(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、Ａｌを主成分としかつエピタキシャル成長した配向膜からなるＡｌ電極層を含み、
前記Ａｌ電極層は、双晶構造を有する多結晶からなるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、かつ、１０重量％以下の濃度をもって、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃおよびＴａから選ばれた少なくとも１種の元素からなる添加物を含んでいる、弾性表面波素子。
【請求項２】
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、Ａｌを主成分としかつエピタキシャル成長した配向膜からなるＡｌ電極層を含み、
前記Ａｌ電極層は、ＸＲＤ極点図により、６回対称スポットが現れるものであるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、かつ、１０重量％以下の濃度をもって、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃおよびＴａから選ばれた少なくとも１種の元素からなる添加物を含んでいる、弾性表面波素子。
【請求項３】
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、Ａｌを主成分としかつエピタキシャル成長した配向膜からなるＡｌ電極層を含み、
前記Ａｌ電極層は、双晶構造を有する多結晶からなるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、
前記電極は、前記Ａｌ電極層と前記圧電基板との間に設けられる下地電極層をさらに備え、
前記下地電極層は、前記Ａｌ電極層の結晶性を向上させるためのものであって、Ｔｉ、ＣｒおよびＮｉから選ばれた少なくとも１種を主成分とし、その厚みが、１〜１００ｎｍの範囲内にある、弾性表面波素子。
【請求項４】
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、Ａｌを主成分としかつエピタキシャル成長した配向膜からなるＡｌ電極層を含み、
前記Ａｌ電極層は、ＸＲＤ極点図により、６回対称スポットが現れるものであるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、
前記電極は、前記Ａｌ電極層と前記圧電基板との間に設けられる下地電極層をさらに備え、
前記下地電極層は、前記Ａｌ電極層の結晶性を向上させるためのものであって、Ｔｉ、ＣｒおよびＮｉから選ばれた少なくとも１種を主成分とし、その厚みが、１〜１００ｎｍの範囲内にある、弾性表面波素子。
【請求項５】
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、Ａｌを主成分としかつエピタキシャル成長した配向膜からなるＡｌ電極層を含み、
前記Ａｌ電極層は、双晶構造を有する多結晶からなるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、かつ、１０重量％以下の濃度をもって、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃおよびＴａから選ばれた少なくとも１種の元素からなる添加物を含み、
前記電極は、前記Ａｌ電極層と前記圧電基板との間に設けられる下地電極層をさらに備え、
前記下地電極層は、前記Ａｌ電極層の結晶性を向上させるためのものであって、Ｔｉ、ＣｒおよびＮｉから選ばれた少なくとも１種を主成分とし、その厚みが、１〜１００ｎｍの範囲内にある、弾性表面波素子。
【請求項６】
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、Ａｌを主成分としかつエピタキシャル成長した配向膜からなるＡｌ電極層を含み、
前記Ａｌ電極層は、ＸＲＤ極点図により、６回対称スポットが現れるものであるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、かつ、１０重量％以下の濃度をもって、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃおよびＴａから選ばれた少なくとも１種の元素からなる添加物を含み、
前記電極は、前記Ａｌ電極層と前記圧電基板との間に設けられる下地電極層をさらに備え、
前記下地電極層は、前記Ａｌ電極層の結晶性を向上させるためのものであって、Ｔｉ、ＣｒおよびＮｉから選ばれた少なくとも１種を主成分とし、その厚みが、１〜１００ｎｍの範囲内にある、弾性表面波素子。
【請求項７】
前記圧電基板の、前記下地電極層が形成される表面では、加工変質層が除去されている、請求項３ないし６のいずれかに記載の弾性表面波素子。
【請求項８】
前記圧電基板は、ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 の単結晶からなる、請求項１ないし６のいずれかに記載の弾性表面波素子。
【請求項９】
