(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電単結晶または圧電セラミックスからなる第１の媒質と、誘電体または圧電体からなる第２の媒質と、第１，第２の媒質間の界面に配置されたＩＤＴ電極とを備え、該ＩＤＴ電極が主電極層としてＡｕ層を有する弾性境界波装置において、
前記ＩＤＴ電極が、前記Ａｕ層と、該Ａｕ層の少なくとも一方表面に接するように配置されたＮｉ層とを有し、
前記Ｎｉ層を構成しているＮｉの一部が、前記Ａｕ層の前記Ｎｉ層側表面から該Ａｕ層内部に向かって拡散されていることを特徴とする、弾性境界波装置。
【請求項２】
圧電単結晶または圧電セラミックスからなる第１の媒質と、誘電体または圧電体からなる第２の媒質と、第１，第２の媒質間の界面に配置されたＩＤＴ電極とを備え、該ＩＤＴ電極が主電極層としてＡｕ層を有する弾性境界波装置において、
前記ＩＤＴ電極は、前記Ａｕ層と、該Ａｕ層と第１の媒質との間において、前記Ａｕ層に接するように配置されたＮｉ層とを有し、
前記Ｎｉ層を構成しているＮｉの一部が、前記Ａｕ層の前記Ｎｉ層側表面から該Ａｕ層内部に向かって拡散されていることを特徴とする、弾性境界波装置。
【請求項３】
前記ＩＤＴ電極が、前記Ａｕ層の前記Ｎｉ層が配置されている側とは反対側の面に配置されており、かつＮｉを含む金属層をさらに有し、
前記Ｎｉ層及び金属層を構成しているＮｉの一部が、前記Ａｕ層の両面から該Ａｕ層内部に向かって拡散されている、請求項２に記載の弾性境界波装置。
【請求項４】
前記Ａｕ層が、前記Ａｕ層のＮｉ層側表面から、前記Ａｕ層の前記金属層側表面に向かって、Ｎｉの濃度が、高濃度−低濃度−高濃度となる濃度分布を有している、請求項３に記載の弾性境界波装置。
【請求項５】
前記金属層上に配置されており、ＡｌまたはＡｌを主成分とする第２の金属層をさらに有する、請求項３または４に記載の弾性境界波装置。
【請求項６】
圧電単結晶または圧電セラミックスからなる第１の媒質と、誘電体または圧電体からなる第２の媒質と、第１，第２の媒質間の界面に配置されたＩＤＴ電極とを有する弾性境界波装置の製造方法であって、
第１の媒質及び第２の媒質の内の一方の表面に、Ａｕ層と、Ａｕ層の少なくとも一方表面に接するように配置されたＮｉ層とを形成する工程と、
前記Ａｕ層と、前記Ｎｉ層とを形成した後に、前記第１，第２の媒質の内の他方を積層する工程と、
前記Ａｕ層と前記Ｎｉ層とを形成した後に、加熱により、Ａｕ層内にＮｉ層を構成しているＮｉの一部を拡散させる工程とを備える、弾性境界波装置の製造方法。
【請求項７】
前記Ｎｉを拡散させる工程が、前記第１，第２の媒質の内の他方を積層する工程で行われる、請求項６に記載の弾性境界波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１，第２の媒質間を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置及びその製造方法に関し、より詳細には、第１，第２の媒質間に配置されたＩＤＴ電極が、主電極層としてのＡｕ層を少なくとも含む積層金属膜により形成されている、弾性境界波装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、共振子や帯域フィルタとして利用されるデバイスとして弾性境界波装置が知られている。弾性境界波装置は、第１，第２の媒質間の界面にＩＤＴ電極を配置した構造を有する。弾性境界波装置では、上記界面を伝搬する弾性境界波が利用される。従って、弾性境界波装置は、第１，第２の媒質の界面と反対側の面で機械的に支持することができる。よって、パッケージ構造の簡略化及び小型化を図ることができる。【０００３】
