JPH1022766A - 弾性表面波素子 - Google Patents
弾性表面波素子Info
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- JPH1022766A JPH1022766A JP17893296A JP17893296A JPH1022766A JP H1022766 A JPH1022766 A JP H1022766A JP 17893296 A JP17893296 A JP 17893296A JP 17893296 A JP17893296 A JP 17893296A JP H1022766 A JPH1022766 A JP H1022766A
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- Japan
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- acoustic wave
- surface acoustic
- comb
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Abstract
(57)【要約】
【課題】Ａｌ合金からなる櫛形電極の耐電力の再現・向
上を図り、更なる弾性表面波素子の長寿命化を図る。 【解決手段】Ａｌ合金薄膜よりなる櫛形電極を二次イオ
ン質量分析を行った際、表面より１００Å以上の深さ
で、（12Ｃ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１００の値を１
００以下にし、（16Ｏ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１０
０の値を２５００以下にする。弾性表面波素子をパッケ
ージする際に封入する封入ガスの圧力を一気圧よりも高
い圧力とする。ボンディングパッド、及び櫛形電極とボ
ンディングパッドとを接続する配線の少なくとも一方の
熱伝導率をＡｌの熱伝導率よりも高くする。
上を図り、更なる弾性表面波素子の長寿命化を図る。 【解決手段】Ａｌ合金薄膜よりなる櫛形電極を二次イオ
ン質量分析を行った際、表面より１００Å以上の深さ
で、（12Ｃ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１００の値を１
００以下にし、（16Ｏ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１０
０の値を２５００以下にする。弾性表面波素子をパッケ
ージする際に封入する封入ガスの圧力を一気圧よりも高
い圧力とする。ボンディングパッド、及び櫛形電極とボ
ンディングパッドとを接続する配線の少なくとも一方の
熱伝導率をＡｌの熱伝導率よりも高くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波素子に関
する。
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ＧＨｚと高周波化す
ると同時に高出力化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、使用するすだれ状櫛
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１μ
ｍ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
生ず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等を通
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金
属疲労がある。この問題に対処するため、従来から、櫛
形電極として、Ａｌを主成分としＣｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｍ
ｇ，Ｐｄ等を添加すると同時に結晶粒径を最適化した多
結晶膜を使用する方法、特定基板ではあるが高配向Ａｌ
膜を使用する方法、が行なわれている。また、ボンディ
ングパッド、及び櫛形電極とボンディングパッドとを接
続する配線は約１μｍ厚のＡｌにて形成され、特開平２
−４８８１１号公報に記載のようにボンディングパッド
部にのみ下地としてＴｉを蒸着しＡｌと圧電基板との密
着性強化を行う場合もある。一方、弾性表面波素子をパ
ッケージに気密封じする際において、封入ガスは一般的
に大気圧の窒素ガスを使用し、また、特開昭６３−１１
４４０７号公報に記載のように大気圧の窒素ガスより質
量の軽い稀ガスである大気圧のヘリウムガスを使用する
場合がある。
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ＧＨｚと高周波化す
ると同時に高出力化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、使用するすだれ状櫛
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１μ
ｍ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
生ず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等を通
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金
属疲労がある。この問題に対処するため、従来から、櫛
形電極として、Ａｌを主成分としＣｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｍ
ｇ，Ｐｄ等を添加すると同時に結晶粒径を最適化した多
結晶膜を使用する方法、特定基板ではあるが高配向Ａｌ
膜を使用する方法、が行なわれている。また、ボンディ
ングパッド、及び櫛形電極とボンディングパッドとを接
続する配線は約１μｍ厚のＡｌにて形成され、特開平２
−４８８１１号公報に記載のようにボンディングパッド
部にのみ下地としてＴｉを蒸着しＡｌと圧電基板との密
着性強化を行う場合もある。一方、弾性表面波素子をパ
ッケージに気密封じする際において、封入ガスは一般的
に大気圧の窒素ガスを使用し、また、特開昭６３−１１
４４０７号公報に記載のように大気圧の窒素ガスより質
量の軽い稀ガスである大気圧のヘリウムガスを使用する
場合がある。
【０００３】しかし、従来の弾性表面波素子の櫛形電極
材料では、Ａｌ合金の種々の組成に関して発明されては
いるが、実際にその組成にて作成しても耐電力の再現・
向上が得られない問題があり、また、動作時に櫛形電極
にて発生する発熱昇温を抑制する為のボンディングパッ
ド、ボンディングパッドと櫛形電極との配線、封入ガス
に関しては考慮されていなかった。
材料では、Ａｌ合金の種々の組成に関して発明されては
いるが、実際にその組成にて作成しても耐電力の再現・
向上が得られない問題があり、また、動作時に櫛形電極
にて発生する発熱昇温を抑制する為のボンディングパッ
ド、ボンディングパッドと櫛形電極との配線、封入ガス
に関しては考慮されていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ａｌ合金か
らなる櫛形電極の耐電力の再現・向上を図ること、動作
時に櫛形電極にて発生する発熱昇温を抑制すること、及
び動作終了時において櫛形電極の温度を早期に降温する
ことにより、更なる弾性表面波素子の長寿命化を図るこ
とを課題とする。
らなる櫛形電極の耐電力の再現・向上を図ること、動作
時に櫛形電極にて発生する発熱昇温を抑制すること、及
び動作終了時において櫛形電極の温度を早期に降温する
ことにより、更なる弾性表面波素子の長寿命化を図るこ
とを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明では、Ａｌ合金薄膜よりなる多結晶体の櫛形
電極を、Ｃｓ正イオンを一次イオンとし、前記電極の深
さ方向に対して二次イオン質量分析による元素の相対的
二次イオン強度の測定を行った際、表面より１００Å以
上の深さで、12Ｃ~の強度と27Ａｌ~の強度との％比率、
即ち（12Ｃ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１００の値を１
００以下であるようにし、炭素（Ｃ）の含有量の低減を
図った。（12Ｃ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１００の値
は１００以下が好ましく、５０以下が更に好ましい。こ
の値が１００より大きい場合には前記電極の耐電力が急
激に劣化する。また、16Ｏ~の強度と27Ａｌ~の強度との
％比率、即ち（16Ｏ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１００
の値を２５００以下であるようにし、酸素の含有量の低
減を図った。（16Ｏ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１００
の値は２５００以下好ましく、１０００以下が更に好ま
しい。この値が２５００より大きい場合には前記電極の
耐電力が急激に劣化する。即ち、前記電極に含まれる不
純物である炭素と酸素の量が耐電力に多大な影響をもつ
ことを発明者は見出した。前記電極を構成するＡｌ合金
薄膜は、発明者が以前発明したところの、膜厚方向の平
均組成ＡｌｘＭｙなる合金（Ａｌをｘ重量％、金属Ｍを
ｙ重量％含む合金）で表せ、金属ＭはＴｉ，Ｐｄ，Ｎ
ｂ，Ｓｃ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｌ
ｉ，Ｔａ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｃ
ｄ，Ｗ，Ｖ，Ｃｕ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
件を満たすこととした。
に、本発明では、Ａｌ合金薄膜よりなる多結晶体の櫛形
電極を、Ｃｓ正イオンを一次イオンとし、前記電極の深
さ方向に対して二次イオン質量分析による元素の相対的
二次イオン強度の測定を行った際、表面より１００Å以
上の深さで、12Ｃ~の強度と27Ａｌ~の強度との％比率、
即ち（12Ｃ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１００の値を１
００以下であるようにし、炭素（Ｃ）の含有量の低減を
図った。（12Ｃ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１００の値
は１００以下が好ましく、５０以下が更に好ましい。こ
の値が１００より大きい場合には前記電極の耐電力が急
激に劣化する。また、16Ｏ~の強度と27Ａｌ~の強度との
％比率、即ち（16Ｏ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１００
の値を２５００以下であるようにし、酸素の含有量の低
減を図った。（16Ｏ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１００
の値は２５００以下好ましく、１０００以下が更に好ま
しい。この値が２５００より大きい場合には前記電極の
耐電力が急激に劣化する。即ち、前記電極に含まれる不
純物である炭素と酸素の量が耐電力に多大な影響をもつ
ことを発明者は見出した。前記電極を構成するＡｌ合金
