弾性表面波装置及びその製造方法並びに通信機器
【課題】 溶融性金属材料に対するバリアメタルとして、充分に機能する電極層を含んだ結合用電極を有しつつ、この電極に生じる膜応力を緩和すること。
【解決手段】 弾性表面波素子は、圧電基板１上に形成された励振電極と、実装基板と接続されるための結合用電極Ｅとを含む。結合用電極Ｅは、圧電基板１に形成された下地電極２と、密着電極層３及びバリアメタル電極層４が積層されている中間層７とを備えている。バリアメタル電極層４は、不純物含有層４Ｂを少なくとも１層含む。結合用電極Ｅは、励振電極の外周を取り囲む位置に形成されている環状電極１１や、励振電極に接続されている配線電極１２である。圧電基板１、下地電極２、密着電極層３、バリアメタル電極層４、のうちの少なくとも１つの表面は、ボンバード処理を施して粗面化している。これにより、各層に生じる膜応力による反りを抑制することができる。
【解決手段】 弾性表面波素子は、圧電基板１上に形成された励振電極と、実装基板と接続されるための結合用電極Ｅとを含む。結合用電極Ｅは、圧電基板１に形成された下地電極２と、密着電極層３及びバリアメタル電極層４が積層されている中間層７とを備えている。バリアメタル電極層４は、不純物含有層４Ｂを少なくとも１層含む。結合用電極Ｅは、励振電極の外周を取り囲む位置に形成されている環状電極１１や、励振電極に接続されている配線電極１２である。圧電基板１、下地電極２、密着電極層３、バリアメタル電極層４、のうちの少なくとも１つの表面は、ボンバード処理を施して粗面化している。これにより、各層に生じる膜応力による反りを抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波装置及びその製造方法に関する。この弾性表面波装置は、特に、移動体通信機器等の無線通信回路に好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波共振器や弾性表面波フィルタ等を有する弾性表面波装置が、マイクロ波帯を利用する各種無線通信機器、車載用機器や医療用機器等のように幅広い分野で用いられている。そして、それらの機器の小型化に伴い、弾性表面波装置は、より小型化が求められている。図９は、従来の代表的な弾性表面波（Surface Acoustic Wave）装置１００の概略断面図である。
【０００３】
弾性表面波装置１００は、弾性表面波素子Ｓと実装基板１２０とを含んでいる。弾性表面波素子Ｓは、圧電基板１１０と、圧電基板１１０上にある櫛歯状電極のＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極１１１と、配線電極としての入出力用の電極パッド１１２とを備えている。一方、実装基板１２０は、駆動回路、共振回路、接地回路等の外部回路に接続されている電極パターン１２１を備えている。この電極パターン１２１上には、電極パッド１１２と接続するための、半田等の溶融性金属材料で形成されたバンプ接続体１３０が形成されている。
【０００４】
また、弾性表面波装置１００には、ＩＤＴ電極１１１を取り囲む空間の気密性を保持するために、弾性表面波装置１００の平面視で環状に形成された環状電極部１３１が形成されている。バンプ接続体１３０は、蒸着法，印刷法，転写法，無電解メッキ法又は電解メッキ法等を用いて、形成される。
【０００５】
環状電極部１３１は、蒸着法等により、圧電基板１１０上にメタライジング膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることにより、形成される。
【０００６】
圧電基板１１０と実装基板１２０とは、それぞれ対向した位置に形成されている電極パッド１１２と電極パターン１２１とが位置合わせされ、載置される。そして、リフロー溶融法によりバンプ接続体１３０を溶融することで、圧電基板１１０と実装基板１２０とは、電気的及び機械的に接続される。また、圧電基板１１０と実装基板１２０とは、環状電極部１３１によって、機械的に接続される。
【０００７】
このようにして、弾性表面波装置１００は、弾性表面波素子ＳのＩＤＴ電極１１１が設けられた機能面と、実装基板１２０の電極パターン１２１のある面とを対向し、フェースダウンで載置固定したフリップチップ方式で実装されている（例えば、特許文献１参照）。図１０は、従来の弾性表面波装置に含まれる電極パッド１１２の断面図である。弾性表面波装置は、図９のように、Ａｌ（アルミニウム）もしくはＡｌ合金によるインターデジタル電極（図９では、ＩＤＴ電極１１１）と、インターデジタル電極と外部回路（図示せず）とを接続するための電極パッド１１２を備えている。弾性表面波装置は、また、電極パッド１１２上に形成されたバンプ接続体（図９では、バンプ接続体１３０）によって、フェイスダウンボンディングされている。
【０００８】
電極パッド１１２は、圧電基板１１０上に形成されている下地電極１１３と、下地電極１１３の上面に形成されている密着電極層としてのＣｒ（クロム）層１１４と、そのＣｒ層１１４の表面に形成されているＮｉ（ニッケル）層１１５と、Ａｕ（金）等の金属で形成されており、電極パッド１１２の最表部を形成しているＡｕ（金）電極層１１６とを備えている。
【０００９】
下地電極１１３は、ＡｌもしくはＡｌ合金で形成されている。Ｃｒ層１１４は、下地電極１１３の表面の全部又は一部を覆うように、形成されている。Ｃｒ層１１４は、Ｎｉ層１１５の密着力を高めるために、下地電極１１３とＮｉ層１１５との間に介在している。Ｎｉ層１１５には、バリアメタルとして、Ｎｉ材料が単層で形成されている。このバリアメタルとは、異なる金属膜あるいは半導体と金属膜との間で起こる拡散及び反応による他の相の形成を阻止するために、電極パッド１１２に挟み込まれる金属薄膜のことを示す（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平４−２９３３１０号公報
【特許文献２】特開平１１−２３４０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２のように、配線電極（電極パッド）１１２に含まれるＮｉ層１１５は、バリアメタルとして形成されているため、Ｎｉ層１１５の膜は、比較的厚く形成されている。ここでは、下地電極１１３とＡｕ電極層１１６とに挟まれたＣｒ層１１４及びＮｉ層１１５をまとめて、「中間層１１７」と呼ぶ。この中間層１１７には、Ｎｉ層１１５が比較的厚く形成されているので、Ｎｉ層１１５に強い膜応力が生じるおそれがある。そして、Ｎｉ層１１５に生じる膜応力により、電極パッド１１２全体にその膜応力が伝わってしまい、配線電極１１２を形成する下地電極１１３、Ｃｒ層１１４やＮｉ層１１５、の各層の界面において、その膜応力を吸収できず、各層どうしの接合強度が低下してしまう。特に、各層どうしの接合強度が低下することによって、Ｎｉ層１１５が形成されている部分より下方の層の界面で剥離が生じやすく、このため、配線電極１１２の電気的接続を充分に確保することができなくなり、弾性表面波装置１００の信頼性の確保ができなくなる。
【００１１】
一方、配線電極１１２と同様の構造を環状電極に用いることができるが、この場合も同様に、環状電極は、中間層１１７に含まれるＮｉ層１１５に生じた膜応力により、この環状電極を形成する各層の界面で、剥離を生じるおそれがある。このため、この環状電極を含む環状電極部１３１は、ＩＤＴ電極１１１が形成されている空間の気密性を充分に確保することができなくなる。
【００１２】
そのため、Ｎｉ層１１５に生じる膜応力による剥離をなくすために、電極パッド１１２や環状電極が形成された段階で弾性表面波素子Ｓを加熱し、電極パッド１１２を形成する各層の密着強度を上げることが考えられる。しかし、弾性表面波素子Ｓを加熱することは、圧電基板１１０の有する焦電効果により、この圧電基板１１０上に形成された電極を破壊してしまうおそれがあるため、好ましくない。
【００１３】
また、環状電極部１３１のＮｉ層１１５の膜応力が大きくなると、圧電基板１１０にもその膜応力が伝わり、結果として、圧電基板１１０に反りが生じてしまう。このことは、フォトリソグラフィで用いるステッパー露光におけるパターン精度、圧電基板１１０の搬送やステージ上への真空吸着等の弾性表面波装置の製造工程において、多くの不具合を生じる。それに加え、圧電基板１１０の径が大きくなると、Ｎｉ層１１５に生じた膜応力による反りが、圧電基板１１０上で拡大されてしまうことから、圧電基板１１０は、特に、真空吸着の際、割れを生じるおそれがある。
【００１４】
ところで、リフトオフ法を用いて下地電極１１３上に中間層１１７を形成し、電極パッド１１２を形成していく過程では、図１１に示すように、まず、中間層１１７及びＡｕ電極層１１６を形成する領域以外に、逆テーパーでオーバーハング形状のフォトレジスト膜１１９が形成される。次いで、このフォトレジスト膜１１９でマスキングをしながら、Ｃｒ層１１４、Ｎｉ層１１５及びＡｕ電極層１１６を順に積層していき、電極パッド１１２が形成される。
【００１５】
このとき、電極パッド１１２を形成する各層（１１４，１１５，１１６）は、下地電極１１３上に積層するのと同時に、フォトレジスト膜１１９上にも順に各層（１３４，１３５，１３６）を積層する。このため、フォトレジスト膜１１９上に形成されたＮｉ層１３５に生じる膜応力が、フォトレジスト膜１１９に伝わる。そして、フォトレジスト膜１１９に、反りが生じてしまい、この結果、レジスト開口部は、その端部が持ち上がってしまい、設計面積以上に広がってしまう。これにより、下地電極１１３の設計面積以外の部分に中間層１１７を形成する材料が付着してしまい、ＡｌもしくはＡｌ合金から成る下地電極１１３の周囲にバリとなり残ってしまう。このバリが、設計面積以上に大きな面積で付着してしまうと、ＩＤＴ電極１１１に短絡してしまう可能性がある。
【００１６】
また、バリが極薄く付着していることから、このバリは、基板や電極への密着性が低く、剥がれやすい。これにより、剥がれてしまったバリは、周囲の電極と短絡しやすく、この結果、弾性表面波装置の特性不良が発生する。そこで、前述のようなＮｉ層１１５（１３５）に生じる膜応力を低減するために、Ｎｉ層１１５（１３５）の膜厚は薄くすればよい。
【００１７】
しかし、Ｎｉ層１１５（１３５）を極端に薄い膜厚にすると、Ｎｉ層１１５は、本来の目的であるバリアメタルとしての機能を果たさなくなる。本発明は、このような背景のもとになされたもので、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能する電極層を含んだ結合用電極を有しつつ、この電極に生じる膜応力を緩和することができ、気密性や信頼性に優れた弾性表面波装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の弾性表面波装置は、実装基板上に弾性表面波素子をワイヤレスボンディング方式で実装した弾性表面波装置であって、前記弾性表面波素子は、圧電基板の主面に形成された励振電極と、圧電基板の主面に形成され、前記実装基板上の電極と接続されるための結合用電極とを有するものであり、前記結合用電極は、前記圧電基板の主面に、Ａｌを主成分とする金属材料を用いて形成されている下地電極と、前記下地電極上に形成された中間層とを含み、前記中間層は、密着電極層及びバリアメタル電極層が積層されたものであり、前記バリアメタル電極層は、不純物含有層を少なくとも１層含んでいることを特徴とする。
【００１９】
この構成により、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能する電極層を含んだ結合用電極を用いて、弾性表面波素子を実装基板上に実装することができる。結合用電極に含まれるバリアメタル電極層が、少なくとも一層以上の不純物含有層を含んだ積層体で形成されることにより、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能する電極層を含んだ結合用電極を有しつつ、バリアメタル電極層の膜応力を緩和することができる。これにより、電極剥離が発生せず、特性不良が生じない結合用電極を有することができるので、気密性に優れ、信頼性に優れた弾性表面波装置を提供することができる。
【００２０】
この結合用電極は、前記励振電極の外周を取り囲む位置に形成されている環状電極であってもよい。また、結合用電極は、前記励振電極に接続されている配線電極であってもよい。
【００２１】
また、前記バリアメタル電極層は、Ｎｉ、Ｃｕのうちの少なくとも１つの材料を含んでいることが好ましい。これにより、半田等の溶融性金属の拡散を良好に抑制することができるので、もろい金属間化合物の形成や金属層間の剥離を引き起こしにくく、弾性表面波装置の信頼性を高めることができる。
【００２２】
また、前記不純物含有層は、前記バリアメタル電極層を形成する材料に、炭素，硫黄，酸素のうちの少なくとも１つの材料を不純物として含んでいることが好ましい。これにより、不純物含有層は、バリアメタル電極層に生じる膜応力を低減することができる。また、前記バリアメタル電極層の厚さは、０．５μｍ〜１．５μｍの範囲にあることが好ましい。これにより、バリアメタル層の膜厚が、０．５μｍより薄いときのように、半田等の接続金属に対するバリアメタルとしての役割が劣ることもなく、また、１．５μｍより厚いときのように、膜応力が著しく大きくなることもない。
【００２３】
また、前記密着電極層は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｐｔのうちの少なくとも１つの材料を含んでいることが好ましい。これにより、下地電極とバリアメタル電極層との密着性を高めることができる。
【００２４】
また、本発明の弾性表面波装置の製造方法は、圧電基板の主面に、励振電極と、実装基板上の電極に接続されるための結合用電極とを形成して弾性表面波素子を作製し、この弾性表面波素子を、前記実装基板上にワイヤレスボンディング方式で実装する弾性表面波装置の製造方法であって、前記結合用電極は、前記圧電基板の主面にＡｌを主成分とする金属材料を用いて、前記結合用電極の下地電極を形成する第１の工程と、前記下地電極上に、密着電極層を形成する第２の工程と、前記密着電極層上に、バリアメタル電極層と不純物含有層との積層体を形成する第３の工程とにより製造されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成により、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能する電極層を含んだ結合用電極を形成することができ、その結合用電極を用いて、弾性表面波素子を実装基板上に実装することで弾性表面波装置を製造することができる。結合用電極に含まれるバリアメタル電極層が、少なくとも一層以上の不純物含有層を含んだ積層体で形成されることにより、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能する電極層を含んだ結合用電極を有しつつ、バリアメタル電極層の膜応力を緩和することができる。これにより、電極剥離が発生せず、特性不良が生じない結合用電極を形成することができるので、結果として、気密性や信頼性に優れた弾性表面波装置を製造することができる。