弾性境界波装置の一例が、下記の特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の弾性境界波装置では、ＩＤＴ電極が、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕもしくはＡｌまたはこれらの合金を用いて構成されている。また、ＩＤＴ電極の媒質に対する密着性を高めたり、耐電力性を高めるために、上記Ａｕ、Ａｇ、ＣｕもしくはＡｌまたはこれらの合金からなる電極層の少なくとも一方面に、Ｔｉ、ＣｒまたはＮｉＣｒなどの他の金属材料からなる第２の電極層を積層してもよいことが示されている。
【特許文献１】ＷＯ２００４／０７０９４６
【発明の開示】
【０００４】
特許文献１に記載のように、従来、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕもしくはＡｌまたはこれらの合金などの様々な金属を主体とするＩＤＴ電極が知られており、かつこれらの金属からなる電極層に、他の金属材料からなる第２の電極層を積層した構造も知られていた。もっとも、このような他の金属材料からなる第２の電極層を積層した構造は、上記のように、ＩＤＴ電極の密着性を高めたり、耐電力性を高めるために用いられていた。
【０００５】
他方、弾性境界波装置を共振子やフィルタとして使用する場合、耐電力性等を高め得るだけでなく、通過帯域内における挿入損失などの周波数特性の改善が強く求められている。
【０００６】
本発明は上記のような要望を満たすためになされたものであり、本発明の目的は、挿入損失をより一層低減することを可能とした弾性境界波装置を提供することにある。
【０００７】
本願の第１の発明によれば、圧電単結晶または圧電セラミックスからなる第１の媒質と、誘電体または圧電体からなる第２の媒質と、第１，第２の媒質間の界面に配置されたＩＤＴ電極とを備え、該ＩＤＴ電極が主電極層としてＡｕ層を有する弾性境界波装置において、前記ＩＤＴ電極が、前記Ａｕ層と、該Ａｕ層の少なくとも一方表面に接するように配置されたＮｉ層とを有し、前記Ｎｉ層を構成しているＮｉの一部が、前記Ａｕ層の前記Ｎｉ層側表面から該Ａｕ層内部に向かって拡散されていることを特徴とする、弾性境界波装置が提供される。
【０００８】
本願の第２の発明によれば、圧電単結晶または圧電セラミックスからなる第１の媒質と、誘電体または圧電体からなる第２の媒質と、第１，第２の媒質間の界面に配置されたＩＤＴ電極とを備え、該ＩＤＴ電極が主電極層としてＡｕ層を有する弾性境界波装置において、前記ＩＤＴ電極が、前記Ａｕ層と、該Ａｕ層と第１の媒質との間において、前記Ａｕ層に接するように配置されたＮｉ層とを有し、前記Ｎｉ層を構成しているＮｉの一部が、前記Ａｕ層の前記Ｎｉ層側表面から該Ａｕ層内部に向かって拡散されていることを特徴とする、弾性境界波装置が提供される。
【０００９】
本発明（以下、第１，第２の発明を総称して適宜本発明と記載することとする。）のある特定の局面では、前記ＩＤＴ電極が、Ａｕ層の前記Ｎｉ層が配置されている側とは反対側の面に配置されており、かつＮｉを含む金属層をさらに有し、前記Ｎｉ層及び金属層を構成しているＮｉの一部が、前記Ａｕ層の両面から該Ａｕ層内部に向かって拡散されている。
【００１０】
本発明に係る弾性境界波装置のさらに他の特定の局面では、前記Ａｕ層において、前記Ａｕ層のＮｉ層側表面から、前記Ａｕ層の前記金属層側表面に向かって、Ｎｉの濃度が高濃度−低濃度−高濃度となる濃度分布が形成されている。
【００１１】
本発明に係る弾性境界波装置のさらに別の特定の局面では、前記金属層上に配置されており、ＡｌまたはＡｌを主成分とする第２の金属層がさらに備えられている。
【００１２】
本発明に係る弾性境界波装置の製造方法は、圧電単結晶または圧電セラミックスからなる第１の媒質と、誘電体または圧電体からなる第２の媒質と、第１，第２の媒質間の界面に配置されたＩＤＴ電極とを有する弾性境界波装置の製造方法であって、第１の媒質及び第２の媒質の内の一方の表面に、Ａｕ層と、Ａｕ層の少なくとも一方表面に接するように配置されたＮｉ層とを形成する工程と、前記Ａｕ層と、前記Ｎｉ層とを形成した後に、前記第１，第２の媒質の内の他方を積層する工程と、前記Ａｕ層と前記Ｎｉ層とを形成した後に、加熱により、Ａｕ層内にＮｉ層を構成しているＮｉの一部を拡散させる工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る弾性境界波装置の製造方法のある特定の局面では、前記Ｎｉを拡散させる工程が、前記第１，第２の媒質の内の他方の積層と同時に行われる。