薄膜は、発明者が以前発明したところの、膜厚方向の平
均組成ＡｌｘＭｙなる合金（Ａｌをｘ重量％、金属Ｍを
ｙ重量％含む合金）で表せ、金属ＭはＴｉ，Ｐｄ，Ｎ
ｂ，Ｓｃ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｌ
ｉ，Ｔａ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｃ
ｄ，Ｗ，Ｖ，Ｃｕ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
件を満たすこととした。
【０００６】弾性表面波素子の耐電力を向上させる手段
は、動作時及び非動作時の櫛形電極の温度を抑制するこ
とが必要である。その為、ボンディングパッド、及び前
記櫛型電極とボンディングパッドとを接続する配線の少
なくとも一方の熱伝導率をＡｌの熱伝導率よりも高くし
た。この様にすることにより、前記櫛形電極部で発生し
た熱量は、早期に前記配線および前記ボンディングパッ
ドに伝達されることになり、前記櫛形電極部の温度上昇
が抑制されることになる。具体的には、前記ボンディン
グパッド及び前記配線を構成する層の少なくとも一層が
Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕの少なくとも一つから構成することが
有効である。更に、前記電極の温度上昇を抑制するため
に、弾性表面波素子をパッケージに気密封じする際で、
封入ガスの圧力を従来使用していた大気圧よりも高くす
ることが有効である。これにより、多くの気体分子が熱
をパッケージに伝達し、前記電極の温度上昇を抑制する
ことになる。封入ガスは、熱伝導率の高いガスが好まし
く、ヘリウムガス、ネオンガス、窒素ガス、アルゴンガ
スの少なくとも一つであることをが好ましい。
は、動作時及び非動作時の櫛形電極の温度を抑制するこ
とが必要である。その為、ボンディングパッド、及び前
記櫛型電極とボンディングパッドとを接続する配線の少
なくとも一方の熱伝導率をＡｌの熱伝導率よりも高くし
た。この様にすることにより、前記櫛形電極部で発生し
た熱量は、早期に前記配線および前記ボンディングパッ
ドに伝達されることになり、前記櫛形電極部の温度上昇
が抑制されることになる。具体的には、前記ボンディン
グパッド及び前記配線を構成する層の少なくとも一層が
Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕの少なくとも一つから構成することが
有効である。更に、前記電極の温度上昇を抑制するため
に、弾性表面波素子をパッケージに気密封じする際で、
封入ガスの圧力を従来使用していた大気圧よりも高くす
ることが有効である。これにより、多くの気体分子が熱
をパッケージに伝達し、前記電極の温度上昇を抑制する
ことになる。封入ガスは、熱伝導率の高いガスが好まし
く、ヘリウムガス、ネオンガス、窒素ガス、アルゴンガ
スの少なくとも一つであることをが好ましい。
【０００７】
【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。
【０００８】（実施例１）本実施例では、Ａｌ-０.６ｗ
ｔ％Ｔｉからなる櫛形電極指を用いた弾性表面波素子
で、電極指が含有する不純物である炭素の量により素子
の耐電力が変化することを示し、二次イオン質量分析に
より含有炭素量の上限を規定する。図１は、二次イオン
質量分析による、３種類（Ａ，Ｂ，Ｃ）のＡｌ-０.６ｗ
ｔ％Ｔｉ膜を表面から深さ方向へ測定した（12Ｃ~強度
／27Ａｌ~強度）×１００を示す特性図である。一次イ
オンはＣｓ正イオンを用い、一次イオンエネルギ１７．
５ｋｅＶ，一次イオン電流値５０ｎＡ，一次イオンビー
ム径６０μｍで分析を行った。（12Ｃ~強度／27Ａｌ~強
度）×１００の値（以下、炭素強度比とする）が大きい
程炭素含有量が多いことを示している。３種類のＡｌ-
０.６ｗｔ％Ｔｉ膜は、スパッタリング法により形成
し、成膜時の初期真空度を変化させることによりＬｉＴ
ａＯ3圧電基板上に成膜した。表面から約１００Åまで
は、大気中での汚染により炭素量が多くなっている。
ｔ％Ｔｉからなる櫛形電極指を用いた弾性表面波素子
で、電極指が含有する不純物である炭素の量により素子
の耐電力が変化することを示し、二次イオン質量分析に
より含有炭素量の上限を規定する。図１は、二次イオン
質量分析による、３種類（Ａ，Ｂ，Ｃ）のＡｌ-０.６ｗ
ｔ％Ｔｉ膜を表面から深さ方向へ測定した（12Ｃ~強度
／27Ａｌ~強度）×１００を示す特性図である。一次イ
オンはＣｓ正イオンを用い、一次イオンエネルギ１７．
５ｋｅＶ，一次イオン電流値５０ｎＡ，一次イオンビー
ム径６０μｍで分析を行った。（12Ｃ~強度／27Ａｌ~強
度）×１００の値（以下、炭素強度比とする）が大きい
程炭素含有量が多いことを示している。３種類のＡｌ-
０.６ｗｔ％Ｔｉ膜は、スパッタリング法により形成
し、成膜時の初期真空度を変化させることによりＬｉＴ
ａＯ3圧電基板上に成膜した。表面から約１００Åまで
は、大気中での汚染により炭素量が多くなっている。
【０００９】３種類のＡｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ膜（Ａ，
Ｂ，Ｃ）を櫛形電極指とし弾性表面波素子を作製し、大
気圧の窒素ガスを封入したカン封じを行った後、耐電力
試験にて比較評価した。図２は、周囲温度１２０℃にお
ける、故障時間と出力パワーの関係を示した特性図であ
る。また、図３は、周囲温度１２０℃及び出力パワー
１．０Ｗにおける故障時間と炭素強度比の関係を示した
特性図である。強度比が低いほど、即ち炭素含有量が少
ないほど、耐電力が向上していることを示している。本
耐電力試験では１０００時間以上の故障時間を保持する
