜８０Åである請求項２記載の弾性表面波素子。
4. 前記第２の金属層は、圧電基板の表面に遠い面から、圧電基板の表面に近い面にわたって、結晶粒が連続して形成されている請求項１記載の弾性表面波素子。
5. 圧電基板と、
   該圧電基板上に、チタンもしくはチタン合金又はクロムもしくはクロム合金から成る少なくとも１つの第１の金属層と、アルミニウム合金から成る複数の第２の金属層とが、それぞれ一層ずつ交互に積層されて形成された電極によって構成されたＩＤＴ電極とを具備し、
   前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層の厚みが、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層の厚みより小さく、且つ、前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層における配向性が、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層における配向性よりも高く、
   前記圧電基板の表面に最も近い前記第２の金属層がアルミニウムにマグネシウムを添加したアルミニウム合金であり、それより前記圧電基板の表面から離れた前記第２の金属層がアルミニウムに銅を添加したアルミニウム合金である弾性表面波素子。
6. 前記第１の金属層がチタンもしくはチタン合金である請求項５記載の弾性表面波素子。
7. 前記第１の金属層の前記圧電基板の表面に最も近い層の層厚が３０〜８０Åである請求項６記載の弾性表面波素子。
8. 請求項１記載の弾性表面波素子を分波器として用いた通信装置。
9. 請求項５記載の弾性表面波素子を分波器として用いた通信装置。

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