前記圧電基板は、６４°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ3 基板である、請求項８に記載の弾性表面波素子。
【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に関するもので、特に、弾性表面波素子の電極の構造における改良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、信号を印加する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を主成分とする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号公報において提案されている（第１の従来技術）。
【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号公報において提案されている（第２の従来技術）。
【０００７】
また、特開平６−６１７３号公報には、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（第３の従来技術）。
【０００８】
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）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（第４の従来技術）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１および第３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。
【００１０】
また、第２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、ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 基板上では、第２の従来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、第２の従来技術は、ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 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。
【００１１】
第４の従来技術によれば、ＡｌにＣｕを添加することによって、なるほど、耐電力性を向上させることが可能ではあるが、Ｃｕの添加濃度によっては、十分な効果が得られない場合や、逆にＣｕ添加による悪影響がもたらされたりする場合がある。
【００１２】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、弾性表面波素子を提供しようとすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、圧電基板と、この圧電基板上に形成された電極とを備え、電極は、Ａｌを主成分としかつエピタキシャル成長した配向膜からなるＡｌ電極層を含む、弾性表面波素子に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
【００１４】
すなわち、この発明の第１の実施態様では、Ａｌ電極層は、双晶構造を有する多結晶からなるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、かつ、１０重量％以下の濃度をもって、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃおよびＴａから選ばれた少なくとも１種の元素からなる添加物を含んでいることが特徴となる。
【００１５】
この第１の実施態様は、これを別の局面から表現すれば、Ａｌ電極層は、ＸＲＤ極点図により、６回対称スポットが現れるものであるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、かつ、１０重量％以下の濃度をもって、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃおよびＴａから選ばれた少なくとも１種の元素からなる添加物を含んでいる、というように規定されることができる。
【００１６】
この発明の第２の実施態様では、Ａｌ電極層は、双晶構造を有する多結晶からなるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、電極は、Ａｌ電極層と圧電基板との間に設けられる下地電極層をさらに備え、この下地電極層は、Ａｌ電極層の結晶性を向上させるためのものであって、Ｔｉ、ＣｒおよびＮｉから選ばれた少なくとも１種を主成分とするとともに、１〜１００ｎｍの範囲内の厚みを有することが特徴となる。
【００１７】
この第２の実施態様は、これを別の局面から表現すれば、Ａｌ電極層は、ＸＲＤ極点図により、６回対称スポットが現れるものであるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、電極は、Ａｌ電極層と圧電基板との間に設けられる下地電極層をさらに備え、この下地電極層は、Ａｌ電極層の結晶性を向上させるためのものであって、Ｔｉ、ＣｒおよびＮｉから選ばれた少なくとも１種を主成分とし、その厚みが、１〜１００ｎｍの範囲内にある、というように規定されることができる。
