JPH043510A - Ultra-thin, anti-migration electrode - Google Patents

Ultra-thin, anti-migration electrode

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JPH043510A
JPH043510A JP10295090A JP10295090A JPH043510A JP H043510 A JPH043510 A JP H043510A JP 10295090 A JP10295090 A JP 10295090A JP 10295090 A JP10295090 A JP 10295090A JP H043510 A JPH043510 A JP H043510A
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electrode
layer
ultra
surface acoustic
acoustic wave
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JP10295090A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Imura
亮 井村
Kengo Asai
健吾 浅井
Nobuhiko Shibagaki
信彦 柴垣
Atsushi Isobe
敦 礒部
Mitsutaka Hikita
光孝 疋田
Makoto Suzuki
良 鈴木
Yoshinori Hoshina
星名 良典
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高信頼性弾性表面波素子の電極に係り、特に
大電力を伝送する弾性表面波装置または大振幅、高周波
数の表面波波動が存在する弾性表面波素子に好適な薄膜
電極に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to electrodes of highly reliable surface acoustic wave elements, and particularly relates to surface acoustic wave devices that transmit large amounts of power or surface acoustic wave waves with large amplitude and high frequency. The present invention relates to a thin film electrode suitable for a surface acoustic wave device in which

〔従来の技術〕[Conventional technology]

微細な交差指状くし形電極指を用いた弾性表面波装置に
おいては、電子通信学会論文誌9巻J。
Regarding surface acoustic wave devices using fine interdigitated comb-shaped electrode fingers, see Transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers, Vol. 9, J.

67C号、278〜285頁(1984年3月)に記載
されているように、半導体集積回路のアルミニウム配線
電極に生ずるエレクトロマイグレーションによる突起(
ヒロック)や空隙(ボイド)等の欠陥が発生し、弾性表
面波共振器では共振周波数ずれなどの故障が、また大電
力を伝送する弾性表面波フィルタではヒロックの生長に
よる短絡・断線などの故障が頻繁に発生し、長期信頼性
に欠けるという面があった。
As described in No. 67C, pp. 278-285 (March 1984), protrusions (protrusions) caused by electromigration that occur on aluminum wiring electrodes of semiconductor integrated circuits.
In surface acoustic wave resonators, defects such as hillocks and voids occur, causing failures such as resonance frequency shifts, and in surface acoustic wave filters that transmit large amounts of power, failures such as short circuits and disconnections due to the growth of hillocks. This occurred frequently and lacked long-term reliability.

上記文献では、このような欠陥の発生メカニズムは、弾
性表面波によって生ずる基板表面の歪が基板表面に形成
されたAQの薄膜電極に内部応力を発生させ、この応力
がしきい値を越えた領域ではAQの結晶粒界移動が起こ
り、ボイド及びヒロックが生ずるとされている。
In the above literature, the mechanism by which such defects occur is that the strain on the substrate surface caused by surface acoustic waves generates internal stress in the AQ thin film electrode formed on the substrate surface, and the area where this stress exceeds a threshold value occurs. It is said that grain boundary movement of AQ occurs, resulting in voids and hillocks.

そして、内部応力による結晶粒界移動は、アイ・イー・
イー・イー、トランザクション、パーツ。
Grain boundary movement due to internal stress is caused by I.E.
E.E., Transactions, Parts.

ハイブリッズ、アンド パッケージング、ピーエッチビ
ーフ巻、5号(1971年)第134頁から第138頁
(IEEE Trans、Parts Hybrids
 andPackagingPHP−7N(15(19
71)PP134〜138)に示される集積回路の温度
サイクルにおける場合と同じメカニズムであると論じら
れている。また、上記文献では、このようなマイグレー
ションによる欠陥の対策として、半導体集積回路で用い
られる配線材料のAQに微量(1〜4%)のCuを添加
する方法を述べ、そのマイグレーション抑制に対する有
効性を示している。
Hybrids, and Packaging, P.H.B. Vol., No. 5 (1971), pp. 134 to 138 (IEEE Trans, Parts Hybrids
andPackagingPHP-7N(15(19
71) It is argued that the same mechanism is the case in temperature cycling of integrated circuits as shown in PP134-138). In addition, the above-mentioned document describes a method of adding a trace amount (1 to 4%) of Cu to the AQ of wiring materials used in semiconductor integrated circuits as a countermeasure against defects caused by such migration, and discusses its effectiveness in suppressing migration. It shows.