（発明の効果）
【００１４】
第１の発明に係る弾性境界波装置では、ＩＤＴ電極が、主電極層としてのＡｕ層の少なくとも一方表面に接するように配置されたＮｉ層を有し、Ｎｉ層を構成しているＮｉの一部が、Ａｕ層のＮｉ層側表面からＡｕ層内部に向かって拡散されているため、通過帯域内における挿入損失を低減することができる。
【００１５】
また、第２の発明においても、ＩＤＴ電極が、Ａｕ層と、Ａｕ層に接するように配置されたＮｉ層とを有し、Ｎｉ層を構成するＮｉの一部が、Ａｕ層のＮｉ層側表面からＡｕ層内部に向かって拡散されているため、通過帯域内における挿入損失を低減することができる。
【００１６】
本発明において、Ｎｉ層がＡｕ層に接するように配置されており、かつＮｉの一部が、Ａｕ層内部にＡｕ層のＮｉ層側表面から拡散されていることにより、挿入損失が低減されるのは、Ａｕ層にＮｉが拡散することにより、Ａｕ層が部分的に硬化し、媒質とＩＤＴ間の弾性波による歪みが抑制され、それによって挿入損失が小さくなっているものと考えられる。
【００１７】
よって、本発明によれば、ＩＤＴ電極を構成する材料を工夫することにより、上記のように、低損失の弾性境界波装置を提供することが可能となる。
【００１８】
第２の発明において、Ａｕ層のＮｉ層が配置されている側とは反対側の面に、さらにＮｉを含む金属層が配置されており、Ｎｉ層及び上記金属層のＮｉの一部がＡｕ層の両面からＡｕ層内部に向かって拡散されている場合には、Ａｕ層の両面近傍が、Ａｕ層の厚み方向中央部分に比べて硬くなる。それによって、上述したダンピングを抑制することができ、損失をより一層低減することが可能となる。この場合、Ｎｉの濃度が、Ａｕ層において、一方表面から他方表面側に向かって、高濃度−低濃度−高濃度となる濃度分布を有することになるため、上記のように、高濃度部分が硬化して損失の低減が図られ、他方、中央の低濃度部分において抵抗の損失が小さくなり、電極としての機能が十分に果たされることになる。
【００１９】
金属層上に配置されており、ＡｌまたはＡｌを主成分とする第２の金属層をさらに有していてもよく、その場合には、第２の金属層の電気的抵抗率が低いため、また第２の電極層が比較的柔らかいため、電気抵抗をより低く、かつ損失をより一層低減することが可能となる。
【００２０】
本発明に係る製造方法では、第１，第２の媒質の内の一方の表面に、Ａｕ層と、Ａｕ層の少なくとも一方表面に接するように配置されたＮｉ層とを形成した後に、第１，第２の媒質を積層する工程及びＡｕ層内にＮｉ層を構成しているＮｉの一部を加熱により拡散させる工程が実施される。従って、Ａｕ層のＮｉ層が積層されている側の面からＡｕ層内にＮｉの一部が拡散されることになる。よって、本願の第１の発明に係る弾性境界波装置を提供することができ、通過帯域内における挿入損失の低減を図ることが可能となる。
【００２１】
Ｎｉを拡散させる工程が、第１，第２の媒質を積層する工程において、積層と同時に行われる場合には、工程数を増加させることなく、ＮｉをＡｕ層に拡散させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る弾性境界波装置の模式的部分切欠正面断面図及び平面断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の弾性境界波装置の電極積層構造を拡大して示す模式的正面断面図である。
【図３】図３は、比較例として用意した弾性境界波装置のインピーダンス及び位相特性を示す図である。
【図４】図４は、比較例として用意した複数種の弾性境界波装置のインピーダンス及び位相特性を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態及び第１の変形例の弾性境界波装置のインピーダンス及び位相特性を示す図である。
