JPH09199976A - 弾性表面波素子電極 - Google Patents
弾性表面波素子電極Info
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- JPH09199976A JPH09199976A JP8006311A JP631196A JPH09199976A JP H09199976 A JPH09199976 A JP H09199976A JP 8006311 A JP8006311 A JP 8006311A JP 631196 A JP631196 A JP 631196A JP H09199976 A JPH09199976 A JP H09199976A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電極膜の耐久性および耐電力性が高く、しかも
比抵抗の小さい、特性良好で長寿命な弾性表面波素子電
極を提供する。 【解決手段】圧電性基板上に形成した単層電極または多
層電極で、電極を構成する少なくとも一層の金属膜の平
均組成をＣｕｘＭｙ（ｘ，ｙはｗｔ％表示で、ＭをＺ
ｎ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，
Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｅ，Ｐｄの中から選ばれた少なく
とも一つの金属を表し、０＜ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１０
０）にすること、及び、電極の表面側または側面側の少
なくとも一方に形成する。
比抵抗の小さい、特性良好で長寿命な弾性表面波素子電
極を提供する。 【解決手段】圧電性基板上に形成した単層電極または多
層電極で、電極を構成する少なくとも一層の金属膜の平
均組成をＣｕｘＭｙ（ｘ，ｙはｗｔ％表示で、ＭをＺ
ｎ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，
Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｅ，Ｐｄの中から選ばれた少なく
とも一つの金属を表し、０＜ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１０
０）にすること、及び、電極の表面側または側面側の少
なくとも一方に形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電性基板上に金
属薄膜から成る電極を形成して成る弾性表面波素子電極
（即ち弾性表面波素子電極）に関する。
属薄膜から成る電極を形成して成る弾性表面波素子電極
（即ち弾性表面波素子電極）に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、弾性表面波素子は、小形高性能な
バンドパスフィルタ及び共振子として応用範囲が拡大
し、動作周波数も数百ＭＨｚから数十ＧＨｚと高周波化
すると同時に挿入損失の低減が要求されるようになって
きている。また、高出力化を図るために、内部損失の低
減及び高耐電力性を持つ新しい構造が要求されるように
なってきている。高周波化を図るためには、使用するす
だれ状くし形電極のピッチを狭くすると同時に電極幅も
狭くする必要が有り、中心周波数１ＧＨｚの時には電極
幅は約１μｍ、中心周波数２．４ＧＨｚの時には電極幅
は約０．４μｍ、中心周波数が１０ＧＨｚの時には電極
幅は約０．１μｍとなる。このような微細電極を用いた
弾性表面波素子の信頼性面での問題は、動作時に、弾性
表面波によって生じる基板表面の歪みが、表面上に形成
された電極膜に内部応力を発生させ、その応力が電極膜
に作用することにより、経過時間と共に電極材料原子が
結晶粒界または結晶安定面を通路として移動し、電極に
空隙（ボイド）、突起（ヒロック）を発生させ、特性の
劣化及び電極破壊が発生する点がある。この問題に対処
するため、従来から、例えば特公昭６１−４７０１０号
公報に記載されているように、使用する電極材料とし
て、ＡｌにＣｕを少量添加し、電極の金属薄膜を硬化さ
せることが行なわれている。電極膜を硬化させる手段
は、Ｃｕの他にも、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｐｄ等を添加す
る方法も行なわれている。また、Ａｌ膜を単結晶化する
方法も行われている。
バンドパスフィルタ及び共振子として応用範囲が拡大
し、動作周波数も数百ＭＨｚから数十ＧＨｚと高周波化
すると同時に挿入損失の低減が要求されるようになって
きている。また、高出力化を図るために、内部損失の低
減及び高耐電力性を持つ新しい構造が要求されるように
なってきている。高周波化を図るためには、使用するす
だれ状くし形電極のピッチを狭くすると同時に電極幅も
狭くする必要が有り、中心周波数１ＧＨｚの時には電極
幅は約１μｍ、中心周波数２．４ＧＨｚの時には電極幅
は約０．４μｍ、中心周波数が１０ＧＨｚの時には電極
幅は約０．１μｍとなる。このような微細電極を用いた
弾性表面波素子の信頼性面での問題は、動作時に、弾性
表面波によって生じる基板表面の歪みが、表面上に形成
された電極膜に内部応力を発生させ、その応力が電極膜
に作用することにより、経過時間と共に電極材料原子が
結晶粒界または結晶安定面を通路として移動し、電極に
空隙（ボイド）、突起（ヒロック）を発生させ、特性の
劣化及び電極破壊が発生する点がある。この問題に対処
するため、従来から、例えば特公昭６１−４７０１０号
公報に記載されているように、使用する電極材料とし
て、ＡｌにＣｕを少量添加し、電極の金属薄膜を硬化さ
せることが行なわれている。電極膜を硬化させる手段
