JPH0348511A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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- JPH0348511A JPH0348511A JP1157222A JP15722289A JPH0348511A JP H0348511 A JPH0348511 A JP H0348511A JP 1157222 A JP1157222 A JP 1157222A JP 15722289 A JP15722289 A JP 15722289A JP H0348511 A JPH0348511 A JP H0348511A
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Landscapes
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、水晶やＬｉＴａＯ３ （タンタル酸リチウム
） 、ＬｉＮｂＯｓ （ニオブ酸リチウム〉、Ｌｉ．Ｂ
．Ｏ，（四ホウ酸リチウム〉のような単結晶、サファイ
ア（ＡＱ２０３）基板の上に酸化亜鉛の膜を形成したＺ
ｎＯ／ＡＱ２０３等の圧電基板の表面に電極を設けた弾
性表面波装置に関する． ［背景技術］ 近年、弾性表面波（以下、ＳＡＷと称する場合がある．
）を用いたフィルタや共振子、発振千等の弾性表面波装
置が広く用いられるようになっている． これら弾性表面波装置は、一般に、圧電性を有する基板
の表面上にインターデイジタル電極（すだれ状電極）や
金属ストリップのグレーテイング電極等が形成されてい
る．このｔＦｉ金属としては、一般に、アルミニウムが
用いられているが、その理由は、フォトリソグラフィが
容易であることと、比重が小さくて電極負荷質量効果が
少なく、導電率が高いなどの特徴のためである．［発明
が解決しようとする課題］ しかしながら、このようなＳＡＷフィルターやＳＡＷ共
振子等に高電圧レベルの信号を印加すると、弾性表面波
によってアルミニウム電極が強い応力を受け、マイグレ
ーションを起こすことがわかった．これは応力によるマ
イグレーションであるので、ストレスマイグレーション
と言われている．これが発生すると、電気的短絡や挿入
損失の増加、共振子のＱの低下などが起こる．そして、
このストレスマイグレーションは高周波になる程発生し
易いので、弾性表面波装置の高周波化にあたり、大きな
問題となっていた． これに対する従来の対策としては、エレクトロマイグレ
ーションの場合と同様に、電極材料のアルミニウムに微
量のＣｕ， Ｔｉ， Ｎｉ， Ｍｇ， Ｐｄなどを添加
することにより、耐ストレスマイグレーション特性の改
善を図っているが、その特性改善はまだ不十分であった
． そこで、本発明の発明者らは、このストレスマイグレー
ションの原因をさらに追及した．その研究結果によれば
、電子ビーム蒸着やスパッタ等により形成されている従
来のアルミニウム電極は、結晶学的には一定方向に配向
しておらず、アモルファス的な多結晶膜であり、そのた
め粒界拡散によるストレスマイグレーションに対して弱
い性質を示すと考えられた． しかして、本発明は上記従来例の欠点と発明者らの到達
した知見に基づいてなされたものであり、その目的とす
るところは耐ストレスマイグレーション特性に優れたア
ルミニウム電極を備えた弾性表面波装置を提供すること
にある．［課題を解決するための手段］ このため、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板を用い
た弾性表面波装置において、結晶方位的に一定方向に配
向したアルミニウム膜によってマイグレーション防止機
能をもつ電極を形成したことを特徴としている． 前記圧電基板としては、水晶基板やＬｉＴａＯ３基板、
ＬｉＮｂＯ３基板、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７基板、サファイア基
板上にＺｎＯ’ｆ’Ｊ膜をエピタキシャル成長させたも
の等を用いることができる． また、圧電基板として水晶基板を用いる場合には、回転
Ｙカット水晶基板、なかでも２５゜回転カットから３９
゜回転Ｙカットの範囲のものが好ましく、前記アルミニ
ウム膜としては＜３１１）配向膜が適当である． また、圧電基板としてＬｉ２Ｂ４（ｈ基板を用いる場合
には、４５゜回転Ｘカット基板が好ましい．さらに、ア
ルミニウム膜には、Ｃｕ， Ｔｉ， Ｎｉ，Ｍｇ， Ｐ
ｄ等の耐マイグレーション特性に優れた添加物を微量添
加するのが効果的であり、その添加量としては０．１ｗ
ｔ％〜１０ｗｔ％の範囲で用いるのが適当である． ［作用］ 上述のように、従来のアルミニウム電極は、結晶方位的
に一定方向に配向していないアモルファス的な多結晶膜
であり、このためストレスマイグレーションに対して弱
かった． これに対し、本発明の弾性表面波装置にあっては、一定
方位に結晶軸配向したアルミニウム膜の電極を用いてい
る．このような結晶学的に一定方位に配向したアルミニ
ウム電極は、単結晶膜に近い性質を示すと考えられ、粒
界拡散によるストレスマイグレーションに対して非常に
強くなる．したがって、本発明の弾性表面波装置によれ
ば、ストレスマイグレーションの発生を抑制でき、スト
レスマイグレーションによる電気的短絡や挿入損失を低
減でき、共振子のＱを良好に維持することができる．特
