(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板と、前記圧電基板上に形成された電極とを備え、前記電極は、Ｘ線回折極点図のスポットが６回対称であるＡｌを主成分とするＡｌ電極層と、前記Ａｌ電極層と前記圧電基板との間に設けられる、前記Ａｌ電極層の結晶性を向上させるための下地電極層とを備える、弾性表面波素子の製造方法であって、
前記圧電基板を用意する工程と、
前記圧電基板上に、前記下地電極層を７０℃以上の加熱成膜によって形成する工程と、
その後、前記Ａｌ電極層を５０℃以下の低温成膜によって形成する工程と
を備える、弾性表面波素子の製造方法。
【請求項２】
前記下地電極層を加熱成膜によって形成する工程は、３００℃以下の温度で実施される、請求項１に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項３】
前記Ａｌ電極層を低温成膜によって形成する工程は、０℃以上の温度で実施される、請求項１または２に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項４】
前記圧電基板は、Ｙカットの圧電単結晶からなる、請求項１ないし３のいずれかに記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項５】
前記圧電基板は、ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 の単結晶からなる、請求項４に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項６】
前記圧電基板は、θ回転Ｙカット（θ＝３６°〜４２°）のＬｉＴａＯ3 基板である、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Ａｌ電極層を形成する工程において、双晶構造を有するエピタキシャル膜となるように、前記Ａｌ電極層が形成される、請求項１ないし６のいずれかに記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項８】
前記下地電極層を形成する工程の前に、前記圧電基板の表面に結晶面を露出させ、それによって前記Ａｌ電極層のエピタキシャル成長を可能とするための処理を前記圧電基板に施す工程をさらに備える、請求項７に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項９】
前記下地電極層は、ＴｉおよびＣｒの少なくとも一方を主成分とする、請求項１ないし８のいずれかに記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項１０】
前記下地電極層の表面にある結晶面をより清浄な状態にするための中間電極層を、前記下地電極層上に５０℃以下の低温成膜によって形成する工程をさらに備え、前記Ａｌ電極層を形成する工程において、前記Ａｌ電極層は前記中間電極層上に形成される、請求項１ないし９のいずれかに記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項１１】
前記中間電極層は、ＴｉおよびＣｒの少なくとも一方を主成分とする、請求項１０に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項１２】
前記中間電極層は、前記下地電極層と同一材料からなる、請求項１０または１１に記載の弾性表面波素子の製造方法。
【請求項１３】
前記中間電極層を低温成膜によって形成する工程は、０℃以上の温度で実施される、請求項１０ないし１２のいずれかに記載の弾性表面波素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、弾性表面波共振子または弾性表面波フィルタのような弾性表面波素子の製造方法に関するもので、特に、弾性表面波素子に備える電極の結晶配向性を向上させることが可能な電極の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
弾性表面波素子は、周知のように、機械的振動エネルギーが固体表面付近にのみ集中して伝搬する弾性表面波を利用した電子部品であり、一般に、圧電性を有する圧電基板と、この圧電基板上に形成された、信号を印加または取り出すためのインタディジタル電極および／またはグレーティング電極のような電極とをもって構成される。
