JPH07326943A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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- JPH07326943A JPH07326943A JP12097594A JP12097594A JPH07326943A JP H07326943 A JPH07326943 A JP H07326943A JP 12097594 A JP12097594 A JP 12097594A JP 12097594 A JP12097594 A JP 12097594A JP H07326943 A JPH07326943 A JP H07326943A
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- additive
- layer
- acoustic wave
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐マイグレーション性に優れた電極パターン
を形成することにより、高い信頼性をもつ弾性表面波を
提供することにある。 【構成】 電極パターンがAlと１種類の添加物(M)を用
いたAl合金のエピタキシャル層(3,4,5,6)を重ねて形成
した多層膜構造(2;3〜6)からなり、層(3,4,5,6)の上記
１種類の添加物(M)の濃度が厚み方向によって異なるこ
とを特徴とする弾性表面波装置。 【効果】 添加物濃度が厚み方向によって異なるため、
どのような基板でも耐マイグレーション性に優れた電極
パターンが形成できる。
を形成することにより、高い信頼性をもつ弾性表面波を
提供することにある。 【構成】 電極パターンがAlと１種類の添加物(M)を用
いたAl合金のエピタキシャル層(3,4,5,6)を重ねて形成
した多層膜構造(2;3〜6)からなり、層(3,4,5,6)の上記
１種類の添加物(M)の濃度が厚み方向によって異なるこ
とを特徴とする弾性表面波装置。 【効果】 添加物濃度が厚み方向によって異なるため、
どのような基板でも耐マイグレーション性に優れた電極
パターンが形成できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水晶やLiTaO3、LiNb
O3、Li2B4O7等の単結晶圧電基板や、サファイア基板の
上に酸化亜鉛を形成した圧電基板の表面に、電極パター
ンを設けた弾性表面波装置及びその製造方法に関する。
O3、Li2B4O7等の単結晶圧電基板や、サファイア基板の
上に酸化亜鉛を形成した圧電基板の表面に、電極パター
ンを設けた弾性表面波装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、小型化が進む携帯電話等の移動通
信用端末や一般無線通信システムに、弾性表面波（ＳＡ
Ｗ）を用いたフィルタや共振子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。
信用端末や一般無線通信システムに、弾性表面波（ＳＡ
Ｗ）を用いたフィルタや共振子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。
【０００３】これら弾性表面波装置は、圧電体の表面を
弾性表面波が伝わるので、表面上にある電極パターンを
形成する材料の重さが周波数特性に大きな影響を及ぼ
す。表面に何もないことが理想であるが、弾性表面波を
発生させるためには電極パターンが必要である。そのた
め、密度が小さく抵抗率の小さいAlを主とした電極パタ
ーン材料を用いることが多い。一般に弾性表面波装置
は、水晶や、LiTaO3、LiNbO3、Li2B4O7などの圧電基板
やサファイアなどの非圧電基板上にZnO圧電薄膜等を成
長させた基板を用い、その表面には、Al等の金属により
くし形の電極パターンを形成する。ところが、半導体Ｉ
Ｃと同様に、このAl電極パターンには、マイグレーショ
ンによる電極パタ−ンの劣化という問題がある。半導体
ＩＣにおけるマイグレーションには、印加した電流の影
響で配線材料のAl原子が移動する現象、すなわち、エレ
クトロマイグレーションや、配線材料のAlと保護膜との
熱膨張係数の違いによる応力で配線が破綻する現象、す
なわち、サーマルストレスマイグレーションがある。一
方、弾性表面波装置の電極パターンに生じるマイグレー
ションとは、ＳＡＷの振動によって電極パターンを構成
するAl結晶の粒界に応力を受け、その結果金属疲労に似
た現象を生じるストレスマイグレーションといわれるも
のである。しかし、どちらのマイグレーション現象で
