JPH06132777A - 弾性表面波素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弾性表面波素子の周波数変化を極めて小さく
するアルミニウム電極を提供すること、また該弾性表面
波素子を容易に製造する方法を提供することにある。 【構成】 ＬＳＴカット水晶基板上にアルミニウム単結
晶膜よりなる電極を具備する。また、単結晶圧電体基板
へ、低い成膜速度により成膜する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はペイジングシステム、コ
ードレス電話等の移動体通信装置や、一般無線通信シス
テム、さらに、ＴＶ、ＶＴＲ等の装置に用いられる弾性
表面波素子とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の弾性表面波素子の電極は、アルミ
ニウムや金等の金属の多結晶構造により構成されてい
た。また特にアルミニウム膜を用いる場合は、銅、チタ
ン、パラジウム等を微量に添加しているが、やはり多結
晶構造であった。また特開平３−１４３０５、特開平３
−１４３０７、特開平３−１４３０８、特開平３−１４
３０９号公報記載のように、アルミニウム膜を結晶方位
的に一定方向に配向させて用いる方法が提案されてい
る。さらに特開昭５５−４９０１４号公報記載のよう
に、電極をほぼ単結晶にする方法が提案されていた。

【０００３】これらの従来技術は弾性表面波素子におけ
る周波数変化を減少するため、および弾性表面波素子の
耐電力性能を向上させるために開発されている。ところ
で弾性表面波素子の周波数変化や電力性能の低下は素子
動作中に発生するアルミニウム電極のマイグレーション
により発生する。この事実は既に１９８１年におけるウ
ルトラソニックシンポジウムにおいて報告されている。

【０００４】さらに半導体においても同様にアルミニウ
ムのマイグレーションに起因する断線はエレクトロマイ
グレーションとして古くから研究されており、１９７０
年にはエレクトロマイグレーションにはアルミニウムの
単結晶膜が非常に優れているという報告がされている。

【０００５】そこで筆者らは弾性表面波素子における耐
マイグレーション性能を向上させるために特願平４ー１
８４９７９号公報において水晶基板上に形成する弾性表
面波素子においてアルミニウム電極を単結晶膜とするこ
とを提案し、その製造方法も提案した。特願平４ー１８
４９７９号公報によればアルミニウム単結晶膜は、圧電
体表面に微小な島状構造を形成することにより容易に製
造できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の課題につい
て以下説明する。まず多結晶構造のアルミニウム膜では
弾性表面波素子として動作中に弾性表面波により基板表
面に応力が発生し、その発生した応力によりアルミニウ
ム等の結晶が移動し、その結果電極の応力が変化し、素
子の周波数が大きく変化するという課題を有している。
この変化を小さくするために銅やその他の金属を微量に
添加する方法があるが、長期的には周波数が変化すると
いう同じ課題を有している。また金属の微量添加は製造
工程においてその組成比を安定に保つことが難しいとい
う課題を有している。

【０００７】さらに配向したアルミニウム電極において
は、筆者らの実験によれば、特定の結晶面が一定方向に
配向していても他の面の配向が乱れている場合はやはり
動作中に応力による結晶粒界移動が生じ、周波数の経時
変化が発生するという課題を有している。例えばアルミ
ニウムの（２００）面、（２２０）面、（３１１）面が
配向しておらず、（１１１）面のみが一定方向に配向し
ている場合や、（２００）面、（１１１）面等が一定方
向に配向しているが、（２２０）面の配向が乱れている
場合などである。すなわちある結晶面が一定方向に配向
しているだけでは、周波数の変化を抑制することは困難
であるという課題を有している。

【０００８】こうした動作中の応力による周波数の経時
変化を小さくするためには電極を単結晶膜にすることが
有益である。しかしながら従来技術では特開昭５５−４
９０１４号公報記載のようにほぼ単結晶的な膜しか得ら
れておらず、またこのほぼ単結晶膜を得るためには分子
線エピタキシ−法を用いる必要があり、装置が非常に高
価なこと、また本装置による生産量は非常に少ないなど
の課題により、単結晶電極膜を容易に入手できないとい
う課題を有していた。

