(57)【要約】【課題】  圧電基板上にインターディジタルトランスデューサとなる電極が形成されている弾性表面波素子において、マイグレーションの発生を抑制して従来よりも高い耐電力性を得る。【解決手段】  本発明に係る弾性表面波素子において、電極８は、圧電基板１の表面に、下地Ｔｉ層２、Ａｌ合金層３、上部Ｔｉ層４及びＡｌ合金層７を順次積層して構成され、下地Ｔｉ層２の厚さＡは、上部Ｔｉ層４の厚さＣよりも大きく、且つ５０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下であり、下地Ｔｉ層２の厚さＡと上部Ｔｉ層４の厚さＣの和は１５０ｎｍ未満である。【選択図】      図１
2005269606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板上にインターディジタルトランスデューサとなる電極が形成されている弾性表面波素子において、前記電極は、圧電基板の表面に、Ｔｉからなる第１層、Ａｌ若しくはＡｌ合金からなる第２層、Ｔｉからなる第３層、及びＡｌ若しくはＡｌ合金からなる第４層を順次積層して構成され、第１層の厚さＡは、第３層の厚さＣよりも大きく、且つ５０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下であり、第１層の厚さＡと第３層の厚さＣの和は１５０ｎｍ未満であることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項２】
第２層の厚さＢは、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以下である請求項１に記載の弾性表面波素子。
【請求項３】
第１層の厚さＡは１００ｎｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の弾性表面波素子。
【請求項４】
少なくとも１つの弾性表面波素子を具えた弾性表面波フィルターにおいて、該弾性表面波素子は、圧電基板上にインターディジタルトランスデューサとなる電極が形成されており、前記電極は、圧電基板の表面に、Ｔｉからなる第１層、Ａｌ若しくはＡｌ合金からなる第２層、Ｔｉからなる第３層、及びＡｌ若しくはＡｌ合金からなる第４層を順次積層して構成され、第１層の厚さＡは、第３層の厚さＣよりも大きく、且つ５０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下であり、第１層の厚さＡと第３層の厚さＣの和は１５０ｎｍ未満であることを特徴とする弾性表面波フィルター。
【請求項５】
第２層の厚さＢは、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以下である請求項４に記載の弾性表面波フィルター。
【請求項６】
第１層の厚さＡは１００ｎｍ以下である請求項４又は請求項５に記載の弾性表面波フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電基板上にインターディジタルトランスデューサとなる電極が形成されている弾性表面波素子及びこれを具えた弾性表面波フィルターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機等の通信機器においては、共振器フィルター、デュプレクサー等の回路素子として、弾性表面波素子が用いられている。例えば、図１５に示す弾性表面波素子(５)においては、圧電基板(51)の表面に、アルミニウム製の一対の簾状電極(52a)(52a)からなるインターディジタルトランスデューサ(52)が２箇所に併設されると共に、これらのインターディジタルトランスデューサ(52)(52)の両側には、格子状の電極からなる反射器(53)(53)が配備されている。インターディジタルトランスデューサ(52)(52)にはそれぞれ一対の入力パッド(54)(54)と一対の出力パッド(55)(55)が接続されている。
【０００３】
