JPH08139546A - 弾性表面波素子の電極形成方法 - Google Patents
弾性表面波素子の電極形成方法Info
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- JPH08139546A JPH08139546A JP6305392A JP30539294A JPH08139546A JP H08139546 A JPH08139546 A JP H08139546A JP 6305392 A JP6305392 A JP 6305392A JP 30539294 A JP30539294 A JP 30539294A JP H08139546 A JPH08139546 A JP H08139546A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 構造欠陥が極めて少なく、高い印加電力レベ
ルで使用した場合にも優れた耐ストレスマイグレーショ
ン特性を有する電極を形成する。 【構成】 薄膜成膜方法による成膜プロセスにおいて、
イオンが存在する雰囲気下で、バイアス電圧を印加しつ
つ、結晶方位的に一定方向に配向するように電極材料を
圧電基板上に成膜させる。
ルで使用した場合にも優れた耐ストレスマイグレーショ
ン特性を有する電極を形成する。 【構成】 薄膜成膜方法による成膜プロセスにおいて、
イオンが存在する雰囲気下で、バイアス電圧を印加しつ
つ、結晶方位的に一定方向に配向するように電極材料を
圧電基板上に成膜させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波素子の電極
形成方法に関し、詳しくは、弾性表面波素子を構成する
圧電基板上にイオンプレーティング、スパッタ、ＩＢＳ
（Ion Beam Sputtering）、プラズマＣＶＤ、ＩＣＢ（I
onized Cluster Beam）などの薄膜成膜方法を用いて電
極（薄膜電極）を形成する方法に関する。
形成方法に関し、詳しくは、弾性表面波素子を構成する
圧電基板上にイオンプレーティング、スパッタ、ＩＢＳ
（Ion Beam Sputtering）、プラズマＣＶＤ、ＩＣＢ（I
onized Cluster Beam）などの薄膜成膜方法を用いて電
極（薄膜電極）を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】弾性表面波を利用した弾性表面波素子
は、一般に、圧電性を有する基板の表面に、インターデ
ィジタル電極（櫛歯状電極）や金属ストリップのグレー
ティング電極などを配設することにより形成されてお
り、テレビジョン受像機、ビデオテープレコーダなどに
広く用いられている。そして、弾性表面波素子の電極材
料としては、一般にアルミニウム（Ａｌ）が用いられて
おり、通常は、アモルファス的な多結晶Ａｌ電極材料が
用いられている。
は、一般に、圧電性を有する基板の表面に、インターデ
ィジタル電極（櫛歯状電極）や金属ストリップのグレー
ティング電極などを配設することにより形成されてお
り、テレビジョン受像機、ビデオテープレコーダなどに
広く用いられている。そして、弾性表面波素子の電極材
料としては、一般にアルミニウム（Ａｌ）が用いられて
おり、通常は、アモルファス的な多結晶Ａｌ電極材料が
用いられている。
【０００３】また、この弾性表面波素子は、近年、高周
波領域の送受信素子あるいは共振子として広く用いられ
るようになっており、特に、移動体通信用の携帯機器の
小型、軽量化のため、携帯機器の通信段のフィルタとし
て用いることが期待されている。
波領域の送受信素子あるいは共振子として広く用いられ
るようになっており、特に、移動体通信用の携帯機器の
小型、軽量化のため、携帯機器の通信段のフィルタとし
て用いることが期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、弾性表面波
素子は、テレビジョン受像機やビデオテープレコーダな
どの用途においては１ｍＷ程度の低い印加電力レベルで
使用されるが、移動体通信、特にその送信用として使用
する場合には、弾性表面波素子に高電圧レベルの信号が
印加される。例えば、コードレス電話用フィルタは、２
０ｍＷ程度の、従来に比べて著しく高い印加電力レベル
で使用される。このため、電極（Ａｌ電極）に弾性表面
波による大きな応力が加わってマイグレーションが発生
する。このマイグレーションは応力によるマイグレーシ
ョンであることから、ストレスマイグレーションと呼ば
れている。そして、このストレスマイグレーションが発
生すると電気的短絡や、挿入損失の増加、共振子のＱの
低下などを招き、弾性表面波素子の性能を低下させると
いう問題点がある。
素子は、テレビジョン受像機やビデオテープレコーダな
どの用途においては１ｍＷ程度の低い印加電力レベルで
使用されるが、移動体通信、特にその送信用として使用
する場合には、弾性表面波素子に高電圧レベルの信号が
印加される。例えば、コードレス電話用フィルタは、２
０ｍＷ程度の、従来に比べて著しく高い印加電力レベル
で使用される。このため、電極（Ａｌ電極）に弾性表面
波による大きな応力が加わってマイグレーションが発生
する。このマイグレーションは応力によるマイグレーシ
ョンであることから、ストレスマイグレーションと呼ば
れている。そして、このストレスマイグレーションが発
生すると電気的短絡や、挿入損失の増加、共振子のＱの
低下などを招き、弾性表面波素子の性能を低下させると
いう問題点がある。
【０００５】このような問題点を解決するために、(11