【０００９】また特願平４−１８４９７９号公報によれ
ば３３度ＳＴカット水晶基板、９．５度ＬＳＴカット水
晶基板上にアルミニウム単結晶膜を形成している。さら
に圧電体基板の表面を微小な島状構造にすることによ
り、従来技術である蒸着法やスパッタリング法により簡
便にアルミニウム単結晶を形成している。しかしながら
全ての圧電体基板において該島状構造を形成できるわけ
ではなく、該島状構造の存在しない平坦性の高い基板に
安定してアルミニウム膜を形成する方法が提供されてい
ないという課題を有していた。特に平坦性の優れたＬＳ
Ｔカット基板、ニオブ酸リチウム基板、タンタル酸リチ
ウム基板等は該基板の表面を該島状構造にすることは難
しく、アルミニウム単結晶膜が安定して形成できないと
いう課題を有していた。

【００１０】本発明の目的は、弾性表面波素子における
電極用金属膜内部の応力変化をなくし、素子の動作中の
周波数変化を小さくすることであり、特にＬＳＴカット
水晶基板、ニオブ酸リチウム基板、タンタル酸リチウム
基板を用いた弾性表面波素子の周波数変化を小さくする
ことである。また該弾性表面波素子を容易に製造する方
法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的の周波数変化の
小さな弾性表面波素子は、該弾性表面波素子を構成する
アルミニウム電極を単結晶膜にすることにより達成され
る。また該アルミニウム単結晶膜は、単結晶圧電体基板
上に成膜されるが、成膜速度を毎秒２５オングストロー
ム以下という低レートで成膜する事により、該アルミニ
ウム単結晶膜を蒸着法、スパッタリング法により容易に
製造することができる。

【００１２】

【作用】上述のように弾性表面波素子のアルミニウム電
極は動作中に基板表面に発生した弾性表面波の振動によ
り、アルミニウムの結晶が移動し、その結果電極内部の
応力が変化し周波数変化が生じる。このアルミニウム結
晶の移動は公知技術によればアルミニウム結晶の結晶粒
界の表面自由エネルギーが最小となるように発生すると
考えられている。したがって、基本的に粒界の存在しな
い単結晶膜の場合はこの粒界移動が発生せず、その結果
弾性表面波素子の周波数変化を極めて小さくできる。

【００１３】また特願平４−１８４９７９号公報にて筆
者らは該アルミニウム単結晶膜を得る方法として、単結
晶基板表面を島状構造にすることを出願した。その後調
査を続け、該島状構造の得られにくいＬＳＴカット水晶
基板等においては、本願に示すようにアルミニウム膜の
成膜速度を遅くすることにより安定して該アルミニウム
単結晶膜を形成することができることが判明した。

【００１４】

【実施例】（実施例１）以下実施例により本発明を詳細
に説明する。最初に本実施例に用いた、基板、成膜用の
アルミニウムについて説明する。続いて本実施例におけ
る成膜工程を説明し、そして本実施例により作製された
金属膜の性質、および該金属膜を用いて構成した弾性表
面波素子の周波数変化特性について説明する。

【００１５】まず本実施例に用いた基板は、Ｚ板をＸ軸
の回りに反時計方向に９．５度回転して得られるＬＳＴ
カット水晶基板である。以下これを単にＬＳＴカット水
晶基板と呼ぶことにする。該基板は人工的に合成された
単結晶状態の水晶ブロックをブレードソー、ワイヤーソ
ー等により切断し、その後両面研磨される。研磨はラッ
ピングにより所定の厚みに加工され、引き続いて表面を
ポリッシュする。ポリッシュは酸化セリウム砥粒等によ
り、ラッピングにより発生した水晶基板表面の加工変質
層を完全に除去し鏡面に仕上げる工程である。そして最
後にポリッシュで発生した水晶基板表面の加工変質層の
除去および応力解放、ならびに後述するような島状構造
に仕上げるエッチング加工を行う。

