JPH09135143A

JPH09135143A - Ｓａｗデバイス

Info

Publication number: JPH09135143A
Application number: JP28948495A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Takayama; 了一高山; Toshio Sugawa; 俊夫須川; Keizaburo Kuramasu; 敬三郎倉増
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 1997-05-20
Anticipated expiration: 2015-11-08
Also published as: JP3430745B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大電力印加に耐え、挿入損失の増加も防止で
きるインターディジタルトランスデューサ電極を用いた
ＳＡＷデバイスを提供することを目的とする。【解決手段】圧電体基板１の表面にアルミニウム膜３
１〜３５と、アルミニウム膜より大きな弾性定数を有す
る導電性材料よりなる膜４１〜４４を、ＳＡＷデバイス
の動作時に電極に負荷される応力の分布に従って、各層
の膜厚を変化させて交互に積層したインターディジタル
トランスデューサ電極２を形成する事により高い耐電力
性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＳＡＷデバイスに関
するもので、より詳しくはＳＡＷデバイスのインターデ
ィジタルトランスデューサの耐電力構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ＳＡＷデバイスは圧電基板の表面上にア
ルミニウム膜よりなる電極を櫛形形状に設けてインター
ディジタルトランスデューサ部を形成し、フィルタや共
振器を構成している。

【０００３】近年、移動体通信の高周波化にともない、
ＳＡＷデバイスの動作周波数も数百ＭＨｚから数ＧＨｚ
と高周波化するとともに高出力化が望まれている。高周
波化によりインターディジタルトランスデューサ電極の
パターン幅も微細化が必要となり、中心周波数１．５Ｇ
Ｈｚ帯フィルタでは電極線幅は約０．７μｍに形成する
必要がある。

【０００４】この様に微細な線幅を形成したＳＡＷデバ
イスに大きな電力を印加すると、弾性表面波によって生
じる歪が電極膜に応力を発生させ、その応力が電極膜の
限界応力を越えると電極材料であるアルミニウム原子が
結晶粒界を移動し、その結果突起（ヒロック）と空隙
（ボイド）を発生させて電極の破壊が生じ、ＳＡＷデバ
イスの特性の劣化に至る。

【０００５】この様な問題点に対して、特公昭６１−４
７０１０号公報に記載されているように、電極材料とし
て銅を添加したアルミニウム合金膜を用いることが行わ
れ、アルミニウム単独膜に比べて大きな電力印加に耐え
るものが作成されている。また、さらにチタン、ニッケ
ル、パラジウム等を添加して電極膜の強化を図ることも
行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
携帯電話の送信段に使用するために必要とされる電力に
対して、充分な耐電力性と低挿入損失は得られていなか
った。例えば、アナログセルラー電話では１．６Ｗ以上
の電力印加に耐え、かつ挿入損失も現在多く使われてい
る誘電体フィルタと同程度の値にすることが必要であ
る。大電力印加に耐えるようにするためには、従来の技
術ではアルミニウムに添加する金属の割合を増加させれ
ば良いが、同時に合金膜の比抵抗も増加してしまい挿入
損失の増加になる。

【０００７】本発明は大電力に耐え、かつ挿入損失の増
加も防止できるインターディジタルトランスデューサ電
極を用いたＳＡＷデバイスを提供する事を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、圧電体基板の表面上に設けたインターディ
ジタルトランスデューサ電極がアルミニウム膜と、この
アルミニウム膜よりも大きな弾性定数を有する導電体材
料を交互に積層してなり、かつ前記導電体材料よりなる
膜及び前記アルミニウム膜の積層数が各々少なくとも２
層以上である構造を有するＳＡＷデバイスにおいて、前
記ＳＡＷデバイス動作時に電極に負荷される応力の膜厚
方向の分布により各層の膜厚を変化させたものである。