も、電極パターンを構成するAl原子の移動に起因するヒ
ロックやボイドといわれる凹凸が発生する。かかる凹凸
の発生は、最悪の場合、断線にまで至ることがあり、周
波数の経時変化の原因の１つになっている。現在、電極
パターンの耐マイグレーション対策としては、図５に示
す結晶方位的に配向した純Al電極パターン（特開平３−
１４３０５）や、図６に示す主原料のAlにCu等の金属を
添加したAl合金電極パターン（特公昭６１−４７０１０
など）等が用いられている。
弾性表面波が伝わるので、表面上にある電極パターンを
形成する材料の重さが周波数特性に大きな影響を及ぼ
す。表面に何もないことが理想であるが、弾性表面波を
発生させるためには電極パターンが必要である。そのた
め、密度が小さく抵抗率の小さいAlを主とした電極パタ
ーン材料を用いることが多い。一般に弾性表面波装置
は、水晶や、LiTaO3、LiNbO3、Li2B4O7などの圧電基板
やサファイアなどの非圧電基板上にZnO圧電薄膜等を成
長させた基板を用い、その表面には、Al等の金属により
くし形の電極パターンを形成する。ところが、半導体Ｉ
Ｃと同様に、このAl電極パターンには、マイグレーショ
ンによる電極パタ−ンの劣化という問題がある。半導体
ＩＣにおけるマイグレーションには、印加した電流の影
響で配線材料のAl原子が移動する現象、すなわち、エレ
クトロマイグレーションや、配線材料のAlと保護膜との
熱膨張係数の違いによる応力で配線が破綻する現象、す
なわち、サーマルストレスマイグレーションがある。一
方、弾性表面波装置の電極パターンに生じるマイグレー
ションとは、ＳＡＷの振動によって電極パターンを構成
するAl結晶の粒界に応力を受け、その結果金属疲労に似
た現象を生じるストレスマイグレーションといわれるも
のである。しかし、どちらのマイグレーション現象で
も、電極パターンを構成するAl原子の移動に起因するヒ
ロックやボイドといわれる凹凸が発生する。かかる凹凸
の発生は、最悪の場合、断線にまで至ることがあり、周
波数の経時変化の原因の１つになっている。現在、電極
パターンの耐マイグレーション対策としては、図５に示
す結晶方位的に配向した純Al電極パターン（特開平３−
１４３０５）や、図６に示す主原料のAlにCu等の金属を
添加したAl合金電極パターン（特公昭６１−４７０１０
など）等が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、移動通
信用端末や一般無線通信システムの使用周波数の高周波
化が進み、上記のAl電極パターンでは十分な耐マイグレ
ーション性が得られず新たな対策を行なった電極パター
ンが必要になってきた。
信用端末や一般無線通信システムの使用周波数の高周波
化が進み、上記のAl電極パターンでは十分な耐マイグレ
ーション性が得られず新たな対策を行なった電極パター
ンが必要になってきた。
【０００５】ところが、配向したAl膜では、Alの特定の
結晶面が一定方向に配向しているだけである。他の面の
配向性が乱れている場合には結晶粒界が残り、装置の動
作中にＳＡＷの振動による応力を受ける。かかる応力は
全く配向していないAl膜に比べると少ないが、やはりス
トレスマイグレーション現象が発生し周波数の経時変化
が生じる。基板の表面の格子定数と形成するAl膜との格
子定数が一致していない（ミスマッチ）場合には、すべ
ての結晶面が配向した状態を示すエピタキシャル膜は形
成しにくい。この基板材料とAlとの格子定数のミスマッ
チの程度は、水晶や、LiTaO3、LiNbO3などの基板の種類
や表面のカット面により異なり、基板のカット面によっ
てはAlがまったく配向しない場合もある。
結晶面が一定方向に配向しているだけである。他の面の
配向性が乱れている場合には結晶粒界が残り、装置の動
作中にＳＡＷの振動による応力を受ける。かかる応力は
全く配向していないAl膜に比べると少ないが、やはりス
トレスマイグレーション現象が発生し周波数の経時変化
が生じる。基板の表面の格子定数と形成するAl膜との格
子定数が一致していない（ミスマッチ）場合には、すべ
ての結晶面が配向した状態を示すエピタキシャル膜は形
成しにくい。この基板材料とAlとの格子定数のミスマッ
チの程度は、水晶や、LiTaO3、LiNbO3などの基板の種類
や表面のカット面により異なり、基板のカット面によっ
てはAlがまったく配向しない場合もある。
【０００６】一方、添加物を多く用いた場合、Al電極パ
ターンに加えた添加物の重量だけ電極パターン全体の重
量が増加し、周波数特性に影響をおよぼす。また、添加
物の影響によって電極パターン材料の硬度が高くなりす
ぎ、周波数特性上の損失の増加が起こる（特開平１−３
０３９１０参照）。
ターンに加えた添加物の重量だけ電極パターン全体の重