ことが実用上必要となる為、（12Ｃ~強度／27Ａｌ~強
度）×１００の値は１００以下にする必要があることが
分かる。
Ｂ，Ｃ）を櫛形電極指とし弾性表面波素子を作製し、大
気圧の窒素ガスを封入したカン封じを行った後、耐電力
試験にて比較評価した。図２は、周囲温度１２０℃にお
ける、故障時間と出力パワーの関係を示した特性図であ
る。また、図３は、周囲温度１２０℃及び出力パワー
１．０Ｗにおける故障時間と炭素強度比の関係を示した
特性図である。強度比が低いほど、即ち炭素含有量が少
ないほど、耐電力が向上していることを示している。本
耐電力試験では１０００時間以上の故障時間を保持する
ことが実用上必要となる為、（12Ｃ~強度／27Ａｌ~強
度）×１００の値は１００以下にする必要があることが
分かる。
【００１０】図４は本実施例の耐電力試験に用いた素子
構造を示す平面図、図５は図４におけるＡ−Ａ’線に沿
った断面図、図６は、図４におけるＢ−Ｂ’線に沿った
断面図である。圧電基板１はＳＨモードの疑似表面波を
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。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、パッ
ド７、配線８及び櫛形電極指（Ａｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ
膜）４から構成され、図５の断面図に示すように、櫛形
電極指４の電極幅Ｗと櫛形電極指４のない部分（スペー
ス部）の幅は等しくなっている。入出力電極２，３の間
には接地用電極５が形成されている。更に、圧電基板１
表面は、入出力電極２，３及び接地用電極５と電気的に
絶縁された浮き電極６で覆った構造としている。また、
図５及び図６の断面図に示すように、浮き電極６、接地
用電極５、パッド７、配線８は、ぞれぞれ、Ａｌ膜９及
びＡｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ膜１０から構成されている。
尚、この多電極型弾性表面波素子の中心周波数は８８０
ＭＨｚで、入出力電極２，３の櫛形電極指の電極幅Ｗ、
スペース幅は共に１．２μｍ，接地用電極５の幅は５μ
ｍである。初めに、浮き電極６、接地用電極５、パッド
７及び配線８は、ＤＣマグネトロンスパッタリング法に
てＡｌ膜を約０．９μｍ成膜し、その後フォトリソグラ
フィー技術及びエッチングにてパターニングを行う。そ
の後、Ａｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ膜をＤＣマグネトロンスパ
ッタリング法にて膜厚０．１μｍ成膜し、フォトリソグ
ラフィー技術及びエッチングにてパターニングを行い、
弾性表面波素子は完成する。故障時間は、共振周波数が
試験開始時点から±５０ｋＨｚ変化するまでに要した時
間とした。
構造を示す平面図、図５は図４におけるＡ−Ａ’線に沿
った断面図、図６は、図４におけるＢ−Ｂ’線に沿った
断面図である。圧電基板１はＳＨモードの疑似表面波を
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。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、パッ
ド７、配線８及び櫛形電極指（Ａｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ
膜）４から構成され、図５の断面図に示すように、櫛形
電極指４の電極幅Ｗと櫛形電極指４のない部分（スペー
ス部）の幅は等しくなっている。入出力電極２，３の間
には接地用電極５が形成されている。更に、圧電基板１
表面は、入出力電極２，３及び接地用電極５と電気的に
絶縁された浮き電極６で覆った構造としている。また、
図５及び図６の断面図に示すように、浮き電極６、接地
用電極５、パッド７、配線８は、ぞれぞれ、Ａｌ膜９及
びＡｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ膜１０から構成されている。
尚、この多電極型弾性表面波素子の中心周波数は８８０
ＭＨｚで、入出力電極２，３の櫛形電極指の電極幅Ｗ、
スペース幅は共に１．２μｍ，接地用電極５の幅は５μ
ｍである。初めに、浮き電極６、接地用電極５、パッド
７及び配線８は、ＤＣマグネトロンスパッタリング法に
てＡｌ膜を約０．９μｍ成膜し、その後フォトリソグラ
フィー技術及びエッチングにてパターニングを行う。そ
の後、Ａｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ膜をＤＣマグネトロンスパ
ッタリング法にて膜厚０．１μｍ成膜し、フォトリソグ
ラフィー技術及びエッチングにてパターニングを行い、
弾性表面波素子は完成する。故障時間は、共振周波数が
試験開始時点から±５０ｋＨｚ変化するまでに要した時
間とした。
【００１１】（実施例２）本実施例では、Ａｌ-０.６ｗ
ｔ％Ｔｉからなる櫛形電極指を用いた弾性表面波素子
で、電極指が含有する不純物である酸素（Ｏ）の量によ
り素子の耐電力が変化することを示し、二次イオン質量
分析により含有酸素量の上限を規定する。図７は、二次
イオン質量分析による、３種類（Ｄ，Ｅ，Ｆ）のＡｌ-
０.６ｗｔ％Ｔｉ膜を表面から深さ方向へ測定した（16
Ｏ~強度／27Ａｌ~強度）×１００を示す特性図である。
分析手法は実施例１と同様に行った。（16Ｏ~強度／27
Ａｌ~強度）×１００の値（以下、酸素強度比とする）
が大きい程酸素含有量が多いことを示している。３種類
のＡｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ膜は、スパッタリング法により
