JPH09199968A - 弾性表面波素子用薄膜電極及びその形成方法 - Google Patents

弾性表面波素子用薄膜電極及びその形成方法

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JPH09199968A
JPH09199968A JP8006964A JP696496A JPH09199968A JP H09199968 A JPH09199968 A JP H09199968A JP 8006964 A JP8006964 A JP 8006964A JP 696496 A JP696496 A JP 696496A JP H09199968 A JPH09199968 A JP H09199968A
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JP
Japan
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thin film
film electrode
acoustic wave
surface acoustic
ion beam
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JP8006964A
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Hidefumi Nakanishi
秀文 中西
Atsushi Sakurai
敦 桜井
Masato Kobayashi
真人 小林
Yukio Yoshino
幸夫 吉野
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐電力性に優れている弾性表面波素子用薄膜
電極を得る。 【解決手段】 デュアルイオンビームスパッタリング装
置1を使用して、圧電体であるタンタル酸リチウム基板
12の表面にアルミニウム薄膜13を形成する。すなわ
ち、アシスト用イオンソース4からアシスト用イオンビ
ーム21をタンタル酸リチウム基板12の表面に照射し
てイオンアシストをしつつ、スパッタリング用イオンソ
ース3からスパッタリング用イオンビーム22をアルミ
ニウムターゲット11に照射して発生させたスパッタリ
ング原子をタンタル酸リチウム基板の表面に堆積させ、
アモルファス層とこのアモルファス層上の単結晶層とか
らなるアルミニウム薄膜13を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波素子、
特にコードレス電話等の移動体通信用機器等に使用され
る弾性表面波素子用薄膜電極及びその形成方法に関す
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
ティング電極等を配設することにより構成されている。
弾性表面波素子の電極材料としては、通常、多結晶アル
ミニウムが用いられている。また、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
携帯機器の小型化、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。
【0003】
【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等
の用途においては1mW程度の低い印加電力で使用され
るが、移動体通信、特にその送信用として用いる場合に
は、弾性表面波素子に高電圧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、20mW程度の高い
印加電力で使用される。
【0004】このため、弾性表面波による大きな応力が
アルミニウム電極に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
低下等を招き、弾性表面波素子の性能を低下させるとい
う問題があった。
【0005】ストレスマイグレーションの原因は、応力
によってアルミニウム原子が結晶粒界中を拡散移動する
ためであると考えられる。つまり、ストレスマイグレー
ションを防ぐには、アルミニウム原子の拡散経路である
結晶粒界をなくす必要がある。そのためには、薄膜を単
結晶化あるいは高配向化する必要がある。しかし、従来
の方法で形成したアルミニウムは多結晶であり、ストレ
スマイグレーションを防ぐことは困難であった。
【0006】そこで、本発明の目的は、耐電力性に優れ
ている弾性表面波素子用薄膜電極及びその形成方法を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る弾性表面波素子用薄膜電極は、圧電体
基板上に形成されたアモルファス層と、このアモルファ
ス層上に形成された単結晶層又は配向層とを備えたこと
を特徴とする。また、本発明に係る弾性表面波素子用薄
膜電極の形成方法は、アシスト用イオンビームを圧電体
基板表面に照射しつつ、前記圧電体基板表面にアモルフ
ァス層を形成した後、前記アシスト用イオンビームを前
記アモルファス層表面に照射しつつ、前記アモルファス
層表面に単結晶層又は配向層を形成することを特徴とす
る。
【0008】ここに、アシスト用イオンビームのイオン