近年、通信機器の高周波化に伴い、弾性表面波素子の動作周波数も高周波化すると共に、高出力化が要求されている。動作周波数の高周波化のためには各電極(52a)の線幅を小さく形成する必要があり、例えば動作周波数がギガヘルツ帯の場合、電極(52a)の線幅は１μｍ未満となる。この様に小さな線幅の電極が形成されている弾性表面波素子に電圧を印加すると、圧電基板(51)の表面に生じる弾性表面波によって、電極(52a)に繰り返し応力が作用し、この応力が電極(52a)の材料に固有の臨界応力を越えると、ストレスマイグレーションが発生する。又、電極(52a)を流れる電子流の高密度化に伴って、エレクトロマイグレーションが発生する。その結果、電極(52a)には空隙(ボイド)や突起(ヒロック)が形成されて、耐電力性の劣化により電極(52a)が破壊し、電気的短絡や挿入損失の増大を招くことになる。
【０００４】
そこで、図１６に示す如く、圧電基板(１)上にＴｉ層(６)及びＡｌ合金層(７)の２層構造からなる電極(９)を形成した弾性表面波素子が提案されている(特許文献１参照)。
該弾性表面波素子によれば、Ｔｉ層(６)の形成によって電極(９)に作用する応力が緩和され、アルミニウム単層の電極を具えた弾性表面波素子よりは耐電力性が向上する。
【特許文献１】特開２００２−３６８５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１６に示す弾性表面波素子においては、Ｔｉ層(６)の厚さが過度に薄い場合、圧電基板(１)から加えられる繰り返し応力によってストレスマイグレーションが顕著となり、電極(９)が破壊に至ることになる。そこでＴｉ層(６)の厚さは５０ｎｍ以上に形成する必要がある。
【０００６】
しかしながら、ストレスマイグレーションを抑制するべくＴｉ層(６)の厚さを５０ｎｍよりも厚く形成した場合、図１７に示す如くエレクトロマイグレーションの発生によってＡｌ合金層(７)の側面、特にＴｉ層(６)との界面近傍からヒロックＨが成長し、隣接する電極どうしが短絡することとなって、依然として十分な耐電力性が得られない問題があった。又、Ｔｉ層(６)の厚さが１００ｎｍを超えると、エッチング時にＴｉ層(６)の側面、及びエッチングにより露出する圧電基板の一部に残渣が残り、加工精度が低下する。このため、素子特性にバラツキが生じ、挿入損失の低下、歩留まりの悪化、耐電力性の低下が問題となる。
この様に、Ｔｉ層及びＡｌ合金層の２層構造の電極を具えた従来の弾性表面波素子によっても、ストレスマイグレーション及びエレクトロマイグレーションの発生による耐電力性低下の問題を解決することは出来なかった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、ストレスマイグレーション及びエレクトロマイグレーションの発生を効果的に抑制して従来よりも高い耐電力性を得ることが出来る弾性表面波素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る弾性表面波素子は、圧電基板上にインターディジタルトランスデューサとなる電極を形成したものであって、前記電極は、圧電基板の表面に、Ｔｉからなる第１層、Ａｌ若しくはＡｌ合金からなる第２層、Ｔｉからなる第３層、及びＡｌ若しくはＡｌ合金からなる第４層を順次積層して構成され、第１層の厚さＡは、第３層の厚さＣよりも大きく、且つ５０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下であり、第１層の厚さＡと第３層の厚さＣの和は１５０ｎｍ未満である。
【０００９】
上記本発明の弾性表面波素子においては、従来の２層構造の電極を構成するＴｉ層に替えて、Ｔｉからなる第１層、Ａｌ若しくはＡｌ合金からなる第２層、及びＴｉからなる第３層が形成されており、従来のＴｉ層中にＡｌ若しくはＡｌ合金の中間層(第２層)を介在させたものとなる。
本発明者らは、この様にストレスマイグレーション抑制に効果のあるＴｉ層中にＡｌ若しくはＡｌ合金の中間層(第２層)を介在させた積層構造によって、Ａｌ合金層とＴｉ層との界面近傍での顕著なヒロック成長の抑制、即ちエレクトロマイグレーションの抑制により耐電力性を改善し、更には挿入損失の低下と歩留まりの悪化を防止出来ることを実験的に見出し、本発明の完成に至ったものである。
【００１０】
本発明に係る弾性表面波素子においては、Ｔｉからなる第１層の厚さＡを、第３層の厚さＣよりも大きく、且つ５０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下とすることによって、耐電力性が向上する。又、Ｔｉ層からなる第１層と第３層の厚さの和(Ａ＋Ｃ)を１５０ｎｍ未満とすることによって、フィルター通過帯域内の挿入損失を低減させることが出来る。
