JP2818535B2 - Surface acoustic wave device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は弾性表面波装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、移動通信用および光通信用等にお
いて、フィルタとして多用されている弾性表面波装置
（以下、ＳＡＷフィルタと云う）は、一般に、水晶、タ
ンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムおよび四ホウ酸リ
チウムのような単結晶圧電基板上、またはサファイヤ基
板上に酸化亜鉛膜を形成した圧電薄膜上に、すだれ状電
極等が配置されて形成されている。このすだれ状電極の
電極材料としては、アルミニウム（Ａｌ）あるいは銅
（Ｃｕ）およびシリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、パ
ラジウム（Ｐｄ）等を微量添加したアルムニウム合金が
用いられている。また、ＳＡＷフィルタにおける電極金
属としては、微細加工性に優れていること、電極負荷質
量効果を小さくするために比重が小さいこと、且つ挿入
損を小さくするために電気抵抗が低いことなどが要求さ
れるために、ＡｌまたはＡｌ合金以外の金属材料は適当
ではない。2. Description of the Related Art Conventionally, a surface acoustic wave device (hereinafter, referred to as a SAW filter) which is frequently used as a filter for mobile communication, optical communication and the like is generally made of quartz, lithium tantalate, lithium niobate and quaternary. An interdigital electrode or the like is formed on a single crystal piezoelectric substrate such as lithium borate or a piezoelectric thin film having a zinc oxide film formed on a sapphire substrate. As an electrode material of the interdigital electrode, aluminum (Al) or an aluminum alloy to which copper (Cu) and a small amount of silicon (Si), titanium (Ti), palladium (Pd) or the like is added is used. Further, the electrode metal in the SAW filter is required to be excellent in fine workability, to have a small specific gravity in order to reduce the electrode load mass effect, and to have a low electric resistance in order to reduce insertion loss. Therefore, metal materials other than Al or Al alloy are not suitable.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のＳＡＷ
フィルタにおいては、当該ＳＡＷフィルタに高電力の信
号が入力されると、弾性表面波による圧電基板の振動に
よってＡｌ電極が大きな応力を受け、これによりＡｌ原
子が移動する、所謂ストレスマイグレーションが生起す
ることが知られている。この障害が発生すると、電気的
短絡、挿入損失の増大およびＱ値の低下等を含むＳＡＷ
フィルタ特性上の劣化が生じる。しかも、このストレス
マイグレーションの発生頻度は、ＳＡＷフィルタの高周
波化とともに増大するため、ＳＡＷフィルタの高周波化
に対する大きな障害になるという欠点がある。The conventional SAW described above.
In a filter, when a high-power signal is input to the SAW filter, a large stress is applied to the Al electrode due to the vibration of the piezoelectric substrate due to the surface acoustic wave, thereby causing so-called stress migration in which Al atoms move. It has been known. When this trouble occurs, the SAW including an electric short circuit, an increase in insertion loss, a decrease in Q value, etc.
Deterioration in filter characteristics occurs. In addition, since the frequency of occurrence of the stress migration increases with the frequency of the SAW filter, there is a disadvantage that the frequency of the stress migration becomes a large obstacle to the frequency of the SAW filter.
【０００４】このＳＡＷフィルタの電極のストレスマイ
グレーションおよびＬＳＩ配線のエレクトロマイグレー
ション対策として、特願平４−７５１８３号公報におい
ては、膜厚が１〜５００オングストロームのチタン、バ
ナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅およびイットリ
ウムの金属下地膜上に形成された（１１１）の一軸配向
構造を有するＡｌまたはＡｌ合金による配線が提案され
ている。この構造のＳＡＷフィルタ電極では、（１１
１）配向性を有するために耐電力性に関しての信頼性
は、従来の多結晶構造のＡｌ電極に比較して、確かに向
上するものの、下地膜の金属がこの金属膜上に形成され
るＡｌ膜中に拡散し、Ａｌとの合金化により電極の電気
抵抗が大きくなり、その結果としてＳＡＷフィルタの挿
入損失が増大する結果になるという欠点がある。As a measure against stress migration of electrodes of the SAW filter and electromigration of LSI wiring, Japanese Patent Application No. 4-75183 discloses a titanium, vanadium, iron, cobalt, nickel, copper and copper film having a thickness of 1 to 500 angstroms. Also, a wiring made of Al or an Al alloy having a (111) uniaxially oriented structure formed on a yttrium metal base film has been proposed. In the SAW filter electrode having this structure, (11
1) Although the reliability with respect to the power durability due to having the orientation is certainly improved as compared with the conventional Al electrode having the polycrystalline structure, the metal of the base film is formed on the metal film. There is a disadvantage that the electric resistance of the electrode increases due to diffusion into the film and alloying with Al, and as a result, the insertion loss of the SAW filter increases.
