弾性波装置
【課題】高温下におかれたとしても、電気抵抗の増大や周波数特性の劣化を抑制することができ、かつ耐電力試験における特性の劣化を抑制することができる、弾性表面波装置を提供する。
【解決手段】圧電基板２上にＩＤＴ電極３が形成されており、ＩＤＴ電極３が複数の金属膜を積層してなる積層金属膜からなり、該積層金属膜が、Ａｌ膜またはＡｌ基合金からなる第１の金属膜３ｂと、第１の金属膜とは異なる金属もしくは合金からなる第２の金属膜３ｅと、第１，第２の金属膜間に配置されているＣｕ膜３ｃ及びＴｉ膜３ｄを有し、Ｃｕ膜３ｃ及びＴｉ膜３ｄの内、Ｃｕ膜３ｃが第１の金属膜３ｂ側に配置されている、弾性波装置１。
【解決手段】圧電基板２上にＩＤＴ電極３が形成されており、ＩＤＴ電極３が複数の金属膜を積層してなる積層金属膜からなり、該積層金属膜が、Ａｌ膜またはＡｌ基合金からなる第１の金属膜３ｂと、第１の金属膜とは異なる金属もしくは合金からなる第２の金属膜３ｅと、第１，第２の金属膜間に配置されているＣｕ膜３ｃ及びＴｉ膜３ｄを有し、Ｃｕ膜３ｃ及びＴｉ膜３ｄの内、Ｃｕ膜３ｃが第１の金属膜３ｂ側に配置されている、弾性波装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば帯域フィルタや共振子などに用いられる弾性波装置に関し、より詳細には、ＩＤＴ電極がＡｌもしくはＡｌ合金からなる金属膜を含む積層金属膜からなる弾性波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体通信機器のフィルタや共振子として弾性表面波装置が広く用いられている。
【０００３】
例えば下記の特許文献１には、図９に示す弾性表面波素子が開示されている。弾性表面波素子１０１では、圧電基板１０２上に、電極１０３が形成されている。電極１０３は、下方から、下部Ｔｉ層１０４、ＭｏもしくはＷまたはこれらの金属の合金からなる中間金属層１０５、上部Ｔｉ層１０６、ＡｌもしくはＡｌ合金からなる上部導電層１０７を順次積層してなる。ここでは、下部Ｔｉ層１０４の厚さが１０ｎｍ〜３０ｎｍ、中間金属層１０５の厚さが３０ｎｍ〜６５ｎｍ、上部Ｔｉ層１０６の厚さが１０〜３０ｎｍとされている。それによって、耐電力性を高めることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の弾性表面波素子１０１では、上記特定の厚みの各金属層を積層することにより耐電力性が高められている。しかしながら、耐電力試験や、リフロー半田付けなどの高温雰囲気にさらされると、下部Ｔｉ層１０４及び上部Ｔｉ層１０６中のＴｉが隣接する金属層に拡散していた。そのため、Ｔｉ層の欠損が生じがちであった。その結果、上部Ｔｉ層１０６の下方に位置している中間金属層１０５中のＭｏもしくはＷと、上方に位置している上部導電層１０７中のＡｌとが相互拡散しがちであった。よって、ＩＤＴ電極の電極指の抵抗が高くなり、周波数特性が劣化するという問題があった。また、耐電力試験中においても、同様に、Ｔｉ層１０６がＡｌ層１０７に拡散し周波数変動を起こすという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、高温にさらされたとしても、電極を形成している金属層間の拡散を防止することや、電極指の抵抗を低めることができ、かつ周波数特性及び耐電力性の劣化が生じ難い弾性波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る弾性波装置は、圧電基板と、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極とを備える。ＩＤＴ電極は、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜からなる。この積層金属膜は、ＡｌまたはＡｌ基合金からなる第１の金属膜と、第１の金属膜とは異なる金属もしくは合金からなる第２の金属膜と、第１，第２の金属膜間に配置されているＣｕ膜及びＴｉ膜とを有する。Ｃｕ膜及びＴｉ膜の内、Ｃｕ膜が第１の金属膜側に配置されている。
【０００８】
本発明の弾性波装置のある特定の局面では、上記Ａｌ基合金が、Ａｌを主体とし、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む。この場合には、弾性波装置の耐電力性を高めることができる。
【０００９】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第２の金属膜が、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｎｉ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属または該金属を主体とする合金からなる。この場合には、弾性波装置の耐電力性をより効果的に高めることができる。
【００１０】
本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、上記Ｔｉ膜の膜厚は弾性波の波長に対する波長比で１．５％以下とされ、その場合には、弾性波装置の周波数特性の低下をより一層抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る弾性波装置は、弾性表面波装置であってもよく、または弾性境界波装置であってもよい。弾性境界波装置の場合には、ＩＤＴ電極を覆うように誘電体層がさらに備えられ、該誘電体層と圧電基板との界面を伝搬する弾性境界波を利用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る弾性波装置では、ＡｌまたはＡｌ基合金からなる第１の金属膜と、第１の金属膜とは異なる金属もしくは合金からなる第２の金属膜との間に、Ｃｕ膜及びＴｉ膜が配置されており、Ｃｕ膜が第１の金属膜側に配置されている。このため、高温にさらされたとしても、第１の金属膜中のＡｌと、第２の金属膜を構成している金属との相互拡散を確実に抑制することができる。従って、周波数特性の劣化を抑制することができる。また、ＴｉがＡｌへ拡散することを抑制することができるので、電極指の抵抗の劣化も生じ難く、耐電力試験における周波数変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す部分正面断面図であり、（ｂ）は、その電極構造を示す模式的平面図である。