【００１６】エッチング加工は弗酸あるいは弗化アンモ
ニウムの混合液等のエッチング液に浸すことにより、水
晶基板表面を０．１ミクロンから２ミクロン程度エッチ
ングする。一例を挙げるとエッチング液として弗酸と弗
化アンモニウムの混合液を使い、液温摂氏２０度から摂
氏４０度程度でＬＳＴカット水晶基板表面を片側で約
０．２ミクロンから１ミクロン程度エッチングする。こ
の状態でのＬＳＴカット水晶基板の表面粗さは自乗平均
粗さで約０．００２ミクロン以下、また最大粗さで約
０．０２ミクロン以下の平坦性の良い表面が得られる。
表面粗さの測定は触針式の表面粗さ計で行っている。本
表面粗さは従来のＳＴカット水晶基板に比べて非常に小
さい値である。なお、従来のＳＴカット水晶基板の表面
粗さは、自乗平均粗さで約０．００５ミクロン、最大粗
さで約０．１ミクロンであった。

【００１７】また弗酸と弗化アンモニウムの混合液は、
弗酸４７パーセントと弗化アンモニウム４０パーセント
液を容量比で１対３から３対１の混合比のものを使用し
たが特にこれらの濃度に限られない。またこれらの液を
単独で、あるいは他の成分を添加して使用することも可
能である。

【００１８】また成膜に用いたアルミニウムは、純度が
９９．９９９パーセントのもの（以下５Ｎと呼ぶ）であ
る。

【００１９】続いてアルミニウム単結晶膜の成膜工程に
ついて説明する。本実施例では蒸着法とスパッタリング
法により成膜を行っている。まず蒸着法によるアルミニ
ウム単結晶膜の成膜工程について説明する。基板作製工
程の終了したＬＳＴカット水晶基板をプラネタリと呼ば
れる基板保持治具に取り付け、該プラネタリをチャンバ
と呼ばれる真空容器に取り付ける。そして該チャンバを
排気する。チャンバ内の圧力がある程度小さくなった時
点で基板加熱を始める。本実施例における基板加熱の温
度は摂氏約１４０度である。

【００２０】この状態で０．５マイクロトリチェリまで
減圧する。この時チャンバ内の水分圧は約０．０３マイ
クロトリチェリである。そしてこの圧力においてアルミ
ニウムの蒸着を始める。蒸着速度は１秒間に約１５オン
グストロームである。また蒸着中の圧力は約２から４マ
イクロトリチェリである。所定の膜厚を蒸着した後に蒸
着をやめチャンバを室温まで冷却し、基板を取り出して
蒸着工程を終了する。

【００２１】以上がＬＳＴカット水晶基板上へのアルミ
ニウム膜の蒸着工程の説明である。ただし蒸着条件はこ
れらに限られることはない。また基板のカット角度も９
度に限られず、７度から１５度程度が一般に弾性表面波
素子用として用いられている。基板加熱温度は室温（摂
氏約２０度）から摂氏約２００度まで可能である。また
蒸着前の圧力は５マイクロトリチェリ程度でも良い。さ
らに本実施例では電子線加熱法による蒸着を行ったが抵
抗加熱法でも可能である。以上の他にも蒸着条件は可能
である。

【００２２】次にスパッタリング法によるアルミニウム
単結晶膜の成膜工程について説明する。スパッタリング
装置は平行平板型のマグネトロン方式である。スパッタ
リング電源は直流方式である。まずチャンバと呼ばれる
真空容器内に基板を取り付け、０．５マイクロトリチェ
リまで減圧する。基板加熱は本実施例ではしていないが
基板汚染を除去する目的で加熱しても良い。該圧力まで
減圧した時点でスパッタリング用の不活性ガスを導入す
る。本実施例ではアルゴンを用いている。続いて放電を
開始する。放電時のアルゴンの圧力は約６ミリトリチェ
リである。スパッタリングの成膜速度は１秒間に約５オ
ングストロームである。以上がスパッタリング法による
アルミニウム単結晶膜の成膜条件であるが、成膜条件は
これらに限られることはない。スパッタリング電源とし
て高周波電源を用いることも可能である。

