JP2818535B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、移動通信用および光通信用等にお
いて、フィルタとして多用されている弾性表面波装置
（以下、ＳＡＷフィルタと云う）は、一般に、水晶、タ
ンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムおよび四ホウ酸リ
チウムのような単結晶圧電基板上、またはサファイヤ基
板上に酸化亜鉛膜を形成した圧電薄膜上に、すだれ状電
極等が配置されて形成されている。このすだれ状電極の
電極材料としては、アルミニウム（Ａｌ）あるいは銅
（Ｃｕ）およびシリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、パ
ラジウム（Ｐｄ）等を微量添加したアルムニウム合金が
用いられている。また、ＳＡＷフィルタにおける電極金
属としては、微細加工性に優れていること、電極負荷質
量効果を小さくするために比重が小さいこと、且つ挿入
損を小さくするために電気抵抗が低いことなどが要求さ
れるために、ＡｌまたはＡｌ合金以外の金属材料は適当
ではない。
いて、フィルタとして多用されている弾性表面波装置
（以下、ＳＡＷフィルタと云う）は、一般に、水晶、タ
ンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムおよび四ホウ酸リ
チウムのような単結晶圧電基板上、またはサファイヤ基
板上に酸化亜鉛膜を形成した圧電薄膜上に、すだれ状電
極等が配置されて形成されている。このすだれ状電極の
電極材料としては、アルミニウム（Ａｌ）あるいは銅
（Ｃｕ）およびシリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、パ
ラジウム（Ｐｄ）等を微量添加したアルムニウム合金が
用いられている。また、ＳＡＷフィルタにおける電極金
属としては、微細加工性に優れていること、電極負荷質
量効果を小さくするために比重が小さいこと、且つ挿入
損を小さくするために電気抵抗が低いことなどが要求さ
れるために、ＡｌまたはＡｌ合金以外の金属材料は適当
ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のＳＡＷ
フィルタにおいては、当該ＳＡＷフィルタに高電力の信
号が入力されると、弾性表面波による圧電基板の振動に
よってＡｌ電極が大きな応力を受け、これによりＡｌ原
子が移動する、所謂ストレスマイグレーションが生起す
ることが知られている。この障害が発生すると、電気的
短絡、挿入損失の増大およびＱ値の低下等を含むＳＡＷ
フィルタ特性上の劣化が生じる。しかも、このストレス
マイグレーションの発生頻度は、ＳＡＷフィルタの高周
波化とともに増大するため、ＳＡＷフィルタの高周波化
に対する大きな障害になるという欠点がある。
フィルタにおいては、当該ＳＡＷフィルタに高電力の信
号が入力されると、弾性表面波による圧電基板の振動に
よってＡｌ電極が大きな応力を受け、これによりＡｌ原
子が移動する、所謂ストレスマイグレーションが生起す
ることが知られている。この障害が発生すると、電気的
短絡、挿入損失の増大およびＱ値の低下等を含むＳＡＷ
フィルタ特性上の劣化が生じる。しかも、このストレス
マイグレーションの発生頻度は、ＳＡＷフィルタの高周
波化とともに増大するため、ＳＡＷフィルタの高周波化
に対する大きな障害になるという欠点がある。
【０００４】このＳＡＷフィルタの電極のストレスマイ
グレーションおよびＬＳＩ配線のエレクトロマイグレー
ション対策として、特願平４−７５１８３号公報におい
ては、膜厚が１〜５００オングストロームのチタン、バ
ナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅およびイットリ
ウムの金属下地膜上に形成された（１１１）の一軸配向
構造を有するＡｌまたはＡｌ合金による配線が提案され
ている。この構造のＳＡＷフィルタ電極では、（１１
１）配向性を有するために耐電力性に関しての信頼性
は、従来の多結晶構造のＡｌ電極に比較して、確かに向
上するものの、下地膜の金属がこの金属膜上に形成され
るＡｌ膜中に拡散し、Ａｌとの合金化により電極の電気
抵抗が大きくなり、その結果としてＳＡＷフィルタの挿
入損失が増大する結果になるという欠点がある。
グレーションおよびＬＳＩ配線のエレクトロマイグレー
ション対策として、特願平４−７５１８３号公報におい
ては、膜厚が１〜５００オングストロームのチタン、バ
ナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅およびイットリ
ウムの金属下地膜上に形成された（１１１）の一軸配向
構造を有するＡｌまたはＡｌ合金による配線が提案され
ている。この構造のＳＡＷフィルタ電極では、（１１
１）配向性を有するために耐電力性に関しての信頼性
は、従来の多結晶構造のＡｌ電極に比較して、確かに向
上するものの、下地膜の金属がこの金属膜上に形成され
るＡｌ膜中に拡散し、Ａｌとの合金化により電極の電気
抵抗が大きくなり、その結果としてＳＡＷフィルタの挿
入損失が増大する結果になるという欠点がある。
【０００５】本発明は、上記の従来例の欠点を解決する
ことを意図したものであり、その目的とするところは、
耐電力性に優れるとともに、電気抵抗の低いＡｌ電極を
備えた弾性表面波装置を提供することにある。
ことを意図したものであり、その目的とするところは、
耐電力性に優れるとともに、電気抵抗の低いＡｌ電極を
備えた弾性表面波装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波装置