【図２】第１の比較例の積層構造の正面断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の弾性波装置に相当する、圧電基板と積層金属膜とが積層されている積層構造の正面断面図である。
【図４】図２及び図３の各積層構造についての耐熱試験結果を示し、加熱条件とシート抵抗値との関係を示す図である。
【図５】第２の実施形態の弾性波装置を示す部分正面断面図である。
【図６】耐電力試験の試験方法を説明するための模式的平面図である。
【図７】本発明の一実施形態の弾性波装置の伝送特性を示す図である。
【図８】第２の実施形態の弾性波装置及び比較のために用意した第２の比較例の弾性波装置の耐電力試験の結果を示す図である。
【図９】従来の弾性表面波素子を説明するための正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す部分正面断面図であり、（ｂ）はその電極構造を示す平面図である。
【００１６】
本実施形態の弾性波装置１は、弾性表面波を利用した弾性表面波装置である。
【００１７】
弾性波装置１は、圧電基板２と、圧電基板２上に形成されたＩＤＴ電極３とを有する。圧電基板２は、本実施形態では、ＬｉＮｂＯ３からなる。圧電基板２は、ＬｉＴａＯ３や水晶などの他の圧電単結晶により形成されていてもよい。また、圧電基板２は、ＰＺＴなどの圧電セラミックスにより形成されていてもよい。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極３の弾性表面波伝搬方向両側に反射器４，５が形成されている。それによって、弾性波装置１では、弾性表面波共振子が構成されている。
【００１９】
ＩＤＴ電極３は、複数本の電極指を有する一対のくし歯電極を有する。一方のくし歯電極の複数本の電極指と、他方のくし歯電極の複数本の電極指とが互いに間挿し合っている。ＩＤＴ電極３と反射器４，５とは、積層金属膜からなる。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、ＩＤＴ電極３は、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜からなる。より具体的には、ＩＤＴ電極３は、上方から順にＴｉ膜３ａ、ＡｌＣｕ合金膜３ｂ、Ｃｕ膜３ｃ、Ｔｉ膜３ｄ、Ｐｔ膜３ｅ及びＮｉＣｒ膜３ｆをこの順序で積層した構造を有する。これらの各金属膜の厚みは以下の通りである。
【００２１】
Ｔｉ膜３ａ＝１０ｎｍ、ＡｌＣｕ合金膜３ｂ＝１３０ｎｍ、Ｃｕ膜３ｃ＝１０ｎｍ、Ｔｉ膜３ｄ＝１０ｎｍ、Ｐｔ膜３ｅ＝４０ｎｍ、ＮｉＣｒ膜３ｆ＝１０ｎｍ。
【００２２】
上記ＡｌＣｕ合金膜３ｂはＡｌを１００重量％に対し、Ｃｕを１０重量％含む、Ａｌ基合金膜である。Ａｌ基合金とは、Ａｌを主体とする合金をいう。
【００２３】
ＮｉＣｒ膜３ｆは、ＩＤＴ電極３のＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板２への密着性を高めるための密着層として設けられている。密着層は設けられずともよい。
【００２４】
ＩＤＴ電極３では、主たる電極層は、厚みが１３０ｎｍのＡｌＣｕ合金膜３ｂと、厚みが４０ｎｍのＰｔ膜３ｅである。Ｐｔ膜３ｅ及びＡｌＣｕ合金膜３ｂが上記のようにＩＤＴ電極３の主たる電極層として形成されているため、所望の共振特性が得られる。すなわち、Ｐｔ及びＡｌＣｕによる質量負荷作用により、所望の共振特性が得られ、かつＡｌＣｕ合金膜３ｂにより導電性が高められている。
【００２５】
また、ＡｌＣｕ合金膜３ｂと、Ｐｔ膜３ｅとの間には、Ｃｕ膜３ｃ及びＴｉ膜３ｄが形成されている。
【００２６】
上記Ｔｉ膜３ａ、ＡｌＣｕ合金膜３ｂ、Ｃｕ膜３ｃ、Ｔｉ膜３ｄ、Ｐｔ膜３ｅ及びＮｉＣｒ膜３ｆは、蒸着法により成膜されている。
【００２７】
すなわち、ＬｉＮｂＯ３を用意し、ＬｉＮｂＯ３基板上に、ＮｉＣｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＡｌＣｕ合金、Ｔｉを順に蒸着法により成膜することにより、ＩＤＴ電極３を形成することができる。
【００２８】
ところで、弾性波装置１では、ＩＤＴ電極３を形成した後に、高温にさらされることがある。例えば、リフロー半田付けによりプリント基板等に実装されるに際し、２７０℃程度の高温にさらされることがある。従って、ＩＤＴ電極３は、高温において劣化しないことが求められる。
【００２９】
このような高温にさらされると、ＡｌＣｕ合金膜３ｂ中のＡｌがＰｔ膜３ｅ側に拡散するおそれがある。また、ＰｔがＡｌＣｕ合金膜３ｂ側に拡散するおそれもある。このような相互拡散を防止するために、拡散防止膜としてＴｉ膜３ｄが形成されている。
【００３０】
加えて、本実施形態では、Ｃｕ膜３ｃが、ＡｌＣｕ合金膜３ｂ側に配置されている。このため、高温下において、ＴｉのＡｌＣｕ合金膜３ｂへの拡散を抑制することでＴｉ膜３ｄの欠損を防ぎ、ＡｌとＰｔの相互拡散を効果的に抑制することができる。
【００３１】
すなわち、高温下において、薄いＴｉ膜３ｄ中のＴｉが、ＡｌＣｕ合金膜３ｂに拡散する。しかしながら、Ｃｕ膜３ｃにより、Ｔｉの拡散が抑制される。従って、Ｔｉ膜３ｄが欠損し難い。従って、ＡｌとＰｔとの相互拡散を確実に抑制することができる。よって、弾性波装置１の共振特性などの周波数特性の劣化を抑制することができる。また、耐電力試験中においても、Ｔｉ膜３ｄ中のＴｉがＡｌＣｕ合金膜３ｂに拡散することを抑制できるため、耐電力試験における周波数変動を抑制することができる。これを、具体的な実験例に基づき説明する。
【００３２】
上記相互拡散抑制効果を確認するために、図３に示す積層構造を用意した。圧電基板としてのＬｉＮｂＯ３基板１２上に、上記実施形態と同様にして、ただしＩＤＴ電極ではなく、ＬｉＮｂＯ３基板１２の上面の全面に積層金属膜を形成した。この積層金属膜では、上から順に、上記実施形態と同じ厚みのＴｉ膜１３ａ、ＡｌＣｕ合金膜１３ｂ、Ｃｕ膜１３ｃ、Ｔｉ膜１３ｄ、Ｐｔ膜１３ｅ、及びＮｉＣｒ膜１３ｆが積層されている。この積層金属膜の形成に際しては、ＬｉＮｂＯ３基板１２上に、蒸着により各金属膜を順次成膜した。
【００３３】
比較のために、図２に示す第１の比較例の積層構造を用意した。図２に示す第１の比較例の積層構造１１１では、ＬｉＮｂＯ３基板１１２上に、積層金属膜が形成されている。この積層金属膜は、上から順に、Ｔｉ膜１１３ａ、ＡｌＣｕ合金膜１１３ｂ、Ｔｉ膜１１３ｃ、Ｐｔ膜１１３ｄ、及びＮｉＣｒ膜１１３ｅを有する。これらの金属膜の厚みは、以下の通りである。
【００３４】
