WO2006046545A1

WO2006046545A1 - 弾性表面波素子及び通信装置

Info

Publication number: WO2006046545A1
Application number: PCT/JP2005/019573
Authority: WO
Inventors: Yuuko Yokota; Shigehiko Nagamine; Kiyo Yamahara
Original assignee: Kyocera Corporation
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2006-05-04
Also published as: JPWO2006046545A1; JP4686472B2; US20090243430A1; US7795788B2; WO2006046545B1

Abstract

　圧電基板２上のＩＤＴ電極３は、チタンもしくはチタン合金又はクロムもしくはクロム合金から成る第１の金属層31a,31bとアルミニウムもしくはアルミニウム合金又は銅もしくは銅合金又は金もしくは金合金から成る第２の金属層32a,32bとが交互に積層された電極で形成されている。第１の金属層31a,31b及び第２の金属層32a,32bは、圧電基板２の表面に最も近い層31a,32aおける配向性が上層における配向性よりも高い。従来のように第１の金属層31a,31b及び第２の金属層32a,32bにおける配向性を考慮しない場合に比べて、ＩＤＴ電極３の耐電力性を大幅に改善することができる。

Description

明細書

弾性表面波素子及び通信装置

技術分野

[0001] 本発明は、弾性表面波素子及び通信装置に関するものである。より詳しくは、分波器として使用される弾性表面波素子に関するものであり、特に IDT電極の耐電力性を改善した弾性表面波素子及びその弾性表面波素子を用いた通信装置に関するものである。

背景技術

[0002] 近年、通信装置の多機能化に伴い、実装部品はより小型'軽量ィ匕することが求められている。

実装部品の中で、送信側周波数帯の信号と受信側周波数帯の信号とを分離する分波器には、従来、誘電体を用いたものが使用されてきた。しかし、誘電体分波器は現状の通信規格の周波数帯では、原理的に小型化できず、また、通過帯域近傍の減衰特性を急峻にできないため、送信側周波数帯と受信側周波数帯とが接近している通信規格では満足な特性が得られな力つた。

[0003] そこで近年、弾性表面波素子を用いたフィルタを分波器に利用する試みがなされている。

従来力弾性表面波フィルタは、段間のフィルタとして使用されていた力分波器として使用するには耐電力性が低力つた。

しかし、近年この耐電力性の問題は IDT電極の電極構造や電極材料を工夫することで解決することができたため、誘電体分波器より小型で通過帯域近傍の減衰特性の良い弾性表面波分波器 (以下では SAW— DPXと記す。 )が現れ始めている。

[0004] 弾性表面波素子は通常、圧電基板上に IDT電極を含む複数の励振電極が形成されて構成されるが、 IDT電極の電極指の周期は、圧電基板の材料の音速と弾性表面波素子が使用される周波数帯とによってほぼ決定される。例えば、タンタル酸リチゥム単結晶を圧電基板として用いて 800MHz帯で使用される弾性表面波フィルタを作製した場合であれば、電極指の周期は約 4 m、つまり IDT電極の電極指 1本当りの幅及び隣接する電極指との距離 (ギャップ）は共に約 1 μ m程度となる。

[0005] また、従来から、電極材料には製造上の扱!、易さ及び導電率の高さからアルミ-ゥムを主体とする材料が使用されて、る。

上記のような細、電極指が狭、ギャップで多数配置されてなる IDT電極を含む弹性表面波フィルタに対して、 SAW— DPXでは、 1Wという大きな電力の高周波信号が印加され、圧電基板の表面は電界の振動に応答して物理的に激しく振動する。

[0006] このため、電極には大きな応力が高周波数で印加されるため、電極を構成する材料の原子がマイグレーションを起こし、それにより電極にはヒロックやクラックが発生し、ついには破壊に至ることとなる。特に、電極を構成するアルミニウムを主体とする材料は、アルミニウムの結晶粒界では未結合手が存在するために原子が移動するためのエネルギーが小さくてすむので、マイグレーションが大きいとされている。

[0007] そこで、弾性表面波素子において耐電力性を確保することができる電極構造につ V、ては種々の方法が提案されて!、る。

まず第 1の方法は、電極材料のアルミニウムに金属元素を微量添加することである。耐電力性を強化する目的でアルミニウムに添加された元素は、その種類によって 2 種類の挙動を示す。第 1の挙動は、アルミニウムの結晶粒界に析出する、又はアルミ -ゥムの結晶粒界でアルミニウムと金属間化合物を作るというものである。このような元素は、結晶粒界でアルミニウムの未結合手を埋める働きをするため、アルミニウムの結晶粒界におけるマイグレーションを抑える効果がある。このような働きをする元素には、例えばゲルマニウム，銅，パラジウム，シリコン，リチウムがある。

[0008] 第 2の挙動は、アルミニウム自体に固溶するというものである。このような元素は、ァルミ-ゥムの結晶中に応力によって発生した転移が移動するのを妨げる働きをする。このような元素には、例えばスカンジウム，ガリウム，ハフニウム，亜鉛，ジルコニウム，チタン，マグネシウム等がある。アルミニウムにこのような 2種類の元素を 1種類以上添加することによって、弾性表面波素子の耐電力性が強化される (例えば、特許文献 1 〜3を参照。）。

[0009] ただし、それらの元素は、アルミニウムへの添カ卩量が多過ぎると電極の抵抗が大きくなってしまい、これに電力を印加すると発熱が大きくなつてしまい、その熱エネルギーによってマイグレーションが加速されてしまう結果となるため、適当な添カ卩量が存在する。

第 2の方法は、アルミニウムを単結晶化して結晶粒界そのものをなくすことである（例えば、特許文献 4を参照。；)。また、単結晶化までできなくとも、マイグレーションが起こり難いアルミニウム結晶の充填率の高い方位に配向性を高めることによっても耐電力性は向上する。これらのことを達成するには、アルミニウムカゝら成る電極と圧電基板との間に下地膜を設けることが有効である。この下地膜には、アルミニウムとの金属間化合物又は中間相が形成されるときの生成熱が正である材料を選択すればよい（例えば、特許文献 5を参照。；)。

[0010] 第 3の方法は、電極における大きな応力の伝達を緩和することである。これには様々な方法が提案されている。 1つには、アルミニウムの結晶粒が大きいと加わる応力も大きくなるので、結晶粒を小さくして応力を分散する方法がある。結晶粒は一般的にはほぼ膜厚程度の大きさになると言われている。従って、ある決まった膜厚の電極において小さな結晶粒を得るためには、膜厚方向のどこかにアルミニウムとは異なる材料 (金属，窒化物，珪ィ匕物等)を挿入すればよい (例えば、特許文献 6を参照。 )₀

[0011] また、他には、アルミニウム力成る電極と圧電基板との間に厚いチタン層を挿入するという方法が提案されている（例えば、特許文献 7を参照。；)。この場合の厚いチタン層は、第 2の方法で述べたようなアルミニウムを配向させる作用は持たない。というのは、厚い膜を成膜するとその表面の凹凸が大きくなるためである。しかし、チタンはアルミニウムよりも耐電力性が高、材料であるので、このような材料をアルミニウムと圧電基板との間に挿入することによって、アルミニウムへの応力の伝達が小さくなり、その結果、耐電力性が向上するというものである。

