WO2023189074A1 - 弾性波装置 - Google Patents

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WO2023189074A1
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electrode
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泰伸 林
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株式会社村田製作所
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    • H03H9/02—Details
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    • H10N30/80—Constructional details
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Definitions

  • the present invention relates to an elastic wave device.
  • Patent Document 1 discloses a SAW (Surface Acoustic Wave) element as an example of an elastic wave device.
  • SAW Surface Acoustic Wave
  • IDT Interdigital Transducer
  • the IDT electrode contains Al and a metal that forms an intermetallic compound with Al.
  • An object of the present invention is to provide an acoustic wave device that can improve the heat resistance and power resistance of IDT electrodes.
  • a piezoelectric substrate and an IDT electrode provided on the piezoelectric substrate are provided, and the IDT electrode converts a metal element, which is a parent element, into A.
  • the base In the binary phase diagram of the element A and the additive B, in a region where the concentration of the additive B is 50 at% or less, a state of the compound represented by A x B y is included, and in the binary phase diagram,
  • the melting point of the base element A is Ta
  • the melting point of the additive B is Tb
  • the melting point of the compound A x B y is Tc, Ta ⁇ Tc and Tb ⁇ Ta ⁇ 300°C
  • the compound A x B y is segregated in the base element A, and in the electrode material, the crystal grain size of the base element A and the crystal grain size of the compound A x B y are 10 nm or more. , 100 nm or less.
  • a piezoelectric substrate and an IDT electrode provided on the piezoelectric substrate are provided, and the IDT electrode contains a metal element as a parent element.
  • the element that is the additive is B
  • the electrode material includes a compound represented by A x B y , the base element A is Al, and the additive B is selected from the group consisting of Ba, Ca, Ce, La, Sb, Sr, Yb, and Pr.
  • the crystal grain size of the parent element A and the crystal grain size of the compound A x B y are 10 nm or more and 100 nm or less.
  • a piezoelectric substrate and an IDT electrode provided on the piezoelectric substrate are provided, and the IDT electrode includes a metal element as a parent element.
  • the layer has a layer in which an electrode material containing the base element A and the additive B is used, and when x and y are arbitrary positive numbers,
  • the binary phase diagram of the base element A and the additive B in the region where the concentration of the additive B is 50 at% or less, the state of the compound represented by A x B y is included, and the binary phase diagram
  • the melting point of the base element A is Ta
  • the melting point of the additive B is Tb
  • the melting point of the compound A x B y is Tc, Ta ⁇ Tc, and the base element A or the additive B
  • a piezoelectric substrate and an IDT electrode provided on the piezoelectric substrate are provided, and the IDT electrode includes a metal element as a parent element.
  • the layer has a layer in which an electrode material containing the base element A and the additive B is used, and when x and y are arbitrary positive numbers,
  • the electrode material includes a compound represented by A x B y , the base element A is Al, and the additive B is selected from the group consisting of Ba, Ca, Sb, Sr, Sm, and Dy. It is a seed element, and in the electrode material, the crystal grain size of the parent element A and the crystal grain size of the compound A x B y are 10 nm or more and 100 nm or less.
  • the heat resistance and power resistance of the IDT electrode can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic front sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a binary phase diagram of Al and Ce.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the Hall-Petch law and the inverse Hall-Petch law.
  • FIGS. 5(a) to 5(d) are schematic front sectional views for explaining an example of a method for manufacturing an elastic wave device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic front sectional view of an elastic wave device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic front sectional view of an elastic wave device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the elastic wave device according to the first embodiment. Note that FIG. 1 is a schematic cross-sectional view taken along line II in FIG.
  • an elastic wave device 1 has a piezoelectric substrate 2.
  • the piezoelectric substrate 2 is a substrate consisting only of a piezoelectric layer.
  • a material for the piezoelectric layer for example, lithium tantalate, lithium niobate, zinc oxide, aluminum nitride, crystal, PZT (lead zirconate titanate), or the like can be used.
  • the piezoelectric substrate 2 may be a laminated substrate including a piezoelectric layer.
  • An IDT electrode 3 is provided on the piezoelectric substrate 2. By applying an alternating current voltage to the IDT electrode 3, elastic waves are excited.
  • a pair of reflectors 4A and 4B are provided on both sides of the IDT electrode 3 on the piezoelectric substrate 2 in the elastic wave propagation direction.
  • the acoustic wave device 1 of this embodiment is a surface acoustic wave resonator.
  • the elastic wave device of the present invention is not limited to an elastic wave resonator, and may be, for example, a filter device or a multiplexer including a plurality of elastic wave resonators.
  • the IDT electrode 3 includes a first bus bar 5A, a second bus bar 5B, a plurality of first electrode fingers 6A, and a plurality of second electrode fingers 6B.
  • the first bus bar 5A and the second bus bar 5B are opposed to each other.
  • One end of a plurality of first electrode fingers 6A is each connected to the first bus bar 5A.
  • One end of a plurality of second electrode fingers 6B is each connected to the second bus bar 5B.
  • the plurality of first electrode fingers 6A and the plurality of second electrode fingers 6B are inserted into each other.
  • the first electrode finger 6A and the second electrode finger 6B may be collectively referred to simply as an electrode finger.
  • the IDT electrode 3, reflector 4A, and reflector 4B are made of a single layer metal film.
  • the IDT electrode 3, the reflector 4A, and the reflector 4B may be made of a laminate.
  • the electrode material used for the IDT electrode 3 has all of the following configurations 1) to 5).
  • 1) Contains the parent element A and the additive B, where A is the metal element that is the parent element and B is the element that is the additive.
  • the parent element refers to an element that accounts for more than 50 at% in the electrode material.
