JPH06350373A - 弾性表面波装置およびその製造方法 - Google Patents
弾性表面波装置およびその製造方法Info
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- JPH06350373A JPH06350373A JP13724293A JP13724293A JPH06350373A JP H06350373 A JPH06350373 A JP H06350373A JP 13724293 A JP13724293 A JP 13724293A JP 13724293 A JP13724293 A JP 13724293A JP H06350373 A JPH06350373 A JP H06350373A
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- wave device
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 交差櫛状電極の電極パターン形成後、真空中
あるいは非酸化性の雰囲気中で、２５０℃以上５００℃
以下の熱処理を施すことによって、多結晶の材料から成
る交差櫛状電極（１１）の電極指（１２）の最小幅（１
３）における結晶粒界が、３つ以上の結晶粒の接点を有
さないようになるまで、あるいは電極指の平均結晶粒径
（１４）を電極指の最小幅に対して１．２を越える大き
さになるまで、結晶粒を成長させる。 【効果】 寿命が長く、かつ電気抵抗が低い優れた性能
をもつ表面弾性波装置を得ることができる。
あるいは非酸化性の雰囲気中で、２５０℃以上５００℃
以下の熱処理を施すことによって、多結晶の材料から成
る交差櫛状電極（１１）の電極指（１２）の最小幅（１
３）における結晶粒界が、３つ以上の結晶粒の接点を有
さないようになるまで、あるいは電極指の平均結晶粒径
（１４）を電極指の最小幅に対して１．２を越える大き
さになるまで、結晶粒を成長させる。 【効果】 寿命が長く、かつ電気抵抗が低い優れた性能
をもつ表面弾性波装置を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は大電力を電送し、または
大振幅の弾性表面波動が定在波として存在する弾性表面
波装置およびその製造方法に関する。
大振幅の弾性表面波動が定在波として存在する弾性表面
波装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、弾性表面波装置は電力を電送する
弾性表面波フィルタとして、あるいは大振幅表面波動が
定在波として存在する弾性表面波共振器として用いられ
ている。
弾性表面波フィルタとして、あるいは大振幅表面波動が
定在波として存在する弾性表面波共振器として用いられ
ている。
【０００３】従来の弾性表面波装置を模式的に図２に示
す。この弾性表面波装置は、水晶基板（１０）上にＡｌ
を蒸着させＡｌ膜を形成した後、フォトエッチング法に
より電極形状にパターニングし、交差櫛状電極を形成す
ることによって、作成される。このように形成した交差
櫛状電極（１１）の電極指（１２）であるＡｌ膜は、そ
の電極指の最小幅（１３）の中に数個〜数１０個の結晶
粒が含まれ、平均的には、あらゆる方向の結晶粒界がほ
ぼ等方的に存在する。以下この結晶を通常結晶という。
す。この弾性表面波装置は、水晶基板（１０）上にＡｌ
を蒸着させＡｌ膜を形成した後、フォトエッチング法に
より電極形状にパターニングし、交差櫛状電極を形成す
ることによって、作成される。このように形成した交差
櫛状電極（１１）の電極指（１２）であるＡｌ膜は、そ
の電極指の最小幅（１３）の中に数個〜数１０個の結晶
粒が含まれ、平均的には、あらゆる方向の結晶粒界がほ
ぼ等方的に存在する。以下この結晶を通常結晶という。
【０００４】また、ＡｌにＣｕを添加して合金化させ、
電極指として用いる方法が「シンソリッド フィルムズ
６４巻（１９７９年）、９−１５頁（Thin Solid Fil
ms.(1979) pp.9-15）」に記載されている。さらに、イ
オンビームスパッタ法で結晶粒を電極指幅に比べて微細
化する方法が、特開平２−３０５０１２に記載されてい
る。
電極指として用いる方法が「シンソリッド フィルムズ
６４巻（１９７９年）、９−１５頁（Thin Solid Fil
ms.(1979) pp.9-15）」に記載されている。さらに、イ
オンビームスパッタ法で結晶粒を電極指幅に比べて微細
化する方法が、特開平２−３０５０１２に記載されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】通常結晶の構造では、