1)面に結晶の配向方位がそろったＡｌ膜あるいはＡｌ合
金（例えばＡｌ−Ｃｕ合金）膜からなる電極を有する弾
性表面波素子が提案されており（特開平５−１８３３７
３号）、また、そのような電極形成方法として、イオン
アシストを用いる成膜方法が提案されている（特願平５
−３３９２９３号）。
1)面に結晶の配向方位がそろったＡｌ膜あるいはＡｌ合
金（例えばＡｌ−Ｃｕ合金）膜からなる電極を有する弾
性表面波素子が提案されており（特開平５−１８３３７
３号）、また、そのような電極形成方法として、イオン
アシストを用いる成膜方法が提案されている（特願平５
−３３９２９３号）。
【０００６】ところで、イオンアシストを用いて成膜を
行う場合には、例えば、図８に示すように、本体容器４
１内に、基板（圧電基板）３１を保持するための基板ホ
ルダー４２、スパッタ用イオンソース４３、ターゲット
４４、アシスト用イオンソース４５などを配設してなる
イオンビームスパッタ装置を用いて成膜が行われる。こ
のように、イオンアシストを行う場合には、通常、アシ
スト用イオンソースが必要となるが、アシスト用イオン
ソースは極めて高価であり、製造コストを押し上げる要
因になるばかりでなく、装置設計上の自由度が狭く、装
置の大型化を招いたりメンテナンス作業が複雑化したり
するという問題点がある。
行う場合には、例えば、図８に示すように、本体容器４
１内に、基板（圧電基板）３１を保持するための基板ホ
ルダー４２、スパッタ用イオンソース４３、ターゲット
４４、アシスト用イオンソース４５などを配設してなる
イオンビームスパッタ装置を用いて成膜が行われる。こ
のように、イオンアシストを行う場合には、通常、アシ
スト用イオンソースが必要となるが、アシスト用イオン
ソースは極めて高価であり、製造コストを押し上げる要
因になるばかりでなく、装置設計上の自由度が狭く、装
置の大型化を招いたりメンテナンス作業が複雑化したり
するという問題点がある。
【０００７】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、高い印加電力レベルで使用した場合にも優れたスト
レスマイグレーション耐性を示す電極を、容易かつ確実
に、しかも経済的に形成することが可能な弾性表面波素
子の電極形成方法を提供することを目的とする。
り、高い印加電力レベルで使用した場合にも優れたスト
レスマイグレーション耐性を示す電極を、容易かつ確実
に、しかも経済的に形成することが可能な弾性表面波素
子の電極形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の弾性表面波素子の電極形成方法は、弾性表
面波素子を構成する圧電基板上に電極を形成する方法で
あって、薄膜成膜方法による成膜プロセスにおいて、イ
オンが存在する雰囲気下で、バイアス電圧を印加しつ
つ、結晶方位的に一定方向に配向するように電極材料を
圧電基板上に成膜させることを特徴としている。
に、本発明の弾性表面波素子の電極形成方法は、弾性表
面波素子を構成する圧電基板上に電極を形成する方法で
あって、薄膜成膜方法による成膜プロセスにおいて、イ
オンが存在する雰囲気下で、バイアス電圧を印加しつ
つ、結晶方位的に一定方向に配向するように電極材料を
圧電基板上に成膜させることを特徴としている。
【０００９】なお、薄膜成膜方法としては、イオンプレ
ーティング、スパッタ、ＩＢＳ（Ion Beam Sputterin
g）、プラズマＣＶＤ、ＩＣＢ（Ionized Cluster Bea
m）などのイオンを用いる薄膜成膜方法を使用すること
が可能であり、さらに他の薄膜成膜方法を用いることも
可能である。
ーティング、スパッタ、ＩＢＳ（Ion Beam Sputterin
g）、プラズマＣＶＤ、ＩＣＢ（Ionized Cluster Bea
m）などのイオンを用いる薄膜成膜方法を使用すること
が可能であり、さらに他の薄膜成膜方法を用いることも
可能である。
【００１０】上記のように、各種の薄膜成膜方法を用い
た成膜プロセスにおいて、イオンが存在する雰囲気下
で、バイアス電圧を印加しつつ、結晶方位的に一定方向
に配向するように、電極材料を圧電基板上に成膜させる
ことにより、結晶欠陥の極めて少ないエピタキシャル膜
を形成することが可能になり、耐ストレスマイグレーシ
ョン特性に優れた耐久性の大きい電極を形成することが
できるようになる。
た成膜プロセスにおいて、イオンが存在する雰囲気下
で、バイアス電圧を印加しつつ、結晶方位的に一定方向
に配向するように、電極材料を圧電基板上に成膜させる
ことにより、結晶欠陥の極めて少ないエピタキシャル膜
を形成することが可能になり、耐ストレスマイグレーシ
ョン特性に優れた耐久性の大きい電極を形成することが
できるようになる。
【００１１】また、本発明の弾性表面波素子の電極形成
方法においては、成膜された電極の結晶方位を(111)面
に配向させることが好ましい。
方法においては、成膜された電極の結晶方位を(111)面
に配向させることが好ましい。
【００１２】これは、(111)面に配向された電極（膜）
は、最密充填層であって、電極面内に原子配列の粗密が
ないために、加わった応力を電極全体に均一に分散させ
ることが可能になり、耐ストレスマイグレーション特性
を向上させることができることによる。
は、最密充填層であって、電極面内に原子配列の粗密が
ないために、加わった応力を電極全体に均一に分散させ
ることが可能になり、耐ストレスマイグレーション特性
を向上させることができることによる。
【００１３】また、本発明の弾性表面波素子の電極形成