【０００９】これにより、大電力印加に耐え、かつ従来
の方法と比較して挿入損失の増加が少ないＳＡＷデバイ
スが得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、圧電体基板と、前記圧電体基板の表面上に設けたイ
ンターディジタルトランスデューサ電極を有し、前記イ
ンターディジタルトランスデューサ電極がアルミニウム
膜とこのアルミニウム膜よりも大きな弾性定数を有する
導電体材料よりなる膜を交互に積層してなり、かつ前記
導電体材料よりなる膜及び前記アルミニウム膜の積層数
が各々少なくとも２層以上である構造を有するＳＡＷデ
バイスにおいて、前記ＳＡＷデバイス動作時に電極に負
荷される応力の膜厚方向の分布に従い各層の膜厚を変化
させたものであり、電極に負荷される応力による電極の
劣化を防ぐという作用を有するものである。

【００１１】請求項２に記載の発明は、アルミニウム膜
の各層の厚さ及びこのアルミニウム膜よりも大きな弾性
定数を有する導電体材料よりなる膜の各層の厚さが共に
１５０ｎｍ以下としたものであり、各層で発生する側面
突起（サイドヒロック）を抑制するという作用を有す
る。

【００１２】請求項３に記載の発明は、デバイス使用時
に電極に負荷される応力の膜厚方向の分布に従い、応力
の負荷が大きい箇所ほどアルミニウム層の膜厚が薄く、
かつアルミニウム膜よりも大きな弾性定数を有する導電
体材料よりなる膜の層は各層とも一定の膜厚を有するＳ
ＡＷデバイスであり、積層構成膜とした場合、劣化の最
も激しいアルミニウム層のボイドの発生を防ぎ、結果と
して耐電力性を上げるという作用を有する。

【００１３】請求項４に記載の発明は、デバイス使用時
に電極に負荷される応力の膜厚方向の分布に従い、応力
の負荷が大きい箇所ほどアルミニウム膜よりも大きな弾
性定数を有する導電体材料よりなる膜の層は厚く、かつ
アルミニウム層の膜厚は各層とも一定の膜厚を有するＳ
ＡＷデバイスであり、応力の負荷が大きい箇所ほどアル
ミニウム膜よりも大きな弾性定数を有する導電体材料の
層を厚くすることにより機械的強度を上げ、また積層構
成膜とした場合、劣化の最も激しいアルミニウム層から
の原子の移動をそのアルミニウム層を挟持するアルミニ
ウム膜よりも大きな弾性定数を有する導電体材料よりな
る膜により強固に阻止する作用を有する。

【００１４】請求項５に記載の発明は請求項１に記載の
ＳＡＷデバイスにおいて、前記ＳＡＷデバイス動作時に
電極に負荷される応力の膜厚方向の分布に従い、応力の
負荷が大きい箇所ほどアルミニウム膜よりも大きな弾性
定数を有する導電体材料よりなる膜の層は厚く、かつア
ルミニウム膜の膜厚は薄くしたＳＡＷデバイスであり、
少ない積層数で高い耐電力性を得るという作用を有す
る。

【００１５】請求項６に記載の発明は、積層した電極の
最表面がアルミニウム膜であり、かつその膜厚を５０ｎ
ｍ以下とした請求項１記載のＳＡＷデバイスであり、最
表面のアルミニウム膜層で発生するアルミニウム原子の
移動を抑制する作用を有する。

【００１６】請求項７に記載の発明は、積層した電極の
最表面がアルミニウム膜よりも大きな弾性定数を有する
導電体材料よりなる膜とした請求項１記載のＳＡＷデバ
イスであり、電極表面付近からの電極の劣化を防止する
作用を有する。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。すでに従来の技術で述べたように、表面弾性波素子
を励振したときに圧電体基板に歪が生じ、この歪により
インターディジタルトランスデューサ電極に応力が加わ
り、応力が膜の限界応力を越えると電極中のアルミニウ
ム原子が粒界を伝わって表面に移動して突起（ヒロッ
ク）を生じる。アルミニウム原子が表面に移動すると膜
中にはアルミニウム原子の空隙（ボイド）が発生する。