量が増加し、周波数特性に影響をおよぼす。また、添加
物の影響によって電極パターン材料の硬度が高くなりす
ぎ、周波数特性上の損失の増加が起こる（特開平１−３
０３９１０参照）。
【０００７】本発明の目的は、基板の種類や表面のカッ
ト面によらずストレスマイグレーション耐性に優れ、か
つ周波数特性上の損失を最小限に抑えた信頼性の高い弾
性表面波装置を提供することにある。
ト面によらずストレスマイグレーション耐性に優れ、か
つ周波数特性上の損失を最小限に抑えた信頼性の高い弾
性表面波装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、各々の層の
添加物Ｍの濃度ｘが異なるAl合金を厚み方向に重ねて形
成したエピタキシャル多層膜を、電極パターン部分に用
いたことにより達成される。さらに、エピタキシャル多
層膜の最も基板との界面に近いAl合金エピタキシャル層
の添加物濃度ｘ1は、圧電体材料と界面のAl合金のエピ
タキシャル層との格子定数のミスマッチが10％以下にな
るような濃度とする。また、その上に重ねて形成するい
くつかの層は、徐々に添加物濃度ｘ2、ｘ3、ｘ4…を減
らしながらもそれぞれの層間の格子定数のミスマッチが
10％以下でエピタキシャル成長ができる添加物濃度にす
る。
添加物Ｍの濃度ｘが異なるAl合金を厚み方向に重ねて形
成したエピタキシャル多層膜を、電極パターン部分に用
いたことにより達成される。さらに、エピタキシャル多
層膜の最も基板との界面に近いAl合金エピタキシャル層
の添加物濃度ｘ1は、圧電体材料と界面のAl合金のエピ
タキシャル層との格子定数のミスマッチが10％以下にな
るような濃度とする。また、その上に重ねて形成するい
くつかの層は、徐々に添加物濃度ｘ2、ｘ3、ｘ4…を減
らしながらもそれぞれの層間の格子定数のミスマッチが
10％以下でエピタキシャル成長ができる添加物濃度にす
る。
【０００９】
【作用】従来の純Alが配向した電極パターンでは、圧電
基板とAlとの格子定数が違い過ぎるためAl結晶粒のすべ
ての面方位に関する配向性が十分ではなくAl電極パター
ンには結晶粒界が残っており、また基板とAl界面の結合
力も不十分である。これに対し、上述のような弾性表面
波装置の電極パターンにおいて添加物を使用したことに
より、Alエピタキシャル膜の格子定数を基板の格子定数
に近づけ基板とAl電極パターン界面のミスマッチを10％
以内に抑えることができ、結晶的に安定なエピタキシャ
ル成長膜が得られる。これにより、ＳＡＷの振動によっ
てAl原子が移動することがなく、電極パターンの耐マイ
グレーション性の向上が得られる。また、層によって添
加した添加物濃度ｘの異なるエピタキシャル多層膜構造
を用いることで、各々のエピタキシャル層の添加物濃度
を結晶構造上できるかぎり少なくすることにより、電極
パターン全体での重量の増加を最小限に抑えることがで
きる。また添加物ＭによるAl合金膜の硬度の増加を最小
限に抑えることができ、周波数特性における損失が従来
の合金膜電極パターンを用いたものより小さくなる。
基板とAlとの格子定数が違い過ぎるためAl結晶粒のすべ
ての面方位に関する配向性が十分ではなくAl電極パター
ンには結晶粒界が残っており、また基板とAl界面の結合
力も不十分である。これに対し、上述のような弾性表面
波装置の電極パターンにおいて添加物を使用したことに
より、Alエピタキシャル膜の格子定数を基板の格子定数
に近づけ基板とAl電極パターン界面のミスマッチを10％
以内に抑えることができ、結晶的に安定なエピタキシャ
ル成長膜が得られる。これにより、ＳＡＷの振動によっ
てAl原子が移動することがなく、電極パターンの耐マイ
グレーション性の向上が得られる。また、層によって添
加した添加物濃度ｘの異なるエピタキシャル多層膜構造
を用いることで、各々のエピタキシャル層の添加物濃度
を結晶構造上できるかぎり少なくすることにより、電極
パターン全体での重量の増加を最小限に抑えることがで
きる。また添加物ＭによるAl合金膜の硬度の増加を最小
限に抑えることができ、周波数特性における損失が従来
の合金膜電極パターンを用いたものより小さくなる。
【００１０】
【実施例】図１に、本発明の弾性表面波装置の第１の実
施例の断面図を示す。圧電基板１の表面に電極パターン
材料のAl合金多層膜２をエピタキシャル成長させたもの
である。本実施例では、圧電基板には３６°回転Ｙカッ
ト水晶を用い、その表面に超高真空ＭＢＥ（分子線エピ
タキシ）装置を用いて電極パターン材料のAl合金多層膜
を成膜した。添加物ＭにはCuを用いた。
施例の断面図を示す。圧電基板１の表面に電極パターン
材料のAl合金多層膜２をエピタキシャル成長させたもの
である。本実施例では、圧電基板には３６°回転Ｙカッ