は、単結晶圧電基板または圧電薄膜を含む圧電基板上
に、アルミニウムまたはアルミニウム合金より成る電極
配線を備えて構成される弾性表面波装置において、前記
圧電基板上において形成され、前記単結晶圧電基板また
は圧電薄膜およびアルミニウムに対して濡れ性が高く、
且つアルミニウムとの反応性が低い金属または化合物に
より構成される、膜厚が１〜３０オングストロームの下
地膜と、前記下地膜上に形成された（１１１）の一軸配
向構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金に
より形成される電極配線と、を備えて構成され、前記下
地膜が、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓ
ｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3
Ｎ 4 ）の何れかであることを特徴としている。
は、単結晶圧電基板または圧電薄膜を含む圧電基板上
に、アルミニウムまたはアルミニウム合金より成る電極
配線を備えて構成される弾性表面波装置において、前記
圧電基板上において形成され、前記単結晶圧電基板また
は圧電薄膜およびアルミニウムに対して濡れ性が高く、
且つアルミニウムとの反応性が低い金属または化合物に
より構成される、膜厚が１〜３０オングストロームの下
地膜と、前記下地膜上に形成された（１１１）の一軸配
向構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金に
より形成される電極配線と、を備えて構成され、前記下
地膜が、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓ
ｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3
Ｎ 4 ）の何れかであることを特徴としている。
【０００７】
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００９】図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実
施例のＳＡＷフィルタにおけるすだれ状電極の平面およ
び断面を示す模式図である。図１に示されるように、本
実施例においては、圧電基板１の表面上に、厚さ１〜３
０オングストロームのホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリ
コン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン
（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン
（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜２と、５００〜
３０００オングストロームの膜厚で、（１１１）の一軸
配向構造を有するＡｌまたはＡｌ合金膜による電極配線
３が形成されており、フォトリソグラフィにより、図１
（ａ）の平面図に示されるように、すだれ状に微細加工
されている。
施例のＳＡＷフィルタにおけるすだれ状電極の平面およ
び断面を示す模式図である。図１に示されるように、本
実施例においては、圧電基板１の表面上に、厚さ１〜３
０オングストロームのホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリ
コン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン
（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン
（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜２と、５００〜
３０００オングストロームの膜厚で、（１１１）の一軸
配向構造を有するＡｌまたはＡｌ合金膜による電極配線
３が形成されており、フォトリソグラフィにより、図１
（ａ）の平面図に示されるように、すだれ状に微細加工
されている。
【００１０】一般に、水晶、タンタル酸リチウム、ニオ
ブ酸リチウムおよび四ホウ酸リチウムのような単結晶圧
電基板、またはサファイヤ基板上に酸化亜鉛膜が形成さ
れた圧電薄膜上に、直接ＡｌまたはＡｌ系合金を形成す
る過程を熱力学的に見てみると、これらの基板材料とＡ
ｌとの間の界面エネルギーは、基板材料の表面エネルギ
−とＡｌの表面エネルギ−の和よりも大きいために、こ
れらの基板上においてはＡｌは島状に成長してしまい、
多結晶構造による膜に転化してしまう状態となる。一
方、これらの基板およびＡｌに対して濡れ性が高く、且
つＡｌとの反応性の低いホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シ
リコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン
（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン
（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかを下地膜として、この上にＡｌ
を形成した場合には、実効的にＡｌと基板間の界面エネ
ルギ−が、基板上に直接Ａｌを形成する場合に比較して
小さい値となるために、これらの下地膜上においては、
Ａｌは最も表面エネルギ−の小さいＡｌ（１１１）面が
基板面に平行に成長した一軸配向膜となる。この下地膜