【００１８】このアルミニウム原子の移動によるヒロッ
クやボイドの発生は、膜の機械的強度が大きくなるほ
ど、またアルミニウム膜を構成する粒径が小さいほど生
じ難くなり、さらに粒界に銅、チタン等の添加物の原子
が析出すると抑制されることは従来から知られており、
各種の材料の添加が試みられてきた。しかしながら、添
加材料の濃度を増加すると膜の比抵抗が増大して挿入損
失の大幅な増加につながるために添加量には限界があっ
た。

【００１９】また、さらに本発明者らの実験によると、
添加材料の濃度を増加させても単一合金膜の場合、圧電
基板と電極との界面から電極の表面まで結晶粒界は連続
的に存在し、かつその粒径も電極表面ほど大きくなる。
このために、電極に加わる応力がこの合金電極の限界応
力以上になれば、アルミニウムは結晶粒界を通じて電極
表面にまで原子移動が生じ、ヒロックを発生してしまう
ことが認められた。しかもボイドの発生場所およびその
大きさは、電極の膜厚方向に対し分布が認められ、解析
の結果ＳＡＷデバイス動作時における電極に負荷される
応力の分布と一致していることが分かった。

【００２０】本発明はこの様な知見に基づき、アルミニ
ウム膜をこれらの材料よりも大きな弾性定数を有する材
料で層状に分割することで、アルミニウム膜の粒径の拡
大を防止するとともに、アルミニウム原子が粒界を通じ
て電極表面に移動することを防止するものである。

【００２１】さらに、電極内においてアルミニウム膜と
このアルミニウム膜よりも大きな弾性定数を有する導電
体材料よりなる膜を積層する際に、各層の厚みを調整す
ることで電極の内部において弾性的強度の分布を作りだ
し、これをＳＡＷデバイス動作時における電極に負荷さ
れる応力の分布に従って最適化してやることによって効
率的に大きな応力印加でも破壊しにくくなるようにした
ものである。また、積層するアルミニウム膜の各層の厚
さが厚い場合には励振による応力でアルミニウム原子は
横方向への移動が生じサイドヒロックを発生する。この
サイドヒロックは電極の劣化につながるとともに、隣接
するインターディジタルトランスデューサ電極と接触す
るとショート不良となる。また、これらヒロックは、各
アルミニウム膜の層の厚さに対し各アルミニウム層と接
しているアルミニウム膜よりも大きな弾性定数を有する
導電体材料よりなる膜の層の膜厚が極端に大きくなった
場合、アルミニウム膜よりも大きな弾性定数を有する導
電体材料よりなる膜の層でも発生することを確認してい
る。

【００２２】このアルミニウム原子の移動防止に対して
は、積層するアルミニウム膜の厚さを薄くすることが効
果的であり、本発明者らは実験より送信段に使うための
１．６Ｗ以上の電力印加に耐えるためには１５０ｎｍ以
下、望ましくは１００ｎｍ以下とすることがよいことを
見いだした。同様にアルミニウム膜よりも大きな弾性定
数を有する導電体材料についても膜厚を１５０ｎｍ以下
とすることがよいことも見いだした。

【００２３】以下、具体的な実施の形態として図１
（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照しながら説明する。図１
（ａ）は本実施の形態で作成した８００ＭＨｚ帯のラダ
ータイプのフィルタの構成を示す斜視図である。また、
図１（ｂ）はその構成図である。１は圧電体基板であ
り、本実施の形態ではリチウム酸タンタル基板（以下Ｌ
Ｔ基板と呼ぶ）を用いた。２はインターディジタルトラ
ンスデューサ電極で、３は反射器電極である。

【００２４】図１（ｃ）は電極一本の断面図を示してお
り、このフィルタを２Ｗで使用した場合、最も電極の劣
化が問題となる直列の初段に配置された共振器に負荷さ
れる応力を解析した結果をもとに電極の膜厚方向の断面
の中で最も大きな応力が負荷されるＡＡ面についての応
力分布を図に表したものである。この共振器において解
析の結果、デバイスが２Ｗで動作中電極内の応力の分布
は、応力が引っ張りから圧縮に反転する点（以下中立点
と呼ぶ）からの距離におおよそ比例することが分かって
いる。