に、従来、ストレスマイグレーションは高周波になるほ
ど顕著であったので、本発明によれば弾性表面波装置の
高周波特性を良好にすることができる．さらに、高レベ
ルの信号を印加した場合にもストレスマイグレーション
の発生を抑制できるので、信号レベルの大きな回路でも
使用可能となり、また製品寿命も長くなる． ［実施例コ 以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳述する． 第１図に示すものは、２ボート弾性表面波共振子３であ
り、圧電基板１の表面に２つのインターディジタル電極
２ａを設け、この電極２ａの両側にグレーティング電極
２ｂ（反射器）を設けてあり、インターディジタル電極
２ａからはリード端子４が引き出されている。この２ボ
ートＳＡＷ共振子３を一実施例とし、製造順序に従って
次に説明する． 圧電基板１としては、鏡面研磨された３３．５゜回転Ｙ
力ット水晶基板を用い、この圧電基板１の表面に、電子
ビーム蒸着でその蒸着速度及び基板温度を適当に制御し
てアルミニウム膜を約１０００人の膜厚に形成した． たとえば、蒸着速度及び基板温度は、従来１０人／秒、
＋１６０゜Ｃで蒸着していたのを、発明者らの実験した
範囲では、４Ｏ人／秒、＋８０℃と高速、低温で蒸着す
ることにより（３１１）配向膜が得られた．このアルミ
ニウム膜の（３１１）面がエピタキシャル成長している
ことをＲ Ｈ Ｅ Ｅ Ｄ ’（反射高速電子線回折）
法により確認した（第５図（ａ）にこのＲＨＥＥＤ写真
を示す。第５図（ｂ）は第５図（ａ）の写真の説明図で
あり、イが電子ビーム、口の領域内に見えるものが反射
光である．）。従来の蒸着条件のもとでは、アルミニウ
ム膜のエピタキシャル成長は見られず、ランダム配向く
アモルファス）になっている（第６図（ａ）にこのＲＨ
ＥＥＤ写真を示す．第６図（ｂ）は第６図（ａ）の写真
の説明図で、ハが電子ビーム、二の領域内に見えるもの
が反射光である．〉． このアルミニウム膜をフォトリソグラフイによって加工
し、圧電基板１の表面に２つのインターディジタル電極
２ａとグレーティング電極２ｂを形成し、上記のような
２ボートＳＡＷ共振子３を作製した， このようにして実際に作製されたＳＡＷ共振子３におい
ては、弾性表面波の波長は約４．７ＩＪ！ｎ（電極指幅
約１．１７−） 、開口長は約１００波長、インターデ
ィジタル電極は各々５０対、金属ストリップによるグレ
ーティング電極は各々３００本である．この２ボートＳ
ＡＷ共振子の５０Ω系伝送特性は、第２図のようになっ
た．第２図に示されているように、ピーク周波数は約６
７４ＭＨｚであり、挿入損失は約６ｄＢであった．これ
は、従来のアモルファスアルミニウム電極の場合とほと
んど同様の特性である。
） 、ＬｉＮｂＯｓ （ニオブ酸リチウム〉、Ｌｉ．Ｂ
．Ｏ，（四ホウ酸リチウム〉のような単結晶、サファイ
ア（ＡＱ２０３）基板の上に酸化亜鉛の膜を形成したＺ
ｎＯ／ＡＱ２０３等の圧電基板の表面に電極を設けた弾
性表面波装置に関する． ［背景技術］ 近年、弾性表面波（以下、ＳＡＷと称する場合がある．
）を用いたフィルタや共振子、発振千等の弾性表面波装
置が広く用いられるようになっている． これら弾性表面波装置は、一般に、圧電性を有する基板
の表面上にインターデイジタル電極（すだれ状電極）や
金属ストリップのグレーテイング電極等が形成されてい
る．このｔＦｉ金属としては、一般に、アルミニウムが
用いられているが、その理由は、フォトリソグラフィが
容易であることと、比重が小さくて電極負荷質量効果が
少なく、導電率が高いなどの特徴のためである．［発明
が解決しようとする課題］ しかしながら、このようなＳＡＷフィルターやＳＡＷ共
振子等に高電圧レベルの信号を印加すると、弾性表面波
によってアルミニウム電極が強い応力を受け、マイグレ
ーションを起こすことがわかった．これは応力によるマ
イグレーションであるので、ストレスマイグレーション
と言われている．これが発生すると、電気的短絡や挿入
損失の増加、共振子のＱの低下などが起こる．そして、
このストレスマイグレーションは高周波になる程発生し
易いので、弾性表面波装置の高周波化にあたり、大きな
問題となっていた． これに対する従来の対策としては、エレクトロマイグレ
ーションの場合と同様に、電極材料のアルミニウムに微
量のＣｕ， Ｔｉ， Ｎｉ， Ｍｇ， Ｐｄなどを添加
することにより、耐ストレスマイグレーション特性の改
善を図っているが、その特性改善はまだ不十分であった
． そこで、本発明の発明者らは、このストレスマイグレー
ションの原因をさらに追及した．その研究結果によれば
、電子ビーム蒸着やスパッタ等により形成されている従
来のアルミニウム電極は、結晶学的には一定方向に配向
しておらず、アモルファス的な多結晶膜であり、そのた
め粒界拡散によるストレスマイグレーションに対して弱
い性質を示すと考えられた． しかして、本発明は上記従来例の欠点と発明者らの到達
した知見に基づいてなされたものであり、その目的とす
るところは耐ストレスマイグレーション特性に優れたア
ルミニウム電極を備えた弾性表面波装置を提供すること
にある．［課題を解決するための手段］ このため、本発明の弾性表面波装置は、圧電基板を用い
た弾性表面波装置において、結晶方位的に一定方向に配
向したアルミニウム膜によってマイグレーション防止機
能をもつ電極を形成したことを特徴としている． 前記圧電基板としては、水晶基板やＬｉＴａＯ３基板、
