(57)【要約】【課題】弾性表面波素子のＩＤＴの耐電力性を向上できる電極構造を提供する。【解決手段】弾性表面波素子１０は、ＬｉＴａＯ３の圧電単結晶基板１１と、この基板上に設けられ、チタン膜１３ａ及びこのチタン膜上に形成されたアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜１３ｂを含むＩＤＴ１３と、を具える。膜１３ｂは双晶又は単結晶の膜である。然も、膜１３ｂは、その（１１１）面が圧電単結晶基板の表面に対し角度θをもって非平行である。然も、膜１３ｂは、その［−１，１，０］方向が圧電単結晶基板の結晶軸のＸ方向と平行となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬｉＴａＯ３又はＬｉＮｂＯ３の圧電単結晶基板と、この圧電単結晶基板上に形成されたチタン膜及びこのチタン膜上に形成されたアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜を含む電極と、を具える弾性表面波素子において、
前記アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜は、双晶又は単結晶の膜であって、その（１１１）面が前記圧電単結晶基板の表面に対し角度θをもって非平行であり、然も、その［−１，１，０］方向が前記圧電単結晶基板の結晶軸のＸ方向と平行となっていることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項２】
前記角度θが−１度から−２．５度の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の弾性表面波素子。
【請求項３】
前記圧電単結晶基板が、３６〜５０度ＹカットＬｉＴａＯ３又はＬｉＮｂＯ３の圧電単結晶基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性表面波素子。
【請求項４】
前記チタン膜の膜厚が、３〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性表面波素子。
【請求項５】
３６〜５０度ＹカットＬｉＴａＯ３又はＬｉＮｂＯ３の圧電単結晶基板上に、チタン膜を形成し、このチタン膜上に、双晶又は単結晶のアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜であって、その（１１１）面が前記圧電単結晶基板の表面に対し角度θをもって非平行であり、然も、その［−１，１，０］方向が前記圧電単結晶基板の結晶軸のＸ方向と平行となっている膜を形成するに当たり、
前記チタン膜の成膜速度及び膜厚を、前記アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜が形成できる成膜速度及び膜厚とし、前記チタン膜を形成することを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項６】
前記チタン膜の膜厚を所定範囲とし、前記チタン膜の成膜速度をこの所定膜厚範囲に対応する予め求めてある所定速度範囲として、前記チタン膜を形成することを特徴とする請求項５に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項７】
前記圧電単結晶基板は、機械的研磨をしたポリッシュ面を有するもので、かつ、化学的なエッチング処理をしていないものであることを特徴とする請求項５又は６に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項８】
前記チタン膜の成膜速度を０．０１ｎｍ／秒以上、０．１５ｎｍ／秒以下とし、前記チタン膜の膜厚を３〜７．５ｎｍとして、前記チタン膜を形成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項９】
前記チタン膜の成膜速度を０．１５ｎｍ／秒以上、０．３０ｎｍ／秒以下として、前記チタン膜の膜厚を１０〜１５ｎｍとして、前記チタン膜を形成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項１０】
前記チタン膜の成膜速度を０．３５ｎｍ／秒以上、０．５０ｎｍ／秒以下とし、前記チタン膜の膜厚を１５〜２０ｎｍとして、前記チタン膜を形成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項１１】
前記チタン膜の成膜速度を０．０１ｎｍ／秒以上、０．１５ｎｍ／秒以下とし、前記チタン膜の膜厚を１０〜５０ｎｍとして、前記チタン膜を形成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項１２】