ト水晶を用い、その表面に超高真空ＭＢＥ（分子線エピ
タキシ）装置を用いて電極パターン材料のAl合金多層膜
を成膜した。添加物ＭにはCuを用いた。
【００１１】まず、圧電基板の前処理には半導体ＩＣの
Siプロセスでも用いられているような有機洗浄と酸によ
る洗浄を行なう。次に、基板を基板ホルダーに取付け、
ＭＢＥ装置の中に設置する。ＭＢＥ装置の原料供給源
は、電極パターンの主となるAlと添加物Cuの２種類必要
である。あるいは、Alに濃度の異なる添加物がはじめか
らまぜてある供給源を数種類使用してもよい。また、Ｍ
ＢＥ装置は、できれば基板加熱のできる機能を備え付け
ているほうがよい。
Siプロセスでも用いられているような有機洗浄と酸によ
る洗浄を行なう。次に、基板を基板ホルダーに取付け、
ＭＢＥ装置の中に設置する。ＭＢＥ装置の原料供給源
は、電極パターンの主となるAlと添加物Cuの２種類必要
である。あるいは、Alに濃度の異なる添加物がはじめか
らまぜてある供給源を数種類使用してもよい。また、Ｍ
ＢＥ装置は、できれば基板加熱のできる機能を備え付け
ているほうがよい。
【００１２】この状態で、不必要な不純物を電極パター
ンに混入させずにエピタキシャル成長させるためにＭＢ
Ｅ装置を超高真空にする。そして、エピタキシャル成長
に有効な基板温度で、AlとCuの供給源から供給されるそ
れぞれの量を調節しながら前処理した基板上にエピタキ
シャル成長を行なっていく。
ンに混入させずにエピタキシャル成長させるためにＭＢ
Ｅ装置を超高真空にする。そして、エピタキシャル成長
に有効な基板温度で、AlとCuの供給源から供給されるそ
れぞれの量を調節しながら前処理した基板上にエピタキ
シャル成長を行なっていく。
【００１３】圧電基板との界面に形成するエピタキシャ
ル第１層目(3)は、下地となる基板とAl合金層との格子
定数のミスマッチを一般にエピタキシャル成長が可能で
あるといわれている10％以内にする必要がある。たとえ
ば、基板に36°回転Ｙカット水晶を用いAlにCuを添加し
た場合、Cuの添加物濃度ｘ1を1.7wt％にすると基板との
ミスマッチが10％以下になり、エピタキシャル成長が可
能になる。このほか、圧電基板に水晶の他のカット面を
用いた場合やLiTaO3、LiNbO3、Li2B4O7、ZnOなど他の種
類の基板を用いた場合にも、添加物ＭをSi、Ta、Nb、C
u、Ti、Ni、Mg、Pd、Li、Cr、Nd、Ge、Co、Zn、Cd、W、
V、Sc、Hf、Au、Ag、Pt、Zrから選ぶことにより、同様
にエピタキシャル成長が可能になる。ここで、第１層目
(3)に添加物を0.1％以上添加したエピタキシャルAl合金
層を用いることにより、界面に欠陥の少ないエピタキシ
ャル成長膜が得られ、電極パターンのマイグレーション
防止につながる。
ル第１層目(3)は、下地となる基板とAl合金層との格子
定数のミスマッチを一般にエピタキシャル成長が可能で
あるといわれている10％以内にする必要がある。たとえ
ば、基板に36°回転Ｙカット水晶を用いAlにCuを添加し
た場合、Cuの添加物濃度ｘ1を1.7wt％にすると基板との
ミスマッチが10％以下になり、エピタキシャル成長が可
能になる。このほか、圧電基板に水晶の他のカット面を
用いた場合やLiTaO3、LiNbO3、Li2B4O7、ZnOなど他の種
類の基板を用いた場合にも、添加物ＭをSi、Ta、Nb、C
u、Ti、Ni、Mg、Pd、Li、Cr、Nd、Ge、Co、Zn、Cd、W、
V、Sc、Hf、Au、Ag、Pt、Zrから選ぶことにより、同様
にエピタキシャル成長が可能になる。ここで、第１層目
(3)に添加物を0.1％以上添加したエピタキシャルAl合金
層を用いることにより、界面に欠陥の少ないエピタキシ
ャル成長膜が得られ、電極パターンのマイグレーション
防止につながる。
【００１４】第２エピタキシャルAl合金層(4)、第３エ
ピタキシャルAl合金層(5)、第４エピタキシャルAl合金
層(6)……には、電極パターン全体の重量をできるだけ
少なくするために添加物の量を減らしAlの割合を多くし
たほうがよい。ところがここで突然第２層目(4)以降の
添加物濃度を零にすると、基板上にエピタキシャル成長
した第１層目(3)と第２層目(4)の格子定数が合わずに第
２層目(4)がエピタキシャル成長できずに粒界の多い多
結晶膜あるいは粒界の少ない配向膜の層になってしま
い、耐マイグレーション性が弱くなってしまう。そのた
め前述の第１層目(3)を形成した時と同様に、下地の格
子定数とのミスマッチが10％以下になるようにエピタキ
シャル第２層目(4)に添加する添加物濃度ｘ2を決める。
第３層(5)、第４層(6)……の添加物濃度も同様に決め
る。ところが、第２層目(4)の添加物濃度ｘ2を第１層目