[0012] また、第 4の方法として、アルミニウム以外の金属、例えばタンタルや金，銅等を電極として使用する方法もある（例えば、特許文献 8を参照。；)。

特許文献 1 :特開平 1 80113公報

特許文献 2 :実開平 2— 28120公報

特許文献 3 :特開平 5— 267979公報

特許文献 4：特開平 5— 199062公報特許文献 5：特開平 4 090268号公報

特許文献 6：特開平 4 288718公報

特許文献 7：特開 2002— 368568号公報

特許文献 8：特開平 9 98043号公報

特許文献 9：国際公開第 2000Z074235号パンフレット

特許文献 10：特開平 7— 122961号公報

特許文献 11：国際公開第 1999Z54995号パンフレット

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] し力しながら、以上の方法を単独で実施しても、十分な耐電力性を得るには至らなかった。そこで、これらのうち第 1の方法と、第 2又は第 3の方法とを組み合わせて使用することにより、さらに耐電力性を向上する方策が提案された (例えば、特許文献 9 〜11を参照。）。

し力しながら、 SAW— DPXにおいては通信装置の高出力化が進む中で、さらに耐電力性を向上させることが要求されている。

[0014] また、前述の第 4の方法で用いられる材料は、アルミニウムを主原料とする材料よりも耐電力性には優れるものの、細、電極が狭、ギャップで多数配置されてなる IDT 電極を形成するための微細加工が難しいという問題点があった。また、圧電基板との付着性が低力つたり、経時的な酸化の進行があったりする等、信頼性に問題がある傾向があり、耐電力性以外の問題が別に発生するという問題点があった。

[0015] 本発明の目的は、 IDT電極の耐電力性をより向上した弾性表面波素子及びそれを用いた通信装置を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、微細加工性が優れ、また信頼性上の問題がない IDT電極が形成された弾性表面波素子及びそれを用いた通信装置を提供することにある。課題を解決するための手段

[0016] 本発明の弾性表面波素子は、圧電基板と、該圧電基板上に、チタンもしくはチタン合金又はクロムもしくはクロム合金力成る複数の第 1の金属層と、アルミニウムもしくはアルミニウム合金又は銅もしくは銅合金又は金もしくは金合金から成る少なくとも 1 つの第 2の金属層と力交互に積層されて形成された電極によって構成された IDT 電極とを具備し、前記圧電基板の表面に最も近い前記第 1の金属層における配向性力それより前記圧電基板の表面力離れた前記第 1の金属層における配向性よりも高いことを特徴とする。

[0017] この弾性表面波素子によれば、第 1の金属層の配向性を考慮しない従来の IDT電極を用いたものに比べて、第 2の金属層のうち圧電基板に最も近いために、印加される応力が最も大きい、圧電基板の表面に最も近い第 1の金属層の直上の第 2の金属層の配向性をより向上させることができる。

配向性が向上することによってマイグレーション耐性が向上するので、その第 2の金属層の耐電力性が強化されることから、より耐電力性の高い弾性表面波素子を実現することができる。

[0018] また、第 1の金属層により第 2の金属層と基板との密着性が改善され、かつ第 2の金属層が圧電基板と直接接しないことにより圧電基板を構成する元素と第 2の金属層との化学反応が抑制されるので、経時的な変化の進行が小さ!、ため信頼性にも優れた弾性表面波素子を実現することができる。

前記第 2の金属層が複数あり、前記圧電基板の表面に最も近い前記第 2の金属層における配向性が、それより前記圧電基板の表面力離れた前記第 2の金属層における配向性よりも高ヽ弹性表面波素子であれば、圧電基板の表面に最も近、ために印加される応力が最も大きい部分となる第 1の金属層及び第 2の金属層の配向性が高いことによって、それぞれの金属層のマイグレーション耐性が向上する。

[0019] それら圧電基板の表面に最も近い第 1及び第 2の金属層の耐電力性が強化された結果、第 1及び第 2の金属層の配向性を考慮しない従来の IDT電極を用いたものに比べて、より耐電力性の高ヽ弾性表面波素子を実現することができる。

さらに、第 1の金属層により第 2の金属層と基板との密着性が改善され、かつ第 2の金属層が圧電基板と直接接しないことにより圧電基板を構成する元素と第 2の金属層との化学反応が抑制されるので、経時的な変化の進行が小さいため信頼性にも優れた弾性表面波素子を実現することができる。

[0020] 前記第 1の金属層がチタンもしくはチタン合金であり、前記第 2の金属層がアルミ二ゥムもしくはアルミニウム合金である場合には、耐電力性を強化できるのはもちろんのこと、第 1の金属層の圧電基板との密着性がよぐまた第 1及び第 2の金属層は塩素系のガスを用いて RIE (Reactive Ion Etching)加工が可能であるため微細加工性がよぐさらに経時的に深刻な酸ィ匕が進行することがないため信頼性にも優れた IDT電極を有する弾性表面波素子を提供することができる。

[0021] 前記第 1の金属層の前記圧電基板の表面に最も近い層の層厚が 30〜80 Aであることが望ましい。この場合、第 1の金属層の配向性が高いことに加えて平坦性が優れてヽるものとなるため、耐電力性の優れた IDT電極の形成を好適に実現することができる。

本発明の弾性表面波素子は、圧電基板と、該圧電基板上に、チタンもしくはチタン合金又はクロムもしくはクロム合金力も成る少なくとも 1つの第 1の金属層と、アルミ- ゥムもしくはアルミニウム合金又は銅もしくは銅合金又は金もしくは金合金から成る複数の第 2の金属層とが、交互に積層されて形成された電極によって構成された IDT 電極とを具備し、前記圧電基板の表面に最も近い前記第 2の金属層における配向性力それより前記圧電基板の表面力離れた前記第 2の金属層における配向性よりも高いことを特徴とする。

[0022] この弾性表面波素子であれば、第 2の金属層の配向性を考慮しない従来の IDT電極を用いたものに比べて、第 2の金属層のうち圧電基板の表面に最も近、ために印カロされる応力が最も大きい部分の第 2金属層の配向性が高ぐ配向性が高いことによつてマイグレーション耐性が向上するので、その第 2の金属層の耐電力性が強化された結果、より耐電力性の高い弾性表面波素子を実現することができる。また、第 1の金属層により第 2の金属層と基板との密着性が改善され、かつ第 2の金属層が圧電基板と直接接しないことにより圧電基板を構成する元素と第 2の金属層との化学反応が抑制されるので、経時的な変化の進行が小さ!ヽため信頼性にも優れた弾性表面波素子を実現することができる。

[0023] 前記第 2の金属層は、圧電基板の表面に遠い面から、圧電基板の表面に近い面にわたって、結晶粒が連続して形成されて、るものであることが好まし!/、。

通常、 IDT電極を構成する材料の原子がマイグレーションを起こし、その結果、ヒロックが発生すると、そのヒロックはいずれ隣り合う電極指や隣り合う電極指から成長したヒロックと接触し、電極指がショートしてしまうこととなる。これにより弾性表面波素子は破壊に至る。マイグレーションは結晶粒界で激しく起こるため、結晶粒界の密度が高、とそれだけ破壊が起こる確率が高くなる。

[0024] これに対して、この構成の弾性表面波素子によれば、圧電基板上に、金属層から成る IDT電極が形成されており、前記金属層は、圧電基板の表面に遠い面から、圧電基板の表面に近い面にわたって結晶粒が連続して形成されていることにより、未結合手が存在する結晶粒界を膜厚方向に比べて圧電基板と平行主面上に多く存在させないものとなっている。これにより、結晶粒界の密度が小さくなり、ヒロックが発生し易い領域が減少するため、電極指の耐電力性を向上させることができ、より耐電力性の高、弾性表面波素子を実現することができる。