【０００５】本発明は、上記の従来例の欠点を解決する
ことを意図したものであり、その目的とするところは、
耐電力性に優れるとともに、電気抵抗の低いＡｌ電極を
備えた弾性表面波装置を提供することにある。[0005] The present invention is intended to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional example.
An object of the present invention is to provide a surface acoustic wave device including an Al electrode having excellent power durability and low electric resistance.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波装置
は、単結晶圧電基板または圧電薄膜を含む圧電基板上
に、アルミニウムまたはアルミニウム合金より成る電極
配線を備えて構成される弾性表面波装置において、前記
圧電基板上において形成され、前記単結晶圧電基板また
は圧電薄膜およびアルミニウムに対して濡れ性が高く、
且つアルミニウムとの反応性が低い金属または化合物に
より構成される、膜厚が１〜３０オングストロームの下
地膜と、前記下地膜上に形成された（１１１）の一軸配
向構造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金に
より形成される電極配線と、を備えて構成され、前記下
地膜が、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓ
ｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3
Ｎ 4 ）の何れかであることを特徴としている。 According to the present invention, there is provided a surface acoustic wave device comprising a single crystal piezoelectric substrate or a piezoelectric substrate including a piezoelectric thin film provided with electrode wiring made of aluminum or an aluminum alloy. In, formed on the piezoelectric substrate, high wettability to the single crystal piezoelectric substrate or the piezoelectric thin film and aluminum,
And a base film having a thickness of 1 to 30 angstroms, which is formed of a metal or a compound having low reactivity with aluminum, and aluminum or an aluminum alloy having a (111) uniaxially oriented structure formed on the base film. and electrode wiring are formed, it is configured with, the lower
The base film is made of boron (B), carbon (C), silicon (S
i), germanium (Ge), silicon carbide (Si)
C), boron nitride (BN) and silicon nitride (Si 3
N 4 ).
【０００７】[0007]
【０００８】[0008]
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【０００９】図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実
施例のＳＡＷフィルタにおけるすだれ状電極の平面およ
び断面を示す模式図である。図１に示されるように、本
実施例においては、圧電基板１の表面上に、厚さ１〜３
０オングストロームのホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリ
コン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン
（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン
（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜２と、５００〜
３０００オングストロームの膜厚で、（１１１）の一軸
配向構造を有するＡｌまたはＡｌ合金膜による電極配線
３が形成されており、フォトリソグラフィにより、図１
（ａ）の平面図に示されるように、すだれ状に微細加工
されている。FIGS. 1A and 1B are schematic views showing a plan view and a cross section of an IDT in a SAW filter according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, on the surface of the piezoelectric substrate 1,
0 Å of boron (B), carbon (C), silicon
Con (Si), Germanium (Ge), Silicon carbide
(SiC), boron nitride (BN) and silicon nitride
(Si 3 N 4 ) underlayer 2 made of any one of
The electrode wiring 3 is formed of an Al or Al alloy film having a uniaxially oriented structure of (111) with a thickness of 3000 Å, and is formed by photolithography as shown in FIG.
As shown in the plan view of FIG.
【００１０】一般に、水晶、タンタル酸リチウム、ニオ
ブ酸リチウムおよび四ホウ酸リチウムのような単結晶圧
電基板、またはサファイヤ基板上に酸化亜鉛膜が形成さ
れた圧電薄膜上に、直接ＡｌまたはＡｌ系合金を形成す
る過程を熱力学的に見てみると、これらの基板材料とＡ
ｌとの間の界面エネルギーは、基板材料の表面エネルギ
−とＡｌの表面エネルギ−の和よりも大きいために、こ
れらの基板上においてはＡｌは島状に成長してしまい、
多結晶構造による膜に転化してしまう状態となる。一
方、これらの基板およびＡｌに対して濡れ性が高く、且
つＡｌとの反応性の低いホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シ
リコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン
（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン
（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかを下地膜として、この上にＡｌ
を形成した場合には、実効的にＡｌと基板間の界面エネ
ルギ−が、基板上に直接Ａｌを形成する場合に比較して
小さい値となるために、これらの下地膜上においては、
Ａｌは最も表面エネルギ−の小さいＡｌ（１１１）面が
基板面に平行に成長した一軸配向膜となる。この下地膜
上のＡｌ膜の一軸配向構造は下地膜の膜厚に対して敏感
であり、当該膜厚が１〜３０オングストロームの範囲内
にない場合には、一軸配向構造に乱れが生じてくる。こ
の理由は、前記膜厚が適正な下地膜厚を越えると、下地
膜表面が平坦の状態ではなくなり、その上に成長するＡ
ｌの結晶粒には、Ａｌ（１１１）以外の方位を持ったも
のが混在してくることに起因している。Generally, Al or an Al-based alloy is directly formed on a single crystal piezoelectric substrate such as quartz, lithium tantalate, lithium niobate and lithium tetraborate, or a piezoelectric thin film having a zinc oxide film formed on a sapphire substrate. Looking at the process of forming a thermodynamically, these substrate materials and A
Since the interfacial energy between 1 and 2 is greater than the sum of the surface energy of the substrate material and the surface energy of Al, Al grows in islands on these substrates,
The film is converted into a film having a polycrystalline structure. On the other hand, boron (B), carbon (C), and silicon (B), which have high wettability to these substrates and Al and low reactivity with Al.
