JPH08130435A - 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

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JPH08130435A
JPH08130435A JP8207295A JP8207295A JPH08130435A JP H08130435 A JPH08130435 A JP H08130435A JP 8207295 A JP8207295 A JP 8207295A JP 8207295 A JP8207295 A JP 8207295A JP H08130435 A JPH08130435 A JP H08130435A
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JP
Japan
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film
substrate
single crystal
acoustic wave
thin film
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JP8207295A
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English (en)
Inventor
Takayuki Yabe
貴幸 矢辺
Shusuke Abe
秀典 阿部
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Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】圧電性薄膜を利用した弾性表面波装置におい
て、電極の微細加工が容易で、ストレスマイグレーショ
ンに対する耐性も高く、かつ、充分な弾性表面波特性が
得られる構造を提供する。 【構成】非導電性の単結晶基板1と、該単結晶基板の主
面上に結晶方位的に配向した導電膜からなるインタデジ
タル電極5と、該電極5および前記単結晶基板の主面を
覆い結晶方位的に配向した圧電性薄膜7とを含むもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非導電性の単結晶基板
上に形成された圧電性薄膜を利用する弾性表面波装置の
製造方法およびその構成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波装置は、圧電性基板に設けら
れたインタデジタル電極(以下、IDTという、すだれ
状電極、くし型電極ともいう)により、電気信号と圧電
性基板表面を伝搬する弾性表面波とを相互に変換し、こ
の表面波を利用してフィルタ、共振子、遅延線などの機
能を発揮するデバイスである。この圧電性基板には、水
晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等が用いら
れているが、圧電性基板のかわりに、サファイア、シリ
コン、ダイヤモンドなどの非導電性の単結晶基板上に結
晶方位的に配向した圧電性薄膜を用いることもできる。
この圧電性薄膜としては、下地となる単結晶基板に配向
して高い結晶性が得られ、レーリー波の伝搬速度も比較
的速い酸化亜鉛(ZnO)、窒化アルミニウム(Al
N)などが用いられる。
【0003】IDTを構成する導電性の電極材料として
は、低抵抗であり、微細加工がしやすく、信頼性に優れ
たアルミニウムが主に用いられている。また、このID
Tは、圧電性基板の圧電性により、電気信号に比例して
機械的に振動している。
【0004】この機械的振動により、IDTを構成する
電極指が疲労劣化する現象(ストレスマイグレーショ
ン)が知られている。このストレスマイグレーションに
より、使用中に弾性表面波装置が劣化し、当初の特性を
発揮できなくなることがある。ストレスマイグレーショ
ンに対する耐性を高めるために、アルミニウムにシリコ
ン、銅などを添加することが検討されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、結晶方
位的に配向した圧電性薄膜の表面は充分に平坦でないた
め、その上に平坦で緻密な電極を微細形状に作製するこ
とは困難であり、ストレスマイグレーションに対する耐
性も高くなかった。また、非導電性の単結晶基板上に電
極を設けた後に圧電性薄膜を形成した場合には、電極上
の圧電性薄膜は結晶方位的な配向性に乏しく、表面波の
伝搬損失が増大するなどにより弾性表面波装置の特性を
充分に発揮できないものであった。
【0006】本発明の目的は、圧電性薄膜を利用した弾
性表面波装置において、電極の微細加工が容易で、スト
レスマイグレーションに対する耐性も高く、かつ、充分
な弾性表面波特性が得られる製造方法および構造を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明による弾