ＬｉＮｂＯ３基板、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７基板、サファイア基
板上にＺｎＯ’ｆ’Ｊ膜をエピタキシャル成長させたも
の等を用いることができる． また、圧電基板として水晶基板を用いる場合には、回転
Ｙカット水晶基板、なかでも２５゜回転カットから３９
゜回転Ｙカットの範囲のものが好ましく、前記アルミニ
ウム膜としては＜３１１）配向膜が適当である． また、圧電基板としてＬｉ２Ｂ４（ｈ基板を用いる場合
には、４５゜回転Ｘカット基板が好ましい．さらに、ア
ルミニウム膜には、Ｃｕ， Ｔｉ， Ｎｉ，Ｍｇ， Ｐ
ｄ等の耐マイグレーション特性に優れた添加物を微量添
加するのが効果的であり、その添加量としては０．１ｗ
ｔ％〜１０ｗｔ％の範囲で用いるのが適当である． ［作用］ 上述のように、従来のアルミニウム電極は、結晶方位的
に一定方向に配向していないアモルファス的な多結晶膜
であり、このためストレスマイグレーションに対して弱
かった． これに対し、本発明の弾性表面波装置にあっては、一定
方位に結晶軸配向したアルミニウム膜の電極を用いてい
る．このような結晶学的に一定方位に配向したアルミニ
ウム電極は、単結晶膜に近い性質を示すと考えられ、粒
界拡散によるストレスマイグレーションに対して非常に
強くなる．したがって、本発明の弾性表面波装置によれ
ば、ストレスマイグレーションの発生を抑制でき、スト
レスマイグレーションによる電気的短絡や挿入損失を低
減でき、共振子のＱを良好に維持することができる．特
に、従来、ストレスマイグレーションは高周波になるほ
ど顕著であったので、本発明によれば弾性表面波装置の
高周波特性を良好にすることができる．さらに、高レベ
ルの信号を印加した場合にもストレスマイグレーション
の発生を抑制できるので、信号レベルの大きな回路でも
使用可能となり、また製品寿命も長くなる． ［実施例コ 以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳述する． 第１図に示すものは、２ボート弾性表面波共振子３であ
り、圧電基板１の表面に２つのインターディジタル電極
２ａを設け、この電極２ａの両側にグレーティング電極
２ｂ（反射器）を設けてあり、インターディジタル電極
２ａからはリード端子４が引き出されている。この２ボ
ートＳＡＷ共振子３を一実施例とし、製造順序に従って
次に説明する． 圧電基板１としては、鏡面研磨された３３．５゜回転Ｙ
力ット水晶基板を用い、この圧電基板１の表面に、電子
ビーム蒸着でその蒸着速度及び基板温度を適当に制御し
てアルミニウム膜を約１０００人の膜厚に形成した． たとえば、蒸着速度及び基板温度は、従来１０人／秒、
＋１６０゜Ｃで蒸着していたのを、発明者らの実験した
範囲では、４Ｏ人／秒、＋８０℃と高速、低温で蒸着す
ることにより（３１１）配向膜が得られた．このアルミ
ニウム膜の（３１１）面がエピタキシャル成長している
ことをＲ Ｈ Ｅ Ｅ Ｄ ’（反射高速電子線回折）
法により確認した（第５図（ａ）にこのＲＨＥＥＤ写真
を示す。第５図（ｂ）は第５図（ａ）の写真の説明図で
あり、イが電子ビーム、口の領域内に見えるものが反射
光である．）。従来の蒸着条件のもとでは、アルミニウ
ム膜のエピタキシャル成長は見られず、ランダム配向く
アモルファス）になっている（第６図（ａ）にこのＲＨ
ＥＥＤ写真を示す．第６図（ｂ）は第６図（ａ）の写真
の説明図で、ハが電子ビーム、二の領域内に見えるもの
が反射光である．〉． このアルミニウム膜をフォトリソグラフイによって加工
し、圧電基板１の表面に２つのインターディジタル電極
２ａとグレーティング電極２ｂを形成し、上記のような
２ボートＳＡＷ共振子３を作製した， このようにして実際に作製されたＳＡＷ共振子３におい
ては、弾性表面波の波長は約４．７ＩＪ！ｎ（電極指幅
約１．１７−） 、開口長は約１００波長、インターデ
ィジタル電極は各々５０対、金属ストリップによるグレ
ーティング電極は各々３００本である．この２ボートＳ
ＡＷ共振子の５０Ω系伝送特性は、第２図のようになっ
た．第２図に示されているように、ピーク周波数は約６
７４ＭＨｚであり、挿入損失は約６ｄＢであった．これ
は、従来のアモルファスアルミニウム電極の場合とほと
んど同様の特性である。
ここで、耐電力特性（耐ストレスマイグレーション特性
）を評価するため、第３図のようなシステムを用いた．
これは、発振器５の出力にパワーアンプ６を接続して発
振器５の出力信号を電力増幅し、パワーアンプ６の出力
をＳＡＷ共振子３に印加させるようにしてある。一方、
ＳＡＷ共振子３の出力Ｐ （ｔ）はバワーメータ７に入
力されてレベル測定される．また、パワーメータ７の出
力はコンピュータ８を介して発振器５ヘフィードバック
されており、発振器５の周波数をコントロールして印加
信号の周波数が常に伝送特性のピーク周波数となるよう
にしている．また、ＳＡＷ共振子３は、恒温槽９に納め
られており、周囲温度を８５℃と高くして加速劣化させ
られた。
）を評価するため、第３図のようなシステムを用いた．
これは、発振器５の出力にパワーアンプ６を接続して発
振器５の出力信号を電力増幅し、パワーアンプ６の出力
をＳＡＷ共振子３に印加させるようにしてある。一方、
ＳＡＷ共振子３の出力Ｐ （ｔ）はバワーメータ７に入
力されてレベル測定される．また、パワーメータ７の出
