JPH07111436A - 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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- JPH07111436A JPH07111436A JP25396693A JP25396693A JPH07111436A JP H07111436 A JPH07111436 A JP H07111436A JP 25396693 A JP25396693 A JP 25396693A JP 25396693 A JP25396693 A JP 25396693A JP H07111436 A JPH07111436 A JP H07111436A
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- acoustic wave
- electrode
- crystal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 素子の損失を防ぐと共に、寿命の長い優れた
性能をもつ表面弾性波装置を提供することにある。 【構成】 電極材料（１０）の結晶粒界とその付近に高
融点金属と電極材料の化合物（１５）が存在している弾
性表面波装置。
性能をもつ表面弾性波装置を提供することにある。 【構成】 電極材料（１０）の結晶粒界とその付近に高
融点金属と電極材料の化合物（１５）が存在している弾
性表面波装置。
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、弾性表面波装置の応用範囲が拡が
り、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るようになった。
り、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るようになった。
【０００３】従来の弾性表面波装置を模式的に図９に示
す。この弾性表面波装置は、水晶基板（２）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−ニングし、電極指（１）を有する交
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のＡｌ結晶を、以下通常結
晶という。
す。この弾性表面波装置は、水晶基板（２）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−ニングし、電極指（１）を有する交
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のＡｌ結晶を、以下通常結
晶という。
【０００４】また、特願昭５９−４８１２に記載されて
いるように、電極表面をより機械的に強固な導体または
絶縁体で覆う方法も提案されている。
いるように、電極表面をより機械的に強固な導体または
絶縁体で覆う方法も提案されている。
【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）」に記載されているよう
に、その送受波電極、反射器の微細電極指において、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）」に記載されているよう
に、その送受波電極、反射器の微細電極指において、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、電極表面をより機械的に強固な導体
または絶縁体で覆う方法では、素子の損失が増大してし
まうという欠点があった。
または絶縁体で覆う方法では、素子の損失が増大してし
まうという欠点があった。
【０００７】本発明の目的は、素子の損失を防ぐと共に
寿命の長い優れた性能をもつ表面弾性波装置を提供する
ことにある。
寿命の長い優れた性能をもつ表面弾性波装置を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、基板上に電
極を形成した後、高融点金属を前記電極に積ねて形成
し、熱処理を施して両者を反応させ、未反応の高融点金
属を除去し、さらにフォトエッチング法により電極パタ
ーンを形成することによって達成される。
極を形成した後、高融点金属を前記電極に積ねて形成
し、熱処理を施して両者を反応させ、未反応の高融点金
属を除去し、さらにフォトエッチング法により電極パタ
ーンを形成することによって達成される。
【０００９】
【作用】本発明の、高融点金属Ｗ（タングステン）とＡ
ｌとを４５０度で１０分間熱処理することによって、Ａ
ｌ電極の結晶粒界近傍にＷ−Ａｌ化合物を形成した弾性
表面波装置と、熱処理を施していない従来の通常結晶電
極の装置の耐電力特性を比較した結果を図７に示す。図
７は弾性表面波に印加する入力電力と、劣化時間との関
係を示すものである。劣化を加速するために、周囲温度
を１２０℃に保ち、入力電力を１００〜８００ｍＷ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７から分かるように、本発
