JPH0314309A - Surface acoustic wave device - Google Patents
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Landscapes
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、103゜回転Yカットから 107゜回転Y
カット(LSTカットという。)の水晶基板の表面に電
極を設けた弾性表面波装置に関する.[背景技術〕
近年、弾性表面波(以下、SAWと称する場合がある.
)を用いたフィルタや共振子、発振子等の弾性表面波装
置が広く用いられるようになっている。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention is applicable to a 103° rotation Y cut to a 107° rotation Y cut.
This invention relates to a surface acoustic wave device in which electrodes are provided on the surface of a cut (referred to as LST cut) crystal substrate. [Background Art] In recent years, surface acoustic waves (hereinafter sometimes referred to as SAW) have been developed.
) surface acoustic wave devices such as filters, resonators, and oscillators have become widely used.
これら弾性表面波装置は、一般に、圧電性を有する基板
の表面上にインターディジタル電極(すだれ状電極)や
金属ストリップのグレーティング電極等が形或されてい
る。この電極金属としては、一般に、アルミニウムが用
いられているが、その理由は、フォトリングラフィが容
易であることと、比重が小さくて電極負荷質量効果が少
なく、導電率が高いなどの特徴のためである.また、最
近、温度特性の良好な弾性表面波用基板として、約10
5゜回転Yカット(LSTカット)水晶基板が注目され
ている.このLSAWカット水晶基板を用いた弾性表面
波装置は、基板表面を漏洩弾性表面波(LSAW)が伝
搬するものであり、従来のSTカット水晶基板を用いた
弾性表面波装置よりも良好な温度特性を有するという特
徴がある.
[発明が解1決しようとする課題]
しかしなから、このようなSAWフィルターやSAW共
振子等に高電圧レベルの信号を印加すると、弾性表面波
によってアルミニウム電極が強い応力を受け、マイグレ
ーションを起こすことがわかった.これは応力によるマ
イグレーションであるので、ストレスマイグレーション
と言われている.これが発生すると、電気的短絡や挿入
損失の増加、共振子のQの低下などが起こる.そして、
このストレスマイグレーションは高周波になる程発生し
易いので、弾性表面波装置の高周波化にあたり、大きな
問題となっていた.
これに対する従来の対策としては、エレクトロマイグレ
ーションの場合と同様に、電極材料のアルミニウムに微
量のCu, Ti, Ni, Mg, Pdなどを添加
することにより、耐ストレスマイグレーション特性の改
善を図っているが、その特性改善はまだ不十分であった
.
そこで、本発明の発明者らは、このストレスマイグレー
ションの原因をさらに追及した。その研究結果によれば
、電子ビーム蒸着やスパッタ等により形威されている従
来のアルミニウム電極は、結晶学的には一定方向に配向
しておらず、アモルファス的な多結晶膜であり、そのた
め粒界拡散によるストレスマイグレーションに対して弱
い性質を示すと考えられた.
又、従来のSTカット水晶基板の場合には、アルミニウ
ム電極の膜厚を弾性表面波波長の2%程度にしても特に
問題を生じなかったのに対し、LSTカット水晶基板の
場合には、アルミニウム電極の膜厚を波長の1%以上に
すると、共振子のQの急激な低下等が起こり、特性の悪
化することが知られている.一方、このような特性の悪
化を避けるため、LSTカット水晶基板上のアルミニウ
ム電極の膜厚を薄くした場合には、従来のようなランダ
ム配向したアルミニウム膜ではグレンサイズが大きいの
で、見掛け上の抵抗率が大きくなつてしまい、挿入損失
の増大や、Qの低下等を招いていた。特に、波長の短く
なる高周波領域において、このような欠点が顕著であっ
た.
しかして、本発明は上記従来例の欠点と発明者らの到達
した知見に基づいてなされたものであり、その目的とす
るところは耐ストレスマイグレーション特性に優れ、か
つ薄い膜厚でも抵抗率の増大の少ないアルミニウム電極
を備え、LSTカット水晶基板による温度特性の良好な
弾性表面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]
このため、本発明の弾性表面波装置は、103゛凹転Y
カットから107°回転Yカット水晶基板上を伝搬する
漏洩弾性表面波を用いた弾性表面波装置において、結晶
方位的に一定方向に配向したアルミニウム膜によってマ
イグレーション防止機能をもつ電極を形或したことを特
徴としている.また、前記アルミニウム膜には、Cu,
Ti, Ni,Mg, Pd等の耐マイグレーション
特性に優れた添加物を微量添加するのが好適であり、そ
の添加量としては0.1wt%〜10wt%が好ましい
.[作用]
上述のように、従来のアルミニウム電極は、結晶方位的
に一定方向に配向していないア゛モルファス的な多結晶
膜であり、このためストレスマイグレーションに対して
弱かった.