Recon (Si), Germanium (Ge), Silicon carbide
(SiC), boron nitride (BN) and silicon nitride
(Si 3 N 4 ) as a base film, and Al
Is formed, the interfacial energy between Al and the substrate is effectively smaller than when Al is formed directly on the substrate.
Al becomes a uniaxially oriented film in which the Al (111) plane having the smallest surface energy has grown parallel to the substrate surface. The uniaxially oriented structure of the Al film on the underlying film is sensitive to the thickness of the underlying film, and if the thickness is not in the range of 1 to 30 Å, the uniaxially oriented structure is disturbed. . The reason for this is that if the film thickness exceeds an appropriate underlayer thickness, the surface of the underlayer film is no longer flat, and A
This is because crystal grains having a direction other than Al (111) are mixed in the crystal grains of l.
【００１１】本発明においては、前述のように、圧電基
板１の表面上に、１〜３０オングストロームのホウ素
（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成
る下地膜と、５００〜３０００オングストロームの膜厚
で、（１１１）の一軸配向構造を有するＡｌまたはＡｌ
合金膜による電極配線３を形成することにより、下地膜
の金属または前記化合物ＭはＡｌとの反応性が低いため
に、ＳＡＷフィルタを製作するプロセスの過程または動
作環境中おにおいても、これらの下地膜とその上に形成
されたＡｌまたはＡｌ合金膜との拡散・合金化反応が生
じることがなく、これによりＳＡＷ電極配線の電気抵抗
の増加がなく、従ってＳＡＷフィルタにおける挿入損失
の増大等を含むＳＡＷフィルタ特性の劣化が排除され
る。In the present invention, as described above, 1 to 30 angstroms of boron is deposited on the surface of the piezoelectric substrate 1.
(B), carbon (C), silicon (Si), germanium
(Ge), silicon carbide (SiC), boron nitride (B
N) and silicon nitride (Si 3 N 4 )
And the base film that, a film thickness of 500-3000 Å, Al or Al having a uniaxial alignment structure (111)
Since the metal of the base film or the compound M has low reactivity with Al by forming the electrode wiring 3 by the alloy film, the metal wiring or the compound M has a low reactivity even in the process of manufacturing the SAW filter or in the operating environment. The diffusion and alloying reaction between the ground film and the Al or Al alloy film formed thereon does not occur, so that the electric resistance of the SAW electrode wiring does not increase, and therefore, the insertion loss in the SAW filter is increased. Deterioration of SAW filter characteristics is eliminated.
【００１２】図２は、本発明における電極膜形成用とし
て使用された、二次元イオンビームスパッタ装置の構成
を示すブロック図である。図２に示されるように、当該
二次元イオンビームスパッタ装置は、圧電基板１に対応
して、二つのイオンビームソース４および５と、Ａｌま
たはＡｌ合金のターゲット６と、下地膜に用いる金属ま
たは化合物Ｍのターゲット７と、これらの二つのターゲ
ット６および７より飛び出して来たスパッタ粒子束の開
閉を行うための、二つのシャッター８および９と、膜厚
をモニターし制御するための二つの膜厚計１０および１
１と、基板上に堆積した膜の表面構造を観察するための
反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）用の電子銃（以下、
ＲＨＥＥＤ電子銃と云う）１２と、蛍光スクリーン１３
とを備えて構成される。なおスパッタガスのアルゴン
は、アルコンガスボンベ１４により、マスフローコント
ローラ１５および１６を通して、二つのイオンビームソ
ース４および５に導入される。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a two-dimensional ion beam sputtering apparatus used for forming an electrode film in the present invention. As shown in FIG. 2, the two-dimensional ion beam sputtering apparatus corresponds to the piezoelectric substrate 1 and has two ion beam sources 4 and 5, an Al or Al alloy target 6, and a metal or A target 7 of the compound M, two shutters 8 and 9 for opening and closing the sputtered particle bundles protruding from these two targets 6 and 7, and two films for monitoring and controlling the film thickness. Thickness gauges 10 and 1
1 and an electron gun for reflection high-energy electron diffraction (RHEED) for observing the surface structure of the film deposited on the substrate (hereinafter referred to as
RHEED electron gun) 12 and fluorescent screen 13
And is provided. Argon as a sputtering gas is introduced into the two ion beam sources 4 and 5 through the mass flow controllers 15 and 16 by the arcon gas cylinder 14.