前記チタン膜の成膜速度を０．１５ｎｍ／秒以上、０．３０ｎｍ／秒以下とし、前記チタン膜の膜厚を２．５〜１０ｎｍ、又は２５ｎｍ〜５０ｎｍとして、前記チタン膜を形成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項１３】
前記チタン膜の成膜速度を０．３５ｎｍ／秒以上、０．５０ｎｍ／秒以下とし、前記チタン膜の膜厚を５〜７．５ｎｍ又は２０〜５０ｎｍとして、前記チタン膜を形成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極に特徴を有した弾性表面波素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信技術のさらなる進展を図るため、弾性表面波素子が益々重要になっている。弾性表面波素子は、圧電単結晶基板と、この基板上に形成された櫛形電極（以下、ＩＤＴと称することもある。）と、を具える。圧電単結晶基板として、水晶、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の各基板が多用されている。例えば、ＲＦ帯域フィルタ用の基板としては、６４度回転ＹカットのＬｉＮｂＯ３基板や、３２度〜４４度回転ＹカットのＬｉＴａＯ３基板が用いられている。前者は大きな電気機械結合係数が得られるからであり、後者は電気機械結合係数が大きくかつ周波数温度係数が比較的小さいからである。なお、６４度回転Ｙカット等の表記の意味は、圧電単結晶基板のＹ軸に垂直な面であるＸ−Ｚ面をＸ軸を回転中心軸として６４度回転した面が主面となるように、圧電単結晶基板から切り出したカットという意味である。以下の類似する標記において同じ。
【０００３】
また、ＩＤＴの材料として、アルミニウム又はアルミニウム系合金が使用されている。これらが、微細加工性に優れ、比重が小さいため電極負荷質量効果が小さく、かつ、電気抵抗が小さいため挿入損が小さいからである。
【０００４】
ところで、弾性表面波素子の動作時には、ＩＤＴに対し、動作周波数に比例した繰り返し応力が加わる。この繰返し応力により、ＩＤＴには、いわゆるストレスマイグレーションに起因するヒロックやボイドができ、そのためフィルタ特性、具体的には耐電力性が劣化することが知られている。この現象は、印加される電力が大きいほど、動作周波数が高いほど生じる。従って、高い電力及び高い周波数で使用される弾性表面波素子、例えば８００ＭＨｚ〜２．４ＧＨｚのＲＦ帯域用の分波器（デュプレクサ）等では、耐電力性に優れた電極材料が必要である。
【０００５】
この要求を満たすため、例えば特許文献１〜特許文献４には、ＬｉＮｂＯ３又はＬｉＴａＯ３の基板上に、下地膜としてチタン膜を設け、このチタン膜上に、アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜を設けた電極構造が開示されている。
具体的には、特許文献１及び特許文献２各々には、チタン膜及びアルミニウム膜が、共に、制限視野電子線解析においてスポットのみ現れる単結晶膜である点が開示されている。また、特許文献３及び特許文献４各々には、チタン膜上に、ＸＲＤ極点図により６回対称スポットが現れるアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜を設けた電極構造が開示されている。さらに、これらアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜が双晶構造を持つものである点も開示されている。また、特許文献４には、アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜が、平均粒径が６０ｎｍ以下の膜であることが開示されている。
これら特許文献１〜特許文献４に開示された電極構造によれば、そうでない場合に比べ、耐電力性が改善されるという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ９９／１６１６８
【特許文献２】ＷＯ００／７４２３５
【特許文献３】特開２００２−３５０４２５号公報
【特許文献４】特開２０１１−３５０４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された電極構造は、チタン膜の（００１）面の法線方向が圧電単結晶基板の垂直方向であり、かつ、アルミニウム膜の（１１０）面の法線方向が圧電単結晶基板の垂直方向となったものである（特許文献１の請求項２）。
また、特許文献２に開示された電極構造は、アルミニウム膜の（１１２）面の法線方向が圧電単結晶基板表面に垂直に配向している構造である（特許文献２の請求項２）。