[0025] 前記結晶粒の主面方向の大きさは、前記金属層の厚みよりも大きいものが多く存在することが望ましい。これによつて、金属層の膜厚方向に存在する結晶粒界の密度を小さくすることができる。これにより、ヒロックが発生し易い領域が減少するため、電極指の耐電力性を向上させることができ、より耐電力性の高い弾性表面波素子を実現することができる。

[0026] 本発明の通信装置によれば、以上のような本発明の弾性表面波素子によって分波器が構成されて、ることによって、高、電力が入力される分波器にぉヽても IDT電極の耐電力性が高いため、信頼性に優れた通信装置を提供することができる。

本発明における上述の、又はさらに他の利点、特徴及び効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]本発明の弾性表面波素子を分波器 (SAW— DPX)に適用した場合の圧電基板の主面を示す平面図である。

[図 2]IDT電極の電極指の断面の一例を示す断面図である。

[図 3]IDT電極の電極指の断面の他の例を示す断面図である。

[図 4]層厚の異なるチタン力成る第 1の金属層上に、 1質量％の銅を含むアルミ-ゥム合金膜から成る第 2の金属層を 2000Aの層厚で成膜した場合のシート抵抗値の変化を示す線図である。

[図 5]IDT電極の電極指の断面のさらに他の例を示す断面図である。

[図 6]IDT電極の電極指の断面のさらに他の例を示す断面図である。

[図 7]IDT電極の電極指の従来の結晶構造を示す斜視図である。

[図 8]IDT電極の電極指の結晶構造の一例を示す斜視図である。

[図 9]IDT電極の電極指の結晶構造の他の例を示す斜視図である。

[図 10]本発明の弾性表面波素子を分波器として含む携帯電話機の高周波回路のブロック回路図である。

符号の説明

[0028] 1 :弾性表面波素子

2 :圧電基板

3 :IDT電極

4 :接続電極

5：送信側フィルタの入力パッド部

6：送信側フィルタの出力パッド部

7：受信側フィルタの入力パッド部

8：受信側フィルタの出力パッド部

9 :接地電極

10 :環状電極

11 :接地電極パッド部

12：送信側フィルタ領域 (Txフィルタ）

13：受信側フィルタ領域 (Rxフィルタ）

31a,31b,31c,31b'：第 1の金属層

32a,32b,32c,32b'：第 2の金属層

発明を実施するための最良の形態

[0029] 図 1は、分波器 (SAW— DPX)に適用される本発明の弾性表面波素子の圧電基板の主面 (電極形成面のことを!ヽぅ。本明細書では「表面」とも、う）を示す平面図である。弾性表面波素子 1には、圧電基板 2の主面に送信側フィルタ領域 (Txフィルタ） 12 ( 破線で囲んで示す。 )及び受信側フィルタ領域 (Rxフィルタ） 13 (破線で囲んで示す。 )が設けられている。

[0030] このように Txフィルタ 12と Rxフィルタ 13を同一の圧電基板 2上に形成して、小型化を図りつつ、アイソレーション特性が改善された小型の SAW— DPXとすることができるものとなっている。

各フィルタ 12, 13には、それぞれ複数の、励振電極である IDT電極 3及び IDT電極 3間を接続する接続電極 4を含む弾性表面波フィルタが形成されて、る。 IDT電極 3は、互いに平行するバスバー電極から、弾性表面波の伝搬方向に直交する方向に形成された、長い電極指を複数備え、これらの電極指を互いに歯合させた形状を有している。

[0031] 5は Txフィルタ 12の入力パッド部、 6はアンテナへ接続される Txフィルタ 12の出力パッド部、 7はアンテナへ接続される Rxフィルタ 13の入力パッド部、 8は Rxフィルタ 13 の出力パッド部である。また、 10は Txフィルタ 12と Rxフィルタ 13とを取り囲むように形成された四角枠状の環状電極である。環状電極 10は、実装用基板（図示せず)の環状電極に半田等を用いて接続されることにより、弾性表面波フィルタの接地用の電極として機能する。それとともに、圧電基板 2と実装用基板との間の空間を封止する役割を持つ。 9は、環状電極 10につながる接地電極である。

[0032] この弾性表面波素子 1においては、 Txフィルタ 12及び Rxフィルタ 13の各 IDT電極 3を、弾性表面波の伝搬経路が重ならないように配置している。すなわち、 Txフィルタ 12及び Rxフィルタ 13のそれぞれの IDT電極 3を弾性表面波の伝搬経路が平行となるように配置している。 Txフィルタ 12の IDT電極 3から弾性表面波が漏れても、それを Rxフィルタ 13の IDT電極 3で受けることがな!、ので、アイソレーション特性は劣化しないものとなっている。

[0033] 以上に説明した圧電基板 2の主面を、実装用基板の上面に対向させて実装することにより、弾性表面波装置が構成される。

図 2に、本発明の弾性表面波素子における IDT電極 3の電極指 1本の断面図を示している。図 2において、 2は圧電基板であり、タンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶や四ホウ酸リチウム単結晶等を用いることができる。

[0034] 31a,31bは、チタンもしくはチタン合金又はクロムもしくはクロム合金力成る第 1の金属層である。

32a,32bはアルミニウムもしくはアルミニウム合金又は銅もしくは銅合金又は金もしくは金合金力成る第 2の金属層である。

IDT電極 3の電極指は、これら第 1の金属層 31a,31b及び第 2の金属層 32a,32bを、圧電基板 2の主面から上に、金属層 31a,32a,31b,32bの順に 4層積層して構成されている。

[0035] 第 1の金属層 31a,31bを構成するチタンもしくはチタン合金には、いわゆる純チタン及びアルミニウム，銅，錫，ジルコニウム，バナジウム，ニッケル，コノルト，マンガン，クロム，モリブデン，シリコン，鉄，炭素，窒素，酸素等力も選択した少なくとも 1種類の元素を添加したチタン合金を用いることができる。クロムもしくはクロム合金には、いわゆる純クロム及びモリブデン，鉄，アルミニウム等力選択した少なくとも 1種類の元素を添加したクロム合金を用いることができる。

[0036] これらの中でも、アルミニウムを添カ卩したチタン合金又はクロム合金を用いると、膜中に欠陥の少ない第 1の金属層 31a,31bを得ることができるので、得られた第 1の金属層 31a,31bの抵抗率を小さくすることができる。それによつて、電気抵抗による挿入損失が抑えられ、また、電気抵抗による発熱も抑えられるため、より耐電力性に優れた I DT電極とすることができる。

[0037] また、第 2の金属層 32a, 32bを構成するアルミニウムもしくはアルミニウム合金には、いわゆる純アルミニウム及びゲルマニウム，銅，パラジウム，シリコン，リチウム，スカンジゥム，ガリウム，ハフニウム，亜鉛，ジルコニウム，チタン，マグネシウム等力選択した少なくとも 1種類の元素を添加したアルミニウム合金を用いることができる。銅もしくは銅合金には、いわゆる純銅及びアルミニウム，亜鉛，錫，ニッケル等を添加した銅合金を用いることができ、金もしくは金合金には、いわゆる純金及び銀，銅，ニッケル , ノラジウム，白金，クロム，コバルト，マンガン，亜鉛等力も選択した少なくとも 1種類の元素を添カ卩した金を用いることができる。 [0038] これらの中でも、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を用いると、塩素系ガスを用いた RIEでカ卩ェできるため電極指の線幅を 1 μ m程度以下の微細加工が容易であるまた、後に図 8、図 9で説明するように、第 2の金属層 32a,32bが多結晶である場合には、微量に銅やマグネシウムを添カ卩したアルミニウム合金の方が純アルミニウムよりもマイグレーション耐性に優れており、より耐電力性の高い IDT電極を実現することができる。さらにまた、銅合金を用いる場合であれば、銅にアルミニウムを添加すると耐酸ィ匕性が改善されるため、より長期信頼性に優れた IDT電極を実現することができる