Ｔｉ膜１１３ａの厚み＝１０ｎｍ、ＡｌＣｕ合金膜１１３ｂの厚み＝１３０ｎｍ、Ｔｉ膜１１３ｃの厚み＝１０ｎｍ、Ｐｔ膜１１３ｄの厚み＝４０ｎｍ、ＮｉＣｒ膜１１３ｅの厚み＝１０ｎｍ。ＡｌＣｕ合金及びＮｉＣｒ合金については、上記第１の実施形態と同様の組成とした。
【００３５】
上記のようにして得た図３の第１の実施形態に相当する積層構造及び図２に示した第１の比較例の積層構造を、２６０℃、３２０℃及び３５０℃の温度にそれぞれ２時間加熱し、積層金属膜のシート抵抗を渦電流式シート抵抗測定装置により測定した。結果を図４及び下記の表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
図４及び表１から明らかなように、第１の比較例の積層構造では、加熱前のシート抵抗が５２８．５ｍΩ／□であるのに対し、２６０℃及び３２０℃に２時間加熱すると、シート抵抗が３２４及び３８１ｍΩ／□に低下し、加熱によりシート抵抗がかなり低くなることがわかる。加えて、３２０℃を超え、３５０℃に２時間加熱すると、シート抵抗は３８０１ｍΩ／□と１桁以上高くなった。すなわち、従来例に相当する第１の比較例の積層構造では、加熱を施こさない、常温すなわち２５℃程度の温度の雰囲気下から、２６０℃及び３２０℃まで温度が高くなると、シート抵抗がかなり変動し、加えて、３６０℃以上では、シート抵抗が著しく高くなることがわかる。
【００３８】
これに対して、第１の実施形態のＩＤＴ電極に対応する図３の積層構造では、加熱なしの状態から、２６０℃及び３２０℃に２時間加熱したとしても、シート抵抗が若干低くなるだけであった。また、３５０℃の温度で２時間加熱しても、シート抵抗はわずかに高くなるだけであった。
【００３９】
第１の比較例の積層構造において、シート抵抗が加熱により変動し、３５０℃以上で大きく劣化するのは以下の理由によると考えられる。
【００４０】
すなわち、Ｔｉ膜１１３ｃ中のＴｉがＡｌＣｕ合金膜１１３ｂに拡散し、Ｔｉ膜１１３ｃに欠損が生じているためと考えられる。この欠損部分を介してＡｌＣｕ合金膜１１３ｂと、Ｐｔ膜１１３ｄとの間でのＡｌとＰｔの相互拡散が生じ、シート抵抗が大きく劣化しているものと考えられる。すなわち、Ｔｉ膜１１３ｃが加熱下において拡散防止層として十分に機能していない。
【００４１】
これに対して、上記実施形態に相当する図３に示した積層構造では、Ｃｕ膜１３ｃが設けられているため、Ｔｉ膜１３ｄ中のＴｉのＡｌＣｕ合金膜１３ｂ側への拡散が抑制されている。それによって、上記Ｔｉ膜１３ｄでは欠損が抑制されていると考えられる。
【００４２】
従って、３５０℃以上の高温プロセスにおかれたとしても、ＡｌとＰｔとの相互拡散を効果的に抑制することができ、シート抵抗値の大幅な劣化を確実に防止することができる。
【００４３】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す部分正面断面図である。
【００４４】
本実施形態の弾性波装置２１は、弾性表面波を利用した弾性表面波装置である。弾性波装置２１は、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板２２を有する。圧電基板２２上に、ＩＤＴ電極２３が形成されている。ＩＤＴ電極２３の弾性表面波伝搬方向両側に反射器が形成されている。このＩＤＴ電極と反射器とからなる電極構造は、図１（ｂ）に示した弾性波装置１の場合と同様である。
【００４５】
ＩＤＴ電極２３及び反射器は、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜からなる。この積層金属膜の構造は、前述したＩＤＴ電極３と同様である。すなわち、上から順に、Ｔｉ膜２３ａ、ＡｌＣｕ合金膜２３ｂ、Ｃｕ膜２３ｃ、Ｔｉ膜２３ｄ、Ｐｔ膜２３ｅ及びＮｉＣｒ膜２３ｆがこの順序で積層されている。
【００４６】
第２の実施形態の弾性波装置２１では、ＩＤＴ電極２３及び反射器を覆うように、温度特性改善膜２４が形成されている。温度特性改善膜２４は、酸化ケイ素からなる。また、温度特性改善膜２４上に、保護膜２５として窒化ケイ素膜が形成されている。
【００４７】
第２の実施形態の弾性波装置２１においても、ＩＤＴ電極２３において、ＡｌＣｕ合金膜２３ｂと、Ｐｔ膜２３ｅとの間において、Ｃｕ膜２３ｃ及びＴｉ膜２３ｄが積層されている。Ｃｕ膜２３ｃ及びＴｉ膜２３ｄの内、Ｃｕ膜２３ｃがＡｌＣｕ合金膜２３ｂ側に位置している。従って、第１の実施形態の場合と同様に、高温下におかれたとしても、Ｔｉ膜２３ｄの欠損が生じ難いため、ＩＤＴ電極の抵抗の変化及び上昇を抑制でき、かつ周波数特性の安定化を図ることができる。
【００４８】
第２の実施形態についてのより具体的な実験例につき説明する。
【００４９】
３７°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板２２を用意した後、ＩＤＴ電極２３及び反射器が形成される部分が開口部とされているレジストパターンを形成した。次に、蒸着法により、ＮｉＣｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＡｌＣｕ合金及びＴｉをこの順序で順次成膜した。しかる後、リフトオフ法によりレジストパターンを除去し、ＩＤＴ電極２３及び反射器を形成した。各金属膜の厚みは以下の通りとした。
【００５０】
Ｔｉ膜２３ａ＝１０ｎｍ、ＡｌＣｕ合金膜２３ｂ＝１３０ｎｍ、Ｃｕ膜２３ｃ＝１０ｎｍ、Ｔｉ膜２３ｄ＝１０ｎｍ、Ｐｔ膜２３ｅ＝４０ｎｍ、ＮｉＣｒ膜２３ｆ＝１０ｎｍ。
【００５１】
次に、酸化ケイ素をスパッタリングにより成膜し、厚み６２０ｎｍの酸化ケイ素膜を形成した。しかる後、スパッタリングにより、厚さ２０ｎｍの窒化ケイ素膜を形成した。このようにして、上記温度特性改善膜２４及び保護膜２５を形成した。
【００５２】
なお、ＩＤＴ電極に連なるように、外部との電気的接続のための電極パッドをＩＤＴ電極と同様の積層金属膜により形成した。また、この電極パッド部分に、開口部を有するように、温度特性改善膜２４及び保護膜２５を形成した。
【００５３】
比較のために、Ｃｕ膜２３ｃを成膜しなかったことを除いては、上記第２の実施形態と同様にして、第２の比較例の弾性波装置を得た。
【００５４】
電極パッドにボンディングワイヤを接続し、図６に示すようにＩＤＴ電極に８００ｍＷの電力を投入し、耐電力試験を行った。図７は、第２の実施形態における耐電力試験のときの伝送特性を示す波形である。この波形における１０ｄＢＦＬ位置、すなわち挿入損失が最小の部分に比べて挿入損失が１０ｄＢ低い部分の周波数位置により耐電力性を評価した。
【００５５】