は、Ｃｕの他にも、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｐｄ等を添加す
る方法も行なわれている。また、Ａｌ膜を単結晶化する
方法も行われている。
【０００３】しかし、従来の弾性表面波素子電極は、Ａ
ｌ材料を主成分としＣｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｐｄ等を
少量添加し電極膜の硬化を図ってきたが、膜厚１００ｎ
ｍ時では比抵抗が約４μΩｃｍ以上であった。今後の高
周波化に伴う電極断面積の縮小、及び電極長さの増大に
伴い、電極抵抗が増大し弾性表面波素子の内部損失が増
大する事、および、高周波化・高出力化に伴に電極に作
用する応力が増大する事、により従来のＡｌ合金電極に
は限界が生じてきている。
ｌ材料を主成分としＣｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｐｄ等を
少量添加し電極膜の硬化を図ってきたが、膜厚１００ｎ
ｍ時では比抵抗が約４μΩｃｍ以上であった。今後の高
周波化に伴う電極断面積の縮小、及び電極長さの増大に
伴い、電極抵抗が増大し弾性表面波素子の内部損失が増
大する事、および、高周波化・高出力化に伴に電極に作
用する応力が増大する事、により従来のＡｌ合金電極に
は限界が生じてきている。
【０００４】Ｃｕ配線膜の検討は、Ｓｉ−ＬＳＩの配線
膜として検討が進められ、応用物理第６４巻第６号（１
９９５）５５８ページには、バリアメタル構造でＣｕ配
線は従来のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ配線より約１００倍のエレ
クトロマイグレーション耐性があることが報告されてい
る。また、弾性表面波素子電極は、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３４（１９９５）Ｐｔ．１，Ｎ
ｏ．５Ｂ，２６９１ページに、Ａｌ−２％Ｃｕ／Ｃｕ／
Ａｌ−２％Ｃｕからなる三層構造電極はＡｌ−２％Ｃｕ
単層電極より約１００００倍の耐電力がある事を報告し
ている。
膜として検討が進められ、応用物理第６４巻第６号（１
９９５）５５８ページには、バリアメタル構造でＣｕ配
線は従来のＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ配線より約１００倍のエレ
クトロマイグレーション耐性があることが報告されてい
る。また、弾性表面波素子電極は、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３４（１９９５）Ｐｔ．１，Ｎ
ｏ．５Ｂ，２６９１ページに、Ａｌ−２％Ｃｕ／Ｃｕ／
Ａｌ−２％Ｃｕからなる三層構造電極はＡｌ−２％Ｃｕ
単層電極より約１００００倍の耐電力がある事を報告し
ている。
【０００５】しかし、Ｃｕ膜は酸化の進行が大きいた
め、圧電性基板上に形成したＣｕ電極膜を大気中に暴露
したり溶存酸素のある水等に浸したり、また、１００℃
以上の高温に大気中で加熱する等の弾性表面波素子作製
プロセス中には、Ｃｕ膜の比抵抗が増大し、また、酸化
の進行に伴い電極の耐電力が劣化する問題があった。
め、圧電性基板上に形成したＣｕ電極膜を大気中に暴露
したり溶存酸素のある水等に浸したり、また、１００℃
以上の高温に大気中で加熱する等の弾性表面波素子作製
プロセス中には、Ｃｕ膜の比抵抗が増大し、また、酸化
の進行に伴い電極の耐電力が劣化する問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】Ｃｕ膜の特長である、
低比抵抗、及び高ストレスマイグレーション・エレクト
ロマイグレーション耐性を維持し、しかも耐酸化性の向
上を図ったＣｕ合金電極膜、および、無機保護膜を形成
したＣｕ合金電極膜を提供することを目的とする。
低比抵抗、及び高ストレスマイグレーション・エレクト
ロマイグレーション耐性を維持し、しかも耐酸化性の向
上を図ったＣｕ合金電極膜、および、無機保護膜を形成
したＣｕ合金電極膜を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、圧電性基板上に金属薄膜よりなる単層
電極または多層電極を形成して成る弾性表面波素子の前
記電極で、前記電極を構成する少なくとも一層の金属薄
膜の膜厚方向の平均組成が、ＣｕｘＭｙなる合金（Ｃｕ
をｘ重量％、金属Ｍをｙ重量％含む合金）であるように
した。但し、金属ＭはＺｎ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｍｇ，
Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｅ，Ｐｄ
の中から選ばれた少なくとも一つの金属を表し、かつ、
０＜ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００なる条件を満たすものと
する。
に、本発明では、圧電性基板上に金属薄膜よりなる単層
電極または多層電極を形成して成る弾性表面波素子の前
記電極で、前記電極を構成する少なくとも一層の金属薄
膜の膜厚方向の平均組成が、ＣｕｘＭｙなる合金（Ｃｕ
をｘ重量％、金属Ｍをｙ重量％含む合金）であるように
した。但し、金属ＭはＺｎ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｍｇ，
Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｅ，Ｐｄ
の中から選ばれた少なくとも一つの金属を表し、かつ、
０＜ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００なる条件を満たすものと
する。
【０００８】また、前記電極の表面側または側面側の少
