JPH10135773A - 弾性表面波装置ならびにその製造方法 - Google Patents
弾性表面波装置ならびにその製造方法Info
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- JPH10135773A JPH10135773A JP28401396A JP28401396A JPH10135773A JP H10135773 A JPH10135773 A JP H10135773A JP 28401396 A JP28401396 A JP 28401396A JP 28401396 A JP28401396 A JP 28401396A JP H10135773 A JPH10135773 A JP H10135773A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐電力性に優れ、簡便に安定して製造するこ
とのできる高周波用の弾性表面波装置を提供する。 【解決手段】 サファイヤ（０００１）基板１上に、
（１１１）方位に強く配向したＡｌあるいはＡｌ系合金
からなるくし形電極膜２が形成され、くし形電極膜２を
覆ってＺｎＯ圧電薄膜３が形成されている。くし形電極
膜２が（１１１）方位に配向しているため結晶粒が最密
充填構造をとり、くし形電極膜２に印加されるＳＡＷの
振動によるＡｌ原子が結晶粒界を通って拡散する現象を
防ぐため、ストレスマイグレーション耐性が向上する。
とのできる高周波用の弾性表面波装置を提供する。 【解決手段】 サファイヤ（０００１）基板１上に、
（１１１）方位に強く配向したＡｌあるいはＡｌ系合金
からなるくし形電極膜２が形成され、くし形電極膜２を
覆ってＺｎＯ圧電薄膜３が形成されている。くし形電極
膜２が（１１１）方位に配向しているため結晶粒が最密
充填構造をとり、くし形電極膜２に印加されるＳＡＷの
振動によるＡｌ原子が結晶粒界を通って拡散する現象を
防ぐため、ストレスマイグレーション耐性が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波（ＳＡ
Ｗ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）装
置ならびにその製造方法に関するものである。
Ｗ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）装
置ならびにその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】弾性表面波（ＳＡＷ）を利用したフィル
タやレゾネータ等の弾性表面波装置が、移動体通信用を
はじめとして広く用いられている。弾性表面波装置（Ｓ
ＡＷデバイス）は、ＳＡＷを伝搬させる圧電基板と、こ
の上にアルミニウム（Ａｌ）またはＡｌ系合金がくし形
に微細加工されたくし形電極膜（インターディジタル電
極）と、前記くし形電極膜を覆う圧電薄膜とにより構成
される。ＳＡＷデバイスの中心周波数ｆ0は、弾性表面
波の伝搬速度（音速）をｖ、電極ピッチをλ／４とする
と、ｆ0＝ｖ／λによって求められる。したがって、中
心周波数ｆ0の高周波化のためにはくし形電極膜を微細
に加工し電極ピッチを狭小化する方法と、圧電基板に高
音速基板材料を用いる方法がある。圧電基板に高音速基
板材料を用いたＳＡＷデバイスとして、サファイヤ基板
上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜を成膜したものが提案されて
いる。
タやレゾネータ等の弾性表面波装置が、移動体通信用を
はじめとして広く用いられている。弾性表面波装置（Ｓ
ＡＷデバイス）は、ＳＡＷを伝搬させる圧電基板と、こ
の上にアルミニウム（Ａｌ）またはＡｌ系合金がくし形
に微細加工されたくし形電極膜（インターディジタル電
極）と、前記くし形電極膜を覆う圧電薄膜とにより構成
される。ＳＡＷデバイスの中心周波数ｆ0は、弾性表面
波の伝搬速度（音速）をｖ、電極ピッチをλ／４とする
と、ｆ0＝ｖ／λによって求められる。したがって、中
心周波数ｆ0の高周波化のためにはくし形電極膜を微細
に加工し電極ピッチを狭小化する方法と、圧電基板に高
音速基板材料を用いる方法がある。圧電基板に高音速基
板材料を用いたＳＡＷデバイスとして、サファイヤ基板
上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜を成膜したものが提案されて
いる。
【０００３】ＳＡＷデバイスに高い電力の信号が入力さ
れると、弾性表面波による圧電基板の振動によってくし
形電極膜が大きな応力を受け、Ａｌ原子が移動する、い
わゆるストレスマイグレーション現象が発生することが
知られている。この現象が発生すると、電気的短絡、挿
入損失の増大、Ｑ値の低下などのＳＡＷフィルタ特性の
劣化が起こる。このストレスマイグレーション現象の発
生頻度はＳＡＷフィルタの高周波化とともに増大するた
め、ＳＡＷフィルタの高周波化に対する大きな障害にな
っている。ストレスマイグレーション耐性、すなわちＳ