また、特許文献３に開示された電極構造は、アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜が、その［１１１］軸方向が圧電単結晶基板のＺ軸方向に沿ってエピタキシャル成長したものである。すなわち、特許文献３の場合、アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜は、その（１１１）面が圧電単結晶基板の（００１）面に平行な膜である。
また、特許文献４に開示された電極構造は、６回対称スポットが現れる膜であること、及び、粒径を要件としたものであるが、アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜の結晶面と圧電単結晶基板の結晶面との配置関係は明示されていない。
【０００８】
一方、この出願に係る発明者も、ＩＤＴにおける下地膜としてチタン膜を用いることによって、ＩＤＴの耐電力性の向上を図る研究を鋭意続けてきた。そして、特許文献１〜４とは別の観点から、ＩＤＴの耐電力性の向上が可能なことを見出した。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従って、この出願の発明の目的は弾性表面素子の耐電力性の向上が図れる新規な構造とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的の達成を図るため、この出願の弾性表面波素子の発明によれば、ＬｉＴａＯ３又はＬｉＮｂＯ３の圧電単結晶基板と、この前記基板上に形成されたチタン膜及びこのチタン膜上に形成されたアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜を含む電極と、を具える弾性表面波素子において、
前記アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜は、双晶又は単結晶の膜であって、その（１１１）面が前記圧電単結晶基板の表面に対し角度θをもって非平行であり、然も、その［−１，１，０］方向が前記圧電単結晶基板の結晶軸のＸ方向と平行となっていることを特徴とする。
【００１０】
この弾性表面波素子の発明を実施するに当たり、前記角度θは−１〜−２．５度の範囲であるのが良い。
この弾性表面波素子の発明を実施するに当たり、前記チタン膜の膜厚が３〜２０ｎｍであり、前記アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜は単結晶膜であるのが良い。
この弾性表面波素子の発明を実施するに当たり、前記チタン膜の膜厚が３〜５０ｎｍであり、前記アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜は双晶膜であるのが良い。
この弾性表面波素子の発明を実施するに当たり、前記圧電単結晶基板は、３６〜５０度ＹカットＬｉＴａＯ３又はＬｉＮｂＯ３の圧電単結晶基板とするのが良い。
【００１１】
また、この出願の弾性表面波素子の製造方法によれば、３６〜５０度ＹカットＬｉＴａＯ３又はＬｉＮｂＯ３の圧電単結晶基板上に、チタン膜を形成し、このチタン膜上に、双晶又は単結晶のアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜であって、その（１１１）面が前記圧電単結晶基板の表面に対し角度θをもって非平行であり、然も、その［−１，１，０］方向が前記圧電単結晶基板の結晶軸のＸ方向と平行となっている膜を形成するに当たり、
前記チタン膜の成膜速度及び膜厚を、前記アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜が形成できる成膜速度及び膜厚とし、前記チタン膜を形成することを特徴とする。
【００１２】
この製造方法の発明を実施するに当たり、前記チタン膜の膜厚を所定膜厚範囲とし、前記チタン膜の成膜速度を前記所定膜厚範囲に対応する予め求めてある所定速度範囲として、前記チタン膜を成膜するのが良い。
この製造方法の発明を実施するに当たり、用いる圧電単結晶基板は、所定の機械的研磨をしたもので、かつ、化学的なエッチング処理をしていないものとするのが良い。
【発明の効果】
【００１３】
この出願の弾性表面波素子によれば、従来に比べ耐電力性が優れる素子を得ることができる。また、この出願の弾性表面波素子の製造方法によれば、従来に比べ耐電力性が優れる素子を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、実施形態の弾性表面波素子の説明図である。
【図２】実施例１で形成した膜の（１１１）極点図を示す図である。
【図３】実施例１で形成した膜の（１００）極点図を示す図である。