なくとも一方に無機保護膜を形成するようにした。
なくとも一方に無機保護膜を形成するようにした。
【０００９】Ｃｕ膜は、Ａｇ膜に次ぐ低比抵抗膜であ
り、ストレスマイグレーション・エレクトロマイグレー
ション耐性がＡｌ合金膜より桁違いに高いとする長所を
持っている。しかし、Ａｌ膜表面に形成されるＡｌ2Ｏ3
不動態皮膜のような安定な皮膜が形成されることはない
ため、酸化雰囲気中ではＣｕ2Ｏ，ＣｕＯの形で膜内部
まで酸化が進行する。酸化の進行により、Ｃｕ膜の比抵
抗は増大し、また、ストレスマイグレーション・エレク
トロマイグレーション耐性が低下するようになる。酸化
のされ易さは、数１、数２に示す１モルＯ2当たりのＣ
ｕとＡｌの酸化反応での２００℃における標準自由エネ
ルギΔＧ゜はＣｕの方が高いため、Ａｌに比べて酸化さ
れにくいが酸化膜が粗で不安定であるため、成膜後に酸
化が進行するようになる。
り、ストレスマイグレーション・エレクトロマイグレー
ション耐性がＡｌ合金膜より桁違いに高いとする長所を
持っている。しかし、Ａｌ膜表面に形成されるＡｌ2Ｏ3
不動態皮膜のような安定な皮膜が形成されることはない
ため、酸化雰囲気中ではＣｕ2Ｏ，ＣｕＯの形で膜内部
まで酸化が進行する。酸化の進行により、Ｃｕ膜の比抵
抗は増大し、また、ストレスマイグレーション・エレク
トロマイグレーション耐性が低下するようになる。酸化
のされ易さは、数１、数２に示す１モルＯ2当たりのＣ
ｕとＡｌの酸化反応での２００℃における標準自由エネ
ルギΔＧ゜はＣｕの方が高いため、Ａｌに比べて酸化さ
れにくいが酸化膜が粗で不安定であるため、成膜後に酸
化が進行するようになる。
【００１０】
【数１】 ４Ｃｕ＋Ｏ2＝２Ｃｕ2Ｏ， ΔＧ゜＝−６４ｋｃａｌ
【００１１】
【数２】４／３Ａｌ＋Ｏ2＝２／３Ａｌ2Ｏ3， ΔＧ゜
＝−２４２ｋｃａｌ Ｃｕ膜の酸化を防止する方法として、Ｃｕ膜の表面又は
側面に５０ｎｍ厚以上の保護膜を形成し酸素等の浸入を
阻止する方法も考えられるが、作製工程数の増大および
保護膜を考慮した素子設計の開発が必要となるため得策
ではない。
＝−２４２ｋｃａｌ Ｃｕ膜の酸化を防止する方法として、Ｃｕ膜の表面又は
側面に５０ｎｍ厚以上の保護膜を形成し酸素等の浸入を
阻止する方法も考えられるが、作製工程数の増大および
保護膜を考慮した素子設計の開発が必要となるため得策
ではない。
【００１２】本発明者は、Ｃｕ膜の長所を維持し、か
つ、耐酸化性向上を図るため、Ｃｕへの添加材料の検討
を行った。その結果、添加材料として、Ｚｎ，Ｎｉ，Ｓ
ｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，
Ｔｉ，Ｃｅ，Ｐｄが効果的であることを確認した。Ｚ
ｒ，Ｔｉ，Ｃｅは、Ｃｕへの添加により膜の比抵抗の増
大が大きかったがマイグレーション耐性の向上および耐
酸化性向上に効果的であった。添加材料を添加すること
により、膜の比抵抗は増大し素子としてに抵抗内部損失
が発生するため、添加量には上限が存在する。検討結
果、２０重量％より多く含有しても耐電力性の向上にほ
とんど効果は無く、むしろ、電極膜の比抵抗を増大さ
せ、内部損失の増大を招くのみであるため、２０重量％
以下にする必要があった。
つ、耐酸化性向上を図るため、Ｃｕへの添加材料の検討
を行った。その結果、添加材料として、Ｚｎ，Ｎｉ，Ｓ
ｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，
Ｔｉ，Ｃｅ，Ｐｄが効果的であることを確認した。Ｚ
ｒ，Ｔｉ，Ｃｅは、Ｃｕへの添加により膜の比抵抗の増
大が大きかったがマイグレーション耐性の向上および耐
酸化性向上に効果的であった。添加材料を添加すること
により、膜の比抵抗は増大し素子としてに抵抗内部損失
が発生するため、添加量には上限が存在する。検討結
果、２０重量％より多く含有しても耐電力性の向上にほ
とんど効果は無く、むしろ、電極膜の比抵抗を増大さ
せ、内部損失の増大を招くのみであるため、２０重量％
以下にする必要があった。
【００１３】電極構造は、単層構造および多層構造のど
ちらの構造でも本発明は有効である。多層構造では少な
くとも一層が本発明のＣｕ合金膜により構成されていれ
ばよい。更に、本発明のＣｕ合金膜を用いた単層構造ま
たは多層構造電極で、くし形電極に微細加工後にＣｕ合
金膜の表面または側面に無機保護膜が形成されている状
態も本発明に属する。２ｎｍ〜３０ｎｍ厚のＳｉＯＮ，
ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，ＴｉＯ2，Ｔｉ
Ｎ，Ｃｒ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5等の無機保護膜をＣｕ合金膜の
表面または側面に形成することにより更にＣｕ合金膜の
耐酸化性が向上する。
ちらの構造でも本発明は有効である。多層構造では少な
くとも一層が本発明のＣｕ合金膜により構成されていれ
ばよい。更に、本発明のＣｕ合金膜を用いた単層構造ま
たは多層構造電極で、くし形電極に微細加工後にＣｕ合
金膜の表面または側面に無機保護膜が形成されている状
態も本発明に属する。２ｎｍ〜３０ｎｍ厚のＳｉＯＮ，
ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ，ＴｉＯ2，Ｔｉ
Ｎ，Ｃｒ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5等の無機保護膜をＣｕ合金膜の
表面または側面に形成することにより更にＣｕ合金膜の
耐酸化性が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて更に
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１５】（実施例１）ＬｉＴａＯ3Ｙ−Ｘ基板上に
ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＣｕ膜および
Ｃｕ合金膜を膜厚約２００ｎｍ成膜し、その後すぐにフ
ォトリソグラフィーおよびウエットエッチングを行い、
線幅１ｍｍ、全長５ｃｍのパターンを作成し、２探針測
定法により抵抗の経時変化を測定した。測定環境は４０
℃，８５％Ｒ．Ｈ．中である。図１は、Ｃｕ膜、Ｃｕ−
１ｗｔ％Ｓｎ膜、Ｃｕ−１ｗｔ％Ａｌ膜における抵抗の
増加率の経時変化を示している。Ｃｕ膜は１０ｈｒ後に
は抵抗の増加率が１００％に達しているが、Ａｌ，Ｓｎ
を添加した試料では大幅に抵抗の増加率が低減され耐酸
化性が向上していることが確認できる。また、表１に各
Ｃｕ合金膜での１０ｈｒ経過後の抵抗増加率を示す。
ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりＣｕ膜および
Ｃｕ合金膜を膜厚約２００ｎｍ成膜し、その後すぐにフ
ォトリソグラフィーおよびウエットエッチングを行い、
線幅１ｍｍ、全長５ｃｍのパターンを作成し、２探針測
定法により抵抗の経時変化を測定した。測定環境は４０
℃，８５％Ｒ．Ｈ．中である。図１は、Ｃｕ膜、Ｃｕ−
１ｗｔ％Ｓｎ膜、Ｃｕ−１ｗｔ％Ａｌ膜における抵抗の
増加率の経時変化を示している。Ｃｕ膜は１０ｈｒ後に
は抵抗の増加率が１００％に達しているが、Ａｌ，Ｓｎ
を添加した試料では大幅に抵抗の増加率が低減され耐酸
化性が向上していることが確認できる。また、表１に各
Ｃｕ合金膜での１０ｈｒ経過後の抵抗増加率を示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】試料番号２〜１４に示すように、Ｎｉ，Ｓ
ｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，
Ｔｉ，Ｃｅ，ＰｄをＣｕ膜に添加することにより耐酸化
性は大幅に向上した。Ｚｎ，Ｇｅ，Ｂｉは単独にＣｕ膜
に添加しても耐酸化性には効果がなかった。しかし、試
料番号１５に示すように、ＺｎとＡｌを同時に添加する
ことにより耐酸化性は向上した。従って、Ｃｕ膜の耐酸
化性の向上を図るためには、Ｚｎ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ａｌ，
Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃ
ｅ，Ｐｄの中から少なくとも一つの金属を添加すること
が有効であることがわかる。
ｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，
Ｔｉ，Ｃｅ，ＰｄをＣｕ膜に添加することにより耐酸化
性は大幅に向上した。Ｚｎ，Ｇｅ，Ｂｉは単独にＣｕ膜
に添加しても耐酸化性には効果がなかった。しかし、試
料番号１５に示すように、ＺｎとＡｌを同時に添加する
ことにより耐酸化性は向上した。従って、Ｃｕ膜の耐酸
化性の向上を図るためには、Ｚｎ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ａｌ，
Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃ
ｅ，Ｐｄの中から少なくとも一つの金属を添加すること
が有効であることがわかる。
【００１８】（実施例２）Ｃｕ膜および表１に示したＣ
ｕ合金膜組成を用いて単層電極からなる弾性表面波素子
を試作し、加速劣化試験を行い耐電力の評価を行った。
ｕ合金膜組成を用いて単層電極からなる弾性表面波素子
を試作し、加速劣化試験を行い耐電力の評価を行った。
【００１９】図２（ａ）は、加速劣化試験に用いた素子
構造を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）における
Ａ−Ａ’線に沿った断面図である。圧電性基板１はＳＨ
モードの擬似表面波を伝搬する３６°回転Ｙ軸切断、Ｘ
軸伝搬のＬｉＴａＯ3から成るものである。
構造を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）における
Ａ−Ａ’線に沿った断面図である。圧電性基板１はＳＨ
モードの擬似表面波を伝搬する３６°回転Ｙ軸切断、Ｘ
軸伝搬のＬｉＴａＯ3から成るものである。
【００２０】電極構成は、入力電極２、出力電極３が交
互に配置されており、入出力電極の個数は、入力電極２
は２個、出力電極３は３個の多電極型構造となってい
る。入力電極２及び出力電極３は、それぞれくし形電極
指４から構成され、図２（ｂ）の断面図に示すように、
くし形電極指４の電極幅とくし形電極指４のない部分
（スペース部）の幅は等しくなっている。また、入出力
電極２，３の間には接地用電極パターン５が形成されて
いる。更に、圧電性基板１表面は、入出力電極２，３及
び接地用電極パターン５と電気的に絶縁された浮き電極
パターン６で覆った構造としている。
互に配置されており、入出力電極の個数は、入力電極２
は２個、出力電極３は３個の多電極型構造となってい
る。入力電極２及び出力電極３は、それぞれくし形電極
指４から構成され、図２（ｂ）の断面図に示すように、
くし形電極指４の電極幅とくし形電極指４のない部分
（スペース部）の幅は等しくなっている。また、入出力
電極２，３の間には接地用電極パターン５が形成されて
いる。更に、圧電性基板１表面は、入出力電極２，３及
び接地用電極パターン５と電気的に絶縁された浮き電極
パターン６で覆った構造としている。
【００２１】尚、この多電極型弾性表面波素子の中心周
波数は８８０ＭＨｚで、入出力電極２，３のくし形電極
指の電極幅、スペース幅は共に１．２μｍ、接地用電極
パターン５の幅は５μｍである。電極は、ＤＣマグネト
ロンスパッタリング法により成膜し、膜厚は約１００ｎ
