JPH10256862A - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

Info

Publication number
JPH10256862A
JPH10256862A JP6081697A JP6081697A JPH10256862A JP H10256862 A JPH10256862 A JP H10256862A JP 6081697 A JP6081697 A JP 6081697A JP 6081697 A JP6081697 A JP 6081697A JP H10256862 A JPH10256862 A JP H10256862A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
surface acoustic
acoustic wave
film
wave device
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP6081697A
Other languages
English (en)
Inventor
Satori Kimura
悟利 木村
Masahiro Nakano
正洋 中野
Katsuo Sato
勝男 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP6081697A priority Critical patent/JPH10256862A/ja
Publication of JPH10256862A publication Critical patent/JPH10256862A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐電力性の向上と信頼性の向上を図る。 【解決手段】 圧電性基板上に弾性表面波を励振または
受信するための櫛形電極を備えた弾性表面波装置におい
て、前記櫛形電極は、結晶が一定方位に配向されたアル
ミニウム金属膜で形成し、保護膜が覆うように形成され
ていることを特徴としている。また、前記アルミニウム
薄膜の配向性を高めるために前記圧電基板上に下地薄膜
を備えても良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波装置に
関する。特に、電極膜の耐電力性、または大振幅の弾性
表面波が定在波として存在する弾性表面波共振器、及び
弾性表面波フィルタ、あるいは、電極幅が1μm以下の
微細電極薄膜を有する弾性表面波装置に係り、優れた耐
電力性、及び信頼性を有する弾性表面波装置に関する。
【0002】
【従来の技術】弾性表面波(SAW)装置、特に弾性表面
波フィルタは、普及が目覚ましい移動体通信、携帯電話
等のIFフィルタに使われているが、近年、RF帯にお
いても誘電体フィルタに替わって盛んに利用されるよう
になってきた。この理由としては、弾性表面波フィルタ
は、誘電体フィルタに較べて素子寸法が小さいこと、ま
た同じ素子寸法で比較すると電気特性が優れていること
等が挙げられる。しかし、弾性表面波装置を特に1GHz
前後またはそれ以上の周波数帯、即ち、RF帯で利用す
る場合、弾性表面波の励振、受信をするために用いられ
る櫛形電極の電極幅、及び電極間隔が、それぞれおよそ
1μm前後か、あるいはそれ以下と微細となり、また、
電極膜厚もおよそ 0.4μm以下の薄膜になるため、IF
帯では問題とならなかった電極膜の耐電力性、即ち素子
寿命が短いという問題があった。
【0003】先ず、弾性表面波装置の耐電力性について
説明する。弾性表面波装置の寿命を決めているのは、主
に電極膜の耐電力性である。この弾性表面波装置の電極
膜には、比重が小さいことと、電気抵抗が小さい等の理
由からアルミニウム(Al)が使われている。さて、弾性
表面波装置を動作状態にすると圧電基板上には弾性表面
波が励起され、電極膜には周波数に比例した繰り返し応
力が加わる。この繰り返し応力が電極膜中のアルミニウ
ムのマイグレーションを生じさせる。このアルミニウム
のマイグレーションにより、電極膜にはボイド(空乏)
やヒロック(突起)といった欠陥が発生し、弾性表面波
装置の特性を大きく劣化させることが知られている。こ
の電極膜の劣化現象は、高周波になるほど、また、印加
電力が大きいほど顕著に現れる。同時に、高周波になる
ほど、電極はより薄膜化、電極幅及びその間隔はより微
細となる。これらの要因によって、高周波になるほど電
極膜はマイグレーションによって欠陥が発生し易くな
り、耐電力性が劣化し、素子寿命を短くしている。
【0004】このアルミニウム電極膜の耐電力性を向上
させるために、アルミニウムに微量の銅(Cu)を添加し
たアルミニウム−銅合金(Al−Cu)膜が J.I.Latham等
により開示されている(Thin Solid Films、64、pp.9−
15、1979年)。このアルミニウムの合金化によって、電
極膜のヒロックやボイドの発生を抑制し、弾性表面波装
置の耐電力性を向上させた。また、高耐電力性を呈する
ようなアルミニウムへの添加金属としては 銅の他にも
チタン(Ti)、パラジウム(Pd)、タングステン(W)
等が提案されている。これらの添加金属は添加量が大き
いほど膜抵抗率が大きくなるという欠点があるためにお