「電子通信学会論文誌、巻Ｊ６７Ｃ、第３号、２７８〜
２８５頁（１９８４年３月）」に述べられているよう
に、弾性表面波によって生じる基板表面の歪が、表面上
に形成されたＡｌ電極薄膜に内部応力を発生させ、応力
が閾値を越えた部分でＡｌ結晶粒界移動が起こり、ボイ
ド（穴）およびヒロック（突起）が形成され、短絡、断
線による出力停止という故障が発生し、寿命が短いこと
が問題であった。
「電子通信学会論文誌、巻Ｊ６７Ｃ、第３号、２７８〜
２８５頁（１９８４年３月）」に述べられているよう
に、弾性表面波によって生じる基板表面の歪が、表面上
に形成されたＡｌ電極薄膜に内部応力を発生させ、応力
が閾値を越えた部分でＡｌ結晶粒界移動が起こり、ボイ
ド（穴）およびヒロック（突起）が形成され、短絡、断
線による出力停止という故障が発生し、寿命が短いこと
が問題であった。
【０００６】また、電極指としてＣｕ添加Ａｌ合金を用
いる方法も、Ｃｕを添加すればするほど電気抵抗が大き
くなり、大電力動作時の寿命も不十分であった。
いる方法も、Ｃｕを添加すればするほど電気抵抗が大き
くなり、大電力動作時の寿命も不十分であった。
【０００７】さらに、結晶粒を微細化する方法も、電気
抵抗と大電力動作時の寿命に問題点があった。
抵抗と大電力動作時の寿命に問題点があった。
【０００８】本発明の目的は寿命が長く、かつ電気抵抗
の低い優れた性能をもつ表面弾性波装置とその製造方法
とを提供することにある。
の低い優れた性能をもつ表面弾性波装置とその製造方法
とを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、多結晶Ａｌ
もしくは多結晶Ａｌ合金からなる交差櫛状電極パターン
形成後、真空中もしくは非酸化性のガスである水素、ア
ルゴン、窒素の何れかのガス雰囲気中で、２５０℃以上
５００℃以下の熱処理を施すことによって、交差櫛状電
極（図１の１１）の電極指（１２）の最小幅（１３）に
おける結晶粒界が３つ以上の結晶粒の接点を有さないよ
うになるまで、あるいは交差櫛状電極の電極指の平均結
晶粒径（１４）を電極指の最小幅に対して１．２を越え
る大きさになるまで、結晶粒を成長させることによって
達成される。この熱処理の時間は高温ほど短時間です
み、２５０℃〜３００℃では１〜３時間、３００℃〜３
５０℃では２０分〜１時間、３５０℃〜５００℃では１
０分程度でよい。
もしくは多結晶Ａｌ合金からなる交差櫛状電極パターン
形成後、真空中もしくは非酸化性のガスである水素、ア
ルゴン、窒素の何れかのガス雰囲気中で、２５０℃以上
５００℃以下の熱処理を施すことによって、交差櫛状電
極（図１の１１）の電極指（１２）の最小幅（１３）に
おける結晶粒界が３つ以上の結晶粒の接点を有さないよ
うになるまで、あるいは交差櫛状電極の電極指の平均結
晶粒径（１４）を電極指の最小幅に対して１．２を越え
る大きさになるまで、結晶粒を成長させることによって
達成される。この熱処理の時間は高温ほど短時間です
み、２５０℃〜３００℃では１〜３時間、３００℃〜３
５０℃では２０分〜１時間、３５０℃〜５００℃では１
０分程度でよい。
【００１０】なお、結晶粒径は２次元の粒の面積と等し
い面積を持つ円の直径とし、平均結晶粒径は一定領域内
に存在する複数の結晶粒の結晶粒の平均値とした。
い面積を持つ円の直径とし、平均結晶粒径は一定領域内
に存在する複数の結晶粒の結晶粒の平均値とした。
【００１１】
【作用】交差櫛状電極パターン形成後、Ａｌの再結晶温
度である２５０℃以上の熱処理をすることで、Ａｌの結
晶粒径は電極指の最小幅よりも大きくなり、電極指の最
小幅における結晶粒界には３つ以上の結晶粒の接点がな
くなって、結晶粒界は電極指の幅方向に揃う。この結晶
粒径の電極指幅に対する割合と寿命との関係を図６に示
す。図６に示されているように、結晶粒径が電極指幅に
対して１．２を越えると寿命は著しく改善される。表面
弾性波によって生じる機械的な応力は電極指の幅方向に
主成分をもっている。従って、結晶粒界が電極指の幅方
向に揃うと、滑り変形等の劣化機構の作用は減衰してい
くので、電極指は非常に劣化しにくくなり、寿命が改善
される。
度である２５０℃以上の熱処理をすることで、Ａｌの結
晶粒径は電極指の最小幅よりも大きくなり、電極指の最
小幅における結晶粒界には３つ以上の結晶粒の接点がな
くなって、結晶粒界は電極指の幅方向に揃う。この結晶
粒径の電極指幅に対する割合と寿命との関係を図６に示
す。図６に示されているように、結晶粒径が電極指幅に
対して１．２を越えると寿命は著しく改善される。表面
弾性波によって生じる機械的な応力は電極指の幅方向に