ＡＷデバイスの耐電力性をあげるために、くし形電極膜
の電極材料には、アルミニウム（Ａｌ）に銅（Ｃｕ）や
シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐ
ｄ）等を微量添加したＡｌ合金が用いられている。添加
元素濃度が高くなるにつれくし形電極膜の耐電力性は向
上するが、挿入損の増大、電極加工時におけるエッチン
グ残査などの問題が生じるため高濃度の添加は望ましく
ない。
れると、弾性表面波による圧電基板の振動によってくし
形電極膜が大きな応力を受け、Ａｌ原子が移動する、い
わゆるストレスマイグレーション現象が発生することが
知られている。この現象が発生すると、電気的短絡、挿
入損失の増大、Ｑ値の低下などのＳＡＷフィルタ特性の
劣化が起こる。このストレスマイグレーション現象の発
生頻度はＳＡＷフィルタの高周波化とともに増大するた
め、ＳＡＷフィルタの高周波化に対する大きな障害にな
っている。ストレスマイグレーション耐性、すなわちＳ
ＡＷデバイスの耐電力性をあげるために、くし形電極膜
の電極材料には、アルミニウム（Ａｌ）に銅（Ｃｕ）や
シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、パラジウム（Ｐ
ｄ）等を微量添加したＡｌ合金が用いられている。添加
元素濃度が高くなるにつれくし形電極膜の耐電力性は向
上するが、挿入損の増大、電極加工時におけるエッチン
グ残査などの問題が生じるため高濃度の添加は望ましく
ない。
【０００４】上述した高周波ＳＡＷデバイスにおけるく
し形電極膜のストレスマイグレーション現象対策とし
て、特開平３−４０５１０号公報には、サファイヤ
し形電極膜のストレスマイグレーション現象対策とし
て、特開平３−４０５１０号公報には、サファイヤ
【０００５】
【外１】 基板と、前記基板上に蒸着法により成膜した（３１１）
方位の単結晶Ａｌ膜のくし形電極膜と、ＺｎＯ膜の圧電
薄膜とから成るＳＡＷデバイスが提案されている。この
従来の弾性表面波装置は、多結晶構造のＡｌをくし形電
極膜に用いたＳＡＷデバイスに比ベると、優れたストレ
スマイグレーション耐性を有する。
方位の単結晶Ａｌ膜のくし形電極膜と、ＺｎＯ膜の圧電
薄膜とから成るＳＡＷデバイスが提案されている。この
従来の弾性表面波装置は、多結晶構造のＡｌをくし形電
極膜に用いたＳＡＷデバイスに比ベると、優れたストレ
スマイグレーション耐性を有する。
【０００６】一方、特開平４−７５１８３号公報には、
ＳＡＷデバイスのストレスマイグレーション現象および
ＬＳＩ配線のエレクトロマイグレーション現象対策とし
て、膜厚が１〜５００オングストロームのチタン、バナ
ジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅およびイットリウ
ムの金属下地膜上に形成された（１１１）の一軸配向構
造を有するＡｌあるいはＡｌ系合金による配線によりく
し形電極膜を形成するＳＡＷデバイスが提案されてい
る。この従来の弾性表面波装置も、多結晶構造のＡｌを
くし形電極膜に用いたＳＡＷデバイスに比ベると、優れ
たストレスマイグレーション耐性を有する。
ＳＡＷデバイスのストレスマイグレーション現象および
ＬＳＩ配線のエレクトロマイグレーション現象対策とし
て、膜厚が１〜５００オングストロームのチタン、バナ
ジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅およびイットリウ
ムの金属下地膜上に形成された（１１１）の一軸配向構
造を有するＡｌあるいはＡｌ系合金による配線によりく
し形電極膜を形成するＳＡＷデバイスが提案されてい
る。この従来の弾性表面波装置も、多結晶構造のＡｌを
くし形電極膜に用いたＳＡＷデバイスに比ベると、優れ
たストレスマイグレーション耐性を有する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の弾性表
面波装置では、下記のような問題点があった。 （１） サファイヤ
面波装置では、下記のような問題点があった。 （１） サファイヤ
【０００８】
【外２】 基板上に蒸着法により成膜した（３１１）方位の単結晶
Ａｌ膜によるくし形電極膜とＺｎＯからなる圧電薄膜と
からなるＳＡＷデバイスにおいては、サファイヤ
Ａｌ膜によるくし形電極膜とＺｎＯからなる圧電薄膜と
からなるＳＡＷデバイスにおいては、サファイヤ
【０００９】
【外３】 基板上に（３１１）方位の単結晶Ａｌ膜を形成するのが
難しいため、製造歩留まりが極めて低い。 （２）金属下地膜上に形成された（１１１）の一軸配向
構造を有するＡｌあるいはＡｌ系合金によるくし形電極
膜を有するＳＡＷデバイスにおいては、そのくし形電極
膜の製造にあたっては、ＡｌあるいはＡｌ系合金の他に
下地金属を成膜するための手段が必要となり、成膜装置
が大きくなってしまう。
難しいため、製造歩留まりが極めて低い。 （２）金属下地膜上に形成された（１１１）の一軸配向
構造を有するＡｌあるいはＡｌ系合金によるくし形電極