【００２３】さて上記説明したアルミニウム単結晶膜
は、蒸着法、およびスパッタリング法により簡便に製造
できることが非常に大きな特徴である。このように簡便
にアルミニウム単結晶膜を得ることができた理由は成膜
速度を遅くしたことである。従来のアルミニウムの成膜
方法では、例えば蒸着法においては、その蒸着速度は一
般に毎秒３０オングストローム以上の高速成膜であっ
た。また特開平３−１４３０５号公報記載のように毎秒
２０オングストローム以上により配向膜が得られてい
る。しかしながら筆者らの実験によれば基板の平坦性が
向上するにしたがいアルミニウム膜の結晶性が単結晶膜
から乱れていくという事実が判明した。これは基板表面
に飛来したアルミニウム粒子のマイグレーションが、基
板の平坦性が向上するにしたがい大きくなり、その結果
規則正しいアルミニウム膜の成長が阻害され結晶性が悪
くなり、単結晶膜が得られなくなるものと考えられる。
したがって単結晶膜を得るためには基板表面に飛来する
アルミニウム膜のエネルギーを小さくすることが重要と
考えられる。

【００２４】こうした考えに基づき筆者らは同じＬＳＴ
カット基板を用いて、蒸着速度を毎秒４０オングストロ
ーム、毎秒２５オングストローム、毎秒１５オングスト
ローム、および毎秒７オングストロームの４種類で単結
晶アルミニウム膜の形成実験を行った。その結果毎秒４
０オングストロームでは単結晶膜が得られなかったが、
毎秒２５、１５、７オングストロームの蒸着膜は単結晶
膜となった。すなわち低速度で成膜することによりアル
ミニウム単結晶膜を得ることができた。また低い速度に
より成膜されたアルミニウム膜ほど結晶性が優れてい
た。

【００２５】ただし蒸着速度を制御しても基板表面が汚
染されているとやはり多結晶構造等の膜になる。したが
って基板表面を清浄に保つことが重要である。

【００２６】次に本実施例により毎秒１５オングストロ
ームで作製されたアルミニウム膜と、従来技術により毎
秒４０オングストロームで作製されたアルミニウム膜の
評価について説明する。アルミニウム膜の厚みは各々約
６０００オングストロームである。膜の評価はＸ線回折
装置による回折特性図により行った。基板は本実施例も
従来技術のものと同じ表面粗さを持つＬＳＴカット水晶
基板である。

【００２７】Ｘ線回折測定用の試料は成膜後のＬＳＴカ
ット水晶基板を１５ミリメートル角の大きさに切断して
作製した。測定は試料を回転して行う標準測定法により
行った。

【００２８】図１は本実施例の蒸着法により作製された
アルミニウム単結晶膜の標準測定によるＸ線回折の回折
特性図である。また図４は従来技術により作製されたア
ルミニウム多結晶膜の標準測定によるＸ線回折の回折特
性図である。本標準測定におけるＸ線の入射角度は基板
表面に対して約１度である。図１と図４を比較すると図
４の従来技術によるアルミニウム膜は結晶化を示すピー
クが観察されているのに対し、図１の本実施例によるア
ルミニウム膜はピークが全く観察されていない。

【００２９】上述したように標準測定では試料を回転さ
せて測定しているため、試料が多結晶状態の場合、（１
１１）面が試料表面に対して平行に向いている結晶や、
（２００）面が試料表面に対して平行に向いている結晶
等が存在するため、複数の結晶面のピークが観察可能で
ある。しかし試料が単結晶状態であり、結晶面が試料表
面に対して一定の角度を持ち、特定の方向に配向してい
る場合はピークを観察することは不可能である。図４よ
り従来技術によるアルミニウム膜は、試料表面に対して
平行な結晶面が４つあること、すなわち（１１１）面が
試料表面に対して平行な結晶、（２００）面が試料表面
に対して平行な結晶、（２２０）面が試料表面に対して
平行な結晶、（３１１）面が試料表面に対して平行な結
晶の少なくとも４種類の結晶からなることがわかり、こ
の意味で図４の従来技術によるアルミニウム膜は多結晶
膜である。