力はコンピュータ８を介して発振器５ヘフィードバック
されており、発振器５の周波数をコントロールして印加
信号の周波数が常に伝送特性のピーク周波数となるよう
にしている．また、ＳＡＷ共振子３は、恒温槽９に納め
られており、周囲温度を８５℃と高くして加速劣化させ
られた。
しかして、パワーアンプ６の出力をＩＷ（５０Ω系）と
し、初期の出力レベルＰ（ｔ．）＝Ｐｏを測定しておき
、ある時間ｔ経過後の出力ｐ （ｔ）が、ｐ （ｔ）≦
ｐｏ −１．０（ｄＢ） となった時をそのＳＡＷ共振子３の寿命ｔｄとした．こ
れは、一般にｐ （ｔ）のカーブは、第４図のようにな
るので、１ｄＢの低下で寿命ｔｄの推定を行えば適当と
考えたためである． 評価した各試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、下記に示す４種の電
極金属を用いて、同一カット角水晶基板上に同一形状の
電極を形成したものである．Ａ：ランダム配向の純ＡＱ
電極 Ｂ：（ランダム配向のＡＱ＋１ｗｔ％Ｃｕ）電極Ｃ：エ
ピタキシャル純ＡＱ電極 Ｄ＝（エピタキシャルＡＱ＋１ｗｔ％Ｃｕ）電極Ａ，Ｂ
は通常のＳＡＷ共振子であり、Ｂは耐ストレスマイグレ
ーション対策として電極金属にＣｕを添加されている，
Ｃ，Ｄは本発明に係るＳＡＷ共振子であり、Ｄも電極金
属にＣｕを添加されている． 実験の結果、各試料の寿命ｔｄは、それぞれＡ：５分以
下 Ｂ：約１５０分 Ｃ：９００分以上 Ｄ：８．ＯＯＯ分以上 （２．５Ｗの場合〉となった． 試料Ａ，Ｂを比較すると、Ｃｕの添加により３０倍以上
の長寿命化が達成されているが、アルミニウム膜をエピ
タキシャル化することで、さらにその６倍以上の効果が
出ている．すなわち、純アルミニウムの・電極を用いた
試料Ａ，Ｃ同士の比較では、実に１８０倍以上の長寿命
となっている．次に、耐マイグレーション特性の改善に
効果のあるＣｕをｌｗｔ％添加したＡＱエピタキシャル
膜で電極を形成された試料Ｄの場合には、パワーアンプ
から２．５Ｗの出力を印加して寿命測定を行ったところ
、８．０００分以上の寿命が得られた．ここで、２．５
Ｗの出力を印加したのは、１Ｗでは寿命が長過ぎ、実験
を行う上で不適当であったためである．よって、Ｃｕを
添加した場合には、純ＡＱエピタキシャル膜よりも更に
大電力において長寿命となっている．一般に、電力によ
る加速係数は３〜４乗であると言われているので、２．
５Ｗの場合の加速係数はＩＷの場合の１５〜３９（ξ２
．５３〜２．５４）倍となり、２．５Ｗの出力に対する
８，０００分以上の寿命はＩＷに換算すると１２０，
０００〜３１２．０００分以上の寿命に相当する． このように、ＡＱエピタキシャル膜にＣｕを添加した場
合には、純ＡＱエピタキシャル膜の場合と比較して１３
０〜３４Ｏ倍の長寿命を達成しているが、Ｔｉ， Ｎｉ
， Ｍｇ． Ｐｄ等のマイグレーション対策用と言われ
ているＣｕ以外の添加物を用いた場合も同様に長寿命化
の効果がある．上記各添加物の添加量は、少な過ぎると
効果がないので、通常０．１ｗｔ％以上必要であり、ま
た多過ぎるとアルミニウム膜の抵抗率が増大するので、
通常１０ｗｔ％以下が望ましい．したがって、Ｃｕ，
Ｔｉ， Ｎｉ， Ｍｇ， Ｐｄ等の添加物の添加量とし
ては、０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲が好適である． また、アルミニウム配向膜の下地として、その配向を妨
げない程度の極く薄いＴｉ膜やＣ『膜などを設けてもよ
い． なお、ＡＱエピタキシャル膜は、２５°から３９゜回転
Ｙカットの範囲の水晶基板で（３１１）配向となったが
、それ以外のカット角でも配向する可能性はある．一般
に、エピタキシャル成長するためには、基板とＡＱ薄膜
との結晶格子の整合が必要であるところ、回転Ｙカット
水晶基板とＡＱ薄膜との場合には、約３０°回転Ｙカッ
ト水晶基板とＡＱエピタキシャル膜の（３１１）面とが
結晶格子的に整合しているので、２５°から３９″″回
転Ｙカット水晶基板ではＡＱ薄膜の（３１１）面がエピ
タキシャル成長したものである．しかしながら、ＡＱエ
ピタキシャル膜の（３１１）面は必ずしも水晶基板の表
面に平行である必要はなく、水晶基板のカット面が上記
角度からずれていた場合には、ＡＱエピタキシャル膜は
＜３１１＞面が水晶基板のカット面に追従して傾くよう
に配向するので、他の回転カット角の場合にもそれに対
応したＡＱ薄膜の配内方向が定まり、特に回転Ｙカット
に限定される必然性もない．例えば、２回回転カット水
晶基板の場合でも、ＡＱ薄膜の（３１１）面が格子整合
条件をほぼ満たす方向でエピタキシャル成長することが
できる． 上記の説明では、水晶基板を用いた場合について説明し
たが、圧電基板としてＬｉＴａＯ３基板やＬｉＮｂＯ３
基板、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７基板、サファイア（ ＡＱｚＯｉ
）基板の上にＺｒｉＯ薄膜を形戒したもの等を用いた場
合でも、ＡＱの戒膜条件〈例えば、イオンビームスバッ
タやイオンブレーティング等〉を適当に選択することに
より、アルミニウム配向膜を形成することが可能である
．これらの場合には、Ａｌｌエピタキシャル膜は（３１
１）面とは限らないが、いずれにしてもＡＱ Ｆｌ ｎ
と基板材料との結晶格子整合条件を満たすようにＡＱエ
ピタキシャル膜の結晶方位が定まる． 特に、圧電基板として電気機械結合係数の大きなＬｉＴ