(3)の添加物濃度ｘ1と等しく選んだ場合、第２層目(4)
と第１層目(3)の格子定数は等しくエピタキシャル成長
ができるが、電極パターン全体の重量を減らすことはで
きない。そこで、第２層目(4)の添加物濃度ｘ2は、第１
層目(3)の添加物濃度ｘ1に比べて少し小さい程度がよ
い。添加物にCuを用いた場合は、添加物濃度ｘ1は1.7wt
％にして添加物濃度ｘ2は1.0wt％にするとよい。ただ
し、層による添加物濃度の減少量は、添加物の種類によ
って異なる。第３層目(5)、第４層目(6)……のエピタキ
シャル層の形成に関しても添加物濃度ｘ2を決めた方法
と同様に添加物濃度ｘ3、ｘ4……を徐々に減少させてい
けば、結晶性のよいエピタキシャル膜の成長を続けたま
ま電極パターンの重量を最小限に抑えることができる。
図１では、第４層までエピタキシャルAl合金層を形成し
ているが、弾性表面波装置の使用目的や選んだ基板の種
類によって設計上必要とされるAl電極パターンの厚さが
異なるので、それに応じてエピタキシャルAl合金層の数
や厚さを変えてもよい。
ピタキシャルAl合金層(5)、第４エピタキシャルAl合金
層(6)……には、電極パターン全体の重量をできるだけ
少なくするために添加物の量を減らしAlの割合を多くし
たほうがよい。ところがここで突然第２層目(4)以降の
添加物濃度を零にすると、基板上にエピタキシャル成長
した第１層目(3)と第２層目(4)の格子定数が合わずに第
２層目(4)がエピタキシャル成長できずに粒界の多い多
結晶膜あるいは粒界の少ない配向膜の層になってしま
い、耐マイグレーション性が弱くなってしまう。そのた
め前述の第１層目(3)を形成した時と同様に、下地の格
子定数とのミスマッチが10％以下になるようにエピタキ
シャル第２層目(4)に添加する添加物濃度ｘ2を決める。
第３層(5)、第４層(6)……の添加物濃度も同様に決め
る。ところが、第２層目(4)の添加物濃度ｘ2を第１層目
(3)の添加物濃度ｘ1と等しく選んだ場合、第２層目(4)
と第１層目(3)の格子定数は等しくエピタキシャル成長
ができるが、電極パターン全体の重量を減らすことはで
きない。そこで、第２層目(4)の添加物濃度ｘ2は、第１
層目(3)の添加物濃度ｘ1に比べて少し小さい程度がよ
い。添加物にCuを用いた場合は、添加物濃度ｘ1は1.7wt
％にして添加物濃度ｘ2は1.0wt％にするとよい。ただ
し、層による添加物濃度の減少量は、添加物の種類によ
って異なる。第３層目(5)、第４層目(6)……のエピタキ
シャル層の形成に関しても添加物濃度ｘ2を決めた方法
と同様に添加物濃度ｘ3、ｘ4……を徐々に減少させてい
けば、結晶性のよいエピタキシャル膜の成長を続けたま
ま電極パターンの重量を最小限に抑えることができる。
図１では、第４層までエピタキシャルAl合金層を形成し
ているが、弾性表面波装置の使用目的や選んだ基板の種
類によって設計上必要とされるAl電極パターンの厚さが
異なるので、それに応じてエピタキシャルAl合金層の数
や厚さを変えてもよい。
【００１５】次に、図２に本発明の弾性表面波装置の第
２の実施例を示す。圧電基板１の表面に配線材料のAl合
金多層膜(2)をエピタキシャル成長させ、その表面上に
さらに他の物質Ｐ(7)をエピタキシャル成長させたもの
である。この場合、Al合金多層膜(2)の添加物濃度の変
化は、基板１との界面のエピタキシャルAl合金層(2)の
格子定数が基板(1)の格子定数とほぼ等しくなるよう
に、また物質Ｐ(7)との界面のエピタキシャルAl合金層
(2)の格子定数が物質Ｐ(7)の格子定数にほぼ等しくなる
ように、添加物濃度をそれぞれ決める。このときのAl合
金多層膜(2)は、図１に示した第１の実施例と同様に結
晶性を良くするために、基板(1)の格子定数から物質Ｐ
(7)の格子定数へ徐々に格子定数が変化する層を数層(3
〜6)重ねるようにエピタキシャル成長させたものとす
る。また、用いる添加物は、Si、Ta、Nb、Cu、Ti、Ni、
Mg、Pd、Li、Cr、Nd、Ge、Co、Zn、Cd、W、V、Sc、Hf、
Au、Ag、Pt、Zrから１つ選択し、濃度の異なるエピタキ
シャルAl合金層を形成してもよいが、基板(1)と物質Ｐ
(7)の格子定数が著しく異なる場合などには図３の第３
の実施例に示したように、添加物をＭ、Ｎと２種類選択
して添加物Ｍを用いたAl合金多層膜(3〜6)と添加物Ｎを
用いたAl合金多層膜(8,9)とを重ねるようにして電極パ
ターンを形成してもよい。さらに、添加物を３種類以上
用いた場合も同様である。たとえば、基板(1)を３６°
回転Ｙカット水晶にして物質Ｐ(7)をSiとし、かつ、基
板(1)に近い位置に形成するAl層(3〜6)に用いる添加物