【００１８】
上述の第２の実施態様において、圧電基板の、下地電極層が形成される表面では、加工変質層が除去されていることが好ましい。
【００１９】
この発明の第３の実施態様として、第１および第２の実施態様の各特徴を組み合わせることも可能である。
【００２０】
すなわち、第３の実施態様では、Ａｌ電極層は、双晶構造を有する多結晶からなるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、かつ、１０重量％以下の濃度をもって、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃおよびＴａから選ばれた少なくとも１種の元素からなる添加物を含み、電極は、Ａｌ電極層と圧電基板との間に設けられる下地電極層をさらに備え、この下地電極層は、Ａｌ電極層の結晶性を向上させるためのものであって、Ｔｉ、ＣｒおよびＮｉから選ばれた少なくとも１種を主成分とし、その厚みが、１〜１００ｎｍの範囲内にあることが特徴となる。
【００２１】
この第３の実施態様は、これを別の局面から表現すれば、Ａｌ電極層は、ＸＲＤ極点図により、６回対称スポットが現れるものであるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、かつ、１０重量％以下の濃度をもって、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃおよびＴａから選ばれた少なくとも１種の元素からなる添加物を含み、電極は、Ａｌ電極層と圧電基板との間に設けられる下地電極層をさらに備え、この下地電極層は、Ａｌ電極層の結晶性を向上させるためのものであって、Ｔｉ、ＣｒおよびＮｉから選ばれた少なくとも１種を主成分とし、その厚みが、１〜１００ｎｍの範囲内にある、というように規定されることができる。
【００２２】
また、この発明において、優れたフィルタ特性を得るためには、圧電基板は、ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 の単結晶からなることが好ましい。より高い耐電力性とより優れたフィルタ特性を得るためには、圧電基板は、より好ましくは、６４°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ3 基板である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態による弾性表面波素子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。
【００２４】
以下に、まず、弾性表面波素子１に備える基本的構成について説明する。
【００２５】
圧電基板２は、ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 の単結晶から構成される。また、電極３は、Ａｌを主成分とするＡｌ電極層４を備え、さらに、Ａｌ電極層４と圧電基板２との間には、Ａｌ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、Ｔｉ、ＣｒおよびＮｉから選ばれた少なくとも１種を主成分としている。
【００２６】
なお、図示しないが、Ａｌ電極層４の表面および側面を覆う電気絶縁性の保護膜がさらに形成されてもよい。
【００２７】
圧電基板２としては、好ましくは、６４°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ3 基板が用いられる。したがって、圧電基板２の結晶のＹ軸方向およびＺ軸方向は、それぞれ、図１に矢印で示した方向に向いている。Ｘ軸方向は、紙面に垂直な方向にある。
【００２８】
圧電基板２上に電極３を形成するにあたって、たとえばイオンエッチングまたは酸性溶液等による前処理が施される。これは、研磨等によって圧電基板２の表面に生じた厚さ数ｎｍの加工変質層を取り除くためのものであり、それによって、圧電基板２の表面にエピタキシャル成長可能な結晶面を露出させることができる。
【００２９】
上述した加工変質層を取り除いた結果、図２に示すように、圧電基板２の表面は、Ｚ面６をテラスとした非常に微小な階段状構造となる。このＺ面６の最表面は、図３（ａ）において白抜きの円によって図解的に示すように、酸素原子７が、２．９７２Å間隔に並んでいる状態となっている。
【００３０】
図４（ａ）には、ＬｉＮｂＯ3 からなる圧電基板２のＺ面すなわち（００１）面６の最表面上に、酸素原子７が並んでいる状態が示されている。酸素原子７は、２．９７２Åの間隔をもって並んでいる。
【００３１】
次いで、上述のように酸素原子７が配列された圧電基板２のＺ面６上に、下地電極層５が成膜される。下地電極層５を形成するため、たとえば、最小原子間隔が２．９５１Åで六方最密構造のＴｉを成膜すると、図３（ｂ）において濃度の比較的高い網かけを施した円によって図解的に示すように、Ｔｉ原子８の結晶の（００１）面が圧電基板２のＺ面すなわち（００１）面６に平行になる方向にエピタキシャル成長する。
【００３２】