【００２５】（実施の形態１）図２は本発明の積層構成
電極の断面の概略図である。これらに示した断面図はイ
ンターディジタルトランスデューサ電極一本のみを示し
ている。図２において、３１〜３５はアルミニウム膜
で、４１〜４４はアルミニウム膜よりも弾性定数の大き
な導電材料膜であり、図２では３１〜３５と４１〜４４
を含めてインターディジタルトランスデューサ電極２を
構成している。本実施の形態１ではアルミニウム膜より
も弾性定数の大きな導電性材料膜としてチタンを用い
た。図２ではチタン膜の膜厚は各層とも２０ｎｍと一定
にした。アルミニウム膜の層は解析の結果を踏まえて、
おおよそ各層に負荷される応力のうち最も大きな応力の
値（各アルミニウム層において最も中立点から離れてい
るところに負荷される応力の値）の逆数の比になるよう
決定した。表１にそれを示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】本実施の形態１では以下の様に形成した。
電極膜はスパッタリングで成膜し、装置はカローセル型
スパッタ装置（日電アネルバ（株）製ＳＰＣ−５３０
Ｈ）を用いた。このスパッタ装置にアルミニウムとチタ
ンのターゲットを取り付け、ＬＴ基板を基板ホルダーに
セットした後、スパッタ圧力５ｍＴｏｒｒ、基板温度室
温でそれぞれの膜を積層形成した。

【００２８】なお、比較の為に図３（ａ），（ｂ）及び
（ｃ）に示す構成の電極も同時に作成して評価した。図
３において、１は圧電体基板で、２はインターディジタ
ルトランスデューサ電極、４６は単一材料からなる膜、
７１はアルミニウム膜で、７５はアルミニウムよりも大
きな弾性定数を有する導電性材料膜である。本比較例で
は、図３（ａ）に示した単一材料膜構成としてアルミニ
ウム単独膜およびアルミニウム−１ｗｔ％チタン合金
膜、図３（ｂ）に示した３層構成電極膜としてアルミニ
ウム／チタン／アルミニウム膜構成、図３（ｃ）に示し
た９層構成電極膜としてアルミニウム膜とチタン膜を同
一材料の膜は同一膜厚で交互に積層したものを上記と同
じ装置で作成した。作成した電極構成のそれぞれの電極
膜厚を表２に示す。上記比較例および本発明のＳＡＷフ
ィルタ電極を作成の際、ＳＡＷフィルタの中心周波数は
電極による質量負荷効果により変動する事を考慮し、本
実施の形態１においてはアルミニウム膜で全電極を作成
した時の電極の質量と、アルミニウム／チタンの交互積
層で構成した図２に示す電極の総質量が等しくなるよう
にチタン膜の膜厚を定めて周波数変動を防止した。

【００２９】これらの試料の電極膜をフォトリソグラフ
ィとドライエッチングにより所定のパターンを形成し
て、その後ダイシングおよびパッケージ用基板へダイボ
ンドし、ワイヤーボンド接続を行って、８００ＭＨｚ帯
のフィルターを作成した。

【００３０】試作した試料について、１００℃の雰囲気
で中心周波数に４Ｗの電力を印加して耐電力試験を行っ
た。耐電力性の評価は挿入損失が初期値から０．５ｄＢ
劣化した時点をデバイスの寿命とし、アルミニウム膜の
寿命に対して正規化して表示した。この結果を（表２）
に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】表２から判る様に、図３（ｂ）の３層構成
の場合には表面にヒロックと電極の側面部にサイドヒロ
ックの発生が観測され、ＳＡＷデバイスの寿命もチタン
添加合金膜の２０倍程度であった。

【００３３】一方、チタン膜およびアルミニウム膜を各
々２層以上積層し、かつアルミニウム膜の各層の膜厚を
１５０ｎｍ以下とした図２および図３（ｃ）の試料では
ＳＡＷデバイスの寿命は３×１０⁷以上と大幅な改善が
見られた。しかも本発明の図２の試料では積層数や全ア
ルミニウム膜層の合計膜厚および全チタン膜層の合計膜
厚が比較例図３（ｃ）と等しいにも関わらず図３（ｃ）
の試料に比べさらに５倍の改善が見られた。