また、従来のアルミニウム電極は、グレン〈微細晶〉が
集合した多結晶膜であるため、アルミニウム電極の膜厚
を薄くしていくと島状構造となり、膜厚を薄くするにつ
れて電気抵抗率が増大してゆき、ついには電気的導通が
なくなっていた。These surface acoustic wave devices generally have interdigital electrodes (interdigital interdigital electrodes), metal strip grating electrodes, etc. formed on the surface of a piezoelectric substrate. Aluminum is generally used as this electrode metal because it is easy to photolithography, has low specific gravity, has little electrode load mass effect, and has high conductivity. It is. In addition, recently, approximately 10
5° rotated Y cut (LST cut) crystal substrates are attracting attention. This surface acoustic wave device using an LSAW-cut crystal substrate allows leaky surface acoustic waves (LSAW) to propagate on the substrate surface, and has better temperature characteristics than a surface acoustic wave device using a conventional ST-cut crystal substrate. It has the characteristic of having [Problem to be solved by the invention] However, when a high voltage level signal is applied to such a SAW filter or SAW resonator, the aluminum electrode is subjected to strong stress due to surface acoustic waves, causing migration. I understand. This migration is caused by stress, so it is called stress migration. When this occurs, electrical short circuits, increased insertion loss, and a decrease in the Q of the resonator occur. and,
This stress migration occurs more easily as the frequency increases, so it has become a major problem when increasing the frequency of surface acoustic wave devices. Conventional countermeasures to this problem include adding trace amounts of Cu, Ti, Ni, Mg, Pd, etc. to the aluminum electrode material to improve stress migration resistance, as in the case of electromigration. However, the improvement of its characteristics was still insufficient. Therefore, the inventors of the present invention further investigated the cause of this stress migration. According to the research results, conventional aluminum electrodes made by electron beam evaporation, sputtering, etc. are not crystallographically oriented in a fixed direction and are amorphous polycrystalline films. It was thought that this property is weak against stress migration due to field diffusion. In addition, in the case of conventional ST-cut crystal substrates, no particular problem occurred even if the thickness of the aluminum electrode was about 2% of the surface acoustic wave wavelength, whereas in the case of LST-cut crystal substrates, aluminum It is known that if the thickness of the electrode is 1% or more of the wavelength, the Q of the resonator will drop sharply and the characteristics will deteriorate. On the other hand, in order to avoid such deterioration of characteristics, when the film thickness of the aluminum electrode on the LST-cut crystal substrate is made thinner, the grain size is large in the conventional randomly oriented aluminum film, so the apparent resistance is reduced. This results in an increase in insertion loss and a decrease in Q. This drawback was particularly noticeable in the high frequency range where the wavelength becomes short. However, the present invention has been made based on the above-mentioned drawbacks of the conventional example and the knowledge reached by the inventors, and its purpose is to have excellent stress migration resistance characteristics and increase resistivity even with a thin film thickness. It is an object of the present invention to provide a surface acoustic wave device which is equipped with aluminum electrodes having a small amount of heat and has good temperature characteristics using an LST cut crystal substrate. [Means for Solving the Problems] Therefore, the surface acoustic wave device of the present invention has a concave Y of 103゜.
In a surface acoustic wave device that uses leaky surface acoustic waves propagating on a Y-cut crystal substrate rotated 107 degrees from the cut, we have demonstrated that an electrode with a migration prevention function is formed using an aluminum film oriented in a certain crystal orientation. It is a feature. Further, the aluminum film includes Cu,
It is preferable to add a trace amount of an additive with excellent migration resistance such as Ti, Ni, Mg, or Pd, and the amount added is preferably 0.1 wt% to 10 wt%. [Function] As mentioned above, conventional aluminum electrodes are amorphous polycrystalline films that are not oriented in a fixed crystal orientation, and are therefore vulnerable to stress migration. In addition, since conventional aluminum electrodes are polycrystalline films made up of grains (microcrystals), as the film thickness of the aluminum electrode becomes thinner, it becomes an island-like structure, and as the film thickness becomes thinner, the electrical resistivity increases. Eventually, there was no electrical continuity.