【００３０】これに対し本実施例により得られたアルミ
ニウム膜は図１に示すように結晶化を示すピークが一つ
も現れていない。通常結晶化ピークが現れない場合はア
モルファス（非晶質）状態か、単結晶状態である。アモ
ルファス状態では結晶化ピークは鋭くなく丘のように裾
が広い回折特性を示す。したがって図１に示す本実施例
で得られたアルミニウム膜の回折特性とは異なってお
り、本実施例で得られたアルミニウム膜はアモルファス
状態ではないといえる。

【００３１】本実施例で得られたアルミニウム膜は上述
したように多結晶状態でもなく、アモルファス状態でも
ない。一般に図１に示すように回折角０度から８０度の
間で全く回折ピークが現れない場合、アルミニウムに関
して現れるべき４つの面、すなわち（１１１）面、（２
００）面、（２２０）面、（３１１）面は、全て各々試
料表面に対し一定の角度を持ち、特定の方向に極めて正
しく配向していると判断できる。さらに図１の測定は試
料のどの部分においても同一である。このように、任意
の結晶面（結晶軸）に着目したとき、試料のどの部分に
おいてもその向きが同一である結晶質個体は単結晶と定
義されているから、本実施例のアルミニウム膜は単結晶
であると判断できる。

【００３２】以上２種類のアルミニウム膜についてＸ線
回折結果を説明してきたが、この観察結果によれば本実
施例によるアルミニウム膜は単結晶膜であると結論でき
る。ただし本実施例においてもＬＳＴカット水晶基板全
面にわたり全く完全な単結晶膜にすることは困難であ
る。なぜならば基板表面の微細な傷や穴等が存在する場
合、その部分で結晶性が崩れてしまうからである。しか
しこれらは単結晶膜の欠陥と考えるべきであり、単結晶
膜でないということではない。また１個の弾性表面波素
子においてこうした欠陥は１個程度存在するか否かとい
う程度であり、本発明の目的である弾性表面波素子の周
波数変化を小さくするということにはほとんど影響しな
いレベルである。

【００３３】またアルミニウムの膜厚は５００オングス
トロームから１００００オングストロームまで実験を行
ったがいずれの膜厚でも単結晶膜を得ることができた。
これ以上の膜厚でも可能と考えられる。

【００３４】本実施例では蒸着用アルミニウムに５Ｎの
純度のアルミニウムを用いたが、純度はこれに限られな
い。また不純物としてたとえば銅を添加することもでき
る。この場合添加量としては重量パーセントで０．１パ
ーセントから３パーセント程度が適当であるが、この比
率に限られることはない。

【００３５】続いて本実施例により作製されたアルミニ
ウム単結晶膜を用いて形成された弾性表面波素子および
該素子の周波数変化特性について説明する。

【００３６】図２に本実施例によるアルミニウム単結晶
膜を用いて構成された弾性表面波共振子１を示す。アル
ミニウム単結晶膜の成膜速度は毎秒１５オングストロー
ムである。また素子構成は一対の櫛歯形電極２とその両
側に格子状の反射器電極３を配置した１ポート型共振子
である。ただし電極の本数は減らして図示してある。周
波数は２５６メガヘルツであり、電極の厚みは約３００
０オングストロームである。

【００３７】該素子はＬＳＴカット水晶基板全面にアル
ミニウム膜を成膜後、エッチング法により素子を複数個
形成しその後ダイシングソーにより切断分離される。そ
の後該素子をステムと呼ばれるパッケージに導電性接着
剤を用いて接着し、外部端子との接続をアルミニウム線
により行う。そして窒素雰囲気中においてカンを抵抗溶
接により封止する。従来技術によるアルミニウム膜を用
いて作製された弾性表面波素子も同様に作製される。