ａＯ３基板やＬｉＮｂＯ，基板を用いれば、水晶基板を
用いた場合よりも広帯域、低損失のＳＡＷフィルタや、
容量比の小さい共振子を実現することができ、さらに用
途を拡大することができる．また、圧電基板としてＬｉ
２Ｂ４Ｏ７を用いれば、水晶基板と比較して電気機械結
合係数が大きいので、より広帯域、低損失のＳＡＷフィ
ルタや、共振子として容量比γの小さなものを実現でき
、さらに用途が広がる．とくに、４５゜回転ＸカットＬ
ｉ２Ｂ４Ｏ，基板は零温度係数であるから、一層好まし
いものである。
し、初期の出力レベルＰ（ｔ．）＝Ｐｏを測定しておき
、ある時間ｔ経過後の出力ｐ （ｔ）が、ｐ （ｔ）≦
ｐｏ −１．０（ｄＢ） となった時をそのＳＡＷ共振子３の寿命ｔｄとした．こ
れは、一般にｐ （ｔ）のカーブは、第４図のようにな
るので、１ｄＢの低下で寿命ｔｄの推定を行えば適当と
考えたためである． 評価した各試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、下記に示す４種の電
極金属を用いて、同一カット角水晶基板上に同一形状の
電極を形成したものである．Ａ：ランダム配向の純ＡＱ
電極 Ｂ：（ランダム配向のＡＱ＋１ｗｔ％Ｃｕ）電極Ｃ：エ
ピタキシャル純ＡＱ電極 Ｄ＝（エピタキシャルＡＱ＋１ｗｔ％Ｃｕ）電極Ａ，Ｂ
は通常のＳＡＷ共振子であり、Ｂは耐ストレスマイグレ
ーション対策として電極金属にＣｕを添加されている，
Ｃ，Ｄは本発明に係るＳＡＷ共振子であり、Ｄも電極金
属にＣｕを添加されている． 実験の結果、各試料の寿命ｔｄは、それぞれＡ：５分以
下 Ｂ：約１５０分 Ｃ：９００分以上 Ｄ：８．ＯＯＯ分以上 （２．５Ｗの場合〉となった． 試料Ａ，Ｂを比較すると、Ｃｕの添加により３０倍以上
の長寿命化が達成されているが、アルミニウム膜をエピ
タキシャル化することで、さらにその６倍以上の効果が
出ている．すなわち、純アルミニウムの・電極を用いた
試料Ａ，Ｃ同士の比較では、実に１８０倍以上の長寿命
となっている．次に、耐マイグレーション特性の改善に
効果のあるＣｕをｌｗｔ％添加したＡＱエピタキシャル
膜で電極を形成された試料Ｄの場合には、パワーアンプ
から２．５Ｗの出力を印加して寿命測定を行ったところ
、８．０００分以上の寿命が得られた．ここで、２．５
Ｗの出力を印加したのは、１Ｗでは寿命が長過ぎ、実験
を行う上で不適当であったためである．よって、Ｃｕを
添加した場合には、純ＡＱエピタキシャル膜よりも更に
大電力において長寿命となっている．一般に、電力によ
る加速係数は３〜４乗であると言われているので、２．
５Ｗの場合の加速係数はＩＷの場合の１５〜３９（ξ２
．５３〜２．５４）倍となり、２．５Ｗの出力に対する
８，０００分以上の寿命はＩＷに換算すると１２０，
０００〜３１２．０００分以上の寿命に相当する． このように、ＡＱエピタキシャル膜にＣｕを添加した場
合には、純ＡＱエピタキシャル膜の場合と比較して１３
０〜３４Ｏ倍の長寿命を達成しているが、Ｔｉ， Ｎｉ
， Ｍｇ． Ｐｄ等のマイグレーション対策用と言われ
ているＣｕ以外の添加物を用いた場合も同様に長寿命化
の効果がある．上記各添加物の添加量は、少な過ぎると
効果がないので、通常０．１ｗｔ％以上必要であり、ま
た多過ぎるとアルミニウム膜の抵抗率が増大するので、
通常１０ｗｔ％以下が望ましい．したがって、Ｃｕ，
Ｔｉ， Ｎｉ， Ｍｇ， Ｐｄ等の添加物の添加量とし
ては、０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲が好適である． また、アルミニウム配向膜の下地として、その配向を妨
げない程度の極く薄いＴｉ膜やＣ『膜などを設けてもよ
い． なお、ＡＱエピタキシャル膜は、２５°から３９゜回転
Ｙカットの範囲の水晶基板で（３１１）配向となったが
、それ以外のカット角でも配向する可能性はある．一般
に、エピタキシャル成長するためには、基板とＡＱ薄膜
との結晶格子の整合が必要であるところ、回転Ｙカット
水晶基板とＡＱ薄膜との場合には、約３０°回転Ｙカッ
ト水晶基板とＡＱエピタキシャル膜の（３１１）面とが
結晶格子的に整合しているので、２５°から３９″″回
転Ｙカット水晶基板ではＡＱ薄膜の（３１１）面がエピ
タキシャル成長したものである．しかしながら、ＡＱエ
ピタキシャル膜の（３１１）面は必ずしも水晶基板の表
面に平行である必要はなく、水晶基板のカット面が上記
角度からずれていた場合には、ＡＱエピタキシャル膜は
＜３１１＞面が水晶基板のカット面に追従して傾くよう
に配向するので、他の回転カット角の場合にもそれに対
応したＡＱ薄膜の配内方向が定まり、特に回転Ｙカット
に限定される必然性もない．例えば、２回回転カット水
晶基板の場合でも、ＡＱ薄膜の（３１１）面が格子整合
条件をほぼ満たす方向でエピタキシャル成長することが
できる． 上記の説明では、水晶基板を用いた場合について説明し
たが、圧電基板としてＬｉＴａＯ３基板やＬｉＮｂＯ３
基板、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７基板、サファイア（ ＡＱｚＯｉ
）基板の上にＺｒｉＯ薄膜を形戒したもの等を用いた場
合でも、ＡＱの戒膜条件〈例えば、イオンビームスバッ
タやイオンブレーティング等〉を適当に選択することに
より、アルミニウム配向膜を形成することが可能である
．これらの場合には、Ａｌｌエピタキシャル膜は（３１