この結果、挿入損失の増大や共振子のQの低下等を招い
ていた.
これに対し本発明の弾性表面波装置にあっては、一定方
位に結晶軸配向したアルミニウム膜の電極を用いている
.このような結晶学的に一定方位に配向したアルミニウ
ムT4極は、グレンの集合ではなく、単結晶膜に近い性
質を示すと考えられ、粒界拡散によるストレスマイグレ
ーションに対して非常に強くなる.また、グレンの集合
ではないので、アルミニウム電極が比較的薄い膜厚の場
合にも電気的な導通を得ることができ、電気抵抗率を小
さく抑えることができる.
したがって、本発明の弾性表面波装置によればストレス
マイグレーションの発生を抑制でき、ストレスマイグレ
ーションによる電気的短絡や挿入損失を低減でき、共振
子のQを良好に維持することができる.特に、従来、ス
トレスマイグレーションは高周波になるほど顕著であっ
たので、本発明によれば弾性表面波装置の高周波特性を
良好にすることができる.さらに、高レベルの信号を印
加した場合にもストレスマイグレーションの発生を抑制
できるので、信号レベルの大きな回路でも使用可能とな
り、また製品寿命も長くなる.また、これまでは、アル
ミニウム電極の膜厚を厚くしても、薄くしても特性の劣
化を招くために、LST力ット水晶基板の良好な温度特
性を生かすことができなかったが、電極として結晶方位
的に一定方向に配向したアルミニウム膜を用いることに
より、膜厚を比較的薄くしても良好な電気的伝導性を持
つ電極を得ることができるようになったので、電極の膜
厚を薄くする方向で従来の問題を解消することができ、
LSTカット水晶基板を用いた弾性表面波装置の良好な
温度特性を生かすことが可能になる.特に、高周波領域
において、この意義は顕著であり、LSTカット水晶基
板を用いた弾性表面波装置の高周波化を図ることができ
る.
[実施例]
以下、本発明の実施例を添付図に基づいて詳述する.
第1図に示すものは、2ボート弾性表面波共振子3であ
り、圧電基板1の表面に2つのインターディジタル電極
2aを設け、この電fi2 aの両側にグレーティング
電極2b(反射器〉を設けてあり、インターディジタル
電極2aからはリード端子4が引き出されている.この
2ボートSAW共振子3を一実施例とし、製造順序に従
って次に説明する.
圧電基板1としては、鏡面研磨された105゜回転Yカ
ット水晶基板を用い、この圧電基板1の表面に、電子ビ
ーム蒸着でその蒸着速度及び基板温度を適当に制御して
アルミニウム膜を約400人の膜厚く波長の約0.7%
)に形成した.例えば、蒸着速度及び基板温度は、従来
lO人/秒、+160℃で蒸着していたのを、発明者ら
の実験した範囲では、40人/秒、+80℃と高速、低
温で蒸着することによりAQエピタキシャル膜が得られ
た。このアルミニウム膜がエビタキシャル成長している
ことをRHEED (反射高速電子線回折)法により確
認した(第5図(a)にこのRHEED写真を示す.第
5図(b)は第5図(a)の写真の説明図であり、イが
電子ビーム、口の領域内に見えるものが反射光である.
).エビタキシャル関係については現在検討中であるが
、RHEED法による実験の結果によれば、まちがいな
くエビタキシャル戒長している.これに対して従来の蒸
着条件のもとでは、アルミニウム膜のエビタキシャル成
長は見られず、ランダム配向くアモルファス)になって
いる(第6図(a)にこのRHEED写真を示す.第6
図(b)は第6図(a)の写真の説明図で、ハが電子ビ
ーム、二の領域内に見えるものが反射光である.).
このアノレミニウム膜をフォトリングラフィによって加
工し、圧電基板1の表面に2つのインターディジタル電
極2aとグレーティング電極2bを形戒し、上記のよう
な2ボートSAW共振子3を作製した.