【００３８】さて図３は本実施例の弾性表面波共振子
と、従来技術により作製された多結晶アルミニウム電極
を具備する弾性表面波共振子の２つの素子を動作させ、
経時変化による周波数変化を測定した特性図である。本
試験の投入電力は約２０ミリワットである。図３によれ
ば本実施例による素子は周波数変化が極めて小さく、非
常に安定して動作していることがわかる。たとえば１０
００時間後の周波数変化は約２ＰＰＭであった。このよ
うにＬＳＴカット水晶基板を用いた場合でもアルミニウ
ム電極を単結晶膜にすることにより弾性表面波素子の経
時変化による周波数変化を極めて小さする事が可能であ
る。一方従来技術による素子は時間の経過とともに大き
く周波数が下方にシフトしていることがわかる。

【００３９】ＬＳＴカット水晶基板において切断の傾斜
角度は本実施例では９．５度であったが、７度から１５
度程度が適している。また周波数により決定される弾性
表面波波長Ｌと、電極厚みＤの比（Ｄ／Ｌ）は０．０２
５程度が適しており、上記以外にも周波数に適した電極
厚みを選択できる。

【００４０】次に本実施例の素子の周波数安定度が優れ
ている理由を説明する。弾性表面波は基板の表面に沿っ
て伝播する波でありその振動は電極の硬度、粘性等によ
り大きく変化する。そのため電極を構成する材質の内部
応力が変化すると上記粘性等が変化し、その結果周波数
が変化する。電極が多結晶状態である場合を考えると素
子が動作しているとき電極の結晶が振動し、結晶は結晶
粒界の表面自由エネルギーが最小となるように移動して
いく。この現象はアルミニウム結晶の粒界拡散と呼ばれ
るものである。この現象が起きると電極にはヒロックと
呼ばれる突起粒子が発生したり、また逆に粒界で亀裂が
発生し断線状態になる。こうして電極膜が多結晶アルミ
ニウム膜の場合は、素子が動作している最中に振動によ
りアルミニウム電極の内部応力が変化し、素子の周波数
が変化する。

【００４１】以上の現象はアルミニウム膜結晶の粒界に
より生じるものであり、本実施例のように粒界のない単
結晶アルミニウム膜には発生しない。したがって本実施
例による弾性表面波共振子は周波数安定度が高いのであ
る。

【００４２】（実施例２）次に基板にニオブ酸リチウム
単結晶基板を用いた場合の実施例を示す。本実施例に用
いたニオブ酸リチウム単結晶は１２８度Ｙカットであ
り、その表面粗さは自乗平均粗さが約０．００１ミクロ
ン以下、最大粗さが約０．００５ミクロン以下であり、
非常に平坦性が優れている。

【００４３】ニオブ酸リチウムを用いた弾性表面波素子
はおもに広帯域フィルタに用いられている。用途として
は携帯電話機等の高周波受信部のトップフィルタとして
用いられており、耐電力性が求められる。そのため従来
はアルミニウムに微量の銅などを添加していた。本実施
例では５Ｎのアルミニウムを用いて実施例１で説明した
ように、成膜速度を従来の毎秒４０オングストロームで
はなく、毎秒１０および７オングストロームと遅くして
成膜している。なお本実施例における膜厚は２０００オ
ングストロームである。また本実施例では電子線加熱に
よる蒸着法を用いている。

【００４４】本実施例によるアルミニウム膜も実施例１
と同様に薄膜Ｘ線回折法により標準測定を行ったが、実
施例１と同じ結果が得られており、本実施例で得られた
アルミニウム膜は単結晶膜である。また低い成膜速度に
より成膜したアルミニウム膜の方が結晶性が優れてい
た。

【００４５】本実施例においては共振子型のフィルタを
作製し、２ワットの電力を投入し、電極膜の破壊される
状態を調査した。その結果従来のアルミニウムと銅の合
金の多結晶電極では１０００時間後の観察で電極にヒロ
ックや小さな亀裂が観察されたが、本実施例によるもの
はそうしたものの発生がなかった。