耐電力試験については、８００ｍＷの電力を印加し続け、上記１０ｄＢＦＬ位置の周波数の変化である１０ｄＢＦＬ変化率を求めた。すなわち、１０ｄＢＦＬ変化率＝｛（試験時間ｔにおける１０ｄＢＦＬ周波数−初期状態の１０ｄＢＦＬ周波数）／初期状態の１０ｄＢＦＬの周波数｝（ｐｐｍ）を求めた。結果を図８に示す。また、比較のために用意した上記第２の比較例の耐電力試験結果も図８に併せて示す。
【００５６】
図８から明らかなように、第２の比較例では、耐電力試験において、試験時間が経過するにつれて、１０ｄＢＦＬ変化率が次第に大きくなっていくことがわかる。例えば、１５時間では、１０ｄＢＦＬ変化率は、２時間後の値の約８倍〜９倍程度と非常に大きくなっていることがわかる。
【００５７】
これに対して、第２の実施形態の弾性波装置２１では、１５時間経過後においても、１０ｄＢＦＬ変化率はほとんど変わっておらず、周波数特性がさほど変化していないことがわかる。
【００５８】
これは、第２の比較例では、ＡｌＣｕ合金膜とＰｔ膜との間のＴｉ膜中のＴｉがＡｌＣｕ合金膜側に拡散していることにより、周波数が高域側にシフトしているためと考えられる。すなわち、Ｔｉ膜の拡散により、ＡｌＣｕ合金中にＴｉが拡散したことによって、周波数特性が変化していると考えられる。
【００５９】
これに対して、第２の実施形態では、ＡｌＣｕ合金膜２３ｂと、Ｔｉ膜２３ｄとの間にＣｕ膜２３ｃが設けられているため、Ｔｉ膜２３ｄ中のＴｉの拡散が抑制されている。このため、耐電力試験における周波数変化率を抑制することが可能とされている。従って、耐電力試験における周波数特性の劣化を抑制することができ、ひいては、耐電力性に優れた弾性波装置２１を提供することができる。
【００６０】
なお、第１，第２の実施形態では、ＡｌＣｕ合金膜により、第１の金属膜が形成されていたが、第１の金属膜は、ＡｌＣｕ合金だけでなく、Ａｌに他の金属を添加してなる様々なＡｌ基合金膜により形成することができる。すなわち、Ａｌを主体とし、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金膜を用いることができる。また、第１の金属膜はＡｌ膜により形成されていてもよい。
【００６１】
他方、第２の金属膜は、Ｐｔにより形成されていたが、Ｐｔ以外の他の金属または該金属を主体とする合金により形成されていてもよい。すなわち、第２の金属膜は、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｎｉ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属または該金属を主体とする合金により形成することができる。
【００６２】
第１及び第２の金属膜が上記のような様々な金属もしくは合金により形成されている場合であっても、上記第１，第２の実施形態と同様に、Ｃｕ膜が第１の金属膜側に配置されていることにより、Ｔｉの拡散によるＴｉ膜の欠損を確実に抑制することができる。
【００６３】
なお、上記ＡｌまたはＡｌ基合金からなる第１の金属膜と、第２の金属膜との間に配置されるＴｉ膜の膜厚は、弾性波の波長に対する比である波長比で１．５％以下であることが望ましい。波長比が１．５％を超えると、弾性波装置や弾性境界波装置としての特性劣化が大きくなる。従って、波長比は１．５％以下であることが望ましい。
【００６４】
第２の実施形態では、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を低めるために、酸化ケイ素により温度特性改善膜２４が形成されている。
【００６５】
また、上記保護膜２５について、窒化ケイ素だけでなく酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）、酸化チタン、窒化チタン、炭化ケイ素などを用いてもよい。
【００６６】
また、温度特性改善膜２４や保護膜２５は、複数の絶縁層を積層してなる積層膜により形成されていてもよい。
【００６７】
さらに、第１，第２の実施形態では、最上部にＴｉ膜３ａ，２３ａが設けられたが、Ｔｉ膜３ａ，２３ａは設けられずともよい。
【００６８】
第１，第２の実施形態では、弾性表面波装置につき説明したが、本発明は、ＩＤＴ電極を覆うように設けられた誘電体層をさらに備え、該誘電体層と圧電基板との界面を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置にも適用することができる。
【００６９】
また、共振子だけでなく、帯域フィルタや遅延線などの様々な弾性波デバイスに本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…弾性波装置
２…圧電基板
３…ＩＤＴ電極
３ａ…Ｔｉ膜
３ｂ…ＡｌＣｕ合金膜
３ｃ…Ｃｕ膜
３ｄ…Ｔｉ膜
３ｅ…Ｐｔ膜
３ｆ…ＮｉＣｒ膜
４，５…反射器
１２…ＬｉＮｂＯ３基板
１３ａ…Ｔｉ膜
１３ｂ…ＡｌＣｕ合金膜
１３ｃ…Ｃｕ膜
１３ｄ…Ｔｉ膜
１３ｅ…Ｐｔ膜
１３ｆ…ＮｉＣｒ膜
２１…弾性波装置
２２…圧電基板
２３…ＩＤＴ電極
２３ａ…Ｔｉ膜
２３ｂ…ＡｌＣｕ合金膜
２３ｃ…Ｃｕ膜
２３ｄ…Ｔｉ膜
２３ｅ…Ｐｔ膜
２３ｆ…ＮｉＣｒ膜
２４…温度特性改善膜
２５…保護膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば帯域フィルタや共振子などに用いられる弾性波装置に関し、より詳細には、ＩＤＴ電極がＡｌもしくはＡｌ合金からなる金属膜を含む積層金属膜からなる弾性波装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体通信機器のフィルタや共振子として弾性表面波装置が広く用いられている。
【０００３】