【００２６】
また、前記下地電極を形成する前の前記圧電基板、前記密着電極層を形成する前の前記下地電極、前記バリアメタル電極層を形成する前の前記密着電極層、前記不純物含有層を含む前記バリアメタル電極層、のうちの少なくとも１つの表面を、アルゴンイオン，酸素イオン，窒素イオンのうちの少なくとも１つによりボンバード処理を施して粗面化することが好ましい。これにより、結合用電極を形成する各層の界面が粗面化されることで、各層に生じる膜応力による反りをさらに抑制することができる。
【００２７】
この結合用電極は、前記励振電極の外周を取り囲む位置に形成されている環状電極であってもよい。また、結合用電極は、前記励振電極に接続されている配線電極であってもよい。
【００２８】
また、前記バリアメタル電極層は、Ｎｉ、Ｃｕのうちの少なくとも１つの材料を含んでいることが好ましい。これにより、半田等の溶融性金属の拡散を良好に抑制することができるので、もろい金属間化合物の形成や金属層間の剥離を引き起こしにくく、弾性表面波装置の信頼性を高めることができる。
【００２９】
また、前記不純物含有層は、前記バリアメタル電極層を形成する材料に、炭素，硫黄，酸素のうちの少なくとも１つの材料を不純物として含んでいることが好ましい。これにより、不純物含有層は、バリアメタル電極層に生じる膜応力を低減することができる。
【００３０】
また、前記バリアメタル電極層の厚さは、０．５μｍ〜１．５μｍの範囲にあることが好ましい。これにより、バリアメタル層の膜厚が、０．５μｍより薄いときのように、半田等の接続金属に対するバリアメタルとしての役割が劣ることもなく、また、１．５μｍより厚いときのように、膜応力が著しく大きくなることもない。
【００３１】
また、前記密着電極層は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｐｔのうちの少なくとも１つの材料を含んでいることが好ましい。これにより、下地電極とバリアメタル電極層との密着性を高めることができる。
【００３２】
本発明の通信機器は、送信信号を搬送波信号に重畳させてアンテナ送信信号とするミキサと、前記アンテナ送信信号の不要信号を減衰させる請求項１乃至７のいずれかの弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、前記アンテナ送信信号を増幅するとともに増幅された前記アンテナ送信信号をデュプレクサを介してアンテナへ出力するパワーアンプとを具備する送信回路を備えたことを特徴とするものである。また、本発明の通信機器は、アンテナで受信されデュプレクサを通ったアンテナ受信信号を増幅するローノイズアンプと、増幅された前記アンテナ受信信号の不要信号を減衰させる請求項１乃至７のいずれかの弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、前記アンテナ受信信号の搬送波信号から受信信号を分離するミキサとを具備する受信回路を備えたことを特徴とするものである。
【００３３】
上記の構成により、通信機器が落下等しても、気密性に優れ、信頼性に優れた弾性表面波装置を用いているので、弾性表面波装置の破損や特性が劣化することがなく、その結果、耐久性、信頼性の高い通信機器となる。
【００３４】
また、本発明のデバイスは、圧電基板と、前記圧電基板の主面に形成された、弾性表面波を発生させる第１の電極と、実装基板と、前記圧電基板と前記実装基板とを結合させる第２の電極であって、Ａｌを主成分とする金属から成るとともに前記圧電基板の前記主面に形成された下地電極、前記下地電極上に形成された密着電極層、及び前記密着電極層上に形成されるとともに第１の金属層と前記第１の金属層よりも不純物を多く含有する第２の金属層を含むバリアメタル電極層を含む第２の電極とを備えたことを特徴とする。
【００３５】
この構成により、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能するバリアメタル電極層を含んだ第２の電極を用いて、弾性表面波を発生させる第１の電極が形成された圧電基板を実装基板上に実装することができる。第２の電極に含まれるバリアメタル電極層が、第１の金属層とそれよりも不純物を多く含有する第２の金属層を含む積層体で形成されることにより、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能するバリアメタル電極層を含んだ第２の電極を有しつつ、バリアメタル電極層の膜応力を緩和することができる。これにより、電極剥離が発生せず、特性不良が生じない第２の電極を有することができるので、気密性に優れ、信頼性に優れたデバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明の一実施形態にかかる弾性表面波素子の平面図である。弾性表面波素子Ｓ１は、圧電基板１と、櫛歯状電極を有するＩＤＴ電極８と、ＩＤＴ電極８への電気信号の入出力用の配線電極１２と、ＩＤＴ電極８と配線電極１２とを接続するための引き出し配線９と、ＩＤＴ電極８の周囲を気密封止するための環状電極１１とを備えている。また、圧電基板１には、そのＩＤＴ電極８が形成されている側（主面）のＩＤＴ電極８や引き出し配線９上に保護膜１０が形成されている。
【００３８】
圧電基板１は、例えば、３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3単結晶、６４°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ3単結晶、又は、４５°Ｘカット−Ｚ伝搬のＬｉＢ4Ｏ7単結晶等の圧電性を有する材料を用いて形成されている。これにより、圧電基板１は、電気機械結合係数を大きく、かつ、群遅延時間温度係数を小さくすることができる。
【００３９】
また、圧電基板１の厚みは、好ましくは、０．３〜０．５ｍｍ程度である。このため、その厚みが０．３ｍｍ未満で薄く形成されたときのように、圧電基板１が脆くなることもなく、逆に、その厚みが０．５ｍｍを超えて厚く形成されたときのように、材料コストが大きくなることもない。
【００４０】
ＩＤＴ電極８は、弾性表面波の発生のための励振電極である。ＩＤＴ電極８は、互いに噛み合うような櫛歯状に形成されている。ＩＤＴ電極８は、好ましくは、その対数が５０〜２００であり、電極指の幅が０．１〜１０μｍであり、電極指の間隔が０．１〜１０μｍであり、電極指の交差幅が１０〜８０μｍである。そして、ＩＤＴ電極８は、弾性表面波共振器や弾性表面波フィルタとしての所期の特性を良好に得るために、０．２〜０．４μｍの厚みを有する。なお、ＩＤＴ電極８は、発生される弾性表面波を反射し効率よく共振させるために、弾性表面波の伝搬路の両端に、反射器を設けた構造としてもよい。
【００４１】
また、ＩＤＴ電極８は、Ａｌ−Ｃｕ系のＡｌ合金の金属材料を用いて形成されている。Ａｌ−Ｃｕ系のＡｌ合金に加えられるＣｕ以外の金属には、Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ等の金属が用いられることもある。なお、ＩＤＴ電極８は、Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ等の金属を含むＡｌ合金をそれぞれ積層して、形成されたものでよい。
【００４２】
また、ＩＤＴ電極８は、複数の電極指を平行に配列したスリット型の反射器にも適用できる。なお、ＩＤＴ電極８は、図１のように、２重モード弾性表面波共振器フィルタとラダー型弾性表面波フィルタが混在した弾性表面波フィルタを構成する例を示したが、２重モード弾性表面波共振器フィルタまたはラダー型弾性表面波フィルタを構成するものであってもよい。
【００４３】
ＩＤＴ電極８は、複数の引き出し配線９によって、複数の配線電極１２と接続されている。ＩＤＴ電極８と引き出し配線９とは、絶縁性の保護膜１０で覆われている。
【００４４】
配線電極１２は、導電性の金属材料で形成されている。配線電極１２が、半田等の溶融性金属材料により、この配線電極１２と対向する位置に形成されている実装基板（図示せず）上の配線接続電極（図示せず）と接合されることで、弾性表面波素子Ｓ１内のＩＤＴ電極８と、実装基板に接続されている外部配線（図示せず）とが、電気的かつ機械的に接続される。
【００４５】
環状電極１１は、ＩＤＴ電極８を取り囲む位置に形成されている。そして、環状電極１１が、半田等の溶融性金属材料により、この環状電極１１と対向する位置に形成されている実装基板上の環状接続電極（図示せず）と接合されることで、弾性表面波素子Ｓ１と実装基板とが、機械的に接続される。
【００４６】
ＩＤＴ電極８及び引き出し配線９は、スパッタリング法、蒸着法又はＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長法）等の薄膜形成法を用いて、Ａｌを主成分とするＡｌ合金により、形成される。そして、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングされ、所定の形状となる。
【００４７】
保護膜１０は、ＣＶＤ法又は蒸着法等の薄膜形成法を用いて、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜、Ｓｉ膜等の絶縁体により形成される。
【００４８】
このようにして、弾性表面波素子Ｓ１は、上記のようなＩＤＴ電極８を少なくとも一対備えている。この弾性表面波素子Ｓ１は、所望の特性を得るために、複数対のＩＤＴ電極８を、直列接続、並列接続等の接続方式で接続したものを備えることができる。
【００４９】
図２は、図１における環状電極１１のＡ−Ａ’線での拡大断面図である。図３は、図１における配線電極１２のＢ−Ｂ’線での拡大断面図である。
【００５０】
環状電極１１は、Ａｌ合金から形成されている下地電極２と、下地電極２上に形成されている密着電極層３と、密着電極層３上に積層されているバリアメタル電極層４と、環状電極１１の最表層を形成しているＡｕ電極層６とを含んでいる。図２の例では、バリアメタル電極層４は５層の積層体となっている。バリアメタル電極層４の母材のみからなる母材層４Ａが３層あり、それらに挟まれる形で２層の不純物含有層４Ｂが積層されている。例えば、不純物含有層４Ｂはバリアメタル電極層４の母材に不純物を添加して形成する。ここでは、下地電極２とＡｕ電極層６とに挟まれた密着電極層３及びバリアメタル電極層４をまとめて、「中間層７」と呼ぶ。
【００５１】
下地電極２は、スパッタリング法、蒸着法又はＣＶＤ法等の薄膜形成法を用いて、Ａｌを主成分とするＡｌ合金により、形成される。下地電極２の厚みは、０．２μｍ〜０．４μｍである。そして、フォトリソグラフィ法によりパターニングされ、所定の形状となる。
【００５２】
密着電極層３は、下地電極２との密着性を高めるために、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｐｔ等を含む材料が用いられる。とりわけ、先に挙げた材料のうち、ＣｒやＴｉを用いて密着電極層３が形成された場合、Ａｌ合金で形成されている下地電極２との密着性を高めることができる。また、密着電極層３の厚みは、０．０１μｍ〜０．０３μｍである。
【００５３】
バリアメタル電極層４は、半田の拡散を抑制するために、ＮｉやＣｕを含む材料が用いられる。これにより、半田の拡散を良好に抑制することができるので、もろい金属間化合物の形成や金属層間の剥離を引き起こしにくく、弾性表面波装置の信頼性を高めることができる。とりわけ、先に挙げた材料のうち、Ｎｉを用いてバリアメタル電極層４が形成された場合、Ｃｕを用いた場合に比べて、半田の拡散速度を遅くすることができ、リフロー時に半田が下地電極２まで拡散する半田食われを、さらに抑制できる。
【００５４】
また、バリアメタル電極層４に積層されている不純物含有層４Ｂは、バリアメタル電極層４に生じる膜応力を低減するために、主な材料として、Ｎｉが用いられ、不純物として、炭素，硫黄，酸素等の物質が添加されている。とりわけ、不純物含有層４Ｂに含ませる不純物として、炭素や酸素を用いた場合、不純物含有層４Ｂは、中間層７に生じる膜応力を低減することができる。特に、不純物として炭素を用いた場合、不純物含有層４Ｂを含む環状電極１１の電気抵抗が低減されるため、不純物含有層４Ｂは、弾性表面波素子Ｓ１の挿入損失を良好に向上することができる。
【００５５】
炭素が不純物として用いられた場合の不純物濃度は３．０〜３．５重量％程度であり、硫黄及び酸素についてもそれぞれ炭素と同程度かそれ以下の濃度である。なお、炭素，硫黄，酸素の不純物が自然に混入する場合の不純物濃度はｐｐｍのオーダーであり、きわめて小さい値となる。
【００５６】
不純物含有層４Ｂを含むバリアメタル電極層４全体としての膜厚は、０．５μｍ〜１．５μｍの範囲で形成されていることが好ましい。このとき、バリアメタル層４の膜厚が、０．５μｍより薄いときのように、半田等の接続金属に対するバリアメタルとしての役割が劣ることもなく、また、１．５μｍより厚いときのように、膜応力が著しく大きくなることもない。
【００５７】
また、不純物含有層４Ｂを含むバリアメタル電極層４は、図２のようにそれらの界面が明確に区別できる構成でなくてもよく、バリアメタル電極層４の厚み方向において不純物の濃度が徐々に変化する構成であってもよい。即ち、バリアメタル電極層４の厚み方向において不純物の濃度に勾配がある構成であってもよい。このような構成は、例えば、バリアメタル電極層４をスパッタリング法や蒸着法等の薄膜形成法によって形成する際に、成膜装置内の雰囲気中における不純物の濃度を徐々に変化させることによって形成でき、また、スパッタリング法で形成する際に不純物の濃度に勾配があるターゲットを用いて形成することができる。
【００５８】
環状電極１１は、スパッタリング法や蒸着法等の薄膜形成法を用いて、下地電極２上に、密着電極層３と、バリアメタル電極層４と、Ａｕ電極層６とが順に形成される。また、環状電極１１の所定の形状を得るために、リフトオフ法が用いられる。このリフトオフ法を用いた環状電極１１（結合用電極）の形成過程は、後述する。
【００５９】