  • 2) When x and y are arbitrary positive numbers, in the binary phase diagram of base element A and additive B, in the region where the concentration of additive B is 50 at% or less, it is expressed by A x B y Contains the state of the compound.
  • the melting point of the base element A is Ta
  • the melting point of the additive B is Tb
  • the melting point of the compound A x B y is Tc, Ta ⁇ Tc and Tb-Ta ⁇
  • the temperature is 300°C.
  • the compound A x B y is segregated in the mother element A.
  • the crystal grain size of the parent element A and the crystal grain size of the compound A x B y are 10 nm or more and 100 nm or less. Thereby, the heat resistance and power resistance of the IDT electrode 3 can be improved. Details of this will be explained below.
  • the base element A in the electrode material of the IDT electrode 3 is Al.
  • Additive B is Ce.
  • FIG. 3 shows a binary phase diagram of the mother element Al and the additive Ce.
  • FIG. 3 is a binary phase diagram of Al and Ce.
  • the state in region C surrounded by the dashed line in FIG. 3 is the state of an intermetallic compound of Al and Ce.
  • the intermetallic compound is Al 11 Ce 3 .
  • both the base element Al and the additive Ce are metals.
  • region C is included in the region where the concentration of the additive Ce is 50 at % or less. Therefore, as in 2) above, in the binary phase diagram of the mother element Al and the additive Ce, in the region where the concentration of the additive Ce is 50 at% or less, the state of the compound represented by Al 11 Ce 3 is included. .
  • the melting point Ta of the parent element Al shown in FIG. 3 is 660°C.
  • the additive Ce has a melting point Tb of 798°C.
  • the compound Al 11 Ce 3 is segregated in the parent element Al.
  • the crystal grain size of the parent element Al and the crystal grain size of the compound Al 11 Ce 3 are 10 nm or more and 100 nm or less.
  • the states of the parent element A and the compound A x B y in the electrode material of the IDT electrode 3 can be observed using, for example, a TEM (Transmission Electron Microscope). It can also be confirmed by calculating the crystallite diameter using the Scherrer equation of XRD (X-ray diffraction).
  • the heat resistance and power resistance of the IDT electrode 3 can be improved.
  • Hall-Petch's law the smaller the grain size of a material, the greater the yield stress of the material.
  • the smaller the grain size of a material the higher the mechanical strength of the material. More specifically, when a material has a small grain size, the proportion of grain boundaries in the material increases. Grain boundaries act as barriers to dislocations. Dislocations are responsible for plastic deformation. Therefore, the more grain boundaries there are in a material, the more difficult it is for the material to undergo plastic deformation. Therefore, Hall-Petch's law holds true.
  • the grain size is 10 nm or less, the smaller the grain size of the material, the lower the yield stress of the material. This relationship is the inverse Hall-Petch law. This is caused by grain boundary sliding.
  • the crystal grain size of the parent element Al and the crystal grain size of the compound Al 11 Ce 3 are 10 nm or more and 100 nm or less. Thereby, the mechanical strength of the IDT electrode 3 is high based on the Hall-Petch law and the inverse Hall-Petch law.
  • the melting point Tc of the compound Al 11 Ce 3 is higher than the melting point Ta of the parent element Al. Thereby, even when high power is applied to the IDT electrode 3 and the IDT electrode 3 becomes high temperature, the inside of the electrode material is stabilized.
  • the mother element Al and the compound Al 11 Ce 3 can be kept within the above crystal grain size range, and the IDT electrode 3 is not easily damaged. Therefore, the heat resistance and power resistance of the IDT electrode 3 can be improved.
  • FIGS. 5(a) to 5(d) are schematic front sectional views for explaining an example of the method for manufacturing the elastic wave device according to the first embodiment.
  • FIGS. 5(a) to 5(d) the vicinity of a portion corresponding to a pair of electrode fingers is shown.
  • a resist pattern 7 is formed on the piezoelectric substrate 2.
  • an alloy film 8 is formed on the piezoelectric substrate 2 and the resist pattern 7.
  • the alloy film 8 may be formed, for example, by alloy vapor deposition using an Al--Ce alloy in the form of pellets.
  • the ultimate degree of vacuum may be, for example, 6 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less.
  • the acceleration voltage may be, for example, 10 kV.
  • the resist pattern 7 is peeled off.
  • the alloy film 8 is patterned as shown in FIG. 5(c).
  • the alloy film 8 is heat-treated.
  • the temperature of the heat treatment may be, for example, 250°C or higher and 290°C or lower.
  • the heat treatment time may be, for example, 2 hours or more and 10 hours or less. This forms the compound Al 11 Ce 3 . That is, by the above heat treatment, as shown in FIG. 5(d), an IDT electrode 3 made of the electrode material of this embodiment is obtained.
  • the compound Al 11 Ce 3 is formed.
  • the alloy film before heat treatment Al and Ce are layered together.
  • the alloy film is in a supersaturated solid solution state. More specifically, the parent element Al and the additive Ce are in a solid solution in a mutually supersaturated state. This is because Al and Ce, which are film forming materials, are rapidly cooled during deposition of the alloy film.
  • the supersaturated solid solution alloy is separated into particles of the parent element Al and particles of the compound Al 11 Ce 3 . Therefore, in the obtained electrode material, the compound Al 11 Ce 3 is segregated in the parent element Al. This behavior in which a compound segregates into the parent element due to heat treatment from a supersaturated solid solution state occurs only in limited combinations of elements, such as Al and Ce.
  • the crystal grain size of the parent element Al and the crystal grain size of the compound Al 11 Ce 3 can be set to 10 nm or more and 100 nm or less.