方法においては、イオンが存在する雰囲気下で、−３０
０〜−１０００Ｖのバイアス電圧を印加しながら成膜す
ることが好ましい。
方法においては、イオンが存在する雰囲気下で、−３０
０〜−１０００Ｖのバイアス電圧を印加しながら成膜す
ることが好ましい。
【００１４】これは、バイアス電圧が−３００〜−１０
００Ｖの範囲から外れると、金属原子に十分なエネルギ
ーを与えられなくなったり、イオンによる金属原子のス
パッタ効果が大きくなりすぎて膜成長しなくなったりす
ることによる。
００Ｖの範囲から外れると、金属原子に十分なエネルギ
ーを与えられなくなったり、イオンによる金属原子のス
パッタ効果が大きくなりすぎて膜成長しなくなったりす
ることによる。
【００１５】また、基板に入射するイオンの電流密度を
０．０１〜１０．００ｍＡ／cm2とすることが好まし
い。
０．０１〜１０．００ｍＡ／cm2とすることが好まし
い。
【００１６】これは、イオンの電流密度が０．０１ｍＡ
／cm2未満の場合には金属原子に十分なエネルギーを与
えることができず、また、１０．００ｍＡ／cm2を越え
るとイオンによる金属原子のスパッタ効果が大きくなり
すぎて膜成長しなくなることによる。
／cm2未満の場合には金属原子に十分なエネルギーを与
えることができず、また、１０．００ｍＡ／cm2を越え
るとイオンによる金属原子のスパッタ効果が大きくなり
すぎて膜成長しなくなることによる。
【００１７】さらに、イオンとして、Ｈｅ+、Ｎｅ+、Ａ
ｒ+、Ｋｒ+、Ｘｅ+の少なくとも１種を用いることが好
ましい。
ｒ+、Ｋｒ+、Ｘｅ+の少なくとも１種を用いることが好
ましい。
【００１８】これらのイオン（イオンガス）を用い、バ
イアス電圧を印加しながら成膜することにより、金属原
子に十分なエネルギーを与えて、結晶欠陥の極めて少な
いエピタキシャル膜を確実に形成することができるよう
になることによる。
イアス電圧を印加しながら成膜することにより、金属原
子に十分なエネルギーを与えて、結晶欠陥の極めて少な
いエピタキシャル膜を確実に形成することができるよう
になることによる。
【００１９】また、成膜時の真空度を１０-2mmＨｇ以下
とすることが好ましい。
とすることが好ましい。
【００２０】これは、膜中に残留ガスが取り込まれて、
結晶構造に乱れが生じることによる。
結晶構造に乱れが生じることによる。
【００２１】また、成膜速度を０．０１〜５nm／秒の範
囲とすることが好ましい。
囲とすることが好ましい。
【００２２】これは、成膜速度が０．０１nm／秒以下に
なると金属原子が凝集して結晶粒成長してしまい、ま
た、５nm／秒を越えると金属原子が規則正しく配列しな
いうちに膜が成長してしまうことによる。
なると金属原子が凝集して結晶粒成長してしまい、ま
た、５nm／秒を越えると金属原子が規則正しく配列しな
いうちに膜が成長してしまうことによる。
【００２３】また、成膜時の基板加熱温度を０〜３００
℃とすることが好ましい。
℃とすることが好ましい。
【００２４】これは、エピタキシャル成長には、基板表
面における金属原子の適度のマイグレーションが必要と
されることによる。
面における金属原子の適度のマイグレーションが必要と
されることによる。
【００２５】さらに、電極材料として、Ａｌなどの面心
立方構造を有する金属、または添加物を含む面心立方構
造を有する金属を用いることが好ましい。
立方構造を有する金属、または添加物を含む面心立方構
造を有する金属を用いることが好ましい。
【００２６】これは、(111)面において最密構造をとる
ことによる。なお、面心立方構造を有する金属として
は、Ａｌの他にもＡｇ、Ａｕ、Ｎｉなどを用いることが
可能である。
ことによる。なお、面心立方構造を有する金属として
は、Ａｌの他にもＡｇ、Ａｕ、Ｎｉなどを用いることが
可能である。
【００２７】さらに、前記添加物としては、Ｔｉ、Ｃ
ｕ、Ｐｄの少なくとも１種を用いることが好ましく、そ
の添加量としては０．１〜５．０重量％の範囲が好まし
い。
ｕ、Ｐｄの少なくとも１種を用いることが好ましく、そ
の添加量としては０．１〜５．０重量％の範囲が好まし
い。
【００２８】これは、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｐｄの少なくとも１
種を添加することにより、耐ストレスマイグレーション
特性をさらに向上させることが可能になることによる。
但し、その添加量が０．１重量％未満では添加効果がほ
とんど認められず、また、添加量が５．０重量％を越え
ると抵抗率が増大し、かつ結晶性が悪くなるので、これ
らの添加物は、０．１〜５．０重量％の範囲で添加する
ことが好ましい。
種を添加することにより、耐ストレスマイグレーション
特性をさらに向上させることが可能になることによる。
但し、その添加量が０．１重量％未満では添加効果がほ
とんど認められず、また、添加量が５．０重量％を越え
ると抵抗率が増大し、かつ結晶性が悪くなるので、これ
らの添加物は、０．１〜５．０重量％の範囲で添加する
ことが好ましい。
【００２９】さらに、前記圧電基板としては、水晶、Ｌ
ｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3、Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7、ＺｎＯの少な
くとも１種からなる圧電基板を用いることが好ましい。
ｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3、Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7、ＺｎＯの少な