膜を有するＳＡＷデバイスにおいては、そのくし形電極
膜の製造にあたっては、ＡｌあるいはＡｌ系合金の他に
下地金属を成膜するための手段が必要となり、成膜装置
が大きくなってしまう。
【００１０】本発明の目的は、ストレスマイグレーショ
ン耐性つまり耐電力性に優れ、かつ簡便に安定して製造
することのできる高周波用の弾性表面波装置を提供する
ことである。
ン耐性つまり耐電力性に優れ、かつ簡便に安定して製造
することのできる高周波用の弾性表面波装置を提供する
ことである。
【００１１】
【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装置は、サファイヤ（０００
１）からなる基板上に（１１１）方位に配向した、Ａｌ
またはＡｌ系合金からなるくし形電極膜が形成され、前
記くし形電極膜が酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる圧電薄膜
により覆われている。
に、本発明の弾性表面波装置は、サファイヤ（０００
１）からなる基板上に（１１１）方位に配向した、Ａｌ
またはＡｌ系合金からなるくし形電極膜が形成され、前
記くし形電極膜が酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる圧電薄膜
により覆われている。
【００１２】本発明は、くし形電極膜が（１１１）方位
に配向したＡｌまたはＡｌ系合金により形成され、結晶
粒が最密充填構造をとることにより、印加されたＳＡＷ
の振動によりくし形電極膜のＡｌ原子が結晶粒界を通っ
て拡散する現象を防ぐようにしたものである。
に配向したＡｌまたはＡｌ系合金により形成され、結晶
粒が最密充填構造をとることにより、印加されたＳＡＷ
の振動によりくし形電極膜のＡｌ原子が結晶粒界を通っ
て拡散する現象を防ぐようにしたものである。
【００１３】したがって、ストレスマイグレーション耐
性を向上することができる。
性を向上することができる。
【００１４】また、本発明の弾性表面波装置の製造方法
は、サファイヤ（０００１）からなる基板上に（１１
１）方位に配向した、ＡｌまたはＡｌ系合金からなるく
し形電極膜が形成され、前記くし形電極膜が酸化亜鉛
（ＺｎＯ）からなる圧電薄膜により覆われた弾性表面波
装置の製造方法において、前記基板を化学エッチングし
た後、前記くし形電極膜をイオンビームスパッタ法によ
り形成することを特徴とする。
は、サファイヤ（０００１）からなる基板上に（１１
１）方位に配向した、ＡｌまたはＡｌ系合金からなるく
し形電極膜が形成され、前記くし形電極膜が酸化亜鉛
（ＺｎＯ）からなる圧電薄膜により覆われた弾性表面波
装置の製造方法において、前記基板を化学エッチングし
た後、前記くし形電極膜をイオンビームスパッタ法によ
り形成することを特徴とする。
【００１５】本発明は、６回対称であるサファイヤ（０
００１）面を基板として使用し、くし形電極膜を形成す
る材料であるＡｌ（１１１）の対称性と整合するように
したものである。
００１）面を基板として使用し、くし形電極膜を形成す
る材料であるＡｌ（１１１）の対称性と整合するように
したものである。
【００１６】したがって、基板上に（１１１）方位のＡ
ｌ膜を容易に形成することができる。
ｌ膜を容易に形成することができる。
【００１７】また、Ａｌの成膜に先立っ基板を化学エッ
チングするため、基板表面上に存在する結晶構造の乱れ
た表面変質層を除去することができ、単結晶または配向
性の高いＡｌ膜を容易に形成できるようにしたものであ
る。
チングするため、基板表面上に存在する結晶構造の乱れ
た表面変質層を除去することができ、単結晶または配向
性の高いＡｌ膜を容易に形成できるようにしたものであ
る。
【００１８】また、被成膜物質原子の基板ヘのエネルギ
ーが高いイオンビームスパッタ法により基板上にＡｌ膜
を堆積するため、基板面上でのマイグレーションが促進
されち密な膜形成が行えるようにしたものである。
ーが高いイオンビームスパッタ法により基板上にＡｌ膜
を堆積するため、基板面上でのマイグレーションが促進
されち密な膜形成が行えるようにしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【００２０】図１は本発明の一実施形態の弾性表面波装
置の断面構造を示す概略図である。本実施形態の弾性表
面波装置は、サファイヤ（０００１）基板１と、サファ
イヤ（０００１）基板１の上に形成され（１１１）方位
に強く配向したＡｌあるいはＡｌ系合金からなるくし形
電極膜２と、くし形電極膜２を覆って形成されるＺｎＯ
圧電薄膜３とで構成される。ＺｎＯ圧電薄膜３はサファ
イヤ（０００１）基板１上においても、またくし形電極
膜２上でも、（０００１）方位の配向膜あるいは単結晶
膜となる。
置の断面構造を示す概略図である。本実施形態の弾性表
面波装置は、サファイヤ（０００１）基板１と、サファ
イヤ（０００１）基板１の上に形成され（１１１）方位
に強く配向したＡｌあるいはＡｌ系合金からなるくし形
電極膜２と、くし形電極膜２を覆って形成されるＺｎＯ