【図４】実施例１で形成した他の膜の（１１１）極点図を示す図である。
【図５】実施例１で形成した他の膜の（１００）極点図を示す図である。
【図６】実施例１で形成したさらに他の膜の（１１１）極点図を示す図である。
【図７】実施例１で形成したさらに他の膜の（１００）極点図を示す図である。
【図８】本発明に係るアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜の結晶面と、圧電単結晶基板表面（主面）との関係を説明する図である。実
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照してこの出願の各発明の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこれら発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施形態中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１６】
１． 弾性表面波素子及びその製造方法の実施形態
図１は、実施形態の弾性表面波素子１０を説明する図である。特に図１（Ａ）は弾性表面波素子１０の平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＰ−Ｐ線に沿った部分的な断面図である。
【００１７】
弾性表面波素子１０は、圧電単結晶基板１１と、この基板１１上に順に設けたチタン膜１３ａ及びアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜１３ｂを含む電極（ＩＤＴ）１３と、を具える。なお、電極１３は、入力側ＩＤＴと出力側ＩＤＴとを具えた構成となっている。もちろん、弾性表面波素子１０の構造は一例である。例えば、電極１３の上面及び側面を絶縁膜で覆うような構造等であっても良い。
圧電単結晶基板１１は、ＬｉＴａＯ３又はＬｉＮｂＯ３である。より好ましくは、３６〜５０度ＹカットのＬｉＴａＯ３又はＬｉＮｂＯ３基板である。ただし、ＲＦ帯域の弾性表面波素子として用いられる場合は、３６〜５０度回転ＹカットのＬｉＴａＯ３がより好ましい。
然も、用意する圧電単結晶基板１１は、所定の表面粗さで研磨された基板である。具体的には、機械的研磨法により研磨されたものであっていわゆるポリッシュ研磨と称される研磨面を持つものとする。
【００１８】
さらに、この出願に係る発明者の実験によれば、用意する圧電単結晶基板１１は、その表面をエッチング処理する等の積極的な処理はせずに当該基板表面の有機物等を除去する程度の洗浄処理のみを実施したものが良い。なぜなら、圧電単結晶基板を研磨する際に基板表面に生じる表面変質層をエッチングで除去する目的等の積極的な処理を実施して露出された圧電単結晶基板の結晶面は、低指数で表される低指数面ばかりでなく、高次の指数で表される高指数面が共存するものとなる。このような結晶面に成長するアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜は、低指数面上に成長する単結晶膜ばかりでなく、高指数面上に成長する単結晶膜も共存する状態のものとなる。然も、この高指数面は、用いる圧電単結晶基板のカット角の違いに依存することはもちろんのこと、エッチング条件、典型的にはウェットエッチング条件によって様々に変化するため、本発明で目的としている所定のアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜１３ｂを再現性良く成長させる際の弊害になるからである。
こここで好ましくない前処理とは、例えば、圧電単結晶基板１１を、リン酸、ピロリン酸、安息香酸、オクタン酸、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、緩衝フッ酸および硫酸水素カリウムから選ばれた少なくとも１種類のエッチャントによって処理することである。一方の好ましい前処理とは、圧電単結晶基板１１に対する、純水を用いた水洗処理、スクラブ処理、アッシング処理、有機溶剤による脱脂処理等から選ばれる１以上の処理である。
なお、上記のように簡易な洗浄で済むことから、この発明では、製造工程を簡略化できるという効果も得られる。
【００１９】
また、チタン膜１３ａは、その膜厚が厚すぎると、電極膜１３自体の電気抵抗を大きくし、また、薄すぎても厚すぎても、本発明に係る所望のアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜１３ｂを得ることができない。