【図６】図６は、実施形態及び第１の変形例並びに比較のために用意した複数種の弾性境界波装置におけるインピーダンス比を示す図である。
【図７】図７は、ＮｉのＡｕ層中への拡散プロファイルを示す図であり、主電極層中に含有されている原子の濃度変化を示す図である。
【図８】図８は、第２の媒質としてのＳｉＯ２の成膜温度と、得られた弾性境界波装置のインピーダンス比との関係を示す図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は、下地としてのＴｉ層が設けられている第２の実施形態と、下地層としてのＴｉ層が設けられていない第２の変形例のインピーダンス位相特性及びインピーダンス比を示す各図である。
【図１０】図１０は、第２の電極層を構成しているＮｉ層の上方にＡｌＣｕ層が積層されている構造において、ＡｌＣｕ層とＮｉ層との間のＴｉ層を配置した構造を有する第２の実施形態と、Ｔｉ層を積層していない構造を有する第３の変形例の弾性境界波装置のインピーダンス位相特性を示す図である。
【図１１】図１１（ａ），（ｂ）は、Ａｌ層が積層されている第２の実施形態と、Ａｌ層が積層されていない第４の変形例のインピーダンス及び位相特性を示す図並びにインピーダンス比を示す図である。
【図１２】図１２は、Ａｕ層中に各種元素が添加されている場合の元素の含有割合と電極層のビッカース硬さとの関係を示す図である。
【図１３】図１３は、Ａｕ層中に各種元素が添加されている場合の元素の含有割合と電極層の電気抵抗率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…弾性境界波装置
２…第１の媒質
３…第２の媒質
４…ＩＤＴ電極
５，６…反射器
１１…Ａｕ層
１２…Ｎｉ層
１３…第２の電極層としてのＮｉ層
Ａ…弾性境界波
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。【００２５】
（第１の実施形態）
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性境界波装置を示す模式的部分正面断面図及び平面断面図である。【００２６】
弾性境界波装置１は、第１の媒質２と、第２の媒質３とを積層した構造を有する。第１の媒質２は、圧電体からなり、本実施形態ではＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ３単結晶基板からなる。第１の媒質２は、他の圧電単結晶または圧電セラミックスにより構成されていてもよい。【００２７】
第２の媒質３は、適宜の誘電体または圧電体からなり、本実施形態では、ＳｉＯ２により形成されている。【００２８】
第１，第２の媒質２，３間の界面に、ＩＤＴ電極４が配置されている。ＩＤＴ電極４の弾性境界波伝搬方向両側には、図１（ｂ）に示されている反射器５，６が配置されている。ＩＤＴ電極４は、互いに間挿し合う複数本の電極指を有する一対の櫛歯電極からなる。ＩＤＴ電極４において、一方の櫛歯電極と他方の櫛歯電極との間に交流電界を印加することにより、弾性境界波が励振される。弾性境界波は、第１，第２の媒質２，３間の界面を図１（ａ）の実線Ａで模式的に示すように伝搬する。反射器５，６間に上記弾性境界波Ａが閉じ込められ、１ポート型の弾性境界波共振子としての共振特性が得られる。【００２９】
本実施形態の弾性境界波装置１の特徴は、上記ＩＤＴ電極４が、複数の電極層を積層した構造を有することにある。すなわち、図１（ａ）及び電極指を拡大して示す図２に示されているように、ＩＤＴ電極４における電極構造は、主電極層としてのＡｕ層１１と、Ａｕ層１１の下面に形成されたＮｉ層１２と、Ａｕ層１１の上面に形成された金属層としてのＮｉ層１３とを有する。すなわち、Ａｕ層１１の第１の媒質２側に、Ｎｉ層１２が配置されていることになる。【００３０】
