JPH0722885A - 弾性表面波素子の製造方法 - Google Patents
弾性表面波素子の製造方法Info
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- JPH0722885A JPH0722885A JP16364393A JP16364393A JPH0722885A JP H0722885 A JPH0722885 A JP H0722885A JP 16364393 A JP16364393 A JP 16364393A JP 16364393 A JP16364393 A JP 16364393A JP H0722885 A JPH0722885 A JP H0722885A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acoustic wave
- substrate
- aluminum
- surface acoustic
- single crystal
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 リチウム系酸化物単結晶を圧電体基板とし、
該圧電体基板上に電極を形成してなる弾性表面波素子の
製造方法に関し、弾性表面波素子の周波数変化特性を向
上させる。 【構成】 リチウム系酸化物単結晶を圧電体基板とした
弾性表面波素子の製造方法において、電極膜を形成する
前に基板表面をエッチングし、基板表面粗さを大きくし
た基板上に金属膜を単結晶成長させる。
該圧電体基板上に電極を形成してなる弾性表面波素子の
製造方法に関し、弾性表面波素子の周波数変化特性を向
上させる。 【構成】 リチウム系酸化物単結晶を圧電体基板とした
弾性表面波素子の製造方法において、電極膜を形成する
前に基板表面をエッチングし、基板表面粗さを大きくし
た基板上に金属膜を単結晶成長させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はペ−ジャ−等、通信関係
の電子装置等に用いられる弾性表面波素子の製造方法に
関する。
の電子装置等に用いられる弾性表面波素子の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の弾性表面波素子の製造方法は、リ
チウム系酸化物単結晶基板を機械研磨加工により所定の
厚みに加工し有機溶剤等により洗浄した後、アルミニウ
ム電極膜を蒸着法、あるいはスパッタリング法等により
形成し、フォトリソグラフィー、エッチングにより櫛歯
型電極を形成する方法であった。
チウム系酸化物単結晶基板を機械研磨加工により所定の
厚みに加工し有機溶剤等により洗浄した後、アルミニウ
ム電極膜を蒸着法、あるいはスパッタリング法等により
形成し、フォトリソグラフィー、エッチングにより櫛歯
型電極を形成する方法であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来技術では、
圧電体基板上にアルミニウム電極膜を形成する際、基板
表面粗さが小さいため、あるいは加工変質層により表面
の結晶面が崩れているために、アルミニウムの単結晶成
長を妨げ多結晶膜となる。多結晶アルミニウム膜は、弾
性表面波素子が動作している最中に振動によりアルミニ
ウム電極膜の内部応力が変化するため、周波数変化特性
を劣化させるという課題を有していた。
圧電体基板上にアルミニウム電極膜を形成する際、基板
表面粗さが小さいため、あるいは加工変質層により表面
の結晶面が崩れているために、アルミニウムの単結晶成
長を妨げ多結晶膜となる。多結晶アルミニウム膜は、弾
性表面波素子が動作している最中に振動によりアルミニ
ウム電極膜の内部応力が変化するため、周波数変化特性
を劣化させるという課題を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波素子
の製造方法は、 （１）リチウム系酸化物単結晶を圧電体基板とし、該圧
電体基板上に電極を形成してなる弾性表面波素子の製造
方法において、該圧電体基板の表面を研磨により鏡面加
工した後、該圧電体基板の表面をエッチングにより表面
粗さを自乗平均粗さにおいて２００ナノメートルから１
５００ナノメートルとし、該圧電体基板上に該金属膜を
単結晶成長させたことを特徴とする。
の製造方法は、 （１）リチウム系酸化物単結晶を圧電体基板とし、該圧
電体基板上に電極を形成してなる弾性表面波素子の製造
方法において、該圧電体基板の表面を研磨により鏡面加
工した後、該圧電体基板の表面をエッチングにより表面
粗さを自乗平均粗さにおいて２００ナノメートルから１
５００ナノメートルとし、該圧電体基板上に該金属膜を
単結晶成長させたことを特徴とする。
【０００５】（２）前記手段（１）の基板の表面をフッ
酸、またはフッ酸を主成分とする混合液によりエッチン
グすることを特徴とする。
酸、またはフッ酸を主成分とする混合液によりエッチン
グすることを特徴とする。
【０００６】（３）前記手段（１）の金属膜をアルミニ