くとも１種からなる圧電基板を用いることが好ましい。
【００３０】これは、(111)面に結晶方向がそろった面
心立方構造を有する金属を含む電極材料からなる膜との
ミスフィットが１５％以下となることによる。
心立方構造を有する金属を含む電極材料からなる膜との
ミスフィットが１５％以下となることによる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施例を示してその特徴とす
るところをさらに詳しく説明する。
るところをさらに詳しく説明する。
【００３２】図４は、本発明の弾性表面波素子の電極形
成方法により電極を形成してなる弾性表面波素子（２重
モード弾性表面波フィルタ）を示す平面図である。この
２重モード弾性表面波フィルタ７においては、圧電基板
（３６°回転ＹカットのＬｉＮｂＯ3基板）１の表面の
中央部に、上下２段に各インターディジタル電極２ａ，
２ａが形成され、その両側には、それぞれ、インターデ
ィジタル電極２ｂ，２ｂが形成されている。さらに、イ
ンターディジタル電極２ｂ，２ｂの両側には、グレーテ
ィング電極（反射器）２ｃ，２ｃが設けられている。
成方法により電極を形成してなる弾性表面波素子（２重
モード弾性表面波フィルタ）を示す平面図である。この
２重モード弾性表面波フィルタ７においては、圧電基板
（３６°回転ＹカットのＬｉＮｂＯ3基板）１の表面の
中央部に、上下２段に各インターディジタル電極２ａ，
２ａが形成され、その両側には、それぞれ、インターデ
ィジタル電極２ｂ，２ｂが形成されている。さらに、イ
ンターディジタル電極２ｂ，２ｂの両側には、グレーテ
ィング電極（反射器）２ｃ，２ｃが設けられている。
【００３３】また、グレーティング電極２ｃ，２ｃの外
側の中段部には、くし歯形状を有する容量電極４，４が
形成されている。さらに、インターディジタル電極２
ａ，２ａからは、ワイヤーによりリード端子３，３が引
き出されている。また、各インターディジタル電極２ｂ
は配線パターン５によって相互に接続されているととも
に配線パターン５によって容量電極４、４に接続され、
容量を付与されている。さらに、容量電極４、４からは
リード端子６、６が引き出されている。
側の中段部には、くし歯形状を有する容量電極４，４が
形成されている。さらに、インターディジタル電極２
ａ，２ａからは、ワイヤーによりリード端子３，３が引
き出されている。また、各インターディジタル電極２ｂ
は配線パターン５によって相互に接続されているととも
に配線パターン５によって容量電極４、４に接続され、
容量を付与されている。さらに、容量電極４、４からは
リード端子６、６が引き出されている。
【００３４】次に、上記弾性表面波素子の電極の形成方
法について説明する。
法について説明する。
【００３５】なお、圧電基板に各電極を形成するにあた
っては、薄膜成膜装置として、図１に示すように、本体
容器２１内に圧電基板１を保持するための基板ホルダー
２２、スパッタ用イオンソース２３、ターゲット２４を
配設するとともに、基板ホルダー２２にバイアス電源２
５を接続してなるイオンビームスパッタ装置を用いた。
そして、このイオンビームスパッタ装置により、ＬｉＴ
ａＯ3からなる圧電基板（３６°回転ＹカットのＬｉＮ
ｂＯ3基板）１の一方の主面全体に膜厚２００nmのＡｌ
膜（電極膜）を形成した。
っては、薄膜成膜装置として、図１に示すように、本体
容器２１内に圧電基板１を保持するための基板ホルダー
２２、スパッタ用イオンソース２３、ターゲット２４を
配設するとともに、基板ホルダー２２にバイアス電源２
５を接続してなるイオンビームスパッタ装置を用いた。
そして、このイオンビームスパッタ装置により、ＬｉＴ
ａＯ3からなる圧電基板（３６°回転ＹカットのＬｉＮ
ｂＯ3基板）１の一方の主面全体に膜厚２００nmのＡｌ
膜（電極膜）を形成した。
【００３６】このときの成膜条件は以下の通りである。 スパッタイオン電流 ： １００ｍＡ スパッタイオンエネルギー ： １０００ｅＶ 基板バイアス電圧 ： −３００Ｖ バイアス電流 ： ５０ｍＡ イオンの種類 ： Ａｒ+ イオンの電流密度 ： ５ｍＡ／cm2 イオンエネルギー ： ３００ｅＶ イオン入射角度 ： １５° 基板温度 ： １００℃ 成膜速度 ： ０．２nm／秒 成膜時の真空度 ：５×１０-3mmＨｇ
【００３７】図２は、この実施例において、ＬｉＴａＯ
3からなる圧電基板上に形成された電極膜（エピタキシ
ャルＡｌ膜）のＲＨＥＥＤによる結晶構造を示す写真で
ある。
3からなる圧電基板上に形成された電極膜（エピタキシ
ャルＡｌ膜）のＲＨＥＥＤによる結晶構造を示す写真で
ある。
【００３８】また、図３は、アシスト用イオンソースを
用い、イオンアシストを併用することにより形成した電
極膜のＲＨＥＥＤによる結晶構造を示す写真である。
用い、イオンアシストを併用することにより形成した電
極膜のＲＨＥＥＤによる結晶構造を示す写真である。
【００３９】図２，図３より、この実施例の弾性表面波
素子の電極形成方法により、所定のバイアス電圧を印加
しつつ、電極材料を圧電基板上に成膜させることにより
得られた電極膜は、(111)面にエピタキシャル成長した
結晶欠陥の極めて少ないＡｌ膜（すなわち(111)配向エ
ピタキシャルＡｌ膜）であり、イオンアシストを併用し
て形成したＡｌ膜と同等の結晶状態であることがわか
る。
素子の電極形成方法により、所定のバイアス電圧を印加
しつつ、電極材料を圧電基板上に成膜させることにより