よそ 0.1から5wt%が望ましいとされている。
【0005】一方、上記のアルミニウム膜またはアルミ
ニウム合金膜の耐電力性を向上させるために、その結晶
方位を一定方向に配向させる、またはその配向性を高く
する、あるいは単結晶膜、エピタルキシャル膜にする等
の弾性表面波装置が提案されている。それらは特開昭55
−49014、特開平3−14309、特開平5−199062、特開平5
−90268、特開平5−226337で開示されている。これらで
開示されている電極膜は、その結晶性について、それぞ
れ異なった表記がなされているものの、結晶方位的に一
定方向に配向していることが共通の特徴である。一般に
圧電基板上に電極膜を形成する場合、蒸着法またはスパ
ッタ法を用いるが、得られる電極膜は通常、複数の結晶
面を有する多結晶膜である。この多結晶電極膜に対し
て、上述の結晶方位が一定方位に配向している電極膜
は、およそ百倍ないし数百倍の耐電力性を呈することが
知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように結晶方位
が一定方向に配向している電極膜は、優れた耐電力性を
呈するが、その耐電力性を評価する耐電力試験において
は、以下のような特有の現象が現れる。図5に、多結晶
アルミニウム電極膜と、結晶方位が一定方位に配向して
いるアルミニウム電極膜のそれぞれ5試料の耐電力試験
結果を示す。試験試料の弾性表面波装置は、図6に示す
耐電力試験回路で試験を実施した。試験試料は、オーブ
ンに入れ 80℃の周囲温度で、電力は1Wを印加した。ま
た、試験中の弾性表面波装置の電気特性はネットワーク
アナライザによって随時測定できるようにした。
【0007】図5の結果より、多結晶膜では、試験開始
後、弾性表面波装置の挿入損失がおよそ1dB程度まで増
加している。そこで、電極膜表面の電子顕微鏡観察を行
ったところ、電極膜にはボイドとヒロックが発生してい
ることがわかった。この電極膜に発生した欠陥が電極膜
の比抵抗を大きくし弾性表面波装置の挿入損失を大きく
していることがわかった。そして、更に試験を続けるこ
とで、成長したヒロックが隣の電極に接触することで電
極間はショートし、×印の点で電極が破壊する。
【0008】一方、結晶方位が一定方向に配向している
電極膜の場合は、試験途中の挿入損失の増加が極めて小
さい。この電極膜表面を電子顕微鏡観察したところ、試
験中の電極膜には多結晶膜にみられたような大きなヒロ
ックがなく、非常に小さなボイドだけが観察された。従
って電極膜の欠陥が非常に少ないために、挿入損失の変
化も小さいことがわかった。しかし、試験を継続して行
くと、ある時間で突然、電極破壊(×印)が発生する。
わずかなボイドは発生しているものの電極破壊の原因で
あるヒロックは発生していないことから、この電極破壊
の原因については不明であった。また、5つの試料の寿
命は多結晶膜に較べて100倍以上と非常に長いものの、
そのばらつきが大きく、電極破壊が予期せぬ時間で起き
るという課題があった。
【0009】そこで、本発明は、電極材料に結晶方位が
一定方位に配向しているアルミニウム薄膜、ないしアル
ミニウム合金薄膜を用いて、電極薄膜の耐電力性が向上
され、かつ信頼性が高い弾性表面波装置を提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の構成を備えている。 (構成1) 圧電性基板上に弾性表面波を励振または受
信するための櫛形電極を備えた弾性表面波装置におい
て、前記櫛形電極は、結晶が一定方位に配向されたアル
ミニウム金属膜で形成し、保護膜が覆うように形成され
ている弾性表面波装置。
【0011】(構成2) 圧電性基板上に弾性表面波を
励振または受信するための櫛形電極を備えた弾性表面波
装置において、前記櫛形電極は、結晶が一定方位に配向
されたアルミニウム金属膜からなり、前記圧電性基板上
に前記アルミニウム金属膜の結晶の配向性を高めるよう
な下地薄膜を備え、前記櫛形電極を保護膜が覆うように
形成されている弾性表面波装置。
【0012】(構成3) 構成1ないし構成2のいずれ
か1つに記載した弾性表面波装置において、前記櫛形電
極は、アルミニウムに不純物が 0.1ないし5wt%添加さ
れたアルミニウム合金膜であり、その結晶が一定方位に
配向している弾性表面波装置。
【0013】(構成4) 構成1ないし構成3のいずれ
か1つに記載した弾性表面波装置において、前記保護膜
は、絶縁性無機材料で構成されている弾性表面波装置。
【0014】(構成5) 構成4に記載した弾性表面波
装置において、前記絶縁性無機材料は、二酸化シリコン
膜(SiO2)で構成されている弾性表面波装置。
【0015】(構成6) 構成1ないし構成3のいずれ
か1つに記載した弾性表面波装置において、前記保護膜
は、ポリイミド系樹脂材料で構成されている弾性表面波
装置。
【0016】(作用効果)上記課題に記したように、突
然発生する電極破壊の原因について調べた結果、以下の
ことを明らかにした。即ち、結晶方位が一定方位に配向
している電極膜では、徐々に成長するボイドやヒロック
とは異なるウイスカが発生することがわかった。このウ
イスカは、ボイドのように大きくはないが、非常に細く
て長いという特徴がある。電極膜にウイスカが発生した
としても、大きさが非常に小さく、例えば1個のウイス