ウム、またはアルミニウム合金としたことを特徴とす
る。
ウム、またはアルミニウム合金としたことを特徴とす
る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて説明する。
【０００８】図１は本発明による一実施例の弾性表面波
素子の平面図である。図１の弾性表面波素子は、中央に
電気信号と弾性表面波との変換を行なう櫛歯型電極（Ｉ
ＤＴ）２を有し、その両側に格子状反射器電極（ＲＥ
Ｆ）３を有する共振子である。この櫛歯形電極２と格子
状反射器電極３を以下電極という。ただし実際の電極本
数は櫛歯形電極３００本、格子状反射器電極２００対で
あり図１は本数を減らして描いてある。図１の圧電性を
有する基板には、リチウム系酸化物単結晶であるニオブ
酸リチウム基板１を用いている。また、電極を形成する
金属膜は高純度のアルミニウムである。
素子の平面図である。図１の弾性表面波素子は、中央に
電気信号と弾性表面波との変換を行なう櫛歯型電極（Ｉ
ＤＴ）２を有し、その両側に格子状反射器電極（ＲＥ
Ｆ）３を有する共振子である。この櫛歯形電極２と格子
状反射器電極３を以下電極という。ただし実際の電極本
数は櫛歯形電極３００本、格子状反射器電極２００対で
あり図１は本数を減らして描いてある。図１の圧電性を
有する基板には、リチウム系酸化物単結晶であるニオブ
酸リチウム基板１を用いている。また、電極を形成する
金属膜は高純度のアルミニウムである。
【０００９】一般にニオブ酸リチウム基板１の表面は、
基板製造工程における機械研磨加工により表面粗さが自
乗平均粗さにおいて１００ナノメートルから２００ナノ
メートル程度である。通常アルミニウムの単結晶成長は
基板の表面粗さ及び表面の結晶面により影響され、基板
の表面粗さが小さすぎるとアルミニウムの蒸着粒子の運
動エネルギーの方が強く作用し、基板表面に飛来したア
ルミニウム粒子が基板表面で移動する。その結果アルミ
ニウム粒子はランダムに結合し、成長したアルミニウム
膜は結晶粒界を持った多結晶膜となる。あるいは、機械
研磨加工により表面粗さを大きくすると表面の加工変質
層が増大するため、基板の結晶面の崩れが増大しアルミ
ニウムの単結晶成長を阻害し多結晶膜となる。
基板製造工程における機械研磨加工により表面粗さが自
乗平均粗さにおいて１００ナノメートルから２００ナノ
メートル程度である。通常アルミニウムの単結晶成長は
基板の表面粗さ及び表面の結晶面により影響され、基板
の表面粗さが小さすぎるとアルミニウムの蒸着粒子の運
動エネルギーの方が強く作用し、基板表面に飛来したア
ルミニウム粒子が基板表面で移動する。その結果アルミ
ニウム粒子はランダムに結合し、成長したアルミニウム
膜は結晶粒界を持った多結晶膜となる。あるいは、機械
研磨加工により表面粗さを大きくすると表面の加工変質
層が増大するため、基板の結晶面の崩れが増大しアルミ
ニウムの単結晶成長を阻害し多結晶膜となる。
【００１０】以上記したことにより、ニオブ酸リチウム
基板上にアルミニウムを単結晶成長させるため、基板表
面粗さを結晶面を崩さずに大きくする必要がある。そこ
で、本実施例ではニオブ酸リチウム基板１をフッ酸とフ
ッ化アンモニウムの混合比を１対６とし、摂氏２０度か
ら６０度に加熱した液中に浸せきし、５分から２０分間
表面を均一にエッチングしている。エッチング後の表面
粗さは自乗平均粗さにおいて２００から１５００ナノメ
ートルである。フッ酸の混合液でエッチングすることに
より、基板表面を均一に粗すことができると同時に、加
工変質層による基板表面の結晶面の崩れを除去すること
ができる。
基板上にアルミニウムを単結晶成長させるため、基板表
面粗さを結晶面を崩さずに大きくする必要がある。そこ
で、本実施例ではニオブ酸リチウム基板１をフッ酸とフ
ッ化アンモニウムの混合比を１対６とし、摂氏２０度か
ら６０度に加熱した液中に浸せきし、５分から２０分間
表面を均一にエッチングしている。エッチング後の表面
粗さは自乗平均粗さにおいて２００から１５００ナノメ
ートルである。フッ酸の混合液でエッチングすることに
より、基板表面を均一に粗すことができると同時に、加
工変質層による基板表面の結晶面の崩れを除去すること
ができる。
【００１１】本実施例では、エッチング液としてフッ酸
とフッ化アンモニウムを用いたが、他のエッチング液と
してフッ酸のみ、あるいはフッ酸と硝酸の混合液でも基
板表面を均一にエッチングすることが可能である。ま
た、エッチング条件は上記方法に限られることはない。
本実施例ではフッ酸を中心にした湿式法によりエッチン
グを行ったが、乾式法によるエッチングでも可能であ
る。乾式法によるエッチングは真空装置内に基板を保持
し、所定のエッチングガスを流し、プラズマ等を発生さ
せることによりエッチングできる。エッチングガスとし
ては、例えば４フッ化炭素や６フッ化硫黄、および３フ
ッ化メタン等を用いるとよい。
とフッ化アンモニウムを用いたが、他のエッチング液と
してフッ酸のみ、あるいはフッ酸と硝酸の混合液でも基
板表面を均一にエッチングすることが可能である。ま