また、図１３に示すように、密着電極層３とＡｕ電極層６との間に、１層のみの母材層４Ａと１層のみの不純物含有層４Ｂとの組合せから成るバリアメタル電極層４が形成されている場合であっても、中間層７に生じる膜応力を充分に低減し得る。
【００６０】
なお、配線電極１２は、環状電極１１と同様、下地電極２上に中間層７とＡｕ電極層６とを順に積層して、形成したものでよい（図３参照）。これにより、配線電極１２と環状電極１１とを、同一工程で形成することができる。
【００６１】
図４は、実装基板６０に弾性表面波素子Ｓ１を実装している弾性表面波装置９０の断面図である。
【００６２】
弾性表面波装置９０に含まれる実装基板６０は、基体６１と、環状接続電極６６と、配線接続電極６２とを備えている。また、環状接続電極６６上には、環状電極１１と直接的に接合するための環状封止材６５が形成されており、配線接続電極６２上には、配線電極１２と接合するための接続体６３が形成されている。なお、結合用電極としての環状電極１１は、半田や導体バンプ等の接続部材（環状封止材６５）を介して環状接続電極６６に直接的に環状接続電極６６に接続されている。即ち、環状電極１１は環状接続電極６６にボンディングワイヤ等のワイヤを用いないフリップチップ方式等によって接続されている。
【００６３】
基体６１は、例えば、セラミック基板と枠状セラミック基板とを積層することで形成されてもよく、単に一枚のセラミック基板として形成されてもよい。
【００６４】
配線接続電極６２及び環状接続電極６６は、基体６１の上に電解めっき又は無電解めっき法等によって形成される。
【００６５】
なお、接続体６３は、ここでは、配線接続電極６２上に形成される場合を示したが、配線電極１２上に形成されてもよい。
【００６６】
環状接続電極６６上に形成されている環状封止材６５及び配線接続電極６２上に形成されている接続体６３は、スクリーン印刷等の印刷法を用いて、半田ペースト，Ａｕ−Ｓｎペースト等の金属材料を形成する。環状封止材６５及び接続体６３は、また、ディスペンサー法を用いて、その金属材料を塗布することにより、同時に形成することもできる。
【００６７】
なお、この環状封止材６５は、ここでは環状接続電極６６上に形成される場合を示したが、環状電極１１上に形成されてもよい。
【００６８】
配線接続電極６２上に形成されている接続体６３は、たとえば、フォトリソグラフィ法、印刷法、ディスペンサー法を用いて、エポキシ系樹脂に銀フィラー等の導電性フィラーを混入した異方性導電樹脂を塗布して、形成される。接続体６３の材料となるエポキシ系樹脂は、必要以上に樹脂が広がらないように、粘度を高めるため、添加剤としてチクソ性付与剤を添加したり、フィラーの量で粘度を調整してもよい。なお、接続体６３は、弾性表面波素子Ｓ１の電極腐食が起こらないよう、不純物イオン濃度を極力低減したものが好ましい。接続体６３は、また、フォトリソグラフィ法を用いて、異方性導電樹脂を塗布して形成してもよい。
【００６９】
また、本発明のデバイスは、圧電基板１と、圧電基板１の主面に形成された、弾性表面波を発生させる第１の電極（図１のＩＤＴ電極８に相当する）と、実装基板と、圧電基板１と実装基板とを結合させる第２の電極（図１の環状電極１１（結合用電極）に相当する）であって、Ａｌを主成分とする金属から成るとともに圧電基板１の主面に形成された下地電極２、下地電極２上に形成された密着電極層３、及び密着電極層３上に形成されるとともに第１の金属層（図２のバリアメタル電極層４の母材層４Ａに相当する）と第１の金属層よりも不純物を多く含有する第２の金属層（図２の不純物含有層４Ｂに相当する）を含むバリアメタル電極層４を含む第２の電極とを備えた構成である。この構成においても、図１〜図５に示した弾性表面波装置と同様の作用効果を奏するデバイスが得られる。
【００７０】
弾性表面波を発生させる第１の電極は、弾性表面波を発生させる電極であればよく、ＩＤＴ電極８に限定されるものではないが、例えば、１個以上のＩＤＴ電極８、または１個以上のＩＤＴ電極８及びその両端に形成された反射器電極から成るものである。圧電基板１と実装基板とを結合させる第２の電極は、環状電極１１（結合用電極）に限定されず、１個以上のパッド状の電極等であってもよい。
【００７１】
本発明のデバイスは、携帯電話等の通信機器に内蔵される弾性表面波装置としての使用に限定されるものではなく、弾性表面波を利用した各種装置として使用でき、例えば、発振装置、周波数フィルタ装置、光導波路装置、光変調装置、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）装置等に適用できる。
【００７２】
弾性表面波装置９０は、以下の手順で製造される。
【００７３】
まず、弾性表面波素子Ｓ１は、ＩＤＴ電極８が形成された主面側を基体６１の上面に対面させるフェースダウン構成として、実装基板６０上に載置固定される。
【００７４】
配線電極１２は、その配線電極１２に対向した位置に形成されている配線接続電極６２と、接続体６３を介して接続される。また、環状電極１１は、その環状電極１１に対向した位置に形成されている環状接続電極６６と、環状封止材６５を介して接続される。そして、弾性表面波素子Ｓ１は、それを載置した実装基板６０とともにリフロー炉に入れられる。接続体６３や環状封止材６５は、リフロー溶融し、その後、リフロー炉から取り出されて常温まで冷やされ固まる。そして、配線電極１２、配線接続電極６２及び接続体６３から配線電極部９２が形成され、環状電極１１、環状接続電極６６及び環状封止材６５から環状電極部９１が形成される。これにより、弾性表面波素子Ｓ１と実装基板６０とが、電気的かつ機械的に接続される。
【００７５】
ところで、環状電極部９１は、弾性表面波素子Ｓ１の主面と、実装基板６０の実装面とにより、ＩＤＴ電極８を取り囲む位置に振動空間６７を形成する。この振動空間６７は、気密封止されている。この振動空間６７は、ＩＤＴ電極８の酸化等による劣化を抑制するために、低湿度の空気を封入し密閉することが好ましい。また、酸化等による劣化をさらに抑制するために、前記の空気に換えて、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを封入し、密閉してもよい。
【００７６】
次いで、ポッティング法や印刷法等により、弾性表面波素子Ｓ１の他方主面や周囲面に樹脂６４を塗布し、この樹脂６４を加熱硬化する。そして、各弾性表面波素子Ｓ１間の分離位置でダイシングすることにより、弾性表面波装置９０が完成する。
【００７７】
この弾性表面波装置９０は、環状電極部９１や樹脂６４が、振動空間６７の外周部を取り囲んでいるので、気密性、耐湿性を充分に確保でき、信頼性に優れている。
【００７８】
また、環状電極１１の中間層７として用いるバリアメタル電極層４には、内部に少なくとも一層以上の不純物含有層４Ｂを介在しているので、バリアメタル電極層４は、そこに生じる膜応力を緩和することができる。これにより、環状電極１１は、膜応力による電極剥離を生じるおそれが少なく、振動空間６７の気密性を充分に確保することができる。
【００７９】
さらに、弾性表面波装置９０は、環状電極部９１を形成する各層において、膜応力が生じにくいことにより、弾性表面波装置９０に反りが発生しにくいので、その振動空間６７を設計どおりの寸法で正確に製作することができる。これにより、より詳細な設計をすることができるので、弾性表面波装置９０は、薄型化や小型化をしつつも、信頼性を高くすることができる。
【００８０】
以下では、環状電極１１と配線電極１２との製造方法を説明する。また、ここからは、環状電極１１と配線電極１２とをまとめて、単に、結合用電極Ｅとして説明する。
【００８１】
図５は、結合用電極Ｅの製造方法を説明するための拡大断面図である。この実施形態では、結合用電極Ｅを形成する各層の界面が粗面化されており、そのため、各層に生じる膜応力をさらに吸収することができる。ここでは、この層表面を粗面化する過程も含め、結合用電極Ｅの製造方法を説明する。
【００８２】
結合用電極Ｅ（環状電極１１や配線電極１２）は、Ａｌ合金からなる下地電極２と、下地電極２上に形成された密着電極層３及びバリアメタル電極層４を含む中間層７と、配線電極１２の最表層に形成されるＡｕ電極層６とを含んでいる。また、バリアメタル電極層４には、バリアメタル電極層の母材層４Ａとバリアメタル電極層の母材層４Ａとの間に、１層以上の不純物含有層４Ｂが積層されている（この実施形態では、合計で２層）。
【００８３】
まず、下地電極２は、スパッタリング法、蒸着法やＣＶＤ法等の薄膜形成法を用いて、Ａｌを主成分とするＡｌ合金等の金属材料を被膜して、圧電基板１上に形成される。そして、フォトリソグラフィ法によりパターニングされ、所定の形状となる。
【００８４】
次いで、密着電極層３及びバリアメタル電極層４を形成する中間層７とその最上部にあるＡｕ電極層６とは、この順に、スパッタリング法又は蒸着法等の薄膜形成法を用いて形成される。
【００８５】
バリアメタル電極層４の形成時、スパッタリング成膜中に、炭素や硫黄の濃度の高いＮｉターゲット材に切替えてスパッタリングすることにより、そのとき形成されたバリアメタル電極層４に、炭素や硫黄の濃度の高い不純物含有層４Ｂが形成される。ターゲット材の不純物濃度は、炭素で３．０〜３．５重量％程度であり、硫黄、酸素もそれぞれ同程度である。
【００８６】
なお、不純物含有層４Ｂを含むバリアメタル電極層４の形成方法として、上述の方法以外に、スパッタリングガスとして使用するＡｒ等の不活性ガス中に、炭素や硫黄を不純物ドーピングガスとして混合する方法を用いてもよい。
【００８７】
また、不純物含有層４Ｂを含むバリアメタル電極層４は、バリアメタル電極層４をスパッタリング法によって形成する際に、スパッタリングの停止期間（インターバル）を設けることによって形成することもできる。即ち、１層目のバリアメタル電極層の母材層４Ａを形成した後に、スパッタリングを一旦停止し、その後再開する操作を行う。そうすると、１層目のバリアメタル電極層の母材層４Ａは、ターゲットに含まれる不純物をほぼそのまま含むことになるので、ターゲットの不純物の濃度と同程度の低い濃度の不純物を含むものとなる。一方、スパッタリングを再開して形成された２層目のバリアメタル電極層の母材層４Ａは、再開時に雰囲気中の不純物を取り込んで形成されるため、ターゲットの不純物の濃度と雰囲気中の不純物の濃度とを足し合わせた高い濃度の不純物含有層４Ｂが最初に形成され、その後ターゲットの不純物の濃度と同程度の低い濃度の不純物を含む母材層４Ａが形成される。これにより、１層目のバリアメタル電極層の母材層４Ａと２層目のバリアメタル電極層の母材層４Ａとの間に不純物含有層４Ｂが形成されることになる。このような停止期間を設けたスパッタリング法によって不純物含有層４Ｂを形成すると、不純物の濃度に勾配が形成され易くなる。
【００８８】
上記したようなスパッタリングの再開時に雰囲気中の不純物が取り込まれることの詳細な作用機構については明確ではないが、本発明者の実験によってスパッタリングの再開時に不純物含有層４Ｂが形成されることが確認されている。
【００８９】
ところで、結合用電極Ｅの各層が形成される前には、アルゴンイオン，酸素イオン，窒素イオンの少なくとも１種のイオンにより、少なくとも１層の界面をボンバードして、その表面を清浄化する方法が用いられる。これにより、結合用電極Ｅにおいてボンバードされた層の表面は、粗面化される（図では、全ての層の表面において、ボンバードされている）。特に、結合用電極Ｅを形成する各層の界面が粗面化されることで、各層に生じる膜応力による反りをさらに抑制することができる。
【００９０】
以下では、リフトオフ法により、弾性表面波素子上の結合用電極Ｅを製造するときの過程を説明する。
【００９１】
図６は、リフトオフ法により結合用電極Ｅが形成されたときの拡大断面図である。結合用電極Ｅには、上述のように、下地電極２上に中間層７及びＡｕ電極層６が、順に形成されている。
【００９２】
まず、圧電基板１上には、中間層７を形成する領域以外に、逆テーパーでオーバーハング形状のフォトレジスト膜２２が形成される。次いで、このフォトレジスト膜２２でマスクをしながら、密着電極層３、バリアメタル電極層４、Ａｕ電極層６を順に積層することで、結合用電極Ｅが形成される。このとき、結合用電極Ｅが形成されるのと同時に、フォトレジスト膜２２上にも、Ｃｒ層２３、Ｎｉ層２４、Ａｕ層２５が積層する。このＮｉ層２４は、バリアメタル電極層４と同様に、不純物含有層を内在している。これにより、結合用電極Ｅ形成時のリフトオフ工程において、Ｎｉ層２４の膜応力が低減され、フォトレジスト膜２２で形成されている開口部が持ち上がるおそれが少ない。よって、結合用電極Ｅの形成時に、バリを発生することが少なく、ほぼ設計どおりの位置に密着電極層３、バリアメタル電極層４、Ａｕ電極層６とを形成することができるので、この結合用電極Ｅの製造方法を用いることで、バリによる短絡不良の発生を少なくすることができ、結果として、歩留り率を向上することができる。
【００９３】
なお、ここでは、結合用電極Ｅは、リフトオフ法を用いて形成したが、他にも、フォトリソグラフィ法等のメタルマスクを使用する薄膜形成法を用いて形成してもよい。
【００９４】
本発明の弾性表面波装置は、携帯電話，ＰＨＳ（Personal Handy Phone）等の通信機器のバンドパスフィルタ及び通信機器に適用することができる。このバンドパスフィルタは、アンテナ送信信号をデュプレクサを介してアンテナへ出力する送信回路を備えた通信機器の送信回路に用いられるバンドパスフィルタであって、本発明の弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタである。また、このバンドパスフィルタは、アンテナ受信信号をデュプレクサを介して受信しアンテナ受信信号の搬送波信号から受信信号を分離する受信回路を備えた通信機器の受信回路に用いられるバンドパスフィルタであって、本発明の弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタである。
【００９５】
また、本発明の通信機器は、送信信号を搬送波信号（キャリア信号）に重畳させてアンテナ送信信号とするミキサと、アンテナ送信信号の不要信号を減衰させる本発明の弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、アンテナ送信信号を増幅するとともに増幅されたアンテナ送信信号をデュプレクサを介してアンテナへ出力するパワーアンプとを具備する送信回路を備えた通信機器である。また、本発明の通信機器は、アンテナで受信されデュプレクサを通ったアンテナ受信信号を増幅するローノイズアンプと、増幅されたアンテナ受信信号の不要信号を減衰させる本発明の弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、アンテナ受信信号の搬送波信号から受信信号を分離するミキサとを具備する受信回路を備えた通信機器である。