なお、主電極層とは、積層金属膜からなるＩＤＴ電極４において、主たる電極層を示し、ここで主たる電極層とは、複数の電極層すなわち金属膜を積層してなる積層金属膜において、電極としての機能の中心を担う電極層をいうものとする。より具体的には、複数の金属膜の内、もっとも厚みが厚い金属膜により主電極層が形成されることになる。【００３１】
そして、上記Ａｕ層１１に、Ｎｉ層１２，１３を構成しているＮｉの一部が拡散している。それによって、本実施形態では、挿入損失の低減を図ることができる。これを、具体的に説明する。【００３２】
上記ＬｉＮｂＯ３単結晶基板からなる第１の媒質２上に、ＩＤＴ電極４及び反射器５，６を、Ｎｉ層１３／Ａｕ層１１／Ｎｉ層１２の厚みが１０ｎｍ／１７０ｎｍ／１０ｎｍとなるように、またＩＤＴ電極４における電極指ピッチにより定められる波長λが３．４２μｍとなるように、ＩＤＴ電極４及び反射器５，６を形成した。ＩＤＴ電極４における電極指の対数は５０対、交叉幅は３０λとし、電極指のデューティは０．５５とした。反射器５，６における電極指の本数はそれぞれ２５本とした。ＩＤＴ電極４における電極指の周期で定まる波長と、反射器５，６における電極指の周期で定められる波長を一致させ、上記λとした。ＩＤＴ電極４と反射器５または反射器６との間の距離は、電極指中心間距離で０．５λとした。【００３３】
上記ＩＤＴ電極４及び反射器５，６は、Ｎｉ層１２を第１の媒質２上に形成し、しかる後Ａｕ層１１を形成し、さらにＮｉ層１３を形成することにより作製した。これらのＮｉ層１２、Ａｕ層１１、Ｎｉ層１３は例えばリフトオフ法により形成される。そして、Ｎｉ層１３を形成した後に、第２の媒質３を形成し、第１の媒質２に積層した。【００３４】
第２の媒質３の形成は、ＳｉＯ２をＲＦマグネトロンスパッタすることにより行った。なお、スパッタに際しては、第１の媒質２を構成しているＬｉＮｂＯ３基板の加熱温度を２５０℃とした。２５０℃に加熱されたため、Ｎｉ層１２，１３を構成しているＮｉの一部がＡｕ層１１内に拡散したと考えられる。【００３５】
上記のようにして得られた本実施形態の弾性境界波装置１の共振特性を測定し、インピーダンス比を求めた。インピーダンス比とは、反共振周波数におけるインピーダンスの共振周波数におけるインピーダンスに対する比であり、インピーダンス比が大きい程、共振子やフィルタの損失を低減することができる。【００３６】
比較のために、ＩＤＴ電極４及び反射器５，６の積層構造を、ＩＤＴ電極の上面側から順に、Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉ、ＮｉＣｒ／Ａｕ／ＮｉＣｒ、Ｔｉ／Ａｕ／ＮｉＣｒ、Ｎｉ／Ａｕ／ＮｉＣｒとしたことを除いては、上記と同様にして構成された弾性境界波装置を作製して、同様に共振特性及びインピーダンス比を求めた。【００３７】
また、上記第１の実施形態の第１の変形例として金属層１３を、Ｎｉから、ＮｉＣｒに代えたことを除いては、上記実施形態と同様に構成された弾性境界波装置を作製し、共振特性及びインピーダンス比を同様に求めた。結果を図３〜図６に示す。【００３８】
図３は、Ｔｉ／Ａｕ／Ｔｉからなる電極積層構造を有する上記比較例の弾性境界波装置のインピーダンス及び位相特性を示す。図４は、第１の媒質と接する側がＮｉＣｒ層である複数の比較例のインピーダンス及び位相特性を示し、図５は、上記第１の実施形態及び第１の変形例のインピーダンス及び位相特性を示す。また、図６は、上記各比較例、実施例及び変形例のインピーダンス比を示す。【００３９】
図６から明らかなように、上記４種類の比較例では、インピーダンス比は６１ｄＢ以下に留まっていた。これに対して、上記第１の実施形態では、インピーダンス比は６４ｄＢを超え、上記第１の変形例においても、６４．０ｄＢ程度であった。このことは、図３及び図４におけるインピーダンス波形と、図５に示されているインピーダンス波形との比較からも明らかである。【００４０】