【０００３】
このような弾性表面波素子において、電極材料としては、電気抵抗率が低く、比重の小さいＡｌまたはＡｌ系合金を用いるのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、Ａｌは耐ストレスマイグレーション性が悪く、大きな電力を投入すると、電極にヒロックやボイドが発生し、やがては、電極が短絡または断線して、弾性表面波素子が破壊に至ることがある。
【０００５】
上述した問題の解決を図るため、電極の成膜法として、イオンビームスパッタを用い、結晶配向性を向上させることによって、耐電力性を向上させる方法が、特開平７−１６２２５５号公報（特許文献１）において提案されている。
【０００６】
また、Ａｌをエピタキシャル成長させることによって、結晶方位を一定方向に配向させ、それによって、耐電力性を向上させる方法が、特開平３−４８５１１号公報（特許文献２）において提案されている。
【０００７】
また、特開平６−６１７３号公報（特許文献３）には、結晶粒が小さいほど、電極の耐電力性が優れることが記載されている。
【０００８】
また、ＷＯ９９／１６１６８公報（特許文献４）には、インタディジタル電極に用いるＡｌ膜を単結晶とすることによって、耐電力性を向上させることが記載されている。
【０００９】
さらに、オーム社発行、日本学術振興会弾性波素子技術第１５０委員会編「弾性波素子技術ハンドブック」（第２６７頁）（非特許文献１）には、ＡｌにＣｕを添加することによって、耐電力性が向上することが記載されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−１６２２５５号公報
【特許文献２】
特開平３−４８５１１号公報
【特許文献３】
特開平６−６１７３号公報
【特許文献４】
ＷＯ９９／１６１６８公報
【非特許文献１】
日本学術振興会弾性波素子技術第１５０委員会編，「弾性波素子技術ハンドブック」，オーム社，ｐ．２６７
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１および３に記載の従来技術では、近年の高周波化および大電力化には十分に対応できず、高周波用途や大電力用途に向けられるとき、耐電力性が不十分であるという問題がある。
【００１２】
また、特許文献２に記載の従来技術によって結晶性の良好なエピタキシャル膜が得られるのは、実質的に水晶基板上だけである。圧電性が大きく、広帯域が要求されるフィルタ等において有利に用いられている、ＬｉＴａＯ3 またはＬｉＮｂＯ3 等の圧電単結晶からなる基板上では、特許文献２に記載の技術によって結晶性の良好なエピタキシャル膜を得ることが困難であり、したがって、特許文献２に記載の従来技術は、ＬｉＴａＯ3 またはＬｉＮｂＯ3 基板を備える弾性表面波素子に対しては、実質的に適用不可能である。
【００１３】
特許文献４および非特許文献１に記載の従来技術によれば、なるほど、耐電力性を向上させることが可能ではあるが、未だ十分なレベルには達していない。
【００１４】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決しながら、結晶配向性の良好な電極をより確実に得ることができる、弾性表面波素子の製造方法を提供しようとすることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本件発明者は、たとえば６４°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ3 からなる圧電基板上に形成される電極に備えるＡｌを主成分とするＡｌ電極層を、双晶構造を有するエピタキシャルＡｌ膜とすることによって、優れた耐電力性を実現することを見出した。この場合、エピタキシャルＡｌ膜は、圧電基板のＺ軸に対してＡｌ膜の（１１１）面が配向し、かつ（１１１）面内で面内配向した双晶構造となっており、特殊な結晶成長をすることがわかった。
【００１６】
双晶構造を持つエピタキシャル膜は、後述するように、単結晶に比べて機械的強度を高くすることができ、そのため、塑性変形が起きにくく、弾性表面波素子においてしばしば問題となるストレスマイグレーションによる電極破壊が起きにくいという大きなメリットがある。
【００１７】
上述した双晶構造を持つエピタキシャルＡｌ膜は、ＬｉＮｂＯ3 基板やＬｉＴａＯ3 基板といった圧電基板上に、薄いＴｉ膜を形成し、このＴｉ膜を下地電極層としてＡｌ膜を成膜することによって形成されることがわかっている。