例えば下記の特許文献１には、図９に示す弾性表面波素子が開示されている。弾性表面波素子１０１では、圧電基板１０２上に、電極１０３が形成されている。電極１０３は、下方から、下部Ｔｉ層１０４、ＭｏもしくはＷまたはこれらの金属の合金からなる中間金属層１０５、上部Ｔｉ層１０６、ＡｌもしくはＡｌ合金からなる上部導電層１０７を順次積層してなる。ここでは、下部Ｔｉ層１０４の厚さが１０ｎｍ〜３０ｎｍ、中間金属層１０５の厚さが３０ｎｍ〜６５ｎｍ、上部Ｔｉ層１０６の厚さが１０〜３０ｎｍとされている。それによって、耐電力性を高めることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の弾性表面波素子１０１では、上記特定の厚みの各金属層を積層することにより耐電力性が高められている。しかしながら、耐電力試験や、リフロー半田付けなどの高温雰囲気にさらされると、下部Ｔｉ層１０４及び上部Ｔｉ層１０６中のＴｉが隣接する金属層に拡散していた。そのため、Ｔｉ層の欠損が生じがちであった。その結果、上部Ｔｉ層１０６の下方に位置している中間金属層１０５中のＭｏもしくはＷと、上方に位置している上部導電層１０７中のＡｌとが相互拡散しがちであった。よって、ＩＤＴ電極の電極指の抵抗が高くなり、周波数特性が劣化するという問題があった。また、耐電力試験中においても、同様に、Ｔｉ層１０６がＡｌ層１０７に拡散し周波数変動を起こすという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、高温にさらされたとしても、電極を形成している金属層間の拡散を防止することや、電極指の抵抗を低めることができ、かつ周波数特性及び耐電力性の劣化が生じ難い弾性波装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る弾性波装置は、圧電基板と、圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極とを備える。ＩＤＴ電極は、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜からなる。この積層金属膜は、ＡｌまたはＡｌ基合金からなる第１の金属膜と、第１の金属膜とは異なる金属もしくは合金からなる第２の金属膜と、第１，第２の金属膜間に配置されているＣｕ膜及びＴｉ膜とを有する。Ｃｕ膜及びＴｉ膜の内、Ｃｕ膜が第１の金属膜側に配置されている。
【０００８】
本発明の弾性波装置のある特定の局面では、上記Ａｌ基合金が、Ａｌを主体とし、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む。この場合には、弾性波装置の耐電力性を高めることができる。
【０００９】
本発明に係る弾性波装置のさらに他の特定の局面では、前記第２の金属膜が、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｎｉ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属または該金属を主体とする合金からなる。この場合には、弾性波装置の耐電力性をより効果的に高めることができる。
【００１０】
本発明に係る弾性波装置では、好ましくは、上記Ｔｉ膜の膜厚は弾性波の波長に対する波長比で１．５％以下とされ、その場合には、弾性波装置の周波数特性の低下をより一層抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る弾性波装置は、弾性表面波装置であってもよく、または弾性境界波装置であってもよい。弾性境界波装置の場合には、ＩＤＴ電極を覆うように誘電体層がさらに備えられ、該誘電体層と圧電基板との界面を伝搬する弾性境界波を利用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る弾性波装置では、ＡｌまたはＡｌ基合金からなる第１の金属膜と、第１の金属膜とは異なる金属もしくは合金からなる第２の金属膜との間に、Ｃｕ膜及びＴｉ膜が配置されており、Ｃｕ膜が第１の金属膜側に配置されている。このため、高温にさらされたとしても、第１の金属膜中のＡｌと、第２の金属膜を構成している金属との相互拡散を確実に抑制することができる。従って、周波数特性の劣化を抑制することができる。また、ＴｉがＡｌへ拡散することを抑制することができるので、電極指の抵抗の劣化も生じ難く、耐電力試験における周波数変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す部分正面断面図であり、（ｂ）は、その電極構造を示す模式的平面図である。
【図２】第１の比較例の積層構造の正面断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の弾性波装置に相当する、圧電基板と積層金属膜とが積層されている積層構造の正面断面図である。
【図４】図２及び図３の各積層構造についての耐熱試験結果を示し、加熱条件とシート抵抗値との関係を示す図である。
【図５】第２の実施形態の弾性波装置を示す部分正面断面図である。
【図６】耐電力試験の試験方法を説明するための模式的平面図である。
【図７】本発明の一実施形態の弾性波装置の伝送特性を示す図である。
【図８】第２の実施形態の弾性波装置及び比較のために用意した第２の比較例の弾性波装置の耐電力試験の結果を示す図である。
【図９】従来の弾性表面波素子を説明するための正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す部分正面断面図であり、（ｂ）はその電極構造を示す平面図である。
【００１６】
本実施形態の弾性波装置１は、弾性表面波を利用した弾性表面波装置である。
【００１７】
弾性波装置１は、圧電基板２と、圧電基板２上に形成されたＩＤＴ電極３とを有する。圧電基板２は、本実施形態では、ＬｉＮｂＯ３からなる。圧電基板２は、ＬｉＴａＯ３や水晶などの他の圧電単結晶により形成されていてもよい。また、圧電基板２は、ＰＺＴなどの圧電セラミックスにより形成されていてもよい。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、ＩＤＴ電極３の弾性表面波伝搬方向両側に反射器４，５が形成されている。それによって、弾性波装置１では、弾性表面波共振子が構成されている。
【００１９】
ＩＤＴ電極３は、複数本の電極指を有する一対のくし歯電極を有する。一方のくし歯電極の複数本の電極指と、他方のくし歯電極の複数本の電極指とが互いに間挿し合っている。ＩＤＴ電極３と反射器４，５とは、積層金属膜からなる。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、ＩＤＴ電極３は、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜からなる。より具体的には、ＩＤＴ電極３は、上方から順にＴｉ膜３ａ、ＡｌＣｕ合金膜３ｂ、Ｃｕ膜３ｃ、Ｔｉ膜３ｄ、Ｐｔ膜３ｅ及びＮｉＣｒ膜３ｆをこの順序で積層した構造を有する。これらの各金属膜の厚みは以下の通りである。
【００２１】
Ｔｉ膜３ａ＝１０ｎｍ、ＡｌＣｕ合金膜３ｂ＝１３０ｎｍ、Ｃｕ膜３ｃ＝１０ｎｍ、Ｔｉ膜３ｄ＝１０ｎｍ、Ｐｔ膜３ｅ＝４０ｎｍ、ＮｉＣｒ膜３ｆ＝１０ｎｍ。
【００２２】