従って、上記第１の実施形態及び第１の変形例では、低損失の弾性境界波装置を提供し得ることがわかる。そして、本願発明者は、このように、上記第１の実施形態及び第１の変形例において、インピーダンス比を高め、損失を低減することができるのは、前述したように、Ａｕ層１１に、Ｎｉ層１２，１３からあるいはＮｉ層１２、ＮｉＣｒ層からＮｉの一部が拡散していることによることを見出した。【００４１】
すなわち、上記第２の媒質３としてのＳｉＯ２をマグネトロンスパッタにより成膜する際の加熱により、Ｎｉ層１２，１３を構成しているＮｉ、あるいはＮｉ層１２やＮｉＣｒ層を構成しているＮｉが、Ａｕ層１１中に熱拡散する。図７は、第１の実施形態の弾性表面波装置において、ＩＤＴ電極４の濃度分布を示すための組成分析ラインプロファイルを示す図である。図７における横軸の時間は第１の媒質２の表面からの距離に対応しており、言い換えればＩＤＴ電極４中の位置を示すものである。この図７において、時間＝０からＮｉ元素の強度が高い最初の領域はＮｉ層１２に対応し、次のＡｕ元素の強度の高い領域はＡｕ層１１に対応し、さらに次のＮｉ元素の強度が高い領域はＮｉ層１３に対応している。【００４２】
このような図７から明らかなように、Ａｕ元素の強度の高い、Ａｕ層１１に対応する領域において、Ｎｉの濃度が高くなり、Ａｕ層にＮｉが拡散していることがわかる。このようなＮｉのＡｕ層１１への拡散が生じているのは、Ｎｉ層１２，１３あるいはＮｉ層１２、ＮｉＣｒ層がＡｕ層１１に接するように配置されており、上記第２の媒質３の成膜に際しての加熱により、ＮｉがＡｕ層中に熱拡散しているためと考えられる。【００４３】
そして、Ｎｉの一部がＡｕ層１１に拡散した場合に、インピーダンス比が高くなり、損失が低減されるのは、以下の理由によると考えられる。【００４４】
図１２及び図１３は、Ａｕ層にＮｉなどの他の金属を含有させた際の電極層のビッカース硬度と含有割合を示す質量パーセントとの関係を示し、図１２は、電気的抵抗率と添加元素の含有割合を示す原素パーセントとの関係を示す図である。【００４５】
図１２及び図１３から明らかなように、Ｎｉの含有割合が高くなると電極層の硬度が上がり、かつ電気的抵抗率も若干高くなっていくことがわかる。【００４６】
従って、ＮｉがＡｕ層１１に拡散すると、Ｎｉが拡散しているＡｕ層部分は硬くなる。そのため、Ａｕ層１１によるダンピングによる損失が小さくなり、弾性境界波の伝搬損失が小さくなり、インピーダンス比が大きくなっているものと考えられる。【００４７】
すなわち、ＮｉのＡｕ層への拡散により、Ａｕ層の一部が硬化し、特に、第１の媒質側に配置されたＮｉ層からＡｕ層１１のＮｉ層１２側表面からＡｕ層１１内にＮｉが拡散すると、上記メカニズムにより、インピーダンス比が高められ、損失の低減が図られることになる。【００４８】
また、上記変形例から明らかなように、Ａｕ層１１上に配置された金属層をＮｉＣｒにより構成した場合においても、Ｎｉ層１２とＮｉＣｒ層を構成しているＮｉがＡｕ層１１側に拡散し、弾性境界波の伝搬損失が小さくなり、インピーダンス比が高められているものと考えられる。もっとも、第１の実施形態のように、Ａｕ層１１の両面にＮｉ層１２，１３が配置されている場合には、熱拡散後には、Ａｕ層の一方表面から他方表面側に向かってＮｉの濃度が、高濃度−低濃度−高濃度となるような濃度分布が生じることになる。この場合には、ダンピング損がより小さくなり、弾性境界波の伝搬損失がより一層小さくなるため、インピーダンス比が高められると考えられる。上記した高濃度は程度の異なる高濃度でもよく、膜厚で制御することができる。【００４９】
もっとも、Ｎｉの拡散量が多すぎると、Ａｕ層１１の電気的抵抗が増加するおそれがある。すなわち、Ａｕ層１１の厚み方向全体に渡り高濃度にＮｉが拡散されていると、電気的抵抗が増加し、主電極層としてのＡｕ層１１の機能が損なわれることになる。従って、上記のように、Ａｕ層１１の両面にＮｉを含む層が積層されている構造では、Ａｕ層の一方面から他方面に向かって高濃度−低濃度−高濃度の濃度分布を有するように、Ａｕ層１１が形成されていることが好ましい。この場合には、中央の低濃度部分において、電気的抵抗の増加を抑制することができ、しかもＡｕ層１１のＮｉ層１２側の表面近傍は硬化し、上記のように低損失化を図ることができる。【００５０】