圧電薄膜３とで構成される。ＺｎＯ圧電薄膜３はサファ
イヤ（０００１）基板１上においても、またくし形電極
膜２上でも、（０００１）方位の配向膜あるいは単結晶
膜となる。
【００２１】ストレスマイグレーション現象は、くし形
電極膜２に印加されるＳＡＷの振動によってＡｌ原子が
結晶粒界を通って拡散する現象であるから、くし形電極
膜２の結晶粒が最密充填構造、すなわち（１１１）面が
揃った配向構造をとる方が、他の方位の配向構造よりも
ストレスマイグレーション現象に対して強い。
電極膜２に印加されるＳＡＷの振動によってＡｌ原子が
結晶粒界を通って拡散する現象であるから、くし形電極
膜２の結晶粒が最密充填構造、すなわち（１１１）面が
揃った配向構造をとる方が、他の方位の配向構造よりも
ストレスマイグレーション現象に対して強い。
【００２２】したがって、くし形電極膜２の材料とし
て、（１１１）方位の配向膜あるいは単結晶膜を用いれ
ばよい。
て、（１１１）方位の配向膜あるいは単結晶膜を用いれ
ばよい。
【００２３】本実施形態では、サファイヤ（０００１）
基板１上に（１１１）方位に強く配向したＡｌ膜による
くし形電極膜２を形成しているため、ＳＡＷデバイスの
ストレスマイグレーション耐性を高めることができる。
基板１上に（１１１）方位に強く配向したＡｌ膜による
くし形電極膜２を形成しているため、ＳＡＷデバイスの
ストレスマイグレーション耐性を高めることができる。
【００２４】次に、本実施形態の弾性表面波装置の製造
方法について説明する。
方法について説明する。
【００２５】本実施形態の弾性表面波装置の製造方法は
下記の条件を必要とする。
下記の条件を必要とする。
【００２６】（１）圧電基板としては
【００２７】
【外４】 方位ではなく（０００１）方位のサファイヤ基板を用い
ることが必要である。
ることが必要である。
【００２８】これは一般に、単結晶や配向性の高い金属
膜を形成するためには、金属膜の成長方位に適した単結
晶基板が必要であるからである。結晶表面の対称性を考
えると、サファイヤ（０００１）面は６回対称であり、
Ａｌ（１１１）の対称性と整合する。これに対して、サ
ファイヤ
膜を形成するためには、金属膜の成長方位に適した単結
晶基板が必要であるからである。結晶表面の対称性を考
えると、サファイヤ（０００１）面は６回対称であり、
Ａｌ（１１１）の対称性と整合する。これに対して、サ
ファイヤ
【００２９】
【外５】 面は２回対称であるためにＡｌ（１１１）の形成には適
当でない。
当でない。
【００３０】（２）Ａｌの成膜に先立ってサファイヤ
（０００１）基板１を化学エッチングすることが必要で
ある。これは、サファイヤ単結晶基板表面上には、研磨
工程などが原因となって、結晶構造の乱れた表面変質層
が存在するからである。単結晶本来の結晶構造を持つ生
の格子面はこのような表面変質層で覆われた状態となっ
ているために、何らかの前処理を行い、表面変質層を除
去しないと、単結晶または配向性の高いＡｌ膜を形成す
るのは難しい。サファイヤ（０００１）基板１の化学エ
ッチングは、フッ酸やバッファードフッ酸を用いること
が望ましい。
（０００１）基板１を化学エッチングすることが必要で
ある。これは、サファイヤ単結晶基板表面上には、研磨
工程などが原因となって、結晶構造の乱れた表面変質層
が存在するからである。単結晶本来の結晶構造を持つ生
の格子面はこのような表面変質層で覆われた状態となっ
ているために、何らかの前処理を行い、表面変質層を除
去しないと、単結晶または配向性の高いＡｌ膜を形成す
るのは難しい。サファイヤ（０００１）基板１の化学エ
ッチングは、フッ酸やバッファードフッ酸を用いること
が望ましい。
【００３１】（３）イオンビームスパッタ法により化学
エッチングしたサファイヤ（０００１）基板１上にＡｌ
膜を堆積することが必要である。それは、イオンビーム
スパッタ法は、蒸着法や通常のＤＣあるいはＲＦスパッ
タ法に比ベ、被成膜物質原子の基板ヘのエネルギーが高
く、このために基板面上でのマイグレーションが促進さ
れち密な膜形成が行えるため、サファイヤ（０００１）
基板上ヘの（１１１）方位のＡｌ膜形成が容易にできる
ためである。
エッチングしたサファイヤ（０００１）基板１上にＡｌ
膜を堆積することが必要である。それは、イオンビーム
スパッタ法は、蒸着法や通常のＤＣあるいはＲＦスパッ
タ法に比ベ、被成膜物質原子の基板ヘのエネルギーが高
く、このために基板面上でのマイグレーションが促進さ
れち密な膜形成が行えるため、サファイヤ（０００１）
基板上ヘの（１１１）方位のＡｌ膜形成が容易にできる
ためである。
【００３２】（１１１）配向性の高いＡｌあるいはＡｌ
系合金膜の形成には、上述した３つの条件、すなわち、
（１）化学エッチングした、（２）サファイヤ（０００
１）基板上に、（３）イオンビームスパッタ法で成膜す
る、が必要であり、ひとつの条件でも満たされなけれ
ば、配向性の高いＡｌ（１１１）膜を形成することはで
きない。
系合金膜の形成には、上述した３つの条件、すなわち、
（１）化学エッチングした、（２）サファイヤ（０００
１）基板上に、（３）イオンビームスパッタ法で成膜す