【００３４】この様に、応力分布を考慮し、アルミニウ
ム膜の膜厚を変えた積層電極構成はＳＡＷデバイスの寿
命の改善に大きな効果があることが認められた。また、
挿入損失に影響する電極膜のシート抵抗は、アルミニウ
ム電極膜を１として正規化しているが、９層積層構成電
極はどちらとも１．６〜１．９倍程度となり、チタンを
１ｗｔ％添加した合金膜に比べて小さな値となった。こ
の結果、挿入損失もアルミニウム−１ｗｔ％チタン合金
膜を用いたフィルタよりも小さい値が得られた。

【００３５】本実施の形態１ではアルミニウム膜の膜厚
の比を電極の上層より１．３：３．０：１．９：１．２
５：１としたが、この比率は今回用いたＳＡＷデバイス
に対して最適な値であり、この値はＳＡＷデバイスの設
計周波数や小電力用か大電力用かの種類、使用する圧電
材料および電極材料等により異なり、各デバイス毎に最
適な比率があることは言うまでもない。

【００３６】なおこの構成の電極としては、チタンに限
定されるものではなく、銅、パラジウム、クロム、モリ
ブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、ジルコニウ
ム、ハフニウム、バナジウム、ニッケル、銀を用いても
同様の効果があることを確認している。

【００３７】（実施の形態２）図４は本発明の積層構成
電極の断面概略図を示す。また比較の為に先に比較例と
して挙げた図３（ａ），（ｂ）に加えて、図５に示す構
成のデバイスも同時に作成した。図３，４および５に示
した断面はインターディジタルトランスデューサ電極１
本のみを示している。図３，４および５において、４
６、７１、５１〜５５、８１〜８５、１０１〜１０５は
アルミニウム膜で、７５、６１〜６４、９１〜９４、１
１１〜１１４はアルミニウム膜よりも弾性定数の大きな
導電性材料膜であり、図３（ｂ）では７１と７５を含め
てインターディジタルトランスデューサ電極２を構成
し、図４では８１〜８５と９１〜９４を含めてインター
ディジタルトランスデューサ電極２を構成し、図５では
１０１〜１０５と１１１〜１１４を含めてインターディ
ジタルトランスデューサ電極２を構成している。本実施
の形態２および比較例では、アルミニウム膜よりも弾性
定数の大きな導電性材料膜として銅を用いた。また図３
（ａ）はアルミニウム単独膜及びアルミニウム−１ｗｔ
％銅合金膜とした。図４ではアルミニウム膜の層は全て
同一の膜厚とし、銅膜の層は解析の結果を踏まえて、お
およそ各層のすぐ下のアルミニウム層に負荷される応力
のうち最も大きな応力の値（各アルミニウム層において
最も中立点から離れているところに負荷される応力の
値）の比になるよう決定した。表３にそれを示す。また
図５ではアルミニウム膜の層および銅膜の層をそれぞれ
一定の膜厚とした。

【００３８】

【表３】

【００３９】本実施の形態２および比較例の作成では、
ＬＴ基板上に最初に電極膜の逆パターンとなるようなフ
ォトレジスト膜のパターンを作成しておき、この基板上
に１０^-6Ｔｏｒｒの真空度で、基板温度を室温とし、電
子ビーム蒸着法によりアルミニウム膜と銅膜を所定の厚
さに積層形成した。この後、フォトレジスト膜をエッチ
ング除去する事でこのフォトレジスト膜上に形成された
電極膜を同時に除去して所定のインターディジタルトラ
ンスデューサ電極を作成した。

【００４０】ワイヤボンド接続を行い、実施の形態１と
同じ８００ＭＨｚのフィルタを作成した。

【００４１】その後ダイシングおよびパッケージ用基板
へダイボンドした後、ワイヤボンド接続を行い、実施の
形態１と同じ８００ＭＨｚのフィルタを作成した。ＳＡ
Ｗデバイスの寿命の評価についても実施の形態１と同じ
方法で行った。この結果を（表４）に示す。