  • the above manufacturing method is just an example, and the lift-off method does not necessarily have to be used when forming the IDT electrode 3.
  • a resist pattern may be formed on the alloy film, and then etching may be performed.
  • Formation of the alloy film is not limited to alloy vapor deposition, and, for example, binary vapor deposition of Al and Ce may be performed, or a sputtering method may be used.
  • the films may be formed simultaneously using Al and Ce as film forming materials.
  • the base element A is Al and the additive B is Ce.
  • the mother element A and the additive B are not limited to the above. However, it is preferable that the mother element A is Al.
  • additive B is preferably one type of element selected from the group consisting of Ba, Ca, Ce, La, Sb, Sr, Yb, and Pr.
  • Table 1 when Al is used as the base element A and each of the above elements is used as the additive B, the melting point Tb, the difference in melting point Tb-Ta, the compositional formula of the compound A x B y , and the composition of the compound A x B y are shown.
  • the melting point Tc is shown.
  • the heat resistance and power resistance of the IDT electrode can be improved as in the present embodiment.
  • FIG. 1 schematically shows a cross section of each electrode finger along a direction perpendicular to the direction in which each electrode finger extends.
  • the cross-sectional shape of each electrode finger is shown as a rectangle. That is, the side surfaces of the electrode fingers extend parallel to the normal direction of the main surface of the piezoelectric substrate 2. Note that the side surface of the electrode finger is a surface connected to two surfaces of the electrode finger that face each other in the thickness direction. However, the side surface of each electrode finger may be inclined with respect to the normal direction of the main surface of the piezoelectric substrate 2.
  • the cross-sectional shape of each electrode finger may be, for example, a trapezoid.
  • a dielectric film may be provided on the piezoelectric substrate 2 so as to cover the IDT electrode 3.
  • the IDT electrode 3 is less likely to be damaged.
  • silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like can be used for the dielectric film.
  • silicon oxide is used for the dielectric film, the frequency-temperature characteristics of the acoustic wave device 1 can be improved.
  • FIG. 6 is a schematic front sectional view of the elastic wave device according to the second embodiment.
  • This embodiment differs from the first embodiment in that the IDT electrode 13 is made of a laminate.
  • the elastic wave device of this embodiment has the same configuration as the elastic wave device 1 of the first embodiment.
  • the IDT electrode 13 has a first layer 14 and a second layer 15. Specifically, the first layer 14 is provided on the piezoelectric substrate 2. A second layer 15 is provided on the first layer 14. The first layer 14 is a layer using the same electrode material as in the first embodiment. The second layer 15 is a low resistance layer. The electrical resistance of the second layer 15 is lower than that of the first layer 14.
  • the first layer 14 in this embodiment uses the same electrode material as the IDT electrode 3 in the first embodiment. Therefore, the heat resistance and power resistance of the IDT electrode 13 can be improved. Furthermore, since the second layer 15 as a low resistance layer is provided, the electrical resistance of the IDT electrode 13 can be lowered.
  • the number of layers of the IDT electrode 13 may be three or more. Also in this case, it is preferable that the first layer 14 is located closer to the piezoelectric substrate 2 than the second layer 15 is. Thereby, the heat resistance and power resistance of the IDT electrode 13 can be improved more reliably.
  • a third embodiment of the present invention will be described below. Note that the third embodiment differs from the first embodiment only in the material of the IDT electrode. Therefore, in the description of the third embodiment, the drawings and symbols used in the description of the first embodiment will be used.
  • the base element A of the IDT electrode 3 is Al.
  • Additive B is one type of element selected from the group consisting of Ba, Ca, Sb, Sr, Sm, and Dy.
  • the third embodiment has the configurations 1), 2), 4), and 5) above in the first embodiment. That is, 1) Contains base element A and additive B. 2) In the binary phase diagram of base element A and additive B, the region where the concentration of additive B is 50 at% or less includes the state of the compound represented by A x B y . 4) The compound A x B y is segregated in the mother element A. 5) The crystal grain size of the parent element A and the crystal grain size of the compound A x B y are 10 nm or more and 100 nm or less.
  • the third embodiment has the following configuration 6) instead of the configuration 3) above. 6)
  • the melting point Ta of the parent element A is lower than the melting point Tc of the compound A x B y . That is, Ta ⁇ Tc.
  • the relationship between the melting point Ta of the base element A and the melting point Tb of the additive is not limited to Tb-Ta ⁇ 300°C.
  • the third embodiment has the following configuration 7). 7) When the temperature at which the vapor pressure of base element A or additive B becomes 1 Pa is defined as 1 Pa vapor pressure temperature, the 1 Pa vapor pressure temperature of base element A is higher than the 1 Pa vapor pressure temperature of additive B.
  • Table 2 shows the 1 Pa vapor pressure temperature, the compositional formula of the compound A x B y, and the melting point Tc of the compound A x B y for the combination of the base element A and the additive B in the third embodiment. Note that when the mother element A is Al, the melting point Ta is 660°C.
  • the heat resistance and power resistance of the IDT electrode 3 can be improved as in the first embodiment.
  • the elastic wave device of the third embodiment can be obtained, for example, by the manufacturing method shown in FIGS. 5(a) to 5(d).
  • the 1 Pa vapor pressure temperature of the base element A is higher than the 1 Pa vapor pressure temperature of the additive B. Therefore, when forming the alloy film 8 shown in FIG. 5B by vapor deposition, the vapor pressure of the additive B is higher than that of the base element A. In this way, by creating a difference in vapor pressure between the additive B and the base element A, the alloy film 8 can be suitably formed by vapor deposition.
  • the same electrode material as the IDT electrode 3 of the third embodiment may be used for the first layer 14 of the IDT electrode 13. Also in this case, the heat resistance and power resistance of the IDT electrode 13 can be improved.