【００１３】本発明における電極膜形成時においては、
まず１×１０-7Ｔｏｒｒまで排気した後に、アルゴン圧
としては、２×１０-4Ｔｏｒｒの圧力でスパッタが行わ
れている。また、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン
（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3
Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜、およびこの上に形成さ
れるＡｌまたはＡｌ合金膜は、何れもイオンソースのビ
ーム電圧１２００Ｖ、ビーム電流５０〜６５ｍＡおよび
基板温度３０度℃（室温）の状態において成膜された。
なお上記の条件下において、下地膜用の金属または化合
物、およびＡｌまたはＡｌ合金に対するスパッタレート
は０．１〜２オングストローム／秒であった。In forming the electrode film according to the present invention,
First, after evacuation to 1 × 10 −7 Torr, sputtering is performed at an argon pressure of 2 × 10 −4 Torr. Also, boron (B), carbon (C), silicon
(Si), germanium (Ge), silicon carbide (Si
C), boron nitride (BN) and silicon nitride (Si 3
N 4 ) and the Al or Al alloy film formed thereon are all in the state of the ion source beam voltage of 1200 V, the beam current of 50 to 65 mA, and the substrate temperature of 30 ° C. (room temperature). Was formed.
Under the above conditions, the sputter rate for the metal or compound for the base film and Al or Al alloy was 0.1 to 2 Å / sec.
【００１４】圧電基板については、３４〜４５°回転Ｙ
カット水晶基板、−７５°回転Ｙカット水晶基板、Ｘカ
ットタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ：以下、ＬＴと
云う）基板、３６°回転ＹカットＬＴ基板、１２８°回
転Ｙカットニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ：以下、Ｌ
Ｎと云う）基板、４１°回転ＹカットＬＮ基板、６４°
回転ＹカットＬＮ基板、４５°回転Ｘカット四ホウ酸リ
チウム（Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ）基板およびサファイヤ基板上
に形成した酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜等について調べたが、
その結果に顕著な差異が認められなかったので、以下に
おいては、上記の圧電基板の内、一例として６４°回転
ＹカットＬＮ基板を用いた場合の実施例について説明す
る。For the piezoelectric substrate, a rotation Y of 34 to 45 °
Cut-cut quartz substrate, −75 ° rotating Y-cut quartz substrate, X-cut lithium tantalate (LiTaO 3 : hereinafter, LT) substrate, 36 ° rotating Y-cut LT substrate, 128 ° rotating Y-cut lithium niobate (LiNbO 3 : Hereinafter, L
N) board, 41 ° rotated Y cut LN board, 64 °
A rotation Y-cut LN substrate, a 45 ° rotation X-cut lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ) substrate, and a zinc oxide (ZnO) film formed on a sapphire substrate were examined.
Since no remarkable difference was observed in the result, an example in which a 64 ° rotation Y-cut LN substrate was used as an example among the above-described piezoelectric substrates will be described below.