【００１８】
双晶構造を持つエピタキシャルＡｌ膜について調査をさらに進めた結果、前述したようなＺ軸に対してＡｌ膜の（１１１）面が配向しながらのエピタキシャル成長とは全く異なるメカニズムをもって結晶成長する場合があることがわかった。これは、たとえば３６°ＹカットＬｉＴａＯ3 のような低カット角基板に見られる結晶成長で、Ａｌ（１１１）面の配向方向は、圧電基板のＺ軸とは異なっており、かつ複数のＡｌ（１１１）配向方向を有するという非常に特異な結晶成長である。
【００１９】
上述のような結晶成長は、下地電極層およびＡｌ電極層を成膜するにあたってのプロセス条件によっては得られない場合もある。これについてさらに調査を進めた結果、Ｔｉからなる下地電極層を７０℃以上の加熱成膜によって形成しながら、Ａｌ電極層を５０℃以下の常温ないしは低温での成膜によって形成しないと、Ａｌ電極層が双晶構造を持つエピタキシャルＡｌ膜とならないことがわかった。Ａｌ電極層を加熱成膜によって形成すると、ＡｌとＴｉとの相互拡散が原因となって、Ａｌのエピタキシャル成長が阻害されてしまうためである。
【００２０】
この発明は、このような知見に基づいてなされたものである。なお、この発明をなすに至った動機は、上述のように、双晶構造を持つエピタキシャルＡｌ膜の形成であったが、この発明は、このようなエピタキシャルＡｌ膜の形成に限らず、良好な結晶配向性を有するＡｌ膜を形成するための方法としても適用できることがわかった。
【００２１】
この発明は、圧電基板と、圧電基板上に形成された電極とを備え、電極は、Ｘ線回折極点図のスポットが６回対称であるＡｌを主成分とするＡｌ電極層と、Ａｌ電極層と圧電基板との間に設けられる、Ａｌ電極層の結晶性を向上させるための下地電極層とを備える、弾性表面波素子の製造方法にまず向けられるものであって、次のような構成を備えることを特徴としている。
【００２２】
すなわち、圧電基板を用意する工程と、圧電基板上に、下地電極層を７０℃以上の加熱成膜によって形成する工程と、その後、Ａｌ電極層を５０℃以下の低温成膜によって形成する工程とを備えることを特徴としている。
【００２３】
上述した下地電極層を加熱成膜によって形成する工程は、３００℃以下の温度で実施されることが好ましい。
【００２４】
また、上述したＡｌ電極層を低温成膜によって形成する工程は、０℃以上の温度で実施されることが好ましい。
【００２５】
この発明において、圧電基板としては、Ｙカットの圧電単結晶からなるものが好適に用いられる。この場合、圧電基板は、ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 の単結晶からなるものが好ましく、θ回転Ｙカット（θ＝３６°〜４２°）のＬｉＴａＯ3 基板であることがより好ましい。
【００２６】
また、Ａｌ電極層を形成する工程において、双晶構造を有するエピタキシャル膜となるように、Ａｌ電極層が形成されることが好ましい。
【００２７】
また、この発明において、下地電極層を形成する工程の前に、圧電基板の表面に結晶面を露出させ、それによってＡｌ電極層のエピタキシャル成長を可能とするための処理を圧電基板に施す工程をさらに備えることが好ましい。この下地電極層を構成する材料としては、ＴｉおよびＣｒの少なくとも一方を主成分とするものが好適に用いられる。
【００２８】
また、この発明において、下地電極層の表面にある結晶面をより清浄な状態にするための中間電極層を、下地電極層上に５０℃以下の低温成膜によって形成する工程をさらに備え、Ａｌ電極層を形成する工程において、Ａｌ電極層は中間電極層上に形成されることが好ましい。
【００２９】
上述の中間電極層は、ＴｉおよびＣｒの少なくとも一方を主成分とすることが好ましく、あるいは、下地電極層と同一材料からなることが好ましい。
【００３０】
また、中間電極層を低温成膜によって形成する工程は、０℃以上の温度で実施されることが好ましい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態による製造方法を実施して得られた弾性表面波素子１の一部を示す断面図であり、圧電基板２上に電極３が形成された部分を示している。
【００３８】
圧電基板２は、Ｙカットの圧電単結晶、たとえばＹカットのＬｉＴａＯ3 またはＬｉＮｂＯ3 の単結晶から構成される。圧電基板２は、より好ましくは、θ回転Ｙカット（θ＝３６°〜４２°）のＬｉＴａＯ3 基板によって構成される。
【００３９】