カが発生したとしても挿入損失の変化にはほとんど影響
しない。しかし、そのたった1個のウイスカでも、成長
することで電極間をショートさせるにまで至るのであ
る。このウイスカの発生原因については明らかではない
が、結晶性が優れているとしても電極膜すべての結晶方
位が一定方位に配向しているのではなく、多結晶状態も
わずかながら存在しているために、そのような結晶性の
不整合がある場所でウイスカが発生しているのではない
かと考えられる。しかし、多結晶膜でみられるヒロック
とは異なり、ウイスカという形で発生する理由について
は不明である。
【0017】上述のように本願発明では、櫛形電極部全
体に形成した保護膜によって、結晶方位が一定方位に配
向している電極膜における破壊原因であるウイスカの発
生を抑制しているものと考えられる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例をもとに説
明する。本実施例の弾性表面波装置は、中心周波数 94
7.5MHzの携帯電話機RF段間フィルタ用に設計した弾性
表面波フィルタである。圧電基板としてニオブ酸リチウ
ム(LiNbO3)ウエハー11を用い、電極膜を通常のフォ
トリソグラフィ技術で電極加工を行った。
【0019】図1に、本発明の弾性表面波装置の断面図
を示す。圧電基板として、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)
ウエハー11を用いた。この圧電基板上に、厚さ約 0.
16μmの結晶方位が一定方向に配向されたアルミニウム
薄膜12を成膜、そして電極加工をした。図2に、本発
明の他の弾性表面波装置の断面図を示す。この実施例で
は、結晶方位的に一定方向に配向しやすくするために、
下地にチタン薄膜24を形成した後、アルミニウム薄膜
22を成膜、そして電極加工をした。それぞれのアルミ
ニウム膜をX線回折法で測定して、結晶方位的に一定方
向に配向したアルミニウム膜であることを確認した。電
極幅は、およそ1μmとした。試験試料は、保護膜を成
膜したものと、しないものの2種類にわけて作製し、組
立工程を経て、最終的には 3.8mm× 3.8mmのセラミッ
ク積層パッケージに設置して試験試料とした。なお、保
護膜が導電性材料であると電極間が短絡状態となり弾性
表面波の励振または受信に支障を来すため、絶縁性無機
材料である二酸化シリコン膜(SiO2)を用いた。
【0020】耐電力試験は、図6に示す測定回路で行っ
た。温度 80℃のオーブン内に試験試料である弾性表面
波フィルタを入れ、入力(投入)電力1Wを印加した。
この弾性表面波フィルタにはネットワークアナライザが
接続されており、試験中のフィルタの電気特性が測定で
きるようになっている。なお、試験試料の寿命は、フィ
ルタの挿入損失が 0.5dB増加したときの時間、若しく
は電極間がショートして素子破壊に至る時間とした。
【0021】上記のように作製した保護膜がある5個の
試料の耐電力試験結果を図3、及び保護膜のない5個の
試料の耐電力試験結果を図4に示す。この図から明らか
なように保護膜がある試料では、寿命のばらつきも小さ
く、寿命もおよそ2ないし3倍程度延びている。即ち、
本願発明の結晶方位的に一定方向の電極膜上に形成され
た保護膜が、耐電力性を向上させ、寿命のばらつきも小
さくすることが明らかとなった。
【0022】次にポリイミド樹脂膜を保護膜として用い
た場合についても上記と同様の実験を行った。その結
果、寿命のばらつきには効果がなかったものの、耐電力
性はおよそ2倍程度の改善がみられた。二酸化シリコン
膜ほどの改善はみられないものの、保護膜がない場合に
較べれば改善があることがわかった。
【0023】なお、下地薄膜には チタンを用いたが、
この他に、銅(Cu)、タングステン(W)、クロム(C
r)、ニッケル(Ni)等の金属薄膜が知られているが、
それら下地膜上に形成されたアルミニウム膜が結晶方位
的に一定方位に配向してさえいれば、下地膜の材質につ
いては問わない。また、従来技術で述べたように、アル
ミニウムに0.1ないし5wt%の微量の不純物を添加した
アルミニウム合金膜でも、その結晶方位が一定方位に配
向していれば同様の効果が得られた。
【0024】ところで、圧電基板に、LiTaO3基板、LiTa
O3基板、Li2B4O7基板を用いて、それぞれの基板上に形
成した配向性の高いアルミニウム膜上に、保護膜を備え
た場合も実験したが、同様の効果が得られ、本願発明が
圧電基板の種類に依存しないことを確認した。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本願発明によると、
耐電力性に優れ、しかも信頼性の高い弾性表面波装置が
得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の構成による弾性表面波装置断面図で
ある。
【図2】本願発明の構成による弾性表面波装置断面図で
ある。
【図3】本願発明による弾性表面波装置の耐電力試験中
の挿入損失の時間変化を示す図である。
【図4】従来の弾性表面波装置の耐電力試験中の挿入損
失の時間変化を示す図である。
【図5】多結晶アルミニウム電極膜と、結晶方位が一定
方向に配向しているアルミニウム電極膜の耐電力試験結
果を示す図である。
【図6】弾性表面波装置の耐電力試験(寿命加速試験)