上記ＡｌＣｕ合金膜３ｂはＡｌを１００重量％に対し、Ｃｕを１０重量％含む、Ａｌ基合金膜である。Ａｌ基合金とは、Ａｌを主体とする合金をいう。
【００２３】
ＮｉＣｒ膜３ｆは、ＩＤＴ電極３のＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板２への密着性を高めるための密着層として設けられている。密着層は設けられずともよい。
【００２４】
ＩＤＴ電極３では、主たる電極層は、厚みが１３０ｎｍのＡｌＣｕ合金膜３ｂと、厚みが４０ｎｍのＰｔ膜３ｅである。Ｐｔ膜３ｅ及びＡｌＣｕ合金膜３ｂが上記のようにＩＤＴ電極３の主たる電極層として形成されているため、所望の共振特性が得られる。すなわち、Ｐｔ及びＡｌＣｕによる質量負荷作用により、所望の共振特性が得られ、かつＡｌＣｕ合金膜３ｂにより導電性が高められている。
【００２５】
また、ＡｌＣｕ合金膜３ｂと、Ｐｔ膜３ｅとの間には、Ｃｕ膜３ｃ及びＴｉ膜３ｄが形成されている。
【００２６】
上記Ｔｉ膜３ａ、ＡｌＣｕ合金膜３ｂ、Ｃｕ膜３ｃ、Ｔｉ膜３ｄ、Ｐｔ膜３ｅ及びＮｉＣｒ膜３ｆは、蒸着法により成膜されている。
【００２７】
すなわち、ＬｉＮｂＯ３を用意し、ＬｉＮｂＯ３基板上に、ＮｉＣｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＡｌＣｕ合金、Ｔｉを順に蒸着法により成膜することにより、ＩＤＴ電極３を形成することができる。
【００２８】
ところで、弾性波装置１では、ＩＤＴ電極３を形成した後に、高温にさらされることがある。例えば、リフロー半田付けによりプリント基板等に実装されるに際し、２７０℃程度の高温にさらされることがある。従って、ＩＤＴ電極３は、高温において劣化しないことが求められる。
【００２９】
このような高温にさらされると、ＡｌＣｕ合金膜３ｂ中のＡｌがＰｔ膜３ｅ側に拡散するおそれがある。また、ＰｔがＡｌＣｕ合金膜３ｂ側に拡散するおそれもある。このような相互拡散を防止するために、拡散防止膜としてＴｉ膜３ｄが形成されている。
【００３０】
加えて、本実施形態では、Ｃｕ膜３ｃが、ＡｌＣｕ合金膜３ｂ側に配置されている。このため、高温下において、ＴｉのＡｌＣｕ合金膜３ｂへの拡散を抑制することでＴｉ膜３ｄの欠損を防ぎ、ＡｌとＰｔの相互拡散を効果的に抑制することができる。
【００３１】
すなわち、高温下において、薄いＴｉ膜３ｄ中のＴｉが、ＡｌＣｕ合金膜３ｂに拡散する。しかしながら、Ｃｕ膜３ｃにより、Ｔｉの拡散が抑制される。従って、Ｔｉ膜３ｄが欠損し難い。従って、ＡｌとＰｔとの相互拡散を確実に抑制することができる。よって、弾性波装置１の共振特性などの周波数特性の劣化を抑制することができる。また、耐電力試験中においても、Ｔｉ膜３ｄ中のＴｉがＡｌＣｕ合金膜３ｂに拡散することを抑制できるため、耐電力試験における周波数変動を抑制することができる。これを、具体的な実験例に基づき説明する。
【００３２】
上記相互拡散抑制効果を確認するために、図３に示す積層構造を用意した。圧電基板としてのＬｉＮｂＯ３基板１２上に、上記実施形態と同様にして、ただしＩＤＴ電極ではなく、ＬｉＮｂＯ３基板１２の上面の全面に積層金属膜を形成した。この積層金属膜では、上から順に、上記実施形態と同じ厚みのＴｉ膜１３ａ、ＡｌＣｕ合金膜１３ｂ、Ｃｕ膜１３ｃ、Ｔｉ膜１３ｄ、Ｐｔ膜１３ｅ、及びＮｉＣｒ膜１３ｆが積層されている。この積層金属膜の形成に際しては、ＬｉＮｂＯ３基板１２上に、蒸着により各金属膜を順次成膜した。
【００３３】
比較のために、図２に示す第１の比較例の積層構造を用意した。図２に示す第１の比較例の積層構造１１１では、ＬｉＮｂＯ３基板１１２上に、積層金属膜が形成されている。この積層金属膜は、上から順に、Ｔｉ膜１１３ａ、ＡｌＣｕ合金膜１１３ｂ、Ｔｉ膜１１３ｃ、Ｐｔ膜１１３ｄ、及びＮｉＣｒ膜１１３ｅを有する。これらの金属膜の厚みは、以下の通りである。
【００３４】
Ｔｉ膜１１３ａの厚み＝１０ｎｍ、ＡｌＣｕ合金膜１１３ｂの厚み＝１３０ｎｍ、Ｔｉ膜１１３ｃの厚み＝１０ｎｍ、Ｐｔ膜１１３ｄの厚み＝４０ｎｍ、ＮｉＣｒ膜１１３ｅの厚み＝１０ｎｍ。ＡｌＣｕ合金及びＮｉＣｒ合金については、上記第１の実施形態と同様の組成とした。
【００３５】
上記のようにして得た図３の第１の実施形態に相当する積層構造及び図２に示した第１の比較例の積層構造を、２６０℃、３２０℃及び３５０℃の温度にそれぞれ２時間加熱し、積層金属膜のシート抵抗を渦電流式シート抵抗測定装置により測定した。結果を図４及び下記の表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】
図４及び表１から明らかなように、第１の比較例の積層構造では、加熱前のシート抵抗が５２８．５ｍΩ／□であるのに対し、２６０℃及び３２０℃に２時間加熱すると、シート抵抗が３２４及び３８１ｍΩ／□に低下し、加熱によりシート抵抗がかなり低くなることがわかる。加えて、３２０℃を超え、３５０℃に２時間加熱すると、シート抵抗は３８０１ｍΩ／□と１桁以上高くなった。すなわち、従来例に相当する第１の比較例の積層構造では、加熱を施こさない、常温すなわち２５℃程度の温度の雰囲気下から、２６０℃及び３２０℃まで温度が高くなると、シート抵抗がかなり変動し、加えて、３６０℃以上では、シート抵抗が著しく高くなることがわかる。
【００３８】
これに対して、第１の実施形態のＩＤＴ電極に対応する図３の積層構造では、加熱なしの状態から、２６０℃及び３２０℃に２時間加熱したとしても、シート抵抗が若干低くなるだけであった。また、３５０℃の温度で２時間加熱しても、シート抵抗はわずかに高くなるだけであった。
【００３９】
第１の比較例の積層構造において、シート抵抗が加熱により変動し、３５０℃以上で大きく劣化するのは以下の理由によると考えられる。
【００４０】
すなわち、Ｔｉ膜１１３ｃ中のＴｉがＡｌＣｕ合金膜１１３ｂに拡散し、Ｔｉ膜１１３ｃに欠損が生じているためと考えられる。この欠損部分を介してＡｌＣｕ合金膜１１３ｂと、Ｐｔ膜１１３ｄとの間でのＡｌとＰｔの相互拡散が生じ、シート抵抗が大きく劣化しているものと考えられる。すなわち、Ｔｉ膜１１３ｃが加熱下において拡散防止層として十分に機能していない。
【００４１】
これに対して、上記実施形態に相当する図３に示した積層構造では、Ｃｕ膜１３ｃが設けられているため、Ｔｉ膜１３ｄ中のＴｉのＡｌＣｕ合金膜１３ｂ側への拡散が抑制されている。それによって、上記Ｔｉ膜１３ｄでは欠損が抑制されていると考えられる。
【００４２】
従って、３５０℃以上の高温プロセスにおかれたとしても、ＡｌとＰｔとの相互拡散を効果的に抑制することができ、シート抵抗値の大幅な劣化を確実に防止することができる。