【００１１】
具体的構成において、第２層の厚さＢは、１０ｎｍ以上、３０ｎｍ以下である。第２層の厚さＢを１０ｎｍ以上とすることによって、第２層の膜としての一様性が得られ、３０ｎｍ以下とすることによって、耐電力性の改善が可能な条件(各層の厚さ)の範囲が拡がることになる。第２層の厚さを３０ｎｍよりも厚くすると、第２層においてエレクトロマイグレーションによるヒロックの成長が顕在化し、耐電力性が低下する。
【００１２】
更に具体的な構成において、第１層の厚さＡは１００ｎｍ以下である。これによって、エッチングによる第１層の加工精度が向上し、歩留まりが改善される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ストレスマイグレーション及びエレクトロマイグレーションが効果的に抑制されて、従来よりも高い耐電力性を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る弾性表面波素子は、図１に示す如く、圧電基板(１)上にインターディジタルトランスデューサとなる電極(８)を形成して構成され、該電極(８)は、圧電基板(１)側から順に、下地Ｔｉ層(２)、ＡｌＶＣｕからなるＡｌ合金層(３)、上部Ｔｉ層(４)、及びＡｌＶＣｕからなるＡｌ合金層(７)を積層したものである。
【００１５】
電極(８)を構成する下地Ｔｉ層(２)、Ａｌ合金層(３)及び上部Ｔｉ層(４)の厚さを種々に変化させた弾性表面波素子を試作して、これらの弾性表面波素子の耐電力性の低下による寿命の推定と、フィルター通過帯域内の挿入損失の測定を行なった。又、下地Ｔｉ層(２)、Ａｌ合金層(３)及び上部Ｔｉ層(４)の厚さを種々に変化させた弾性表面波素子について、電極間及び電極とパッド間での短絡の有無を走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)を用いて検査した。そして、寿命の推定結果、挿入損失の測定結果及び短絡の有無の検査結果に基づいて、下地Ｔｉ層(２)、Ａｌ合金層(３)及び上部Ｔｉ層(４)の厚さの最適化を行なった。
【００１６】
図２乃至図６は、Ａｌ合金層(３)の厚さＢを種々に変化させて、横軸に下地Ｔｉ層(２)の厚さＡ、縦軸に上部Ｔｉ層(４)の厚さＣをとって、推定寿命の評価結果をプロットしたものである。図中において、大きな黒丸は、従来のＴｉ層とＡｌ合金層の２層構造の弾性表面波素子(以下、従来の弾性表面波素子という)と比較して、１１０％以上の推定寿命が得られたものを表わし、白丸は、従来の弾性表面波素子と比較して、１００％以上、１１０％未満の推定寿命が得られたものを表わし、小さな黒丸は、従来の弾性表面波素子と比較して、１００％未満の推定寿命が得られたものを表わしている。
尚、寿命の推定は、次の方法で行なった。環境温度を摂氏５０度に維持し、一定の周波数の電力を２〜３Ｗの範囲で種々に変化させて素子に印加し、各印加電力における素子の劣化時間を測定した。ここで、劣化時間は、電力の印加により生じる損失が電力印加前の挿入損失よりも０.５ｄＢだけ低下するまでの経過時間とした。横軸に印加電力の大きさを実数で、縦軸に劣化時間を対数でとって、各印加電力における素子の劣化時間をプロットし、それらのプロットを結んで得られた直線から印加電力が１.２Ｗであるときの劣化時間を推定し、該劣化時間を素子の推定寿命とした。
【００１７】
図２は、Ａｌ合金層(３)の厚さＢを５ｎｍとした場合の推定寿命の評価結果をプロットしたものである。図示の如く、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが５０ｎｍ以上の場合に、従来の弾性表面波素子と比較して１００％以上、１１０％未満の推定寿命が得られているものの、１１０％以上の推定寿命は得られていない。
【００１８】
図３は、Ａｌ合金層(３)の厚さＢを１０ｎｍとした場合の推定寿命の評価結果をプロットしたものである。図示の如く、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが上部Ｔｉ層(４)の厚さＣよりも大きく、且つ５０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下の場合に、従来の弾性表面波素子と比較して１１０％以上の推定寿命が得られている。