なお、第１の実施形態の弾性境界波装置の製造に際しては、第２の媒質３としてのＳｉＯ２膜をスパッタリングにより成膜する際の加熱温度を２５０℃としたが、この加熱温度は２５０℃に限定されず、１５０〜３００℃の範囲においても、同様にＮｉをＡｕ層に良好に拡散させ、同様の効果が得られることを確認した。すなわち、図８は、上記成膜温度を１００〜３００℃の範囲で変化させたことを除いては、上記実施形態と同様にして弾性境界波装置を作製し、インピーダンス比を測定した結果を示す図である。【００５１】
図８から明らかなように、成膜温度が１５０〜３００℃の範囲であれば、インピーダンス比が高く、特に２００〜２７０℃の範囲がより好ましいことがわかる。【００５２】
なお、上記実施形態では、第２の媒質３としてのＳｉＯ２膜を成膜する際の加熱により、ＮｉをＡｕ層１１に拡散させていたが、第２の媒質３を成膜する際の加熱温度によっては、その成膜時の加熱を拡散に利用する必要は必ずしもない。すなわち、第２の媒質３を形成するに先立ち、ＩＤＴ電極４を加熱する工程を導入し、ＮｉをＡｕ層１１に拡散させてもよい。また第２の媒質３を形成した後にＩＤＴ電極４を加熱する工程を導入してもよい。すなわち、Ｎｉを拡散させるための加熱工程は、第２の媒質３を第１の媒質２に積層する工程と別の工程で行われてもよい。【００５３】
もっとも、本実施形態のように、第２の媒質３を第１の媒質に積層するための加熱工程において、同時に上記Ｎｉの熱拡散を行うことが好ましい。その場合には、別途熱拡散のための加熱工程を実施する必要はない。従って、工程の増加を回避することができ、かつエネルギーを節約することが可能となる。【００５４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態の場合と同様にして、ただし、ＩＤＴ電極及び反射器の積層構造を、第２の媒質３側から第１の媒質２側に向かって、ＡｌＣｕ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｎｉ／Ｔｉの積層構造を有するようにフォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いて形成したことを除いては、第１の実施形態と同様にして弾性境界波装置を作製した。【００５５】
すなわち、本実施形態では、ＩＤＴ電極の厚み方向中央部分は、上記第１の実施形態の場合と同様に、Ｎｉ／Ａｕ／Ｎｉの積層構造を有する。従って、主電極層としてのＡｕ層の上下にＮｉ層が積層されている。この場合、下方のＮｉ層が第１の媒質側に配置されているＮｉ層であり、上層のＮｉ層が、本発明の金属層を構成しているＮｉ層に相当する。【００５６】
本実施形態では、さらに、上記Ｎｉ／Ａｕ／Ｎｉが積層されている積層部分の下地として、Ｔｉ層が積層されており、さらに上層にＴｉ層及びＡｌＣｕ層が順に積層されている。ここでは、上記ＩＤＴ電極の各層の膜厚は、ＡｌＣｕ／Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｎｉ／Ｔｉ＝１００／１０／１０／７７／１０／１０ｎｍとした。【００５７】
このようにして得られた第２の実施形態においても上記第１の実施形態の場合と同様にＡｕ層の両側に位置しているＮｉ層を構成しているＮｉの一部がＡｕ層にＳｉＯ２からなる第２の媒質３の成膜に際しての加熱により拡散し、第１の実施形態の場合と同様に、挿入損失の低減を果たし得ることが確かめられた。【００５８】
また、電気抵抗率が小さく、ＳｉＯ２に対して密度が近いＡｌＣｕ層がＳｉＯ２からなる第２の媒質３側に積層されているため、共振特性を劣化させることなく、電極の電気抵抗率を低めることが可能とされており、それによって抵抗損失を小さくすることが可能とされている。なお、下地のＴｉ層は酸素に対して反応活性を有し、酸化物基板である第１の媒質２と電極との間の密着性を高めるように作用する。従って、第１の実施形態では、ＩＤＴ電極の第１の媒質２を構成しているＬｉＮｂＯ３基板との密着性が高められ、弾性境界波装置の信頼性が高められる。【００５９】