【００４２】

【表４】

【００４３】表４より、図３（ｂ）の３層構成電極で
は、ＳＡＷデバイスの寿命は図３（ａ）の銅添加膜試料
の１０倍程度の結果が得られたが、銅とアルミニウムを
各々２層以上積層した図４、図５の試料では６×１０⁷
以上の寿命が得られ、図３（ａ）のアルミニウム−１ｗ
ｔ％銅合金電極や図３（ｂ）の３層構成電極に比べ大き
な改善がみられた。しかも図４の試料では図５の比較例
の積層数や全アルミニウム膜層の合計膜厚および全銅膜
層の合計膜厚がほとんど等しいにも関わらず図５の試料
に比べさらに５倍の改善が見られた。

【００４４】本実施の形態２は、銅膜の膜厚の比を基板
側から１：０．６５：０．３５：０．１５としたが、こ
の値は今回用いたＳＡＷデバイスに対して最適な値であ
り、この値はＳＡＷデバイスの設計周波数や電力用の種
類、使用する圧電材料、電極材料等により異なり、各デ
バイス毎に最適な比率があることは言うまでもない。

【００４５】なおこの構成の電極としては、銅に限定さ
れるものではなく、チタン、パラジウム、クロム、モリ
ブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、ジルコニウ
ム、ハフニウム、バナジウム、ニッケル、銀を用いても
同様の効果があることを確認している。

【００４６】（実施の形態３）図６は本発明の積層構成
電極の断面概略図を示す。図６に示した断面はインター
ディジタルトランスデューサ電極１本のみを示してい
る。図６において、１２１〜１２５はアルミニウム膜
で、１３１〜１３４はアルミニウム膜よりも弾性定数の
大きな導電性材料膜であり、１２１〜１２５、１３１〜
１３４を含めてインターディジタルトランスデューサ電
極２を構成している。本実施の形態３および比較例で
は、アルミニウム膜よりも弾性定数の大きな導電性材料
膜として銅を用いた。図６では銅膜の層は解析の結果を
踏まえておおよそ各層のすぐ下のアルミニウム層に負荷
される応力のうち最も大きな応力の値（各アルミニウム
層において最も中立点から離れたところに負荷される応
力の値）の比になるように決定し、アルミニウム膜の膜
厚は最上面層のみ２２ｎｍとし他は各層とも一定とし
た。また比較例として最上面層のみ７０ｎｍとし、他の
構成は図６と同一の構成のデバイスも同時に作成した。

【００４７】これらの電極構成の試料の作成は実施の形
態２と同一の方法で行った。試験結果を表５に示す。

【００４８】

【表５】

【００４９】表５から分かるように、最表面のアルミニ
ウム膜の膜厚を薄くすることで表面に発生していたヒロ
ックが防止でき、この結果寿命も改善された。また銅膜
は酸化しやすいが、最表面には酸化に対し強いアルミニ
ウム膜を設けているために、長期にわたって酸化による
周波数変動も生じなかった。

【００５０】なおこの構成の電極としては、銅に限定さ
れるものではなく、チタン、パラジウム、クロム、モリ
ブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、ジルコニウ
ム、ハフニウム、バナジウム、ニッケル、銀を用いても
同様の効果があることを確認している。

【００５１】（実施の形態４）図７は本発明の積層構成
電極の場合の断面概略図である。またこのデバイスの比
較例として図８に示した構成のデバイスも同時に作成し
た。図７および８に示した断面はインターディジタルト
ランスデューサ電極１本のみを示している。図７，８に
おいて、１４０〜１４３、１６０〜１６４はアルミニウ
ム膜で、１５０〜１５３、１７０〜１７３はアルミニウ
ム膜よりも弾性定数の大きな導電性材料膜であり、図７
では１５０〜１５３と１４０〜１４３を含めてインター
ディジタルトランスデューサ電極２を構成し、図８では
１６０〜１６４と１７０〜１７３を含めてインターディ
ジタルトランスデューサ電極２を構成している。本実施
の形態４および比較例では、アルミニウム膜よりも弾性
定数の大きな導電性材料膜としてチタンを用いた。図７
ではチタン層は２０ｎｍ一定としアルミニウム膜の層は
解析の結果に基づき、基板側から１：１．３４：２．４
４：１．９８の比で積層し、最表面層をチタン膜の８層
構成とした。図８ではチタン膜の層は２０ｎｍ一定とし
９層構成で最表面層が７２ｎｍのアルミニウム膜とし
た。各膜厚を表６に示す。電極構成の作成方法は実施の
形態１と同じ方法で行った。