形成し、成膜時の初期真空度は同一であるがスパッタＡ
ｒガスの酸素含有量を変化させることによりＬｉＴａＯ
3圧電基板上に成膜した。表面から約１００Åまでは、
大気中での汚染により酸素量が多くなっている。
ｔ％Ｔｉからなる櫛形電極指を用いた弾性表面波素子
で、電極指が含有する不純物である酸素（Ｏ）の量によ
り素子の耐電力が変化することを示し、二次イオン質量
分析により含有酸素量の上限を規定する。図７は、二次
イオン質量分析による、３種類（Ｄ，Ｅ，Ｆ）のＡｌ-
０.６ｗｔ％Ｔｉ膜を表面から深さ方向へ測定した（16
Ｏ~強度／27Ａｌ~強度）×１００を示す特性図である。
分析手法は実施例１と同様に行った。（16Ｏ~強度／27
Ａｌ~強度）×１００の値（以下、酸素強度比とする）
が大きい程酸素含有量が多いことを示している。３種類
のＡｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ膜は、スパッタリング法により
形成し、成膜時の初期真空度は同一であるがスパッタＡ
ｒガスの酸素含有量を変化させることによりＬｉＴａＯ
3圧電基板上に成膜した。表面から約１００Åまでは、
大気中での汚染により酸素量が多くなっている。
【００１２】３種類のＡｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ膜（Ｄ，
Ｅ，Ｆ）を櫛形電極指とし弾性表面波素子を作製し、大
気圧の窒素ガスを封入したカン封じを行った後、耐電力
試験にて比較評価した。図８は、周囲温度１２０℃にお
ける、故障時間と出力パワーの関係を示した特性図であ
る。また、図９は、周囲温度１２０℃及び出力パワー
１．０Ｗにおける故障時間と酸素強度比の関係を示した
特性図である。強度比が低いほど、即ち酸素含有量が少
ないほど、耐電力が向上していることを示している。本
耐電力試験では１０００時間以上の故障時間を保持する
ことが実用上必要となる為、（16Ｏ~強度／27Ａｌ~強
度）×１００の値は２５００以下にする必要があること
が分かる。本実施例にて用いた弾性表面波素子の構成
は、実施例１と同様である。
Ｅ，Ｆ）を櫛形電極指とし弾性表面波素子を作製し、大
気圧の窒素ガスを封入したカン封じを行った後、耐電力
試験にて比較評価した。図８は、周囲温度１２０℃にお
ける、故障時間と出力パワーの関係を示した特性図であ
る。また、図９は、周囲温度１２０℃及び出力パワー
１．０Ｗにおける故障時間と酸素強度比の関係を示した
特性図である。強度比が低いほど、即ち酸素含有量が少
ないほど、耐電力が向上していることを示している。本
耐電力試験では１０００時間以上の故障時間を保持する
ことが実用上必要となる為、（16Ｏ~強度／27Ａｌ~強
度）×１００の値は２５００以下にする必要があること
が分かる。本実施例にて用いた弾性表面波素子の構成
は、実施例１と同様である。
【００１３】（実施例３）本実施例では、（12Ｃ~強度
／27Ａｌ~強度）×１００の値を８０に、（16Ｏ~強度／
27Ａｌ~強度）×１００の値を２０００になるように成
膜条件を設定し櫛形電極を形成し、櫛形電極材料でのＡ
ｌへの添加元素と寿命との関係を示し、添加元素を規定
する。本実施例にて使用した弾性表面波素子の構造は実
施例１と同様であり、櫛形電極指の電極膜材料のみが異
なっている。また、寿命の評価は、周囲温度１２０℃、
出力パワー１．０Ｗでの故障時間を、Ａｌ膜に対する寿
命倍率にて行った。表１に、櫛形電極指の電極膜材料と
Ａｌ膜に対する寿命倍率の関係を示す。
／27Ａｌ~強度）×１００の値を８０に、（16Ｏ~強度／
27Ａｌ~強度）×１００の値を２０００になるように成
膜条件を設定し櫛形電極を形成し、櫛形電極材料でのＡ
ｌへの添加元素と寿命との関係を示し、添加元素を規定
する。本実施例にて使用した弾性表面波素子の構造は実
施例１と同様であり、櫛形電極指の電極膜材料のみが異
なっている。また、寿命の評価は、周囲温度１２０℃、
出力パワー１．０Ｗでの故障時間を、Ａｌ膜に対する寿
命倍率にて行った。表１に、櫛形電極指の電極膜材料と
Ａｌ膜に対する寿命倍率の関係を示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】寿命の向上には、Ｔｉ，Ｐｄ，Ｎｂ，Ｓ
ｃ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｌｉ，Ｔ
ａ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｃｄ，Ｗ，
Ｖ，Ｃｕの少なくとも一元素をＡｌに添加することが有
効であることが、表１の試料番号１〜２５のデータから
分かる。表１の試料番号２６〜２８は、添加元素として
Ｓｂ，Ｉｎ，Ｓｎは有効でないことを参考までに示した
ものである。添加元素の添加量として、２０ｗｔ％より
も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。
ｃ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｌｉ，Ｔ
ａ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃｒ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｃｄ，Ｗ，
Ｖ，Ｃｕの少なくとも一元素をＡｌに添加することが有
効であることが、表１の試料番号１〜２５のデータから
分かる。表１の試料番号２６〜２８は、添加元素として
Ｓｂ，Ｉｎ，Ｓｎは有効でないことを参考までに示した
ものである。添加元素の添加量として、２０ｗｔ％より
も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。
【００１６】（実施例４）本実施例は、ボンディングパ