電極３は、ＡｌまたはＡｌ系合金のようにＡｌを主成分とするＡｌ電極層４を備えている。Ａｌ電極層４と圧電基板２との間には、Ａｌ電極層４の結晶性を向上させるための下地電極層５が設けられる。下地電極層５は、たとえば、ＴｉおよびＣｒの少なくとも一方を主成分としている。
【００４０】
このような弾性表面波素子１を製造するため、圧電基板２を用意し、この圧電基板２上に、下地電極層５を形成し、次いで、下地電極層５上に、Ａｌ電極層４を形成する各工程が実施され、さらに、電極３に対してインタディジタル形状を与えるため、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術が適用される。
【００４１】
上述した下地電極層５およびＡｌ電極層４の形成において、下地電極層５は、７０℃以上の加熱成膜によって形成され、Ａｌ電極層４は５０℃以下の低温成膜によって形成されることを特徴としている。
【００４２】
上述のように、下地電極層５を加熱成膜することによって、結晶成長に必要なエネルギーが供給され、下地電極層５において、高配向膜を得ることができる。そして、この下地電極層５を下地として、Ａｌ電極層４を低温成膜によって形成すれば、Ａｌ電極層４を、高配向膜であり、かつ双晶構造を有するエピタキシャル多結晶膜とすることができる。このＡｌ電極層４は、後述する実施例からわかるように、そのＸ線回折極点図のスポットが６回対称である。なお、Ａｌ電極層４の形成において、加熱成膜を適用すると、エピタキシャル成長が阻害されてしまい、したがって、Ａｌ電極層４を形成するにあたっては、前述したように、５０℃以下の低温成膜を適用することが必要である。
【００４３】
下地電極層５の形成のための加熱成膜において適用される温度が高いほど、得られた下地電極層５の結晶性が良好になるが、この成膜温度を高くし過ぎると、焦電性が原因となり、圧電基板２の割れが生じる危険性が高まる。そのため、実用的には、この成膜温度は３００℃以下とすることが望ましい。
【００４４】
他方、Ａｌ電極層４の形成のための低温成膜において、５０℃以下の温度であれば、Ａｌのエピタキシャル成長が可能であるが、０℃未満では、特殊な冷却機構を必要とする場合があり、この場合には、著しいコストアップを招くため、実用的には、Ａｌ電極層４のための低温成膜は、０℃以上の温度で実施されることが好ましい。
【００４５】
圧電基板２の表面には、研磨等による厚さ数ｎｍの加工変質層が形成され、この加工変質層が、エピタキシャル成長を阻害してしまうことがある。そのため、下地電極層５を形成する工程の前に、この加工変質層を除去し、圧電基板２の表面に結晶面を露出させ、それによってエピタキシャル成長を可能とするための処理を圧電基板２に施しておくことが好ましい。このような処理の結果、圧電基板２の表面は、エピタキシャル成長に必要な結晶配列情報の伝達が可能な状態になる。
【００４６】
上述の加工変質層を除去するための処理としては、たとえば、酸処理によるエッチング処理、イオンエッチング、化学機械研磨、スクラバ洗浄等を適用することができる。
【００４７】
一般に、Ａｌ電極層における結晶粒界の存在は、弾性表面波素子の耐電力性を劣化させると言われている。これは、ストレスマイグレーションによって、結晶粒界を通じて、Ａｌが自己拡散し、ヒロックやボイドと呼ばれる欠陥が成長するからである。しかしながら、この発明に従って得られた多結晶のＡｌ電極層４にあっては、結晶粒界は１原子間隔以下であり、この結晶粒界を通じての自己拡散は実質的に起こらない。
【００４８】
一方、金属の機械的強度については、単結晶よりは多結晶の方が高い。これは、金属の塑性変形メカニズムによる。すなわち、塑性変形は、外力（弾性表面波素子の分野にあっては、圧電効果による振動）等による結晶のすべり変形を生じさせるが、単結晶では、最も活動しやすいすべり系の活動だけで引き起こされるのに対し、多結晶では、複数のすべり系の活動が要求されることに起因する（参考文献：丸善「金属便覧」改訂５版・第３３７〜３４３頁）。このようなことから、塑性変形の起きにくさは、ストレスマイグレーションのよる電極破壊の起きにくさにもつながり、粒径の小さい電極構造が高い耐電力性をもたらす。
【００４９】
これらのことから、Ａｌ電極層４を、双晶構造を持つ配向膜とすることによって、結晶粒界を通じての電極構成原子の自己拡散によるヒロックやボイドの成長を防ぐ効果と、塑性変形のしにくさに起因する高耐電力性とを併せ持つ、非常に耐電力性に優れたものとすることができる。
【００５０】