る、が必要であり、ひとつの条件でも満たされなけれ
ば、配向性の高いＡｌ（１１１）膜を形成することはで
きない。
【００３３】次に具体的な製造方法について述べる。
【００３４】まず、化学エッチングを行うため１０％フ
ッ酸水溶液にサファイヤ（０００１）基板１を３０秒間
浸漬する。フッ酸の濃度は１０〜５０％の範囲にあれ
ば、浸漬時間を適宜調整することによってサファイヤ
（０００１）基板１表面層のエッチングを行うことがで
きる。エッチング液としてはフッ酸に限定されるもので
はなく、バッファードフッ酸やフッ酸と他の酸との混合
液であってもよい。 化学エッチングが終了したら、純
水によりサファイヤ（０００１）基板１を洗浄し、乾燥
させる。以上の前処理を行ったサファイヤ（０００１）
基板１を図２のイオンビームスパッタ装置に導入し、Ａ
ｌあるいはＡｌ系合金をくし形電極膜２として形成す
る。
ッ酸水溶液にサファイヤ（０００１）基板１を３０秒間
浸漬する。フッ酸の濃度は１０〜５０％の範囲にあれ
ば、浸漬時間を適宜調整することによってサファイヤ
（０００１）基板１表面層のエッチングを行うことがで
きる。エッチング液としてはフッ酸に限定されるもので
はなく、バッファードフッ酸やフッ酸と他の酸との混合
液であってもよい。 化学エッチングが終了したら、純
水によりサファイヤ（０００１）基板１を洗浄し、乾燥
させる。以上の前処理を行ったサファイヤ（０００１）
基板１を図２のイオンビームスパッタ装置に導入し、Ａ
ｌあるいはＡｌ系合金をくし形電極膜２として形成す
る。
【００３５】イオンビームスパッタ装置は、カウフマン
型のイオン源１１と、水冷された銅ブロック上に固定さ
れたアルミニウムあるいはアルミニウム系合金（Ａｌ−
２ｗｔ％Ｃｕ合金やＡｌ−１ｗｔ％Ｓｉ−０．５％Ｃｕ
合金等）のターゲット１２と、サファイヤ（０００１）
基板１をマウントした基板ホルダー１３と、基板ホルダ
ー１３を保持する基板ホルダーステージ１４と、サファ
イヤ（０００１）基板１上に成膜されたＡｌ膜の結晶性
を評価するためのＲＨＥＥＤ（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ
Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｆ
ｒａｃｔｉｏｎ：反射高速電子線回折）電子銃１５と、
蛍光スクリーン１６と、クライオポンプ１７と、ゲート
バルブ１８とにより構成される。イオン源１１は、マス
フローコントローラ１９を通して図示してないガスボン
ベよりアルゴンガスが供給される。イオン源１１に供給
されるガスとしては、アルゴンに限定されるものではな
く、キセノン、クリプトン等の希ガスであっても同様な
効果を得られる。
型のイオン源１１と、水冷された銅ブロック上に固定さ
れたアルミニウムあるいはアルミニウム系合金（Ａｌ−
２ｗｔ％Ｃｕ合金やＡｌ−１ｗｔ％Ｓｉ−０．５％Ｃｕ
合金等）のターゲット１２と、サファイヤ（０００１）
基板１をマウントした基板ホルダー１３と、基板ホルダ
ー１３を保持する基板ホルダーステージ１４と、サファ
イヤ（０００１）基板１上に成膜されたＡｌ膜の結晶性
を評価するためのＲＨＥＥＤ（Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ
Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｆ
ｒａｃｔｉｏｎ：反射高速電子線回折）電子銃１５と、
蛍光スクリーン１６と、クライオポンプ１７と、ゲート
バルブ１８とにより構成される。イオン源１１は、マス
フローコントローラ１９を通して図示してないガスボン
ベよりアルゴンガスが供給される。イオン源１１に供給
されるガスとしては、アルゴンに限定されるものではな
く、キセノン、クリプトン等の希ガスであっても同様な
効果を得られる。
【００３６】イオンビームスパッタ法によるＡｌあるい
はＡｌ系合金膜の典型的な作製条件を表１に示す。
はＡｌ系合金膜の典型的な作製条件を表１に示す。
【００３７】
【表１】 作製されたＡｌ系合金膜の結晶性は、ＲＨＥＥＤならび
にＸ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉ
ｏｎ）によって評価することができる。サファイヤ（０
００１）基板１上に成膜したＡｌあるいはＡｌ系合金膜
をフォトリソグラフィにより加工し、サファイヤ（００
０１）基板１上に一定周期の電極幅と電極間隔を持つイ
ンターディジタル型のくし形電極膜２を形成する。そし
て、マグネトロンスパッタによりくし形電極膜２の上か
らサファイヤ（０００１）基板１上にＺｎＯ膜を成長さ
せることによりＺｎＯ圧電薄膜３を形成し、所望の中心
周波数、帯域幅を持つＳＡＷフィルタが作製できる。
にＸ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉ
ｏｎ）によって評価することができる。サファイヤ（０
００１）基板１上に成膜したＡｌあるいはＡｌ系合金膜
をフォトリソグラフィにより加工し、サファイヤ（００