性表面波装置は、非導電性の単結晶基板と、該単結晶基
板の主面上に結晶方位的に配向した導電膜からなるID
Tと、該導電膜および前記単結晶基板の主面を覆い結晶
方位的に配向した圧電性薄膜とを含むことを特徴とする
ものであり、その製造方法は、非導電性の単結晶基板の
主面上に結晶方位的に配向した導電膜からなるIDTを
形成し、前記IDTの設けられていない前記単結晶基板
の主面および該IDTの表面を覆い結晶方位的に配向し
た圧電性薄膜を形成することを特徴とするものである。
【0008】本発明によれば、非導電性の単結晶基板上
に結晶方位的に配向した導電膜を電極として用いている
ので、緻密な導電膜が得られ、粒界拡散などが生じにく
い。このため、電極の微細加工に適し、ストレスマイグ
レーションに対する耐性にも優れる。同時に、圧電性薄
膜が、単結晶基板と同等の配向性を持った単結晶導電膜
上に連続して形成されるので、結晶性に優れ、表面波の
伝搬損失が低いなど優れた弾性表面波装置の特性が得ら
れる。
【0009】特に、前記導電膜がアルミニウムを主成分
であり、このアルミニウム導電膜中の炭素量が0.01原子
%(atom%)以下、水素、酸素量がそれぞれ0.5原子%(ato
m%)以下であると、電極の内部抵抗を低くでき、かつ、
配向性の高い導電膜が得られる。また、前記単結晶基板
をサファイアとし、前記圧電性薄膜を酸化亜鉛とする
と、配向性の高い圧電性薄膜が容易に得られ、高速な弾
性表面波を利用できることから特に望ましい。
【0010】
【実施例】実施例として図1(d)にその断面図を示す
弾性表面波フィルタにより本発明を説明する。まず、そ
の構造は、非導電性の単結晶基板であるサファイア基板
1のR面の主面上に、導電膜である(110)面に配向
した単結晶のアルミニウム膜3からなるIDT5が設け
られており、アルミニウム膜3上、およびアルミニウム
膜3の設けられていないサファイア基板1の主面上には
圧電性薄膜である、
【数1】 面に配向した酸化亜鉛薄膜7で覆われている。
【0011】次に、図1(a)〜(d)を用いて本実施
例の作製工程を説明する。まず、サファイア基板1の鏡
面研磨されたR面上に厚さ100nmのアルミニウム膜
3を電子ビーム真空蒸着法により形成する。(図1
(a))この形成では、予めサファイア基板1をアセト
ン、イソプロパノールなどの有機溶剤により超音波洗浄
し、表面の残留有機物を除去するために酸素プラズマ中
でアッシング(有機物を酸化して除去)する。これによ
り、基板表面の有機物などは充分に除去される。
【0012】その後、このサファイア基板1を電子ビー
ム真空蒸着装置に装着し、0.01mPa以下の真空度
を保ったまま、厚さ100nmのアルミニウム膜3を基
板温度:150℃、成長速度:200nm/分の条件に
より形成する。このアルミニウム膜3は、高速反射電子
線回折法(RHEED)により単結晶であることを確認
し、その配向方位は(110)面であることをX線2結
晶回折法により確認した。このアルミニウム膜3の電気
抵抗は3.0μΩ・cmとバルクのアルミニウムと同程
度の十分に低い値が得られる。また、2次イオン質量分
析法(SIMS)によれば、アルミニウム膜3中の炭素
量は0.01atom%以下、水素、酸素量はそれぞれ0.
5atom%以下であった。アルミニウム膜3中の炭素、水
素、酸素量がこれより大きいと、アルミニウム膜は多結
晶またはアモルファスの膜となり低抵抗のアルミニウム
膜とならない。なお、真空蒸着の条件としては、基板温
度を120℃以上とするか、または、成長速度を150
nm/分以上とすることが必要である。基板温度が12
0℃未満で、かつ、成長速度が150nm/分未満では
多結晶のアルミニウム膜が成長する。
【0013】次に、アルミニウム膜3の上にレジスト膜
4を塗布し、IDT5の形状の開口6をパターニングす
る。(図1(b))電極指の幅およびその間隔は、フィ
ルタの通過中心周波数に対応した弾性表面波波長の1/
4に相当する約500nmである。レジスト膜4に覆わ
れていない部分のアルミニウム膜3を燐酸系エッチング
液(容積比がH3PO4:CH3COOH:HNO3:H2
O=16:2:2:2)によりエッチング除去し、目的
形状のIDT5を作製する。(図1(c))
【0014】最後に、レジスト膜4を取り去り、サファ
イア基板1の主面上を酸化亜鉛薄膜7で覆う。(図1
(d))酸化亜鉛薄膜7は、厚さ5μmであり、RFマ
グネトロンスパッタリング法により成膜した。基板温度
を300℃とし、酸化亜鉛焼結体ターゲットを用い、ア
ルゴンと酸素の混合ガス(0.5Pa)の雰囲気でスパッ
タリングを行った。この条件で、成長速度は20nm/
分であり、酸化亜鉛薄膜7全体がほぼ単結晶であり、配
向方位が、
【数1】面であることがX線2結晶回折法により確認さ
れた。サファイア基板1の表面が単結晶であるだけでな
く、アルミニウム膜3も単結晶であるため、酸化亜鉛薄
膜7はその全体が単結晶となる。これにより、弾性表面
波の伝搬損失が低下して、フィルタとしての挿入損失も
改善される。
【0015】本実施例の弾性表面波フィルタにおける特