上のＡｌ膜の一軸配向構造は下地膜の膜厚に対して敏感
であり、当該膜厚が１〜３０オングストロームの範囲内
にない場合には、一軸配向構造に乱れが生じてくる。こ
の理由は、前記膜厚が適正な下地膜厚を越えると、下地
膜表面が平坦の状態ではなくなり、その上に成長するＡ
ｌの結晶粒には、Ａｌ（１１１）以外の方位を持ったも
のが混在してくることに起因している。
ブ酸リチウムおよび四ホウ酸リチウムのような単結晶圧
電基板、またはサファイヤ基板上に酸化亜鉛膜が形成さ
れた圧電薄膜上に、直接ＡｌまたはＡｌ系合金を形成す
る過程を熱力学的に見てみると、これらの基板材料とＡ
ｌとの間の界面エネルギーは、基板材料の表面エネルギ
−とＡｌの表面エネルギ−の和よりも大きいために、こ
れらの基板上においてはＡｌは島状に成長してしまい、
多結晶構造による膜に転化してしまう状態となる。一
方、これらの基板およびＡｌに対して濡れ性が高く、且
つＡｌとの反応性の低いホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シ
リコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン
（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン
（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかを下地膜として、この上にＡｌ
を形成した場合には、実効的にＡｌと基板間の界面エネ
ルギ−が、基板上に直接Ａｌを形成する場合に比較して
小さい値となるために、これらの下地膜上においては、
Ａｌは最も表面エネルギ−の小さいＡｌ（１１１）面が
基板面に平行に成長した一軸配向膜となる。この下地膜
上のＡｌ膜の一軸配向構造は下地膜の膜厚に対して敏感
であり、当該膜厚が１〜３０オングストロームの範囲内
にない場合には、一軸配向構造に乱れが生じてくる。こ
の理由は、前記膜厚が適正な下地膜厚を越えると、下地
膜表面が平坦の状態ではなくなり、その上に成長するＡ
ｌの結晶粒には、Ａｌ（１１１）以外の方位を持ったも
のが混在してくることに起因している。
【００１１】本発明においては、前述のように、圧電基
板１の表面上に、１〜３０オングストロームのホウ素
（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成
る下地膜と、５００〜３０００オングストロームの膜厚
で、（１１１）の一軸配向構造を有するＡｌまたはＡｌ
合金膜による電極配線３を形成することにより、下地膜
の金属または前記化合物ＭはＡｌとの反応性が低いため
に、ＳＡＷフィルタを製作するプロセスの過程または動
作環境中おにおいても、これらの下地膜とその上に形成
されたＡｌまたはＡｌ合金膜との拡散・合金化反応が生
じることがなく、これによりＳＡＷ電極配線の電気抵抗
の増加がなく、従ってＳＡＷフィルタにおける挿入損失
の増大等を含むＳＡＷフィルタ特性の劣化が排除され
る。
板１の表面上に、１〜３０オングストロームのホウ素
（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成
る下地膜と、５００〜３０００オングストロームの膜厚
で、（１１１）の一軸配向構造を有するＡｌまたはＡｌ
合金膜による電極配線３を形成することにより、下地膜
の金属または前記化合物ＭはＡｌとの反応性が低いため
に、ＳＡＷフィルタを製作するプロセスの過程または動
作環境中おにおいても、これらの下地膜とその上に形成
されたＡｌまたはＡｌ合金膜との拡散・合金化反応が生
じることがなく、これによりＳＡＷ電極配線の電気抵抗
の増加がなく、従ってＳＡＷフィルタにおける挿入損失
の増大等を含むＳＡＷフィルタ特性の劣化が排除され
る。
【００１２】図２は、本発明における電極膜形成用とし
て使用された、二次元イオンビームスパッタ装置の構成
を示すブロック図である。図２に示されるように、当該
二次元イオンビームスパッタ装置は、圧電基板１に対応
して、二つのイオンビームソース４および５と、Ａｌま
たはＡｌ合金のターゲット６と、下地膜に用いる金属ま
たは化合物Ｍのターゲット７と、これらの二つのターゲ
ット６および７より飛び出して来たスパッタ粒子束の開
閉を行うための、二つのシャッター８および９と、膜厚
をモニターし制御するための二つの膜厚計１０および１
１と、基板上に堆積した膜の表面構造を観察するための
反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）用の電子銃（以下、
ＲＨＥＥＤ電子銃と云う）１２と、蛍光スクリーン１３
とを備えて構成される。なおスパッタガスのアルゴン
は、アルコンガスボンベ１４により、マスフローコント
ローラ１５および１６を通して、二つのイオンビームソ
ース４および５に導入される。
て使用された、二次元イオンビームスパッタ装置の構成
を示すブロック図である。図２に示されるように、当該
二次元イオンビームスパッタ装置は、圧電基板１に対応
して、二つのイオンビームソース４および５と、Ａｌま
たはＡｌ合金のターゲット６と、下地膜に用いる金属ま
たは化合物Ｍのターゲット７と、これらの二つのターゲ
ット６および７より飛び出して来たスパッタ粒子束の開
閉を行うための、二つのシャッター８および９と、膜厚
をモニターし制御するための二つの膜厚計１０および１
１と、基板上に堆積した膜の表面構造を観察するための
反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）用の電子銃（以下、
ＲＨＥＥＤ電子銃と云う）１２と、蛍光スクリーン１３
とを備えて構成される。なおスパッタガスのアルゴン