このようにして実際に作製されたSAW共振子3におい
ては、弾性表面波の波長は約5.9 am (電極指幅
約1.47−) 、開口長は約100波長、インターデ
ィジタル電極は各々50対、金属ストリップによるグレ
ーティング電極は各々500本である.この2ボートS
AW共振子の50Ω系伝送特性は、第2図のようになっ
た。第2図に示されているように、ピーク周波数は約6
74Ml−1zであり、挿入損失は約6dBであった。This resulted in an increase in insertion loss and a decrease in the Q of the resonator. In contrast, the surface acoustic wave device of the present invention uses aluminum film electrodes with crystal axes oriented in a constant direction. Such crystallographically oriented aluminum T4 poles are not an aggregation of grains, but are thought to exhibit properties close to single crystal films, and are extremely resistant to stress migration due to grain boundary diffusion. Furthermore, since it is not a collection of grains, electrical continuity can be obtained even when the aluminum electrode has a relatively thin film thickness, and electrical resistivity can be kept low. Therefore, according to the surface acoustic wave device of the present invention, the occurrence of stress migration can be suppressed, electrical short circuits and insertion losses caused by stress migration can be reduced, and the Q of the resonator can be maintained satisfactorily. In particular, in the past, stress migration was more pronounced as the frequency increased, so according to the present invention, the high frequency characteristics of the surface acoustic wave device can be improved. Furthermore, since the occurrence of stress migration can be suppressed even when high-level signals are applied, it can be used in circuits with large signal levels, and the product life can be extended. In addition, until now, even if the film thickness of the aluminum electrode was made thicker or thinner, the characteristics deteriorated, so it was not possible to take advantage of the good temperature characteristics of the LST power-cut crystal substrate. By using an aluminum film oriented in a certain direction in terms of crystal orientation, it has become possible to obtain an electrode with good electrical conductivity even if the film thickness is made relatively thin. The conventional problem can be solved by making it thinner.
This makes it possible to take advantage of the good temperature characteristics of surface acoustic wave devices using LST-cut crystal substrates. In particular, this significance is remarkable in a high frequency region, and it is possible to increase the frequency of a surface acoustic wave device using an LST cut crystal substrate. [Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the attached drawings. What is shown in FIG. 1 is a two-boat surface acoustic wave resonator 3, in which two interdigital electrodes 2a are provided on the surface of a piezoelectric substrate 1, and grating electrodes 2b (reflectors) are provided on both sides of this electrode fi 2a. A lead terminal 4 is drawn out from the interdigital electrode 2a.This two-boat SAW resonator 3 will be taken as an example and will be described below according to the manufacturing order.The piezoelectric substrate 1 is made of mirror-polished 105. Using a rotated Y-cut crystal substrate, an aluminum film is deposited on the surface of the piezoelectric substrate 1 by electron beam evaporation to a thickness of approximately 400 mm and approximately 0.7% of the wavelength by appropriately controlling the deposition rate and substrate temperature.
) was formed. For example, the deposition rate and substrate temperature were conventionally evaporated at 10 people/sec and +160°C, but in the range of experiments conducted by the inventors, the deposition rate and substrate temperature were changed to 40 people/sec and +80°C, which was faster and lower temperature. An AQ epitaxial film was obtained. It was confirmed by RHEED (reflection high-speed electron diffraction) that this aluminum film was growing epitaxially (Figure 5(a) shows this RHEED photograph. Figure 5(b) is the same as Figure 5(a). ) is an explanatory diagram of the photograph, where A is the electron beam and what can be seen within the mouth area is the reflected light.
). The epitaxial relationship is currently under consideration, but according to the results of experiments using the RHEED method, there is no doubt that it is an epitaxial relationship. On the other hand, under conventional vapor deposition conditions, no epitaxial growth of the aluminum film was observed, and the aluminum film became randomly oriented amorphous (a RHEED photograph of this is shown in Figure 6(a).