【００９６】
図１２に、通信機器である携帯電話に組み込まれる、バンドパスフィルタを有する高周波回路のブロック回路図の１例を示す。送信信号（高周波信号）をミキサ２２０によって搬送波信号に重畳させてアンテナ送信信号とし、バンドパスフィルタである弾性表面波装置２２１によりその不要信号が減衰され、パワーアンプ２２２で増幅された後、アイソレータ２２３と弾性表面波分波器（デュプレクサ）２１５を通り、アンテナ２１４から放射される。また、アンテナ２１４で受信されたアンテナ受信信号は、弾性表面波分波器２１５を通りローノイズアンプ２１６で増幅され、バンドパスフィルタである弾性表面波装置２１７でその不要信号が減衰された後、アンプ２１８で再増幅され、ミキサ２１９で低周波信号に変換される。
【００９７】
本発明の通信機器は、上記の送信回路及び受信回路の少なくとも一方を備えていればよく、両方を備えていてもよい。
【００９８】
本発明のバンドパスフィルタ及び通信機器は、本発明の弾性表面波装置を有していることから、耐久性に優れ、高い信頼性を有するものとなる。
【実施例】
【００９９】
以下、上述の実施形態に沿って作成した弾性表面波装置Ｓ１について、製造及び測定をおこなった結果を説明する。
【０１００】
圧電基板１は、３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3結晶を用いた。圧電基板１は、そのチップサイズが１．１ｍｍ×１．５ｍｍであった。また、実装基板６０は、そのチップサイズが７０ｍｍ×７０ｍｍであり、厚さ２５０μｍのアルミナ基板を用いた。このアルミナ基板に、無電解めっき法を用いて、合計１μｍ膜厚のＡｕ及びＮｉを形成した。
【０１０１】
図６のように、ＩＤＴ電極８から引き出された下地電極２及び環状電極１１を形成する部分以外に、リフトオフ法を用いるため、フォトレジスト膜２２でマスキングした。そして、スパッタリング法を用いて、結合用電極Ｅ（配線電極１２及び環状電極１１）を形成した。
【０１０２】
結合用電極Ｅは、下地電極２をＡｌ−Ｃｕ合金で形成し、密着電極層３をＣｒで形成し、バリアメタル電極層４をＮｉで形成し、最表層の電極層６をＡｕで形成した。
【０１０３】
また、結合用電極Ｅを形成する各電極層の厚さは、下地電極２が約１８０ｎｍであり、密着電極層３が約２０ｎｍであり、不純物含有層４Ｂを含めたバリアメタル電極層４が約１μｍであり、電極層６が約２００ｎｍであった。
【０１０４】
バリアメタル電極層４の内部には、スパッタリング法を用いた成膜中に、炭素及び硫黄濃度の高いＮｉターゲット材に切替えてスパッタリングすることで、２層の炭素及び硫黄濃度の高い不純物含有層４Ｂを含むことができた（図２参照）。
【０１０５】
実装基板６０の配線接続電極６２及び環状接続電極６６の上部には、予め、スクリーン印刷法を用いて、接続体６３及び環状封止材６５となる半田ペーストを塗布した。塗布した半田ペーストの線幅は、約１００μｍであった。
【０１０６】
そして、対向する配線接続電極６２と配線電極１２とが接続する位置に、フェースダウンで載置した後、リフロー炉で２４０℃の温度で５分間、リフロー溶融し、その後、溶融した半田を常温で硬化した。
【０１０７】
次いで、弾性表面波素子Ｓ１の上部には、ポッティング法を用いてエポキシ樹脂６４を塗布した後、乾燥炉で１５０℃の温度で５分間、加熱硬化させた。
【０１０８】
最後に、各チップ間の分離位置でダイシングすることにより、個々の弾性表面波素子Ｓ１を形成して、２．５ｍｍ×２．０ｍｍの弾性表面波装置９０が完成した。このときの弾性表面波装置９０の高さは、約０．７ｍｍであった。
【０１０９】
図７は、結合用電極Ｅの表面から深さ方向への層を構成する金属元素のＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry：二次イオン質量分析法）の分析結果を示すグラフである。
【０１１０】
図８は、従来技術としての接合用電極（電極パッド）１１２（図９参照）の表面から深さ方向への層を構成する金属元素のＳＩＭＳの分析結果を示すグラフである。
【０１１１】
ＳＩＭＳとは、加速して細く絞った一次イオンビーム（酸素、セシウム等のイオンビーム）を真空中で資料に照射し、スパッタリングにより、資料表面から飛び出す粒子のうち、二次イオンを電場で引き出して資料分析を行う方法である。そして、標準サンプルと比較することによって、絶対濃度を換算する。
【０１１２】
図７において、中間層７（図２参照）では、バリアメタル電極層４は、Ｎｉ層の中に、炭素（Ｃ）と硫黄（Ｓ）の不純物ピークが観察される（２００ｓｅｃ〜３００ｓｅｃ付近と、４００ｓｅｃ〜５００ｓｅｃ付近）。よって、バリアメタル電極層４は、Ｎｉ層が２層の不純物含有層４Ｂが介在した積層体となっていることがわかる。その不純物含有層４Ｂでは炭素の濃度は約３．１６重量％であり、硫黄の濃度は約０．５重量％である。
【０１１３】
一方、図８において、中間層１１７（図９参照）では、バリアメタル電極層１１５は、単一のＮｉ層で形成されていることがわかる。
【０１１４】
以下では、本発明の一実施形態の結合用電極Ｅと、従来技術としての接合用電極（電極パッド）１１２とにかかる膜応力を比較する。
【０１１５】
表１は、結合用電極Ｅの中間層７と、接合用電極（電極パッド）１１２の中間層１１７とにかかる膜応力を測定した結果を示す。
【表１】
【０１１６】
表１では、本発明の一実施形態として、中間層７に含まれるバリアメタル電極層４に、炭素と硫黄とを不純物として含んだ不純物含有層４Ｂを有する結合用電極Ｅと（図２参照）、従来の技術として、図１０のように、中間層１１７に含まれるＮｉ層１１５に、不純物含有層を含まない接合用電極１１２とを比較している。
【０１１７】
このとき、結合用電極Ｅでは、電極構造の膜応力が１８９Ｎ／ｍ2であった。それに比べて、接合用電極１１２では、電極構造の膜応力が８８２Ｎ／ｍ2であった。結果として、本発明にかかる結合用電極Ｅを用いたことにより、膜応力を約１／４に低減できた。よって、結合用電極Ｅは、膜応力に起因する各電極層界面における膜剥離を防止することができ、弾性表面波装置の信頼性を向上させることができた。
【０１１８】
さらに上記の膜応力測定のために作製したのと同じ弾性表面波装置Ｓ１及び比較用サンプルを用い、自由落下試験により機械的な耐性を評価した。各試験サンプルは１．８メートルの高さからコンクリート表面へ自由落下させた。耐久性試験での、自由落下繰り返し回数は、１０，３０，５０，１００回。それぞれのセットごとに弾性表面波装置Ｓ１、比較サンプル共に３０個用意し試験用サンプルとした。フィルタ特性が劣化したサンプルを不良とし、それぞれのセット毎に累積不良数を求めた。結果を表２に示す。
【表２】
【０１１９】
弾性表面波装置Ｓ１では、１００回の繰り返し自由落下を行っても、一つも不良品が出なかった。一方、比較用サンプルでは、３０回の繰り返し自由落下で既に不良が発生した。これらのデータは前述の膜応力測定結果を補完するとともに、より現実的にこの実施例による弾性表面波装置Ｓ１の従来技術に対する優位を示すものである。
【０１２０】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる弾性表面波装置の平面図である。
【図２】図１の弾性表面波装置における環状電極のＡ−Ａ’線での拡大断面図である。
【図３】図１の弾性表面波装置における配線電極のＢ−Ｂ’線での拡大断面図である。
【図４】実装基板に弾性表面波素子を実装している弾性表面波装置の断面図である。
【図５】結合用電極の製造方法を説明するための拡大断面図である。
【図６】リフトオフ法により結合用電極が形成されたときの拡大断面図である。
【図７】接合用電極の表面から深さ方向への層を構成する金属元素のＳＩＭＳの分析結果を示すグラフである。
【図８】従来技術としての接合用電極（電極パッド）の表面から深さ方向への層を構成する金属元素のＳＩＭＳの分析結果を示すグラフである。
【図９】従来の代表的な弾性表面波装置の概略断面図である。
【図１０】従来の弾性表面波装置に含まれる電極パッドの断面図である。
【図１１】リフトオフ法により形成されるときの、電極パッドの断面図である。
【図１２】本発明の弾性表面波装置をバンドパスフィルタとして用いた通信機器（携帯電話）におけるバンドパスフィルタを有する高周波回路のブロック回路図である。
【図１３】図１の弾性表面波装置における環状電極であってバリアメタル電極層の母材層及び不純物含有層が１層ずつ形成されたバリアメタル電極層を有する環状電極のＡ−Ａ’線での拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１：圧電基板
Ｓ１：弾性表面波素子
２：下地電極
３：密着電極層
４：バリアメタル電極層
４Ａ：バリアメタル電極層の母材層
４Ｂ：不純物含有層
７：中間層
８：ＩＤＴ電極（励振電極）
９：引き出し配線
１０：保護膜
１１：環状電極
１２：配線電極
Ｅ：結合用電極
６０：実装基板
９０：弾性表面波装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波装置及びその製造方法に関する。この弾性表面波装置は、特に、移動体通信機器等の無線通信回路に好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、弾性表面波共振器や弾性表面波フィルタ等を有する弾性表面波装置が、マイクロ波帯を利用する各種無線通信機器、車載用機器や医療用機器等のように幅広い分野で用いられている。そして、それらの機器の小型化に伴い、弾性表面波装置は、より小型化が求められている。図９は、従来の代表的な弾性表面波（Surface Acoustic Wave）装置１００の概略断面図である。
【０００３】
弾性表面波装置１００は、弾性表面波素子Ｓと実装基板１２０とを含んでいる。弾性表面波素子Ｓは、圧電基板１１０と、圧電基板１１０上にある櫛歯状電極のＩＤＴ（Inter Digital Transducer）電極１１１と、配線電極としての入出力用の電極パッド１１２とを備えている。一方、実装基板１２０は、駆動回路、共振回路、接地回路等の外部回路に接続されている電極パターン１２１を備えている。この電極パターン１２１上には、電極パッド１１２と接続するための、半田等の溶融性金属材料で形成されたバンプ接続体１３０が形成されている。
【０００４】
また、弾性表面波装置１００には、ＩＤＴ電極１１１を取り囲む空間の気密性を保持するために、弾性表面波装置１００の平面視で環状に形成された環状電極部１３１が形成されている。バンプ接続体１３０は、蒸着法，印刷法，転写法，無電解メッキ法又は電解メッキ法等を用いて、形成される。
【０００５】
環状電極部１３１は、蒸着法等により、圧電基板１１０上にメタライジング膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることにより、形成される。
【０００６】
圧電基板１１０と実装基板１２０とは、それぞれ対向した位置に形成されている電極パッド１１２と電極パターン１２１とが位置合わせされ、載置される。そして、リフロー溶融法によりバンプ接続体１３０を溶融することで、圧電基板１１０と実装基板１２０とは、電気的及び機械的に接続される。また、圧電基板１１０と実装基板１２０とは、環状電極部１３１によって、機械的に接続される。
【０００７】
このようにして、弾性表面波装置１００は、弾性表面波素子ＳのＩＤＴ電極１１１が設けられた機能面と、実装基板１２０の電極パターン１２１のある面とを対向し、フェースダウンで載置固定したフリップチップ方式で実装されている（例えば、特許文献１参照）。図１０は、従来の弾性表面波装置に含まれる電極パッド１１２の断面図である。弾性表面波装置は、図９のように、Ａｌ（アルミニウム）もしくはＡｌ合金によるインターデジタル電極（図９では、ＩＤＴ電極１１１）と、インターデジタル電極と外部回路（図示せず）とを接続するための電極パッド１１２を備えている。弾性表面波装置は、また、電極パッド１１２上に形成されたバンプ接続体（図９では、バンプ接続体１３０）によって、フェイスダウンボンディングされている。
【０００８】
電極パッド１１２は、圧電基板１１０上に形成されている下地電極１１３と、下地電極１１３の上面に形成されている密着電極層としてのＣｒ（クロム）層１１４と、そのＣｒ層１１４の表面に形成されているＮｉ（ニッケル）層１１５と、Ａｕ（金）等の金属で形成されており、電極パッド１１２の最表部を形成しているＡｕ（金）電極層１１６とを備えている。
【０００９】
下地電極１１３は、ＡｌもしくはＡｌ合金で形成されている。Ｃｒ層１１４は、下地電極１１３の表面の全部又は一部を覆うように、形成されている。Ｃｒ層１１４は、Ｎｉ層１１５の密着力を高めるために、下地電極１１３とＮｉ層１１５との間に介在している。Ｎｉ層１１５には、バリアメタルとして、Ｎｉ材料が単層で形成されている。このバリアメタルとは、異なる金属膜あるいは半導体と金属膜との間で起こる拡散及び反応による他の相の形成を阻止するために、電極パッド１１２に挟み込まれる金属薄膜のことを示す（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平４−２９３３１０号公報
【特許文献２】特開平１１−２３４０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２のように、配線電極（電極パッド）１１２に含まれるＮｉ層１１５は、バリアメタルとして形成されているため、Ｎｉ層１１５の膜は、比較的厚く形成されている。ここでは、下地電極１１３とＡｕ電極層１１６とに挟まれたＣｒ層１１４及びＮｉ層１１５をまとめて、「中間層１１７」と呼ぶ。この中間層１１７には、Ｎｉ層１１５が比較的厚く形成されているので、Ｎｉ層１１５に強い膜応力が生じるおそれがある。そして、Ｎｉ層１１５に生じる膜応力により、電極パッド１１２全体にその膜応力が伝わってしまい、配線電極１１２を形成する下地電極１１３、Ｃｒ層１１４やＮｉ層１１５、の各層の界面において、その膜応力を吸収できず、各層どうしの接合強度が低下してしまう。特に、各層どうしの接合強度が低下することによって、Ｎｉ層１１５が形成されている部分より下方の層の界面で剥離が生じやすく、このため、配線電極１１２の電気的接続を充分に確保することができなくなり、弾性表面波装置１００の信頼性の確保ができなくなる。
【００１１】