得られた電極膜は、(111)面にエピタキシャル成長した
結晶欠陥の極めて少ないＡｌ膜（すなわち(111)配向エ
ピタキシャルＡｌ膜）であり、イオンアシストを併用し
て形成したＡｌ膜と同等の結晶状態であることがわか
る。
【００４０】それから、圧電基板１の一方の主面全体に
形成されたＡｌ膜をフォトリソグラフィーによって加工
し、圧電基板１の表面に、インターディジタル電極２
ａ、２ｂ、グレーティング電極２ｃ、容量電極４、配線
パターン５をそれぞれ形成することにより、図４に示す
ような２重モード弾性表面波フィルタ７を作製した。
形成されたＡｌ膜をフォトリソグラフィーによって加工
し、圧電基板１の表面に、インターディジタル電極２
ａ、２ｂ、グレーティング電極２ｃ、容量電極４、配線
パターン５をそれぞれ形成することにより、図４に示す
ような２重モード弾性表面波フィルタ７を作製した。
【００４１】この２重モード弾性表面波フィルタ７の５
０Ω系伝送特性を測定した結果、図５に示すような特性
曲線が得られた。なお、図５の伝送特性図における横軸
は信号周波数を示し、縦軸は弾性表面波フィルタ７を通
過した信号の減衰量を示す。図５に示すように、この特
性曲線においては、ピーク周波数は約３８０ＭＨｚであ
り、ピーク時における挿入損失は約２．５ｄＢとなって
いる。
０Ω系伝送特性を測定した結果、図５に示すような特性
曲線が得られた。なお、図５の伝送特性図における横軸
は信号周波数を示し、縦軸は弾性表面波フィルタ７を通
過した信号の減衰量を示す。図５に示すように、この特
性曲線においては、ピーク周波数は約３８０ＭＨｚであ
り、ピーク時における挿入損失は約２．５ｄＢとなって
いる。
【００４２】また、図６に示すようなシステムを用い
て、この２重モード弾性表面波フィルタ７の耐電力特性
（耐ストレスマイグレーション特性）を評価した。
て、この２重モード弾性表面波フィルタ７の耐電力特性
（耐ストレスマイグレーション特性）を評価した。
【００４３】このシステムにおいては、発振器１１の出
力信号がパワーアンプ１２において電力増幅され、その
出力（＝１Ｗ）が弾性表面波フィルタ７に印加される。
そして、弾性表面波フィルタ７の出力Ｐ（ｔ）がパワー
メータ１４に入力されてレベル測定が行われる。また、
パワーメータ１４の出力を、コンピュータ１５を介して
発振器１１にフィードバックすることにより、印加信号
の周波数が常に伝送特性のピーク周波数と同じになるよ
うにコントロールされる。さらに、弾性表面波フィルタ
７は、加熱して劣化を加速させることができるように恒
温槽１３に入れられている。なお、この実施例では雰囲
気温度を８５℃として劣化を加速させた。
力信号がパワーアンプ１２において電力増幅され、その
出力（＝１Ｗ）が弾性表面波フィルタ７に印加される。
そして、弾性表面波フィルタ７の出力Ｐ（ｔ）がパワー
メータ１４に入力されてレベル測定が行われる。また、
パワーメータ１４の出力を、コンピュータ１５を介して
発振器１１にフィードバックすることにより、印加信号
の周波数が常に伝送特性のピーク周波数と同じになるよ
うにコントロールされる。さらに、弾性表面波フィルタ
７は、加熱して劣化を加速させることができるように恒
温槽１３に入れられている。なお、この実施例では雰囲
気温度を８５℃として劣化を加速させた。
【００４４】そして、パワーアンプ１２の出力を１Ｗ
（５０Ω系）とし、初期の出力レベルＰ（ｔ）＝Ｐ0を
測定しておき、所定の時間ｔが経過した後の出力Ｐ
（ｔ）が、Ｐ（ｔ）≧Ｐ0−１．０（ｄＢ）となったと
きをその弾性表面波フィルタ７の寿命ｔｄとした。
（５０Ω系）とし、初期の出力レベルＰ（ｔ）＝Ｐ0を
測定しておき、所定の時間ｔが経過した後の出力Ｐ
（ｔ）が、Ｐ（ｔ）≧Ｐ0−１．０（ｄＢ）となったと
きをその弾性表面波フィルタ７の寿命ｔｄとした。
【００４５】これは、出力Ｐ（ｔ）と時間ｔとの関係
が、通常、図７に示すような関係になることから、出力
Ｐ（ｔ）が１ｄＢ低下した時点を弾性表面波フィルタ７
の寿命と推定して問題がないと考えたことによる。
が、通常、図７に示すような関係になることから、出力
Ｐ（ｔ）が１ｄＢ低下した時点を弾性表面波フィルタ７
の寿命と推定して問題がないと考えたことによる。
【００４６】なお、評価した各試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、
下記に示す４種の電極材料（金属）を用いて、同一のＬ
ｉＴａＯ3基板上に同一形状の電極を形成したものであ
る。 Ａ：ランダム配向の純Ａｌ＋１重量％Ｃｕ電極 （比
較用の電極） Ｂ：(111)配向のエピタキシャル純Ａｌ電極 （比
較用の電極） Ｃ：(111)配向のエピタキシャル純Ａｌ電極 （実
施例の電極） Ｄ：(111)配向のエピタキシャルＡｌ＋１重量％Ｃｕ電
極（実施例の電極）
下記に示す４種の電極材料（金属）を用いて、同一のＬ
ｉＴａＯ3基板上に同一形状の電極を形成したものであ
る。 Ａ：ランダム配向の純Ａｌ＋１重量％Ｃｕ電極 （比
較用の電極） Ｂ：(111)配向のエピタキシャル純Ａｌ電極 （比
較用の電極） Ｃ：(111)配向のエピタキシャル純Ａｌ電極 （実
施例の電極） Ｄ：(111)配向のエピタキシャルＡｌ＋１重量％Ｃｕ電
極（実施例の電極）
【００４７】実験の結果、各試料の寿命ｔｄは、それぞ
れ、 Ａ： ８時間以下 Ｂ：１７５０時間 Ｃ：1８００時間 Ｄ：３２００時間 であることが確認された。
れ、 Ａ： ８時間以下 Ｂ：１７５０時間 Ｃ：1８００時間 Ｄ：３２００時間 であることが確認された。