Figure (b) is an explanatory diagram of the photograph in Figure 6 (a), where C is the electron beam and what can be seen in the area 2 is reflected light. ). This anoreminium film was processed by photolithography to form two interdigital electrodes 2a and a grating electrode 2b on the surface of the piezoelectric substrate 1, thereby producing the two-boat SAW resonator 3 as described above. In the SAW resonator 3 actually fabricated in this manner, the wavelength of the surface acoustic wave is approximately 5.9 am (electrode finger width approximately 1.47 am), the aperture length is approximately 100 wavelengths, and the interdigital electrodes are each There are 50 pairs of grating electrodes and 500 metal strip grating electrodes each. These two boats S
The 50Ω transmission characteristics of the AW resonator are shown in Figure 2. As shown in Figure 2, the peak frequency is approximately 6
74 Ml-1z, and the insertion loss was about 6 dB.
これは、従来のアモルファスアルミニウム電極によるS
TカットSAW共振子の場合とほとんど同様の特性であ
る。This is compared to the conventional amorphous aluminum electrode.
The characteristics are almost the same as those of the T-cut SAW resonator.
ここで、耐電力特性(耐ストレスマイグレーション特性
)を評価するため、第3図のようなシステムを用いた。Here, in order to evaluate the power resistance characteristics (stress migration resistance characteristics), a system as shown in FIG. 3 was used.
これは、発振器5の出力にパワーアンプ6を接続して発
振器5の出力信号を電力増幅し、パワーアンブ6の出力
をSAW共振子3に印加させるようにしてある.一方、
SAW共振子3の出力p (t)はパワーメータ7に入
力されてレベル測定される.また、バワーメータ7の出
力はコンピュータ8を介して発振器5ヘフィードバック
されており、発振器5の周波数をコントロールして印加
信号の周波数が常に伝送特性のピーク周波数となるよう
にしている。また、SAW共振子3は、恒温槽9に納め
られており、周囲温度を85℃と高くして加速劣化させ
られた.しかして、パワーアンプ6の出力をIW(50
Ω系)とし、初期の出力レベルP(t)=POを測定し
ておき、ある時間t経過後の出力P(L)が、p (t
)≦P o 1.0(dB)となった時をそのSAW
共振子3の寿命tdとした.これは、一aにp (t)
のカーブは、第4図のようになるので、1dBの低下で
寿命tdの推定を行えば適当と考えたためである.
評価した各試料A,B,C,Dは、下記に示す4種の電
極金属を用いたものである.
A:ランダム配向の純AQ電極
B:(ランダム配向のAQ+1wt%Cu)@極C:エ
ビタキシャル純AQ電極
D:(エビタキシャルAQ+1wt%Cu)電極また、
試料A,Bは、通常のSTカット水晶基板を用いたSA
W共振子で、AQ膜厚は約1000人である.Bは耐ス
トレスマイグレーション対策として電極金属にCuを添
加されている。C,Dは上記のように105゜回転Y力
ットのLSTカット水晶基板を用いた本発明に係るLS
AW共振子であり、Dも電極金属にCuを添加されてい
る.実験の結果、各試料の寿命t.aは、それぞれA:
5分以下
B:約150分
C:800分以上
D:7,000分以上 (2.5Wの場合)となった.
試料A,Bを比較すると、Cuの添加により30倍以上
の長寿命化が達或されているが、アルミニウム膜をエビ
タキシャル化することで、さらにその5.3倍以上の効
果が出ている。すなわち、純アルミニウムの電極を用い
た試料A,C同士の比較では、実に160倍以上の長寿
命となっている。This is configured such that a power amplifier 6 is connected to the output of the oscillator 5 to amplify the power of the output signal of the oscillator 5, and the output of the power amplifier 6 is applied to the SAW resonator 3. on the other hand,
The output p (t) of the SAW resonator 3 is input to a power meter 7 and its level is measured. Further, the output of the power meter 7 is fed back to the oscillator 5 via the computer 8, and the frequency of the oscillator 5 is controlled so that the frequency of the applied signal always becomes the peak frequency of the transmission characteristics. Further, the SAW resonator 3 was housed in a constant temperature bath 9, and was subjected to accelerated deterioration by increasing the ambient temperature to 85°C. Therefore, the output of power amplifier 6 is set to IW (50
Ω system) and measure the initial output level P(t)=PO, and the output P(L) after a certain time t has passed as p(t
)≦P o 1.0 (dB), the SAW
The lifespan of resonator 3 was set as td. This means that p (t) in a
The curve is as shown in Figure 4, so we thought it would be appropriate to estimate the lifespan td with a 1 dB decrease. Each of the evaluated samples A, B, C, and D used the four types of electrode metals shown below. A: Randomly oriented pure AQ electrode B: (Randomly oriented AQ + 1wt% Cu) @pole C: Ebitaxial pure AQ electrode D: (Ebitaxial AQ + 1wt% Cu) electrode
Samples A and B are SA using a normal ST-cut crystal substrate.