１）面とは限らないが、いずれにしてもＡＱ Ｆｌ ｎ
と基板材料との結晶格子整合条件を満たすようにＡＱエ
ピタキシャル膜の結晶方位が定まる． 特に、圧電基板として電気機械結合係数の大きなＬｉＴ
ａＯ３基板やＬｉＮｂＯ，基板を用いれば、水晶基板を
用いた場合よりも広帯域、低損失のＳＡＷフィルタや、
容量比の小さい共振子を実現することができ、さらに用
途を拡大することができる．また、圧電基板としてＬｉ
２Ｂ４Ｏ７を用いれば、水晶基板と比較して電気機械結
合係数が大きいので、より広帯域、低損失のＳＡＷフィ
ルタや、共振子として容量比γの小さなものを実現でき
、さらに用途が広がる．とくに、４５゜回転ＸカットＬ
ｉ２Ｂ４Ｏ，基板は零温度係数であるから、一層好まし
いものである。
なお、上記実施例では、２ボートＳＡＷ共振子で説明し
たが、他に１ボートＳＡＷ共振子、ＳＡＷフィルタ等に
も適用できるのは当然である．また、反射器のないもの
でも差し支えない．［発明の効果］ 上述のように、本発明によれば、アルミニウム電極の耐
ストレスマイグレーション特性を向上させることができ
る．特に、高レベルの信号を印加した場合にも、ストレ
スマイグレーションが発生するのを抑制することができ
る。
たが、他に１ボートＳＡＷ共振子、ＳＡＷフィルタ等に
も適用できるのは当然である．また、反射器のないもの
でも差し支えない．［発明の効果］ 上述のように、本発明によれば、アルミニウム電極の耐
ストレスマイグレーション特性を向上させることができ
る．特に、高レベルの信号を印加した場合にも、ストレ
スマイグレーションが発生するのを抑制することができ
る。
こうして耐ストレスマイグレーション特性が向上するこ
とにより、電気的短絡や挿入損失の劣化を低減でき、ま
た共振子のＱを良好に維持できる．さらに、高周波特性
も良好にできる。また、信号レベルの大きい回路（例え
ば送信段〉で使用できるようになる．さらに、一定信号
のレベルにおける寿命も長くなり、高信頼性が得られる
．
とにより、電気的短絡や挿入損失の劣化を低減でき、ま
た共振子のＱを良好に維持できる．さらに、高周波特性
も良好にできる。また、信号レベルの大きい回路（例え
ば送信段〉で使用できるようになる．さらに、一定信号
のレベルにおける寿命も長くなり、高信頼性が得られる
．
第１図は２ボート弾性表面波共振子の概略平面図、第２
図は同上の５０Ω系伝送特性、第３図は耐ストレスマイ
グレーション評価システムの概略図、第４図は耐ストレ
スマイグレーション特性による寿命判定を示すカーブ、
第５図，（ａＨｂ）は本発明の回転Ｙ力ット水晶基板の
上のＡＱエピタキシャル膜のＸ線写真及びその説明図、
第６図（ａ）（ｂ）は通常のアルミニウム電極のＸ線写
真及びその説明図である． １・・・圧電基板 ２ａ・・・インターディジタル電極 ２ｂ・・・グレーティング電極 第 ３ 図 第 ４ 図 ２゜↑一“０“一一一一一一一−−゛ゝｑ二二ニニ１１
ｄＢ会連 式補則 ＬｎＯ 城
図は同上の５０Ω系伝送特性、第３図は耐ストレスマイ
グレーション評価システムの概略図、第４図は耐ストレ
スマイグレーション特性による寿命判定を示すカーブ、
第５図，（ａＨｂ）は本発明の回転Ｙ力ット水晶基板の
上のＡＱエピタキシャル膜のＸ線写真及びその説明図、
第６図（ａ）（ｂ）は通常のアルミニウム電極のＸ線写
真及びその説明図である． １・・・圧電基板 ２ａ・・・インターディジタル電極 ２ｂ・・・グレーティング電極 第 ３ 図 第 ４ 図 ２゜↑一“０“一一一一一一一−−゛ゝｑ二二ニニ１１
ｄＢ会連 式補則 ＬｎＯ 城
Claims (11)
- （１）圧電基板を用いた弾性表面波装置において、結晶
方位的に一定方向に配向したアルミニウム膜によってマ
イグレーション防止機能をもつ電極を形成したことを特
徴とする弾性表面波装置。 - （２）前記圧電基板が水晶基板であり、前記アルミニウ
ム膜が（３１１）配向膜であることを特徴とする請求項
１に記載の弾性表面波装置。 - （３）前記圧電基板が回転Ｙカット水晶基板であり、前
記アルミニウム膜が（３１１）配向膜であることを特徴
とする請求項１に記載の弾性表面波装置。 - （４）前記回転Ｙカット水晶基板の回転角が２５゜回転
Ｙカットから３９゜回転Ｙカットの範囲であることを特
徴とする請求項３に記載の弾性表面波装置。 - （５）前記圧電基板がＬｉＴａＯ＿３基板であることを
特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。 - （６）前記圧電基板がＬｉＮｂＯ＿３基板であることを
特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。 - （７）前記圧電基板がＬｉ＿２Ｂ＿４Ｏ＿７基板である
ことを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波装置。 - （８）前記Ｌｉ＿２Ｂ＿４Ｏ＿７基板が４５゜回転Ｘカ
ット基板であることを特徴とする請求項７に記載の弾性
表面波装置。 - （９）前記圧電基板がサフアイア基板上にＺｎＯ薄膜を
エピタキシャル成長させたものであることを特徴とする
請求項１に記載の弾性表面波装置。 - （１０）前記アルミニウム膜にＣｕ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｍｇ
，Ｐｄ等の耐マイグレーション特性に優れた添加物を微