【００５２】ＳＡＷデバイスの寿命評価結果を表６に示
す。

【００５３】

【表６】

【００５４】表６から分かるように、図８の比較例の試
料では試験後の電極表面に一部ヒロックが見られるが、
本実施の形態４の図７の試料では全く変化がなく、ＳＡ
Ｗデバイスの寿命も改善された。なお、本実施例はチタ
ンに限定されるものではなく、安定な酸化膜を形成する
材料であれば使用可能であり、チタンの他にクロム、ニ
オブ、ジルコニウム、ハフニウムでも同様な効果があ
る。

【００５５】（実施の形態５）図９は本発明の積層構成
電極の場合の断面概略図である。図９に示した断面はイ
ンターディジタルトランスデューサ電極１本のみを示し
ている。図９において、１８０〜１８４はアルミニウム
膜で、１９０〜１９４はアルミニウム膜よりも弾性定数
の大きな導電性材料膜であり、図９では１８０〜１８４
と１９０〜１９４を含めてインターディジタルトランス
デューサ電極２を構成している。本実施の形態５および
比較例では、アルミニウム膜よりも弾性定数の大きな導
電性材料膜としてチタンを用いた。図９ではアルミニウ
ム膜の層は解析の結果に基づき、基板側から１：１．５
２：３．３６：０．９の比で積層し、最下層をチタン膜
とし、各チタン膜の層の膜厚は２０ｎｍ一定とした。

【００５６】電極の作成方法は実施の形態１と同じ方法
で行った。また比較例の試料としては実施の形態４で用
いた図８のチタン膜の層は２０ｎｍ一定の９層構成で最
表面層が７２ｎｍのアルミニウム膜のものとした。

【００５７】ＳＡＷデバイスの寿命評価結果を表７に示
す。

【００５８】

【表７】

【００５９】本実施の形態５の電極構成では、圧電体基
板１上にはチタン層があり、アルミニウムよりも密着性
の改善ができ、結果的に耐電力性が更に改善できた。本
実施の形態５ではチタンを用いる方法について説明した
が、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、
タンタル、クロム、モリブデン、タングステン等の遷移
金属を用いれば同様の効果が得られる。

【００６０】（実施の形態６）本発明の実施の形態６を
図１０にしたがって説明する。図１０において、１は圧
電体基板、２００〜２０３はアルミニウム膜、２１０〜
２１２は導電体材料膜で本実施の形態６では銅膜を用い
た。本実施の形態６ではアルミニウム膜を４層、銅膜を
３層積層し、アルミニウム膜は膜厚方向の応力の分布に
従い負荷される応力が大きい箇所ほど膜厚を薄く、一方
銅膜は負荷される応力が大きいほど膜厚を厚くした。各
膜厚を表８に示す。電極の作成方法は実施の形態２と同
様にして行った。また比較例の試料として、図５の構成
の試料を作成した。

【００６１】

【表８】

【００６２】ＳＡＷデバイスの寿命評価結果を表９に示
す。

【００６３】

【表９】

【００６４】図１０の試料では図５の試料と比較して積
層数、電極膜を構成している銅の量共に少ないにもかか
わらず耐電力性は図５の５倍、したがって実施の形態２
で示した図４の構成の試料と同程度に改善された。しか
も銅の量が図５の試料と比べ少なくてすむため膜厚も図
５の試料と比べ厚く、シート抵抗も小さくなった。