It is a W resonator, and the AQ film thickness is about 1000. In B, Cu is added to the electrode metal as a stress migration countermeasure. C and D are LS according to the present invention using an LST-cut crystal substrate rotated by 105 degrees in Y as described above.
It is an AW resonator, and D also has Cu added to the electrode metal. As a result of the experiment, the lifespan of each sample was t. a is A:
5 minutes or less B: Approximately 150 minutes C: 800 minutes or more D: 7,000 minutes or more (for 2.5W). Comparing Samples A and B, the addition of Cu achieves a lifespan of more than 30 times longer, but by making the aluminum film ebitaxial, the effect is further increased by more than 5.3 times. . That is, when comparing Samples A and C using electrodes made of pure aluminum, the lifespan is actually 160 times longer.
次に、耐マイグレーション特性の改善に効果のあるCu
を−1wt%添加したAQエビタキシャル膜で電極を形
或された試料Dの場合には、パワーアンプから2.5W
の出力を印加して寿命測定を行ったところ、7,000
分以上の寿命が得られた.ここで、2.5Wの出力を印
加したのは、1Wでは寿命が長過ぎ、実験を行う上で不
適当であったためである。よって、Cuを添加した場合
には、純AQエピタキシャル膜よりも更に大電力におい
て長寿命となっている.一般に、電力による加速係数は
3〜4乗であると言われているので、2,5Wの場合の
加速係数はIWの場合のl5〜39(ξ2.53〜2.
5’)倍となり、2.5Wの出力に対する 7,000
分以上の寿命はIWに換算すると105,000〜27
3 . 000分以上の寿命に相当する.
このように、AQエビタキシャル膜にCuを添加した場
合には、純AQエビタキシャル膜の場合と比較して13
0〜340倍の長寿命を達成しているが、Ti, Ni
, Mg, Pd等のマイグレーション対策用と言われ
ているCu以外の添加物を用いた場合も同様に長寿命化
の効果がある.上記各添加物の添加量は、少な過ぎると
効果がないので、通常0.1wt%以上必要であり、ま
た多過ぎるとアルミニウム膜の抵抗率が増大するので、
通常10wt%以下が望ましい.したがって、Cu,
Ti, Ni, Mg, Pd等の添加物の添加量とし
ては、0.1wt%〜10wt%の範囲が好適である.
また、本発明の実施例との比較のため、LSTカット水
晶基板の表面に従来のようなランダム配向したアルミニ
ウム電極(膜厚400人)を形成してLSAW共振子を
作製したところ、挿入損失が大きくて、2ボートSAW
共振子の特性がまったく得られなかった.そこで、AQ
エピタキシャル膜及びAQランダム配向膜について、ア
ルミニウム膜の膜厚と電気抵抗率との関係を調べたら、
第7図のような結果が得られた.第7図において、横軸
はアルミニウム膜の膜厚(人)、縦軸は比抵抗率(Ω・
cm)であり、実線イはAQエビタキシャル膜を示し、
破線口はAQランダム配向膜を示している.第7図のグ
ラフに示されているように、AQエビタキシャル展では
400人の膜厚でも低抵抗率にとどまっているのに対し
、従来のAQランダム配向膜の場合には農厚400人で
は抵抗率が非常に大きくなっており、そのためSAW共
振子の特性が劣化していることが分かった.この理由は
、従来のAQランダム配向膜がグレンの集合からなって
いるので、薄い膜厚では島状構造となり、電気的導通が
なくなるためである、と考えられる.なお、アルミニウ
ム配向膜の下地として、その配向を妨げない程度の極く
薄いTi膜やCr膜などを設けてもよい.
また、上記実施例では、2ボートSAW共振子で説明し
たが、他に1ボートSAW共振子、SAWフィルタ等に
も適用できるのは当然である。また、反射器のないもの
でも差し支えない.[発明の効果]
上述のように、本発明によれば、アルミニウム電極の耐
ストレスマイグレーション特性を向上させることができ
る.特に、高レベルの信号を印加した場合にも、ストレ
スマイグレーションが発生するのを抑制することができ
る.