た、エッチング条件は上記方法に限られることはない。
本実施例ではフッ酸を中心にした湿式法によりエッチン
グを行ったが、乾式法によるエッチングでも可能であ
る。乾式法によるエッチングは真空装置内に基板を保持
し、所定のエッチングガスを流し、プラズマ等を発生さ
せることによりエッチングできる。エッチングガスとし
ては、例えば４フッ化炭素や６フッ化硫黄、および３フ
ッ化メタン等を用いるとよい。
【００１２】引き続き、上記方法により基板表面をエッ
チングした面に、電極となる金属膜であるアルミニウム
を蒸着法、スパッタリング法等により成膜する。以下に
本実施例における蒸着法による成膜条件を示す。すなわ
ち蒸着前到達圧力は、１マイクロトリチェリ，基板加熱
温度は、摂氏１５０度，成膜速度は、毎秒１０オングス
トロームである。蒸着方式は、電子銃による加熱であ
る。以上の条件により成膜したアルミニウムは、単結晶
膜となる。また、成膜条件は特にこれらの条件に限られ
ることはなく、例えば基板加熱温度は摂氏２５度から１
８０度、成膜速度は毎秒７オングストロームから３０オ
ングストローム程度が可能である。蒸着方式において
も、抵抗加熱方式でも可能である。
チングした面に、電極となる金属膜であるアルミニウム
を蒸着法、スパッタリング法等により成膜する。以下に
本実施例における蒸着法による成膜条件を示す。すなわ
ち蒸着前到達圧力は、１マイクロトリチェリ，基板加熱
温度は、摂氏１５０度，成膜速度は、毎秒１０オングス
トロームである。蒸着方式は、電子銃による加熱であ
る。以上の条件により成膜したアルミニウムは、単結晶
膜となる。また、成膜条件は特にこれらの条件に限られ
ることはなく、例えば基板加熱温度は摂氏２５度から１
８０度、成膜速度は毎秒７オングストロームから３０オ
ングストローム程度が可能である。蒸着方式において
も、抵抗加熱方式でも可能である。
【００１３】次に、アルミニウム膜をフォトリソグラフ
ィーにより弾性表面波素子の櫛歯形電極に加工する。以
上の方法により本実施例の弾性表面波素子を得る。
ィーにより弾性表面波素子の櫛歯形電極に加工する。以
上の方法により本実施例の弾性表面波素子を得る。
【００１４】図３に比較例として、従来の多結晶アルミ
ニウム膜による弾性表面波素子の動作時の中心周波数変
化特性を示した。時間の経過に伴い中心周波数が大きく
変化して行くのがわかる。
ニウム膜による弾性表面波素子の動作時の中心周波数変
化特性を示した。時間の経過に伴い中心周波数が大きく
変化して行くのがわかる。
【００１５】この周波数の変化は、次に述べるようにア
ルミニウム電極膜の結晶粒界の内部応力変化によるもの
である。すなわち多結晶アルミニウム膜は、弾性表面波
素子の動作中に電極膜の結晶が結晶粒界の表面自由エネ
ルギーが最小となるように移動していく。この現象はア
ルミニウムの結晶粒界拡散と呼ばれるものである。この
現象が起きると、アルミニウム電極には加熱処理した場
合と同様にヒロックと呼ばれる突起粒子が発生したり、
あるいは逆にボイドと呼ばれる亀裂が発生し断線状態に
なる。このように素子の動作中に振動によりアルミニウ
ム電極の内部応力が変化し、弾性表面波素子の周波数変
化が大きくなる。
ルミニウム電極膜の結晶粒界の内部応力変化によるもの
である。すなわち多結晶アルミニウム膜は、弾性表面波
素子の動作中に電極膜の結晶が結晶粒界の表面自由エネ
ルギーが最小となるように移動していく。この現象はア
ルミニウムの結晶粒界拡散と呼ばれるものである。この
現象が起きると、アルミニウム電極には加熱処理した場
合と同様にヒロックと呼ばれる突起粒子が発生したり、
あるいは逆にボイドと呼ばれる亀裂が発生し断線状態に
なる。このように素子の動作中に振動によりアルミニウ
ム電極の内部応力が変化し、弾性表面波素子の周波数変
化が大きくなる。
【００１６】一方単結晶アルミニウム膜は、結晶粒界が
なく加熱処理においても電極にヒロックやボイドの発生
はない。従って弾性表面波素子の動作中においても多結
晶膜に比べてアルミニウム膜の内部応力の変化が小さく
なり、周波数変化を小さくすることができる。
なく加熱処理においても電極にヒロックやボイドの発生
はない。従って弾性表面波素子の動作中においても多結
晶膜に比べてアルミニウム膜の内部応力の変化が小さく
なり、周波数変化を小さくすることができる。
【００１７】図２は本実施例による単結晶アルミニウム
膜を電極とした図１に示す弾性表面波素子の中心周波数
変化特性を示したものである。長時間経過しても中心周
波数はほとんど変化していない。この原因は先に記した
ように単結晶アルミニウム膜であるがために膜中の内部
応力の変化が小さく、周波数への影響が少ないためであ
る。
膜を電極とした図１に示す弾性表面波素子の中心周波数
変化特性を示したものである。長時間経過しても中心周
波数はほとんど変化していない。この原因は先に記した
ように単結晶アルミニウム膜であるがために膜中の内部
応力の変化が小さく、周波数への影響が少ないためであ
る。
【００１８】本実施例では、電極用の金属膜としてアル