は、アルコンガスボンベ１４により、マスフローコント
ローラ１５および１６を通して、二つのイオンビームソ
ース４および５に導入される。
【００１３】本発明における電極膜形成時においては、
まず１×１０-7Ｔｏｒｒまで排気した後に、アルゴン圧
としては、２×１０-4Ｔｏｒｒの圧力でスパッタが行わ
れている。また、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン
（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3
Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜、およびこの上に形成さ
れるＡｌまたはＡｌ合金膜は、何れもイオンソースのビ
ーム電圧１２００Ｖ、ビーム電流５０〜６５ｍＡおよび
基板温度３０度℃（室温）の状態において成膜された。
なお上記の条件下において、下地膜用の金属または化合
物、およびＡｌまたはＡｌ合金に対するスパッタレート
は０．１〜２オングストローム／秒であった。
まず１×１０-7Ｔｏｒｒまで排気した後に、アルゴン圧
としては、２×１０-4Ｔｏｒｒの圧力でスパッタが行わ
れている。また、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン
（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3
Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜、およびこの上に形成さ
れるＡｌまたはＡｌ合金膜は、何れもイオンソースのビ
ーム電圧１２００Ｖ、ビーム電流５０〜６５ｍＡおよび
基板温度３０度℃（室温）の状態において成膜された。
なお上記の条件下において、下地膜用の金属または化合
物、およびＡｌまたはＡｌ合金に対するスパッタレート
は０．１〜２オングストローム／秒であった。
【００１４】圧電基板については、３４〜４５°回転Ｙ
カット水晶基板、−７５°回転Ｙカット水晶基板、Ｘカ
ットタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ：以下、ＬＴと
云う）基板、３６°回転ＹカットＬＴ基板、１２８°回
転Ｙカットニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ：以下、Ｌ
Ｎと云う）基板、４１°回転ＹカットＬＮ基板、６４°
回転ＹカットＬＮ基板、４５°回転Ｘカット四ホウ酸リ
チウム（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ）基板およびサファイヤ基板上
に形成した酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜等について調べたが、
その結果に顕著な差異が認められなかったので、以下に
おいては、上記の圧電基板の内、一例として６４°回転
ＹカットＬＮ基板を用いた場合の実施例について説明す
る。
カット水晶基板、−７５°回転Ｙカット水晶基板、Ｘカ
ットタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ：以下、ＬＴと
云う）基板、３６°回転ＹカットＬＴ基板、１２８°回
転Ｙカットニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ：以下、Ｌ
Ｎと云う）基板、４１°回転ＹカットＬＮ基板、６４°
回転ＹカットＬＮ基板、４５°回転Ｘカット四ホウ酸リ
チウム（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ）基板およびサファイヤ基板上
に形成した酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜等について調べたが、
その結果に顕著な差異が認められなかったので、以下に
おいては、上記の圧電基板の内、一例として６４°回転
ＹカットＬＮ基板を用いた場合の実施例について説明す
る。
【００１５】製作した本発明のＳＡＷフィルタの耐電力
性については、特開平３−４８５１１に記載されている
システムおよび方法により評価を行った。即ち、図３に
示されるように、信号発生器１７の出力信号はパワーア
ンプ１８により電力増幅されて、恒温槽１９の内部に収
められているＳＡＷフィルタ２０に印加され、当該ＳＡ
Ｗフィルタ２０の出力信号の電力は、パワーメータ２１
により測定される。このパワーメータ２１による電力測
定データはコンピュータ２２に入力され、このコンピュ
ータ２２を介して信号発生器１７にフィ−ドバックされ
る。この帰還作用により、信号発生器１７より出力され
た信号の周波数が制御され、ＳＡＷフィルタ２０に印加
される信号の周波数は、常に伝送特性のピーク周波数と
なるように制御され設定されている。また、恒温槽１９
内の温度は、ＳＡＷフィルタ２０の特性劣化が加速され
るように８５°に設定された。なお、ＳＡＷフィルタの
寿命については、下記のようにして決めている。即ち、
試験前におけるＳＡＷフィルタ２０の出力および試験開
始後の時間ｔにおける出力を、それぞれＰ0 およびＰ
（ｔ）として、初期値より１．０ｄＢ低下した時点、即
ち、Ｐ（ｔ）が次式に示される値となった時点を以って
ＳＡＷフィルタの寿命であるものと定義した。
性については、特開平３−４８５１１に記載されている
システムおよび方法により評価を行った。即ち、図３に
示されるように、信号発生器１７の出力信号はパワーア
ンプ１８により電力増幅されて、恒温槽１９の内部に収