【００１５】製作した本発明のＳＡＷフィルタの耐電力
性については、特開平３−４８５１１に記載されている
システムおよび方法により評価を行った。即ち、図３に
示されるように、信号発生器１７の出力信号はパワーア
ンプ１８により電力増幅されて、恒温槽１９の内部に収
められているＳＡＷフィルタ２０に印加され、当該ＳＡ
Ｗフィルタ２０の出力信号の電力は、パワーメータ２１
により測定される。このパワーメータ２１による電力測
定データはコンピュータ２２に入力され、このコンピュ
ータ２２を介して信号発生器１７にフィ−ドバックされ
る。この帰還作用により、信号発生器１７より出力され
た信号の周波数が制御され、ＳＡＷフィルタ２０に印加
される信号の周波数は、常に伝送特性のピーク周波数と
なるように制御され設定されている。また、恒温槽１９
内の温度は、ＳＡＷフィルタ２０の特性劣化が加速され
るように８５°に設定された。なお、ＳＡＷフィルタの
寿命については、下記のようにして決めている。即ち、
試験前におけるＳＡＷフィルタ２０の出力および試験開
始後の時間ｔにおける出力を、それぞれＰ0 およびＰ
（ｔ）として、初期値より１．０ｄＢ低下した時点、即
ち、Ｐ（ｔ）が次式に示される値となった時点を以って
ＳＡＷフィルタの寿命であるものと定義した。The power durability of the manufactured SAW filter of the present invention was evaluated by the system and method described in JP-A-3-48511. That is, as shown in FIG. 3, the output signal of the signal generator 17 is power-amplified by the power amplifier 18 and applied to the SAW filter 20 housed in the thermostat 19,
The power of the output signal of the W filter 20 is
Is measured by The power measurement data from the power meter 21 is input to a computer 22 and fed back to the signal generator 17 via the computer 22. By this feedback action, the frequency of the signal output from the signal generator 17 is controlled, and the frequency of the signal applied to the SAW filter 20 is controlled and set to always be the peak frequency of the transmission characteristics. In addition, thermostat 19
Is set to 85 ° so that the characteristic deterioration of the SAW filter 20 is accelerated. The life of the SAW filter is determined as follows. That is,
The output of the SAW filter 20 before the test and the output at time t after the start of the test are P 0 and P
(T) is defined as the lifetime of the SAW filter at the time point when the value decreases by 1.0 dB from the initial value, that is, when the value of P (t) becomes a value represented by the following equation.
【００１６】 Ｐ（ｔ）≦ Ｐ0 −１．０（ｄＢ） …………（１） なお、この評価試験においては、上記の耐電力性の評価
に加えて、高温保管下において、４端子法による電極膜
の比抵抗変化についても測定が行われた。P (t) ≦ P 0 −1.0 (dB) (1) In this evaluation test, in addition to the above-described evaluation of the power durability, four terminals were stored under high-temperature storage. The change in the specific resistance of the electrode film by the method was also measured.
【００１７】次に、本発明の第１の実施例について、上
記の評価試験結果を踏まえて説明する。本発明の第１の
実施例としては、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン
（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3
Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜の膜厚をパラメータとし
て変えてやり、この下地膜の上に２０００オングストロ
ームの膜厚のＡｌ膜を形成して、ＲＨＥＥＤ電子銃１２
によりＡｌ膜の表面構造の観察が行われた。この結果
は、下記の表１に示されているとうりであり、ホウ素
（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成
る下地膜の膜厚が１〜３０オングストロームの範囲にあ
る状態においては、この上に形成されるＡｌ膜は（１１
１）の一軸配向構造をとるが、下地膜がない場合、また
は下地膜厚が３０オングストロームを越える場合には、
Ａｌ膜は多結晶構造または一軸配向構造が崩れた構造
（多結晶と配向が混在した構造）となる。なお、本実施
例においては、下地膜上にＡｌ膜を形成した場合の結果
について記述しているが、Ａｌ膜の代わりに、Ａｌ−
４．５ｗｔ％Ｃｕ膜またはＡｌ−２．０ｗｔ％Ｓｉ膜の
Ａｌ合金膜を用いた場合においても、Ａｌ膜の場合と同
様な結果が得られている。Next, a first embodiment of the present invention will be described based on the above evaluation test results. As a first embodiment of the present invention, boron (B), carbon (C), silicon
(Si), germanium (Ge), silicon carbide (Si
C), boron nitride (BN) and silicon nitride (Si 3
N 4 ), the thickness of the underlying film is changed as a parameter, an Al film having a thickness of 2000 Å is formed on the underlying film, and the RHEED electron gun 12 is formed.
Observation of the surface structure of the Al film was performed. The result is a Uri As set out in Table 1 below, boron
(B), carbon (C), silicon (Si), germanium
(Ge), silicon carbide (SiC), boron nitride (B
N) and silicon nitride (Si 3 N 4 )
That in a state where the thickness of the base film is in the range of 1-30 Å, Al film formed on this (11
1) A uniaxially oriented structure is taken, but when there is no underlying film or when the underlying film thickness exceeds 30 angstroms,
The Al film has a structure in which a polycrystalline structure or a uniaxially oriented structure is broken (a structure in which polycrystal and orientation are mixed). In the present embodiment, the result in the case where the Al film is formed on the base film is described.
Even when the Al alloy film of the 4.5 wt% Cu film or the Al-2.0 wt% Si film is used, the same result as that of the Al film is obtained.