ＭをCu、物質Ｐ(7)に近い位置に形成するAl層(8,9)に用
いる添加物ＮをSiとした場合、基板(1)あるいは物質Ｐ
(7)との界面に形成される層(3,9)のそれぞれの不純物濃
度をCu＝1.7wt％、Si＝1.7wt％にすると、格子定数のミ
スマッチが10％以下になりエピタキシャル成長が可能で
ある。
２の実施例を示す。圧電基板１の表面に配線材料のAl合
金多層膜(2)をエピタキシャル成長させ、その表面上に
さらに他の物質Ｐ(7)をエピタキシャル成長させたもの
である。この場合、Al合金多層膜(2)の添加物濃度の変
化は、基板１との界面のエピタキシャルAl合金層(2)の
格子定数が基板(1)の格子定数とほぼ等しくなるよう
に、また物質Ｐ(7)との界面のエピタキシャルAl合金層
(2)の格子定数が物質Ｐ(7)の格子定数にほぼ等しくなる
ように、添加物濃度をそれぞれ決める。このときのAl合
金多層膜(2)は、図１に示した第１の実施例と同様に結
晶性を良くするために、基板(1)の格子定数から物質Ｐ
(7)の格子定数へ徐々に格子定数が変化する層を数層(3
〜6)重ねるようにエピタキシャル成長させたものとす
る。また、用いる添加物は、Si、Ta、Nb、Cu、Ti、Ni、
Mg、Pd、Li、Cr、Nd、Ge、Co、Zn、Cd、W、V、Sc、Hf、
Au、Ag、Pt、Zrから１つ選択し、濃度の異なるエピタキ
シャルAl合金層を形成してもよいが、基板(1)と物質Ｐ
(7)の格子定数が著しく異なる場合などには図３の第３
の実施例に示したように、添加物をＭ、Ｎと２種類選択
して添加物Ｍを用いたAl合金多層膜(3〜6)と添加物Ｎを
用いたAl合金多層膜(8,9)とを重ねるようにして電極パ
ターンを形成してもよい。さらに、添加物を３種類以上
用いた場合も同様である。たとえば、基板(1)を３６°
回転Ｙカット水晶にして物質Ｐ(7)をSiとし、かつ、基
板(1)に近い位置に形成するAl層(3〜6)に用いる添加物
ＭをCu、物質Ｐ(7)に近い位置に形成するAl層(8,9)に用
いる添加物ＮをSiとした場合、基板(1)あるいは物質Ｐ
(7)との界面に形成される層(3,9)のそれぞれの不純物濃
度をCu＝1.7wt％、Si＝1.7wt％にすると、格子定数のミ
スマッチが10％以下になりエピタキシャル成長が可能で
ある。
【００１６】このように、本発明では、Al合金多層膜
(2)として１種類あるいは数種類の添加物を用いて添加
物濃度の異なる厚さの薄い（数十Å〜数μm）層を多層
状に形成するために、形成速度が5nm/s以下と比較的ゆ
っくりであるため膜厚の制御が容易であり、かつ、形成
時の添加物濃度の調節が容易であるＭＢＥ法やＣＶＤ法
によって多層膜電極パターンの製造を行なうことが有利
である。
(2)として１種類あるいは数種類の添加物を用いて添加
物濃度の異なる厚さの薄い（数十Å〜数μm）層を多層
状に形成するために、形成速度が5nm/s以下と比較的ゆ
っくりであるため膜厚の制御が容易であり、かつ、形成
時の添加物濃度の調節が容易であるＭＢＥ法やＣＶＤ法
によって多層膜電極パターンの製造を行なうことが有利
である。
【００１７】また、弾性表面波装置が使われているペー
ジャ、携帯電話等の移動通信用端末や一般無線通信シス
テムの高周波化が進み、弾性表面波装置の設計上必要と
される電極パターンの膜厚が薄くなっている。しかし、
水晶基板に純Alをエピタキシャル成長させた場合には、
水晶基板とAlとの結合エネルギーよりAl原子同士の結合
エネルギーのほうが高く、膜厚10nm程度ではAl成長段階
の粒子がアイランド状になり粒子同士が連続せず、電極
パターンの役割を果たさないことがわかっている。とこ
ろが、本発明の添加物を用いたAl合金多層膜で電極パタ
ーンを形成した場合には、基板上に形成した第１層目か
ら完全にエピタキシャル成長しているので、膜厚10nm以
下の電極パターンでも形成可能である。また、そのよう
な薄い膜を形成する場合にも、数Åまで膜厚制御が容易
にできるＭＢＥ法やＣＶＤ法は有効である。
ジャ、携帯電話等の移動通信用端末や一般無線通信シス
テムの高周波化が進み、弾性表面波装置の設計上必要と
される電極パターンの膜厚が薄くなっている。しかし、
水晶基板に純Alをエピタキシャル成長させた場合には、
水晶基板とAlとの結合エネルギーよりAl原子同士の結合
エネルギーのほうが高く、膜厚10nm程度ではAl成長段階
の粒子がアイランド状になり粒子同士が連続せず、電極
パターンの役割を果たさないことがわかっている。とこ
ろが、本発明の添加物を用いたAl合金多層膜で電極パタ
ーンを形成した場合には、基板上に形成した第１層目か
ら完全にエピタキシャル成長しているので、膜厚10nm以
下の電極パターンでも形成可能である。また、そのよう