としては、ヘリウム又はネオン又はアルゴン又はクリプ
トン又はキセノンの少なくともいずれか一種類のイオ
ン、あるいはそれらの混合イオンが使用される。弾性表
面波素子用薄膜電極の材料としては、アルミニウム又は
金又は銀又は銅又は白金又はパラジウム又はチタン又は
クロム又はニッケル又はタングステン、あるいは前記金
属の合金又は前記金属の少なくとも一種類を主成分とす
る合金が使用される。
【0009】
【作用】アシスト用イオンビームを圧電体基板表面に照
射しつつ、圧電体基板表面に金属薄膜を形成することに
より、圧電体基板表面に薄膜電極のアモルファス層が形
成される。さらに、アシスト用イオンビームをアモルフ
ァス層表面に照射しつつ、アモルファス層表面に金属薄
膜を形成することにより、アモルファス層表面に薄膜電
極の単結晶層又は配向層が形成される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る弾性表面波素
子用薄膜電極及びその形成方法の一実施形態について添
付図面を参照して説明する。本実施形態は、タンタル酸
リチウム基板上に(111)配向アルミニウム薄膜を形
成する場合について説明する。図1に示すように、薄膜
形成装置としては、デュアルイオンビームスパッタリン
グ装置1を使用する。このデュアルイオンビームスパッ
タリング装置1は、概略、真空チャンバ2、真空チャン
バ2の内側左寄りに配置されたスパッタリング用イオン
ソース3及びアシスト用イオンソース4、真空チャンバ
2の内側右寄りに配置されたバッキングプレート5及び
このバッキングプレート5を臨む基板支持台6、真空チ
ャンバ2の右側部の排気口2aに連結した真空ポンプ
(図示せず)にて構成されている。
【0011】このスパッタリング装置1を用いて薄膜を
形成する。スパッタリングターゲット材料であるアルミ
ニウムターゲット11は、バッキングプレート5の表面
にインジウム等のろう材を用いて固定される。圧電体で
あるタンタル酸リチウム基板12は、基板支持台6の表
面に固定される。次に、真空ポンプによって真空チャン
バ2内の空気を排気口2aから真空引きして、真空チャ
ンバ2内を0.1Pa以下にするのが好ましい。真空度
が0.1Paを越えると、形成された薄膜中にH2O等
の残留ガスが取り込まれるからである。本実施例では、
真空チャンバ2内を9.5×10-3Paに維持した。
【0012】アシスト用イオンソース4からアルゴンの
アシスト用イオンビーム21をタンタル酸リチウム基板
12の表面に照射し、いわゆるイオンアシストを行な
う。このイオンアシストは成膜終了まで行なわれる。イ
オンビーム21のエネルギーは100〜1KeVが好ま
しい。エネルギーが100eV未満になると薄膜原子に
充分なエネルギーを与えられなくなり、1KeVを越え
るとエネルギーが強過ぎて薄膜表面を逆にスパッタして
タンタル酸リチウム基板12の表面に堆積したばかりの
薄膜原子を飛散させて膜が成長しなくなるからである。
【0013】また、イオンビーム21の電流密度は0.
01〜20mA/cm2が好ましい。0.01A/cm2
未満になると薄膜原子に充分なエネルギーを与えられな
くなり、20mA/cm2を越えると電流密度が強過ぎ
て薄膜表面を逆にスパッタして堆積したばかりの薄膜原
子を飛散させて膜が成長しなるからである。さらに、イ
オンビーム21がタンタル酸リチウム基板12に入射す
る角度は、タンタル酸リチウム基板12の法線に対して
0゜〜45゜に設定するのが好ましい。この入射角度か
ら外れると、薄膜原子に対して効率良くエネルギーを与
えることが困難になるからである。
【0014】次に、スパッタリング用イオンソース3か
らアルゴンのスパッタリング用イオンビーム22をアル
ミニウムターゲット11に照射する。アルゴンイオンが
アルミニウムターゲット11に衝突し、アルミニウムタ
ーゲット11の一部原子23を飛散させる。飛散したア
ルミニウムターゲット11の一部原子23はタンタル酸
リチウム基板12の表面に到達し、タンタル酸リチウム
基板12の表面に堆積してアルミニウム薄膜13を形成
する。成膜速度は0.001nm/秒以上にするのが好
ましい。0.001nm/秒未満であると、薄膜原子が
凝集して結晶粒成長するからである。本実施例の場合、
成膜速度は0.06nm/秒、成膜温度は25℃であっ
た。
【0015】アルミニウム薄膜13の形成初期段階で
は、イオンアシストの影響を受けて薄膜13は図2に示
すようにアモルファス層13aを形成する。さらに、成
膜を続けると、薄膜13は単結晶層(あるいは高配向
層)13bを形成する。薄膜形成後、表面にアルミニウ
ム薄膜13を形成された基板12を真空チャンバ2から
取り出すと、空気雰囲気に触れたアルミニウム薄膜13
の表面に酸化層13cが形成される。
【0016】こうして得られた薄膜電極をRHEED法
により評価すると、薄膜電極が単結晶を有していること
が確認できた。従って、このアルミニウム薄膜電極は高
電流密度、高応力下での原子の粒界拡散を防止すること
ができ、高い信頼性が得られる。例えば、アルミニウム
薄膜電極が多結晶である場合と比較すると、耐電力性が
約100倍向上する。
【0017】また、このアルミニウム薄膜電極は結晶欠
陥も少なく、耐腐食性にも優れている(腐食数は、アル
ミニウム薄膜が多結晶である場合と比較して約1/10