【００１９】
図４は、Ａｌ合金層(３)の厚さＢを２０ｎｍとした場合の推定寿命の評価結果をプロットしたものである。図示の如く、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが上部Ｔｉ層(４)の厚さＣよりも大きく、且つ５０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下の場合に、従来の弾性表面波素子と比較して１１０％以上の推定寿命が得られている。
【００２０】
又、図５は、Ａｌ合金層(３)の厚さＢを３０ｎｍとした場合の推定寿命の評価結果をプロットしたものである。図示の如く、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが上部Ｔｉ層(４)の厚さＣよりも大きく、且つ５０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下の場合に、従来の弾性表面波素子と比較して１１０％以上の推定寿命が得られている。
【００２１】
更に図６は、Ａｌ合金層(３)の厚さＢを４０ｎｍとした場合の推定寿命の評価結果をプロットしたものである。図示の如く、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが５０ｎｍであって、上部Ｔｉ層(４)の厚さＣが２０ｎｍの場合に、従来の弾性表面波素子と比較して１１０％以上の推定寿命が得られている。
【００２２】
上述の如く、Ａｌ合金層(３)の厚さＢが１０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲では、Ａｌ合金層(３)の厚さに拘わらず、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが上部Ｔｉ層(４)の厚さＣよりも大きく、且つ５０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下の場合に、従来の弾性表面波素子と比較して１１０％以上の推定寿命が得られていることから、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの間には、次の関係が成り立つことが望ましいと言える。
【００２３】
（数１）
Ａ＞Ｃ
且つ、１２０ｎｍ≧Ａ≧５０ｎｍ
【００２４】
尚、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが５０ｎｍ未満で効果が得られないのは、下地Ｔｉ層(２)の厚さが過度に小さくなると、ストレスマイグレーションが顕著となるからである。又、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが１２０ｎｍを超えると効果が得られないのは、下地Ｔｉ層(２)の厚さが過度に大きくなると、下地Ｔｉ層(２)と上部Ｔｉ層(４)の間にＡｌ合金層(３)を介在させた効果が低減するからである。
【００２５】
Ａｌ合金層(３)の厚さＢについては、下記の関係式が成り立つことが望ましいと言える。
【００２６】
（数２）
３０ｎｍ≧Ｂ≧１０ｎｍ
Ａｌ合金層(３)の厚さＢが１０ｎｍ未満では膜としての一様性に問題が生じ、４０ｎｍ以上では、図６の如く効果が得られる条件範囲が狭まることになる。
【００２７】
図７乃至図１１は、Ａｌ合金層(３)の厚さＢを種々に変化させて、横軸に下地Ｔｉ層(２)の厚さＡ、縦軸に上部Ｔｉ層(４)の厚さＣをとって、フィルター通過帯域内の挿入損失の評価結果をプロットしたものである。図中において、大きな黒丸は、電極がＡｌ合金層の単層構造を有する弾性表面波素子(以下、従来の弾性表面波素子という)と比較して、挿入損失の最大値(トップロス)が０.０５ｄＢ未満のものを表わし、白丸は、従来の弾性表面波素子と比較して、挿入損失の最大値が０.０５ｄＢ以上、０.１ｄＢ未満のものを表わし、小さな黒丸は、従来の弾性表面波素子と比較して、挿入損失の最大値が０.１ｄＢ以上のものを表わしている。
【００２８】