前述の非特許文献１等からわかるように、Ａｌ電極層４に、Ｃｕなどの異種金属を添加することによって、ヒロックやボイドの発生を抑制し、耐電力性を向上させ得ることが古くから知られている。したがって、Ａｌ電極層４において、双晶構造のエピタキシャルＡｌ膜を採用することに加えて、Ｃｕなどの添加という対策を講じれば、耐電力性のさらなる向上を実現することができる。このように耐電力性向上に効果がある添加物としては、Ｃｕのほか、Ｍｇ、ＮｉおよびＭｏ等があり、したがって、Ａｌ電極層４を、これら添加物を微量に含むＡｌ系合金によって構成すれば、耐電力性をより向上させることができる。
【００５１】
なお、図１には図示しないが、電極３の上面および側面を覆うように、電気絶縁性の薄膜が形成されていてもよい。
【００５２】
図２は、この発明の他の実施形態による製造方法を実施して得られた弾性表面波素子１ａの一部を示す断面図であり、図１に相当する図である。図２において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５３】
図２に示した弾性表面波素子１ａは、電極３において、下地電極層５とＡｌ電極層４との間に中間電極層６が形成され、Ａｌ電極層４は中間電極層６上に形成されることを特徴としている。
【００５４】
中間電極層６は、下地電極層５の場合と同様、たとえば、ＴｉおよびＣｒの少なくとも一方を主成分とするものであり、通常、下地電極層５と同一材料から構成され、Ａｌ電極層４の場合と同様、５０℃以下の低温成膜によって下地電極層５上に形成される。
【００５５】
中間電極層６の意義は次のとおりである。
【００５６】
前述したように、下地電極層５は、加熱成膜によって形成されるため、成膜後の下地電極層５の表面には、たとえば真空チャンバ内の残留ガスが原因となって数原子層の酸化層が形成され、その上に形成されるＡｌ電極層４の結晶性をわずかながら悪化させることがある。そこで、加熱成膜によって形成された下地電極層５の上に、さらに、下地電極層５と同一材料のたとえばＴｉおよびＣｒの少なくとも一方を低温成膜することによって中間電極層６を形成すれば、高配向性を保ちながら、Ａｌ電極層４を形成すべき面となる中間電極層６において、より清浄な結晶面を与えることができる。
【００５７】
この第２の実施形態のように、中間電極層６を形成し、その上にＡｌ電極層４を形成するようにすれば、図１を参照して説明した実施形態の場合よりも、Ａｌ電極層４の結晶性をより良好にすることができる。
【００５８】
この発明に係る弾性表面波素子およびその製造方法についてのより具体的な実施例を以下に説明する。
【００５９】
（実施例１）
実施例１では、図１に示した構造を有する弾性表面波素子１としての弾性表面波フィルタを作製した。
【００６０】
まず、３６°ＹカットのＬｉＴａＯ3 単結晶からなる圧電基板２を用意した。
【００６１】
次に、圧電基板２上に、電子ビーム蒸着法により、Ｔｉからなる下地電極層５を、成膜温度７０℃にて厚さ２０ｎｍとなるように形成し、真空中で温度５０℃以下になるまで冷却した。
【００６２】
上述の冷却後、続いて、ＡｌからなるＡｌ電極層４を、１００ｎｍの厚さとなるように形成した。
【００６３】
このようにして得られたＡｌ電極層４のＸ線回折でのＡｌ（１１１）半値幅は約２°であった。比較例として、上述した下地電極層５およびＡｌ電極層４の形成にあたって加熱せずに成膜を行なった場合のＡｌ（１１１）半値幅は約５°であった。このようなことから、実施例１によれば、顕著な高配向化が可能であることが確認された。
【００６４】
次に、電極３を、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いてインタディジタル形状に加工し、それによって、弾性表面波素子１としての弾性表面波フィルタを得た。
【００６５】
この実施例１に係る弾性表面波フィルタと前述した比較例に係る弾性表面波フィルタとの耐電力性の比較を行なったところ、実施例１は、比較例に比べて、一定電力を加えたときの故障発生時間が長くなった。
【００６６】
（実施例２）
実施例２では、図２に示した構造を有する弾性表面波素子１ａとしての弾性表面波フィルタを作製した。
【００６７】
まず、３６°ＹカットのＬｉＴａＯ3 単結晶からなる圧電基板２を用意した。
【００６８】
次に、圧電基板２上に、電子ビーム蒸着法により、Ｔｉからなる下地電極層５を、成膜温度７０℃にて厚さ１０ｎｍとなるように形成し、真空中で温度５０℃以下になるまで冷却した。