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Abstract

ＩＤＴ電極の耐熱性及び耐電力性を高めることができる、弾性波装置を提供する。　弾性波装置１は、圧電性基板２と、圧電性基板２上に設けられているＩＤＴ電極３とを備える。ＩＤＴ電極３は、母元素である金属元素をＡ、添加物である元素をＢとしたときに、母元素Ａ及び添加物Ｂを含む電極材料が用いられた層を有する。ｘ及びｙを任意の正数としたときに、母元素Ａ及び添加物Ｂの２元状態図における、添加物Ｂの濃度が５０ａｔ％以下である領域において、ＡｘＢｙにより表わされる化合物の状態が含まれる。２元状態図において、母元素Ａの融点をＴａ、添加物Ｂの融点をＴｂ、化合物ＡｘＢｙの融点をＴｃとしたときに、Ｔａ＜Ｔｃであり、かつＴｂ－Ｔａ＜３００℃である。電極材料において、母元素Ａ中に化合物ＡｘＢｙが偏析している。電極材料において、母元素Ａの結晶粒径及び化合物ＡｘＢｙの結晶粒径が、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。

Description

弾性波装置
　本発明は、弾性波装置に関する。
　従来、弾性波装置は、携帯電話機のフィルタなどに広く用いられている。下記の特許文献１には、弾性波装置の一例としての、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ）素子が開示されている。このＳＡＷ素子においては、圧電体基板上にＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極が設けられている。ＩＤＴ電極には、Ａｌと金属間化合物を形成する金属、及びＡｌが含まれている。
特開２００４－２６０１９４号公報
　特許文献１に記載された弾性波装置のように、ＩＤＴ電極に合金材料を用いる場合には、耐熱性及び耐電力性を十分に高めることができない場合がある。
　本発明の目的は、ＩＤＴ電極の耐熱性及び耐電力性を高めることができる、弾性波装置を提供することにある。
　本発明に係る弾性波装置のある広い局面では、圧電性基板と、前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極とが備えられており、前記ＩＤＴ電極が、母元素である金属元素をＡ、添加物である元素をＢとしたときに、前記母元素Ａ及び前記添加物Ｂを含む電極材料が用いられた層を有し、ｘ及びｙを任意の正数としたときに、前記母元素Ａ及び前記添加物Ｂの２元状態図における、前記添加物Ｂの濃度が５０ａｔ％以下である領域において、ＡｘＢｙにより表わされる化合物の状態が含まれ、前記２元状態図において、前記母元素Ａの融点をＴａ、前記添加物Ｂの融点をＴｂ、前記化合物ＡｘＢｙの融点をＴｃとしたときに、Ｔａ＜Ｔｃであり、かつＴｂ－Ｔａ＜３００℃であり、前記電極材料において、前記母元素Ａ中に前記化合物ＡｘＢｙが偏析しており、前記電極材料において、前記母元素Ａの結晶粒径及び前記化合物ＡｘＢｙの結晶粒径が、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。
　本発明に係る弾性波装置の他の広い局面では、圧電性基板と、前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極とが備えられており、前記ＩＤＴ電極が、母元素である金属元素をＡ、添加物である元素をＢとしたときに、前記母元素Ａ及び前記添加物Ｂを含む電極材料が用いられた層を有し、ｘ及びｙを任意の正数としたときに、前記電極材料が、ＡｘＢｙにより表わされる化合物を含み、前記母元素ＡがＡｌであり、前記添加物Ｂが、Ｂａ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｙｂ及びＰｒからなる群から選択される１種の元素であり、前記電極材料において、前記母元素Ａの結晶粒径及び前記化合物ＡｘＢｙの結晶粒径が、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。
　本発明に係る弾性波装置のさらに他の広い局面では、圧電性基板と、前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極とが備えられており、前記ＩＤＴ電極が、母元素である金属元素をＡ、添加物である元素をＢとしたときに、前記母元素Ａ及び前記添加物Ｂを含む電極材料が用いられた層を有し、ｘ及びｙを任意の正数としたときに、前記母元素Ａ及び前記添加物Ｂの２元状態図における、前記添加物Ｂの濃度が５０ａｔ％以下である領域において、ＡｘＢｙにより表わされる化合物の状態が含まれ、前記２元状態図において、前記母元素Ａの融点をＴａ、前記添加物Ｂの融点をＴｂ、前記化合物ＡｘＢｙの融点をＴｃとしたときに、Ｔａ＜Ｔｃであり、前記母元素Ａまたは前記添加物Ｂの、蒸気圧が１Ｐａとなる温度を１Ｐａ蒸気圧温度としたときに、前記母元素Ａの１Ｐａ蒸気圧温度が前記添加物Ｂの１Ｐａ蒸気圧温度よりも高く、前記電極材料において、前記母元素Ａ中に前記化合物ＡｘＢｙが偏析しており、前記電極材料において、前記母元素Ａの結晶粒径及び前記化合物ＡｘＢｙの結晶粒径が、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。
　本発明に係る弾性波装置のさらに他の広い局面では、圧電性基板と、前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極とが備えられており、前記ＩＤＴ電極が、母元素である金属元素をＡ、添加物である元素をＢとしたときに、前記母元素Ａ及び前記添加物Ｂを含む電極材料が用いられた層を有し、ｘ及びｙを任意の正数としたときに、前記電極材料が、ＡｘＢｙにより表わされる化合物を含み、前記母元素ＡがＡｌであり、前記添加物Ｂが、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｓｍ及びＤｙからなる群から選択される１種の元素であり、前記電極材料において、前記母元素Ａの結晶粒径及び前記化合物ＡｘＢｙの結晶粒径が、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。