明の装置では、従来の通常結晶のものと比べて、同じ入
力電力における寿命は約三桁程度、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。
ｌとを４５０度で１０分間熱処理することによって、Ａ
ｌ電極の結晶粒界近傍にＷ−Ａｌ化合物を形成した弾性
表面波装置と、熱処理を施していない従来の通常結晶電
極の装置の耐電力特性を比較した結果を図７に示す。図
７は弾性表面波に印加する入力電力と、劣化時間との関
係を示すものである。劣化を加速するために、周囲温度
を１２０℃に保ち、入力電力を１００〜８００ｍＷ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７から分かるように、本発
明の装置では、従来の通常結晶のものと比べて、同じ入
力電力における寿命は約三桁程度、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。
【００１０】これは以下のように考えられる。表面弾性
波素子の動作によって電極に生じた応力を回復させるた
め、電極中の原子移動が起こる。その結果、ボイドとヒ
ロックができる。ところが、電極表面を高融点金属で覆
い熱処理を施すと、電極の結晶粒界の近傍でこれらが反
応する。素子動作温度（高々１００℃程度）では原子移
動が殆ど結晶粒界を通じて起こるため、未反応の高融点
金属を除去しても、粒界に残存する高融点金属のため電
極金属原子の移動は十分抑制される。その結果、ボイド
やヒロックが生じにくく、電極の長寿命化を達成するこ
とができる。
波素子の動作によって電極に生じた応力を回復させるた
め、電極中の原子移動が起こる。その結果、ボイドとヒ
ロックができる。ところが、電極表面を高融点金属で覆
い熱処理を施すと、電極の結晶粒界の近傍でこれらが反
応する。素子動作温度（高々１００℃程度）では原子移
動が殆ど結晶粒界を通じて起こるため、未反応の高融点
金属を除去しても、粒界に残存する高融点金属のため電
極金属原子の移動は十分抑制される。その結果、ボイド
やヒロックが生じにくく、電極の長寿命化を達成するこ
とができる。
【００１１】一方、未反応の高融点金属の有無による素
子損失を比較したのが、図８である。図８からわかるよ
うに、Ｗが除去されている電極は、Ｗが残存している電
極に比べ約２倍損失が少なくなっている。Ｗを除去する
ことで損失を１５ｄＢ程度以下とすることができ、実用
上好ましい。これは、未反応の高融点金属を除去するこ
とによって電極重量が軽減され、共振時の基板表面に誘
起される振動が伝わりやすくなるため、表面弾性波素子
の損失を防ぐことができると考えられる。
子損失を比較したのが、図８である。図８からわかるよ
うに、Ｗが除去されている電極は、Ｗが残存している電
極に比べ約２倍損失が少なくなっている。Ｗを除去する
ことで損失を１５ｄＢ程度以下とすることができ、実用
上好ましい。これは、未反応の高融点金属を除去するこ
とによって電極重量が軽減され、共振時の基板表面に誘
起される振動が伝わりやすくなるため、表面弾性波素子
の損失を防ぐことができると考えられる。
【００１２】
【実施例】 （実施例１）図１〜６は本発明の実施例を示す表面弾性
波装置の電極および、その製造法を説明する図である。
以下で順を追って説明する。
波装置の電極および、その製造法を説明する図である。
以下で順を追って説明する。
【００１３】３６回転ＹカットＺ伝搬水晶基板（ＡＴ
Ｚ）（２）上に抵抗加熱蒸着法で厚さ１００ｎｍの純Ａ
ｌ薄膜（１０）を形成した。図１に電極の断面図を示
す。成膜時の基板温度は約１００℃で、形成速度は１０
０ｎｍ／分程度にした。このときの結晶粒は膜の厚さと
同程度であり、図１に摸式的に示したように粒界（１
１）が分布している。蒸着装置内で真空に保ったまま３
５０℃で５分の熱処理を施すと結晶粒は図２に示すよう
に数倍に成長し、粒界（１２）は、ほぼ膜を厚さ方向に
貫いたような配置になる。この状態で厚さ３０ｎｍのＷ
膜（１３）を表面に被着した（図３）。被着時の温度は
約２００℃に保った。蒸着装置から取り出し、４５０℃
で１０分の処理を窒素ガス雰囲気中で行なったところ図
４に示すような構造になった。即ち、もとあったＡｌの
結晶粒界に優先的に化合物領域（１５）が形成された。
完成した素子の実動作中の原子移動を抑制するには、こ
の熱処理温度を高く、また時間を長くして反応をより進
ませる方が有利であるが、反応が進みすぎると電極の電
気抵抗が増加するため素子損失が増える。従って熱処理
を最適化する必要がある。４５０℃では図４に示す程度
の反応は数分〜１時間の範囲で得られた。この値は、Ａ
ｌおよびＷの膜質（純度等）によって変わり、純度のい
い膜ほど低温、短時間の熱処理で目的の反応量が得られ
る。最適の状態では電極の電気抵抗は高々５０％増加す
る程度である。
Ｚ）（２）上に抵抗加熱蒸着法で厚さ１００ｎｍの純Ａ
ｌ薄膜（１０）を形成した。図１に電極の断面図を示
す。成膜時の基板温度は約１００℃で、形成速度は１０
０ｎｍ／分程度にした。このときの結晶粒は膜の厚さと
同程度であり、図１に摸式的に示したように粒界（１