[0039] 以上のように、第 1の金属層 31a,31bに、第 2の金属層 32a,32bより抵抗率が大き!/ヽ材料を用いている。

ここで、本発明の実施形態では、圧電基板 2の表面に最も近い第 1の金属層 31aは、上層の第 1の金属層 31bよりも配向性が高くなるように形成している。ここで、「配向性」とは、「金属の任意の断面において、結晶方位が同一の方向を向いている程度」をいう。配向性は、 X線回折や電子線回折の回折角の半値幅により定量することができる。

[0040] これにより、従来のような第 1の金属層 31aの配向性を考慮せずに第 2の金属層 32a を形成した場合に比べて、次のような利点がある。すなわち、第 2の金属層 32aが第 1 の金属層 31aと接する面での結晶格子の乱れが小さくなるので、圧電基板 2の表面に近、、第 1の金属層 31aの直上における第 2の金属層 32aの配向性を向上させることができる。

第 2の金属層 32aの配向性が高!、ことによって、第 2の金属層 32aのマイグレーション耐性が向上するので、その第 2の金属層 32aの耐電力性が強化され、従って、より高ぃ耐電力性を備えた IDT電極を有する弾性表面波素子を実現することができる。

[0041] 次に、 IDT電極 3の製造方法を説明する。

圧電基板 2の表面に第 1の金属層 31a,31b及び第 2の金属層 32a,32bを形成するための成膜方法としては、スパッタリング法，電子ビーム蒸着法，イオンビームスパッタリング法等を用いることができる。また、圧電基板 2の表面に成膜した第 1の金属層 31a,31b及び第 2の金属層 32a,32b を、所定の IDT電極の形状にパターユングする方法としては、金属層の成膜後にフオトリソグラフィを行、、次、で RIEやイオンミリングやウエットエッチングを行う方法を用いればよい。又は、金属層の成膜前に圧電基板 2の表面にレジストを形成しフォトリソグラフィを行って所望のパターンを開口した後、金属層を成膜し、その後、レジストを不要部分に成膜された金属層ごと除去するリフトオフプロセスを行ってもよい。

[0042] そして、圧電基板 2の表面に最も近い第 1の金属層 31aにおける配向性を上層の第 1の金属層 31bにおける配向性よりも高いものとするには、成膜レート，成膜圧力，成膜時の基板温度等を調整すればよい。例えば第 1の金属層の 31aの成膜レートを速くすればよい。

この第 1の金属層 31a,31bにおける配向性は、例えば X線回折，電子線回折を行つて得られた回折角の広がり、例えば回折角の半値幅により評価することができる。

[0043] このように、本発明の実施形態では、圧電基板 2の表面に最も近い第 1の金属層 31 aにおける配向性は、上層の第 1の金属層 31bにおける配向性よりも高いものとすることにより、その第 1の金属層 31aの直上の第 2の金属層 32aの配向性を、その上層の第 2の金属層 32bの配向性よりも高めることができる。それによつて、第 2の金属層 32aのマイグレーション耐性が向上することから、第 2の金属層 32aにおける耐電力性を強化することができ、 IDT電極の耐電力性を高めることができる。

[0044] また、この図 2に示す例では第 1の金属層 31aと 31bとの層厚、及び第 2の金属層 32a と 32bとの層厚をそれぞれほぼ同じであるように示した力それらはそれぞれ異なっていても構わない。

図 3に IDT電極 3の電極指の断面図を示す。図 3に示すように、圧電基板 2の表面に最も近い第 2の金属層 32aの層厚を上層の第 2の金属層 32bの層厚より小さくしている。この場合には、第 2の金属層 32 aのほうが、上層の第 2の金属層 32bより圧電基板 2に近いため、第 2の金属層 32 aに印加される応力がより大きい。その第 2の金属層 3 2aの膜厚を薄くしたことにより、膜厚方向の結晶粒径を小さくすることができるため、 I DT電極全体として見た場合の耐電力性をさらに向上させることができる。

[0045] 今まで説明した電極構造では、圧電基板 2の表面に最も近い第 1の金属層 31aの配向性を向上させることにより、その直上に位置する第 2の金属層 32aの配向性を向上させていたが、次のような構造を採用することもできる。

IDT電極の要部断面図は図 2と同様である力この構造では、圧電基板 2の表面に最も近、第 2の金属層 32aを、上層の第 2の金属層 32bより配向性が高くなるように形成している。

[0046] この例では、第 2の金属層 32aの成膜条件を最適化することにより、第 1の金属層 31 aの配向性を考慮せずに、第 2の金属層 32aの配向性を向上させたものである。

このように第 2の金属層 32aの配向性を高、ものとするための成膜条件としては、成膜レート，成膜圧力，成膜時の基板温度等を調整すればよい。例えば第 2の金属層の 32a,の成膜レートを速くすればよ!、。

[0047] 配向性を高めて、マイグレーション耐性を向上させることができることから、第 2の金属層 32aにおける耐電力性を強化することができ、 IDT電極の耐電力性を高めることができる。

なお、第 1の金属層 31aには第 2の金属層 32aより抵抗率が大きい材料を用いているため、 IDT電極のうち電流が流れるのは主に第 2の金属層 32aである。 IDT電極の電気抵抗をなるベく小さくするためには、 IDT電極にぉ、て第 2の金属層 32aの占める割合を大きくする方が望ましい。従って、 IDT電極全体の耐電力性の向上は主に圧電基板 2に近い第 2の金属層 32aの耐電力性を向上させることによって達成することができる。

[0048] これにより、従来のような第 2の金属層 32a,32bの配向性を考慮せずに成膜した場合に比べて、第 2の金属層 32a,32bのうち圧電基板 2の表面に最も近、第 2の金属層 32 aにおける配向性を上層の第 2の金属層 32bにおける配向性よりも向上させた結果、より高い耐電力性を備えた IDT電極を有する弾性表面波素子を実現することができる今まで説明した IDT電極では、圧電基板 2の表面に最も近、第 1の金属層 31 a又は第 2の金属層 32aの配向性を向上させていたが、次のような構造を採用することもできる。

[0049] IDT電極の要部断面図は図 1と同様である力この例では、圧電基板 2の表面に最も近い第 1の金属層 31aを上層の第 1の金属層 31bよりも配向性が高くし、かつ、圧電基板に最も近い第 2の金属層 32aを上層の第 2の金属層 32bよりも配向性が高くなるように形成している。

このようにすることにより、第 1の金属層 31aの配向性を向上させた結果、その直上に成膜される第 2の金属層 32aの配向性を向上させやすくなり、広い範囲の成膜条件で高い配向性を得ることができるようになる。

[0050] これにより、従来のような第 1の金属層 31a,31b及び第 2の金属層 32a,32bの配向性を考慮せずに成膜した場合に比べて、圧電基板 2の表面に最も近い第 1の金属層 31 a及び第 2の金属層 32aの配向性を向上させることができ、より高いマイグレーション耐性を得ることができるものとなる。従って、より高い耐電力性を備えた IDT電極を有する弾性表面波素子を実現することができる。