【００４３】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る弾性波装置の要部を示す部分正面断面図である。
【００４４】
本実施形態の弾性波装置２１は、弾性表面波を利用した弾性表面波装置である。弾性波装置２１は、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板２２を有する。圧電基板２２上に、ＩＤＴ電極２３が形成されている。ＩＤＴ電極２３の弾性表面波伝搬方向両側に反射器が形成されている。このＩＤＴ電極と反射器とからなる電極構造は、図１（ｂ）に示した弾性波装置１の場合と同様である。
【００４５】
ＩＤＴ電極２３及び反射器は、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜からなる。この積層金属膜の構造は、前述したＩＤＴ電極３と同様である。すなわち、上から順に、Ｔｉ膜２３ａ、ＡｌＣｕ合金膜２３ｂ、Ｃｕ膜２３ｃ、Ｔｉ膜２３ｄ、Ｐｔ膜２３ｅ及びＮｉＣｒ膜２３ｆがこの順序で積層されている。
【００４６】
第２の実施形態の弾性波装置２１では、ＩＤＴ電極２３及び反射器を覆うように、温度特性改善膜２４が形成されている。温度特性改善膜２４は、酸化ケイ素からなる。また、温度特性改善膜２４上に、保護膜２５として窒化ケイ素膜が形成されている。
【００４７】
第２の実施形態の弾性波装置２１においても、ＩＤＴ電極２３において、ＡｌＣｕ合金膜２３ｂと、Ｐｔ膜２３ｅとの間において、Ｃｕ膜２３ｃ及びＴｉ膜２３ｄが積層されている。Ｃｕ膜２３ｃ及びＴｉ膜２３ｄの内、Ｃｕ膜２３ｃがＡｌＣｕ合金膜２３ｂ側に位置している。従って、第１の実施形態の場合と同様に、高温下におかれたとしても、Ｔｉ膜２３ｄの欠損が生じ難いため、ＩＤＴ電極の抵抗の変化及び上昇を抑制でき、かつ周波数特性の安定化を図ることができる。
【００４８】
第２の実施形態についてのより具体的な実験例につき説明する。
【００４９】
３７°ＹカットＸ伝搬のＬｉＮｂＯ３からなる圧電基板２２を用意した後、ＩＤＴ電極２３及び反射器が形成される部分が開口部とされているレジストパターンを形成した。次に、蒸着法により、ＮｉＣｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＡｌＣｕ合金及びＴｉをこの順序で順次成膜した。しかる後、リフトオフ法によりレジストパターンを除去し、ＩＤＴ電極２３及び反射器を形成した。各金属膜の厚みは以下の通りとした。
【００５０】
Ｔｉ膜２３ａ＝１０ｎｍ、ＡｌＣｕ合金膜２３ｂ＝１３０ｎｍ、Ｃｕ膜２３ｃ＝１０ｎｍ、Ｔｉ膜２３ｄ＝１０ｎｍ、Ｐｔ膜２３ｅ＝４０ｎｍ、ＮｉＣｒ膜２３ｆ＝１０ｎｍ。
【００５１】
次に、酸化ケイ素をスパッタリングにより成膜し、厚み６２０ｎｍの酸化ケイ素膜を形成した。しかる後、スパッタリングにより、厚さ２０ｎｍの窒化ケイ素膜を形成した。このようにして、上記温度特性改善膜２４及び保護膜２５を形成した。
【００５２】
なお、ＩＤＴ電極に連なるように、外部との電気的接続のための電極パッドをＩＤＴ電極と同様の積層金属膜により形成した。また、この電極パッド部分に、開口部を有するように、温度特性改善膜２４及び保護膜２５を形成した。
【００５３】
比較のために、Ｃｕ膜２３ｃを成膜しなかったことを除いては、上記第２の実施形態と同様にして、第２の比較例の弾性波装置を得た。
【００５４】
電極パッドにボンディングワイヤを接続し、図６に示すようにＩＤＴ電極に８００ｍＷの電力を投入し、耐電力試験を行った。図７は、第２の実施形態における耐電力試験のときの伝送特性を示す波形である。この波形における１０ｄＢＦＬ位置、すなわち挿入損失が最小の部分に比べて挿入損失が１０ｄＢ低い部分の周波数位置により耐電力性を評価した。
【００５５】
耐電力試験については、８００ｍＷの電力を印加し続け、上記１０ｄＢＦＬ位置の周波数の変化である１０ｄＢＦＬ変化率を求めた。すなわち、１０ｄＢＦＬ変化率＝｛（試験時間ｔにおける１０ｄＢＦＬ周波数−初期状態の１０ｄＢＦＬ周波数）／初期状態の１０ｄＢＦＬの周波数｝（ｐｐｍ）を求めた。結果を図８に示す。また、比較のために用意した上記第２の比較例の耐電力試験結果も図８に併せて示す。
【００５６】
図８から明らかなように、第２の比較例では、耐電力試験において、試験時間が経過するにつれて、１０ｄＢＦＬ変化率が次第に大きくなっていくことがわかる。例えば、１５時間では、１０ｄＢＦＬ変化率は、２時間後の値の約８倍〜９倍程度と非常に大きくなっていることがわかる。
【００５７】
これに対して、第２の実施形態の弾性波装置２１では、１５時間経過後においても、１０ｄＢＦＬ変化率はほとんど変わっておらず、周波数特性がさほど変化していないことがわかる。
【００５８】
これは、第２の比較例では、ＡｌＣｕ合金膜とＰｔ膜との間のＴｉ膜中のＴｉがＡｌＣｕ合金膜側に拡散していることにより、周波数が高域側にシフトしているためと考えられる。すなわち、Ｔｉ膜の拡散により、ＡｌＣｕ合金中にＴｉが拡散したことによって、周波数特性が変化していると考えられる。
【００５９】
これに対して、第２の実施形態では、ＡｌＣｕ合金膜２３ｂと、Ｔｉ膜２３ｄとの間にＣｕ膜２３ｃが設けられているため、Ｔｉ膜２３ｄ中のＴｉの拡散が抑制されている。このため、耐電力試験における周波数変化率を抑制することが可能とされている。従って、耐電力試験における周波数特性の劣化を抑制することができ、ひいては、耐電力性に優れた弾性波装置２１を提供することができる。
【００６０】
なお、第１，第２の実施形態では、ＡｌＣｕ合金膜により、第１の金属膜が形成されていたが、第１の金属膜は、ＡｌＣｕ合金だけでなく、Ａｌに他の金属を添加してなる様々なＡｌ基合金膜により形成することができる。すなわち、Ａｌを主体とし、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む合金膜を用いることができる。また、第１の金属膜はＡｌ膜により形成されていてもよい。
【００６１】
他方、第２の金属膜は、Ｐｔにより形成されていたが、Ｐｔ以外の他の金属または該金属を主体とする合金により形成されていてもよい。すなわち、第２の金属膜は、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｎｉ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属または該金属を主体とする合金により形成することができる。