められているＳＡＷフィルタ２０に印加され、当該ＳＡ
Ｗフィルタ２０の出力信号の電力は、パワーメータ２１
により測定される。このパワーメータ２１による電力測
定データはコンピュータ２２に入力され、このコンピュ
ータ２２を介して信号発生器１７にフィ−ドバックされ
る。この帰還作用により、信号発生器１７より出力され
た信号の周波数が制御され、ＳＡＷフィルタ２０に印加
される信号の周波数は、常に伝送特性のピーク周波数と
なるように制御され設定されている。また、恒温槽１９
内の温度は、ＳＡＷフィルタ２０の特性劣化が加速され
るように８５°に設定された。なお、ＳＡＷフィルタの
寿命については、下記のようにして決めている。即ち、
試験前におけるＳＡＷフィルタ２０の出力および試験開
始後の時間ｔにおける出力を、それぞれＰ0 およびＰ
（ｔ）として、初期値より１．０ｄＢ低下した時点、即
ち、Ｐ（ｔ）が次式に示される値となった時点を以って
ＳＡＷフィルタの寿命であるものと定義した。
【００１６】 Ｐ（ｔ）≦ Ｐ0 −１．０（ｄＢ） …………（１） なお、この評価試験においては、上記の耐電力性の評価
に加えて、高温保管下において、４端子法による電極膜
の比抵抗変化についても測定が行われた。
に加えて、高温保管下において、４端子法による電極膜
の比抵抗変化についても測定が行われた。
【００１７】次に、本発明の第１の実施例について、上
記の評価試験結果を踏まえて説明する。本発明の第１の
実施例としては、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン
（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3
Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜の膜厚をパラメータとし
て変えてやり、この下地膜の上に２０００オングストロ
ームの膜厚のＡｌ膜を形成して、ＲＨＥＥＤ電子銃１２
によりＡｌ膜の表面構造の観察が行われた。この結果
は、下記の表１に示されているとうりであり、ホウ素
（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成
る下地膜の膜厚が１〜３０オングストロームの範囲にあ
る状態においては、この上に形成されるＡｌ膜は（１１
１）の一軸配向構造をとるが、下地膜がない場合、また
は下地膜厚が３０オングストロームを越える場合には、
Ａｌ膜は多結晶構造または一軸配向構造が崩れた構造
（多結晶と配向が混在した構造）となる。なお、本実施
例においては、下地膜上にＡｌ膜を形成した場合の結果
について記述しているが、Ａｌ膜の代わりに、Ａｌ−
４．５ｗｔ％Ｃｕ膜またはＡｌ−２．０ｗｔ％Ｓｉ膜の
Ａｌ合金膜を用いた場合においても、Ａｌ膜の場合と同
様な結果が得られている。
記の評価試験結果を踏まえて説明する。本発明の第１の
実施例としては、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン
（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3
Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜の膜厚をパラメータとし
て変えてやり、この下地膜の上に２０００オングストロ
ームの膜厚のＡｌ膜を形成して、ＲＨＥＥＤ電子銃１２
によりＡｌ膜の表面構造の観察が行われた。この結果
は、下記の表１に示されているとうりであり、ホウ素
（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成
る下地膜の膜厚が１〜３０オングストロームの範囲にあ
る状態においては、この上に形成されるＡｌ膜は（１１
１）の一軸配向構造をとるが、下地膜がない場合、また
は下地膜厚が３０オングストロームを越える場合には、
Ａｌ膜は多結晶構造または一軸配向構造が崩れた構造
（多結晶と配向が混在した構造）となる。なお、本実施
例においては、下地膜上にＡｌ膜を形成した場合の結果
について記述しているが、Ａｌ膜の代わりに、Ａｌ−
４．５ｗｔ％Ｃｕ膜またはＡｌ−２．０ｗｔ％Ｓｉ膜の
Ａｌ合金膜を用いた場合においても、Ａｌ膜の場合と同
様な結果が得られている。
【００１８】
【表１】
【００１９】次に、本発明の第２の実施例としては、ホ
ウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニ
ウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素
（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかよ
り成る下地膜において、この上に形成されたＡｌ膜の表
面構造が、多結晶構造（下地なし）、（１１１）一軸配
向構造（下地膜厚１〜３０オングストローム）、および
下地膜厚が３０オングストロームを越えた配向の崩れた
構造（多結晶と配向が混在した構造）を有する膜を、フ
ォトリソグラフィにより、すだれ状電極に加工してＳＡ
Ｗフィルタを構成し、当該ＳＡＷフィルタに対する投入
電力を１Ｗとして耐電力性の試験を行った。製作された
本実施例のＳＡＷフィルタは、下地膜厚をも含めた電極
膜厚は２１００オングストロームであり、中心周波数８
３６．５ＭＨｚにおいて測定された挿入損失は６．１ｄ
Ｂであった。なお、比較のために、チタン下地膜を有す
るＳＡＷフィルタをも製作し、同様の耐電力性の評価試
験を併わせて行った。下記の表２に示されるように、Ａ
ｌ膜は（１１１）の一軸配向構造になる、ホウ素