【００１８】[0018]
【表１】 [Table 1]
【００１９】次に、本発明の第２の実施例としては、ホ
ウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニ
ウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素
（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかよ
り成る下地膜において、この上に形成されたＡｌ膜の表
面構造が、多結晶構造（下地なし）、（１１１）一軸配
向構造（下地膜厚１〜３０オングストローム）、および
下地膜厚が３０オングストロームを越えた配向の崩れた
構造（多結晶と配向が混在した構造）を有する膜を、フ
ォトリソグラフィにより、すだれ状電極に加工してＳＡ
Ｗフィルタを構成し、当該ＳＡＷフィルタに対する投入
電力を１Ｗとして耐電力性の試験を行った。製作された
本実施例のＳＡＷフィルタは、下地膜厚をも含めた電極
膜厚は２１００オングストロームであり、中心周波数８
３６．５ＭＨｚにおいて測定された挿入損失は６．１ｄ
Ｂであった。なお、比較のために、チタン下地膜を有す
るＳＡＷフィルタをも製作し、同様の耐電力性の評価試
験を併わせて行った。下記の表２に示されるように、Ａ
ｌ膜は（１１１）の一軸配向構造になる、ホウ素
（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成
る下地膜を用いると、多結晶構造または配向構造の崩れ
た構造のＡｌ膜に比較して、本実施例においては、耐電
力性が格段に向上されていることが分かる。しかしなが
ら、チタン下地膜を有するＳＡＷフィルタの場合には、
Ａｌ膜が（１１１）の一軸配向構造になっても、耐電力
性寿命は、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓ
ｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン（Ｓｉ 3
Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜上の（１１１）一軸配向
構造Ａｌ膜に比較すると、極めて小さい値になってい
る。Next, a second embodiment of the present invention, ho
U (B), carbon (C), silicon (Si), germany
(Ge), silicon carbide (SiC), boron nitride
(BN) or silicon nitride (Si 3 N 4 )
The Al film formed thereon has a polycrystalline structure (no underlayer), a (111) uniaxially oriented structure (underlayer thickness of 1 to 30 angstroms), and an underlayer thickness of 30 angstroms. A film having a structure with a misaligned orientation (a structure in which polycrystals and orientations are mixed) that exceeds the threshold is processed into IDTs by photolithography.
A W filter was configured, and a power durability test was performed with the input power to the SAW filter set to 1 W. In the manufactured SAW filter of this embodiment, the electrode film thickness including the base film thickness is 2100 angstroms, and the center frequency 8
The insertion loss measured at 36.5 MHz is 6.1d
B. For comparison, a SAW filter having a titanium base film was also manufactured and subjected to a similar evaluation test of power durability. As shown in Table 2 below, A
l film is uniaxially oriented structure (111), boron
(B), carbon (C), silicon (Si), germanium
(Ge), silicon carbide (SiC), boron nitride (B
N) and silicon nitride (Si 3 N 4 )
With that foundation film, compared to the Al film of the collapsed structure of the polycrystalline structure or orientation structure, in the present embodiment, it can be seen that power resistance is remarkably improved. However, in the case of a SAW filter having a titanium base film,
Even if the Al film has a (111) uniaxially oriented structure, the power durability life is as long as boron (B), carbon (C), silicon (S
i), germanium (Ge), silicon carbide (Si)
C), boron nitride (BN) and silicon nitride (Si 3
N 4 ) has an extremely small value as compared with the (111) uniaxially oriented Al film on the underlying film.
【００２０】[0020]
【表２】 [Table 2]
【００２１】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。前述の第２の実施例においては、下地膜上にＡｌ
膜を形成したＳＡＷフィルタの耐電力性の結果について
説明したが、本実施例においては、Ａｌ膜の代わりに、
Ａｌ−４．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜を用いたＳＡＷフィルタ
の耐電力性寿命の結果について説明する。下記の表３に
示されるように、Ａｌ−４．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜が（１
１１）の一軸配向構造となる、ホウ素（Ｂ）、炭素
（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭
化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化
シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜を用い
ると、多結晶構造または配向構造の崩れた構造のＡｌ−
４．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜に比較して、耐電力性が格段に
向上されることが分かる。また、同じ下地膜上の（１１
１）一軸配向構造を有するＡｌ膜と、Ａｌ−４．５ｗｔ
％Ｃｕ合金膜とを比較してみても、後者の耐電力性が著
しく向上されることが分かる。しかしながら、チタン下
地膜を有するＳＡＷフィルタの場合には、Ａｌ−４．５
ｗｔ％Ｃｕ合金膜が（１１１）の一軸配向構造になって
も、耐電力性寿命は、ホウ素（Ｂ）、炭素（Ｃ）、シリ
コン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン
（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化シリコン
（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかより成る下地膜上の、（１１
１）一軸配向構造Ａｌ−４．５ｗｔ％Ｃｕ合金膜に比較
すると、極めて小さい値になっている。Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment described above, Al
Although the result of the power durability of the SAW filter having the film formed thereon has been described, in the present embodiment, instead of the Al film,
The result of the power durability life of the SAW filter using the Al-4.5 wt% Cu alloy film will be described. As shown in Table 3 below, the Al-4.5 wt% Cu alloy film was (1
11) Boron (B), carbon having a uniaxially oriented structure
(C), silicon (Si), germanium (Ge), charcoal
Silicon nitride (SiC), boron nitride (BN) and nitride
When a base film made of any of silicon (Si 3 N 4 ) is used, a polycrystalline structure or an Al—
It can be seen that the power durability is significantly improved as compared with the 4.5 wt% Cu alloy film. In addition, (11) on the same underlying film
1) Al film having a uniaxial orientation structure, Al-4.5 wt
It can be seen from the comparison with the% Cu alloy film that the latter has significantly improved power durability. However, in the case of a SAW filter having a titanium base film, Al-4.5
Even when the wt% Cu alloy film has a (111) uniaxially oriented structure, the power durability life is as high as boron (B), carbon (C), silicon (Si).