ｍである。フォトリソグラフィ技術によりパターニング
を行ない、その後、ダイシング、ボンディング、カン封
じを行い試料とした。寿命は、周囲温度１００℃、入力
電力４Ｗ（周波数８８０ＭＨｚ）を印加した際、８８０
ＭＨｚにおける損失が初期値から０．５ｄＢ増加した時
間とした。
波数は８８０ＭＨｚで、入出力電極２，３のくし形電極
指の電極幅、スペース幅は共に１．２μｍ、接地用電極
パターン５の幅は５μｍである。電極は、ＤＣマグネト
ロンスパッタリング法により成膜し、膜厚は約１００ｎ
ｍである。フォトリソグラフィ技術によりパターニング
を行ない、その後、ダイシング、ボンディング、カン封
じを行い試料とした。寿命は、周囲温度１００℃、入力
電力４Ｗ（周波数８８０ＭＨｚ）を印加した際、８８０
ＭＨｚにおける損失が初期値から０．５ｄＢ増加した時
間とした。
【００２２】表２に、各Ｃｕ合金膜を単層電極とし使用
した場合の寿命を、Ｃｕ膜を単層電極とし使用した場合
の寿命に対する倍率として示す。
した場合の寿命を、Ｃｕ膜を単層電極とし使用した場合
の寿命に対する倍率として示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】寿命の向上には、Ｚｎ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ａ
ｌ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，
Ｃｅ，Ｐｄの少なくとも１元素をＣｕに添加することが
有効であることが、表２の試料番号１〜１５のデータか
ら分かる。
ｌ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，
Ｃｅ，Ｐｄの少なくとも１元素をＣｕに添加することが
有効であることが、表２の試料番号１〜１５のデータか
ら分かる。
【００２５】表２の試料番号１６，１７は、添加元素と
してＧｅ，Ｂｉは有効でないことを参考までに示したも
のである。添加元素の添加量は、２０ｗｔ％より多い場
合には比抵抗が高くなり、素子としての内部損失が大き
く実用不適の為、２０ｗｔ％以下にすることが必要であ
った。
してＧｅ，Ｂｉは有効でないことを参考までに示したも
のである。添加元素の添加量は、２０ｗｔ％より多い場
合には比抵抗が高くなり、素子としての内部損失が大き
く実用不適の為、２０ｗｔ％以下にすることが必要であ
った。
【００２６】（実施例３）電極膜構成は図３に示すよう
に、Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｐｄ７（１５ｎｍ）／Ｃｕ合金
膜８（８５ｎｍ）／圧電性基板１、とする二層構造と
し、実施例２に示した弾性表面波素子を作製し寿命の比
較検討を行った。二層電極はＤＣマグネトロンスパッタ
法にて真空を破ることなく連続して成膜した。Ａｌ−
０．５ｗｔ％Ｐｄ膜は耐酸化性・耐ストレスマイグレー
ション性が良好であり、比抵抗も比較的低いことから、
電極加工時のＣｕ合金膜の表面酸化を防止する目的で形
成したものである。表３に、各Ｃｕ合金膜を使用した際
の上記二層電極時の寿命を、単層膜を使用した際の寿命
に対する倍率にて示す．寿命の定義は実施例２と同様で
ある。
に、Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｐｄ７（１５ｎｍ）／Ｃｕ合金
膜８（８５ｎｍ）／圧電性基板１、とする二層構造と
し、実施例２に示した弾性表面波素子を作製し寿命の比
較検討を行った。二層電極はＤＣマグネトロンスパッタ
法にて真空を破ることなく連続して成膜した。Ａｌ−
０．５ｗｔ％Ｐｄ膜は耐酸化性・耐ストレスマイグレー
ション性が良好であり、比抵抗も比較的低いことから、
電極加工時のＣｕ合金膜の表面酸化を防止する目的で形
成したものである。表３に、各Ｃｕ合金膜を使用した際
の上記二層電極時の寿命を、単層膜を使用した際の寿命
に対する倍率にて示す．寿命の定義は実施例２と同様で
ある。
【００２７】
【表３】
【００２８】二層電極にすることにより単層電極時より
は寿命が向上していることが確認できる。
は寿命が向上していることが確認できる。
【００２９】（実施例４）電極膜構成を図４に示すよう
に、Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｐｄ７（１５ｎｍ）／Ｃｕ合金
膜８（７０ｎｍ）／Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｐｄ７（１５ｎ
ｍ）／圧電性基板１、とする三層構造とし、実施例２に
示した弾性表面波素子を作製し寿命の比較検討を行っ
た。三層電極はＤＣマグネトロンスパッタ法で真空を破
ることなく連続して成膜した。表４に、各Ｃｕ合金膜を
使用した際の上記三層電極時の寿命を、単層膜を使用し
た際の寿命に対する倍率にて示す．寿命の定義は実施例
２と同様である。
に、Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｐｄ７（１５ｎｍ）／Ｃｕ合金
膜８（７０ｎｍ）／Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｐｄ７（１５ｎ
ｍ）／圧電性基板１、とする三層構造とし、実施例２に
示した弾性表面波素子を作製し寿命の比較検討を行っ
た。三層電極はＤＣマグネトロンスパッタ法で真空を破
ることなく連続して成膜した。表４に、各Ｃｕ合金膜を
使用した際の上記三層電極時の寿命を、単層膜を使用し
た際の寿命に対する倍率にて示す．寿命の定義は実施例
２と同様である。
【００３０】
【表４】
【００３１】本実施例および実施例３より、三層電極に
することにより単層電極および二層電極時よりは寿命が
向上していることが確認できる。これは、基板がＬｉＴ