一方、配線電極１１２と同様の構造を環状電極に用いることができるが、この場合も同様に、環状電極は、中間層１１７に含まれるＮｉ層１１５に生じた膜応力により、この環状電極を形成する各層の界面で、剥離を生じるおそれがある。このため、この環状電極を含む環状電極部１３１は、ＩＤＴ電極１１１が形成されている空間の気密性を充分に確保することができなくなる。
【００１２】
そのため、Ｎｉ層１１５に生じる膜応力による剥離をなくすために、電極パッド１１２や環状電極が形成された段階で弾性表面波素子Ｓを加熱し、電極パッド１１２を形成する各層の密着強度を上げることが考えられる。しかし、弾性表面波素子Ｓを加熱することは、圧電基板１１０の有する焦電効果により、この圧電基板１１０上に形成された電極を破壊してしまうおそれがあるため、好ましくない。
【００１３】
また、環状電極部１３１のＮｉ層１１５の膜応力が大きくなると、圧電基板１１０にもその膜応力が伝わり、結果として、圧電基板１１０に反りが生じてしまう。このことは、フォトリソグラフィで用いるステッパー露光におけるパターン精度、圧電基板１１０の搬送やステージ上への真空吸着等の弾性表面波装置の製造工程において、多くの不具合を生じる。それに加え、圧電基板１１０の径が大きくなると、Ｎｉ層１１５に生じた膜応力による反りが、圧電基板１１０上で拡大されてしまうことから、圧電基板１１０は、特に、真空吸着の際、割れを生じるおそれがある。
【００１４】
ところで、リフトオフ法を用いて下地電極１１３上に中間層１１７を形成し、電極パッド１１２を形成していく過程では、図１１に示すように、まず、中間層１１７及びＡｕ電極層１１６を形成する領域以外に、逆テーパーでオーバーハング形状のフォトレジスト膜１１９が形成される。次いで、このフォトレジスト膜１１９でマスキングをしながら、Ｃｒ層１１４、Ｎｉ層１１５及びＡｕ電極層１１６を順に積層していき、電極パッド１１２が形成される。
【００１５】
このとき、電極パッド１１２を形成する各層（１１４，１１５，１１６）は、下地電極１１３上に積層するのと同時に、フォトレジスト膜１１９上にも順に各層（１３４，１３５，１３６）を積層する。このため、フォトレジスト膜１１９上に形成されたＮｉ層１３５に生じる膜応力が、フォトレジスト膜１１９に伝わる。そして、フォトレジスト膜１１９に、反りが生じてしまい、この結果、レジスト開口部は、その端部が持ち上がってしまい、設計面積以上に広がってしまう。これにより、下地電極１１３の設計面積以外の部分に中間層１１７を形成する材料が付着してしまい、ＡｌもしくはＡｌ合金から成る下地電極１１３の周囲にバリとなり残ってしまう。このバリが、設計面積以上に大きな面積で付着してしまうと、ＩＤＴ電極１１１に短絡してしまう可能性がある。
【００１６】
また、バリが極薄く付着していることから、このバリは、基板や電極への密着性が低く、剥がれやすい。これにより、剥がれてしまったバリは、周囲の電極と短絡しやすく、この結果、弾性表面波装置の特性不良が発生する。そこで、前述のようなＮｉ層１１５（１３５）に生じる膜応力を低減するために、Ｎｉ層１１５（１３５）の膜厚は薄くすればよい。
【００１７】
しかし、Ｎｉ層１１５（１３５）を極端に薄い膜厚にすると、Ｎｉ層１１５は、本来の目的であるバリアメタルとしての機能を果たさなくなる。本発明は、このような背景のもとになされたもので、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能する電極層を含んだ結合用電極を有しつつ、この電極に生じる膜応力を緩和することができ、気密性や信頼性に優れた弾性表面波装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の弾性表面波装置は、実装基板上に弾性表面波素子をワイヤレスボンディング方式で実装した弾性表面波装置であって、前記弾性表面波素子は、圧電基板の主面に形成された励振電極と、圧電基板の主面に形成され、前記実装基板上の電極と接続されるための結合用電極とを有するものであり、前記結合用電極は、前記圧電基板の主面に、Ａｌを主成分とする金属材料を用いて形成されている下地電極と、前記下地電極上に形成された中間層とを含み、前記中間層は、密着電極層及びバリアメタル電極層が積層されたものであり、前記バリアメタル電極層は、不純物含有層を少なくとも１層含んでいることを特徴とする。
【００１９】
この構成により、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能する電極層を含んだ結合用電極を用いて、弾性表面波素子を実装基板上に実装することができる。結合用電極に含まれるバリアメタル電極層が、少なくとも一層以上の不純物含有層を含んだ積層体で形成されることにより、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能する電極層を含んだ結合用電極を有しつつ、バリアメタル電極層の膜応力を緩和することができる。これにより、電極剥離が発生せず、特性不良が生じない結合用電極を有することができるので、気密性に優れ、信頼性に優れた弾性表面波装置を提供することができる。
【００２０】
この結合用電極は、前記励振電極の外周を取り囲む位置に形成されている環状電極であってもよい。また、結合用電極は、前記励振電極に接続されている配線電極であってもよい。
【００２１】
また、前記バリアメタル電極層は、Ｎｉ、Ｃｕのうちの少なくとも１つの材料を含んでいることが好ましい。これにより、半田等の溶融性金属の拡散を良好に抑制することができるので、もろい金属間化合物の形成や金属層間の剥離を引き起こしにくく、弾性表面波装置の信頼性を高めることができる。
【００２２】
また、前記不純物含有層は、前記バリアメタル電極層を形成する材料に、炭素，硫黄，酸素のうちの少なくとも１つの材料を不純物として含んでいることが好ましい。これにより、不純物含有層は、バリアメタル電極層に生じる膜応力を低減することができる。また、前記バリアメタル電極層の厚さは、０．５μｍ〜１．５μｍの範囲にあることが好ましい。これにより、バリアメタル層の膜厚が、０．５μｍより薄いときのように、半田等の接続金属に対するバリアメタルとしての役割が劣ることもなく、また、１．５μｍより厚いときのように、膜応力が著しく大きくなることもない。
【００２３】
また、前記密着電極層は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｐｔのうちの少なくとも１つの材料を含んでいることが好ましい。これにより、下地電極とバリアメタル電極層との密着性を高めることができる。
【００２４】
また、本発明の弾性表面波装置の製造方法は、圧電基板の主面に、励振電極と、実装基板上の電極に接続されるための結合用電極とを形成して弾性表面波素子を作製し、この弾性表面波素子を、前記実装基板上にワイヤレスボンディング方式で実装する弾性表面波装置の製造方法であって、前記結合用電極は、前記圧電基板の主面にＡｌを主成分とする金属材料を用いて、前記結合用電極の下地電極を形成する第１の工程と、前記下地電極上に、密着電極層を形成する第２の工程と、前記密着電極層上に、バリアメタル電極層と不純物含有層との積層体を形成する第３の工程とにより製造されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成により、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能する電極層を含んだ結合用電極を形成することができ、その結合用電極を用いて、弾性表面波素子を実装基板上に実装することで弾性表面波装置を製造することができる。結合用電極に含まれるバリアメタル電極層が、少なくとも一層以上の不純物含有層を含んだ積層体で形成されることにより、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能する電極層を含んだ結合用電極を有しつつ、バリアメタル電極層の膜応力を緩和することができる。これにより、電極剥離が発生せず、特性不良が生じない結合用電極を形成することができるので、結果として、気密性や信頼性に優れた弾性表面波装置を製造することができる。
【００２６】
また、前記下地電極を形成する前の前記圧電基板、前記密着電極層を形成する前の前記下地電極、前記バリアメタル電極層を形成する前の前記密着電極層、前記不純物含有層を含む前記バリアメタル電極層、のうちの少なくとも１つの表面を、アルゴンイオン，酸素イオン，窒素イオンのうちの少なくとも１つによりボンバード処理を施して粗面化することが好ましい。これにより、結合用電極を形成する各層の界面が粗面化されることで、各層に生じる膜応力による反りをさらに抑制することができる。
【００２７】
この結合用電極は、前記励振電極の外周を取り囲む位置に形成されている環状電極であってもよい。また、結合用電極は、前記励振電極に接続されている配線電極であってもよい。
【００２８】
また、前記バリアメタル電極層は、Ｎｉ、Ｃｕのうちの少なくとも１つの材料を含んでいることが好ましい。これにより、半田等の溶融性金属の拡散を良好に抑制することができるので、もろい金属間化合物の形成や金属層間の剥離を引き起こしにくく、弾性表面波装置の信頼性を高めることができる。
【００２９】
また、前記不純物含有層は、前記バリアメタル電極層を形成する材料に、炭素，硫黄，酸素のうちの少なくとも１つの材料を不純物として含んでいることが好ましい。これにより、不純物含有層は、バリアメタル電極層に生じる膜応力を低減することができる。
【００３０】
また、前記バリアメタル電極層の厚さは、０．５μｍ〜１．５μｍの範囲にあることが好ましい。これにより、バリアメタル層の膜厚が、０．５μｍより薄いときのように、半田等の接続金属に対するバリアメタルとしての役割が劣ることもなく、また、１．５μｍより厚いときのように、膜応力が著しく大きくなることもない。
【００３１】
また、前記密着電極層は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｐｔのうちの少なくとも１つの材料を含んでいることが好ましい。これにより、下地電極とバリアメタル電極層との密着性を高めることができる。
【００３２】
本発明の通信機器は、送信信号を搬送波信号に重畳させてアンテナ送信信号とするミキサと、前記アンテナ送信信号の不要信号を減衰させる請求項１乃至７のいずれかの弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、前記アンテナ送信信号を増幅するとともに増幅された前記アンテナ送信信号をデュプレクサを介してアンテナへ出力するパワーアンプとを具備する送信回路を備えたことを特徴とするものである。また、本発明の通信機器は、アンテナで受信されデュプレクサを通ったアンテナ受信信号を増幅するローノイズアンプと、増幅された前記アンテナ受信信号の不要信号を減衰させる請求項１乃至７のいずれかの弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、前記アンテナ受信信号の搬送波信号から受信信号を分離するミキサとを具備する受信回路を備えたことを特徴とするものである。
【００３３】
上記の構成により、通信機器が落下等しても、気密性に優れ、信頼性に優れた弾性表面波装置を用いているので、弾性表面波装置の破損や特性が劣化することがなく、その結果、耐久性、信頼性の高い通信機器となる。
【００３４】
また、本発明のデバイスは、圧電基板と、前記圧電基板の主面に形成された、弾性表面波を発生させる第１の電極と、実装基板と、前記圧電基板と前記実装基板とを結合させる第２の電極であって、Ａｌを主成分とする金属から成るとともに前記圧電基板の前記主面に形成された下地電極、前記下地電極上に形成された密着電極層、及び前記密着電極層上に形成されるとともに第１の金属層と前記第１の金属層よりも不純物を多く含有する第２の金属層を含むバリアメタル電極層を含む第２の電極とを備えたことを特徴とする。
【００３５】
この構成により、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能するバリアメタル電極層を含んだ第２の電極を用いて、弾性表面波を発生させる第１の電極が形成された圧電基板を実装基板上に実装することができる。第２の電極に含まれるバリアメタル電極層が、第１の金属層とそれよりも不純物を多く含有する第２の金属層を含む積層体で形成されることにより、半田等の溶融性金属材料に対して、バリアメタルとして充分に機能するバリアメタル電極層を含んだ第２の電極を有しつつ、バリアメタル電極層の膜応力を緩和することができる。これにより、電極剥離が発生せず、特性不良が生じない第２の電極を有することができるので、気密性に優れ、信頼性に優れたデバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明の一実施形態にかかる弾性表面波素子の平面図である。弾性表面波素子Ｓ１は、圧電基板１と、櫛歯状電極を有するＩＤＴ電極８と、ＩＤＴ電極８への電気信号の入出力用の配線電極１２と、ＩＤＴ電極８と配線電極１２とを接続するための引き出し配線９と、ＩＤＴ電極８の周囲を気密封止するための環状電極１１とを備えている。また、圧電基板１には、そのＩＤＴ電極８が形成されている側（主面）のＩＤＴ電極８や引き出し配線９上に保護膜１０が形成されている。
【００３８】
圧電基板１は、例えば、３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3単結晶、６４°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＮｂＯ3単結晶、又は、４５°Ｘカット−Ｚ伝搬のＬｉＢ4Ｏ7単結晶等の圧電性を有する材料を用いて形成されている。これにより、圧電基板１は、電気機械結合係数を大きく、かつ、群遅延時間温度係数を小さくすることができる。
【００３９】
また、圧電基板１の厚みは、好ましくは、０．３〜０．５ｍｍ程度である。このため、その厚みが０．３ｍｍ未満で薄く形成されたときのように、圧電基板１が脆くなることもなく、逆に、その厚みが０．５ｍｍを超えて厚く形成されたときのように、材料コストが大きくなることもない。
【００４０】
ＩＤＴ電極８は、弾性表面波の発生のための励振電極である。ＩＤＴ電極８は、互いに噛み合うような櫛歯状に形成されている。ＩＤＴ電極８は、好ましくは、その対数が５０〜２００であり、電極指の幅が０．１〜１０μｍであり、電極指の間隔が０．１〜１０μｍであり、電極指の交差幅が１０〜８０μｍである。そして、ＩＤＴ電極８は、弾性表面波共振器や弾性表面波フィルタとしての所期の特性を良好に得るために、０．２〜０．４μｍの厚みを有する。なお、ＩＤＴ電極８は、発生される弾性表面波を反射し効率よく共振させるために、弾性表面波の伝搬路の両端に、反射器を設けた構造としてもよい。