【００４８】この結果より、比較用の電極のうち(111)
面に配向させたエピタキシャル純Ａｌ膜の電極（イオン
アシストを併用して形成した電極）を有する試料Ｂは、
特に(111)面に配向させていない純Ａｌ膜の電極を有す
る試料Ａに比べて、その寿命が約２００倍に延びている
が、本発明の実施例にかかるエピタキシャル純Ａｌ膜の
電極を有する試料Ｃは、上記試料Ｂと同等の寿命を有し
ていることがわかる。また、ＡｌにＣｕを添加したエピ
タキシャルＡｌ合金膜の電極を有する本発明の実施例に
かかる試料Ｄにおいては、エピタキシャル純Ａｌ膜の電
極を有する試料Ｃよりもさらに寿命が長くなっているこ
とがわかる。
面に配向させたエピタキシャル純Ａｌ膜の電極（イオン
アシストを併用して形成した電極）を有する試料Ｂは、
特に(111)面に配向させていない純Ａｌ膜の電極を有す
る試料Ａに比べて、その寿命が約２００倍に延びている
が、本発明の実施例にかかるエピタキシャル純Ａｌ膜の
電極を有する試料Ｃは、上記試料Ｂと同等の寿命を有し
ていることがわかる。また、ＡｌにＣｕを添加したエピ
タキシャルＡｌ合金膜の電極を有する本発明の実施例に
かかる試料Ｄにおいては、エピタキシャル純Ａｌ膜の電
極を有する試料Ｃよりもさらに寿命が長くなっているこ
とがわかる。
【００４９】なお、上記実施例ではＡｌに添加物として
Ｃｕを添加した場合について説明したが、本発明の弾性
表面波素子の電極形成方法において、Ａｌに添加するこ
とにより長寿命化の効果を得ることができる添加物はＣ
ｕに限られるものではなく、ＴｉまたはＰｄを添加した
場合にも、Ｃｕを添加した場合と同様の長寿命化の効果
を得ることができる。なお、これらの添加物の効果は、
その添加量が０．１重量％以上になると現れてくるが、
添加量が多くなりすぎると抵抗率が増大し、かつ結晶性
が悪くなるので、通常０．１〜５重量％の範囲で添加す
ることが好ましい。
Ｃｕを添加した場合について説明したが、本発明の弾性
表面波素子の電極形成方法において、Ａｌに添加するこ
とにより長寿命化の効果を得ることができる添加物はＣ
ｕに限られるものではなく、ＴｉまたはＰｄを添加した
場合にも、Ｃｕを添加した場合と同様の長寿命化の効果
を得ることができる。なお、これらの添加物の効果は、
その添加量が０．１重量％以上になると現れてくるが、
添加量が多くなりすぎると抵抗率が増大し、かつ結晶性
が悪くなるので、通常０．１〜５重量％の範囲で添加す
ることが好ましい。
【００５０】また、上記実施例では、薄膜成膜方法とし
てイオンビームスパッタ法を用いた場合について説明し
たが、薄膜成膜方法としては、その他にも、イオンプレ
ーティング、スパッタ、プラズマＣＶＤ、ＩＣＢなどの
各種イオンを用いた成膜方法、レーザーアブレーション
などの各種の薄膜成膜方法を用いることが可能であり、
その場合にも上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。
てイオンビームスパッタ法を用いた場合について説明し
たが、薄膜成膜方法としては、その他にも、イオンプレ
ーティング、スパッタ、プラズマＣＶＤ、ＩＣＢなどの
各種イオンを用いた成膜方法、レーザーアブレーション
などの各種の薄膜成膜方法を用いることが可能であり、
その場合にも上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。
【００５１】なお、本発明は、さらにその他の点におい
ても上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨
の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可
能である。
ても上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨
の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可
能である。
【００５２】
【発明の効果】上述のように、本発明の弾性表面波素子
の電極形成方法においては、イオンが存在する雰囲気下
で、バイアス電圧を印加しつつ、結晶方位的に一定方向
に配向するように電極材料を圧電基板上に成膜させるよ
うにしているので、イオンアシストを併用した場合に得
られる電極膜（エピタキシャル膜）と同等の、結晶欠陥
が少なく、耐エレクトロマイグレーション特性や熱安定
性に優れ、かつ、ウエットエッチングにおける加工性に
も優れた電極膜（エピタキシャル膜）を（イオンアシス
トを併用する場合に比べて）経済的に形成することがで
きる。
の電極形成方法においては、イオンが存在する雰囲気下
で、バイアス電圧を印加しつつ、結晶方位的に一定方向
に配向するように電極材料を圧電基板上に成膜させるよ
うにしているので、イオンアシストを併用した場合に得
られる電極膜（エピタキシャル膜）と同等の、結晶欠陥
が少なく、耐エレクトロマイグレーション特性や熱安定
性に優れ、かつ、ウエットエッチングにおける加工性に
も優れた電極膜（エピタキシャル膜）を（イオンアシス
トを併用する場合に比べて）経済的に形成することがで
きる。
【００５３】また、イオンアシストを併用する場合に用
いられるアシスト用イオンソースが不要になるので、成
膜装置の簡略化、小型化、及びメンテナンスの容易化が
可能になるとともに、操作真空度を高くすることが可能
になり、高品質の電極膜（エピタキシャル膜）を得るこ
とができる。
いられるアシスト用イオンソースが不要になるので、成
膜装置の簡略化、小型化、及びメンテナンスの容易化が