なお、上記のように、下地にＴｉ層を形成した場合であっても、第２の実施形態によれば、挿入損失を本発明に従って低減することができる。これを、図９（ａ），（ｂ）を参照して説明する。【００６０】
第２の実施形態において、上記第１の媒質２側に配置されている下地層としてのＴｉ層が設けられていないことを除いては、同様にして構成された第２の変形例の弾性境界波装置を用意した。そして、第２の実施形態及び第２の変形例の弾性境界波装置のインピーダンス及び位相特性を測定した。結果を図９（ａ）に示す。さらに、このインピーダンス特性から求められたインピーダンス比を図９（ｂ）に示す。【００６１】
図９（ａ），（ｂ）から明らかなように、下地としてのＴｉ層を設けていない場合に比べて、下地層としてのＴｉ層をＮｉ層の下方に設けたとしても、インピーダンス特性はさほど変化せず、すなわち、特性の劣化を招くことなく、ＩＤＴ電極の密着性を高め得ることがわかる。【００６２】
また、上記第２の実施形態では、最上部のＡｌＣｕ層とＡｕ層の上側の金属層としてのＮｉ層との間にＴｉ層が積層されていたが、この場合には、ＡｌとＡｕとの間の相互拡散による抵抗増加を防止することができる。これを、図１０を参照して説明する。【００６３】
ＡｌＣｕ層とＮｉ層との間に上方のＴｉ層が配置されていないことを除いては第２の実施形態と同様にして構成された第３の変形例の弾性境界波装置を作製し、インピーダンス−周波数特性及び位相特性を求めた。図１０は、第２の実施形態及び上記第３の変形例のインピーダンス及び位相特性を示す。図１０から明らかなように、上層のＴｉ層が設けられていない第３の変形例の場合には、インピーダンス比が幾分小さくなっていることがわかる。これは、Ｔｉ層をＡｌＣｕとＡｕとの間に配置されていない場合には、ＡｌとＡｕの間の相互拡散により抵抗が増加し、特性が劣化しているためと考えられる。【００６４】
また、第２の実施形態では、ＩＤＴ電極４の最上部に、Ａｌを含む金属層として、ＡｌＣｕ層が設けられていた。この場合、ＡｌＣｕ層は、第２の媒質３を構成しているＳｉＯ２に密度が近く、電気抵抗率が小さい。従って、電気抵抗が低いＩＤＴ電極４を形成することができ、かつＳｉＯ２に密度が近いので、第２の媒質３とＩＤＴ電極４との間の応力伝達が円滑に行われ、インピーダンス比を高めることができる。これを、図１１を参照して説明する。上記第２の実施形態の弾性境界波装置と、比較のために、ＡｌＣｕ層が最上部に積層されていないことを除いては、第２の実施形態と同様に構成された第４の変形例の弾性境界波装置を用意し、インピーダンス位相特性を測定した。結果を図１１（ａ）に示す。また、第２の実施形態及びだい４の比較例の弾性境界波装置のインピーダンス比を図１１（ｂ）に示す。【００６５】
図１１（ａ），（ｂ）から明らかなように、第２の実施形態によれば、第４の変形例よりもインピーダンス比を高め得ることがわかる。【００６６】
なお、第２の実施形態では、第２の媒質３を構成しているＳｉＯ２に密度が近く、電気抵抗率が小さい第２の金属層の材料としてＡｌＣｕを用いたが、Ａｌを主成分とし、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃまたはＴａのいずれか少なくとも一種を添加した材料、あるいは純Ａｌを用いてもよい。【００６７】
上述した実施形態では、弾性境界波共振子につき説明したが、弾性境界波フィルタなどの他の弾性境界波装置にも本発明を適用することができる。すなわち、Ｎｉの拡散による伝搬損失の低減効果は、弾性境界波フィルタにおける挿入損失の低減や減衰特性の急峻性の劣化防止にも起用することができ、本発明に従って、低損失の弾性境界波フィルタ装置を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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