（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成
る下地膜を用いると、多結晶構造または配向構造の崩れ
た構造のＡｌ膜に比較して、本実施例においては、耐電
力性が格段に向上されていることが分かる。しかしなが
ら、チタン下地膜を有するＳＡＷフィルタの場合には、
Ａｌ膜が（１１１）の一軸配向構造になっても、耐電力
性寿命は、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓ
ｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3
Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜上の（１１１）一軸配向
構造Ａｌ膜に比較すると、極めて小さい値になってい
る。
ウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニ
ウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素
（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかよ
り成る下地膜において、この上に形成されたＡｌ膜の表
面構造が、多結晶構造（下地なし）、（１１１）一軸配
向構造（下地膜厚１〜３０オングストローム）、および
下地膜厚が３０オングストロームを越えた配向の崩れた
構造（多結晶と配向が混在した構造）を有する膜を、フ
ォトリソグラフィにより、すだれ状電極に加工してＳＡ
Ｗフィルタを構成し、当該ＳＡＷフィルタに対する投入
電力を１Ｗとして耐電力性の試験を行った。製作された
本実施例のＳＡＷフィルタは、下地膜厚をも含めた電極
膜厚は２１００オングストロームであり、中心周波数８
３６．５ＭＨｚにおいて測定された挿入損失は６．１ｄ
Ｂであった。なお、比較のために、チタン下地膜を有す
るＳＡＷフィルタをも製作し、同様の耐電力性の評価試
験を併わせて行った。下記の表２に示されるように、Ａ
ｌ膜は（１１１）の一軸配向構造になる、ホウ素
（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成
る下地膜を用いると、多結晶構造または配向構造の崩れ
た構造のＡｌ膜に比較して、本実施例においては、耐電
力性が格段に向上されていることが分かる。しかしなが
ら、チタン下地膜を有するＳＡＷフィルタの場合には、
Ａｌ膜が（１１１）の一軸配向構造になっても、耐電力
性寿命は、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓ
ｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3
Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜上の（１１１）一軸配向
構造Ａｌ膜に比較すると、極めて小さい値になってい
る。
【００２０】
【表２】
【００２１】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。前述の第２の実施例においては、下地膜上にＡｌ
膜を形成したＳＡＷフィルタの耐電力性の結果について
説明したが、本実施例においては、Ａｌ膜の代わりに、
Ａｌ−４．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜を用いたＳＡＷフィルタ
の耐電力性寿命の結果について説明する。下記の表３に
示されるように、Ａｌ−４．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜が（１
１１）の一軸配向構造となる、ホウ素（Ｂ）、炭素
（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭
化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化
シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜を用い
ると、多結晶構造または配向構造の崩れた構造のＡｌ−
４．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜に比較して、耐電力性が格段に
向上されることが分かる。また、同じ下地膜上の（１１
１）一軸配向構造を有するＡｌ膜と、Ａｌ−４．５ｗｔ
％Ｃｕ合金膜とを比較してみても、後者の耐電力性が著
しく向上されることが分かる。しかしながら、チタン下
地膜を有するＳＡＷフィルタの場合には、Ａｌ−４．５
ｗｔ％Ｃｕ合金膜が（１１１）の一軸配向構造になって
も、耐電力性寿命は、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリ
コン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン
（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン
（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜上の、（１１
１）一軸配向構造Ａｌ−４．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜に比較
すると、極めて小さい値になっている。
する。前述の第２の実施例においては、下地膜上にＡｌ
膜を形成したＳＡＷフィルタの耐電力性の結果について
説明したが、本実施例においては、Ａｌ膜の代わりに、