　本発明に係る弾性波装置によれば、ＩＤＴ電極の耐熱性及び耐電力性を高めることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的正面断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。 図３は、Ａｌ及びＣｅの２元状態図である。 図４は、ホールペッチ則及び逆ホールペッチ則を説明するための図である。 図５（ａ）～図５（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための模式的正面断面図である。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の模式的正面断面図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
　なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的正面断面図である。図２は、第１の実施形態に係る弾性波装置の模式的平面図である。なお、図１は、図２中のＩ－Ｉ線に沿う模式的断面図である。
　図１に示すように、弾性波装置１は圧電性基板２を有する。本実施形態においては、圧電性基板２は、圧電体層のみからなる基板である。圧電体層の材料としては、例えば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、水晶、またはＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などを用いることができる。なお、圧電性基板２は、圧電体層を含む積層基板からなっていてもよい。
　圧電性基板２上にはＩＤＴ電極３が設けられている。ＩＤＴ電極３に交流電圧を印加することにより、弾性波が励振される。圧電性基板２上におけるＩＤＴ電極３の弾性波伝搬方向両側には、１対の反射器４Ａ及び反射器４Ｂが設けられている。このように、本実施形態の弾性波装置１は弾性表面波共振子である。なお、本発明の弾性波装置は弾性波共振子に限定されず、例えば、複数の弾性波共振子を含むフィルタ装置やマルチプレクサであってもよい。
　図２に示すように、ＩＤＴ電極３は、第１のバスバー５Ａ及び第２のバスバー５Ｂと、複数の第１の電極指６Ａ及び複数の第２の電極指６Ｂとを有する。第１のバスバー５Ａ及び第２のバスバー５Ｂは互いに対向している。第１のバスバー５Ａに、複数の第１の電極指６Ａの一端がそれぞれ接続されている。第２のバスバー５Ｂに、複数の第２の電極指６Ｂの一端がそれぞれ接続されている。複数の第１の電極指６Ａ及び複数の第２の電極指６Ｂは互いに間挿し合っている。以下においては、第１の電極指６Ａ及び第２の電極指６Ｂをまとめて、単に電極指と記載することがある。
　本実施形態においては、ＩＤＴ電極３、反射器４Ａ及び反射器４Ｂは、単層の金属膜からなる。もっとも、ＩＤＴ電極３、反射器４Ａ及び反射器４Ｂは、積層体からなっていてもよい。
　本実施形態の特徴は、ＩＤＴ電極３に用いられている電極材料が、以下の１）～５）の全ての構成を有することにある。１）母元素である金属元素をＡ、添加物である元素をＢとしたときに、母元素Ａ及び添加物Ｂを含む。本明細書において母元素とは、電極材料において占める割合が５０ａｔ％を超える元素をいう。２）ｘ及びｙを任意の正数としたときに、母元素Ａ及び添加物Ｂの２元状態図における、添加物Ｂの濃度が５０ａｔ％以下である領域において、ＡｘＢｙにより表わされる化合物の状態が含まれる。３）該２元状態図において、母元素Ａの融点をＴａ、添加物Ｂの融点をＴｂ、化合物ＡｘＢｙの融点をＴｃとしたときに、Ｔａ＜Ｔｃであり、かつＴｂ－Ｔａ＜３００℃である。４）母元素Ａ中に化合物ＡｘＢｙが偏析している。５）母元素Ａの結晶粒径及び化合物ＡｘＢｙの結晶粒径が、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。それによって、ＩＤＴ電極３の耐熱性及び耐電力性を高めることができる。この詳細を以下において説明する。
　本実施形態では、具体的には、ＩＤＴ電極３の電極材料における母元素ＡはＡｌである。添加物ＢはＣｅである。母元素Ａｌ及び添加物Ｃｅの２元状態図を図３により示す。
　図３は、Ａｌ及びＣｅの２元状態図である。
　図３中の一点鎖線により囲まれている領域Ｃにおける状態は、Ａｌ及びＣｅの金属間化合物の状態であることがわかる。具体的には、該金属間化合物はＡｌ１１Ｃｅ３である。該化合物においては、ｘ＝１１であり、ｙ＝３である。本実施形態では、母元素Ａｌ及び添加物Ｃｅの双方が金属である。２元状態図において領域Ｃは、添加物Ｃｅの濃度が５０ａｔ％以下である領域に含まれる。よって、上記２）のように、母元素Ａｌ及び添加物Ｃｅの２元状態図における、添加物Ｃｅの濃度が５０ａｔ％以下である領域において、Ａｌ１１Ｃｅ３により表わされる化合物の状態が含まれる。
　図３に示す母元素Ａｌの融点Ｔａは６６０℃である。添加物Ｃｅの融点Ｔｂは７９８℃である。化合物Ａｌ１１Ｃｅ３の融点Ｔｃは１２３５℃である。よって、上記３）のように、Ｔａ＜Ｔｃであり、かつＴｂ－Ｔａ＝１３８℃＜３００℃である。