【００４６】また蒸着速度を毎秒２５オングストローム
で成膜した場合も単結晶膜が得られている。さらに本実
施例では１２８度Ｙカットのニオブ酸リチウムを用いた
がこの角度、このカット以外のニオブ酸リチウムでも可
能である。本実施例では電子線加熱法による蒸着法を用
いているが、成膜法では抵抗加熱式、レーザー加熱式の
蒸着法や、スパッタリング法等でももちろん可能であ
る。

【００４７】（実施例３）次に基板にタンタル酸リチウ
ム単結晶基板を用いた実施例を示す。本実施例に用いた
タンタル酸リチウム単結晶は１１２度Ｘカットであり、
その表面粗さは自乗平均粗さが約０．００１ミクロン以
下、最大粗さが約０．００５ミクロン以下であり、非常
に平坦性が優れている。

【００４８】タンタル酸リチウムを用いた弾性表面波素
子はニオブ酸リチウムを用いた素子と同様に、おもに広
帯域フィルタに用いられている。用途としては携帯電話
機等の高周波受信部のトップフィルタとして用いられて
おり、耐電力性が求められる。そのため従来はアルミニ
ウムに微量の銅などを添加していた。本実施例では５Ｎ
のアルミニウムを用いて実施例１で説明したように、成
膜速度を従来の毎秒４０オングストロームではなく、毎
秒１０および７オングストロームと遅くして成膜してい
る。なお本実施例における膜厚は２０００オングストロ
ームである。また本実施例では電子線加熱法による蒸着
法を用いている。

【００４９】本実施例によるアルミニウム膜も実施例１
と同様に薄膜Ｘ線回折法により標準測定を行ったが、実
施例１、および実施例２と同じ結果が得られており、本
実施例で得られたアルミニウム膜は単結晶膜である。ま
た低い成膜速度により成膜したアルミニウム膜の方が結
晶性が優れている。

【００５０】本実施例においては共振子型のフィルタを
作製し、２ワットの電力を投入し、電極膜の破壊される
状態を調査した。その結果従来のアルミニウムと銅の合
金の多結晶電極では１０００時間後の観察で電極にヒロ
ックや小さな亀裂が観察されたが、本実施例によるもの
はそうしたものの発生がなかった。

【００５１】また蒸着速度を毎秒２５オングストローム
で成膜した場合も単結晶膜が得られている。さらに本実
施例では１１２度Ｘカットのタンタル酸リチウムを用い
たがこの角度、このカット以外のタンタル酸リチウムで
も可能である。本実施例では電子線加熱法による蒸着法
を用いているが、成膜法では抵抗加熱式、レーザー加熱
式の蒸着法や、スパッタリング法等でももちろん可能で
ある。

【００５２】さて上記の３つの実施例では圧電体基板と
して９．５度ＬＳＴカット水晶基板、および１２８度Ｙ
カットのニオブ酸リチウム基板、１１２度Ｘカットのタ
ンタル酸リチウム基板を用いたが、これら以外のカット
の水晶基板、例えば３３度ＳＴカット基板や他の角度の
ＳＴカット基板およびＡＴカット基板等でも可能であ
る。またほう酸リチウム等の酸化物単結晶基板でも可能
である。また酸化亜鉛、窒化アルミニウムなどの薄膜圧
電材料を基板と考えこれらにも応用可能である。さらに
シリコン単結晶基板、ガリウムひ素単結晶基板などの半
導体基板にも応用可能である。またサファイヤ単結晶基
板でも可能である。

【００５３】また成膜に用いたアルミニウムは純度が５
Ｎのものであったが、特にこの純度に限られることはな
い。また意図的に不純物を添加することも可能であり、
不純物としては、銅、チタン、ニッケル、パラジウム、
タンタル、ハフニウム等が適している。添加量としては
重量パーセントで０．１パーセントから３パーセント程
度が適しているがこれらに限られない。