Con (Si), Germanium (Ge), Silicon carbide
(SiC), boron nitride (BN) and silicon nitride
( 11 ) on a base film made of any of (Si 3 N 4 )
1) The value is extremely small as compared with the uniaxially oriented Al-4.5 wt% Cu alloy film.
【００２２】[0022]
【表３】 [Table 3]
【００２３】以上において説明した第２および第３の実
施例より明らかなように、同じ（１１１）の一軸配向構
造を有するにも関わらず。厚さ１〜３０オングストロー
ムのＢ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＢＮおよびＳｉ3 Ｎ
4 の何れかより成る下地膜上に形成されたＡｌ膜または
Ａｌ合金膜は、チタン下地膜上に形成されたＡｌ膜また
はＡｌ合金膜よりも耐電力性において優れている。この
原因を探るために、高温保管下における比抵抗を測定し
たが、前記Ｂ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＢＮおよびＳ
ｉ3 Ｎ4 の何れかより成る下地膜を用いた場合には、こ
れらの下地膜の違いによる顕著な差異は認められなかっ
たので、２０オングストロームのＳｉ下地膜上ならびに
２０オングストロームのチタン下地膜上に形成された膜
厚２０００オングストロームのＡｌ膜に対応して行われ
た試験結果について説明する。As is clear from the second and third embodiments described above, despite having the same (111) uniaxially oriented structure. Thickness 30 Å B, C, Si, Ge, SiC, BN and Si 3 N
The Al film or the Al alloy film formed on the base film made of any one of the above items 4 is superior in power durability to the Al film or the Al alloy film formed on the titanium base film. In order to find out the cause, specific resistance under high temperature storage was measured, and the above-mentioned B, C, Si, Ge, SiC, BN and S
i 3 in the case of using any more made base film N 4, since these are significant differences due to differences in the underlying film was observed, on 20 Å Si underlayer and 20 angstroms of titanium underlying film The results of a test performed on the 2000-Å thick Al film formed as described above will be described.
【００２４】図４は、２００°Ｃにおいて保管された場
合の比抵抗の変化率を、保管時間に対してプロットした
ものであり、チタン下地膜上に形成されたＡｌ膜におい
ては、比抵抗が保管時間の推移とともに増大するのに対
比して、シリコン下地膜上に形成されたＡｌ膜において
は、そのような傾向は認められず、前記第２および第３
の実施例における耐電力性の差異は、電極膜の比抵抗の
増加の有無に起因する挿入損失増大の有無の違いである
ものと考えることができる。上述のＢ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、ＳｉＣ、ＢＮおよびＳｉ3 Ｎ4 の何れかより成る下
地膜を用いた場合に、電極膜比抵抗の増加が生起しない
のは、これらのＢ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＢＮおよ
びＳｉ3 Ｎ4 が共にＡｌとの反応性が低いために、拡散
合金化反応が生じないことによるものと考えられる。FIG. 4 is a graph plotting the change rate of the specific resistance when stored at 200 ° C. with respect to the storage time. In the case of the Al film formed on the titanium base film, the specific resistance is low. In contrast to the increase with the change of the storage time, the Al film formed on the silicon base film does not show such a tendency.