しかしながら、上記文献によるAQに微量のCuを添加
する従来の技術では、膜の硬度が大きくなるため、ワイ
ヤボンディングなど、外部回路基板との接合が難しくな
るという欠点がある。そして、高周波弾性表面波装置に
おいて、微・細電極を高精度に形成するドライエツチン
グ法で採用する際に電極の腐食等が純AQ電極の場合と
比較してより発生しやすくなり、素子の製造上1歩留り
が大幅に低下するという欠点がある。また、高周波帯で
使用する弾性表面波装置では、伝送電力あるいは振幅が
変わらず従来技術と同様であったとしても、表面波の歪
としては周波数が高くなればなる程大きくなるので、上
記文献に見られるような抵抗加熱または電子線加熱蒸着
によるCu添加AQ電極では、大電力(大振幅)もしく
は大きな歪が励振される高周波帯での動作時に充分な寿
命が保証できなくなるという欠点がある。
However, the conventional technique of adding a small amount of Cu to AQ according to the above-mentioned document has the drawback that the hardness of the film increases, making it difficult to bond it to an external circuit board such as by wire bonding. In high-frequency surface acoustic wave devices, when dry etching is used to form microelectrodes with high precision, corrosion of the electrodes is more likely to occur than with pure AQ electrodes, and device manufacturing The disadvantage is that the yield is significantly lower. In addition, in surface acoustic wave devices used in high frequency bands, even if the transmitted power or amplitude remains unchanged and is the same as the conventional technology, the distortion of the surface waves increases as the frequency increases, so the above literature Cu-doped AQ electrodes made by resistance heating or electron beam heating evaporation, such as those seen here, have the disadvantage that a sufficient lifespan cannot be guaranteed when operating in a high frequency band where large power (large amplitude) or large strain is excited.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明は、上記した大電力、大振幅および大きな歪を励
振する高周波の弾性表面波を扱う弾性表面波装置の電極
で、従来発生していた問題点ならびに欠点を解決し、大
電力、大振幅および高周波の条件下でも長期使用に耐え
うる高信頼性の弾性表面波素子用電極を提供することを
目的とする。
The present invention is an electrode for a surface acoustic wave device that handles high-frequency surface acoustic waves that excite high power, large amplitude, and large strain as described above, and solves the problems and drawbacks that have conventionally occurred. Another object of the present invention is to provide a highly reliable electrode for a surface acoustic wave device that can withstand long-term use even under high frequency conditions.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために1本発明では弾性表面波素子
用の圧電性基板に配置した弾性表面波を励振、伝搬ない
し反射するくし形状の交差指電極を、純AQ薄膜または
低濃度に不純物を添加したAQ薄膜よりなる第1の層と
、純金属薄膜または低濃度に不純物を添加した金属薄膜
よりなる第2の層とを重ね合わせた超周期構造の多層膜
で形成したものである。また、電極の耐マイグレーショ
ン性を向上するために、電極を構成する超周期構造の多
層膜を、各々の層間で相互拡散のない多層膜としたもの
である。さらに、耐マイグレーション特性がよく、しか
も経時的に抵抗率の変化が小さい電極とするために、電
極を構成する多層膜を、その結晶粒径の分布幅を10n
m以下とし、その比抵抗値を6μΩ・■以下となるよう
にしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention uses a comb-shaped interdigital electrode that excites, propagates, or reflects surface acoustic waves arranged on a piezoelectric substrate for a surface acoustic wave device, and is made of a pure AQ thin film or a thin film with impurities at a low concentration. It is formed of a multilayer film with a hyperperiodic structure in which a first layer made of a doped AQ thin film and a second layer made of a pure metal thin film or a metal thin film doped with impurities at a low concentration are superimposed. Furthermore, in order to improve the migration resistance of the electrode, the multilayer film with a super periodic structure constituting the electrode is a multilayer film in which there is no interdiffusion between the layers. Furthermore, in order to create an electrode with good migration resistance and a small change in resistivity over time, the multilayer film constituting the electrode has a crystal grain size distribution width of 10 nm.
m or less, and its specific resistance value is 6 μΩ·■ or less.

〔作用〕[Effect]

純AQ薄膜もしくは低濃度に不純物を添加したAQ薄膜
よりなる第1の電極層を、純金属薄膜または低濃度に不
純物を添加した金属薄膜よりなる第2の電極層と重ね合
わせた超周期構造の多層電極構造とすることは、周期的
に配列された第2の層が、その間に周期的に配列された
第1の層のAQ原子の結晶粒界拡散を抑圧するように作
用するので、AQもしくは低濃度の不純物を含むAQか
らなる第1の層内体の耐マイグレーション性が向上する
。それによって、弾性表面波素子の耐電力性および長期
信頼性は大幅に向上する。
A super-periodic structure in which a first electrode layer made of a pure AQ thin film or an AQ thin film doped with impurities at a low concentration is overlapped with a second electrode layer made of a pure metal thin film or a metal thin film doped with impurities at a low concentration. The multilayer electrode structure is such that the periodically arranged second layer acts to suppress the grain boundary diffusion of AQ atoms in the periodically arranged first layer, so that the AQ Alternatively, the migration resistance of the first inner layer made of AQ containing a low concentration of impurities is improved. Thereby, the power durability and long-term reliability of the surface acoustic wave device are significantly improved.