な薄い膜を形成する場合にも、数Åまで膜厚制御が容易
にできるＭＢＥ法やＣＶＤ法は有効である。
【００１８】さらに、このようにして形成した多層膜を
100℃以上でアニールすることにより、電極パターン材
料の結晶が安定し、より耐マイグレーション性が向上す
る。
100℃以上でアニールすることにより、電極パターン材
料の結晶が安定し、より耐マイグレーション性が向上す
る。
【００１９】図４は、一般的な弾性表面波装置である。
本実施例では、圧電基板(1)上に本発明によるAl合金エ
ピタキシャル多層膜を形成し、フォトエッチング法でく
し型形状にパターニングして電極パターン(10)を形成す
ることで弾性表面波装置を作製した。
本実施例では、圧電基板(1)上に本発明によるAl合金エ
ピタキシャル多層膜を形成し、フォトエッチング法でく
し型形状にパターニングして電極パターン(10)を形成す
ることで弾性表面波装置を作製した。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
厚み方向層によって添加物Ｍの濃度ｘが異なるAl合金を
重ねて形成したエピタキシャル多層膜を電極パタ−ン部
分に用いることにより、ＭＢＥ法やＣＶＤ法など添加物
濃度の調節が容易で膜形成速度がゆるやかな方法によ
り、あらゆる圧電基板上に耐マイグレーション効果の大
きいAl合金のエピタキシャル成長膜が製造できるという
効果を有する。また、本発明による多層膜電極パターン
を用いる弾性表面波装置は、周波数特性上における損失
の増加を最小限に防ぐことができるという効果も有す
る。
厚み方向層によって添加物Ｍの濃度ｘが異なるAl合金を
重ねて形成したエピタキシャル多層膜を電極パタ−ン部
分に用いることにより、ＭＢＥ法やＣＶＤ法など添加物
濃度の調節が容易で膜形成速度がゆるやかな方法によ
り、あらゆる圧電基板上に耐マイグレーション効果の大
きいAl合金のエピタキシャル成長膜が製造できるという
効果を有する。また、本発明による多層膜電極パターン
を用いる弾性表面波装置は、周波数特性上における損失
の増加を最小限に防ぐことができるという効果も有す
る。
【図１】本発明による第１の実施例に用いた圧電基板上
に電極パターン材料のAl合金多層膜を形成したものの断
面図である。
に電極パターン材料のAl合金多層膜を形成したものの断
面図である。
【図２】本発明による第２の実施例に用いた圧電基板上
に電極パターン材料のAl合金多層膜を形成し、さらにそ
の表面に他の物質を形成したものの断面図である。
に電極パターン材料のAl合金多層膜を形成し、さらにそ
の表面に他の物質を形成したものの断面図である。
【図３】本発明による第３の実施例に用いた圧電基板に
電極パターン材料のAl合金多層膜を２種類形成し、さら
にその表面に他の物質を形成したものの断面図である。
電極パターン材料のAl合金多層膜を２種類形成し、さら
にその表面に他の物質を形成したものの断面図である。
【図４】本発明によるAl合金多層膜をを用いて作製した
弾性表面波装置の斜視図である。
弾性表面波装置の斜視図である。
【図５】従来技術の電極パターンを形成するAl配向膜の
断面図である。
断面図である。
【図６】従来技術の電極パターンを形成するAl合金膜の
断面図である。
断面図である。
１…圧電基板 ２…Al合金多層膜層 ３…添加物Ｍを用いた第１エピタキシャルAl合金層 ４…添加物Ｍを用いた第２エピタキシャルAl合金層 ５…添加物Ｍを用いた第３エピタキシャルAl合金層 ６…添加物Ｍを用いた第４エピタキシャルAl合金層 ７…物質Ｐ ８…添加物Ｎを用いた第５エピタキシャルAl合金層 ９…添加物Ｎを用いた第６エピタキシャルAl合金層 １０…電極パターン １１…純Al配向結晶層 １２…Alに添加物を加えた結晶層 １３…添加物
Claims (6)
- 【請求項１】圧電基板(1)又は圧電薄膜を形成した非圧
電基板(1)上に電極パタ−ン(10)を形成した弾性表面波
装置において、上記電極パターン(10)がAlと１種類の添
加物(M)を用いたAl合金のエピタキシャル層(3,4,5,6)を
重ねて形成した多層膜構造(2;3〜6)からなり、各層(3,
4,5,6)の上記１種類の添加物(M)の濃度が厚み方向によ
って異なることを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記１種類の添加物
を、Si、Ta、Nb、Cu、Ti、Ni、Mg、Pd、Li、Cr、Nd、G
e、Co、Zn、Cd、W、V、Sc、Hf、Au、Ag、Pt、Zrのいず
れか１つとしたことを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項３】請求項１及び２において、前記電極パター