It can be considered that the difference in the power durability in the example of Example 1 is the difference in the presence or absence of the increase in the insertion loss due to the presence or absence of the increase in the specific resistance of the electrode film. B, C, Si, G described above
e, SiC, in the case of using either more composed underlying film BN and Si 3 N 4, the increase of the electrode film resistivity not causing, these B, C, Si, Ge, SiC, BN and Si It is considered that both the 3N 4 and the Al have low reactivity with Al, so that the diffusion alloying reaction does not occur.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、単結晶
圧電基板または圧電薄膜を含む圧電基板上に、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金より成る電極配線を備えて
構成される弾性表面波装置に適用されて、前記圧電薄膜
上において形成され、前記単結晶圧電基板または圧電薄
膜およびアルミニウムに対して濡れ性が高く、且つアル
ミニウムとの反応性が低い金属または化合物により構成
される、膜厚が１〜３０オングストロームの下地膜を備
え、当該下地膜上に形成される（１１１）の一軸配向構
造を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金により
形成される電極配線を設けることにより、前記弾性表面
波装置の電極の耐電力性を向上させることができるとい
う効果があり、また、ＳＡＷフィルタに適用する場合に
は、当該フィルタの挿入損失における劣化を排除するこ
とができるという効果がある。As described above, the present invention is applied to a surface acoustic wave device comprising a single crystal piezoelectric substrate or a piezoelectric substrate including a piezoelectric thin film and provided with electrode wiring made of aluminum or an aluminum alloy. A film having a high wettability with respect to the single crystal piezoelectric substrate or the piezoelectric thin film and aluminum, and a metal or a compound having low reactivity with aluminum. By providing an electrode wiring formed of aluminum or an aluminum alloy having a (111) uniaxially oriented structure formed on the base film and having an angstrom base film, the power durability of the electrodes of the surface acoustic wave device is improved. Is improved, and when applied to a SAW filter, the filter There is an effect that it is possible to eliminate the deterioration in the insertion loss.
【図１】本発明の実施例の部分構造を示す平面図および
断面図である。FIG. 1 is a plan view and a sectional view showing a partial structure of an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施例の評価試験用として用いたイオ
ンビームスパッタ装置の概要を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an outline of an ion beam sputtering apparatus used for an evaluation test of an example of the present invention.
【図３】本発明の実施例の耐電力評価試験システムを示
す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a withstand power evaluation test system according to an embodiment of the present invention.
【図４】下地膜厚の違いによる比抵抗値の変化を示す図
である。FIG. 4 is a diagram showing a change in specific resistance value due to a difference in base film thickness.
１ 圧電基板 ２ 下地膜 ３ 電極配線 ４、５ イオンビームソース ６、７ ターゲット ８、９ シャッタ− １０、１１ 膜厚計 １２ ＲＨＥＥＤ電子銃 １３ 蛍光スクリーン １４ アルゴンガスボンベ １５、１６ マスフローコントローラ １７ 信号発生器 １８ パワーアンプ １９ 恒温槽 ２０ ＳＡＷフィルタ ２１ パワーメータ ２２ コンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric substrate 2 Underlayer 3 Electrode wiring 4, 5 Ion beam source 6, 7 Target 8, 9 Shutter 10, 11 Film thickness meter 12 RHEED electron gun 13 Fluorescent screen 14 Argon gas cylinder 15, 16 Mass flow controller 17 Signal generator 18 Power amplifier 19 Thermostat 20 SAW filter 21 Power meter 22 Computer
Claims (1)
電基板上に、アルミニウムまたはアルミニウム合金より
成る電極配線を備えて構成される弾性表面波装置におい
て、 前記圧電基板上において形成され、前記単結晶圧電基板
または圧電薄膜およびアルミニウムに対して濡れ性が高
く、且つアルミニウムとの反応性が低い金属または化合
物により構成される、膜厚が１〜３０オングストローム
の下地膜と、 前記下地膜上に形成された（１１１）の一軸配向構造を
有するアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成
される電極配線と、を備えて構成され、前記下地膜が、ホウ素（Ｂ）、炭素
（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭
化シリコン（ＳｉＣ）、窒化ホウ素（ＢＮ）および窒化
シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）の何れかであることを特徴とす
る弾性表面波装置。 1. A surface acoustic wave device comprising a single crystal piezoelectric substrate or a piezoelectric substrate including a piezoelectric thin film provided with electrode wiring made of aluminum or an aluminum alloy, wherein the single crystal is formed on the piezoelectric substrate. A base film having a thickness of 1 to 30 angstroms, formed of a metal or a compound having high wettability with respect to the piezoelectric substrate or the piezoelectric thin film and aluminum, and having low reactivity with aluminum; And (111) an electrode wiring formed of aluminum or an aluminum alloy having a uniaxially oriented structure , wherein the underlayer is made of boron (B), carbon
(C), silicon (Si), germanium (Ge), charcoal
Silicon nitride (SiC), boron nitride (BN) and nitride
Silicon (Si 3 N 4 )
Surface acoustic wave device.
Priority Applications (1)
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