主成分をもっている。従って、結晶粒界が電極指の幅方
向に揃うと、滑り変形等の劣化機構の作用は減衰してい
くので、電極指は非常に劣化しにくくなり、寿命が改善
される。
【００１２】また、熱処理する際は、真空中か、もしく
はＡｌ膜と反応しない非酸化性ガスである水素、アルゴ
ン、窒素の何れかのガスを用いることが必要である。
はＡｌ膜と反応しない非酸化性ガスである水素、アルゴ
ン、窒素の何れかのガスを用いることが必要である。
【００１３】アルミニウムの結晶粒径と電気抵抗の関係
を図５に示す。結晶粒径が２００ｎｍを下回ると、急激
に電気抵抗率は上昇するが、本発明によって得られた結
晶粒径は条件によって異なるが、おおよそ２００〜３０
００ｎｍ程度であり、電気抵抗率は通常結晶アルミニウ
ムの値に近く、低抵抗値が得られる。
を図５に示す。結晶粒径が２００ｎｍを下回ると、急激
に電気抵抗率は上昇するが、本発明によって得られた結
晶粒径は条件によって異なるが、おおよそ２００〜３０
００ｎｍ程度であり、電気抵抗率は通常結晶アルミニウ
ムの値に近く、低抵抗値が得られる。
【００１４】なお、熱処理温度が５００℃をこえるとア
ルミニウム膜は圧電性基板と反応し、抵抗が高くなる。
ルミニウム膜は圧電性基板と反応し、抵抗が高くなる。
【００１５】
【実施例】（実施例１）図１は本発明の実施例を示す、
光通信用タイミング抽出器に用いられる表面弾性波装置
の電極およびその製造方法を説明する図である。以下順
を追って説明する。
光通信用タイミング抽出器に用いられる表面弾性波装置
の電極およびその製造方法を説明する図である。以下順
を追って説明する。
【００１６】３６回転ＹカットＺ伝搬水晶基板（ＡＴ
Ｚ）（１０）上に抵抗加熱蒸着法で厚さ３５ｎｍの純Ａ
ｌ薄膜を形成した。実際には予備排気室を設けた高真空
（到達真空度〜１／１０6Ｐａ）スパッタ装置を用い、
予備排気室で３００℃の加熱処理を施して基板への吸着
物を取り除いた後、高真空で膜を形成した。成膜時の基
板温度は約１００℃で、形成速度は１００ｎｍ／分程度
にした。フォトエッチング法で電極形状にパターニング
して、電極指（１２）を有する交差櫛状電極（１１）を
開口長２００μｍ、１００対で互いに弾性表面波を送受
するように設け、二開口弾性表面波共振器を構成した。
電極指の最小幅（１３）は５００ｎｍである。金属電極
パターンを形成した後、非酸化性ガス雰囲気（水素、ア
ルゴン、もしくは窒素ガス）中で熱処理を施した。熱処
理温度は２００℃から５００℃まで変化させ特性を比較
した。このパターン形成後の熱処理で電極指の結晶粒が
成長して、結晶粒界が電極指の幅方向に揃い、いわゆる
バンブー構造になった。なお、この電極の電気抵抗率は
約３．０μΩｃｍであった。
Ｚ）（１０）上に抵抗加熱蒸着法で厚さ３５ｎｍの純Ａ
ｌ薄膜を形成した。実際には予備排気室を設けた高真空
（到達真空度〜１／１０6Ｐａ）スパッタ装置を用い、
予備排気室で３００℃の加熱処理を施して基板への吸着
物を取り除いた後、高真空で膜を形成した。成膜時の基
板温度は約１００℃で、形成速度は１００ｎｍ／分程度
にした。フォトエッチング法で電極形状にパターニング
して、電極指（１２）を有する交差櫛状電極（１１）を
開口長２００μｍ、１００対で互いに弾性表面波を送受
するように設け、二開口弾性表面波共振器を構成した。
電極指の最小幅（１３）は５００ｎｍである。金属電極
パターンを形成した後、非酸化性ガス雰囲気（水素、ア
ルゴン、もしくは窒素ガス）中で熱処理を施した。熱処
理温度は２００℃から５００℃まで変化させ特性を比較
した。このパターン形成後の熱処理で電極指の結晶粒が
成長して、結晶粒界が電極指の幅方向に揃い、いわゆる
バンブー構造になった。なお、この電極の電気抵抗率は
約３．０μΩｃｍであった。
【００１７】本実施例の熱処理を行った弾性表面波共振
装置と、熱処理を施していない従来の装置の耐電力特性
を比較した。図３は、共振装置に印加する入力電力と劣
化時間との関係を示す図である。劣化を加速するため
に、周囲温度を１２０℃に保ち、入力電力を１００〜８
００ｍＷとした。劣化時間は、共振周波数が初期値から
５０ｋＨｚ変化するまでの時間とした。図３から分かる
ように、本発明のバンブー結晶による電極指の装置で
は、従来の微結晶のものと比べて、同じ入力電力におけ
る寿命は二桁以上、同じ寿命を与える入力電力としては
一桁以上耐性が改善された。また、従来の通常結晶のア
ルミニウムや銅を添加したアルミニウム合金よりも、寿
命は改善された。
装置と、熱処理を施していない従来の装置の耐電力特性
を比較した。図３は、共振装置に印加する入力電力と劣
化時間との関係を示す図である。劣化を加速するため