【００６９】
上述の冷却後、続いて、下地電極層５と同一材料のＴｉからなる中間電極層６を、５０℃以下の成膜温度にて厚さ１０ｎｍとなるように形成した。
【００７０】
続いて、ＡｌからなるＡｌ電極層４を、１００ｎｍの厚さとなるように形成した。
【００７１】
このようにして得られたＡｌ電極層４のＸ線回折でのＡｌ（１１１）半値幅は約１．８°であった。したがって、実施例２によれば、前述した比較例と比較して、さらには、実施例１に対しても、一層顕著な高配向化が可能であることが確認された。
【００７２】
次に、電極３を、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて、インタディジタル形状に加工し、それによって、弾性表面波素子１ａとしての弾性表面波フィルタを得た。
【００７３】
この弾性表面波フィルタの耐電力性を評価したところ、比較例に比べてはもちろん、実施例１と比較しても、一定電力を加えたときの故障発生時間をより長くすることができた。
【００７４】
（実施例３）
実施例３では、図２に示した構造を有する弾性表面波素子１ａとしての弾性表面波フィルタを作製した。
【００７５】
まず、３６°ＹカットのＬｉＴａＯ3 単結晶からなる圧電基板２を用意し、この圧電基板２に対して、緩衝フッ酸（ＢＨＦ）溶液による前処理を常温にて１０分間行ない、圧電基板２の表面に存在する、エピタキシャル成長を阻害する表面変質層を除去した。
【００７６】
次に、電子ビーム蒸着法により、Ｔｉからなる下地電極層５を、成膜温度１８０℃にて厚さ１０ｎｍとなるように形成し、真空中で室温まで冷却した。
【００７７】
上述の冷却後、続いて、下地電極層５と同一材料であるＴｉを厚さ１０ｎｍとなるように成膜し、中間電極層６を形成した。
【００７８】
続いて、ＡｌからなるＡｌ電極層４を、１００ｎｍの厚さとなるように形成した。
【００７９】
このようにして得られたＡｌ電極層４について、Ｘ線回折分析を行なった。図３には、この分析によって得られたＸ線回折極点図が示されている。このＸ線回折極点図は、Ｘ線の入射方位をＡｌ電極層４の（２００）入射として得られたものである。
【００８０】
図３に示すように、Ａｌ電極層４は、Ａｌ（２００）入射のＸ線回折極点図において、６つの回折スポットが観測されるようなエピタキシャル薄膜となっている。Ａｌの（２００）面からの反射信号が２組の３回対称スポットとして検出されたことから、Ａｌ電極層４を構成する膜は、３軸配向エピタキシャル膜であり、かつ双晶構造を有する多結晶膜であると認められる。
【００８１】
次に、電極３を、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて、インタディジタル形状に加工し、それによって、弾性表面波素子１ａとしての弾性表面波フィルタを得た。
【００８２】
このような実施例３に対する比較例として、下地電極層５を形成するため、Ｔｉを加熱せずに成膜したところ、Ａｌ電極層４としてエピタキシャル膜は得られず、Ａｌの（１１１）面が圧電基板２に垂直に成長する１軸配向膜となった。
【００８３】
耐電力性の比較を行なったところ、実施例３による弾性表面波フィルタは、上述の比較例による弾性表面波フィルタに対して、一定電力を加えたときの故障発生時間が１０００倍以上となった。
【００８４】
（実施例４）
実施例４では、図２に示した構造を有する弾性表面波素子１ａとしての弾性表面波フィルタを作製した。
【００８５】
４２°ＹカットのＬｉＴａＯ3 単結晶からなる圧電基板２を用意した。以後、実施例３の作製プロセスと同様のプロセスを用いて、圧電基板２上に、下地電極層５を形成し、その上に、中間電極層６を形成し、さらにその上に、Ａｌ電極層４を形成した。
【００８６】
図４には、この実施例４によるＡｌ電極層４のＡｌ（２００）入射のＸ線回折極点図が示されている。図５および図６は、回折パターンを説明するために、図４に補助線を加えたものである。
【００８７】
図４、図５および図６からわかるように、Ａｌ電極層４は、複数の対称中心を持つ回折スポットが観察されるようなエピタキシャル薄膜とすることができる。図４、図５および図６にある１２箇所のスポットは、Ａｌの（２００）面からの反射信号の検出を示している。
【００８８】