の測定回路を示す図である。
【符号の説明】
11、21 圧電基板 12、22 結晶方位が一定方向に配向した電極 13、23 保護膜 24 下地薄膜

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電性基板上に弾性表面波を励振または
    受信するための櫛形電極を備えた弾性表面波装置におい
    て、 前記櫛形電極は、結晶が一定方位に配向されたアルミニ
    ウム金属膜で形成し、保護膜が覆うように形成されてい
    る、ことを特徴とする弾性表面波装置。
  2. 【請求項2】 圧電性基板上に弾性表面波を励振または
    受信するための櫛形電極を備えた弾性表面波装置におい
    て、 前記櫛形電極は、結晶が一定方位に配向されたアルミニ
    ウム金属膜からなり、前記圧電性基板上に前記アルミニ
    ウム金属膜の結晶の配向性を高めるような下地薄膜を備
    え、前記櫛形電極を保護膜が覆うように形成されてい
    る、ことを特徴とする弾性表面波装置。
  3. 【請求項3】 請求項1ないし請求項2のいずれか1項
    に記載した弾性表面波装置において、 前記櫛形電極は、アルミニウムに不純物が 0.1ないし
    5wt%添加されたアルミニウム合金膜であり、その結晶
    が一定方位に配向している、ことを特徴とする弾性表面
    波装置。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれか1項
    に記載した弾性表面波装置において、 前記保護膜は、絶縁性無機材料で構成されている、こと
    を特徴とする弾性表面波装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載した弾性表面波装置にお
    いて、 前記絶縁性無機材料は、二酸化シリコン膜(SiO2)で構
    成されている、ことを特徴とする弾性表面波装置。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし請求項3のいずれか1項
    に記載した弾性表面波装置において、 前記保護膜は、ポリイミド系樹脂材料で構成されてい
    る、ことを特徴とする弾性表面波装置。
JP6081697A 1997-03-14 1997-03-14 弾性表面波装置 Withdrawn JPH10256862A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6081697A JPH10256862A (ja) 1997-03-14 1997-03-14 弾性表面波装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6081697A JPH10256862A (ja) 1997-03-14 1997-03-14 弾性表面波装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10256862A true JPH10256862A (ja) 1998-09-25

Family

ID=13153264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6081697A Withdrawn JPH10256862A (ja) 1997-03-14 1997-03-14 弾性表面波装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10256862A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002035702A1 (fr) * 2000-10-23 2002-05-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Filtre a ondes acoustiques de surface
JP2002217672A (ja) * 2001-01-12 2002-08-02 Murata Mfg Co Ltd 弾性表面波装置およびそれを用いた通信機装置
WO2006009021A1 (ja) * 2004-07-23 2006-01-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. 弾性表面波装置
US7504759B2 (en) 2004-03-09 2009-03-17 Tdk Corporation Surface acoustic wave element, surface acoustic wave device, duplexer, and method of making surface acoustic wave element

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002035702A1 (fr) * 2000-10-23 2002-05-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Filtre a ondes acoustiques de surface