[0051] 今まで説明したように、図 2、図 3の本発明の実施の形態では、第 1の金属層 31a,31 bとしてチタンもしくはチタン合金を、第 2の金属層 32a,32bとしてアルミニウムもしくはアルミニウム合金を選択して IDT電極を形成して、る。

ところで、特許文献 11には、図 2に示す例に類似の構造で、第 1の金属層 31a,31b にチタンを用い、下層の第 2の金属層 32aにアルミニウムに固溶する元素と粒界に析出する又は金属間化合物を形成する元素とを同時に添加した 3元以上のアルミ-ゥム合金を用 V、、上層の第 2の金属層 32bには例えばアルミニウムに銅を添カ卩した 2元アルミニウム合金を用いた例が示されて、る。

[0052] これは、下層の第 2の金属層 32aにお!/、て、上層の第 2の金属層 32bに用いる 2元合金に加えて 3つ目の元素を添加することによって、圧電基板 2に近いため大きな応力が印加される下層の第 2の金属層 32aの耐電力性を向上させたものである。

しかし、このような構成にすると、各層を成膜するために成膜材料を複数種準備する必要がある。

[0053] 例えば、スパッタリング法で成膜を行う場合であれば、特許文献 11の場合には、チタンターゲットと、 3元以上のアルミニウム合金ターゲット（例えば A1— Mg— Cu合金タ一ゲット等)と、 2元以上のアルミニウム合金ターゲット（例えば Al—Cu合金ターゲット等）との 3種類のターゲットが必要となる。これらを用いて IDT電極を形成しょうとすれば、量産性を考慮すると少なくとも 3個のターゲットを搭載できる大掛力りなスパッタリング装置が必要となってしまうこととなる。

[0054] それに対して、本実施形態の弾性表面波素子における IDT電極を形成するには、第 1の金属層 31a,31bには同一の材料を用意し、第 2の金属層 32a,32bに同一の材料を用意すればよい。

量産に際しても少なくとも 2個のターゲットを搭載できるスパッタリング装置があれば充分であるため、量産がより容易で経済的である。

[0055] また、アルミニウム合金においては添加元素量を増やすと耐電力性は向上するが抵抗率が大きくなつてしまうことが知られているが、本発明によれば特に添加元素量を増やす必要は無いため、そういった抵抗率が大きくなるような不都合は起きない。本発明の弾性表面波素子によれば、 IDT電極の金属層を配向性が高いものとすることにより抵抗率を小さくすることができる。この抵抗率の減少について、図 4を用いて説明する。

[0056] 図 4は、圧電基板上にチタン力成る第 1の金属層を O〜500Aの範囲で層厚を変化させて成膜し、その上にアルミニウムに銅を 1質量％添加したアルミニウム合金膜力成る第 2の金属層を 2000Aの層厚で成膜した際の、第 2の金属層のシート抵抗の値の変化を調べた線図である。

図 4において、横軸はチタン力も成る第 1の金属層の層厚 [Ti層厚] (単位： A)を、縦軸はアルミニウム合金膜から成る第 2の金属層のシート抵抗 [A1合金膜のシート抵抗] (単位: mQZsq. )を表しており、黒丸の点及び特性曲線は A1合金膜のシート抵抗の値の変化を示して、る。

[0057] この図 4に示す結果力分力るように、 Ti層厚が 30 A未満の領域ではアルミニウム合金膜のシート抵抗は非常に高くなつている。 Ti層厚が 30〜80 Aの範囲では極小となっており、 80 Aを超えるとある範囲の値でほぼ一定となっている。

また、この実験に用いたサンプルのアルミニウム合金膜における配向性について X 線回折を用いて評価したところ、 Ti層厚が 30 A未満の場合には、アルミニウム合金膜の結晶方位がほぼランダムであるという結果であった。

[0058] しかし、 Ti層厚が 30〜500 Aの範囲では結晶方位の（111)面が配向していることが確認できた。中でも、 Ti層厚が 30〜80Aのときには、アルミニウム合金膜の結晶方位の（111)面を示すピークの半値幅が狭いものとなっていた。すなわち、 Ti層厚が 30 〜80 Aの場合に、アルミニウム合金膜における配向性が高、ものであることが確認できた。

[0059] この結果から、アルミニウム合金膜の配向性とシート抵抗との間に相関があることが分かる。

さらに、本発明の弾性表面波素子における IDT電極の構成によれば、第 2の金属層 32aの配向性を向上させることにより IDT電極の低抵抗ィ匕が可能である。低抵抗であることによって抵抗による発熱が小さくなるため、より高い耐電力性を得ることができることが分力ゝる。

[0060] 以上の実験結果より、本発明の弾性表面波素子において IDT電極を構成する第 1 の金属層 31a,31bがチタンもしくはチタン合金であり、第 2の金属層 32a,32bがアルミ- ゥムもしくはアルミニウム合金であるとき、次のことが分かる。

すなわち、第 1の金属層 31a,31bのうち圧電基板 2に最も近い第 1の金属層 31aの層厚が 30A未満であるときには、第 1の金属層 31aは島状の非連続膜となっており、その直上の第 2の金属層 32aの配向性を高めることができないものとなる傾向がある。

[0061] また、第 1の金属層 31aの層厚が 80Aを超えるときには、第 1の金属層 31aを構成する結晶粒が大きく成長してしまうため、第 1の金属層 31aの上面の平坦性が悪くなり、その直上の第 2の金属層 32aの配向性を高めることができなくなる傾向があることが分かる。

従って、第 1の金属層 31a,31bのうち圧電基板 2に最も近、第 1の金属層 31aの層厚は、 30〜80Aであることが好ましい。

[0062] また、アルミニウム合金については添加元素量を増やすと RIEでの加工時にエッチング残渣が残りやすいという問題があった力本発明の弾性表面波素子における ID T電極によれば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金に対して新たに添加元素量を増やす必要がないため、そういった問題は起こらない。従って、精度よく微細加工を行って所望の形状の IDT電極を形成することができる。

[0063] なお、次のような材料の変更も可能である。図 5に断面図で示すように、圧電基板 2の表面に最も近い第 2の金属層 32aとその上層の第 2の金属層 32 とで材料を変更しても構わない。このような材料の変更の例としては、第 2の金属層 32aにアルミニウムにマグネシウムを添カ卩した合金を用い、その上層の第 2の金属層 32 にアルミニウムに銅を添加した合金を用いるという組合せがある。

[0064] アルミニウムにマグネシウムを添カ卩した合金は、耐マイグレーション性には優れているものの酸素が存在する環境ではマグネシウムがアルミニウムより酸ィ匕しやすいために、添加したマグネシウムが表面 (電極膜と酸素を含む雰囲気との界面）に凝集し強固な酸ィ匕膜を形成してしまう。そこで IDT電極と外部の電極とを接続するための取り出し電極を IDT電極と同じ材料で形成し、その上にバンプ形成やワイヤーボンディングのためのクロムやアルミニウム，金等カゝらなる積層体の積層を行った場合に、この積層体とアルミニウムにマグネシウムを添加した合金との界面の密着性が悪くなり、接触抵抗も大きくなつてしまうという問題がある。

[0065] し力し、この例のように第 2の金属層 32 にマグネシウムを含まない材料を用いることにより、このような問題を回避することができる。

また、図 6に断面図で示すように、圧電基板 2の表面に最も近い第 1の金属層 31aとその上層の第 1の金属層 31 とで材料を変更しても構わない。このような材料の変更の例としては、第 1の金属層 31aにチタン又はチタン合金を用い、その上層の第 1の金属層 31 にクロム又はクロム合金を用いると!、う組合せがある。