Ａｌ−４．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜を用いたＳＡＷフィルタ
の耐電力性寿命の結果について説明する。下記の表３に
示されるように、Ａｌ−４．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜が（１
１１）の一軸配向構造となる、ホウ素（Ｂ）、炭素
（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭
化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化
シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜を用い
ると、多結晶構造または配向構造の崩れた構造のＡｌ−
４．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜に比較して、耐電力性が格段に
向上されることが分かる。また、同じ下地膜上の（１１
１）一軸配向構造を有するＡｌ膜と、Ａｌ−４．５ｗｔ
％Ｃｕ合金膜とを比較してみても、後者の耐電力性が著
しく向上されることが分かる。しかしながら、チタン下
地膜を有するＳＡＷフィルタの場合には、Ａｌ−４．５
ｗｔ％Ｃｕ合金膜が（１１１）の一軸配向構造になって
も、耐電力性寿命は、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリ
コン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン
（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン
（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜上の、（１１
１）一軸配向構造Ａｌ−４．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜に比較
すると、極めて小さい値になっている。
【００２２】
【表３】
【００２３】以上において説明した第２および第３の実
施例より明らかなように、同じ（１１１）の一軸配向構
造を有するにも関わらず。厚さ１〜３０オングストロー
ムのＢ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＢＮおよびＳｉ3 Ｎ
4 の何れかより成る下地膜上に形成されたＡｌ膜または
Ａｌ合金膜は、チタン下地膜上に形成されたＡｌ膜また
はＡｌ合金膜よりも耐電力性において優れている。この
原因を探るために、高温保管下における比抵抗を測定し
たが、前記Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＢＮおよびＳ
ｉ3 Ｎ4 の何れかより成る下地膜を用いた場合には、こ
れらの下地膜の違いによる顕著な差異は認められなかっ
たので、２０オングストロームのＳｉ下地膜上ならびに
２０オングストロームのチタン下地膜上に形成された膜
厚２０００オングストロームのＡｌ膜に対応して行われ
た試験結果について説明する。
施例より明らかなように、同じ（１１１）の一軸配向構
造を有するにも関わらず。厚さ１〜３０オングストロー
ムのＢ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＢＮおよびＳｉ3 Ｎ
4 の何れかより成る下地膜上に形成されたＡｌ膜または
Ａｌ合金膜は、チタン下地膜上に形成されたＡｌ膜また
はＡｌ合金膜よりも耐電力性において優れている。この
原因を探るために、高温保管下における比抵抗を測定し
たが、前記Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＢＮおよびＳ
ｉ3 Ｎ4 の何れかより成る下地膜を用いた場合には、こ
れらの下地膜の違いによる顕著な差異は認められなかっ
たので、２０オングストロームのＳｉ下地膜上ならびに
２０オングストロームのチタン下地膜上に形成された膜
厚２０００オングストロームのＡｌ膜に対応して行われ
た試験結果について説明する。
【００２４】図４は、２００°Ｃにおいて保管された場
合の比抵抗の変化率を、保管時間に対してプロットした
ものであり、チタン下地膜上に形成されたＡｌ膜におい
ては、比抵抗が保管時間の推移とともに増大するのに対
比して、シリコン下地膜上に形成されたＡｌ膜において
は、そのような傾向は認められず、前記第２および第３
の実施例における耐電力性の差異は、電極膜の比抵抗の
増加の有無に起因する挿入損失増大の有無の違いである
ものと考えることができる。上述のＢ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、ＳｉＣ、ＢＮおよびＳｉ3 Ｎ4 の何れかより成る下
地膜を用いた場合に、電極膜比抵抗の増加が生起しない
のは、これらのＢ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＢＮおよ
びＳｉ3 Ｎ4 が共にＡｌとの反応性が低いために、拡散
合金化反応が生じないことによるものと考えられる。
合の比抵抗の変化率を、保管時間に対してプロットした
ものであり、チタン下地膜上に形成されたＡｌ膜におい
ては、比抵抗が保管時間の推移とともに増大するのに対
比して、シリコン下地膜上に形成されたＡｌ膜において
は、そのような傾向は認められず、前記第２および第３
の実施例における耐電力性の差異は、電極膜の比抵抗の
増加の有無に起因する挿入損失増大の有無の違いである