上述のように検出される１２箇所の回折スポットは、図５からよくわかるように、２組の６回対称スポットである。各スポットと対応の対称中心との間のψ方向の間隔は約５５度であり、各対称中心はＡｌの［１１１］結晶方位と概ね一致している。また、対称中心と圧電基板２の法線（極点図の中心）とは、ψ方向に±１０〜２０度離れている。なお、図５では、対称中心と極点図の中心との間隔は、ψ方向に１７度程度となっているが、この角度は、成膜温度や圧電基板２の状況等に応じてばらつくため、このようなばらつきを考慮したとき、上記のように、±１０〜２０度の範囲にあると言える。
【００８９】
Ａｌ（２００）入射の極点図において、６回対称スポットが観察されるということは、その対称スポットの中心と概ね一致するようにＡｌの［１１１］結晶方位が配向している、すなわち、その対称中心方向にＡｌ［１１１］配向膜が成長した３軸配向膜であることを示している。
【００９０】
また、６回対称スポットは、それ自体が双晶になっている。なぜなら、Ａｌ（２００）入射の場合、Ａｌ（１１１）単結晶からの回折スポットは、対称中心から約５５度の位置にある３回対称スポットとして検出されるからである。具体的には、（１００）、（０１０）および（００１）の３つの対称スポットである。２組の３回対称スポットが観察されるということは、対称スポットの中心が２つ存在し、Ａｌの［１１１］結晶方位が２つの成長方向を有していることを示している。言い換えると、Ａｌ［１１１］配向の単結晶が２つの配向方向に結晶成長していること、すなわち、双晶構造であることを意味している。これら２組の３回対称スポットは、図６からわかるように、互いに１８０度回転させた位置関係にある。
【００９１】
このように、実施例４では、双晶構造の図５に示すような６回対称スポットが２組あることから、このＡｌ電極層４は、「双晶の双晶」（単結晶のドメインが４つある。）という膜構造であるとも説明できる。つまり、図３で観察された２組の３回対称スポットがそれぞれ双晶になったと考えればよい。
【００９２】
図４では、非常に複雑な回折スポットが観察されているが、この実施例４によって得られたＡｌ電極層４も、２つの成長方向を有するＡｌ（１１１）の３軸配向エピタキシャル膜であることは、実施例３の場合と本質的に変わりがない。
【００９３】
次に、電極３を、フォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いてインタディジタル形状に加工し、弾性表面波素子１としての弾性表面波フィルタを得たところ、この実施例４の場合も、やはりＡｌの（１１１）面が圧電基板に垂直に成長する１軸配向膜としてのＡｌ電極層を有する比較例としての弾性表面波フィルタと比較して、耐電力性を１０００倍以上とすることができた。
【００９４】
以上説明した実施例１ないし４では、圧電基板２として、３６°ＹカットＬｉＴａＯ3 基板および４２°ＹカットのＬｉＴａＯ3 を用いたが、圧電基板２としては、Ｙカットの圧電単結晶からなるものであれば、どのような基板を用いてもよい。なお、Ｙカットのカット角について言えば、特に、３６°〜４２°の範囲にあることが好ましい。また、圧電基板の材料となる圧電単結晶について言えば、ＬｉＴａＯ3 またはＬｉＮｂＯ3 の単結晶であることが好ましい。
【００９５】
また、上述した実施例１ないし４では、下地電極層５の材料として、Ｔｉを用いたが、Ａｌ電極層４の結晶性向上に効果がある他の金属、たとえば、Ｃｒまたはこれらの金属を主成分とする合金を用いても、同様の効果が得られることが確認されている。
【００９６】
また、実施例１ないし４では、下地電極層５を形成するにあたってのＴｉの成膜温度を７０℃または１８０℃としたが、成膜温度はこれらに限られるものではない。この成膜温度に関して、これを変化させた場合、Ａｌ（２００）入射のＸ線回折極点図のスポット強度は、図７に示すように変化することを実験により確認している。
【００９７】
図７に示すように、下地電極層５の成膜温度を７０℃以上とすることにより、その上に形成されるＡｌ電極層４において回折スポットが検出され、いずれも双晶構造を持つエピタキシャルＡｌ膜とすることができるが、回折強度のより高い、すなわち結晶性のより良好なＡｌ膜を得るには、下地電極層５となるＴｉの成膜温度をより高く設定することが望ましい。
【００９８】
なお、この成膜温度を高くし過ぎると、焦電性が原因となり、圧電基板２の割れが生じる危険性が高まるため、実用的には、成膜温度は３００℃以下とすることが望ましい。