ａＯ3の酸化物であるため、未結合酸素または揮発性の
比較的高いＬｉ2Ｏが基板側からＣｕ合金膜側へ侵入
し、Ｃｕ合金膜の耐電力性が低下したものと考えられ
る。
することにより単層電極および二層電極時よりは寿命が
向上していることが確認できる。これは、基板がＬｉＴ
ａＯ3の酸化物であるため、未結合酸素または揮発性の
比較的高いＬｉ2Ｏが基板側からＣｕ合金膜側へ侵入
し、Ｃｕ合金膜の耐電力性が低下したものと考えられ
る。
【００３２】（実施例５）実施例２に示した弾性表面波
素子のくし形電極の加工を、（１）フォトレジストをマ
スクとする従来のウヱットエッチングによる加工方法、
および、（２）ＳｉＯ2をエッチングマスクとし、基板
温度３００℃、ＳｉＣｌ4／Ｃｌ2／Ｎ2／ＮＨ3の混合ガ
ス、ガス圧３０ｍｔｏｒｒ、入力電力５００ＷによるＲ
ＩＥ(Reactive Ion Eching)による加工方法、の２方法
により行い、加速試験による寿命評価を行った。電極膜
は、Ｃｕ−１ｗｔ％Ｎｉ単層膜９とした。（２）の加工
方法では、加工後電極の側壁にＳｉＯＮからなる無機保
護膜が形成されることが知られているが、エッチングマ
スクＳｉＯ2の膜厚を調節し、図５（ａ）に示す様な側
壁のみにＳｉＯＮ１０を形成した場合と、図５（ｂ）に
示す様なＣｕ−１ｗｔ％Ｎｉ膜９直上にもＳｉＯＮ１０
を形成した場合との２通りについて評価した。尚、ＲＩ
Ｅ終了後直ぐに、試料は流水中に１ｈｒ放置し、その後
組立てを行った。また、ウエットエッチングにより行っ
た加工試料も流水中に１ｈｒ放置した。表５に、それぞ
れの寿命を、上記ウエットエッチング加工と同様に行っ
たＣｕ単層膜の寿命に対する倍率として示す。寿命の定
義は実施例２と同様である。
素子のくし形電極の加工を、（１）フォトレジストをマ
スクとする従来のウヱットエッチングによる加工方法、
および、（２）ＳｉＯ2をエッチングマスクとし、基板
温度３００℃、ＳｉＣｌ4／Ｃｌ2／Ｎ2／ＮＨ3の混合ガ
ス、ガス圧３０ｍｔｏｒｒ、入力電力５００ＷによるＲ
ＩＥ(Reactive Ion Eching)による加工方法、の２方法
により行い、加速試験による寿命評価を行った。電極膜
は、Ｃｕ−１ｗｔ％Ｎｉ単層膜９とした。（２）の加工
方法では、加工後電極の側壁にＳｉＯＮからなる無機保
護膜が形成されることが知られているが、エッチングマ
スクＳｉＯ2の膜厚を調節し、図５（ａ）に示す様な側
壁のみにＳｉＯＮ１０を形成した場合と、図５（ｂ）に
示す様なＣｕ−１ｗｔ％Ｎｉ膜９直上にもＳｉＯＮ１０
を形成した場合との２通りについて評価した。尚、ＲＩ
Ｅ終了後直ぐに、試料は流水中に１ｈｒ放置し、その後
組立てを行った。また、ウエットエッチングにより行っ
た加工試料も流水中に１ｈｒ放置した。表５に、それぞ
れの寿命を、上記ウエットエッチング加工と同様に行っ
たＣｕ単層膜の寿命に対する倍率として示す。寿命の定
義は実施例２と同様である。
【００３３】
【表５】
【００３４】電極膜がＣｕ−１ｗｔ％Ｎｉ膜であるた
め、ウエットエッチング加工時でもＣｕ単層膜時より寿
命が１０倍高く、また、ＲＩＥにより、電極膜の側壁お
よび電極膜の表面と側壁に無機保護膜を形成することに
より大幅な寿命向上が図れた。これは、流水１ｈｒ放置
時で、無機保護膜により電極膜の酸化を防止できたため
と考えられる。
め、ウエットエッチング加工時でもＣｕ単層膜時より寿
命が１０倍高く、また、ＲＩＥにより、電極膜の側壁お
よび電極膜の表面と側壁に無機保護膜を形成することに
より大幅な寿命向上が図れた。これは、流水１ｈｒ放置
時で、無機保護膜により電極膜の酸化を防止できたため
と考えられる。
【００３５】（実施例６）電極膜をＡｌ−０．５ｗｔ％
Ｐｄ（１５ｎｍ）／Ｃｕ−１ｗｔ％Ｎｉ膜（７０ｎｍ）
／Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｐｄ（１５ｎｍ）と三層とし、実
施例２に示した弾性表面波素子を作製した。加工は実施
例５と同様にウエットエッチングおよびＲＩＥにより実
施し、図６（ａ）に示す様に電極膜の側壁に無機保護膜
ＳｉＯＮを形成しない場合と、図６（ｂ）に示す様に電
極膜の側壁に無機保護膜ＳｉＯＮを形成した場合とで寿
命の評価を行った。尚、ＲＩＥ終了後直ぐに、試料は流
水中に１ｈｒ放置し、その後組立てを行った。また、ウ
エットエッチングにより行った加工試料も流水中に１ｈ
ｒ放置した。表６に、それぞれの寿命を、上記ウエット
エッチング加工と同様に行ったＣｕ単層膜の寿命に対す
る倍率として示す。寿命の定義は実施例２と同様であ
る。
Ｐｄ（１５ｎｍ）／Ｃｕ−１ｗｔ％Ｎｉ膜（７０ｎｍ）
／Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｐｄ（１５ｎｍ）と三層とし、実
施例２に示した弾性表面波素子を作製した。加工は実施
例５と同様にウエットエッチングおよびＲＩＥにより実
施し、図６（ａ）に示す様に電極膜の側壁に無機保護膜
ＳｉＯＮを形成しない場合と、図６（ｂ）に示す様に電
極膜の側壁に無機保護膜ＳｉＯＮを形成した場合とで寿
命の評価を行った。尚、ＲＩＥ終了後直ぐに、試料は流
水中に１ｈｒ放置し、その後組立てを行った。また、ウ
エットエッチングにより行った加工試料も流水中に１ｈ
ｒ放置した。表６に、それぞれの寿命を、上記ウエット
エッチング加工と同様に行ったＣｕ単層膜の寿命に対す
る倍率として示す。寿命の定義は実施例２と同様であ
る。
【００３６】
【表６】
【００３７】電極膜がＡｌ−０．５ｗｔ％Ｐｄ（１５ｎ
ｍ）／Ｃｕ−１ｗｔ％Ｎｉ膜（７０ｎｍ）／Ａｌ−０．
５ｗｔ％Ｐｄ（１５ｎｍ）と三層であるため、ウエット
エッチング加工時でもＣｕ単層膜時より寿命が１００倍
高く、また、ＲＩＥにより、電極膜の側壁に無機保護膜
を形成することにより大幅な寿命向上が図れた。これ
は、流水１ｈｒ放置時で、無機保護膜により側壁からの