図７は、Ａｌ合金層(３)の厚さＢを５ｎｍとした場合の挿入損失の評価結果をプロットしたものである。図示の如く、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの和(Ａ＋Ｃ)が１５０ｎｍ未満の場合に、従来の弾性表面波素子と比較して、挿入損失の最大値が０.１ｄＢ未満に抑制されている。
【００２９】
図８は、Ａｌ合金層(３)の厚さＢを１０ｎｍとした場合の挿入損失の評価結果をプロットしたものである。図示の如く、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの和(Ａ＋Ｃ)が１５０ｎｍ未満の場合に、従来の弾性表面波素子と比較して、挿入損失の最大値が０.１ｄＢ未満に抑制されている。
【００３０】
図９は、Ａｌ合金層(３)の厚さＢを２０ｎｍとした場合の挿入損失の評価結果をプロットしたものである。図示の如く、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの和(Ａ＋Ｃ)が１５０ｎｍ未満の場合に、従来の弾性表面波素子と比較して、挿入損失の最大値が０.１ｄＢ未満に抑制されている。
【００３１】
又、図１０は、Ａｌ合金層(３)の厚さＢを３０ｎｍとした場合の挿入損失の評価結果をプロットしたものである。図示の如く、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの和(Ａ＋Ｃ)が１５０ｎｍ未満の場合に、従来の弾性表面波素子と比較して、挿入損失の最大値が０.１ｄＢ未満に抑制されている。
【００３２】
更に図１１は、Ａｌ合金層(３)の厚さＢを４０ｎｍとした場合の挿入損失の評価結果をプロットしたものである。図示の如く、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの和(Ａ＋Ｃ)が１５０ｎｍ以下の場合に、従来の弾性表面波素子と比較して、挿入損失の最大値が０.１ｄＢ未満に抑制されている。
【００３３】
上述の如く、少なくともＡｌ合金層(３)の厚さＢが５ｎｍ〜４０ｎｍの範囲では、Ａｌ合金層(３)の厚さに拘わらず、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの和(Ａ＋Ｃ)が１５０ｎｍ未満の場合に、従来の弾性表面波素子と比較して挿入損失の最大値が０.１ｄＢ未満に抑制されていることから、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの間には、次の関係が成り立つことが望ましいと言える。
【００３４】
（数３）
Ａ＋Ｃ＜１５０ｎｍ
【００３５】
下記表１は、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの和(Ａ＋Ｃ)を１１０ｎｍとし、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡ及びＡｌ合金層(３)の厚さＢを種々に変化させた場合の短絡の有無の検査結果を表わしたものである。表中の数字は、８００個の弾性表面波素子について検査を行ない、電極間及び電極とパッド間の何れかの箇所で短絡が発生しているものを不良品として、その数を計数した結果を表わしている。
【００３６】
【表１】
2005269606.tif 000003
【００３７】
表１に示す如く、少なくともＡｌ合金層(３)の厚さＢが５ｎｍ〜４０ｎｍの範囲では、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが１００ｎｍを超えると、不良品の数が急激に増大している。
【００３８】
下記表２は、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの和(Ａ＋Ｃ)を１２０ｎｍとし、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡ及びＡｌ合金層(３)の厚さＢを種々に変化させた場合の短絡の有無の検査結果を同様に表わしたものである。
【００３９】
【表２】
2005269606.tif 000004
【００４０】
表２に示す如く、少なくともＡｌ合金層(３)の厚さＢが５ｎｍ〜４０ｎｍの範囲では、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが１００ｎｍを超えると、不良品の数が急激に増大している。