また、チタン膜の成膜速度は、それが遅すぎては、スループットが低下し、早すぎては、膜厚の制御性が低下し、また、遅すぎても早すぎても、本発明に係る所望のアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜１３ｂを得ることができない。
然も、この出願に係る発明者の実験によれば、本発明に係るアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜１３ｂを単結晶膜にしたいか、双晶膜にしたいかによって、チタン膜１３ａの膜厚や成膜速度を適正化する必要があることが判明している。従って、チタン膜１３ａの膜厚や成膜速度は、アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜１３ｂとして、単結晶の膜を得たいか、双晶の膜を得たいかに応じて、以下のようにするのが良い。なお、チタン膜１３ａ及びアルミニム膜１３ｂの成膜方法として、スパッタ法、イオンビームデポジション法等の任意好適な成膜方法を用いることができ、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用いることができる。
【００２０】
＜単結晶の膜を得たい場合＞
チタン膜１３ａの成膜速度を０．０１ｎｍ／秒以上、０．１５ｎｍ／秒以下とし、チタン膜１３ａの膜厚を３〜７．５ｎｍとするのが良い。
チタン膜１３ａの成膜速度を０．１５ｎｍ／秒以上、０．３０ｎｍ／秒以下とし、チタン膜１３ａの膜厚を１０〜１５ｎｍとするのが良い。
チタン膜１３ａの成膜速度を０．３５ｎｍ／秒以上、５ｎｍ／秒以下とし、チタン膜１３ａの膜厚を１５〜２０ｎｍとするのが良い。
纏めると、アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とするとして単結晶の膜を得たい場合は、成膜速度を０．０１ｎｍ／秒以上５ｎｍ／秒以下とし、チタン膜１３ａの膜厚を３〜２０ｎｍとするのが良い。
＜双晶膜を得たい場合＞）
チタン膜１３ａの成膜速度を０．０１ｎｍ／秒以上、０．１５ｎｍ／秒以下とし、チタン膜１３ａの膜厚を１０ｎｍ以上とするのが良い。
チタン膜１３ａの成膜速度を０．１５ｎｍ／秒以上、０．３０ｎｍ／秒以下とし、チタン膜１３ａの膜厚を２．５〜７．５ｎｍ、又は、２０〜５０ｎｍとするのが良い。
チタン膜１３ａの成膜速度を０．３５ｎｍ／秒以上、５ｎｍ／秒以下とし、チタン膜１３ａの膜厚を５〜１０ｎｍ、又は、２５〜５０ｎｍとするのが良い。
【００２１】
ただし、チタン膜１３ａの膜厚が厚すぎると、既に説明したように、電極膜１３の電気抵抗を大きくするため好ましくないので、上述においてチタン膜１３ａの膜厚を２０ｎｍ以上とする場合であっても、その膜厚は好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下が良い。
また、この発明に係るアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜１３ｂは、双晶又は単結晶の膜である。然も、この膜１３ｂの（１１１）面（図１（Ｂ）中に破線１３ｂａで示したもの）が、圧電単結晶基板１１の表面すなわち主面（図１（Ｂ）中に破線１１ａで示したもの）に対し、非平行かつ両面の成す角度θ（図１（Ｂ）参照）が数度の範囲となっているものである。ここで、角度θは後述する実施例で説明するように、−１度から−２．５である。
【００２２】
なお、アルミニウムを主成分とする膜１３ｂとは、アルミニウムを主成分としこれに微量の他の元素を含む任意のアルミニウム系合金のことである。例えば、アルミニウムに銅（Ｃｕ）及び又はマグネシウム（Ｍｇ）などの金属元素を微量添加したアルミニウム系合金である。
【００２３】
２． 実施例
次に、いくつかの実施例によりこの発明をさらに詳細に説明する。
２−１．実施例１
４２度ＹカットＬｉＴａＯ３基板であって、主面を機械的研磨法でポリッシュ面に研磨した基板を用意した。この基板を純水にて超音波洗浄した後、ＤＣマグネトロンスパッタ装置の成膜室内に導入した。成膜室を８×１０−８Ｔｏｒｒまで真空排気後、成膜室にマスフローコントローラを通して高純度Ａｒガスを導入し、基板の主面上にチタン膜を成膜し、さらにこのチタン膜上にアルミニウムに対し０．５重量％の銅（Ｃｕ）を含むアルミニウム系合金膜（以下、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜と略記）を積層した。
なお、チタン成膜時の成膜速度を０．０８ｎｍ／秒に固定して、チタン膜厚を０〜２０ｎｍの範囲で変化させて、チタン膜の成膜条件を種々に変えた。一方のＡｌ−０．５Ｃｕ膜については、その成膜速度は１．６５ｎｍ／秒、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜厚は１３２ｎｍで固定した。チタン膜成膜時のアルゴン流量は５０ｓｃｃｍ、ＤＣパワーは１４０Ｗとし、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜成膜時のアルゴン流量は１０ｓｃｃｍ、ＤＣパワーは１ｋＷのとした。なお、基板温度は室温とした。