【００４１】
また、ＩＤＴ電極８は、Ａｌ−Ｃｕ系のＡｌ合金の金属材料を用いて形成されている。Ａｌ−Ｃｕ系のＡｌ合金に加えられるＣｕ以外の金属には、Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ等の金属が用いられることもある。なお、ＩＤＴ電極８は、Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ等の金属を含むＡｌ合金をそれぞれ積層して、形成されたものでよい。
【００４２】
また、ＩＤＴ電極８は、複数の電極指を平行に配列したスリット型の反射器にも適用できる。なお、ＩＤＴ電極８は、図１のように、２重モード弾性表面波共振器フィルタとラダー型弾性表面波フィルタが混在した弾性表面波フィルタを構成する例を示したが、２重モード弾性表面波共振器フィルタまたはラダー型弾性表面波フィルタを構成するものであってもよい。
【００４３】
ＩＤＴ電極８は、複数の引き出し配線９によって、複数の配線電極１２と接続されている。ＩＤＴ電極８と引き出し配線９とは、絶縁性の保護膜１０で覆われている。
【００４４】
配線電極１２は、導電性の金属材料で形成されている。配線電極１２が、半田等の溶融性金属材料により、この配線電極１２と対向する位置に形成されている実装基板（図示せず）上の配線接続電極（図示せず）と接合されることで、弾性表面波素子Ｓ１内のＩＤＴ電極８と、実装基板に接続されている外部配線（図示せず）とが、電気的かつ機械的に接続される。
【００４５】
環状電極１１は、ＩＤＴ電極８を取り囲む位置に形成されている。そして、環状電極１１が、半田等の溶融性金属材料により、この環状電極１１と対向する位置に形成されている実装基板上の環状接続電極（図示せず）と接合されることで、弾性表面波素子Ｓ１と実装基板とが、機械的に接続される。
【００４６】
ＩＤＴ電極８及び引き出し配線９は、スパッタリング法、蒸着法又はＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長法）等の薄膜形成法を用いて、Ａｌを主成分とするＡｌ合金により、形成される。そして、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングされ、所定の形状となる。
【００４７】
保護膜１０は、ＣＶＤ法又は蒸着法等の薄膜形成法を用いて、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜、Ｓｉ膜等の絶縁体により形成される。
【００４８】
このようにして、弾性表面波素子Ｓ１は、上記のようなＩＤＴ電極８を少なくとも一対備えている。この弾性表面波素子Ｓ１は、所望の特性を得るために、複数対のＩＤＴ電極８を、直列接続、並列接続等の接続方式で接続したものを備えることができる。
【００４９】
図２は、図１における環状電極１１のＡ−Ａ’線での拡大断面図である。図３は、図１における配線電極１２のＢ−Ｂ’線での拡大断面図である。
【００５０】
環状電極１１は、Ａｌ合金から形成されている下地電極２と、下地電極２上に形成されている密着電極層３と、密着電極層３上に積層されているバリアメタル電極層４と、環状電極１１の最表層を形成しているＡｕ電極層６とを含んでいる。図２の例では、バリアメタル電極層４は５層の積層体となっている。バリアメタル電極層４の母材のみからなる母材層４Ａが３層あり、それらに挟まれる形で２層の不純物含有層４Ｂが積層されている。例えば、不純物含有層４Ｂはバリアメタル電極層４の母材に不純物を添加して形成する。ここでは、下地電極２とＡｕ電極層６とに挟まれた密着電極層３及びバリアメタル電極層４をまとめて、「中間層７」と呼ぶ。
【００５１】
下地電極２は、スパッタリング法、蒸着法又はＣＶＤ法等の薄膜形成法を用いて、Ａｌを主成分とするＡｌ合金により、形成される。下地電極２の厚みは、０．２μｍ〜０．４μｍである。そして、フォトリソグラフィ法によりパターニングされ、所定の形状となる。
【００５２】
密着電極層３は、下地電極２との密着性を高めるために、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｐｔ等を含む材料が用いられる。とりわけ、先に挙げた材料のうち、ＣｒやＴｉを用いて密着電極層３が形成された場合、Ａｌ合金で形成されている下地電極２との密着性を高めることができる。また、密着電極層３の厚みは、０．０１μｍ〜０．０３μｍである。
【００５３】
バリアメタル電極層４は、半田の拡散を抑制するために、ＮｉやＣｕを含む材料が用いられる。これにより、半田の拡散を良好に抑制することができるので、もろい金属間化合物の形成や金属層間の剥離を引き起こしにくく、弾性表面波装置の信頼性を高めることができる。とりわけ、先に挙げた材料のうち、Ｎｉを用いてバリアメタル電極層４が形成された場合、Ｃｕを用いた場合に比べて、半田の拡散速度を遅くすることができ、リフロー時に半田が下地電極２まで拡散する半田食われを、さらに抑制できる。
【００５４】
また、バリアメタル電極層４に積層されている不純物含有層４Ｂは、バリアメタル電極層４に生じる膜応力を低減するために、主な材料として、Ｎｉが用いられ、不純物として、炭素，硫黄，酸素等の物質が添加されている。とりわけ、不純物含有層４Ｂに含ませる不純物として、炭素や酸素を用いた場合、不純物含有層４Ｂは、中間層７に生じる膜応力を低減することができる。特に、不純物として炭素を用いた場合、不純物含有層４Ｂを含む環状電極１１の電気抵抗が低減されるため、不純物含有層４Ｂは、弾性表面波素子Ｓ１の挿入損失を良好に向上することができる。
【００５５】
炭素が不純物として用いられた場合の不純物濃度は３．０〜３．５重量％程度であり、硫黄及び酸素についてもそれぞれ炭素と同程度かそれ以下の濃度である。なお、炭素，硫黄，酸素の不純物が自然に混入する場合の不純物濃度はｐｐｍのオーダーであり、きわめて小さい値となる。
【００５６】
不純物含有層４Ｂを含むバリアメタル電極層４全体としての膜厚は、０．５μｍ〜１．５μｍの範囲で形成されていることが好ましい。このとき、バリアメタル層４の膜厚が、０．５μｍより薄いときのように、半田等の接続金属に対するバリアメタルとしての役割が劣ることもなく、また、１．５μｍより厚いときのように、膜応力が著しく大きくなることもない。
【００５７】
また、不純物含有層４Ｂを含むバリアメタル電極層４は、図２のようにそれらの界面が明確に区別できる構成でなくてもよく、バリアメタル電極層４の厚み方向において不純物の濃度が徐々に変化する構成であってもよい。即ち、バリアメタル電極層４の厚み方向において不純物の濃度に勾配がある構成であってもよい。このような構成は、例えば、バリアメタル電極層４をスパッタリング法や蒸着法等の薄膜形成法によって形成する際に、成膜装置内の雰囲気中における不純物の濃度を徐々に変化させることによって形成でき、また、スパッタリング法で形成する際に不純物の濃度に勾配があるターゲットを用いて形成することができる。
【００５８】
環状電極１１は、スパッタリング法や蒸着法等の薄膜形成法を用いて、下地電極２上に、密着電極層３と、バリアメタル電極層４と、Ａｕ電極層６とが順に形成される。また、環状電極１１の所定の形状を得るために、リフトオフ法が用いられる。このリフトオフ法を用いた環状電極１１（結合用電極）の形成過程は、後述する。
【００５９】
また、図１３に示すように、密着電極層３とＡｕ電極層６との間に、１層のみの母材層４Ａと１層のみの不純物含有層４Ｂとの組合せから成るバリアメタル電極層４が形成されている場合であっても、中間層７に生じる膜応力を充分に低減し得る。
【００６０】
なお、配線電極１２は、環状電極１１と同様、下地電極２上に中間層７とＡｕ電極層６とを順に積層して、形成したものでよい（図３参照）。これにより、配線電極１２と環状電極１１とを、同一工程で形成することができる。
【００６１】
図４は、実装基板６０に弾性表面波素子Ｓ１を実装している弾性表面波装置９０の断面図である。
【００６２】
弾性表面波装置９０に含まれる実装基板６０は、基体６１と、環状接続電極６６と、配線接続電極６２とを備えている。また、環状接続電極６６上には、環状電極１１と直接的に接合するための環状封止材６５が形成されており、配線接続電極６２上には、配線電極１２と接合するための接続体６３が形成されている。なお、結合用電極としての環状電極１１は、半田や導体バンプ等の接続部材（環状封止材６５）を介して環状接続電極６６に直接的に環状接続電極６６に接続されている。即ち、環状電極１１は環状接続電極６６にボンディングワイヤ等のワイヤを用いないフリップチップ方式等によって接続されている。
【００６３】
基体６１は、例えば、セラミック基板と枠状セラミック基板とを積層することで形成されてもよく、単に一枚のセラミック基板として形成されてもよい。
【００６４】
配線接続電極６２及び環状接続電極６６は、基体６１の上に電解めっき又は無電解めっき法等によって形成される。
【００６５】
なお、接続体６３は、ここでは、配線接続電極６２上に形成される場合を示したが、配線電極１２上に形成されてもよい。
【００６６】
環状接続電極６６上に形成されている環状封止材６５及び配線接続電極６２上に形成されている接続体６３は、スクリーン印刷等の印刷法を用いて、半田ペースト，Ａｕ−Ｓｎペースト等の金属材料を形成する。環状封止材６５及び接続体６３は、また、ディスペンサー法を用いて、その金属材料を塗布することにより、同時に形成することもできる。
【００６７】
なお、この環状封止材６５は、ここでは環状接続電極６６上に形成される場合を示したが、環状電極１１上に形成されてもよい。
【００６８】
配線接続電極６２上に形成されている接続体６３は、たとえば、フォトリソグラフィ法、印刷法、ディスペンサー法を用いて、エポキシ系樹脂に銀フィラー等の導電性フィラーを混入した異方性導電樹脂を塗布して、形成される。接続体６３の材料となるエポキシ系樹脂は、必要以上に樹脂が広がらないように、粘度を高めるため、添加剤としてチクソ性付与剤を添加したり、フィラーの量で粘度を調整してもよい。なお、接続体６３は、弾性表面波素子Ｓ１の電極腐食が起こらないよう、不純物イオン濃度を極力低減したものが好ましい。接続体６３は、また、フォトリソグラフィ法を用いて、異方性導電樹脂を塗布して形成してもよい。
【００６９】
また、本発明のデバイスは、圧電基板１と、圧電基板１の主面に形成された、弾性表面波を発生させる第１の電極（図１のＩＤＴ電極８に相当する）と、実装基板と、圧電基板１と実装基板とを結合させる第２の電極（図１の環状電極１１（結合用電極）に相当する）であって、Ａｌを主成分とする金属から成るとともに圧電基板１の主面に形成された下地電極２、下地電極２上に形成された密着電極層３、及び密着電極層３上に形成されるとともに第１の金属層（図２のバリアメタル電極層４の母材層４Ａに相当する）と第１の金属層よりも不純物を多く含有する第２の金属層（図２の不純物含有層４Ｂに相当する）を含むバリアメタル電極層４を含む第２の電極とを備えた構成である。この構成においても、図１〜図５に示した弾性表面波装置と同様の作用効果を奏するデバイスが得られる。
【００７０】
弾性表面波を発生させる第１の電極は、弾性表面波を発生させる電極であればよく、ＩＤＴ電極８に限定されるものではないが、例えば、１個以上のＩＤＴ電極８、または１個以上のＩＤＴ電極８及びその両端に形成された反射器電極から成るものである。圧電基板１と実装基板とを結合させる第２の電極は、環状電極１１（結合用電極）に限定されず、１個以上のパッド状の電極等であってもよい。
【００７１】
本発明のデバイスは、携帯電話等の通信機器に内蔵される弾性表面波装置としての使用に限定されるものではなく、弾性表面波を利用した各種装置として使用でき、例えば、発振装置、周波数フィルタ装置、光導波路装置、光変調装置、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）装置等に適用できる。
【００７２】
弾性表面波装置９０は、以下の手順で製造される。
【００７３】
まず、弾性表面波素子Ｓ１は、ＩＤＴ電極８が形成された主面側を基体６１の上面に対面させるフェースダウン構成として、実装基板６０上に載置固定される。
【００７４】
配線電極１２は、その配線電極１２に対向した位置に形成されている配線接続電極６２と、接続体６３を介して接続される。また、環状電極１１は、その環状電極１１に対向した位置に形成されている環状接続電極６６と、環状封止材６５を介して接続される。そして、弾性表面波素子Ｓ１は、それを載置した実装基板６０とともにリフロー炉に入れられる。接続体６３や環状封止材６５は、リフロー溶融し、その後、リフロー炉から取り出されて常温まで冷やされ固まる。そして、配線電極１２、配線接続電極６２及び接続体６３から配線電極部９２が形成され、環状電極１１、環状接続電極６６及び環状封止材６５から環状電極部９１が形成される。これにより、弾性表面波素子Ｓ１と実装基板６０とが、電気的かつ機械的に接続される。
【００７５】
ところで、環状電極部９１は、弾性表面波素子Ｓ１の主面と、実装基板６０の実装面とにより、ＩＤＴ電極８を取り囲む位置に振動空間６７を形成する。この振動空間６７は、気密封止されている。この振動空間６７は、ＩＤＴ電極８の酸化等による劣化を抑制するために、低湿度の空気を封入し密閉することが好ましい。また、酸化等による劣化をさらに抑制するために、前記の空気に換えて、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスを封入し、密閉してもよい。
【００７６】
次いで、ポッティング法や印刷法等により、弾性表面波素子Ｓ１の他方主面や周囲面に樹脂６４を塗布し、この樹脂６４を加熱硬化する。そして、各弾性表面波素子Ｓ１間の分離位置でダイシングすることにより、弾性表面波装置９０が完成する。
【００７７】
この弾性表面波装置９０は、環状電極部９１や樹脂６４が、振動空間６７の外周部を取り囲んでいるので、気密性、耐湿性を充分に確保でき、信頼性に優れている。
【００７８】
また、環状電極１１の中間層７として用いるバリアメタル電極層４には、内部に少なくとも一層以上の不純物含有層４Ｂを介在しているので、バリアメタル電極層４は、そこに生じる膜応力を緩和することができる。これにより、環状電極１１は、膜応力による電極剥離を生じるおそれが少なく、振動空間６７の気密性を充分に確保することができる。
【００７９】
さらに、弾性表面波装置９０は、環状電極部９１を形成する各層において、膜応力が生じにくいことにより、弾性表面波装置９０に反りが発生しにくいので、その振動空間６７を設計どおりの寸法で正確に製作することができる。これにより、より詳細な設計をすることができるので、弾性表面波装置９０は、薄型化や小型化をしつつも、信頼性を高くすることができる。