【００４１】
又、下記表３は、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの和(Ａ＋Ｃ)を１３０ｎｍとし、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡ及びＡｌ合金層(３)の厚さＢを種々に変化させた場合の短絡の有無の検査結果を同様に表わしたものである。
【００４２】
【表３】
2005269606.tif 000005
【００４３】
表３に示す如く、少なくともＡｌ合金層(３)の厚さＢが５ｎｍ〜４０ｎｍの範囲では、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが１００ｎｍを超えると、不良品の数が急激に増大している。
【００４４】
更に下記表４は、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの和(Ａ＋Ｃ)を１４０ｎｍとし、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡ及びＡｌ合金層(３)の厚さＢを種々に変化させた場合の短絡の有無の検査結果を同様に表わしたものである。
【００４５】
【表４】
2005269606.tif 000006
【００４６】
表４に示す如く、少なくともＡｌ合金層(３)の厚さＢが５ｎｍ〜４０ｎｍの範囲では、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが１００ｎｍを超えると、不良品の数が急激に増大している。
【００４７】
上述の如く、少なくとも下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの和(Ａ＋Ｃ)が１１０ｎｍ〜１４０ｎｍの範囲であってＡｌ合金層(３)の厚さＢが５ｎｍ〜４０ｎｍの範囲では、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣの和(Ａ＋Ｃ)及びＡｌ合金層(３)の厚さＢに拘わらず、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが１００ｎｍを超えると不良品の数が急激に増大していることから、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡについては、下記の関係式が成り立つことが望ましいと言える。
【００４８】
(数４)
Ａ≦１００ｎｍ
【００４９】
尚、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが１００ｎｍを超えると短絡が発生している不良品の数が急激に増大するのは、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡが１００ｎｍを超えると下地Ｔｉ層(２)の側面、及びエッチングにより露出する圧電基板(１)の一部に残渣が残りやすくなるからである。
【００５０】
図１に示す本発明に係る弾性表面波素子において、下地Ｔｉ層(２)、Ａｌ合金層(３)及び上部Ｔｉ層(４)を、それぞれの厚さＡ、Ｂ、Ｃの間に上記の数１、数２及び数３の関係が成り立つように形成することにより、ストレスマイグレーション及びエレクトロマイグレーションの発生を抑制して従来よりも高い耐電力性を得ることが出来ると共に、エッチングによる加工精度を高く維持し、然も挿入損失の低減を図ることが出来る。
【００５１】
次に、本発明を、弾性表面波フィルターを構成すべき弾性表面波素子に実施した２つの例につき、具体的に説明する。
第１実施例
本実施例の弾性表面波フィルターは、８００ＭＨｚ帯の電波を利用する通信機器の送信側回路に配備されるものであって、図１２に示す如く、梯子型回路の２本の直列腕(11)(11)の内、一方の直列腕(11)に３つの直列腕共振器(13)(13)(13)が配置され、２本の直列腕(11)(11)を互いに連結する２本の並列腕(12)(12)に２つの並列腕共振器(14)(14)が配置されている。