可能になるとともに、操作真空度を高くすることが可能
になり、高品質の電極膜（エピタキシャル膜）を得るこ
とができる。
【００５４】さらに、処理ウエハーの大面積化が可能に
なるとともに、アシスト用イオンソースを用いる場合に
比べて、イオンアシスト分布を良好にすることができ
る。
なるとともに、アシスト用イオンソースを用いる場合に
比べて、イオンアシスト分布を良好にすることができ
る。
【００５５】さらに、添加物の割合が大きくなっても結
晶欠陥の極めて少ないエピタキシャル膜を得ることが可
能になるため、添加物を十分な割合で添加することによ
り耐ストレスマイグレーション特性をさらに向上させる
ことができる。
晶欠陥の極めて少ないエピタキシャル膜を得ることが可
能になるため、添加物を十分な割合で添加することによ
り耐ストレスマイグレーション特性をさらに向上させる
ことができる。
【図１】本発明の弾性表面波素子の電極形成方法を実施
するのに用いたイオンビームスパッタ装置の要部を模式
的に示す図である。
するのに用いたイオンビームスパッタ装置の要部を模式
的に示す図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる方法でＬｉＴａＯ3
基板上に形成した(111)配向エピタキシャルＡｌ膜（エ
ピタキシャルＡｌ膜）のＲＨＥＥＤによる結晶構造を示
す写真である。
基板上に形成した(111)配向エピタキシャルＡｌ膜（エ
ピタキシャルＡｌ膜）のＲＨＥＥＤによる結晶構造を示
す写真である。
【図３】イオンアシストを併用した方法により形成した
(111)配向エピタキシャルＡｌ膜のＲＨＥＥＤによる結
晶構造を示す写真である。
(111)配向エピタキシャルＡｌ膜のＲＨＥＥＤによる結
晶構造を示す写真である。
【図４】本発明の弾性表面波素子の電極形成方法により
電極を形成した弾性表面波素子（２重モード弾性表面波
フィルタ）を示す平面図である。
電極を形成した弾性表面波素子（２重モード弾性表面波
フィルタ）を示す平面図である。
【図５】本発明の弾性表面波素子の電極形成方法により
電極を形成した２重モード弾性表面波フィルタの５０Ω
系伝送特性を示す図である。
電極を形成した２重モード弾性表面波フィルタの５０Ω
系伝送特性を示す図である。
【図６】耐ストレスマイグレーション評価システムの概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
【図７】弾性表面波フィルタの出力からその寿命を判定
する方法を説明するための線図である。
する方法を説明するための線図である。
【図８】イオンアシストを併用する場合のイオンビーム
スパッタ装置の要部を模式的に示す図である。
スパッタ装置の要部を模式的に示す図である。
１ 圧電基板 ２ａ，２ｂ インターディジタル電極 ２ｃ グレーティング電極 ４ 容量電極 ５ 配線パターン ７ ２重モード弾性表面波フ
ィルタ １１ 発振器 １２ パワーアンプ １３ 恒温槽 １４ パワーメータ １５ コンピュータ ２１ 本体容器 ２２ 基板ホルダー ２３ スパッタ用イオンソース ２４ ターゲット ２５ バイアス電源
ィルタ １１ 発振器 １２ パワーアンプ １３ 恒温槽 １４ パワーメータ １５ コンピュータ ２１ 本体容器 ２２ 基板ホルダー ２３ スパッタ用イオンソース ２４ ターゲット ２５ バイアス電源
Claims (11)
- 【請求項１】 弾性表面波素子を構成する圧電基板上に
電極を形成する方法であって、 薄膜成膜方法による成膜プロセスにおいて、イオンが存
在する雰囲気下で、バイアス電圧を印加しつつ、結晶方
位的に一定方向に配向するように電極材料を圧電基板上
に成膜させることを特徴とする弾性表面波素子の電極形
成方法。 - 【請求項２】 成膜された電極の配向方位が(111)面で
あることを特徴とする請求項１記載の弾性表面波素子の
電極形成方法。 - 【請求項３】 イオンが存在する雰囲気下で、−３００
〜−１０００Ｖのバイアス電圧を印加しながら成膜する
ことを特徴とする請求項１または２記載の弾性表面波素
子の電極形成方法。 - 【請求項４】 基板に入射するイオンの電流密度０．０
１〜１０．００ｍＡ／cm2であることを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の弾性表面波素子の電極形成
方法。 - 【請求項５】 イオンがＨｅ+、Ｎｅ+、Ａｒ+、Ｋｒ+、
Ｘｅ+の少なくとも１種であることを特徴とする請求項
１〜４のいずれかに記載の弾性表面波素子の電極形成方
法。 - 【請求項６】 成膜時の真空度が１０-2mmＨｇ以下であ
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の弾
性表面波素子の電極形成方法。 - 【請求項７】 成膜速度が０．０１〜５nm／秒であるこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の弾性表
面波素子の電極形成方法。 - 【請求項８】 成膜時の基板加熱温度が０〜３００℃で
あることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の
弾性表面波素子の電極形成方法。 - 【請求項９】 電極材料がＡｌなどの面心立方構造を有
する金属、または添加物を含む面心立方構造を有する金
属であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記
載の弾性表面波素子の電極形成方法。 - 【請求項１０】 前記添加物がＴｉ、Ｃｕ、Ｐｄの少な