【００２４】
このように作製した各試料のＡｌ−０．５Ｃｕ膜ついて、ＣｕＫαをＸ線源とした４軸のＸ線回折装置を用い、（１１１）及び（１００）の２つの極点図測定を行った。１１１反射および２００反射の回折角（２θ）はそれぞれ、３８．５°、４４．８°である。この際、４２度ＹカットＬｉＴａＯ３基板のＸ軸とＰｈｉ（φ）＝０°が一致するようにサンプルをＸ線回折計（ゴニオメータステージ）にセットした。
測定結果として、まず、膜厚が４ｎｍのチタン膜上に積層したＡｌ−０．５Ｃｕ膜の（１１１）極点図を図２に示し、（１００）極点図を図３に示す。図２の（１１１）極点図には、中心に強いスポットと、Ｐｓｉ（Ψ）＝７０°の円周上で、Ｐｈｉ（φ）が６０°、１８０°、３００°位置に３つのスポットが現れていることが分かる。図３の（１００）極点図では、Ｐｓｉ（Ψ）＝５５°の円周上で、Ｐｈｉ（φ）が０°、１２０°、２４０°位置に３つのスポットが現れていることが分かる。これらの結果から、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜は（１１１）の単結晶成長をしていて、かつ、その（１１１）面はＬｉＴａＯ３基板面にほぼ平行、詳細には角度θをもって非平行（詳細は図８を参照して後述する）で、ＬｉＴａＯ３のＸ軸方向とＡｌ−０．５Ｃｕ膜の（１１１）面内の［−１，１，０］方向が平行になるようにエピタキシャル成長していることが分かる。（なお、図２、図３の上記以外のシャープなスポットは、ＬｉＴａＯ３基板に由来するピークであるので無視できる。）。膜厚が３ｎｍ、又は、５ｎｍのチタン膜上に積層したＡｌ−０．５Ｃｕ膜においても、図２、図３と同じ（１１１）単結晶成長を示す極点図が得られた。
【００２５】
次に、膜厚が１０ｎｍのチタン膜上に積層したＡｌ−０．５Ｃｕ膜の（１１１）極点図を図４に示し、（１００）極点図を図５にそれぞれ示す。図４の（１１１）極点図には、中心に強いスポットと、Ｐｓｉ（Ψ）＝７０°の円周上で、Ｐｈｉ（φ）が０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°位置に６つのスポットが現れていることが分かる。また、図５の（２００）極点図では、Ｐｓｉ（Ψ）＝５５°の円周上で、Ｐｈｉ（φ）が０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°、３００°位置に６つのスポットが現れていることが分かる。これらの結果から、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜は、（１１１）の双晶成長をし、その（１１１）面はＬｉＴａＯ３基板面に角度θをもって非平行（詳細は図８を参照して後述する）で、ＬｉＴａＯ３のＸ軸方向とＡｌ−０．５Ｃｕ膜の（１１１）双晶面内の［−１，１，０］方向が平行になるようにエピタキシャル成長していることが分かる。膜厚が１５ｎｍ、又は、２０ｎｍのＴｉ上に積層したＡｌ−０．５Ｃｕ膜においても、図４、図５と同じ（１１１）双晶成長を示す極点図が得られた。
【００２６】
次に、膜厚が２ｎｍのチタン膜上に積層したＡｌ−０．５Ｃｕ膜の（１１１）極点図を図６に示し、（１００）極点図を図７に示す。図６の（１１１）極点図には、中心に強いスポットと、Ｐｓｉ（Ψ）＝７０°の円周上にリングが現れていることが分かる。図７の（２００）極点図では、Ｐｓｉ（Ψ）＝５５°の円周上にリングが現れていることが分かる。これらの結果から、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜の（１１１）面はＬｉＴａＯ３基板面と平行ではあるものの、面内方向はランダムになっていることから、いわゆる配向成長していることが分かる。膜厚が１．５ｎｍ、又は、２．８ｎｍのチタン膜上に積層したＡｌ−０．５Ｃｕ膜においても、図６、図７と同じ（１１１）配向成長を示す極点図が得られた。
また、チタン膜を設けずに圧電単結晶基板上にＡｌ−０．５Ｃｕ膜を設けた試料と、チタン膜の膜厚１ｎｍとしこのチタン膜上にＡｌ−０．５Ｃｕ膜を設けた試料を、別に製作して、上記同様の極点図を求めてみたが、Ａｌ−０．５Ｃｕの強度が低く、明確なリングパターンは認められなかった。
以上の結果から、チタン膜を設けない場合や、チタン膜の膜厚が薄すぎる場合（膜厚が３ｎｍ未満）は、この発明に係る所望のアルミニウム膜を得ることができない。また、チタン膜の膜厚や成膜条件次第で、アルミニウム膜は単なる配向膜、双晶のこの発明に係るアルミニウム膜、単結晶のこの発明に係るアルミニウム膜となることが分かる。