性劣化(主にストレスマイグレーションによる)を評価
するために、高温エージング後のアルミニウム膜3のボ
イド密度を測定した。比較例として、アルミニウム膜の
成膜条件を成長速度:30nm/分、基板温度:20℃
として、多結晶のアルミニウム膜をIDTに用い、それ
以外は実施例と同様とした弾性表面波フィルタを作製
し、比較した。その結果、実施例でのボイド密度は、比
較例の240分の1程度であり、本実施例によれば、高
いストレスマイグレーション性を有し、信頼性に優れて
いることが分かる。
【0016】なお、以上の実施例では、導電膜として高
純度アルミニウム膜を用いているが、配向性に影響を与
えない程度のCu,Si,Coなどを添加することもで
きる。単結晶基板1としてはサファイアを用いたが、他
に、シリコン、ダイヤモンドなどの単結晶を用いること
もできる。また、圧電性薄膜7としては、酸化亜鉛(Z
nO)を用いたが、下地となる単結晶基板に配向して高
い結晶性の得られる圧電性材料であればよく、他に、窒
化アルミニウム(AlN)などを用いることもできる。
【0017】
【発明の効果】本発明による弾性表面波装置は、非導電
性の単結晶基板と、該単結晶基板の主面上に結晶方位的
に配向した導電膜からなるIDTと、該IDTおよび前
記単結晶基板の主面を覆い結晶方位的に配向した圧電性
薄膜とを含むことを特徴とするものである。
【0018】本発明によれば、単結晶基板上に配向した
導電膜をIDTとして用いているので、電極の微細加工
に適し、ストレスマイグレーションに対する耐性にも優
れる。同時に、圧電性薄膜が、単結晶基板と同じ配向性
を持った単結晶金属膜上にも形成されるので、表面波の
伝搬損失が低いなど優れた弾性表面波装置の特性が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の製造工程を説明するための概
念断面図である。
【符号の説明】
1 サファイア基板(単結晶基板) 3 アルミニウム膜(導電膜) 4 レジスト膜 5 IDT(インタデジタル電極) 6 開口 7 酸化亜鉛薄膜(圧電性薄膜)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非導電性の単結晶基板と、該単結晶基板
    の主面上に結晶方位的に配向した導電膜からなるインタ
    デジタル電極と、前記インタデジタル電極および前記単
    結晶基板の主面を覆い結晶方位的に配向した圧電性薄膜
    とを含むことを特徴とする弾性表面波装置。
  2. 【請求項2】 前記導電膜がアルミニウムを主成分とす
    ることを特徴とする請求項1記載の弾性表面波装置。
  3. 【請求項3】 前記アルミニウム導電膜中の炭素量が0.
    01原子%以下、水素、酸素量がそれぞれ0.5原子%以下
    であることを特徴とする請求項1または2記載の弾性表
    面波装置。
  4. 【請求項4】 前記単結晶基板がサファイアからなり、
    前記圧電性薄膜が酸化亜鉛からなることを特徴とする請
    求項1、2または3記載の弾性表面波装置。
  5. 【請求項5】 非導電性の単結晶基板の主面上に結晶方
    位的に配向した導電膜からなるインタデジタル電極を形
    成し、 前記導電膜の設けられていない前記単結晶基板の主面お
    よび該導電膜の表面を覆い結晶方位的に配向した圧電性
    薄膜を形成することを特徴とする弾性表面波装置の製造
    方法。
JP8207295A 1994-09-08 1995-03-15 弾性表面波装置およびその製造方法 Pending JPH08130435A (ja)

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JP6-239715 1994-09-08
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7176903B2 (en) 2003-10-07 2007-02-13 Fujitsu Limited Piezoelectric element and touch screen utilizing the same
US8624690B2 (en) 2009-12-28 2014-01-07 Seiko Epson Corporation Surface acoustic wave device, oscillator, module apparatus
US8674790B2 (en) 2009-12-28 2014-03-18 Seiko Epson Corporation Surface acoustic wave device, oscillator, module apparatus
CN106017515A (zh) * 2016-05-28 2016-10-12 惠州市力道电子材料有限公司 一种双面叉指电极、其加工方法及应用

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