電極膜の酸化を防止できたためと考えられる。
ｍ）／Ｃｕ−１ｗｔ％Ｎｉ膜（７０ｎｍ）／Ａｌ−０．
５ｗｔ％Ｐｄ（１５ｎｍ）と三層であるため、ウエット
エッチング加工時でもＣｕ単層膜時より寿命が１００倍
高く、また、ＲＩＥにより、電極膜の側壁に無機保護膜
を形成することにより大幅な寿命向上が図れた。これ
は、流水１ｈｒ放置時で、無機保護膜により側壁からの
電極膜の酸化を防止できたためと考えられる。
【００３８】以上、本実施例では、多層電極は二層電極
および三層電極について示したが、四層以上からなる多
層膜でも有効であり、少なくとも一層以上の膜で本発明
のＣｕ合金膜を使用していれば本発明の範疇に入る。ま
た、二層電極および三層電極でＣｕ合金膜以外の膜とし
て本実施例ではＡｌ−０．５ｗｔ％Ｐｄを使用したが、
限定する必要はなく、他の単体金属または合金金属また
は無機化合物であっても差し支えない。電極膜の表面側
または側面側の少なくとも一方に形成した無機保護膜と
して、本実施例ではＲＩＥ加工時に形成されるＳｉＯＮ
膜に関して示したが、それに限定するものではなく、水
分、酸素等の酸化作用の有る物質からの保護作用が有れ
ばよく、例えば、ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3，Ａｌ
Ｎ，ＴｉＯ2，ＴｉＮ，Ｃｒ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5等であって
も本発明の範疇に入る。圧電性基板は、本実施例のＬｉ
ＴａＯ3に限定するものではなく、水晶、ＬｉＮｂＯ3，
Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7，ＺｎＯ，ＡｌＮ等でも構わない。また、
素子構造も、本実施例の多電極型構造に限定する必要は
なく、共振器型構造およびマッチドフィルタ構造等でも
よい。
および三層電極について示したが、四層以上からなる多
層膜でも有効であり、少なくとも一層以上の膜で本発明
のＣｕ合金膜を使用していれば本発明の範疇に入る。ま
た、二層電極および三層電極でＣｕ合金膜以外の膜とし
て本実施例ではＡｌ−０．５ｗｔ％Ｐｄを使用したが、
限定する必要はなく、他の単体金属または合金金属また
は無機化合物であっても差し支えない。電極膜の表面側
または側面側の少なくとも一方に形成した無機保護膜と
して、本実施例ではＲＩＥ加工時に形成されるＳｉＯＮ
膜に関して示したが、それに限定するものではなく、水
分、酸素等の酸化作用の有る物質からの保護作用が有れ
ばよく、例えば、ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4，Ａｌ2Ｏ3，Ａｌ
Ｎ，ＴｉＯ2，ＴｉＮ，Ｃｒ2Ｏ3，Ｔａ2Ｏ5等であって
も本発明の範疇に入る。圧電性基板は、本実施例のＬｉ
ＴａＯ3に限定するものではなく、水晶、ＬｉＮｂＯ3，
Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7，ＺｎＯ，ＡｌＮ等でも構わない。また、
素子構造も、本実施例の多電極型構造に限定する必要は
なく、共振器型構造およびマッチドフィルタ構造等でも
よい。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、弾性表面波素子電極
で、大幅に耐電力性向上が図れ、電極膜の比抵抗が低減
できるため弾性表面波素子の内部損失を低減することが
可能となる。従って、本発明による弾性表面波素子電極
は、高周波および比較的高いパワーを伝送するＳＡＷフ
ィルタ用として好適である。
で、大幅に耐電力性向上が図れ、電極膜の比抵抗が低減
できるため弾性表面波素子の内部損失を低減することが
可能となる。従って、本発明による弾性表面波素子電極
は、高周波および比較的高いパワーを伝送するＳＡＷフ
ィルタ用として好適である。
【図１】膜材料がＣｕ，Ｃｕ−１ｗｔ％Ｓｎ，Ｃｕ−１
ｗｔ％Ａｌである時、４０℃，８５％Ｒ．Ｈ．環境下に
おける抵抗の増加率と経過時間と関係を示す特性図。
ｗｔ％Ａｌである時、４０℃，８５％Ｒ．Ｈ．環境下に
おける抵抗の増加率と経過時間と関係を示す特性図。
【図２】本発明一実施例の弾性表面波素子の説明図。
【図３】本発明一実施例の二層構造電極を示す説明図。
【図４】本発明一実施例の三層構造電極を示す説明図。
【図５】本発明一実施例の単層電極の側面に無機保護膜
を形成した電極構造の説明図。
を形成した電極構造の説明図。
【図６】本発明一実施例の三層構造電極を示す説明図。
１…圧電性基板、 ２…入力電極、 ３…出力電極、 ４…くし形電極指、 ５…接地用電極パターン、 ６…浮き電極パターン、 ７…Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｐｄ膜、 ８…Ｃｕ合金膜、 ９…Ｃｕ−１ｗｔ％Ｎｉ膜、 １０…ＳｉＯＮ膜。
───────────────────────────────────────────────────── 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 9/25 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｌ
Claims (3)
- 【請求項１】圧電性基板上に金属薄膜よりなる単層電極
を形成して成る弾性表面波素子電極において、前記単層
電極を構成する前記金属薄膜の膜厚方向の平均組成が、
ＣｕｘＭｙなる合金（Ｃｕをｘ重量％、金属Ｍをｙ重量
％含む合金）で表せることを特徴とする弾性表面波素子
電極。（但し、金属ＭはＺｎ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｍ
ｇ，Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｅ，