[0066] クロムはチタンに比べて抵抗率が小さいため、 IDT電極全体の抵抗を小さくするためにはクロムを用いるのが好適だ力塩素系のガスを用いた RIEで IDT電極をカロェする場合には、クロムのエッチングレートはチタンに比べて非常に遅い。そのため、圧電基板 2の面内である程度の膜厚分布を持った金属層を加工する場合に、圧電基板 2の面内の全面にわたって圧電基板 2直上の第 1の金属層 31aをエッチングしようとすると、もともと膜厚の薄い部分のエッチングが先に終了し、その場所では圧電基板 2全面でエッチングが終了するときにはその部分でかなりオーバーエッチングが進み、圧電基板 2自体にダメージを与えてしまうといった現象が発生することがある。

[0067] そこで、この例のように第 1の金属層 31aをチタンによって形成することによって、圧電基板 2へのダメージを比較的小さくすることができる。

次に、 IDT電極を構成する金属が多結晶である場合の結晶構造を説明する。ここで、図 7は従来の弾性表面波素子における IDT電極の結晶構造を説明するための図である。電極指の 1本のみを図示している。

[0068] IDT電極 3は金属の大小の結晶粒 Pにより形成され、かつその結晶粒径は IDT電極 3の表面に近づくほど大きくなつている。また、圧電基板 2と IDT電極 3との界面から、 IDT電極 3の表面までの結晶粒界 Bは、多数が網目状に連続的に存在している。金属原子のマイグレーションは、結晶粒界 Bにおいて未結合手が多く存在するために、原子が移動するためのエネルギーが小さくてすむために起き易くなることは、前述の通りである。

[0069] 図 7の構造では、マイグレーションの発生し易い結晶粒界 B力 IDT電極 3の膜厚方向に比べて、圧電基板 2の表面と平行な方向に多数存在していることで、これら主面方向の結晶粒界 Bに沿って IDT電極 3の側面に移動してきた金属原子がヒロックの原因となり、 IDT電極 3の耐電力性を低下させる要因となっている。

これに対し、図 8に、本発明の弾性表面波素子における IDT電極の結晶構造図を示す。

[0070] 図 8によれば、第 2の金属層 32a,32bにおいて、それらの層の上面から下面にわたつて結晶粒 Pが連続して形成されて、る。各金属層 32a,32bが多数の金属の結晶粒 P により形成される点は従来の弾性表面波素子と同様であるが、結晶粒 Pの形状が従来とは異なっている。

すなわち、第 2の金属層 32aにおいて、圧電基板 2の表面の直上に形成された大きさのまま、第 2の金属層 32aの上面まで結晶粒 Pを柱状に成長させた形状となってヽる。

[0071] 第 2の金属層 32bにおいても、第 2の金属層 32bの下面から上面まで結晶粒 Pを柱状に成長させた形状となって!/、る。

このような結晶構造とすることで、マイグレーションの発生し易、結晶粒界 Bが存在するものの、柱状の結晶粒 Pが並んだ構造のため、 IDT電極 3の内側から側面へと連続する結晶粒界 Bの密度が低くなつて、る。 [0072] 従って、 IDT電極 3の内側力結晶粒界 Bに沿って側面に移動してくる金属原子が少なくなることから、ヒロックの発生を低減することができ、耐電力性を向上させることができる。

また、金属層の電気抵抗の大きな要因として、結晶粒界 Bによる電子の散乱が挙げられる力本発明の弾性表面波素子においては、 IDT電極 3に関して結晶粒 Pが柱状結晶構造となっているため、従来の弾性表面波素子における IDT電極と比べて、結晶粒界 Bの密度を低減することができ、電気抵抗を小さくすることもできる。これにより、弾性表面波素子の電気抵抗に起因する通過帯域内の挿入損失を低減することができ、また、耐電力寿命を短くする一因となる電気抵抗による発熱が小さくなるため、より高い耐電力性を得ることができる。

[0073] IDT電極 3における結晶構造を、 IDT電極 3の厚み方向に対してその下面から上面にわたって柱状の結晶粒 Pを形成するには、例えば成膜レート，成膜圧力，成膜時の基板温度を、従来より成膜時のプラズマへの入力パワーを大きくし、成膜レートを速くする等の調整を行って適正化すればょ、。

なお、このような IDT電極 3における結晶構造は、例えば透過電子顕微鏡による観察によって評価することができる。

[0074] 図 9に本発明の弾性表面波素子における IDT電極の実施の形態の他の例を説明図で示す。

図 8の例では、 IDT電極 3の金属層を形成する結晶粒 Pが、金属層の下面から上面にわたるまで細長い柱状の形状で形成されるものであった。

し力しこの図 9の構造では、さらなる耐電力性の向上を図るために、結晶粒 Pの大きさが、金属層の厚み方向よりも、圧電基板の主面と平行な方向に大きいものが多く存在するものとしている。ここで言う「多く存在する」とは、その層に占める、金属層の厚み方向よりも圧電基板の主面と平行な方向に大きな結晶粒の体積の合計が、金属層の厚み方向よりも圧電基板の主面と平行な方向に小さな結晶粒の体積の合計より大きいことを意味する。もし、金属層の厚み方向よりも圧電基板の主面と平行な方向に小さい結晶粒が無い場合には、金属層の厚み方向よりも圧電基板の主面と平行な方向に大き、結晶粒が最も多、状態となる。 [0075] 金属層を形成する結晶粒 Pを、厚み方向よりも圧電基板の主面方向に大きいものを多く存在させることで、マイグレーションの起こりやすい結晶粒界 Bの密度をさらに低減することができ、耐電力性をさらに向上させることができる。

なお、図 9に示す例では、第 1の金属層 31a,31b,31cの間に、第 2の金属層 32b, 32c を中間層として 2層挿入している。つまり第 1の金属層が 3層、第 2の金属層が 3層、合計 6層の構成となっている。

[0076] この例のように、 IDT電極における第 1及び第 2の金属層の総積層数力層の例だけでなぐさらに第 1の金属層を積層した 5層の構成や、その上に第 2の金属層を交互に積層した 6層以上の構成とすると、同じ金属材料を用いて IDT電極をほぼ同じ膜厚で構成する場合には、層数を多くして各層の結晶粒を小さくする方がマイグレーシヨン耐性を高めることができる。

[0077] ただし、 IDT電極全体の膜厚に占める第 1の金属層の割合が大きくなるにつれて、 I DT電極の電気抵抗が大きくなり、挿入損失が増加し抵抗による発熱が大きくなるため耐電力性も低下するので、適当な積層数の上限が存在する。

図 9に示すように、 IDT電極における第 1及び第 2の金属層の総積層数を 6層とすると、耐電力性に優れ、しかも電気抵抗も比較的小さぐ微細加工も比較的容易な、特性及び信頼性に優れた IDT電極を有する弾性表面波素子とすることができる。

[0078] 次に、本発明の通信装置の実施形態について、携帯電話機を例にあげて説明する。

受信回路又は送信回路の一方又は両方を備える通信装置において、本発明の弾性表面波素子を、これらの回路に含まれる分波器のバンドパスフィルタとして用いることができる。

図 10に、携帯電話機の高周波回路のブロック回路図を示す。

[0079] 携帯電話機力も送信される高周波信号は、弾性表面波フィルタ 41によりその不要信号が除去され、パワーアンプ 42で増幅された後、アイソレータ 43と本発明の弾性表面波素子を含む分波器 35を通り、アンテナ 34から放射される。