直列腕共振器(13)及び並列腕共振器(14)は何れも、弾性表面波素子によって構成されており、弾性表面波素子は、図１に示す如く、圧電基板(１)上にインターディジタルトランスデューサとなる電極(８)を形成して構成されている。該電極(８)は、圧電基板(１)側から順に、厚さ９０ｎｍの下地Ｔｉ層(２)、ＡｌＶＣｕからなる厚さ３０ｎｍのＡｌ合金層(３)、厚さ３０ｎｍの上部Ｔｉ層(４)、及びＡｌＶＣｕからなる厚さ２３０ｎｍのＡｌ合金層(７)を積層したものである。
【００５２】
本実施例の弾性表面波フィルターの製造方法においては、厚さ３５０μｍを有する３６度Ｙカットのタンタル酸リチウム基板からなるウエハ上に、ＤＣスパッタ装置を用いて、厚さ９０ｎｍのＴｉ膜、合金の全重量に対し１重量％のＣｕ及び０.１５％のＶを含むＡｌＶＣｕ合金からなる厚さ３０ｎｍのＡｌＶＣｕ膜、厚さ３０ｎｍのＴｉ膜、及び同じＡｌＶＣｕ合金からなる厚さ２３０ｎｍのＡｌＶＣｕ膜を順次、成膜する。尚、各膜の成膜時には、０.３２ＰａのＡｒガス雰囲気中で１ｋＷの電力を電極(スパッタ用ターゲット)に印加する。
【００５３】
続いて、成膜を行なったウエハ上に所望の形状を有するレジストパターンを形成した後、ＢＣｌ３ガスとＣｌ２ガスの混合ガスを用いた反応性イオンエッチング(ＲＩＥ)を行なって、インターディジタルトランスデューサ、一対の反射器、入力用パッド及び出力用パッドを形成する。ここで、直列腕共振器(13)の電極指周期(＝弾性表面波の波長λ)は４.５０〜４.７０μｍ、並列腕共振器(14)の電極指周期は４.７０〜４.９０μｍ、各共振器の開口長は５０〜２５０μｍ、電極対数は２５〜２００対に設定される。尚、各共振器の開口長及び電極対数を変えることによって、共振器の静電容量及び共振器がチップ上に占める面積が調整される。
最後に、ウエハを１つのフィルタパターン毎に切断する。これによって、本実施例の弾性表面波フィルターが得られる。
【００５４】
第２実施例
本実施例の弾性表面波フィルターは、８００ＭＨｚ帯の電波を利用する通信機器の受信側回路に配備されるものであって、図１３に示す如く、梯子型回路の２本の直列腕(21)(21)の内、一方の直列腕(21)に２つの直列腕共振器(23)(23)が配置され、２本の直列腕(21)(21)を互いに連結する３本の並列腕(22)(22)(22)に３つの並列腕共振器(24)(24)(24)が配置されている。
直列腕共振器(23)及び並列腕共振器(24)は何れも、弾性表面波素子によって構成されており、弾性表面波素子は、図１に示す如く、圧電基板(１)上にインターディジタルトランスデューサとなる電極(８)を形成して構成されている。該電極(８)は、圧電基板(１)側から順に、厚さ９０ｎｍの下地Ｔｉ層(２)、ＡｌＶＣｕからなる厚さ３０ｎｍのＡｌ合金層(３)、厚さ３０ｎｍの上部Ｔｉ層(４)、及びＡｌＶＣｕからなる厚さ２３０ｎｍのＡｌ合金層(７)を積層したものである。
【００５５】
製造方法は、第１実施例と同様であるので、説明は省略する。但し、パターニング工程においては、直列腕共振器(23)の電極指周期は４.１０〜４.５０μｍ、並列腕共振器(24)の電極指周期は４.４０〜４.６５μｍ、各共振器の開口長は２０〜２５０μｍ、電極対数は２５〜２５０対に設定される。
【００５６】
第１実施例及び第２実施例の弾性表面波フィルターによれば、従来よりも高い耐電力性を得ることが出来ると共に、従来よりも挿入損失の小さい良好なフィルター特性を得ることが出来る。
尚、第１実施例及び第２実施例においては、下地Ｔｉ層(２)、Ａｌ合金層(３)及び上部Ｔｉ層(４)のそれぞれの厚さＡ、Ｂ、Ｃを上記の値に設定しているが、上記の値に限らず、それぞれの厚さＡ、Ｂ、Ｃの間に上記の数１、数２及び数３の関係が成り立つ範囲内で任意の値に設定することが出来る。
【００５７】
本発明者らは、本発明の効果を確認すべく、各種の弾性表面波フィルターを作製し、通過帯域における挿入損失の周波数特性の評価を行なった。
【００５８】
第１実施例及び第２実施例の弾性表面波フィルターの作製
上記の製造方法に従って、第１実施例の送信側弾性表面波フィルター(実施例１)及び第２実施例の受信側弾性表面波フィルター(実施例２)を作製した。但し、各共振器の電極対数、反射器の指本数、開口長及び電極指周期はそれぞれ下記表５に示す値に設定した。
【００５９】
【表５】
2005269606.tif 000007
【００６０】
比較例１及び２の弾性表面波フィルターの作製