ッド、及び櫛形電極とボンディングパッドとを接続する
配線の熱伝導率をＡｌの熱伝導率よりも高くすることが
耐電力向上に有効であることを示す。本実施例の弾性表
面波素子の構成は実施例１と同様であるが、ボンディン
グパッド及び配線の材料構成が異なる。表２に本実施例
のボンディングパッド及び配線の材料構成と寿命の関係
を示す。
ッド、及び櫛形電極とボンディングパッドとを接続する
配線の熱伝導率をＡｌの熱伝導率よりも高くすることが
耐電力向上に有効であることを示す。本実施例の弾性表
面波素子の構成は実施例１と同様であるが、ボンディン
グパッド及び配線の材料構成が異なる。表２に本実施例
のボンディングパッド及び配線の材料構成と寿命の関係
を示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】寿命の評価は、周囲温度１２０℃、出力パ
ワー１．０Ｗでの故障時間を、実施例１に対する寿命倍
率にて行った。表２の試料番号１は、０．９μｍ厚の厚
付けを行わず、櫛形電極指と同一のＡｌ-０.６ｗｔ％Ｔ
ｉ（０．１μｍ厚）のみをボンディングパッド及び配線
としている。表２の試料番号２は、Ａｕと圧電基板との
密着性の向上を図るため、Ａｕと圧電基板との間にＣｒ
（０．００５μｍ厚）を形成している。表２より、ボン
ディングパッド及び配線の下層をＡｌからＣｒ／Ａｕ，
Ｃｕ，Ａｇにすることにより寿命倍率が向上しているこ
とが分かる。Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ａｇの室温における熱
伝導率（Ｗ／ｍ・ｋ）は、それぞれ、２３８，２９４，
３９４，４２０であり、ボンディングパッド及び配線の
熱伝導率の向上が耐電力の向上に有効であることが分か
る。Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ａｇの室温における定圧比熱
（Ｊ／ｍｏｌ・ｄｅｇ）は、それぞれ、２４．５，２
５．４，２４．５，２５．５とほぼ同一であるため、櫛
形電極指にて発生した熱を早期にボンディングパッド及
び配線へ伝達し、櫛形電極指の昇温を抑制しているため
と考えられる。
ワー１．０Ｗでの故障時間を、実施例１に対する寿命倍
率にて行った。表２の試料番号１は、０．９μｍ厚の厚
付けを行わず、櫛形電極指と同一のＡｌ-０.６ｗｔ％Ｔ
ｉ（０．１μｍ厚）のみをボンディングパッド及び配線
としている。表２の試料番号２は、Ａｕと圧電基板との
密着性の向上を図るため、Ａｕと圧電基板との間にＣｒ
（０．００５μｍ厚）を形成している。表２より、ボン
ディングパッド及び配線の下層をＡｌからＣｒ／Ａｕ，
Ｃｕ，Ａｇにすることにより寿命倍率が向上しているこ
とが分かる。Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ａｇの室温における熱
伝導率（Ｗ／ｍ・ｋ）は、それぞれ、２３８，２９４，
３９４，４２０であり、ボンディングパッド及び配線の
熱伝導率の向上が耐電力の向上に有効であることが分か
る。Ａｌ，Ａｕ，Ｃｕ，Ａｇの室温における定圧比熱
（Ｊ／ｍｏｌ・ｄｅｇ）は、それぞれ、２４．５，２
５．４，２４．５，２５．５とほぼ同一であるため、櫛
形電極指にて発生した熱を早期にボンディングパッド及
び配線へ伝達し、櫛形電極指の昇温を抑制しているため
と考えられる。
【００１９】（実施例５）本実施例では、弾性表面波素
子をパッケージに気密封じする際に、封入ガスの圧力を
大気圧より高くすることが耐電力の向上に有効であるこ
とを示す。本実施例に使用する弾性表面波素子の構成及
び材料は実施例１と同様である。（12Ｃ~強度／27Ａｌ~
強度）×１００の値を１００に、（16Ｏ~強度／27Ａｌ~
強度）×１００の値を２５００にしてある。図１０に、
封入ガスをＨｅ，Ｎｅ，Ｎ2，Ａｒとした際の、周囲温
度１２０℃，出力パワー１．０Ｗにおける故障時間と封
入圧力との関係を示している。封入圧力を高めることに
より耐電力は向上し、Ａｒ＜Ｎ2＜Ｎｅ＜Ｈｅの順に耐
電力は向上していることが分かる。封入圧力を高めるこ
とにより櫛形電極部にて発生した熱が早期にパッケージ
へ伝達され、また、熱伝導率の高いガスを封入ガスとす
ることにより櫛形電極部にて発生した熱が早期にパッケ
ージへ伝達され、櫛形電極指の昇温を抑制しているため
と考えられる。尚、Ｈｅ，Ｎｅ，Ｎ2，Ａｒの熱伝導率
（×１０2Ｗ／ｍ・ｋ）は、それぞれ、１４．１５，４．
６５，２．４３，１．５８である。
子をパッケージに気密封じする際に、封入ガスの圧力を
大気圧より高くすることが耐電力の向上に有効であるこ
とを示す。本実施例に使用する弾性表面波素子の構成及
び材料は実施例１と同様である。（12Ｃ~強度／27Ａｌ~
強度）×１００の値を１００に、（16Ｏ~強度／27Ａｌ~
強度）×１００の値を２５００にしてある。図１０に、
封入ガスをＨｅ，Ｎｅ，Ｎ2，Ａｒとした際の、周囲温
度１２０℃，出力パワー１．０Ｗにおける故障時間と封
入圧力との関係を示している。封入圧力を高めることに
より耐電力は向上し、Ａｒ＜Ｎ2＜Ｎｅ＜Ｈｅの順に耐
電力は向上していることが分かる。封入圧力を高めるこ
とにより櫛形電極部にて発生した熱が早期にパッケージ
へ伝達され、また、熱伝導率の高いガスを封入ガスとす
ることにより櫛形電極部にて発生した熱が早期にパッケ
ージへ伝達され、櫛形電極指の昇温を抑制しているため
と考えられる。尚、Ｈｅ，Ｎｅ，Ｎ2，Ａｒの熱伝導率
（×１０2Ｗ／ｍ・ｋ）は、それぞれ、１４．１５，４．
６５，２．４３，１．５８である。
【００２０】以上、本実施例では、単層膜からなる櫛形
電極について示したが、二層からなる多層膜でも有効で
ある。また、櫛形電極の膜厚は本実施例では０．１μｍ
としたが、さらに厚くとも薄くとも差し支えない。ボン