【００５４】また弾性表面波素子として２つの実施例で
は１ポート型の共振子について説明したが、２ポート型
の共振子や、フィルタ素子、コンボルバ素子等にも応用
可能である。また光素子、磁気素子、半導体素子等との
組み合わせ素子にも応用可能である。さらに水晶バルク
型発振子、たとえばＡＴ振動子や音叉型振動子等にも応
用可能である。

【００５５】また本実施例のアルミニウム単結晶膜は弾
性表面波素子以外の電子デバイス、たとえばセンサーや
マイクロマシニング技術等へ応用可能である。またアル
ミニウム膜の成膜方法は実施例１、２、３のなかで蒸着
法とスパッタリング法による方法を説明したがこれらに
限られることはない。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ルミニウムの成膜速度を２５毎秒２５オングストローム
以下という遅い速度で行うことにより、蒸着法およびス
パッタリング法という簡便な方法により、非常に平坦性
の優れた単結晶基板上にもアルミニウム単結晶膜を容易
に製造できるという効果を有する。また本発明による単
結晶アルミニウム電極を具備する弾性表面波素子は動作
中における経時変化による周波数変化が極めて小さいと
いう効果を有する。また耐電力性も向上するという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例の単結晶アルミニウ
ム膜の標準測定によるＸ線回折の回折特性図である。

【図２】本発明による第１の実施例の単結晶アルミニウ
ム膜により作製された弾性表面波共振子の正面図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施例による弾性表面波共振子
および従来技術による弾性表面波共振子の周波数変化を
示す特性図である。

【図４】従来技術による多結晶アルミニウム膜の標準測
定によるＸ線回折の回折特性図である。

【符号の説明】

１ 弾性表面波共振子 ２ 櫛歯形電極 ３ 反射器電極 ４ 単結晶アルミニウム電極を具備する弾性表面波
共振子の特性 ５ 多結晶アルミニウム電極を具備する弾性表面波
共振子の特性

フロントページの続き (72)発明者 浜 友文 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 黒沢 龍一 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｚ板をＸ軸の回りに反時計方向に７度か
   ら１５度の範囲で傾斜してカットしたＬＳＴカット水晶
   基板にアルミニウム電極を形成してなる弾性表面波素子
   において、該アルミニウム電極が単結晶膜であることを
   特徴とする弾性表面波素子。
2. 【請求項２】 １２８度Ｙカットのニオブ酸リチウム単
   結晶基板にアルミニウム電極を形成してなる弾性表面波
   素子において、該アルミニウム電極が単結晶膜であるこ
   とを特徴とする弾性表面波素子。
3. 【請求項３】 １１２度Ｘカットのタンタル酸リチウム
   単結晶基板にアルミニウム電極を形成してなる弾性表面
   波素子において、該アルミニウム電極が単結晶膜である
   ことを特徴とする弾性表面波素子。
4. 【請求項４】 Ｚ板をＸ軸の回りに反時計方向に７度か
   ら１５度の範囲で傾斜してカットしたＬＳＴカット水晶
   基板にアルミニウム単結晶膜電極を形成してなる弾性表
   面波素子において、該アルミニウム単結晶膜電極が真空
   成膜法により形成され、該成膜速度が毎秒２５オングス
   トローム以下であることを特徴とする弾性表面波素子の
   製造方法。
5. 【請求項５】 １２８度Ｙカットのニオブ酸リチウム単
   結晶基板にアルミニウム単結晶膜電極を形成してなる弾
   性表面波素子において、該アルミニウム単結晶膜電極が
   真空成膜法により形成され、該成膜速度が毎秒２５オン
   グストローム以下であることを特徴とする弾性表面波素
   子の製造方法。
6. 【請求項６】 １１２度Ｘカットのタンタル酸リチウム
   単結晶基板にアルミニウム単結晶膜電極を形成してなる
   弾性表面波素子において、該アルミニウム単結晶膜電極
   が真空成膜法により形成され、該成膜速度が毎秒２５オ
   ングストローム以下であることを特徴とする弾性表面波
   素子の製造方法。