JPS5810009B2 - 弾性表面波素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧電薄膜を用いた弾性表面波素子の製造方法
に関するものである。

弾性表面波素子は、圧電特性を利用して電気機械変換を
行なうものである。

その材料としてはＰＺＴなどの圧電セラミック、ニオブ
酸リチウムなどの単結晶、酸化亜鉛等の圧電薄膜がある
が、特性の維持、価格の而から圧電薄膜が有利である。

圧電薄膜としては酸化亜鉛のほかに硫化カドミウム等が
あるが、製造容易、無害である等の点から酸化亜鉛が優
れている。

酸化亜鉛薄膜を用いて弾性表面波素子を製造する場合に
は、ガラスの基板上に交叉櫛形電極によって入出力電極
を設け、その上に酸化亜鉛薄膜を形成する。

酸化亜鉛薄膜は酸素を含む雰囲気中で亜鉛をスパッタす
る反応性スパッタによって形成される。

弾性表面波素子に酸化亜鉛薄膜を用いる場合、その変換
効率を良くするためには、電気機械結合係数を十分に大
きくしなければならない。

そのためには酸化亜鉛薄膜の膜厚を厚くしなければなら
ず、例えばカラーテレビ用フィルターとして十分な利得
を得るためには２０μ程度の厚みを必要とする。

しかし、酸化亜鉛薄膜の膜厚を厚くした場合に、ガラス
の基板が割れるという問題が生じて来る。

これは、酸化亜鉛の薄膜中に酸素分子が過剰に存在し、
そのために結晶構造に歪みを生じて、この応力によって
ガラスが割れるものと考えられる。

このガラスが割れることを防止するために、過剰の酸素
分子を除去することが考えられる。

酸素を還元する物質を雰囲気中に混入して、結晶構造の
歪みを減小させ応力を小さくしようとするものである。

上記のように応力を小さくしてガラス基板の割れを防止
しようとすると、酸化亜鉛薄膜とガラス基板との密着強
度が弱くなり、酸化亜鉛薄膜がガラス基板から剥離する
という問題が生じた。

これは、カラス及び交叉櫛形電極と酸化亜鉛薄膜とが結
合しにくいために生じるものと考えられる。

酸化亜鉛薄膜により応力が加わるときには、共有結合ま
たはイオン結合によって、ガラス基板と酸化亜鉛薄膜と
の密着強度が保たれるが、酸化亜鉛薄膜に結晶構造の歪
みか無くなると結合力が弱くなるためと考えられる。

本発明は、上記のような相反する二つの問題を同時に解
決して、密着強度の強い酸化亜鉛薄膜を得ることを口内
とする。

本発明は、ガラス基板と酸化亜鉛薄膜との密着性を良く
するために、ガラス基板と酸化亜鉛とのいずれにも結合
力が強い材料を用いて上記の問題を解決するものである
。

弾性表面波素子のガラス基板上に設ける交叉櫛形電極は
、クロム等を下地とした金またはその合金が用いられる
。

これをガラス基板に蒸着し、フォトエツチングによって
電極パターンを形成する。

本発明は、この金またはその合金を利用し、酸化亜鉛薄
膜中に金と親和力の強い元素を混入させて金とその元素
の親和力によってガラス基板と酸化亜鉛薄膜との密着強
度を改善するものである。

以下、図面に従って説明する。

第１図は、交叉櫛形電極を設けたガラス基板の斜視図で
ある。

ガラス基板１１の表面に交叉櫛形電極による電極１２を
フォトエツチングによって形成する。

そのとき、弾性表面波の伝播路外の表面には、できるだ
け金またはその合金を残すようにする。

そしてできるだけ広い面積を金またはその合金で覆うよ
うにする。

図に示したように、この部分をワイヤボンディングのた
めのポンディングパッドとして利用しても良いし、他の
部分から孤立した形にしても良い。

上記のように、その表面の広い面積を金またはその合金
で覆われた表面上に、スパッタリング法によって酸化亜
鉛薄膜を形成する。

このスパッタリング法は、酸素とアルゴンの雰囲気中で
、陰極の亜鉛をスパッタして亜鉛を飛はし、雰囲気中の
酸素と化合させて酸化亜鉛として陽極の基板に付着させ
るものである。

このとき、同時に金と親和力の強い元素をスパックする
。

スパッタされた元素は同様に基板に付着し、酸化亜鉛の
結晶中にはいり込むことになる。

この元素は金との親和力が強いので、酸化亜鉛薄膜はそ
の密着強度が良くなる。

金と親和力の強い元素としては、銅Ｃｕ、銀Ａｇなどの
Ｔ１１族、カドミウムＣｄ、水銀ＡｇなどのＭ′２族、
ニッケルＮｉ、パラジウムＰｄ、白金ＰｔなどのＴ１０
族、ゲルマニウムＧｅ、錫Ｓ＋、鉛ＰｂなどのＭ４族、
チタンＴＩ、ジルコニウムＺｒなどのＴ４族、鉄Ｆｅ、
オスニウムＯｓ、クロムＣｒなどのＴ８族がある。

これらを、亜鉛と同じ陰極に合金または埋め込みの方法
によって、亜鉛と同時にスパックすると良いが、別の電
極でスパックしても良い。

これらの元素を同時にスパッタする方法により酸化亜鉛
薄膜を形成する場合には、膜の構造を適宜変えることが
できる。

第２図のように、まず上記の元素の混入した層１３を形
成し、その上に酸化亜鉛の層１４を形成する方法、第３
図のように上記の元素の混入した層１３が全層に及ぶよ
うにする方法がある。

また、下から上へ徐々に混入量を減らしても良い。

少くとも下層にこれらの元素を含むことが必要である。

金と親和力の強い元素を酸化亜鉛薄膜中に混入させると
、それによって酸化亜鉛薄膜の特性に影響を及ぼすこと
がある。

そのため、元素の種類によってスパックする量は適宜変
える必要がある。

本発明によれば、ガラス基板と酸化亜鉛薄膜の密着強度
が強くなり、剥離を生じなくなる。

したがって、ガラスの割れと密着強度の低下という相反
する二つの問題を同時に解決することが可能となる。

しかも、特別な装置を必要とせず、通常用いられる装置
をオリ用して容易に製造できる。

また、本発明により製造した弾性表面波素子は、その中
心周波数の変化することが観測された。

これを利用して、元素とその量を選択ずれは、周波数の
調整もできる。

そのため、中心周波数を高くしても電極間隔を狭くする
必要がなく、電極パターンの設計及び製造が容易となる
利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により製造する弾性表向波素子の基板の
斜視図、第２図、第３図は本発明により製造した弾性表
面波素子の正面図を示す。 １１・・・・・・ガラス基板、１３・・・・・・金との
親和力の強い元素を含む層、１４・・・・・・酸化亜鉛
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金またはその合金の交叉櫛形電極を設けた基板の該
   交叉櫛形電極を設けた表面に酸化亜鉛薄膜を形成して成
   る弾性表面波素子の製造方法において、談交叉櫛形電極
   を設けた表面の弾性表面波の伝播路外の表面のほぼ全面
   を金またはその合金で覆い、酸素を含む雰囲気中で亜鉛
   及び金と親和力の強い元素を同時にスパックし、該表面
   に、該金またはその合金に接する金と親和力の強い元素
   を含む酸化亜鉛層を有する圧電薄膜を形成することを特
   徴とする弾性表面波素子の製造方法。 ２ 該金と親和力の強い元素をスパッタする量を除々に
   減らすことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の弾
   性表面波素子の製造方法。