ものと考えることができる。上述のＢ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、ＳｉＣ、ＢＮおよびＳｉ3 Ｎ4 の何れかより成る下
地膜を用いた場合に、電極膜比抵抗の増加が生起しない
のは、これらのＢ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＢＮおよ
びＳｉ3 Ｎ4 が共にＡｌとの反応性が低いために、拡散
合金化反応が生じないことによるものと考えられる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、単結晶
圧電基板または圧電薄膜を含む圧電基板上に、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金より成る電極配線を備えて
構成される弾性表面波装置に適用されて、前記圧電薄膜
上において形成され、前記単結晶圧電基板または圧電薄
膜およびアルミニウムに対して濡れ性が高く、且つアル
ミニウムとの反応性が低い金属または化合物により構成
される、膜厚が１〜３０オングストロームの下地膜を備
え、当該下地膜上に形成される（１１１）の一軸配向構
造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金により
形成される電極配線を設けることにより、前記弾性表面
波装置の電極の耐電力性を向上させることができるとい
う効果があり、また、ＳＡＷフィルタに適用する場合に
は、当該フィルタの挿入損失における劣化を排除するこ
とができるという効果がある。
圧電基板または圧電薄膜を含む圧電基板上に、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金より成る電極配線を備えて
構成される弾性表面波装置に適用されて、前記圧電薄膜
上において形成され、前記単結晶圧電基板または圧電薄
膜およびアルミニウムに対して濡れ性が高く、且つアル
ミニウムとの反応性が低い金属または化合物により構成
される、膜厚が１〜３０オングストロームの下地膜を備
え、当該下地膜上に形成される（１１１）の一軸配向構
造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金により
形成される電極配線を設けることにより、前記弾性表面
波装置の電極の耐電力性を向上させることができるとい
う効果があり、また、ＳＡＷフィルタに適用する場合に
は、当該フィルタの挿入損失における劣化を排除するこ
とができるという効果がある。
【図１】本発明の実施例の部分構造を示す平面図および
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の実施例の評価試験用として用いたイオ
ンビームスパッタ装置の概要を示す図である。
ンビームスパッタ装置の概要を示す図である。
【図３】本発明の実施例の耐電力評価試験システムを示
す概念図である。
す概念図である。
【図４】下地膜厚の違いによる比抵抗値の変化を示す図
である。
である。
１ 圧電基板 ２ 下地膜 ３ 電極配線 ４、５ イオンビームソース ６、７ ターゲット ８、９ シャッタ− １０、１１ 膜厚計 １２ ＲＨＥＥＤ電子銃 １３ 蛍光スクリーン １４ アルゴンガスボンベ １５、１６ マスフローコントローラ １７ 信号発生器 １８ パワーアンプ １９ 恒温槽 ２０ ＳＡＷフィルタ ２１ パワーメータ ２２ コンピュータ
Claims (1)
- 【請求項１】 単結晶圧電基板または圧電薄膜を含む圧
電基板上に、アルミニウムまたはアルミニウム合金より
成る電極配線を備えて構成される弾性表面波装置におい
て、 前記圧電基板上において形成され、前記単結晶圧電基板
または圧電薄膜およびアルミニウムに対して濡れ性が高
く、且つアルミニウムとの反応性が低い金属または化合
物により構成される、膜厚が１〜３０オングストローム
の下地膜と、 前記下地膜上に形成された（１１１）の一軸配向構造を
有するアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成
される電極配線と、を備えて構成され、前記下地膜が、ホウ素（Ｂ）、炭素
（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭
化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化
シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかであることを特徴とす
る弾性表面波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5282244A JP2818535B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5282244A JP2818535B2 (ja) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | 弾性表面波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135443A JPH07135443A (ja) | 1995-05-23 |
| JP2818535B2 true JP2818535B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=17649934
Family Applications (1)
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