１）が分布している。蒸着装置内で真空に保ったまま３
５０℃で５分の熱処理を施すと結晶粒は図２に示すよう
に数倍に成長し、粒界（１２）は、ほぼ膜を厚さ方向に
貫いたような配置になる。この状態で厚さ３０ｎｍのＷ
膜（１３）を表面に被着した（図３）。被着時の温度は
約２００℃に保った。蒸着装置から取り出し、４５０℃
で１０分の処理を窒素ガス雰囲気中で行なったところ図
４に示すような構造になった。即ち、もとあったＡｌの
結晶粒界に優先的に化合物領域（１５）が形成された。
完成した素子の実動作中の原子移動を抑制するには、こ
の熱処理温度を高く、また時間を長くして反応をより進
ませる方が有利であるが、反応が進みすぎると電極の電
気抵抗が増加するため素子損失が増える。従って熱処理
を最適化する必要がある。４５０℃では図４に示す程度
の反応は数分〜１時間の範囲で得られた。この値は、Ａ
ｌおよびＷの膜質（純度等）によって変わり、純度のい
い膜ほど低温、短時間の熱処理で目的の反応量が得られ
る。最適の状態では電極の電気抵抗は高々５０％増加す
る程度である。
【００１４】またＡｌ膜（１０）の表面に酸化膜が形成
された状態でＷ膜（１３）を形成すると、両者間の反応
がただ抑制されるだけでなく、粒界近傍に優先的な反応
が起こりにくくなり、望ましくない。従って、膜形成は
真空層から出さずに連続的に実施するのが有利である。
しかしながら、やむを得ずＡｌ膜（１０）形成後大気に
さらす等の理由により表面に酸化膜が形成されている場
合は、Ｗ膜（１３）を形成する直前にスパッタエッチン
グ等の方法で表面酸化膜を除去すれば目的の構造を得る
ことができる。
された状態でＷ膜（１３）を形成すると、両者間の反応
がただ抑制されるだけでなく、粒界近傍に優先的な反応
が起こりにくくなり、望ましくない。従って、膜形成は
真空層から出さずに連続的に実施するのが有利である。
しかしながら、やむを得ずＡｌ膜（１０）形成後大気に
さらす等の理由により表面に酸化膜が形成されている場
合は、Ｗ膜（１３）を形成する直前にスパッタエッチン
グ等の方法で表面酸化膜を除去すれば目的の構造を得る
ことができる。
【００１５】引き続いて過酸化水素水に浸すことにより
未反応のＷを除去して図５に示す構造を得た。この時抵
抗の増加率は、４〜６％であった。
未反応のＷを除去して図５に示す構造を得た。この時抵
抗の増加率は、４〜６％であった。
【００１６】フォトエッチング法で電極形状にパターニ
ングして、送受波電極を開口長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（図１０）。電極指の幅は５００
ｎｍである。この電極指の平面図を図６に示す。
ングして、送受波電極を開口長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（図１０）。電極指の幅は５００
ｎｍである。この電極指の平面図を図６に示す。
【００１７】この装置の共振周波数は２．４ＧＨｚで光
通信用タイミング抽出器に用いるものである。
通信用タイミング抽出器に用いるものである。
【００１８】表面に形成したＷ膜を除去せずに電極指パ
ターンを形成したものでも同程度以上の寿命は得られ
た。しかしこの電極指では素子の損失が大きく実用性が
低かった。
ターンを形成したものでも同程度以上の寿命は得られ
た。しかしこの電極指では素子の損失が大きく実用性が
低かった。
【００１９】なお、本実施例ではＡＴＺカットの水晶基
板を用いたが、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＴａＯ3等の圧電性結
晶でも同様に利用できる。これらはエピタキシによる結
晶成長を利用していないため、どの結晶方位にも形成で
きる。
板を用いたが、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＴａＯ3等の圧電性結
晶でも同様に利用できる。これらはエピタキシによる結
晶成長を利用していないため、どの結晶方位にも形成で
きる。
【００２０】さらに、ここでは電極を軽くするため純Ａ
ｌを用いているが、抵抗増加量の比較的少ない、Ａｌ合
金、（Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ等を数％以内で添加したもの）
でも全く同様に用いることができる。
ｌを用いているが、抵抗増加量の比較的少ない、Ａｌ合
金、（Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ等を数％以内で添加したもの）
でも全く同様に用いることができる。
【００２１】また、ここでは高融点金属としてＷを用い
たが、他に効果のあるものとして、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、
Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、あるいはこれらのうち何
れかを主成分とする合金でもよい。金属によって適切な
熱処理条件が異なる。代表的な条件をつぎにあげる。
たが、他に効果のあるものとして、Ｔａ、Ｈｆ、Ｍｏ、