ディングパッド及び配線の材料および層構成は、本実施
例では同一として示したが、異なっていても構わない。
圧電性基板は、本実施例のＬｉＴａＯ3に限定するもの
ではなく、水晶、ＬｉＮｂＯ3，Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7，ＺｎＯ，
ＡｌＮ，ダイヤモンド等でも構わず、また、エピタキシ
ャル層を用いた多層基板でも構わない。
電極について示したが、二層からなる多層膜でも有効で
ある。また、櫛形電極の膜厚は本実施例では０．１μｍ
としたが、さらに厚くとも薄くとも差し支えない。ボン
ディングパッド及び配線の材料および層構成は、本実施
例では同一として示したが、異なっていても構わない。
圧電性基板は、本実施例のＬｉＴａＯ3に限定するもの
ではなく、水晶、ＬｉＮｂＯ3，Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7，ＺｎＯ，
ＡｌＮ，ダイヤモンド等でも構わず、また、エピタキシ
ャル層を用いた多層基板でも構わない。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、高周波動作および高出
力動作時で、弾性表面波素子の長寿命化が図られる。従
って、本発明による弾性表面波素子は、比較的高いパワ
ーの入力を必要とする移動体通信用のアンテナ分波器と
して好適である。
力動作時で、弾性表面波素子の長寿命化が図られる。従
って、本発明による弾性表面波素子は、比較的高いパワ
ーの入力を必要とする移動体通信用のアンテナ分波器と
して好適である。
【図１】二次イオン質量分析による３種類（Ａ，Ｂ，
Ｃ）のＡｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ膜を表面から深さ方向へ測
定した（12Ｃ~強度／27Ａｌ~強度）×１００を示す特性
図。
Ｃ）のＡｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ膜を表面から深さ方向へ測
定した（12Ｃ~強度／27Ａｌ~強度）×１００を示す特性
図。
【図２】本発明の一実施例の弾性表面波素子で、周囲温
度１２０℃における故障時間と出力パワーとの特性図。
度１２０℃における故障時間と出力パワーとの特性図。
【図３】本発明の一実施例の弾性表面波素子で、周囲温
度１２０℃及び出力パワー１．０Ｗにおける故障時間と
（12Ｃ~強度／27Ａｌ~強度）×１００との特性図。
度１２０℃及び出力パワー１．０Ｗにおける故障時間と
（12Ｃ~強度／27Ａｌ~強度）×１００との特性図。
【図４】本発明一実施例の弾性表面波素子の平面図。
【図５】図４におけるＡ−Ａ’線に沿った断面図。
【図６】図４におけるＢ−Ｂ’線に沿った断面図。
【図７】二次イオン質量分析による、３種類（Ｄ，Ｅ，
Ｆ）のＡｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ膜を表面から深さ方向へ測
定した（16Ｏ~強度／27Ａｌ~強度）×１００を示す特性
図。
Ｆ）のＡｌ-０.６ｗｔ％Ｔｉ膜を表面から深さ方向へ測
定した（16Ｏ~強度／27Ａｌ~強度）×１００を示す特性
図。
【図８】本発明の一実施例の弾性表面波素子で、周囲温
度１２０℃における故障時間と出力パワーとの特性図。
度１２０℃における故障時間と出力パワーとの特性図。
【図９】本発明一実施例の弾性表面波素子で、周囲温度
１２０℃及び出力パワー１．０Ｗにおける故障時間と（
16Ｏ~強度／27Ａｌ~強度）×１００との特性図。
１２０℃及び出力パワー１．０Ｗにおける故障時間と（
16Ｏ~強度／27Ａｌ~強度）×１００との特性図。
【図１０】本発明の一実施例の弾性表面波素子で、周囲
温度１２０℃及び出力パワー１．０Ｗにおける故障時間
と封入ガスの封入圧力との特性図。
温度１２０℃及び出力パワー１．０Ｗにおける故障時間
と封入ガスの封入圧力との特性図。
１…圧電基板、 ２…入力電極、 ３…出力電極、 ４…櫛形電極指、 ５…接地用電極、 ６…浮き電極、 ７…ボンディングパッド、 ８…配線、 ９…浮き電極およびボンディングパッドの下層、 １０…浮き電極およびボンディングパッドの上層。
Claims (7)
- 【請求項１】圧電性基板上にＡｌ合金薄膜よりなる多結
晶体の櫛形電極を形成した弾性表面波素子において、Ｃ
ｓ正イオンを一次イオンとし、前記櫛形電極の深さ方向
に対して二次イオン質量分析による元素の相対的二次イ
オン強度の測定を行った際、表面より１００Å以上の深
さで、12Ｃ~の強度と27Ａｌ~の強度との％比率、即ち（
12Ｃ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１００の値が１００以
下であることを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項２】圧電性基板上にＡｌ合金薄膜よりなる多結
晶体の櫛形電極を形成した弾性表面波素子において、Ｃ
ｓ正イオンを一次イオンとし、前記櫛形電極の深さ方向
に対して二次イオン質量分析による元素の相対的二次イ
オン強度の測定を行った際、表面より１００Å以上の深
さで、16Ｏ~の強度と27Ａｌ~の強度との％比率、即ち（
16Ｏ~の強度／27Ａｌ~の強度）×１００の値が２５００
以下であることを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記櫛形電極
を構成するＡｌ合金薄膜の膜厚方向の平均組成が、Ａｌ
をｘ重量％、金属Ｍをｙ重量％含む合金で表したとき、
金属ＭはＴｉ，Ｐｄ，Ｎｂ，Ｓｃ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｇｅ，