【００８０】
以下では、環状電極１１と配線電極１２との製造方法を説明する。また、ここからは、環状電極１１と配線電極１２とをまとめて、単に、結合用電極Ｅとして説明する。
【００８１】
図５は、結合用電極Ｅの製造方法を説明するための拡大断面図である。この実施形態では、結合用電極Ｅを形成する各層の界面が粗面化されており、そのため、各層に生じる膜応力をさらに吸収することができる。ここでは、この層表面を粗面化する過程も含め、結合用電極Ｅの製造方法を説明する。
【００８２】
結合用電極Ｅ（環状電極１１や配線電極１２）は、Ａｌ合金からなる下地電極２と、下地電極２上に形成された密着電極層３及びバリアメタル電極層４を含む中間層７と、配線電極１２の最表層に形成されるＡｕ電極層６とを含んでいる。また、バリアメタル電極層４には、バリアメタル電極層の母材層４Ａとバリアメタル電極層の母材層４Ａとの間に、１層以上の不純物含有層４Ｂが積層されている（この実施形態では、合計で２層）。
【００８３】
まず、下地電極２は、スパッタリング法、蒸着法やＣＶＤ法等の薄膜形成法を用いて、Ａｌを主成分とするＡｌ合金等の金属材料を被膜して、圧電基板１上に形成される。そして、フォトリソグラフィ法によりパターニングされ、所定の形状となる。
【００８４】
次いで、密着電極層３及びバリアメタル電極層４を形成する中間層７とその最上部にあるＡｕ電極層６とは、この順に、スパッタリング法又は蒸着法等の薄膜形成法を用いて形成される。
【００８５】
バリアメタル電極層４の形成時、スパッタリング成膜中に、炭素や硫黄の濃度の高いＮｉターゲット材に切替えてスパッタリングすることにより、そのとき形成されたバリアメタル電極層４に、炭素や硫黄の濃度の高い不純物含有層４Ｂが形成される。ターゲット材の不純物濃度は、炭素で３．０〜３．５重量％程度であり、硫黄、酸素もそれぞれ同程度である。
【００８６】
なお、不純物含有層４Ｂを含むバリアメタル電極層４の形成方法として、上述の方法以外に、スパッタリングガスとして使用するＡｒ等の不活性ガス中に、炭素や硫黄を不純物ドーピングガスとして混合する方法を用いてもよい。
【００８７】
また、不純物含有層４Ｂを含むバリアメタル電極層４は、バリアメタル電極層４をスパッタリング法によって形成する際に、スパッタリングの停止期間（インターバル）を設けることによって形成することもできる。即ち、１層目のバリアメタル電極層の母材層４Ａを形成した後に、スパッタリングを一旦停止し、その後再開する操作を行う。そうすると、１層目のバリアメタル電極層の母材層４Ａは、ターゲットに含まれる不純物をほぼそのまま含むことになるので、ターゲットの不純物の濃度と同程度の低い濃度の不純物を含むものとなる。一方、スパッタリングを再開して形成された２層目のバリアメタル電極層の母材層４Ａは、再開時に雰囲気中の不純物を取り込んで形成されるため、ターゲットの不純物の濃度と雰囲気中の不純物の濃度とを足し合わせた高い濃度の不純物含有層４Ｂが最初に形成され、その後ターゲットの不純物の濃度と同程度の低い濃度の不純物を含む母材層４Ａが形成される。これにより、１層目のバリアメタル電極層の母材層４Ａと２層目のバリアメタル電極層の母材層４Ａとの間に不純物含有層４Ｂが形成されることになる。このような停止期間を設けたスパッタリング法によって不純物含有層４Ｂを形成すると、不純物の濃度に勾配が形成され易くなる。
【００８８】
上記したようなスパッタリングの再開時に雰囲気中の不純物が取り込まれることの詳細な作用機構については明確ではないが、本発明者の実験によってスパッタリングの再開時に不純物含有層４Ｂが形成されることが確認されている。
【００８９】
ところで、結合用電極Ｅの各層が形成される前には、アルゴンイオン，酸素イオン，窒素イオンの少なくとも１種のイオンにより、少なくとも１層の界面をボンバードして、その表面を清浄化する方法が用いられる。これにより、結合用電極Ｅにおいてボンバードされた層の表面は、粗面化される（図では、全ての層の表面において、ボンバードされている）。特に、結合用電極Ｅを形成する各層の界面が粗面化されることで、各層に生じる膜応力による反りをさらに抑制することができる。
【００９０】
以下では、リフトオフ法により、弾性表面波素子上の結合用電極Ｅを製造するときの過程を説明する。
【００９１】
図６は、リフトオフ法により結合用電極Ｅが形成されたときの拡大断面図である。結合用電極Ｅには、上述のように、下地電極２上に中間層７及びＡｕ電極層６が、順に形成されている。
【００９２】
まず、圧電基板１上には、中間層７を形成する領域以外に、逆テーパーでオーバーハング形状のフォトレジスト膜２２が形成される。次いで、このフォトレジスト膜２２でマスクをしながら、密着電極層３、バリアメタル電極層４、Ａｕ電極層６を順に積層することで、結合用電極Ｅが形成される。このとき、結合用電極Ｅが形成されるのと同時に、フォトレジスト膜２２上にも、Ｃｒ層２３、Ｎｉ層２４、Ａｕ層２５が積層する。このＮｉ層２４は、バリアメタル電極層４と同様に、不純物含有層を内在している。これにより、結合用電極Ｅ形成時のリフトオフ工程において、Ｎｉ層２４の膜応力が低減され、フォトレジスト膜２２で形成されている開口部が持ち上がるおそれが少ない。よって、結合用電極Ｅの形成時に、バリを発生することが少なく、ほぼ設計どおりの位置に密着電極層３、バリアメタル電極層４、Ａｕ電極層６とを形成することができるので、この結合用電極Ｅの製造方法を用いることで、バリによる短絡不良の発生を少なくすることができ、結果として、歩留り率を向上することができる。
【００９３】
なお、ここでは、結合用電極Ｅは、リフトオフ法を用いて形成したが、他にも、フォトリソグラフィ法等のメタルマスクを使用する薄膜形成法を用いて形成してもよい。
【００９４】
本発明の弾性表面波装置は、携帯電話，ＰＨＳ（Personal Handy Phone）等の通信機器のバンドパスフィルタ及び通信機器に適用することができる。このバンドパスフィルタは、アンテナ送信信号をデュプレクサを介してアンテナへ出力する送信回路を備えた通信機器の送信回路に用いられるバンドパスフィルタであって、本発明の弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタである。また、このバンドパスフィルタは、アンテナ受信信号をデュプレクサを介して受信しアンテナ受信信号の搬送波信号から受信信号を分離する受信回路を備えた通信機器の受信回路に用いられるバンドパスフィルタであって、本発明の弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタである。
【００９５】
また、本発明の通信機器は、送信信号を搬送波信号（キャリア信号）に重畳させてアンテナ送信信号とするミキサと、アンテナ送信信号の不要信号を減衰させる本発明の弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、アンテナ送信信号を増幅するとともに増幅されたアンテナ送信信号をデュプレクサを介してアンテナへ出力するパワーアンプとを具備する送信回路を備えた通信機器である。また、本発明の通信機器は、アンテナで受信されデュプレクサを通ったアンテナ受信信号を増幅するローノイズアンプと、増幅されたアンテナ受信信号の不要信号を減衰させる本発明の弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、アンテナ受信信号の搬送波信号から受信信号を分離するミキサとを具備する受信回路を備えた通信機器である。
【００９６】
図１２に、通信機器である携帯電話に組み込まれる、バンドパスフィルタを有する高周波回路のブロック回路図の１例を示す。送信信号（高周波信号）をミキサ２２０によって搬送波信号に重畳させてアンテナ送信信号とし、バンドパスフィルタである弾性表面波装置２２１によりその不要信号が減衰され、パワーアンプ２２２で増幅された後、アイソレータ２２３と弾性表面波分波器（デュプレクサ）２１５を通り、アンテナ２１４から放射される。また、アンテナ２１４で受信されたアンテナ受信信号は、弾性表面波分波器２１５を通りローノイズアンプ２１６で増幅され、バンドパスフィルタである弾性表面波装置２１７でその不要信号が減衰された後、アンプ２１８で再増幅され、ミキサ２１９で低周波信号に変換される。
【００９７】
本発明の通信機器は、上記の送信回路及び受信回路の少なくとも一方を備えていればよく、両方を備えていてもよい。
【００９８】
本発明のバンドパスフィルタ及び通信機器は、本発明の弾性表面波装置を有していることから、耐久性に優れ、高い信頼性を有するものとなる。
【実施例】
【００９９】
以下、上述の実施形態に沿って作成した弾性表面波装置Ｓ１について、製造及び測定をおこなった結果を説明する。
【０１００】
圧電基板１は、３６°Ｙカット−Ｘ伝搬のＬｉＴａＯ3結晶を用いた。圧電基板１は、そのチップサイズが１．１ｍｍ×１．５ｍｍであった。また、実装基板６０は、そのチップサイズが７０ｍｍ×７０ｍｍであり、厚さ２５０μｍのアルミナ基板を用いた。このアルミナ基板に、無電解めっき法を用いて、合計１μｍ膜厚のＡｕ及びＮｉを形成した。
【０１０１】
図６のように、ＩＤＴ電極８から引き出された下地電極２及び環状電極１１を形成する部分以外に、リフトオフ法を用いるため、フォトレジスト膜２２でマスキングした。そして、スパッタリング法を用いて、結合用電極Ｅ（配線電極１２及び環状電極１１）を形成した。
【０１０２】
結合用電極Ｅは、下地電極２をＡｌ−Ｃｕ合金で形成し、密着電極層３をＣｒで形成し、バリアメタル電極層４をＮｉで形成し、最表層の電極層６をＡｕで形成した。
【０１０３】
また、結合用電極Ｅを形成する各電極層の厚さは、下地電極２が約１８０ｎｍであり、密着電極層３が約２０ｎｍであり、不純物含有層４Ｂを含めたバリアメタル電極層４が約１μｍであり、電極層６が約２００ｎｍであった。
【０１０４】
バリアメタル電極層４の内部には、スパッタリング法を用いた成膜中に、炭素及び硫黄濃度の高いＮｉターゲット材に切替えてスパッタリングすることで、２層の炭素及び硫黄濃度の高い不純物含有層４Ｂを含むことができた（図２参照）。
【０１０５】
実装基板６０の配線接続電極６２及び環状接続電極６６の上部には、予め、スクリーン印刷法を用いて、接続体６３及び環状封止材６５となる半田ペーストを塗布した。塗布した半田ペーストの線幅は、約１００μｍであった。
【０１０６】
そして、対向する配線接続電極６２と配線電極１２とが接続する位置に、フェースダウンで載置した後、リフロー炉で２４０℃の温度で５分間、リフロー溶融し、その後、溶融した半田を常温で硬化した。
【０１０７】
次いで、弾性表面波素子Ｓ１の上部には、ポッティング法を用いてエポキシ樹脂６４を塗布した後、乾燥炉で１５０℃の温度で５分間、加熱硬化させた。
【０１０８】
最後に、各チップ間の分離位置でダイシングすることにより、個々の弾性表面波素子Ｓ１を形成して、２．５ｍｍ×２．０ｍｍの弾性表面波装置９０が完成した。このときの弾性表面波装置９０の高さは、約０．７ｍｍであった。
【０１０９】
図７は、結合用電極Ｅの表面から深さ方向への層を構成する金属元素のＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry：二次イオン質量分析法）の分析結果を示すグラフである。
【０１１０】
図８は、従来技術としての接合用電極（電極パッド）１１２（図９参照）の表面から深さ方向への層を構成する金属元素のＳＩＭＳの分析結果を示すグラフである。
【０１１１】
ＳＩＭＳとは、加速して細く絞った一次イオンビーム（酸素、セシウム等のイオンビーム）を真空中で資料に照射し、スパッタリングにより、資料表面から飛び出す粒子のうち、二次イオンを電場で引き出して資料分析を行う方法である。そして、標準サンプルと比較することによって、絶対濃度を換算する。
【０１１２】
図７において、中間層７（図２参照）では、バリアメタル電極層４は、Ｎｉ層の中に、炭素（Ｃ）と硫黄（Ｓ）の不純物ピークが観察される（２００ｓｅｃ〜３００ｓｅｃ付近と、４００ｓｅｃ〜５００ｓｅｃ付近）。よって、バリアメタル電極層４は、Ｎｉ層が２層の不純物含有層４Ｂが介在した積層体となっていることがわかる。その不純物含有層４Ｂでは炭素の濃度は約３．１６重量％であり、硫黄の濃度は約０．５重量％である。
【０１１３】
一方、図８において、中間層１１７（図９参照）では、バリアメタル電極層１１５は、単一のＮｉ層で形成されていることがわかる。
【０１１４】
以下では、本発明の一実施形態の結合用電極Ｅと、従来技術としての接合用電極（電極パッド）１１２とにかかる膜応力を比較する。
【０１１５】
表１は、結合用電極Ｅの中間層７と、接合用電極（電極パッド）１１２の中間層１１７とにかかる膜応力を測定した結果を示す。
【表１】
【０１１６】
表１では、本発明の一実施形態として、中間層７に含まれるバリアメタル電極層４に、炭素と硫黄とを不純物として含んだ不純物含有層４Ｂを有する結合用電極Ｅと（図２参照）、従来の技術として、図１０のように、中間層１１７に含まれるＮｉ層１１５に、不純物含有層を含まない接合用電極１１２とを比較している。
【０１１７】
このとき、結合用電極Ｅでは、電極構造の膜応力が１８９Ｎ／ｍ2であった。それに比べて、接合用電極１１２では、電極構造の膜応力が８８２Ｎ／ｍ2であった。結果として、本発明にかかる結合用電極Ｅを用いたことにより、膜応力を約１／４に低減できた。よって、結合用電極Ｅは、膜応力に起因する各電極層界面における膜剥離を防止することができ、弾性表面波装置の信頼性を向上させることができた。
【０１１８】
さらに上記の膜応力測定のために作製したのと同じ弾性表面波装置Ｓ１及び比較用サンプルを用い、自由落下試験により機械的な耐性を評価した。各試験サンプルは１．８メートルの高さからコンクリート表面へ自由落下させた。耐久性試験での、自由落下繰り返し回数は、１０，３０，５０，１００回。それぞれのセットごとに弾性表面波装置Ｓ１、比較サンプル共に３０個用意し試験用サンプルとした。フィルタ特性が劣化したサンプルを不良とし、それぞれのセット毎に累積不良数を求めた。結果を表２に示す。
【表２】
【０１１９】
弾性表面波装置Ｓ１では、１００回の繰り返し自由落下を行っても、一つも不良品が出なかった。一方、比較用サンプルでは、３０回の繰り返し自由落下で既に不良が発生した。これらのデータは前述の膜応力測定結果を補完するとともに、より現実的にこの実施例による弾性表面波装置Ｓ１の従来技術に対する優位を示すものである。
【０１２０】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる弾性表面波装置の平面図である。