こうして耐ストレスマイグレーション特性が向上するこ
とにより、電気的短絡や挿入損失の劣化を低減でき、ま
た共振子のQを良好に維持できる.さらに、高周波特性
も良好にできる.また、信号レベルの大きい回路(例え
ば送信段)で使用できるようになる.さらに、一定信号
のレベルにおける寿命も長くなり、高信頼性が得られる
.また、薄い膜厚の場合も低抵抗率のアルミニウム電極
を得ることができ、良好な特性を得るためには薄いアル
ミニウム電極を用いざるを得ないLSTカット水晶基板
を用いた漏洩弾性表面波素子の高周波化を可能にするこ
とができる.Next, we will introduce Cu, which is effective in improving migration resistance characteristics.
In the case of sample D, in which the electrode was formed with an AQ epitaxial film containing -1 wt% of
When the lifespan was measured by applying the output of 7,000
A lifespan of more than 1 minute was obtained. Here, an output of 2.5 W was applied because an output of 1 W had too long a life and was inappropriate for conducting experiments. Therefore, when Cu is added, it has a longer life at higher power than the pure AQ epitaxial film. In general, it is said that the acceleration coefficient due to electric power is the third to fourth power, so the acceleration coefficient in the case of 2.5W is l5 to 39 (ξ2.53 to 2.53) in the case of IW.
5') times 7,000 for an output of 2.5W.
Lifespan of 105,000 to 27 minutes is converted to IW.
3. This corresponds to a lifespan of more than 1,000 minutes. In this way, when Cu is added to the AQ epitaxial film, compared to the pure AQ epitaxial film, the
It has achieved a lifespan of 0 to 340 times longer than Ti, Ni
The use of additives other than Cu, which are said to be used to prevent migration, such as , Mg, and Pd, has the same effect on extending life. If the amount of each of the above additives is too small, it will not be effective, so it is usually necessary to add 0.1 wt% or more, and if it is too large, the resistivity of the aluminum film will increase.
Normally, 10 wt% or less is desirable. Therefore, Cu,
The amount of additives such as Ti, Ni, Mg, and Pd is preferably in the range of 0.1 wt% to 10 wt%. In addition, for comparison with the examples of the present invention, an LSAW resonator was fabricated by forming conventional randomly oriented aluminum electrodes (film thickness: 400 mm) on the surface of an LST-cut crystal substrate. Big, 2-boat SAW
The characteristics of the resonator could not be obtained at all. Therefore, AQ
After investigating the relationship between the film thickness and electrical resistivity of the aluminum film for epitaxial films and AQ randomly oriented films,
The results shown in Figure 7 were obtained. In Figure 7, the horizontal axis is the thickness of the aluminum film (in humans), and the vertical axis is the specific resistivity (Ω・
cm), solid line A indicates the AQ epitaxial film,
The dashed line indicates the AQ randomly oriented film. As shown in the graph in Figure 7, the resistivity remains low even with the film thickness of 400 people in the AQ epitaxial exhibition, whereas the resistivity remains low even with the film thickness of 400 people in the case of the conventional AQ random orientation film. It was found that the resistivity had become extremely large, and as a result, the characteristics of the SAW resonator had deteriorated. The reason for this is thought to be that the conventional AQ randomly oriented film is made up of a collection of grains, so if the film is thin, it becomes an island-like structure and there is no electrical conduction. Note that as a base for the aluminum alignment film, a very thin Ti film, Cr film, or the like may be provided to the extent that it does not interfere with the alignment. Further, in the above embodiment, a two-boat SAW resonator has been described, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a one-boat SAW resonator, a SAW filter, and the like. It is also possible to use one without a reflector. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the stress migration resistance of an aluminum electrode can be improved. In particular, stress migration can be suppressed even when a high-level signal is applied. By improving stress migration resistance in this way, electrical short circuits and deterioration of insertion loss can be reduced, and the Q of the resonator can be maintained at a good level. Furthermore, high frequency characteristics can also be improved. Additionally, it can be used in circuits with high signal levels (for example, in the transmitting stage). Furthermore, the lifetime at a constant signal level is extended, resulting in high reliability. In addition, it is possible to obtain aluminum electrodes with low resistivity even in the case of thin film thickness, and in order to obtain good characteristics, thin aluminum electrodes are required for leaky surface acoustic wave devices using LST-cut crystal substrates. It can enable higher frequencies.