Ｎｂ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔｉ、あるいはこれらのうち何
れかを主成分とする合金でもよい。金属によって適切な
熱処理条件が異なる。代表的な条件をつぎにあげる。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、素子の損失を防ぎ、ボ
イドやヒロックが生じにくい寿命の長い優れた性能をも
つ表面弾性波装置を提供することができる。
イドやヒロックが生じにくい寿命の長い優れた性能をも
つ表面弾性波装置を提供することができる。
【図１】本発明の表面弾性波装置の電極指の製造方法を
示す図。
示す図。
【図２】本発明の表面弾性波装置の電極指の製造方法を
示す図。
示す図。
【図３】本発明の弾性表面波装置の電極指の製造方法を
示す図。
示す図。
【図４】本発明の弾性表面波装置の電極指の製造方法を
示す図。
示す図。
【図５】本発明の弾性表面波装置の電極指を示す断面
図。
図。
【図６】本発明の弾性表面波装置の電極指を示す平面
図。
図。
【図７】本発明の弾性表面波装置の耐性を示す図。
【図８】本発明の弾性表面波装置の損失を示す図。
【図９】従来の弾性表面波装置を示す図。
【図１０】本発明の弾性表面波装置を示す図。
１…電極指、２…基板、１０…Ａｌ電極、１１…結晶粒
成長前のＡｌ結晶粒界、１２…結晶粒成長後のＡｌ結晶
粒界、１３…Ｗ、１４…ＡｌとＷとの化合物。
成長前のＡｌ結晶粒界、１２…結晶粒成長後のＡｌ結晶
粒界、１３…Ｗ、１４…ＡｌとＷとの化合物。
Claims (4)
- 【請求項１】圧電性基板と、前記圧電性基板上に形成さ
れた交差櫛状電極とを有する弾性表面波装置において、
前記交差櫛状電極を構成する材料の結晶粒界に前記材料
と高融点金属との化合物が存在する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記載の弾性表面波装置において、
前記高融点金属は、Ｗ、Ｗ合金、Ｔａ、Ｔａ合金、Ｈ
ｆ、Ｈｆ合金、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｃｒ、Ｃｒ合金、Ｖ、
Ｖ合金、Ｎｂ、Ｎｂ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金、Ｔｉ、Ｔｉ
合金のいずれかであることを特徴とする弾性表面波装
置。 - 【請求項４】圧電性基板上に電極膜を形成する工程と、
前記電極膜上に高融点金属を形成する工程と、前記電極
膜の材料と前記高融点金属とを反応させる工程と、反応
せず残存した前記高融点金属を除去する工程と、前記電
極膜をパタ−ニングする工程とを有することを特徴とす
る弾性表面波装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25396693A JPH07111436A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP25396693A JPH07111436A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 弾性表面波装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07111436A true JPH07111436A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=17258423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25396693A Pending JPH07111436A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 弾性表面波装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07111436A (ja) |
Cited By (3)
| 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 |
| JP2019121880A (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-22 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ |
-
1993
- 1993-10-12 JP JP25396693A patent/JPH07111436A/ja active Pending
Cited By (5)
| 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 |
| JP2019121880A (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-22 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ |
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