図４（ｂ）には、Ｔｉ原子８の結晶の（００１）面が示されている。Ｔｉ原子８は、図４（ａ）に示した酸素原子７と結びつきやすいため、圧電基板２としてのＬｉＮｂＯ3 基板上の図４（ａ）に示した酸素原子７の間隔である２．９７２Åに近い２．９５１Åの間隔をもってエピタキシャル成長する。したがって、Ｔｉ原子８からなる下地電極層５においては、後述するＡｌ電極層４を圧電基板２上に直接形成する場合のＡｌ電極層４に比べて、良好な結晶性を得ることができる。
【００３３】
次いで、下地電極層５上にＡｌ電極層４が形成される。より詳細には、最小原子間隔が２．８６４Åで面心立方構造のＡｌを、Ｔｉ原子８が配列された下地電極層５上に成膜すると、図３（ｂ）において濃度の比較的低い網かけを施した円によって図解的に示すように、Ａｌ原子９の結晶の（１１１）面がＴｉの（００１）面に平行になるようにエピタキシャル成長する。このＡｌの（１１１）面が図４（ｃ）にも示されている。このようにして得られたＡｌ電極層４は優れた耐マイグレーション性を示す。
【００３４】
さらに、図３（ｂ）に示すように、Ａｌ原子９の入り方によって、圧電基板２のＺ軸方向に延びる軸を回転軸として、互いに１８０°回転させたような２種の結晶方位を持った結晶構造を有するＡｌ電極層４が成膜される場合がある。このような結晶構造は、一般に双晶と呼ばれる。上述の２種の結晶方位は、それぞれ、１／２の確率で現れ、得られたＡｌ電極層４は、太い破線１０で示すような位置に結晶粒界すなわち双晶面を有する多結晶となる。
【００３５】
なお、図３（ｂ）では、図示を簡単化するため、Ｔｉ原子８を１原子層分だけ図示したが、実際には、数ないし数１００の原子層が形成される。
【００３６】
図３（ｂ）において、Ａｌ結晶の（２００）、（０２０）および（００２）方向が矢印で示されている。なお、実際には、これらの軸は、図３（ｃ）の紙面上にはなく、約３５°紙面より手前側に向いている。
【００３７】
このようにして、図１に示すように、６４°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ3 基板からなる圧電基板２上に、そのＺ面すなわち（００１）面６に平行に（１１１）面が成長したＡｌ電極層４を得ることができる。
【００３８】
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、この実施形態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。
【００３９】
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に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。
【００４０】
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。
【００４１】
このような基本的構成を有する弾性表面波素子１において、この実施形態では、まず、Ａｌ電極層４は、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃおよびＴａから選ばれた少なくとも１種の元素からなる添加物を含んでいる。
【００４２】
前述した第４の従来技術によって、ＡｌへのＣｕの添加が、耐電力性を向上させることが知られているが、Ｃｕの単なる添加では、必ずしも所期の効果が得られないことがある。
【００４３】
この実施形態では、Ａｌ電極層４でのＣｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃおよびＴａから選ばれた少なくとも１種の元素からなる添加物の添加濃度が、１０重量％以下とされることが特徴となっている。これによって、Ａｌ電極層４を、確実に双晶構造を持つエピタキシャル成長膜とすることができるだけでなく、基板の格子欠陥に起因するＡｌエピタキシャル膜の結晶性悪化を補償する効果がある。
【００４４】
なお、上述の添加物の濃度が１０重量％をある程度超える場合にも、エピタキシャル成長させることが可能ではあるが、１０重量％を超えたとき、Ａｌ電極層４の導電率が低下するなど、弾性表面波素子用の電極としての実用性が低下するため、添加物の添加濃度を１０重量％とするのが良い。
【００４５】
また、この実施形態では、下地電極層５の厚みが１〜１００ｎｍとされることをさらなる特徴としている。
【００４６】
下地電極層５の厚みが１ｎｍ未満では、その上に形成されるＡｌ電極層４においてエピタキシャル膜を得ることができない。下地電極層５の厚みを１ｎｍ以上とすることにより、Ａｌ電極層４において、Ａｌがエピタキシャル成長することが可能になる。このように下地電極層５の厚みをより厚くしていくと、圧電基板２を構成する、たとえばＬｉＮｂＯ3 からの影響がより緩和され、下地電極層５の最表面での原子間隔は減少し、バルク値により近くなる。そのため、下地電極層５に含まれるＴｉ、ＣｒおよびＮｉの少なくとも１種とＡｌとの格子のミスフィットがより減少し、その上のＡｌ電極層４において、エピタキシャルＡｌ膜の結晶性が向上する。
【００４７】
他方、下地電極層５の厚みが１００ｎｍを超えると、電極３全体としての比抵抗の増大により、弾性表面波素子１の特性の劣化を招き、実用的でない。