【図２】図１の弾性表面波装置における環状電極のＡ−Ａ’線での拡大断面図である。
【図３】図１の弾性表面波装置における配線電極のＢ−Ｂ’線での拡大断面図である。
【図４】実装基板に弾性表面波素子を実装している弾性表面波装置の断面図である。
【図５】結合用電極の製造方法を説明するための拡大断面図である。
【図６】リフトオフ法により結合用電極が形成されたときの拡大断面図である。
【図７】接合用電極の表面から深さ方向への層を構成する金属元素のＳＩＭＳの分析結果を示すグラフである。
【図８】従来技術としての接合用電極（電極パッド）の表面から深さ方向への層を構成する金属元素のＳＩＭＳの分析結果を示すグラフである。
【図９】従来の代表的な弾性表面波装置の概略断面図である。
【図１０】従来の弾性表面波装置に含まれる電極パッドの断面図である。
【図１１】リフトオフ法により形成されるときの、電極パッドの断面図である。
【図１２】本発明の弾性表面波装置をバンドパスフィルタとして用いた通信機器（携帯電話）におけるバンドパスフィルタを有する高周波回路のブロック回路図である。
【図１３】図１の弾性表面波装置における環状電極であってバリアメタル電極層の母材層及び不純物含有層が１層ずつ形成されたバリアメタル電極層を有する環状電極のＡ−Ａ’線での拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１：圧電基板
Ｓ１：弾性表面波素子
２：下地電極
３：密着電極層
４：バリアメタル電極層
４Ａ：バリアメタル電極層の母材層
４Ｂ：不純物含有層
７：中間層
８：ＩＤＴ電極（励振電極）
９：引き出し配線
１０：保護膜
１１：環状電極
１２：配線電極
Ｅ：結合用電極
６０：実装基板
９０：弾性表面波装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板上に弾性表面波素子をワイヤレスボンディング方式で実装した弾性表面波装置であって、
前記弾性表面波素子は、圧電基板の主面に形成された励振電極と、圧電基板の主面に形成され、前記実装基板上の電極と接続されるための結合用電極とを有するものであり、
前記結合用電極は、
前記圧電基板の主面に、Ａｌを主成分とする金属材料を用いて形成されている下地電極と、
前記下地電極上に形成された中間層とを含み、
前記中間層は、密着電極層及びバリアメタル電極層が積層されたものであり、
前記バリアメタル電極層は、不純物含有層を少なくとも１層含んでいる、弾性表面波装置。
【請求項２】
前記結合用電極は、前記励振電極の外周を取り囲む位置に形成されている環状電極である、請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記結合用電極は、前記励振電極に接続されている配線電極である、請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記バリアメタル電極層は、Ｎｉ，Ｃｕのうちの少なくとも１つの材料を含んでいる、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記不純物含有層は、前記バリアメタル電極層を形成する材料に、炭素，硫黄，酸素のうちの少なくとも１つの材料を不純物として含んでいる、請求項４に記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記バリアメタル電極層の厚さは、０．５μｍ〜１．５μｍの範囲にある、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項７】
前記密着電極層は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｐｔのうちの少なくとも１つの材料を含んでいる、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項８】
圧電基板の主面に、励振電極と、実装基板上の電極に接続されるための結合用電極とを形成して弾性表面波素子を作製し、この弾性表面波素子を、前記実装基板上にワイヤレスボンディング方式で実装する弾性表面波装置の製造方法であって、
前記結合用電極は、
前記圧電基板の主面に、Ａｌを主成分とする金属材料を用いて、前記結合用電極の下地電極を形成する第１の工程と、
前記下地電極上に、密着電極層を形成する第２の工程と、
前記密着電極層上に、バリアメタル電極層と不純物含有層との積層体を形成する第３の工程とにより製造されている、弾性表面波装置の製造方法。
【請求項９】
前記下地電極を形成する前の前記圧電基板、
前記密着電極層を形成する前の前記下地電極、
前記バリアメタル電極層を形成する前の前記密着電極層、
前記不純物含有層を含む前記バリアメタル電極層、のうちの少なくとも１つの表面を、アルゴンイオン，酸素イオン，窒素イオンのうちの少なくとも１つによりボンバード処理を施して粗面化する、請求項８記載の弾性波表面波装置の製造方法。
【請求項１０】
前記結合用電極は、前記励振電極の外周を取り囲む位置に形成されている環状電極である、請求項８又は請求項９に記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１１】
前記結合用電極は、前記励振電極に接続されている配線電極である、請求項８又は請求項９に記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１２】
前記バリアメタル電極層は、Ｎｉ，Ｃｕのうちの少なくとも１つの材料を含んでいる、請求項８〜請求項１１のいずれかに記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１３】
前記不純物含有層は、前記バリアメタル電極層を形成する材料に、炭素，硫黄，酸素のうちの少なくとも１つの材料を不純物として含んでいる、請求項１２に記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１４】
前記バリアメタル電極層の厚さは、０．５μｍ〜１．５μｍの範囲にある、請求項８〜請求項１３のいずれかに記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１５】
前記密着電極層は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｐｔのうちの少なくとも１つの材料を含んでいる、請求項８〜請求項１４のいずれかに記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１６】
送信信号を搬送波信号に重畳させてアンテナ送信信号とするミキサと、前記アンテナ送信信号の不要信号を減衰させる請求項１乃至７のいずれかの弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、前記アンテナ送信信号を増幅するとともに増幅された前記アンテナ送信信号をデュプレクサを介してアンテナへ出力するパワーアンプとを具備する送信回路を備えたことを特徴とする通信機器。
【請求項１７】
アンテナで受信されデュプレクサを通ったアンテナ受信信号を増幅するローノイズアンプと、増幅された前記アンテナ受信信号の不要信号を減衰させる請求項１乃至７のいずれかの弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、前記アンテナ受信信号の搬送波信号から受信信号を分離するミキサとを具備する受信回路を備えたことを特徴とする通信機器。
【請求項１８】
圧電基板と、
前記圧電基板の主面に形成された、弾性表面波を発生させる第１の電極と、
実装基板と、
前記圧電基板と前記実装基板とを結合させる第２の電極であって、Ａｌを主成分とする金属から成るとともに前記圧電基板の前記主面に形成された下地電極、前記下地電極上に形成された密着電極層、及び前記密着電極層上に形成されるとともに第１の金属層と前記第１の金属層よりも不純物を多く含有する第２の金属層を含むバリアメタル電極層を含む第２の電極とを備えたデバイス。
【請求項１】
実装基板上に弾性表面波素子をワイヤレスボンディング方式で実装した弾性表面波装置であって、
前記弾性表面波素子は、圧電基板の主面に形成された励振電極と、圧電基板の主面に形成され、前記実装基板上の電極と接続されるための結合用電極とを有するものであり、
前記結合用電極は、
前記圧電基板の主面に、Ａｌを主成分とする金属材料を用いて形成されている下地電極と、
前記下地電極上に形成された中間層とを含み、
前記中間層は、密着電極層及びバリアメタル電極層が積層されたものであり、
前記バリアメタル電極層は、不純物含有層を少なくとも１層含んでいる、弾性表面波装置。
【請求項２】
前記結合用電極は、前記励振電極の外周を取り囲む位置に形成されている環状電極である、請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項３】
前記結合用電極は、前記励振電極に接続されている配線電極である、請求項１に記載の弾性表面波装置。
【請求項４】
前記バリアメタル電極層は、Ｎｉ，Ｃｕのうちの少なくとも１つの材料を含んでいる、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項５】
前記不純物含有層は、前記バリアメタル電極層を形成する材料に、炭素，硫黄，酸素のうちの少なくとも１つの材料を不純物として含んでいる、請求項４に記載の弾性表面波装置。
【請求項６】
前記バリアメタル電極層の厚さは、０．５μｍ〜１．５μｍの範囲にある、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項７】
前記密着電極層は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｐｔのうちの少なくとも１つの材料を含んでいる、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の弾性表面波装置。
【請求項８】
圧電基板の主面に、励振電極と、実装基板上の電極に接続されるための結合用電極とを形成して弾性表面波素子を作製し、この弾性表面波素子を、前記実装基板上にワイヤレスボンディング方式で実装する弾性表面波装置の製造方法であって、
前記結合用電極は、
前記圧電基板の主面に、Ａｌを主成分とする金属材料を用いて、前記結合用電極の下地電極を形成する第１の工程と、
前記下地電極上に、密着電極層を形成する第２の工程と、
前記密着電極層上に、バリアメタル電極層と不純物含有層との積層体を形成する第３の工程とにより製造されている、弾性表面波装置の製造方法。
【請求項９】
前記下地電極を形成する前の前記圧電基板、
前記密着電極層を形成する前の前記下地電極、
前記バリアメタル電極層を形成する前の前記密着電極層、
前記不純物含有層を含む前記バリアメタル電極層、のうちの少なくとも１つの表面を、アルゴンイオン，酸素イオン，窒素イオンのうちの少なくとも１つによりボンバード処理を施して粗面化する、請求項８記載の弾性波表面波装置の製造方法。
【請求項１０】
前記結合用電極は、前記励振電極の外周を取り囲む位置に形成されている環状電極である、請求項８又は請求項９に記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１１】
前記結合用電極は、前記励振電極に接続されている配線電極である、請求項８又は請求項９に記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１２】
前記バリアメタル電極層は、Ｎｉ，Ｃｕのうちの少なくとも１つの材料を含んでいる、請求項８〜請求項１１のいずれかに記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１３】
前記不純物含有層は、前記バリアメタル電極層を形成する材料に、炭素，硫黄，酸素のうちの少なくとも１つの材料を不純物として含んでいる、請求項１２に記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１４】
前記バリアメタル電極層の厚さは、０．５μｍ〜１．５μｍの範囲にある、請求項８〜請求項１３のいずれかに記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１５】
前記密着電極層は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｐｔのうちの少なくとも１つの材料を含んでいる、請求項８〜請求項１４のいずれかに記載の弾性表面波装置の製造方法。
【請求項１６】
送信信号を搬送波信号に重畳させてアンテナ送信信号とするミキサと、前記アンテナ送信信号の不要信号を減衰させる請求項１乃至７のいずれかの弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、前記アンテナ送信信号を増幅するとともに増幅された前記アンテナ送信信号をデュプレクサを介してアンテナへ出力するパワーアンプとを具備する送信回路を備えたことを特徴とする通信機器。
【請求項１７】
アンテナで受信されデュプレクサを通ったアンテナ受信信号を増幅するローノイズアンプと、増幅された前記アンテナ受信信号の不要信号を減衰させる請求項１乃至７のいずれかの弾性表面波装置を含むバンドパスフィルタと、前記アンテナ受信信号の搬送波信号から受信信号を分離するミキサとを具備する受信回路を備えたことを特徴とする通信機器。
【請求項１８】
圧電基板と、
前記圧電基板の主面に形成された、弾性表面波を発生させる第１の電極と、
実装基板と、
前記圧電基板と前記実装基板とを結合させる第２の電極であって、Ａｌを主成分とする金属から成るとともに前記圧電基板の前記主面に形成された下地電極、前記下地電極上に形成された密着電極層、及び前記密着電極層上に形成されるとともに第１の金属層と前記第１の金属層よりも不純物を多く含有する第２の金属層を含むバリアメタル電極層を含む第２の電極とを備えたデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−８９１４３（Ｐ２００７−８９１４３Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２８１７１（Ｐ２００６−２２８１７１）
【出願日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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