また、アンテナ 34で受信された高周波信号は、本発明の弾性表面波素子を含む分波器 35で切り分けられ、ローノイズアンプ 36で増幅され、弾性表面波フィルタ 37でその不要信号を除去された後、アンプ 38で再増幅されミキサ 39で低周波信号に変換される。

[0080] 以上のように耐電力性が高ぐ信頼性にも優れた IDT電極を有する本発明の弾性表面波素子を、高電力の高周波信号が入力される分波器 35に適用することにより、耐電力性及び信頼性に優れた本発明の通信装置を提供することができる。

なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しな、範囲で種々の変更をカ卩えることは何ら差し支えな、。

[0081] 例えば、図 1ではラダー型フィルタを構成した場合の例を示した力本発明はフィルタの構造を限定するものではなぐ DMS型や IIDT型のフィルタを用いてもよい。また、入出力パッドの配置も図 1に示した例に限定されるものではなぐ入出力パッドが圧電基板の対角上に位置するように配置されて、ても構わな、。

実施例 1

[0082] 38.7° Yカット X伝搬タンタル酸リチウム単結晶基板カゝら成る圧電基板 2 (基板厚みは 250 m)の主面に、スパッタリング法により基板側力 Ti (第 1の金属層 31a) ZA1 1質量％Cu (第 2の金属層 32a) ZTi (第 1の金属層 31b) ZAl 1質量％Cu (第 2 の金属層 32b)力なる 4層の導体層を成膜した。層厚はそれぞれ 6nmZ209nmZ6 nmZ209nmである。

[0083] 成膜は圧電基板 2直上の 1層（第 1の金属層 31a)及びその直上の A1— 1質量％C u層（第 2の金属層 32a)の配向性が高くなるように、従来よりも成膜時のプラズマへの入力パワーを大きくし成膜レートを速くする等の最適化した条件で行った。

本実施例における成膜条件を具体的に説明すると次のようになる。 Ar流量 lOOsccm 、成膜圧力 0.25Paで、 Ti成膜時の入力パワーは 800W、 A卜 Cu成膜時の入力パワーは 3kWとした。ただし、成膜条件の最適値については装置やターゲットの使用状態に依存するところが大きいため、この成膜条件は不変的なものではなぐ使用する成膜装置および装置内の状態に合わせて、最適な成膜条件を決定する必要がある。本実施例では、第 1の金属層 31aと第 1の金属層 31b、また、第 2の金属層 32aと第 2の金属層 32bは、それぞれ同じ成膜条件で成膜したが、それぞれの成膜条件は第 1の金属層 31aおよび第 2の金属層 32aに対して最適化したため、後述するように第 1の金属層 31aおよび第 2の金属層 32aの配向性の方が、第 1の金属層 31bおよび第 2の金属層 32bの配向性より高くなつた。

[0084] 次に、この導体層をフォトリソグラフィと RIEとによりパターユングして、それぞれ図 1 に示すように IDT電極 3と入力パッド部 5, 7と出カノッド部 6, 8とを具備する送信側フィルタ領域 12及び受信側フィルタ領域 13ならびに環状電極 10を有する多数の弹性表面波素子領域を形成した。このときのエッチングガスには BC1及び C1の混合ガ

3 2 スを用いた。 IDT電極 3を形成する電極指の線幅及び隣り合う電極指間の距離はどちらも約 1 mである。

[0085] 次に、入力パッド部 5, 7及び出力パッド部 6, 8及び接地電極パッド部 11及び環状電極 10の上に新たな CrZNiZAuカゝらなる導体層を積層して、入力パッド部 5, 7上及び出力パッド部 6, 8及び接地電極パッド部 11上にそれぞれ入カノッド及び出力パッドを形成した。この新たな導体層の厚みはそれぞれ10111117100011111710011111でぁる。なお、この環状電極 10は弾性表面波素子 1を気密封止するためのものである。

[0086] 次に、圧電基板 2を弾性表面波素子領域毎にダイシングによって分離して多数個の弾性表面波素子 1を得た。作製した弾性表面波素子 1の IDT電極 3に FIB (Focuse d Ion Beam)加工を行って薄片サンプルを作製し、電子線回折を行うことによって ID T電極 3の各層の配向性を調べた。その結果、圧電基板 2直上の Ti層（第 1の金属層 31a)及びその直上の A1— 1質量％Cu層（第 2の金属層 32a)の方が、それぞれその上層に積層した Ti層（第 1の金属層 31b)及びその上の A1— 1質量％Cu層（第 2の金属層 32b)より配向性が高くなつていることが確認できた。また、 IDT電極 3に FIB (Foe used Ion Beam)加工を行って IDT電極 3の断面を作製し、その面に対して EBSD (Elec tron BackScatter Diffraction)法を用いた分析を行うことによつても、同様に配向性の違、を確認することができた。

[0087] また、比較例として、同じ材料を用いたが従来のように各金属層の配向性を考慮せずに成膜を行った弾性表面波素子の IDT電極にっ、ても同様の評価を行ったところ、圧電基板 2直上の Ti層（第 1の金属層）及びその直上の A1— 1質量％Cu層（第 2の金属層）とそれぞれその上層に積層した Ti層（第 1の金属層）及びその上の Al— 1質量％じ11層（第 2の金属層）とで配向性は同程度であり、上記の本発明の実施例における上層の Ti層（第 1の金属層 31b)及びその上の A1— 1質量％Cu層（第 2の金属層 32b)と同程度であった。

[0088] 次に、本発明の実施例及び比較例の弾性表面波素子 1をそれぞれ LTCC (Low T emperature Co-fired Ceramics)基板からなる実装用基体上に主面を対面させて実

¾ζした。

ここで、 LTCC基板は圧電基板 2の主面に形成した環状電極 10に対応する基体側環状電極及び弾性表面波素子 1の入出力パッドと接続されるノッド電極を有しており、予めこれら基体側環状電極及びパッド電極には半田を印刷しておいた。これに弹性表面波素子 1を実装するにおいては、これら半田パターンに一致するように弾性表面波素子 1を配置して超音波を印加することにより仮固定し、その後、加熱することにより半田を溶融することによって環状電極 10と基体側環状電極とを、及び入出力パッドとパッド電極とを接続した。これにより、弾性表面波素子 1の IDT電極 3及び入出力ノッドは、 LTCC基板の基体側環状電極とこれに接続された環状電極 10とによって完全に気密封止された。なお、弾性表面波素子 1の実装工程は窒素雰囲気下で行つた o

[0089] 次に、榭脂モールドを行!、、弾性表面波素子 1の他方主面 (裏面）をモールド榭脂で保護し、最後に実装用基体を各弾性表面波素子間でダイシングすることにより、本発明の実施例及び比較例の弾性表面波装置を得た。

このようにして作製した本発明の実施例と比較例とにつヽて、電気特性を評価したところ、どちらもほぼ同様の特性が得られた力本発明の実施例の方が、若干挿入損失が小さかった。また、耐電力試験を行ったところ、本発明の実施例の方が同じ雰囲気温度で同じ周波数の同じ電力を印カロしたときの寿命が平均して比較例の 4倍程度となって、本発明の実施例では大幅に改善されてヽることが確認できた。