量添加したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５
、６、７、８又は９に記載の弾性表面波装置。 - （１１）前記添加物の添加量が０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ
％であることを特徴とする請求項１０に記載の弾性表面
波装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/508,837 US5162690A (en) | 1989-04-14 | 1990-04-12 | Surface acoustic wave device |
| KR1019900005108A KR930007796B1 (ko) | 1989-04-14 | 1990-04-13 | 탄성 표면파 장치 |
| CN 90102098 CN1016032B (zh) | 1989-04-14 | 1990-04-14 | 弹性表面波装置 |
| CA002014675A CA2014675C (en) | 1989-04-14 | 1990-04-17 | Surface acoustic wave device |
| DE69028003T DE69028003T2 (de) | 1989-04-14 | 1990-04-17 | Akustische Oberflächenwellenanordnung |
| EP90304117A EP0392879B1 (en) | 1989-04-14 | 1990-04-17 | Surface acoustic wave device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-96166 | 1989-04-14 | ||
| JP9616689 | 1989-04-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0348511A true JPH0348511A (ja) | 1991-03-01 |
| JP2545983B2 JP2545983B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=14157752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1157222A Expired - Fee Related JP2545983B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-06-20 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2545983B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000074235A1 (fr) * | 1999-05-31 | 2000-12-07 | Tdk Corporation | Dispositif a ondes acoustiques de surface |
| US6630767B2 (en) | 2000-07-14 | 2003-10-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device with improved electrode |
| US6822371B2 (en) | 2001-12-27 | 2004-11-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device and manufacturing method therefor |
| US7605524B2 (en) | 2005-11-10 | 2009-10-20 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Surface acoustic wave device and method of manufacturing the same |
| US9173305B2 (en) | 2009-12-02 | 2015-10-27 | Epcos Ag | Metallization having high power compatibility and high electrical conductivity |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3800959B2 (ja) | 1998-10-16 | 2006-07-26 | セイコーエプソン株式会社 | 弾性表面波素子 |
| JP3735550B2 (ja) | 2001-09-21 | 2006-01-18 | Ｔｄｋ株式会社 | 弾性表面波装置およびその製造方法 |
| JP3646116B2 (ja) | 2003-07-17 | 2005-05-11 | Ｔｄｋ株式会社 | 表面弾性波素子、表面弾性波装置、表面弾性波デュプレクサ、及び表面弾性波素子の製造方法 |
| JP3764450B2 (ja) | 2003-07-28 | 2006-04-05 | Ｔｄｋ株式会社 | 表面弾性波素子、表面弾性波装置、表面弾性波デュプレクサ、及び表面弾性波素子の製造方法 |
Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| JPS5549014A (en) * | 1978-10-04 | 1980-04-08 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Electrode for vibrating element |
| JPS5748820A (en) * | 1980-09-05 | 1982-03-20 | Murata Mfg Co Ltd | Surface acoustic wave element |
| JPS61251223A (ja) * | 1985-04-27 | 1986-11-08 | Pioneer Electronic Corp | 弾性表面波共振子 |
| JPS6298812A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Hitachi Ltd | 弾性表面波装置 |
| JPS6372156A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| JPS6449225A (en) * | 1987-08-20 | 1989-02-23 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
1989
- 1989-06-20 JP JP1157222A patent/JP2545983B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
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| JPS5549014A (en) * | 1978-10-04 | 1980-04-08 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Electrode for vibrating element |
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| WO2000074235A1 (fr) * | 1999-05-31 | 2000-12-07 | Tdk Corporation | Dispositif a ondes acoustiques de surface |
| US6630767B2 (en) | 2000-07-14 | 2003-10-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device with improved electrode |
| DE10134092B4 (de) * | 2000-07-14 | 2008-07-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd., Nagaokakyo | Oberflächenwellenbauelement und Verfahren zum Herstellen desselben |
| US6822371B2 (en) | 2001-12-27 | 2004-11-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device and manufacturing method therefor |
| US7146695B2 (en) | 2001-12-27 | 2006-12-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing a surface acoustic wave device with a piezoelectric substrate |
| US7605524B2 (en) | 2005-11-10 | 2009-10-20 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Surface acoustic wave device and method of manufacturing the same |
| US9173305B2 (en) | 2009-12-02 | 2015-10-27 | Epcos Ag | Metallization having high power compatibility and high electrical conductivity |
| US9728705B2 (en) | 2009-12-02 | 2017-08-08 | Qualcomm Incorporated | Metallization having high power compatibility and high electrical conductivity |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2545983B2 (ja) | 1996-10-23 |
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| JPH0314307A (ja) | 弾性表面波発振子 |
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