【００２７】
上述した各電極膜を、フォトリソグラフィ技術及びドライエッチング技術によって加工して、２ＧＨｚ帯用に設計したラダー型弾性表面波フィルタを作製した。作製した弾性表面波フィルタについて耐電力性評価試験を行った。評価試験条件は、特許文献１又は特許文献２に記載されている評価系、試験条件に準拠したものとし、投入電力は０．８Ｗ、試験温度は８５℃とし、中心周波数が０．１ＭＨｚ変動するまでの時間を耐電力寿命と定義した。この耐電力寿命試験結果を表１に示す。
【表１】
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表１の結果から、（１１１）配向成長した電極の耐電力寿命に対し、（１１１）双晶成長した電極ではその耐電力寿命は５倍以上、（１１１）単結晶成長した電極では、同寿命は１０倍以上にもなり、本発明の電極膜の耐電力性が著しく向上していることが分かる。
【００２８】
２−２．実施例２
実施例２として、圧電単結晶基板を３６度ＹカットＬｉＴａＯ３基板とした例を説明する。３６度ＹカットＬｉＴａＯ３基板であって、主面を機械的研磨法でポリッシュ面に研磨した基板を用意した。この基板を実施例１と同様に純水による超音波洗浄後、ＤＣマグネトロンスパッタ装置に導入し、チタン膜とＡｌ−０．５Ｃｕ膜を順次に積層した。ただし、チタン膜の成膜速度は０．２３ｎｍ／秒に固定し、Ｔｉ膜厚を２〜５０ｎｍの範囲で変化させた。Ａｌ−０．５Ｃｕ膜の膜厚については実施例１と同じである。なお、チタン膜の成膜条件を、アルゴン流量５０ｓｃｃｍ、ＤＣパワー３００Ｗとすることで、上記の成膜速度が得られる。基板温度は、実施例１と同様に、室温とした。
【００２９】
製作した試料について、実施例１と同様に極点図を測定した。（１１１）および（１００）極点図から、チタン膜の膜厚が２ｎｍの場合、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜は１１１配向成長し、チタン膜の膜厚が２．５ｎｍ〜７．５ｎｍの場合、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜は（１１１）双晶成長し、チタン膜の膜厚が１０ｎｍ〜１５ｎｍの場合、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜は（１１１）単結晶成長し、チタン膜の膜厚が２０ｎｍ〜５０ｎｍの場合、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜は双晶成長していることが分かった。
これら製作した試料を、実施例１と同様に加工して実施例１と同様にラダー型弾性表面波フィルタを作製し耐電力性評価試験を行った。その結果を表２に示す。
【表２】
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表２の結果から、（１１１）配向成長した電極の耐電力寿命に対し、（１１１）双晶成長した電極ではその耐電力寿命は５倍以上、（１１１）単結晶成長した電極では、同寿命は１０倍以上にもなり、本発明の電極膜の耐電力性が著しく向上していることが分かる。また、圧電単結晶基板のカット角が３６度の場合でも、カット角が４２度の場合（実施例１の場合）と同様の効果が得られることが分かる。
【００３０】
２−３．実施例３
実施例３として、圧電単結晶基板を５０度ＹカットＬｉＴａＯ３基板とした例を説明する。５０度ＹカットＬｉＴａＯ３基板であって、主面を機械的研磨法でポリッシュ面に研磨した基板を用意した。この基板を実施例１と同様に純水による超音波洗浄後、ＤＣマグネトロンスパッタ装置に導入し、チタン膜とＡｌ−０．５Ｃｕ膜を順次に積層した。ただし、チタン膜の成膜速度は０．５０ｎｍ／秒に固定し、Ｔｉ膜厚を５〜５０ｎｍの範囲で変化させた。Ａｌ−０．５Ｃｕ膜の膜厚については実施例１と同じである。なお、チタン膜の成膜条件を、アルゴン流量５０ｓｃｃｍ、ＤＣパワー５００Ｗとすることで、上記の成膜速度が得られる。基板温度は、実施例１と同様に、室温とした。
製作した試料について、実施例１と同様に極点図を測定した。（１１１）および（１００）極点図から、チタン膜の膜厚が５〜１０ｎｍの場合、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜は（１１１）双晶成長し、チタン膜の膜厚が１５ｎｍ〜２０ｎｍの場合、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜は（１１１）単結晶成長し、チタン膜の膜厚が２５ｎｍ〜５０ｎｍの場合、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜は双晶成長していることが分かった。