　そして、上記４）のように、ＩＤＴ電極３の電極材料においては、母元素Ａｌ中に化合物Ａｌ１１Ｃｅ３が偏析している。上記５）のように、該電極材料において、母元素Ａｌの結晶粒径及び化合物Ａｌ１１Ｃｅ３の結晶粒径は、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。
　ＩＤＴ電極３の電極材料における母元素Ａ及び化合物ＡｘＢｙの状態は、例えば、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察することができる。また、ＸＲＤ（Ｘ－ｒａｙ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）のシェラーの式による結晶子径計算によっても確認できる。
　本実施形態においては、ＩＤＴ電極３の耐熱性及び耐電力性を高めることができる。これは、ホールペッチ則及び逆ホールペッチ則に関連する。図４に示すように、ホールペッチ則によれば、材料において粒経が小さいほど、材料の降伏応力が大きい。なお、材料において粒経が小さいほど、材料の機械的強度が高いということも成立する。より詳細には、材料において粒経が小さい場合には、材料中に占める粒界の割合いが多くなる。粒界は、転位に対する障壁の機能を果たす。転位は塑性変形を担う。そのため、材料において粒界が多いほど、材料は塑性変形し難い。よって、ホールペッチ則が成立する。他方、粒経が１０ｎｍ以下である場合には、材料の粒経が小さいほど、材料の降伏応力が小さい。この関係が逆ホールペッチ則である。これは、粒界滑りに起因する。
　弾性波装置１のＩＤＴ電極３の電極材料においては、母元素Ａｌの結晶粒径及び化合物Ａｌ１１Ｃｅ３の結晶粒径は、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。それによって、ホールペッチ則及び逆ホールペッチ則に基づき、ＩＤＴ電極３の機械的強度が高い。加えて、ＩＤＴ電極３の電極材料においては、母元素Ａｌの融点Ｔａよりも化合物Ａｌ１１Ｃｅ３の融点Ｔｃが高い。それによって、ＩＤＴ電極３に高い電力が印加され、ＩＤＴ電極３が高温になった際においても、電極材料の内部が安定する。よって、ＩＤＴ電極３が高温の状態においても、母元素Ａｌ及び化合物Ａｌ１１Ｃｅ３を上記結晶粒径の範囲内とすることができ、ＩＤＴ電極３が破損し難い。従って、ＩＤＴ電極３の耐熱性及び耐電力性を高めることができる。
　以下において、本実施形態の弾性波装置１の製造方法の一例を説明する。
　図５（ａ）～図５（ｄ）は、第１の実施形態に係る弾性波装置の製造方法の一例を説明するための模式的正面断面図である。図５（ａ）～図５（ｄ）においては、１対の電極指に相当する部分付近を示す。
　図５（ａ）に示すように、圧電性基板２上に、レジストパターン７を形成する。次に、図５（ｂ）に示すように、圧電性基板２上及びレジストパターン７上に、合金膜８を成膜する。合金膜８の成膜は、例えば、Ａｌ－Ｃｅ合金をペレットとして、合金蒸着により行えばよい。合金蒸着に際し、到達真空度は、例えば６×１０－４Ｐａ以下とすればよい。加速電圧は、例えば１０ｋＶとすればよい。
　次に、レジストパターン７を剥離する。それによって、図５（ｃ）に示すように、合金膜８がパターニングされる。次に、合金膜８の熱処理を行う。熱処理の温度は、例えば、２５０℃以上、２９０℃以下とすればよい。熱処理の時間は、例えば、２時間以上、１０時間以下とすればよい。これにより、化合物Ａｌ１１Ｃｅ３が形成される。すなわち、上記熱処理によって、図５（ｄ）に示すように、本実施形態における電極材料からなるＩＤＴ電極３を得る。
　上記のように、適切な熱処理を行うことによって、化合物Ａｌ１１Ｃｅ３が形成される。
　熱処理前の合金膜においては、Ａｌ及びＣｅが混在して積層されている。合金膜は過飽和固溶体の状態である。より具体的には、母元素Ａｌ及び添加物Ｃｅが、互いに過飽和の状態において固溶している。これは、合金膜の成膜に際し、成膜材料であるＡｌ及びＣｅが、被着時に急冷されることによる。
　その後、熱処理を行うと、過飽和固溶体の状態の合金が、母元素Ａｌの粒子と、化合物Ａｌ１１Ｃｅ３の粒子に分離する。よって、得られた電極材料においては、母元素Ａｌ中に化合物Ａｌ１１Ｃｅ３が偏析している。このような、過飽和固溶体の状態から、熱処理によって母元素中に化合物が偏析する挙動は、例えばＡｌ及びＣｅなどのような、限られた元素の組み合わせのみにおいて生じる。
　加えて、上記に例示したような適切な熱処理が行われることにより、ＩＤＴ電極３の電極材料における母元素Ａｌの結晶粒、及び化合物Ａｌ１１Ｃｅ３の結晶粒の粗大化が抑制される。一方で、電極材料に純金属を用いた場合には、結晶粒の粗大化を抑制し難い。例えば、純金属からなる金属膜を成膜し、当該金属膜に熱処理を行う場合、金属膜の結晶粒は粗大化し易い。
　これに対して、上述したように、合金膜が過飽和固溶体の状態から、適切な熱処理により母元素中に化合物を偏析させることによって、母元素の結晶粒及び化合物の結晶粒の粗大化を抑制することができる。それによって、本実施形態のように、母元素Ａｌの結晶粒径及び化合物Ａｌ１１Ｃｅ３の結晶粒径を１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とすることができる。
　さらに、Ｔｂ－Ｔａ＜３００℃であることにより、母元素Ａｌの結晶粒及び化合物Ａｌ１１Ｃｅ３の結晶粒の粗大化をより確実に抑制することができる。これは、添加物Ｃｅの融点Ｔｂが低いため、成膜材料全体としてのエネルギーが小さくなり、被着時の成膜材料の粒の粗大化が抑制されることによると考えられる。
　上記においては、リフトオフ法を用いた、弾性波装置１の製造方法を示した。もっとも上記の製造方法は一例であって、ＩＤＴ電極３の形成に際し、必ずしもリフトオフ法を用いなくともよい。例えば、圧電性基板２上に合金膜を成膜した後に、合金膜上にレジストパターンを形成し、その後にエッチングを行ってもよい。合金膜の成膜は、合金蒸着に限定されず、例えば、Ａｌ及びＣｅの２元蒸着を行ってもよく、あるいは、スパッタリング法を用いてもよい。Ａｌ及びＣｅを成膜材料として同時に成膜すればよい。