ン(10)が、前記圧電基板(1)又は前記非圧電基板(1)に最
も近い層(3)から厚み方向へ徐々に前記１種類の添加物
(M)の濃度を減少させた多層膜構造(2;3〜6)を持つこと
を特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項４】請求項１乃至３において、前記電極パター
ン(10)における前記圧電基板(1)又は前記非圧電基板(1)
に最も近い層(3)の前記１種類の添加物(M)の濃度が、0.
1wt％以上であることを特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項５】圧電基板(1)又は圧電薄膜を形成した非圧
電基板(1)上に電極パタ−ン(10)を形成した弾性表面波
装置において、上記電極パターン(10)がAlと１種類の添
加物(M,N,…)を用いたAl合金のエピタキシャル層(3,4,
5,6,8,9)を重ねて形成した多層膜構造(2;3〜6,8,9)から
なり、該多層膜構造(2;3〜6,8〜9,…)は互いに異なる上
記１種類の添加物(M,N,…)が添加された複数の多層膜(3
〜6,8〜9,…)を有し、各多層膜における各１種類の添加
物(M,N,…)の濃度が厚み方向によって異なることを特徴
とする弾性表面波装置。 - 【請求項６】請求項５において、前記１種類の添加物
を、Si、Ta、Nb、Cu、Ti、Ni、Mg、Pd、Li、Cr、Nd、G
e、Co、Zn、Cd、W、V、Sc、Hf、Au、Ag、Pt、Zrのいず
れかとしたことを特徴とする弾性表面波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12097594A JPH07326943A (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12097594A JPH07326943A (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07326943A true JPH07326943A (ja) | 1995-12-12 |
Family
ID=14799678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12097594A Pending JPH07326943A (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07326943A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0940914A1 (en) * | 1997-09-22 | 1999-09-08 | TDK Corporation | Surface acoustic wave apparatus and method of production thereof |
| JP2008244523A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-09 | Seiko Epson Corp | 弾性表面波素子および電子機器 |
| WO2023189073A1 (ja) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
-
1994
- 1994-06-02 JP JP12097594A patent/JPH07326943A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0940914A1 (en) * | 1997-09-22 | 1999-09-08 | TDK Corporation | Surface acoustic wave apparatus and method of production thereof |
| EP0940914A4 (en) * | 1997-09-22 | 2002-03-20 | Tdk Corp | SURFACE ACOUSTIC WAVE APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
| JP2008244523A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-09 | Seiko Epson Corp | 弾性表面波素子および電子機器 |
| WO2023189073A1 (ja) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
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