に、周囲温度を１２０℃に保ち、入力電力を１００〜８
００ｍＷとした。劣化時間は、共振周波数が初期値から
５０ｋＨｚ変化するまでの時間とした。図３から分かる
ように、本発明のバンブー結晶による電極指の装置で
は、従来の微結晶のものと比べて、同じ入力電力におけ
る寿命は二桁以上、同じ寿命を与える入力電力としては
一桁以上耐性が改善された。また、従来の通常結晶のア
ルミニウムや銅を添加したアルミニウム合金よりも、寿
命は改善された。
【００１８】図４は電極指パターン形成後の熱処理温度
と寿命との関係とを調べた結果である。２５０℃以上で
熱処理の効果が顕著に現れており、３００℃を越えると
効果はほとんど変わらない。この場合の熱処理時間は２
０分とした。
と寿命との関係とを調べた結果である。２５０℃以上で
熱処理の効果が顕著に現れており、３００℃を越えると
効果はほとんど変わらない。この場合の熱処理時間は２
０分とした。
【００１９】ここではＡＴＺカットの水晶基板を用いた
ので、どの方位でもほとんど同様に利用できる。また、
ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウ
ム（ＬｉＴａＯ3）等の圧電性基板を用いても良い。さ
らに、ここでは交差櫛状電極として、純Ａｌを用いた
が、銅等を微量添加したＡｌ合金を用いても良い。
ので、どの方位でもほとんど同様に利用できる。また、
ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウ
ム（ＬｉＴａＯ3）等の圧電性基板を用いても良い。さ
らに、ここでは交差櫛状電極として、純Ａｌを用いた
が、銅等を微量添加したＡｌ合金を用いても良い。
【００２０】また、Ａｌの膜厚は、ここでは３５ｎｍと
したが、電極指の最小幅よりも小さい値であれば良い。
したが、電極指の最小幅よりも小さい値であれば良い。
【００２１】なお、交差櫛状電極のアルミニウム膜を形
成する際の雰囲気を高純度化あるいは高真空化し、膜中
に取り込まれる窒素、酸素等の元素を低減すると、Ａｌ
膜の結晶粒成長が起こり易くなる。
成する際の雰囲気を高純度化あるいは高真空化し、膜中
に取り込まれる窒素、酸素等の元素を低減すると、Ａｌ
膜の結晶粒成長が起こり易くなる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、寿命が長くかつ電気抵
抗が低い、優れた性能をもつ表面弾性波装置を得ること
ができる。
抗が低い、優れた性能をもつ表面弾性波装置を得ること
ができる。
【図１】本発明の表面弾性波装置を示す図。
【図２】従来の表面弾性波装置を示す図。
【図３】表面弾性波装置の入力電力と寿命の関係を示す
図。
図。
【図４】本発明の電極パターン形成後の熱処理温度と寿
命の関係を示す図。
命の関係を示す図。
【図５】アルミニウムの結晶粒径と電気抵抗の関係を示
す図。
す図。
【図６】結晶粒径の電極指幅に対する割合と寿命との関
係を示す図。
係を示す図。
１０…圧電基板、１１…入出力Ａｌ交差櫛状電極、１２
…入出力Ａｌ電極指、１３…電極指の最小幅、１４…結
晶粒径。
…入出力Ａｌ電極指、１３…電極指の最小幅、１４…結
晶粒径。
Claims (6)
- 【請求項１】圧電性基板と、前記圧電性基板上に電極指
を備えた交差櫛状電極とを有する弾性表面波装置におい
て、前記交差櫛状電極は多結晶の材料からなり、前記電
極指の最小幅における結晶粒界は３つ以上の結晶粒の接
点を有さないことを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項２】請求項１記載の弾性表面波装置において、
前記材料はアルミニウムもしくはアルミニウム合金であ
ることを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項３】請求項１または２記載の弾性表面波装置お
いて、前記圧電性基板は水晶基板、ニオブ酸リチウム基
板、タンタル酸リチウム基板の何れかであることを特徴
とする表面弾性波装置。 - 【請求項４】圧電性基板と、前記圧電性基板上に電極指
を備えた交差櫛状電極とを有する弾性表面波装置におい
て、前記交差櫛状電極は多結晶の材料からなり、前記電
極指における前記材料の平均結晶粒径は電極指幅に対し
て１．２を越えていることを特徴とする弾性表面波装
置。 - 【請求項５】圧電性基板上に交差櫛状電極を形成した
後、非酸化性ガスあるいは真空中で２５０℃以上５００
℃以下の熱処理を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６】請求項５記載の弾性表面波装置の製造方法
において、前記非酸化性ガスは水素、アルゴン、窒素の