【００４８】
上述した実施形態では、圧電基板２として、６４°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ3 基板を用いたが、前処理により表面の加工変質層を取り除き、エピタキシャル成長可能な結晶面を露出させることができるため、異なるカット角を持つ基板に対しても有効である。また、結晶構造が酷似するＬｉＴａＯ3 基板においても同様の効果が得られる。さらに、ＬｉＮｂＯ3 基板またはＬｉＴａＯ3 基板以外の圧電基板を用いることもできる。
【００４９】
【実験例１】
この発明の実施例に係る弾性表面波フィルタを作製するため、まず、６４°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ3 圧電性基板に対して、酸性溶液処理を行ない、基板表面に存在する厚さ数ｎｍの加工変質層を取り除いた。
【００５０】
次に、電子ビーム蒸着法により、Ｔｉからなる下地電極層を、基板温度５０℃において、５ｎｍの厚さとなるように形成し、続いて、Ａｌ−１重量％ＣｕからなるＡｌ電極層を、２００ｎｍの厚さとなるように形成した。このようにして、Ａｌ電極層を、その結晶の（１１１）面が圧電基板におけるＬｉＮｂＯ3 のＺ軸に垂直となるように、エピタキシャル成長させることができた。
【００５１】
次いで、上述の下地電極層およびＡｌ電極層からなる電極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、実施例に係る弾性表面波フィルタを得た。
【００５２】
上述の実施例による電極に備えるＡｌ電極層のＸＲＤ極点図が図５に示されている。図５において、６箇所の点は、Ａｌの（００２）面からの反射信号の検出を示している。これら信号の検出点が６回対称を示すことから、Ａｌの結晶がＡｌの（１１１）軸を中心に１８０度回転したような２種の結晶方位を持つ双晶構造であることがわかる。
【００５３】
これに対して、比較例として、Ａｌ電極層を、Ｃｕを添加しない純Ａｌのエピタキシャル膜によって形成したところ、ＸＲＤ極点図は、上述の実施例のＣｕを添加したＡｌのエピタキシャル膜によってＡｌ電極層を形成した場合と同様、６回対称を示したが、耐電力性については、実施例によれば、一定電力を加えたときの故障発生に至る時間が、比較例に比べて、１０倍以上と長くすることができた。
【００５４】
なお、上述の実施例によって得られる効果と実質的に同様の効果が、Ａｌ電極層においてＡｌに添加したＣｕの濃度が１０重量％以下であれば、いずれの濃度であっても、また、Ｃｕに代えて、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃもしくはＴａまたはこれらの組合せを１０重量％以下の濃度で添加しても、得られることが確認されている。
【００５５】
【実験例２】
この発明の実施例に係る弾性表面波フィルタを作製するため、まず、６４°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ3 圧電性基板に対して、イオンエッチングによる前処理を行ない、基板表面に存在する厚さ数ｎｍの加工変質層を取り除いた。
【００５６】
次に、電子ビーム蒸着法により、Ｔｉからなる下地電極層を、基板温度５０℃において、１０ｎｍの厚さとなるように形成し、続いて、Ａｌ電極層を、２００ｎｍの厚さとなるように形成した。このようにして、Ａｌ電極層を、その結晶の（１１１）面が圧電基板におけるＬｉＮｂＯ3 のＺ軸に垂直となるように、エピタキシャル成長させることができた。
【００５７】
次いで、上述の下地電極層およびＡｌ電極層からなる電極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、実施例に係る弾性表面波フィルタを得た。
【００５８】
上述の実施例によるＡｌ電極層によっても、図５に示すようなＸＲＤ極点図が得られた。したがって、この場合にも、Ａｌ電極層におけるＡｌの結晶がＡｌの（１１１）軸を中心に１８０度回転したような２種の結晶方位を持つ双晶構造であることがわかる。
【００５９】
これに対して、比較例として、下地電極層を形成せずに、ＬｉＮｂＯ3 基板上に、直接、Ａｌ電極層を形成したところ、エピタキシャル膜は得られず、Ａｌの（１１１）面が基板に垂直に成長する１軸配向膜となった。そして、耐電力性の比較を行なったところ、実施例によれば、一定電力を加えたときの故障発生に至る時間が、比較例に比べて、１０００倍以上と長くすることができた。
【００６０】
なお、上述の実施例によって得られる効果と実質的に同様の効果が、下地電極層の厚みが１〜１００ｎｍの範囲内にあれば、いずれの厚みであっても、また、下地電極層において、Ｔｉに代えて、ＣｒもしくはＮｉまたはこれらの組合せを用いても、得られることが確認されている。
【００６１】