０１）基板１上に一定周期の電極幅と電極間隔を持つイ
ンターディジタル型のくし形電極膜２を形成する。そし
て、マグネトロンスパッタによりくし形電極膜２の上か
らサファイヤ（０００１）基板１上にＺｎＯ膜を成長さ
せることによりＺｎＯ圧電薄膜３を形成し、所望の中心
周波数、帯域幅を持つＳＡＷフィルタが作製できる。
【００３８】上記の方法により作製されたＳＡＷフイル
タの耐電力性は、特開平３−４８５１１号公報に記載さ
れているシステムおよび方法により評価した。すなわち
図３に示すように、信号発生器２１の出力信号をパワー
アンプ２２により電力増幅し、その出力を恒温槽２３の
中に入れられたＳＡＷフィルタ２４に印加する。そし
て、ＳＡＷフィルタ２４の出力はパワーメータ２５に入
力されてレベル測定されるとともに、パワーメータ２５
の出力はコンピュータ２６を介して信号発生器２１へフ
ィードバックされ、信号発生器２１の周波数をコントロ
ールして印加信号の周波数が常に伝送特性のピーク周波
数となるようにしている。以下の実施例では、＋３０ｄ
Ｂｍ（１Ｗ）の電力を印加し、恒温槽２３の温度は８５
℃として劣化を加速した。ＳＡＷフィルタ２４の寿命
は、下記のように定義する。試験前のＳＡＷフィルタ２
４の出力をＰ0、試験開始から時間ｔ経過後のＳＡＷフ
ィルタ２４の出力をＰ（ｔ）とすると、初期値より１．
０ｄＢ低下した時点、すなわち、 Ｐ（ｔ）≦Ｐ0−１．０（ｄＢ） となったときをＳＡＷフィルタの寿命と定義した。
タの耐電力性は、特開平３−４８５１１号公報に記載さ
れているシステムおよび方法により評価した。すなわち
図３に示すように、信号発生器２１の出力信号をパワー
アンプ２２により電力増幅し、その出力を恒温槽２３の
中に入れられたＳＡＷフィルタ２４に印加する。そし
て、ＳＡＷフィルタ２４の出力はパワーメータ２５に入
力されてレベル測定されるとともに、パワーメータ２５
の出力はコンピュータ２６を介して信号発生器２１へフ
ィードバックされ、信号発生器２１の周波数をコントロ
ールして印加信号の周波数が常に伝送特性のピーク周波
数となるようにしている。以下の実施例では、＋３０ｄ
Ｂｍ（１Ｗ）の電力を印加し、恒温槽２３の温度は８５
℃として劣化を加速した。ＳＡＷフィルタ２４の寿命
は、下記のように定義する。試験前のＳＡＷフィルタ２
４の出力をＰ0、試験開始から時間ｔ経過後のＳＡＷフ
ィルタ２４の出力をＰ（ｔ）とすると、初期値より１．
０ｄＢ低下した時点、すなわち、 Ｐ（ｔ）≦Ｐ0−１．０（ｄＢ） となったときをＳＡＷフィルタの寿命と定義した。
【００３９】
【実施例１】異なる方位のサファイヤ基板について、フ
ッ酸による化学エッチングを行った後、イオンビームス
パッタ法を用いて１００ｎｍのＡｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕ
膜を作製し、ＲＨＥＥＤならびにＸＲＤにより膜の結晶
性を調ベた。用いたサファイヤ基板は、
ッ酸による化学エッチングを行った後、イオンビームス
パッタ法を用いて１００ｎｍのＡｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕ
膜を作製し、ＲＨＥＥＤならびにＸＲＤにより膜の結晶
性を調ベた。用いたサファイヤ基板は、
【００４０】
【外６】 面、
【００４１】
【外７】 面、（０００１）面、
【００４２】
【外８】 面であるが、サファイヤ（０００１）基板上においての
み（１１１）に強く配向したＡｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕ膜
が得られた。その他の方位のサファイヤ基板面上には、
多結晶膜しか得られなかった。特開平３−４０５１０号
で（３１１）方位の単結晶Ａｌ膜が得られるとされてい
るサファイヤ
み（１１１）に強く配向したＡｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕ膜
が得られた。その他の方位のサファイヤ基板面上には、
多結晶膜しか得られなかった。特開平３−４０５１０号
で（３１１）方位の単結晶Ａｌ膜が得られるとされてい
るサファイヤ
【００４３】
【外９】 基板上にも多結晶膜しか得られなかった。なお、本実施
例では、Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕ膜について調ベたが、
純Ａｌ膜あるいはＡｌ−２．０ｗｔ％Ｃｕ合金膜、Ａｌ
−１．０ｗｔ％Ｓｉ−０．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜でも全く
同じ結果であった。
例では、Ａｌ−０．５ｗｔ％Ｃｕ膜について調ベたが、
純Ａｌ膜あるいはＡｌ−２．０ｗｔ％Ｃｕ合金膜、Ａｌ
−１．０ｗｔ％Ｓｉ−０．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜でも全く
同じ結果であった。
【００４４】
【実施例２】サファイヤ（０００１）基板について、基
板の化学エッチングを行った基板と化学エッチングを行