Ｐｄの中から選ばれた少なくとも一つの金属を表し、か
つ、０＜ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００なる条件を満たすも
のとする） - 【請求項２】圧電性基板上に金属薄膜よりなる多層電極
を形成して成る弾性表面波素子の電極において、前記多
層電極を構成する少なくとも一層の金属薄膜の膜厚方向
の平均組成が、ＣｕｘＭｙなる合金（Ｃｕをｘ重量％、
金属Ｍをｙ重量％含む合金）で表せることを特徴とする
弾性表面波素子電極。（但し、金属ＭはＺｎ，Ｎｉ，Ｓ
ｎ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｂｅ，Ｃｏ，Ｐ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｓｉ，
Ｔｉ，Ｃｅ，Ｐｄの中から選ばれた少なくとも一つの金
属を表し、かつ、０＜ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００なる条
件を満たすものとする） - 【請求項３】請求項１または２において、前記電極の表
面側または側面側の少なくとも一方に無機保護膜を形成
した弾性表面波素子電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8006311A JPH09199976A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 弾性表面波素子電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8006311A JPH09199976A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 弾性表面波素子電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09199976A true JPH09199976A (ja) | 1997-07-31 |
Family
ID=11634835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8006311A Pending JPH09199976A (ja) | 1996-01-18 | 1996-01-18 | 弾性表面波素子電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09199976A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000004203A1 (fr) * | 1998-07-14 | 2000-01-27 | Japan Energy Corporation | Cible de pulverisation cathodique et piece pour appareil de formation de couches minces |
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| US6432819B1 (en) | 1999-09-27 | 2002-08-13 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus of forming a sputtered doped seed layer |
| WO2002067423A1 (de) | 2001-02-16 | 2002-08-29 | Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | Akustisches oberflächenwellenbauelement |
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| US6861786B2 (en) | 2001-06-22 | 2005-03-01 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Saw device |
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| EP1184978A3 (en) * | 2000-07-31 | 2008-03-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device and method of producing the same |
| JP2008522514A (ja) * | 2004-12-01 | 2008-06-26 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | 高い帯域幅を伴う、音響表面波で作動する構成素子 |
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| EP2458735A3 (en) * | 2000-10-23 | 2012-08-29 | Panasonic Corporation | Surface acoustic wave filter |
| CN109660224A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-19 | 北方民族大学 | 滤波器用复合压电基片及其制备方法 |
-
1996
- 1996-01-18 JP JP8006311A patent/JPH09199976A/ja active Pending
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