また、以上の実験例１および２のそれぞれにおいて作製された実施例に係る弾性表面波素子によって得られる各効果を考慮すれば、実験例１における実施例の特徴と実験例２における実施例の特徴とを組み合わることによって、すなわち、Ａｌ電極層が、１０重量％以下の濃度をもって、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃおよびＴａから選ばれた少なくとも１種の元素からなる添加物を含むとともに、Ｔｉ、ＣｒおよびＮｉから選ばれた少なくとも１種を主成分とする下地電極層が、１〜１００ｎｍの範囲内にある厚みをもって形成されている構成を採用することによって、より優れかつより確実な効果が発揮されるであろうことが容易に理解されよう。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、この発明の第１の実施態様に係る弾性表面波素子によれば、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電極層が、双晶構造を有する多結晶からなり、言い換えると、ＸＲＤ極点図により、６回対称スポットが現れるものであるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、しかも、１０重量％以下の濃度をもって、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、ＳｃおよびＴａから選ばれた少なくとも１種の元素からなる添加物を含んでいるので、電極において、ストレスマイグレーションによるヒロックやボイドの発生を抑えることができ、弾性表面波素子の耐電力性を改善することができる。
【００６３】
また、この発明の第２の実施態様に係る弾性表面波素子によれば、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電極層が、双晶構造を有する多結晶からなり、言い換えると、ＸＲＤ極点図により、６回対称スポットが現れるものであるとともに、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と前記圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を有しており、しかも、電極は、Ａｌ電極層と圧電基板との間に設けられる下地電極層をさらに備え、この下地電極層は、Ａｌ電極層の結晶性を向上させるためのものであって、Ｔｉ、ＣｒおよびＮｉから選ばれた少なくとも１種を主成分とし、その厚みが、１〜１００ｎｍの範囲内にあるので、上述した第１の実施態様の場合と同様、電極において、ストレスマイグレーションによるヒロックやボイドの発生を抑えることができ、弾性表面波素子の耐電力性を改善することができる。
【００６４】
さらに、この発明の第３の実施態様に係る弾性表面波素子によれば、上述した第１および第２の実施態様の各々に係る特徴が組み合わされているので、第１および第２の実施態様による効果を、より優れたものとするとともに、より確実なものとすることができる。
【００６５】
特に、この発明によれば、前述したように、Ａｌ電極層の結晶方位が、Ａｌ結晶の（１１１）面の法線方向と圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位となるようにしているので、上述したようなストレスマイグレーションによる電極のヒロックやボイドの発生を抑制する効果および弾性表面波素子の耐電力性を改善する効果を確実に発揮させることができる。
【００６６】
この発明は、ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 の単結晶からなる圧電基板を備える弾性表面波素子にも適用することができ、このように、圧電基板として、ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 の単結晶からなる圧電基板が用いられると、圧電性が大きく、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。
【００６７】
圧電基板として、６４°Ｙ−ＸカットのＬｉＮｂＯ3 基板が用いられると、Ａｌ電極層のＡｌ結晶の（１１１）面の法線方向と圧電基板の結晶のＺ軸とが実質的に一致するように一定方向に配向する結晶方位を与えることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施形態による弾性表面波素子１の一部を示す断面図である。
【図２】  図１に示した圧電基板２の表面を図解的に示す断面図であり、その表面の加工変質層を取り除いた後に露出されるＺ面６を示している。
【図３】  図２に示したＺ面６の平面図であり、（ａ）は、その上に配列される酸素原子７を図解的に示し、（ｂ）は、さらにその上に配列されるＴｉ原子８を示し、８ｃ）は、さらにその上に配列されるＡｌ原子９を図解的に示している。
【図４】  （ａ）は、ＬｉＮｂＯ3 のＺ面すなわち（００１）面上に配列された酸素原子７を示し、（ｂ）は、Ｔｉの（００１）面を示し、（ｃ）は、Ａｌの（１１１）面を示している。
【図５】  この発明の特定の実施例に係るＡｌ電極層のＸＲＤ極点図である。
【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  Ｚ面
８  Ｔｉ原子
９  Ａｌ原子
【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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