くとも１種であり、その添加量が０．１〜５．０重量％
であることを特徴とする請求項９記載の弾性表面波素子
の電極形成方法。 - 【請求項１１】 前記圧電基板が水晶、ＬｉＴａＯ3、
ＬｉＮｂＯ3、Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7、ＺｎＯの少なくとも１種か
らなるものであることを特徴とする請求項１〜１０のい
ずれかに記載の弾性表面波素子の電極形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30539294A JP3438360B2 (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 弾性表面波素子の電極形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30539294A JP3438360B2 (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 弾性表面波素子の電極形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08139546A true JPH08139546A (ja) | 1996-05-31 |
| JP3438360B2 JP3438360B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=17944576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30539294A Expired - Fee Related JP3438360B2 (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 弾性表面波素子の電極形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3438360B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6407486B1 (en) | 1999-05-31 | 2002-06-18 | Tdk Corporation | Surface acoustic wave device |
| SG97148A1 (en) * | 1999-04-28 | 2003-07-18 | Murata Manufacturing Co | Method of manufacturing a surface acoustic wave element |
| JPWO2008041404A1 (ja) * | 2006-09-29 | 2010-02-04 | 株式会社村田製作所 | 弾性境界波装置及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-11-14 JP JP30539294A patent/JP3438360B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG97148A1 (en) * | 1999-04-28 | 2003-07-18 | Murata Manufacturing Co | Method of manufacturing a surface acoustic wave element |
| US6789297B2 (en) | 1999-04-28 | 2004-09-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd | Method of manufacturing a surface acoustic wave element |
| US6810566B2 (en) | 1999-04-28 | 2004-11-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd | Method of manufacturing a surface acoustic wave element |
| US6407486B1 (en) | 1999-05-31 | 2002-06-18 | Tdk Corporation | Surface acoustic wave device |
| JPWO2008041404A1 (ja) * | 2006-09-29 | 2010-02-04 | 株式会社村田製作所 | 弾性境界波装置及びその製造方法 |
| DE112007002253B4 (de) * | 2006-09-29 | 2015-12-24 | Murata Mfg. Co., Ltd. | Grenzflächenschallwellenvorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben |
| DE112007002253B8 (de) * | 2006-09-29 | 2016-03-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Grenzflächenschallwellenvorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3438360B2 (ja) | 2003-08-18 |
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