US6909341B2 (en) 2000-10-23 2005-06-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Surface acoustic wave filter utilizing a layer for preventing grain boundary diffusion
KR100791708B1 (ko) 2000-10-23 2008-01-03 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 탄성 표면파 필터 및 그 제조 방법
JP2002217672A (ja) * 2001-01-12 2002-08-02 Murata Mfg Co Ltd 弾性表面波装置およびそれを用いた通信機装置
US7504759B2 (en) 2004-03-09 2009-03-17 Tdk Corporation Surface acoustic wave element, surface acoustic wave device, duplexer, and method of making surface acoustic wave element
WO2006009021A1 (ja) * 2004-07-23 2006-01-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. 弾性表面波装置
US7486159B2 (en) 2004-07-23 2009-02-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. Surface acoustic wave device
DE112005000043B4 (de) * 2004-07-23 2013-01-17 Murata Manufacturing Co., Ltd. Oberflächenwellenbauelement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100563100C (zh) 表面声波装置
US7345409B2 (en) Electrode structure for electro-acoustic component and method for producing said structure
US4906885A (en) Electrode material for surface acoustic wave devices and surface acoustic wave device using the same
JP3609423B2 (ja) 弾性表面波装置及びその製造方法
US6259185B1 (en) Metallization for high power handling in a surface acoustic wave device and method for providing same
US20200091892A1 (en) Acoustic wave device, filter, multiplexer, radio-frequency front-end circuit, and communication device
EP0246626A2 (en) Saw device
US6909341B2 (en) Surface acoustic wave filter utilizing a layer for preventing grain boundary diffusion
JP3735550B2 (ja) 弾性表面波装置およびその製造方法
US5144185A (en) SAW device
US7026743B2 (en) Surface acoustic wave device having high dielectric strength and process for manufacturing the same
JPH10256862A (ja) 弾性表面波装置
JP2019121880A (ja) 弾性波デバイス、フィルタおよびマルチプレクサ
JP2545983B2 (ja) 弾性表面波装置
JPH05183373A (ja) 弾性表面波素子の電極材料
JP4741309B2 (ja) 弾性表面波素子およびその製造方法
JPH11163661A (ja) 弾性表面波装置
US6965190B2 (en) Surface acoustic wave device
JP2023064367A (ja) 弾性波共振器、フィルタ、およびマルチプレクサ
Ota et al. Study on power durability of Ti-containing Al surface acoustic wave electrodes, using interdigitated interdigital transducer filters
JP2001094382A (ja) 弾性表面波装置およびその製造方法
JPH0314308A (ja) 弾性表面波フィルタ
JPH10126207A (ja) 弾性表面波装置
JPH08330892A (ja) 表面弾性波装置
JPH10163802A (ja) 弾性表面波装置

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040601