これら製作した試料を、実施例１と同様に加工して実施例１と同様にラダー型弾性表面波フィルタを作製し耐電力性評価試験を行った。その結果を表２に示す。
【表３】
2019009664.tif 000005
表３の結果及び表１、表２中の（１１１）配向成長した電極の耐電力寿命結果（４ｈとか４．２Ｈ）から、（１１１）配向成長した電極の耐電力寿命に対し、（１１１）双晶成長した電極ではその耐電力寿命は５倍以上、（１１１）単結晶成長した電極では、同寿命は１０倍以上にもなり、本発明の電極膜の耐電力性が著しく向上していることが分かる。また、圧電単結晶基板のカット角が５０度の場合でも、カット角が４２度や３６度の場合（実施例１の場合）と同様の効果が得られることが分かる。
【００３１】
３． 角度θについて
次に、圧電単結晶基板の表面すなわち主面と、この発明に係るアルミニウム膜の（１１１）面との成す角度θ（図１（Ｂ）参照）について説明する。上述した各実施例から明らかなように、この発明の弾性表面波素子の場合、アルミニウム膜１３ａが双晶膜又は単結晶膜である場合に、耐電力性が向上する。そして、このような膜の状態を発明者が詳細に検討した結果によれば、上記の角度θが所定範囲のときに、上記双晶膜又は単結晶膜が生じていることが判明した。図８はその結果をまとめたものであり、横軸にチタン膜の膜厚（ｎｍ）をとり、縦軸に上述の角度θをとり、上述の各実施例での種々の試料について、チタン膜１３ａの膜厚とＡｌ−０．５Ｃｕ膜１３ｂについての上記角度θとをプロットした図である。
【００３２】
これらプロットした各試料について、Ａｌ−０．５Ｃｕ膜１３ｂが双晶構造又は単結晶構造を示す場合の上記角度θは、チタン膜の膜厚が３〜５０ｎｍ（図８では２５ｎｍまでプロット）において、膜厚にあまり依存せずに、−１度から−２．５度の範囲に在ることが判明した。従って、耐電力性に優れるこの発明に係るアルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜は、上記角度θが−１〜２．５度と特定できる。
なお、各試料についての上記角度θは、（１１１）極点図測定配置でＰｈｉ（φ）＝０°としてＰｓｉ（ψ）軸を±１０°の範囲でスキャンした時、１１１反射のピーク位置のＰｓｉ（ψ）＝０°からのシフト量として測定される。
【００３３】
４． 他の実施形態
この発明は以下のような変更をした場合も、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、アルミニウム膜として、シリコン、チタン、パラジウム等を微量添加したアルミニウム膜を用いて、膜の合成を高める構成を付加しても良い。また、アルミニウム膜として、チタン、パラジウム、ニオブ、ニッケル、マグネシウム、ゲルマニウム、シリコン、コバルト、亜鉛、リチウム、タンタル、金、銀、白金、クロム、ハフニウム、カドミウム、タングステン及びバナジウムから選ばれた１種以上の金属を添加したアルミニウム膜を用い、この膜の平均結晶粒径をＩＤＴの電極指幅の１／５０〜１／５にして、この膜の合成を高める構成を付加しても良い。また、これら以外にも、本発明の目的を逸脱しない範囲で任意好適な技術を適用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１０：実施形態の弾性表面波素子
１１：圧電単結晶基板、                １１ａ：圧電単結晶基板の表面
１３：電極（ＩＤＴ）、                 １３ａ：チタン膜、        
１３ｂ：アルミニウム膜又はアルミニウムを主成分とする膜
１３ｂａ：膜１３ｂの（１１１）面
１３ｂｂ:膜１３ｂの（１１１）面の［−１，１，０］方向
θ：基板１１の表面と膜１３ｂの（１１１）面との成す角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019009664.tif 000008
【図４】
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【図５】
2019009664.tif 000010
【図６】
2019009664.tif 000011
【図７】
2019009664.tif 000012
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月18日(2018.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【特許文献１】WO９９/１６１６８
【特許文献２】WO００/７４２３５
【特許文献３】特開２００２−３０５４２５
【特許文献４】特開２０１１−１０９３０６