何れかであることを特徴とする弾性表面波装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13724293A JPH06350373A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 弾性表面波装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13724293A JPH06350373A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 弾性表面波装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06350373A true JPH06350373A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=15194099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13724293A Pending JPH06350373A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 弾性表面波装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06350373A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997011526A1 (fr) * | 1995-09-21 | 1997-03-27 | Tdk Corporation | Dispositif de traitement des ondes acoustiques de surface et son procede de fabrication |
| WO1999054995A1 (fr) * | 1998-04-21 | 1999-10-28 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. | Dispositif de traitement des ondes acoustiques de surface et son procede de production, dispositif de communication mobile comprenant ce dernier |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP13724293A patent/JPH06350373A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997011526A1 (fr) * | 1995-09-21 | 1997-03-27 | Tdk Corporation | Dispositif de traitement des ondes acoustiques de surface et son procede de fabrication |
| US5929723A (en) * | 1995-09-21 | 1999-07-27 | Tdk Corporation | Surface acoustic wave apparatus having an electrode that is a doped alloy film |
| WO1999054995A1 (fr) * | 1998-04-21 | 1999-10-28 | Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd. | Dispositif de traitement des ondes acoustiques de surface et son procede de production, dispositif de communication mobile comprenant ce dernier |
| US6297580B1 (en) | 1998-04-21 | 2001-10-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Surface acoustic wave device and production method thereof and mobile communication equipment using it |
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