【００６２】
第１及び第２の金属膜が上記のような様々な金属もしくは合金により形成されている場合であっても、上記第１，第２の実施形態と同様に、Ｃｕ膜が第１の金属膜側に配置されていることにより、Ｔｉの拡散によるＴｉ膜の欠損を確実に抑制することができる。
【００６３】
なお、上記ＡｌまたはＡｌ基合金からなる第１の金属膜と、第２の金属膜との間に配置されるＴｉ膜の膜厚は、弾性波の波長に対する比である波長比で１．５％以下であることが望ましい。波長比が１．５％を超えると、弾性波装置や弾性境界波装置としての特性劣化が大きくなる。従って、波長比は１．５％以下であることが望ましい。
【００６４】
第２の実施形態では、周波数温度係数ＴＣＦの絶対値を低めるために、酸化ケイ素により温度特性改善膜２４が形成されている。
【００６５】
また、上記保護膜２５について、窒化ケイ素だけでなく酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）、酸化チタン、窒化チタン、炭化ケイ素などを用いてもよい。
【００６６】
また、温度特性改善膜２４や保護膜２５は、複数の絶縁層を積層してなる積層膜により形成されていてもよい。
【００６７】
さらに、第１，第２の実施形態では、最上部にＴｉ膜３ａ，２３ａが設けられたが、Ｔｉ膜３ａ，２３ａは設けられずともよい。
【００６８】
第１，第２の実施形態では、弾性表面波装置につき説明したが、本発明は、ＩＤＴ電極を覆うように設けられた誘電体層をさらに備え、該誘電体層と圧電基板との界面を伝搬する弾性境界波を利用した弾性境界波装置にも適用することができる。
【００６９】
また、共振子だけでなく、帯域フィルタや遅延線などの様々な弾性波デバイスに本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…弾性波装置
２…圧電基板
３…ＩＤＴ電極
３ａ…Ｔｉ膜
３ｂ…ＡｌＣｕ合金膜
３ｃ…Ｃｕ膜
３ｄ…Ｔｉ膜
３ｅ…Ｐｔ膜
３ｆ…ＮｉＣｒ膜
４，５…反射器
１２…ＬｉＮｂＯ３基板
１３ａ…Ｔｉ膜
１３ｂ…ＡｌＣｕ合金膜
１３ｃ…Ｃｕ膜
１３ｄ…Ｔｉ膜
１３ｅ…Ｐｔ膜
１３ｆ…ＮｉＣｒ膜
２１…弾性波装置
２２…圧電基板
２３…ＩＤＴ電極
２３ａ…Ｔｉ膜
２３ｂ…ＡｌＣｕ合金膜
２３ｃ…Ｃｕ膜
２３ｄ…Ｔｉ膜
２３ｅ…Ｐｔ膜
２３ｆ…ＮｉＣｒ膜
２４…温度特性改善膜
２５…保護膜
【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ＩＤＴ電極とを備え、
前記ＩＤＴ電極が、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜からなり、該積層金属膜が、ＡｌまたはＡｌ基合金からなる第１の金属膜と、前記第１の金属膜とは異なる金属もしくは合金からなる第２の金属膜と、前記第１，第２の金属膜間に配置されているＣｕ膜及びＴｉ膜とを有し、Ｃｕ膜及びＴｉ膜の内Ｃｕ膜が第１の金属膜側に配置されている、弾性波装置。
【請求項２】
前記Ａｌ基合金が、Ａｌを主体とし、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記第２の金属膜が、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｎｉ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属または該金属を主体とする合金からなる、請求項１または２に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記Ｔｉ膜の膜厚が、弾性波の波長に対する波長比で１．５％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項５】
弾性表面波装置である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項６】
前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられた誘電体層をさらに備え、該誘電体層と圧電基板との界面を伝搬する弾性境界波を利用している弾性境界波装置である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項１】
圧電基板と、
前記圧電基板上に形成されたＩＤＴ電極とを備え、
前記ＩＤＴ電極が、複数の金属膜を積層してなる積層金属膜からなり、該積層金属膜が、ＡｌまたはＡｌ基合金からなる第１の金属膜と、前記第１の金属膜とは異なる金属もしくは合金からなる第２の金属膜と、前記第１，第２の金属膜間に配置されているＣｕ膜及びＴｉ膜とを有し、Ｃｕ膜及びＴｉ膜の内Ｃｕ膜が第１の金属膜側に配置されている、弾性波装置。
【請求項２】
前記Ａｌ基合金が、Ａｌを主体とし、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｕ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む、請求項１に記載の弾性波装置。
【請求項３】
前記第２の金属膜が、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｎｉ及びＣｒからなる群から選択された少なくとも１種の金属または該金属を主体とする合金からなる、請求項１または２に記載の弾性波装置。
【請求項４】
前記Ｔｉ膜の膜厚が、弾性波の波長に対する波長比で１．５％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項５】
弾性表面波装置である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【請求項６】
前記ＩＤＴ電極を覆うように設けられた誘電体層をさらに備え、該誘電体層と圧電基板との界面を伝搬する弾性境界波を利用している弾性境界波装置である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１３５４６９（Ｐ２０１１−１３５４６９Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９４７９２（Ｐ２００９−２９４７９２）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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