【０１００】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る弾性表面波素子の製造方法によれば、Ｘ線回折極点図のスポットが６回対称であるＡｌを主成分とするＡｌ電極層と、Ａｌ電極層と圧電基板との間に設けられる、Ａｌ電極層の結晶性を向上させるための下地電極層とを備える、電極を、圧電基板上に形成するにあたって、下地電極層を７０℃以上の加熱成膜によって形成し、その後、Ａｌ電極層を５０℃以下の低温成膜によって形成するようにしている。
【０１０１】
したがって、下地電極層にあっては、その結晶成長に必要なエネルギーが加熱成膜から供給され、そのため、下地電極層において高配向膜が得られ、その上に形成したＡｌ電極層の結晶性を高めることができ、電極の耐ストレスマイグレーション性を向上させ、得られた弾性表面波素子の耐電力性を高めることができる。
【０１０２】
他方、Ａｌ電極層の形成にあたっては、５０℃以下の低温成膜が適用されるので、Ａｌ電極層の成膜時に、Ａｌと下地電極層に含まれる材料との相互拡散が生じないようにすることができ、この相互拡散によるＡｌ電極層の劣化を防止することができる。
【０１０３】
下地電極層を加熱成膜によって形成する工程において、３００℃以下の温度を適用すれば、焦電性が原因となって、圧電基板の割れが生じることを確実に防止することができる。
【０１０４】
また、Ａｌ電極層を低温成膜によって形成する工程において、０℃以上の温度が適用されると、特殊な冷却機構を必要とせず、それによるコストアップの問題を回避することができる。
【０１０５】
この発明において、圧電基板として、Ｙカットの圧電単結晶からなるものを、より特定的には、ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 の単結晶からなるものを用いると、圧電基板の圧電性が大きいため、弾性表面波素子がフィルタ等を構成する場合、その広帯域化が可能になるとともに、Ａｌ電極層において、双晶構造を有するエピタキシャル膜を実現することができる。したがって、電極において、ヒロックやボイドの発生を抑えることができるとともに、塑性変形を生じにくくすることができ、弾性表面波素子の耐電力性をより高めることができる。
【０１０６】
上述の効果は、特にθ回転Ｙカット（θ＝３６°〜４２°）のＬｉＴａＯ3 基板を圧電基板として用いたとき、より確実に達成することができる。
【０１０７】
また、下地電極層を形成する工程の前に、圧電基板の表面に結晶面を露出させ、それによってＡｌ電極層のエピタキシャル成長を可能とするための処理を圧電基板に施すようにすれば、圧電基板の表面に加工変質層が形成されている場合であっても、Ａｌ電極層に対して、エピタキシャル成長に必要な結晶配列情報をより確実に伝達することができる。
【０１０８】
また、この発明において、下地電極層の表面にある結晶面をより清浄な状態にするための中間電極層を、下地電極層上に５０℃以下の低温成膜によって形成する工程をさらに備え、Ａｌ電極層を、この中間電極層上に形成するようにすれば、下地電極層が加熱成膜によって形成されたために、その表面に酸化層が形成されても、中間電極層によって、高配向性を保ちながら、Ａｌ電極層の形成のためのより清浄な結晶面を与えることができ、Ａｌ電極層の結晶性をより良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による製造方法を実施して得られた弾性表面波素子１の断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態による製造方法を実施して得られた弾性表面波素子１ａの一部を示す断面図である。
【図３】この発明に従って実施された実施例３において得られたＡｌ電極層４のＸ線回折極点図である。
【図４】この発明に従って実施された実施例４において得られたＡｌ電極層４のＸ線回折極点図である。
【図５】回折パターンを説明するために、図４に補助線を加えたものである。
【図６】回折パターンを説明するために、図４に図５の場合とは異なる補助線を加えたものである。
【図７】下地電極層５となるべきＴｉの成膜温度とＡｌ電極層４におけるＡｌ（２００）入射のＸ線回折極点図のスポット強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  弾性表面波素子
２  圧電基板
３  電極
４  Ａｌ電極層
５  下地電極層
６  中間電極層
【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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