【００６５】

【発明の効果】以上のように本発明はアルミニウム膜と
アルミニウム膜よりも弾性定数の大きな導電性材料の膜
を、ＳＡＷデバイス動作時に電極に負荷される応力の膜
厚方向の分布に従い膜厚を変化させ積層形成することで
大きな電力印加に耐え、かつ、シート抵抗を小さく保つ
インターディジタルトランスデューサ電極を作成でき、
大電力印加が必要とされる携帯電話の送信段フィルター
やキーレスエントリーシステムに使用される発振子等を
信頼性良く作成できる点で大きな効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の実施の形態に基づいて作成した
ＳＡＷデバイスの構成を示す斜視図（ｂ）同ＳＡＷデバイスの構成図（ｃ）同ＳＡＷデバイスのデバイス動作時において電極
に負荷される応力の概念図

【図２】本発明の実施の形態１を示す積層構成電極の断
面構成図

【図３】比較例に作成した積層電極の断面構成図

【図４】本発明の実施の形態２を示す積層構成電極の断
面構成図

【図５】比較例に作成した積層電極の断面構成図

【図６】本発明の実施の形態３を示す積層構成電極の断
面構成図

【図７】本発明の実施の形態４を示す積層構成電極の断
面構成図

【図８】比較例に作成した積層電極の断面構成図

【図９】本発明の実施の形態５を示す積層構成電極の断
面構成図

【図１０】本発明の実施の形態６を示す積層構成電極の
断面構成図

【符号の説明】

１圧電体基板２インターディジタルトランスデューサ電極３１〜３５アルミニウム膜４１〜４４導電性材料膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電体基板と、前記圧電体基板の表面上
に設けたインターディジタルトランスデューサ電極を有
し、前記インターディジタルトランスデューサ電極がア
ルミニウム膜とこのアルミニウム膜よりも大きな弾性定
数を有する導電体材料よりなる膜を交互に積層してな
り、かつ前記導電体材料よりなる膜及び前記アルミニウ
ム膜の積層数が各々少なくとも２層以上である構造を有
するＳＡＷデバイスにおいて、前記ＳＡＷデバイス動作
時に電極に負荷される応力の膜厚方向の分布に従い各層
の膜厚を変化させたことを特徴とするＳＡＷデバイス。
【請求項２】アルミニウム膜の各層の厚さ及びこのア
ルミニウム膜よりも大きな弾性定数を有する導電体材料
よりなる膜の各層の厚さが共に１５０ｎｍ以下である請
求項１に記載のＳＡＷデバイス。
【請求項３】請求項１に記載のＳＡＷデバイスにおい
て、前記ＳＡＷデバイス動作時に電極に負荷される応力
の膜厚方向の分布に従い、応力の負荷が大きい箇所ほど
アルミニウム層の膜厚が薄く、かつアルミニウム膜より
も大きな弾性定数を有する導電体材料よりなる膜の層は
各層とも一定の膜厚を有するＳＡＷデバイス。
【請求項４】請求項１に記載のＳＡＷデバイスにおい
て、前記ＳＡＷデバイス動作時に電極に負荷される応力
の膜厚方向の分布に従い、応力の負荷が大きい箇所ほど
アルミニウム膜よりも大きな弾性定数を有する導電体材
料よりなる膜の層は厚く、かつアルミニウム層の膜厚は
各層とも一定の膜厚を有するＳＡＷデバイス。
【請求項５】請求項１に記載のＳＡＷデバイスにおい
て、前記ＳＡＷデバイス動作時に電極に負荷される応力
の膜厚方向の分布に従い、応力の負荷が大きい箇所ほど
アルミニウム膜よりも大きな弾性定数を有する導電体材
料よりなる膜の層は厚く、かつアルミニウム層の膜厚は
薄くしたＳＡＷデバイス。
【請求項６】積層した電極の最表面層がアルミニウム
膜でありかつその膜厚を５０ｎｍ以下とした請求項１記
載のＳＡＷデバイス。
【請求項７】積層した電極の最表面がアルミニウム膜
よりも大きな弾性定数を有する導電体材料よりなる膜と
した請求項１記載のＳＡＷデバイス。