ミニウムを用いたが、例えばアルミニウムと銅の合金、
アルミニウムとシリコンの合金等のアルミニウム合金で
も可能である。また、金、クロム、銀およびこれらを積
層した金属膜でも可能である。
ミニウムを用いたが、例えばアルミニウムと銅の合金、
アルミニウムとシリコンの合金等のアルミニウム合金で
も可能である。また、金、クロム、銀およびこれらを積
層した金属膜でも可能である。
【００１９】また、本実施例では図１に示した弾性表面
波共振子について説明したが、フィルター、コンボルバ
等ヘの応用も可能である。
波共振子について説明したが、フィルター、コンボルバ
等ヘの応用も可能である。
【００２０】また、リチウム系の圧電体基板としてニオ
ブ酸リチウムを用いたが、他の基板としてタンタル酸リ
チウム、ほう酸リチウム等でも可能である。
ブ酸リチウムを用いたが、他の基板としてタンタル酸リ
チウム、ほう酸リチウム等でも可能である。
【００２１】
【発明の効果】以上記したように本発明によれば、弾性
表面波素子の製造方法において基板表面をエッチング
し、表面粗さを大きくすることによりアルミニウムを単
結晶成長させることができる。その結果、弾性表面波素
子の動作時に経時変化による、中心周波数の変化を少な
くでき、信頼性の高い弾性表面波素子を提供できるとい
う効果を有する。
表面波素子の製造方法において基板表面をエッチング
し、表面粗さを大きくすることによりアルミニウムを単
結晶成長させることができる。その結果、弾性表面波素
子の動作時に経時変化による、中心周波数の変化を少な
くでき、信頼性の高い弾性表面波素子を提供できるとい
う効果を有する。
【図１】 本発明の一実施例による弾性表面波素子の平
面図。
面図。
【図２】 本発明による弾性表面波素子の動作経時変化
を示す特性図。
を示す特性図。
【図３】 従来技術による弾性表面波素子の動作経時変
化を示す特性図。
化を示す特性図。
１ ニオブ酸リチウム基板 ２ 櫛歯型電極 ３ 格子状反射器電極
Claims (3)
- 【請求項１】 リチウム系酸化物単結晶を圧電体基板と
し、該圧電体基板上に電極を形成してなる弾性表面波素
子の製造方法において、該圧電体基板の表面を研磨によ
り鏡面加工した後、エッチングにより表面粗さを自乗平
均粗さにおいて２００ナノメートルから１５００ナノメ
ートルとし、該圧電体基板上に該金属膜を単結晶成長さ
せたことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記圧電体基板の表面をフッ酸、または
フッ酸を主成分とする混合液によりエッチングすること
を特徴とする請求項１記載の弾性表面波素子の製造方
法。 - 【請求項３】 前記金属膜をアルミニウム、あるいはア
ルミニウム合金としたことを特徴とする請求項１記載の
弾性表面波素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16364393A JPH0722885A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | 弾性表面波素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16364393A JPH0722885A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | 弾性表面波素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722885A true JPH0722885A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15777850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16364393A Pending JPH0722885A (ja) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | 弾性表面波素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722885A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021130576A (ja) * | 2020-02-19 | 2021-09-09 | 住友金属鉱山株式会社 | 圧電性酸化物単結晶基板の製造方法 |
-
1993
- 1993-07-01 JP JP16364393A patent/JPH0722885A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021130576A (ja) * | 2020-02-19 | 2021-09-09 | 住友金属鉱山株式会社 | 圧電性酸化物単結晶基板の製造方法 |
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