第1図は2ボート弾性表面波共振子の概略平面図、第2
図は同上の50Ω系伝送特性、第3図(i耐ストレスマ
イグレーション評価システムの概略図、第4図は耐スト
レスマイグレーション特性番こよる寿命判定を示すカー
ブ、第5図(a)(b)tよ本発明の回転Yカット水晶
基板の上のAQエビタキシャル膜のX線写真及びその説
明図、第6図(a)(b)Gよ通常のアルミニウム電極
のX線写真及びその説明図、第7図はアルミニウム電極
の膜厚とその比抵抗率の関係を示すグラフである.
1・・・圧電基板
2a・・・インターデイジタル電極
2b・・・グレーテイング電極
第3図
8
第4図
一A
単稈づFigure 1 is a schematic plan view of a two-boat surface acoustic wave resonator;
The figures show the same 50Ω system transmission characteristics as above, Figure 3 (i) is a schematic diagram of the stress-resistant migration evaluation system, Figure 4 is a curve showing the lifespan judgment based on the stress-resistant migration characteristic number, and Figures 5 (a), (b) and t. Figures 6(a) and (b) are X-ray photographs of the AQ epitaxial film on the rotating Y-cut quartz crystal substrate of the present invention and their explanatory diagrams; Figures 6(a) and (b); Fig. 7 is a graph showing the relationship between the film thickness of the aluminum electrode and its specific resistivity. 1... Piezoelectric substrate 2a... Interdigital electrode 2b... Grating electrode Fig. 3 8 Fig. 4 1A single culm
Claims (3)
ト水晶基板上を伝搬する漏洩弾性表面波を用いた弾性表
面波装置において、結晶方位的に一定方向に配向したア
ルミニウム膜によってマイグレーション防止機能をもつ
電極を形成したことを特徴とする弾性表面波装置。(1) 103° rotated Y-cut to 107° rotated Y-cut A surface acoustic wave device that uses leaky surface acoustic waves propagating on a quartz crystal substrate has a migration prevention function using an aluminum film oriented in a certain crystal orientation. A surface acoustic wave device characterized by forming electrodes.
、Pd等の耐マイグレーション特性に優れた添加物を微
量添加したことを特徴とする請求項1に記載の弾性表面
波装置。(2) Cu, Ti, Ni, Mg on the aluminum film
2. The surface acoustic wave device according to claim 1, further comprising a trace amount of an additive having excellent anti-migration properties, such as Pd or the like.
%であることを特徴とする請求項2に記載の弾性表面波
装置。(3) The amount of the additive added is 0.1 wt% to 10 wt.
%, the surface acoustic wave device according to claim 2.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1151046A JP2936229B2 (en) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | Surface acoustic wave device |
US07/508,837 US5162690A (en) | 1989-04-14 | 1990-04-12 | Surface acoustic wave device |
KR1019900005108A KR930007796B1 (en) | 1989-04-14 | 1990-04-13 | Surface acoustic wave device |
CA002014675A CA2014675C (en) | 1989-04-14 | 1990-04-17 | Surface acoustic wave device |
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JPH0314309A true JPH0314309A (en) | 1991-01-23 |
JP2936229B2 JP2936229B2 (en) | 1999-08-23 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6224034B1 (en) | 1998-02-23 | 2001-05-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control valve device |
JP2008172668A (en) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Alps Electric Co Ltd | Surface acoustic wave device |
JP2015100077A (en) * | 2013-11-20 | 2015-05-28 | 日本電波工業株式会社 | Surface acoustic wave device, resonator and oscillation circuit |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5549014A (en) * | 1978-10-04 | 1980-04-08 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Electrode for vibrating element |
JPS6298812A (en) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Hitachi Ltd | Surface acoustic wave device |
-
1989
- 1989-06-13 JP JP1151046A patent/JP2936229B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5549014A (en) * | 1978-10-04 | 1980-04-08 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Electrode for vibrating element |
JPS6298812A (en) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Hitachi Ltd | Surface acoustic wave device |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6224034B1 (en) | 1998-02-23 | 2001-05-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control valve device |
JP2008172668A (en) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Alps Electric Co Ltd | Surface acoustic wave device |
JP2015100077A (en) * | 2013-11-20 | 2015-05-28 | 日本電波工業株式会社 | Surface acoustic wave device, resonator and oscillation circuit |
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