に減少している)。また、薄膜電極の機械的強度が向上
し、薄膜電極の寿命が長くなる。さらに、薄膜電極の比
抵抗も低くなるので損失が少なくてすむ。なお、本発明
に係る弾性表面波素子用薄膜電極及びその形成方法は前
記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内
で種々に変更することができる。
【0018】アシスト用イオンビームのイオンとして
は、アルゴンイオン以外に、ヘリウム、ネオン、クリプ
トン、キセノンの少なくともいずれか一種類のイオン、
あるいはそれらの混合イオンを使用してもよい。また、
薄膜電極材料としては、アルミニウム以外に、金、銀、
銅、白金、パラジウム、チタン、クロム、ニッケル、タ
ングステン、あるいはこれら金属の合金又はこれら金属
の少なくとも一種類を主成分とする合金を使用してもよ
い。その場合の成膜条件は、薄膜電極材料と圧電体基板
との組み合わせに依存する。
【0019】また、前記実施形態はタンタル酸リチウム
基板上に(111)配向アルミニウム薄膜を形成する場
合について説明したが、薄膜の配向方向は任意であり、
例えば(200)配向アルミニウム薄膜であってもよ
い。さらに、スタッパリング時に、圧電体基板の表面に
マスクを被せ、所望の部分にのみ薄膜電極が形成される
ようにしてもよい。
【0020】さらに、圧電体基板としては、タンタル酸
リチウム以外に、ニオブ酸リチウム水晶、4ホウ酸リチ
ウム、あるいは酸化亜鉛、窒化アルミニウム膜を形成し
たサファイアやガラス等が用いられる。また、成膜方法
としては、スパッタリング法以外に蒸着法、化学気相成
長法、分子線エピタキシー方、レーザアブレーション法
等であってもよい。
【0021】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、アシスト用イオンビームを圧電体基板表面に照
射しつつ圧電体基板表面に薄膜電極を形成するので、圧
電体基板表面にアモルファス層を形成することができ
る。さらに、アシスト用イオンビームをこのアモルファ
ス層表面に照射しつつアモルファス層表面に薄膜電極を
さらに形成するので、アモルファス層表面に単結晶層又
は配向層を形成することができる。従って、高電流密度
下、あるいは高応力下での原子の粒界拡散を抑えること
ができ、しかも結晶欠損が少なく、耐腐食性にも優れた
弾性表面波素子用薄膜電極が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る弾性表面波素子用薄膜電極及びそ
の形成方法の一実施形態を示す、薄膜電極形成装置の概
略構成図。
【図2】圧電体基板の表面に形成された薄膜電極の断面
図。
【符号の説明】
1…デュアルイオンビームスパッタリング装置 3…スパッタリング用イオンソース 4…アシスト用イオンソース 11…アルミニウムターゲット 12…タンタル酸リチウム基板 13…アルミニウム薄膜 13a…アモルファス層 13b…単結晶 21…アシスト用イオンビーム 22…スパッタリング用イオンビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03H 9/145 7259−5J H03H 9/145 Z H01L 41/08 L (72)発明者 吉野 幸夫 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電体基板上に形成されたアモルファス
    層と、このアモルファス層上に形成された単結晶層又は
    配向層とを備えたことを特徴とする弾性表面波素子用薄
    膜電極。
  2. 【請求項2】 アシスト用イオンビームを圧電体基板表
    面に照射しつつ、前記圧電体基板表面にアモルファス層
    を形成した後、前記アシスト用イオンビームを前記アモ
    ルファス層表面に照射しつつ、前記アモルファス層表面
    に単結晶層又は配向層を形成することを特徴とする弾性
    表面波素子用薄膜電極の形成方法。
  3. 【請求項3】 アシスト用イオンビームのイオンとし
    て、ヘリウム又はネオン又はアルゴン又はクリプトン又
    はキセノンの少なくともいずれか一種類のイオン、ある
    いはそれらの混合イオンが使用されていることを特徴と
    する請求項2記載の弾性表面波素子用薄膜電極の形成方
    法。
  4. 【請求項4】 弾性表面波素子用薄膜電極がアルミニウ
    ム又は金又は銀又は銅又は白金又はパラジウム又はチタ
    ン又はクロム又はニッケル又はタングステン、あるいは
    前記金属の合金又は前記金属の少なくとも一種類を主成
    分とする合金からなることを特徴とする請求項2記載の
    弾性表面波素子用薄膜電極の形成方法。
JP8006964A 1996-01-19 1996-01-19 弾性表面波素子用薄膜電極及びその形成方法 Pending JPH09199968A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000299514A (ja) * 1999-04-15 2000-10-24 Murata Mfg Co Ltd 電子部品及びその製造方法
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