　本実施形態においては、母元素ＡがＡｌであり、添加物ＢがＣｅである例を示した。なお、母元素Ａ及び添加物Ｂは上記に限定されない。もっとも、母元素ＡはＡｌであることが好ましい。一方で、添加物Ｂは、Ｂａ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｙｂ及びＰｒからなる群から選択される１種の元素であることが好ましい。表１において、母元素ＡとしてＡｌを用い、添加物Ｂとして上記各元素を用いた場合における、融点Ｔｂ、融点の差Ｔｂ－Ｔａ、化合物ＡｘＢｙの組成式、化合物ＡｘＢｙの融点Ｔｃを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　添加物Ｂとして、Ｃｅ以外の、上記のいずれの元素を用いた場合においても、本実施形態と同様に、ＩＤＴ電極の耐熱性及び耐電力性を高めることができる。
　ところで、図１には、各電極指が延びる方向と直交する方向に沿う、各電極指の断面が模式的に示されている。各電極指の断面形状は矩形として示されている。すなわち、電極指の側面が、圧電性基板２の主面の法線方向と平行に延びている。なお、電極指の側面とは、厚み方向において対向し合う電極指の２つの面に接続された面である。もっとも、各電極指の側面が、圧電性基板２の主面の法線方向に対して傾斜していてもよい。各電極指の断面形状は、例えば、台形などであってもよい。
　ＩＤＴ電極３を覆うように、圧電性基板２上に誘電体膜が設けられていてもよい。この場合には、ＩＤＴ電極３が破損し難い。誘電体膜には、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素などを用いることができる。誘電体膜に、酸化ケイ素を用いた場合には、弾性波装置１の周波数温度特性を改善することができる。
　図６は、第２の実施形態に係る弾性波装置の模式的正面断面図である。
　本実施形態は、ＩＤＴ電極１３が積層体からなる点において第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の弾性波装置は第１の実施形態の弾性波装置１と同様の構成を有する。
　ＩＤＴ電極１３は第１の層１４及び第２の層１５を有する。具体的には、圧電性基板２上に第１の層１４が設けられている。第１の層１４上に第２の層１５が設けられている。第１の層１４は、第１の実施形態と同様の電極材料が用いられた層である。第２の層１５は低抵抗層である。第２の層１５の電気抵抗は、第１の層１４の電気抵抗よりも低い。
　上記のように、本実施形態における第１の層１４には、第１の実施形態のＩＤＴ電極３と同様の電極材料が用いられている。よって、ＩＤＴ電極１３の耐熱性及び耐電力性を高めることができる。さらに、低抵抗層としての第２の層１５が設けられているため、ＩＤＴ電極１３の電気抵抗を低くすることができる。
　なお、ＩＤＴ電極１３の層数は３層以上であってもよい。この場合においても、第１の層１４が第２の層１５よりも圧電性基板２側に位置していることが好ましい。それによって、ＩＤＴ電極１３の耐熱性及び耐電力性をより確実に高めることができる。
　以下において、本発明の第３の実施形態を示す。なお、第３の実施形態は、ＩＤＴ電極の材料のみが第１の実施形態と異なる。そのため、第３の実施形態の説明には、第１の実施形態の説明に用いた図面及び符号を援用することとする。
　図１を援用して示す第３の実施形態においては、ＩＤＴ電極３の母元素ＡはＡｌである。添加物Ｂは、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｓｍ及びＤｙからなる群から選択される１種の元素である。
　第３の実施形態は、第１の実施形態における上記１）、２）、４）及び５）の構成を有する。すなわち、１）母元素Ａ及び添加物Ｂを含む。２）母元素Ａ及び添加物Ｂの２元状態図における、添加物Ｂの濃度が５０ａｔ％以下である領域において、ＡｘＢｙにより表わされる化合物の状態が含まれる。４）母元素Ａ中に化合物ＡｘＢｙが偏析している。５）母元素Ａの結晶粒径及び化合物ＡｘＢｙの結晶粒径が、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。
　加えて、第３の実施形態は、上記３）の構成の代わりに、以下の６）の構成を有する。６）母元素Ａの融点Ｔａは、化合物ＡｘＢｙの融点Ｔｃよりも低い。すなわち、Ｔａ＜Ｔｃである。他方、母元素Ａの融点Ｔａ及び添加物の融点Ｔｂの関係は、Ｔｂ－Ｔａ＜３００℃には限られない。
　さらに、第３の実施形態は、以下の７）の構成を有する。７）母元素Ａまたは添加物Ｂの、蒸気圧が１Ｐａとなる温度を１Ｐａ蒸気圧温度としたときに、母元素Ａの１Ｐａ蒸気圧温度が添加物Ｂの１Ｐａ蒸気圧温度よりも高い。
　表２において、第３の実施形態における母元素Ａ及び添加物Ｂの組み合わせとした場合の、１Ｐａ蒸気圧温度、化合物ＡｘＢｙの組成式、化合物ＡｘＢｙの融点Ｔｃを示す。なお、母元素ＡがＡｌである場合、融点Ｔａは６６０℃である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ＩＤＴ電極３の耐熱性及び耐電力性を高めることができる。
　なお、第３の実施形態の弾性波装置は、例えば、図５（ａ）～図５（ｄ）に示した製造方法により得ることができる。第３の実施形態においては、母元素Ａの１Ｐａ蒸気圧温度が添加物Ｂの１Ｐａ蒸気圧温度よりも高い。そのため、図５（ｂ）を援用して示す合金膜８を、蒸着により成膜する際に、添加物Ｂの蒸気圧が、母元素Ａの蒸気圧よりも高い。このように、添加物Ｂ及び母元素Ａにおいて蒸気圧に差が生じることによって、合金膜８を蒸着によって好適に成膜することができる。