なわなかった基板とを同一の基板ホルダーにマウント
し、イオンビームスパッタ法により、５０ｎｍのＡｌ−
１．０ｗｔ％Ｃｕ膜を作製し、その配向性をＲＨＥＥＤ
ならびにＸＲＤにより調ベた。化学エッチングを行った
サファイヤ（０００１）基板上には（１１１）に強く配
向した膜が得られたが、化学エッチングを行わなかった
基板上では配向性のない多結晶膜しか得られなかった。
板の化学エッチングを行った基板と化学エッチングを行
なわなかった基板とを同一の基板ホルダーにマウント
し、イオンビームスパッタ法により、５０ｎｍのＡｌ−
１．０ｗｔ％Ｃｕ膜を作製し、その配向性をＲＨＥＥＤ
ならびにＸＲＤにより調ベた。化学エッチングを行った
サファイヤ（０００１）基板上には（１１１）に強く配
向した膜が得られたが、化学エッチングを行わなかった
基板上では配向性のない多結晶膜しか得られなかった。
【００４５】
【実施例３】化学エッチングを行ったサファイヤ（００
０１）基板に、電子ビーム蒸着法、ＤＣスパッタ法、イ
オンビームスパッタ法により１００ｎｍの純Ａｌ膜を作
製し、結晶性をＸＲＤにより評価した。イオンビームス
パッタ法において作製した場合にのみ（１１１）に強く
配向したＡｌ膜が得られた。電子ビーム蒸着法、ＤＣス
パッタ法で作製したＡｌ膜は多結晶であった。
０１）基板に、電子ビーム蒸着法、ＤＣスパッタ法、イ
オンビームスパッタ法により１００ｎｍの純Ａｌ膜を作
製し、結晶性をＸＲＤにより評価した。イオンビームス
パッタ法において作製した場合にのみ（１１１）に強く
配向したＡｌ膜が得られた。電子ビーム蒸着法、ＤＣス
パッタ法で作製したＡｌ膜は多結晶であった。
【００４６】
【実施例４】化学エッチングしたサファイヤ（０００
１）基板上にイオンビームスパッタ法により（１１１）
配向を持つＡｌ−２．０ｗｔ％Ｃｕ膜（膜厚５０ｎｍ）
を作製した。この膜をフォトリソグラフィにより加工
し、０．４μｍの電極幅、電極問距離を持つインターデ
ィジタル型のくし形電極膜を作製した後、２μｍのＺｎ
Ｏ圧電薄膜を反応性スパッタ法により成膜し、中心周波
数２．４ＧＨｚのＳＡＷフィルタを作製した。そして、
このＳＡＷフィルタの耐電力寿命を図３に示した印加電
力試験評価システムにより調ベた。寿命の定義は前述し
たとおりである。比較例として、化学エッチングを行わ
ずイオンビームスパッタ法により作製した多結晶のＡｌ
膜によるくし形電極膜を有するＳＡＷフィルタについて
も同様な評価を行った。印加電力試験評価システムの恒
温槽の温度を８５℃、印加電力を１Ｗとしたとき、（１
１１）配向を示すくし形電極膜のＳＡＷデバイスの耐電
力寿命は５００時間であるのに対し、多結晶のくし形電
極膜のＳＡＷデバイスの耐電力寿命はわずか５分間であ
り、化学エッチングを行ったことにより６０００倍の耐
電力性を示すことがわかった。
１）基板上にイオンビームスパッタ法により（１１１）
配向を持つＡｌ−２．０ｗｔ％Ｃｕ膜（膜厚５０ｎｍ）
を作製した。この膜をフォトリソグラフィにより加工
し、０．４μｍの電極幅、電極問距離を持つインターデ
ィジタル型のくし形電極膜を作製した後、２μｍのＺｎ
Ｏ圧電薄膜を反応性スパッタ法により成膜し、中心周波
数２．４ＧＨｚのＳＡＷフィルタを作製した。そして、
このＳＡＷフィルタの耐電力寿命を図３に示した印加電
力試験評価システムにより調ベた。寿命の定義は前述し
たとおりである。比較例として、化学エッチングを行わ
ずイオンビームスパッタ法により作製した多結晶のＡｌ
膜によるくし形電極膜を有するＳＡＷフィルタについて
も同様な評価を行った。印加電力試験評価システムの恒
温槽の温度を８５℃、印加電力を１Ｗとしたとき、（１
１１）配向を示すくし形電極膜のＳＡＷデバイスの耐電
力寿命は５００時間であるのに対し、多結晶のくし形電
極膜のＳＡＷデバイスの耐電力寿命はわずか５分間であ
り、化学エッチングを行ったことにより６０００倍の耐
電力性を示すことがわかった。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、下記の
ような効果を有する。 （１）大きな電力が印加されてもストレスマイグレーシ
ョン現象の発生を抑制できるため、高周波対応の高耐電
力ＳＡＷデバイスを提供することができる。 （２）下地金属膜にＡｌあるいはＡｌ系合金以外の成膜
手段が不要であるために、大きな成膜装置を必要とせ
ず、製造工程、製造装置を簡素にすることができる。 （３）形成することが難しい（３１１）方位の単結晶Ａ
ｌ膜を必要としないため、製造歩留まりが向上する。
ような効果を有する。 （１）大きな電力が印加されてもストレスマイグレーシ
ョン現象の発生を抑制できるため、高周波対応の高耐電
力ＳＡＷデバイスを提供することができる。 （２）下地金属膜にＡｌあるいはＡｌ系合金以外の成膜
手段が不要であるために、大きな成膜装置を必要とせ
ず、製造工程、製造装置を簡素にすることができる。 （３）形成することが難しい（３１１）方位の単結晶Ａ
ｌ膜を必要としないため、製造歩留まりが向上する。
【図１】本発明の一実施形態の弾性表面波装置の断面構