Ｓｉ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｌｉ，Ｔａ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｃ
ｒ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｃｄ，Ｗ，Ｖ，Ｃｕ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なる条件を満たす弾性表面波素子。 - 【請求項４】圧電性基板、Ａｌ合金櫛形電極、ボンディ
ングパッド、及び前記櫛形電極とボンディングパッドと
を接続する配線からなる弾性表面波素子において、前記
ボンディングパッド及び前記配線の少なくとも一方の熱
伝導率をＡｌの熱伝導率よりも高くしたことを特徴とす
る弾性表面波素子。 - 【請求項５】請求項４に記載の前記ボンディングパッ
ド、及び前記櫛形電極と前記ボンディングパッドとを接
続する配線で、前記ボンディングパッド及び前記配線を
構成する層の少なくとも一層がＣｕ，Ａｇ，Ａｕの少な
くとも一つから構成されている弾性表面波素子。 - 【請求項６】弾性表面波素子をパッケージに気密封じす
る際に、封入ガスの圧力を大気圧よりも高くしたことを
特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項７】請求項６に記載の前記封入ガスは、ヘリウ
ムガス、ネオンガス、窒素ガス、アルゴンガスの少なく
とも一つである弾性表面波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17893296A JPH1022766A (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 弾性表面波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17893296A JPH1022766A (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 弾性表面波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1022766A true JPH1022766A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=16057168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17893296A Pending JPH1022766A (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 弾性表面波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1022766A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008244523A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-09 | Seiko Epson Corp | 弾性表面波素子および電子機器 |
| JP2017028543A (ja) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 株式会社デンソー | 弾性表面波素子 |
| JP2019022092A (ja) * | 2017-07-18 | 2019-02-07 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイスおよびその製造方法 |
| CN112653413A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-13 | 武汉大学 | 调节超高频体声波谐振器有效机电耦合系数的系统及方法 |
| WO2023181757A1 (ja) * | 2022-03-24 | 2023-09-28 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
-
1996
- 1996-07-09 JP JP17893296A patent/JPH1022766A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008244523A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-09 | Seiko Epson Corp | 弾性表面波素子および電子機器 |
| JP2017028543A (ja) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 株式会社デンソー | 弾性表面波素子 |
| JP2019022092A (ja) * | 2017-07-18 | 2019-02-07 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイスおよびその製造方法 |
| CN112653413A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-13 | 武汉大学 | 调节超高频体声波谐振器有效机电耦合系数的系统及方法 |
| WO2023181757A1 (ja) * | 2022-03-24 | 2023-09-28 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
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