実施例 2

[0090] 38.7° Yカット X伝搬タンタル酸リチウム単結晶基板カゝら成る圧電基板 2 (基板厚みは 250 μ m)の主面に、スパッタリング法により基板上に Al— 1質量％Cuからなる金属層を成膜した。層厚は 390nmである。この成膜は、圧電基板 2上の Al— 1質量％Cu 力なる金属層の厚み方向に対して、上面から下面にかけて 1つの結晶粒のみが集まったものにより形成されるように、従来より成膜時のプラズマへの入力パワーを大きくし成膜レートを速くする等の適正化した条件で行った。

[0091] 本実施例における成膜条件は、 Ar流量 100sccm、成膜圧力 0.25Paで、 Ti成膜時の入力パワーは 800W、 A卜 Cu成膜時の入力パワーは 3kWとした。ただし、成膜条件の最適値については装置やターゲットの使用状態に依存するところが大きいため、この成膜条件は不変的なものではなぐ使用する成膜装置および装置内の状態に合わせて、最適な成膜条件を決定する必要がある。

[0092] 次に、この金属層をフォトリソグラフィと RIEとによりパターユングして、それぞれ図 1 に示すように IDT電極 3と入力パッド部 5, 7と出カノッド部 6, 8とを具備する送信側フィルタ領域 12及び受信側フィルタ領域 13、ならびに環状電極 10を有する多数の弹性表面波素子領域を形成した。このときのエッチングガスには BC1及び C1の混合ガ

[0093] 次に、入力パッド部 5, 7及び出力パッド部 6, 8及び接地電極パッド部 11及び環状電極 10の上に新たな CrZNiZAuカゝらなる導体層を積層して、入力パッド部 5, 7上及び出力パッド部 6, 8及び接地電極パッド部 11上にそれぞれ入カノッド及び出力パッドを形成した。この新たな導体層の厚みはそれぞれ10111117100011111710011111でぁる。なお、この環状電極 10は弾性表面波素子 1を気密封止するためのものである。

[0094] 次に、圧電基板 2を弾性表面波素子領域毎にダイシングによって分離して、多数個の弾性表面波素子 1を得た。作製した弾性表面波素子 1の IDT電極 3に FIB (Focuse d Ion Beam)加工を行って薄片サンプルを作製し、透過電子顕微鏡観察を行うことによって IDT電極 3を形成する結晶粒 Pの形状を調べた。その結果、圧電基板 2上の A1 - 1質量％Cuからなる金属層にお、て、金属層の厚み方向に対してその上面から下面にわたる 1つの結晶粒のみが連続したものにより形成されていることが確認された。これは図 8の説明図とほぼ類似の結晶構造であった。

[0095] また、比較例として、同じ材料を用いたが従来と同様に結晶粒の形状を考慮せずに金属層の成膜を行った弾性表面波素子の IDT電極についても同様の評価を行ったところ、圧電基板 2上の Al— 1質量％Cuからなる金属層において、圧電基板 2と IDT 電極との界面から IDT電極の表面までの結晶粒界 Bは多数の網目状に連続的に存在し、かつその結晶粒径も IDT電極の表面に近づくほど大きくなつていた。これは図 7の説明図とほぼ類似の結晶構造であった。

[0096] 次に、本発明の実施例の弾性表面波素子 1及び比較例の弾性表面波素子をそれぞれ LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics)基板からなる実装用基体上に主面を対面させて実装した。ここで、 LTCC基板は圧電基板 2の主面に形成した環状電極 10に対応する基体側環状電極及び弾性表面波素子 1の入出力パッドと接続されるパッド電極を有しており、予めこれら基体側環状電極及びパッド電極には半田を印刷しておいた。これに弾性表面波素子 1を実装するにおいては、これら半田パターンに一致するように弾性表面波素子 1を配置して超音波を印加することにより仮固定し、その後、加熱することにより半田を溶融することによって環状電極 10と基体側環状電極とを、及び入出力パッドとパッド電極とを接続した。これにより、弾性表面波素子 1の IDT電極 3及び入出カノッドは、 LTCC基板の基体側環状電極とこれに接続された環状電極 10とによって完全に気密封止された。なお、弾性表面波素子 1の実装工程は窒素雰囲気下で行った。

[0097] 次に、榭脂モールドを行!、、弾性表面波素子 1の他方主面 (裏面）をモールド榭脂で保護し、最後に実装用基体を各弾性表面波素子間でダイシングすることにより、本発明の実施例の弾性表面波素子 1及び比較例の弾性表面波素子を用いた弾性表面波装置を得た。

このようにして作製した本発明の実施例と比較例とにつヽて、電気特性を評価したところ、どちらもほぼ同様の特性が得られた力本発明の実施例の方が、挿入損失が若干小さかった。また、耐電力試験を行ったところ、本発明の実施例の方が同じ雰囲気温度 (50°C)で同じ周波数 (通過帯域の中心周波数)の同じ電力（2W)を印加したときの寿命 (IDT電極が破壊に至るまでの時間）が比較例に対して、平均して 10倍程度向上し、本発明の実施例では大幅に耐電力性が改善されていることが確認できた

Claims

請求の範囲

[1] 圧電基板と、

該圧電基板上に、チタンもしくはチタン合金又はクロムもしくはクロム合金カゝら成る複数の第 1の金属層と、アルミニウムもしくはアルミニウム合金又は銅もしくは銅合金又は金もしくは金合金力も成る少なくとも 1つの第 2の金属層とが、交互に積層されて形成された電極によって構成された IDT電極とを具備し、

前記圧電基板の表面に最も近い前記第 1の金属層における配向性が、それより前記圧電基板の表面力離れた前記第 1の金属層における配向性よりも高い、弾性表面波素子。

[2] 前記第 2の金属層が複数あり、

前記圧電基板の表面に最も近い前記第 2の金属層における配向性が、それより前記圧電基板の表面力離れた前記第 2の金属層における配向性よりも高い、請求項 1記載の弾性表面波素子。

[3] 前記第 1の金属層がチタンもしくはチタン合金であり、前記第 2の金属層がアルミ- ゥムもしくはアルミニウム合金である請求項 1記載の弾性表面波素子。

[4] 前記第 1の金属層の前記圧電基板の表面に最も近い層の層厚が 30〜80 Aである請求項 3記載の弾性表面波素子。

[5] 圧電基板と、

該圧電基板上に、チタンもしくはチタン合金又はクロムもしくはクロム合金カゝら成る少なくとも 1つの第 1の金属層と、アルミニウムもしくはアルミニウム合金又は銅もしくは銅合金又は金もしくは金合金から成る複数の第 2の金属層とが、交互に積層されて形成された電極によって構成された IDT電極とを具備し、

前記圧電基板の表面に最も近い前記第 2の金属層における配向性が、それより前記圧電基板の表面力離れた前記第 2の金属層における配向性よりも高い、弾性表面波素子。

[6] 前記第 1の金属層がチタンもしくはチタン合金であり、前記第 2の金属層がアルミ- ゥムもしくはアルミニウム合金である請求項 5記載の弾性表面波素子。

[7] 前記第 1の金属層の前記圧電基板の表面に最も近い層の層厚が 30〜80 Aである請求項 6記載の弾性表面波素子。

[8] 前記第 2の金属層は、圧電基板の表面に遠い面から、圧電基板の表面に近い面にわたって、結晶粒が連続して形成されて、る請求項 1記載の弾性表面波素子。

[9] 前記結晶粒の主面方向の大きさは、前記金属層の厚みよりも大きいものが多く存在する請求項 8記載の弾性表面波素子。

[10] 請求項 1記載の弾性表面波素子を分波器として用いた通信装置。

[11] 請求項 5記載の弾性表面波素子を分波器として用いた通信装置。