造を示す概略図である。
造を示す概略図である。
【図２】図１の弾性表面波装置を製造する際に用いるイ
オンビームスパッタ装置の構造図である。
オンビームスパッタ装置の構造図である。
【図３】図１の弾性表面波装置の耐電力試験評価システ
ムのブロック図である。
ムのブロック図である。
１ サファイヤ（０００１）基板 ２ くし形電極膜 ３ ＺｎＯ圧電薄膜 １１ イオン源 １２ ターゲット １３ 基板ホルダー １４ 基板ホルダーステージ １５ ＲＨＥＥＤ電子銃 １６ 蛍光スクリーン １７ クライオポンプ １８ ゲートバルブ １９ マスフローコントローラ ２１ 信号発生器 ２２ パワーアンプ ２３ 恒温槽 ２４ ＳＡＷフィルタ ２５ パワーメータ ２６ コンピュータ
Claims (2)
- 【請求項１】 サファイヤ（０００１）からなる基板上
に（１１１）方位に配向した、アルミニウム（Ａｌ）ま
たはアルミニウム系合金からなるくし形電極膜が形成さ
れ、前記くし形電極膜が酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる圧
電薄膜により覆われた弾性表面波装置。 - 【請求項２】 サファイヤ（０００１）からなる基板上
に（１１１）方位に配向した、アルミニウム（Ａｌ）ま
たはアルミニウム系合金からなるくし形電極膜が形成さ
れ、前記くし形電極膜が酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる圧
電薄膜により覆われた弾性表面波装置の製造方法におい
て、前記基板を化学エッチングした後、前記くし形電極
膜をイオンビームスパッタ法により形成することを特徴
とする弾性表面波装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28401396A JP3317860B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 弾性表面波装置ならびにその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28401396A JP3317860B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 弾性表面波装置ならびにその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10135773A true JPH10135773A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3317860B2 JP3317860B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=17673174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28401396A Expired - Fee Related JP3317860B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 弾性表面波装置ならびにその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3317860B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1628350A1 (en) * | 2003-05-22 | 2006-02-22 | Fujitsu Limited | Piezoelectric device , its manufacturing method, and touch panel device |
| 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 |
-
1996
- 1996-10-25 JP JP28401396A patent/JP3317860B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1628350A1 (en) * | 2003-05-22 | 2006-02-22 | Fujitsu Limited | Piezoelectric device , its manufacturing method, and touch panel device |
| EP1628350A4 (en) * | 2003-05-22 | 2009-12-02 | Fujitsu Ltd | PIEZOELECTRIC COMPONENT, METHOD FOR ITS MANUFACTURE AND TOUCH PANEL EQUIPMENT |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3317860B2 (ja) | 2002-08-26 |
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