ウエハ上に厚さ１２０ｎｍのＴｉ膜、厚さ３０ｎｍのＡｌＶＣｕ膜、厚さ４０ｎｍのＴｉ膜、及び厚さ１７８ｎｍのＡｌＶＣｕ膜を順次、成膜したこと以外は、実施例１及び２と同様にして、各共振器の電極が４層構造の送信側弾性表面波フィルター(比較例１)及び受信側弾性表面波フィルター(比較例２)を作製した。
【００６１】
従来例１及び２の弾性表面波フィルターの作製
ウエハ上に厚さ４１６ｎｍのＡｌＶＣｕ膜のみを成膜して単層構造の電極を形成したこと以外は、実施例１及び２と同様にして、従来の送信側弾性表面波フィルター(従来例１)及び受信側弾性表面波フィルター(従来例２)を作製した。
【００６２】
評価結果
図１４は、上記各種の弾性表面波フィルターの通過帯域における挿入損失の周波数特性を表わしている。図中において、太い実線は実施例１及び２の弾性表面波フィルターの周波数特性を表わし、破線は、比較例１及び２の弾性表面波フィルターの周波数特性を表わし、細い実線は従来例１及び２の弾性表面波フィルターの周波数特性を表わしている。
下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣとの間に上記数３の関係が成り立つ実施例１の弾性表面波フィルターの挿入損失は、図示の如く、８２４〜８４９ＭＨｚの周波数帯域内で、各共振器の電極が単層構造の従来例１に比べて小さくなっている。又、実施例２の弾性表面波フィルターの挿入損失は、８６９〜８９４ＭＨｚの周波数帯域内で、従来例２に比べて小さくなっている。
これに対し、下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣとの間に上記数３の関係が成り立たない比較例１及び比較例２の弾性表面波フィルターの挿入損失はそれぞれ、従来例１及び２に比べて増大している。
上述の結果から、各共振器の電極を構成する下地Ｔｉ層(２)の厚さＡと上部Ｔｉ層(４)の厚さＣを、ＡとＣの間に上記数３の関係が成り立つように設定することによって、従来よりもフィルター特性の良好な弾性表面波フィルターを得ることが出来ると言える。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る弾性表面波素子の要部を示す断面図である。
【図２】Ａｌ合金層の厚さが５ｎｍの場合における耐電力性の評価結果を表わすグラフである。
【図３】Ａｌ合金層の厚さが１０ｎｍの場合における耐電力性の評価結果を表わすグラフである。
【図４】Ａｌ合金層の厚さが２０ｎｍの場合における耐電力性の評価結果を表わすグラフである。
【図５】Ａｌ合金層の厚さが３０ｎｍの場合における耐電力性の評価結果を表わすグラフである。
【図６】Ａｌ合金層の厚さが４０ｎｍの場合における耐電力性の評価結果を表わすグラフである。
【図７】Ａｌ合金層の厚さが５ｎｍの場合における挿入損失の評価結果を表わすグラフである。
【図８】Ａｌ合金層の厚さが１０ｎｍの場合における挿入損失の評価結果を表わすグラフである。
【図９】Ａｌ合金層の厚さが２０ｎｍの場合における挿入損失の評価結果を表わすグラフである。
【図１０】Ａｌ合金層の厚さが３０ｎｍの場合における挿入損失の評価結果を表わすグラフである。
【図１１】Ａｌ合金層の厚さが４０ｎｍの場合における挿入損失の評価結果を表わすグラフである。
【図１２】送信側回路に配備される梯子型弾性表面波フィルターの基本構成を表わす図である。
【図１３】受信側回路に配備される梯子型弾性表面波フィルターの基本構成を表わす図である。
【図１４】挿入損失の周波数特性を表わすグラフである。
【図１５】弾性表面波素子の電極パターンを表わす平面図である。
【図１６】従来の弾性表面波素子の要部を示す断面図である。
【図１７】従来の弾性表面波素子の問題点を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
(１)  圧電基板
(２)  下地Ｔｉ層
(３)  Ａｌ合金層
(４)  上部Ｔｉ層
(７)  Ａｌ合金層
(８)  電極
【図１】
2005269606.tif 000008
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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