　母元素Ａ及び添加物Ｂの組み合わせが表２に示す組み合わせである場合においても、図５（ｃ）を援用して示す合金膜８を熱処理することにより、母元素Ａ中に化合物ＡｘＢＹが偏析する。
　図６に示す第２の実施形態において、ＩＤＴ電極１３における第１の層１４に、第３の実施形態のＩＤＴ電極３と同様の電極材料が用いてもよい。この場合においても、ＩＤＴ電極１３の耐熱性及び耐電力性を高めることができる。
１…弾性波装置
２…圧電性基板
３…ＩＤＴ電極
４Ａ，４Ｂ…反射器
５Ａ，５Ｂ…第１，第２のバスバー
６Ａ，６Ｂ…第１，第２の電極指
７…レジストパターン
８…合金膜
１３…ＩＤＴ電極
１４，１５…第１，第２の層

Claims (6)

  1. 　圧電性基板と、
    　前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、
    を備え、
    　前記ＩＤＴ電極が、母元素である金属元素をＡ、添加物である元素をＢとしたときに、前記母元素Ａ及び前記添加物Ｂを含む電極材料が用いられた層を有し、
    　ｘ及びｙを任意の正数としたときに、前記母元素Ａ及び前記添加物Ｂの２元状態図における、前記添加物Ｂの濃度が５０ａｔ％以下である領域において、ＡｘＢｙにより表わされる化合物の状態が含まれ、
    　前記２元状態図において、前記母元素Ａの融点をＴａ、前記添加物Ｂの融点をＴｂ、前記化合物ＡｘＢｙの融点をＴｃとしたときに、Ｔａ＜Ｔｃであり、かつＴｂ－Ｔａ＜３００℃であり、
    　前記電極材料において、前記母元素Ａ中に前記化合物ＡｘＢｙが偏析しており、
    　前記電極材料において、前記母元素Ａの結晶粒径及び前記化合物ＡｘＢｙの結晶粒径が、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である、弾性波装置。
  2. 　前記母元素ＡがＡｌであり、
    　前記添加物Ｂが、Ｂａ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｙｂ及びＰｒからなる群から選択される１種の元素である、請求項１に記載の弾性波装置。
  3. 　圧電性基板と、
    　前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、
    を備え、
    　前記ＩＤＴ電極が、母元素である金属元素をＡ、添加物である元素をＢとしたときに、前記母元素Ａ及び前記添加物Ｂを含む電極材料が用いられた層を有し、
    　ｘ及びｙを任意の正数としたときに、前記電極材料が、ＡｘＢｙにより表わされる化合物を含み、
    　前記母元素ＡがＡｌであり、
    　前記添加物Ｂが、Ｂａ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｙｂ及びＰｒからなる群から選択される１種の元素であり、
    　前記電極材料において、前記母元素Ａの結晶粒径及び前記化合物ＡｘＢｙの結晶粒径が、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である、弾性波装置。
  4. 　圧電性基板と、
    　前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、
    を備え、
    　前記ＩＤＴ電極が、母元素である金属元素をＡ、添加物である元素をＢとしたときに、前記母元素Ａ及び前記添加物Ｂを含む電極材料が用いられた層を有し、
    　ｘ及びｙを任意の正数としたときに、前記母元素Ａ及び前記添加物Ｂの２元状態図における、前記添加物Ｂの濃度が５０ａｔ％以下である領域において、ＡｘＢｙにより表わされる化合物の状態が含まれ、
    　前記２元状態図において、前記母元素Ａの融点をＴａ、前記添加物Ｂの融点をＴｂ、前記化合物ＡｘＢｙの融点をＴｃとしたときに、Ｔａ＜Ｔｃであり、
    　前記母元素Ａまたは前記添加物Ｂの、蒸気圧が１Ｐａとなる温度を１Ｐａ蒸気圧温度としたときに、前記母元素Ａの１Ｐａ蒸気圧温度が前記添加物Ｂの１Ｐａ蒸気圧温度よりも高く、
    　前記電極材料において、前記母元素Ａ中に前記化合物ＡｘＢｙが偏析しており、
    　前記電極材料において、前記母元素Ａの結晶粒径及び前記化合物ＡｘＢｙの結晶粒径が、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である、弾性波装置。
  5. 　圧電性基板と、
    　前記圧電性基板上に設けられているＩＤＴ電極と、
    を備え、
    　前記ＩＤＴ電極が、母元素である金属元素をＡ、添加物である元素をＢとしたときに、前記母元素Ａ及び前記添加物Ｂを含む電極材料が用いられた層を有し、
    　ｘ及びｙを任意の正数としたときに、前記電極材料が、ＡｘＢｙにより表わされる化合物を含み、
    　前記母元素ＡがＡｌであり、
    　前記添加物Ｂが、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｂ、Ｓｒ、Ｓｍ及びＤｙからなる群から選択される１種の元素であり、
    　前記電極材料において、前記母元素Ａの結晶粒径及び前記化合物ＡｘＢｙの結晶粒径が、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である、弾性波装置。
  6. 　前記ＩＤＴ電極が、前記電極材料が用いられた層よりも電気抵抗が低い、低抵抗層を有し、前記電極材料が用いられた層が、前記低抵抗層よりも、前記圧電性基板側に位置している、請求項１～５のいずれか１項に記載の弾性波装置。
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