超周期構造の多層電極において、第1の層と第2の層と
の各々の層間で相互拡散のない多層電極とすることは、
薄膜電極の抵抗値を低減するように作用する。この低抵
抗化によって、大電力もしくは高周波帯での弾性表面波
励振時の電極の発熱による温度上昇を小さくできるよう
になるので、AQ、原子の粒界拡散を抑圧でき、耐マイ
グレーション性が著しく向上する。
In a multilayer electrode with a hyperperiodic structure, creating a multilayer electrode without interdiffusion between the first layer and the second layer is as follows:
It acts to reduce the resistance value of the thin film electrode. This lower resistance makes it possible to reduce the temperature rise due to heat generation of the electrode during surface acoustic wave excitation at high power or high frequency bands, suppressing AQ and grain boundary diffusion of atoms, and significantly improving migration resistance. do.

電極を構成する超周期構造の多層膜の結晶粒径分布幅を
10nm以下と小さくすることは、粒径分布するなち結
晶粒の不均一性に由来するマイグレーションの発生を抑
圧するように作用する。これにより、電極の抵抗率の経
時的変化が著しく小さくなり、たとえば弾性表面波素子
の中心周波数の変動が抑制されて、素子の寿命が大幅に
改善できることになる。
Reducing the crystal grain size distribution width of the multilayer film with a hyperperiodic structure constituting the electrode to 10 nm or less acts to suppress the occurrence of migration resulting from the nonuniformity of the grain size distribution, that is, the crystal grains. . As a result, changes over time in the resistivity of the electrodes are significantly reduced, and, for example, fluctuations in the center frequency of the surface acoustic wave device are suppressed, and the life of the device can be significantly improved.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

第1図(a)は、弾性表面波素子のくし形交差指電極パ
ターンの平面図であり、同図のA−A’で示される部分
の断面図を第1図(b)に示す。
FIG. 1(a) is a plan view of a comb-shaped interdigital electrode pattern of a surface acoustic wave element, and FIG. 1(b) is a sectional view of a portion indicated by AA' in the same figure.

図の電極パターン1は、圧電性基板LSTカット水晶2
の上にホトエツチングにより形成したものである。パタ
ーンの最小線幅及びギャップ幅は。
The electrode pattern 1 in the figure is the piezoelectric substrate LST cut crystal 2
It is formed by photo-etching on top of the . What is the minimum line width and gap width of the pattern?

各々0.4μmとなっている。Each is 0.4 μm.

この電極構成材料は、第1層3が膜厚50人の純アルミ
ニウム膜で、第2層4が膜厚10人のCu膜であり、総
厚さは約300人である。
The first layer 3 is a pure aluminum film with a thickness of 50 ml, and the second layer 4 is a Cu film with a thickness of 10 ml, for a total thickness of about 300 ml.

これらの電極は、液体窒素温度(77K)以下に基板を
冷却して第1層及び第2層を順次被着し、圧電性基板と
第1層さらに第2層において、各層間の相互拡散がない
ように形成したものである。
These electrodes are made by cooling the substrate below the liquid nitrogen temperature (77K) and sequentially depositing the first and second layers to ensure that mutual diffusion between the layers is achieved between the piezoelectric substrate, the first layer, and the second layer. It is designed so that it does not occur.

このような基板と電極の第1層、そして電極の第1層と
第2層の界面の相互拡散は、電極を低温形成することに
より達成できる。
Such interdiffusion at the interface between the substrate and the first layer of the electrode, and between the first layer and the second layer of the electrode can be achieved by forming the electrode at a low temperature.

第2図は、第1図と同様な電極構成において、別の実施
例を表わす電極の断面図である。図の(a)は、第1層
31が膜厚70人のアルミニウム膜で、第2層41が膜
厚5人のA Q / Cu(Cu:2wt%)膜で構成
したものである。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an electrode showing another embodiment in the same electrode configuration as FIG. 1. In (a) of the figure, the first layer 31 is an aluminum film with a thickness of 70 mm, and the second layer 41 is an A Q /Cu (Cu: 2 wt %) film with a thickness of 5 mm.

同図の(b)は、第1層32が膜厚50人のAQ/Cu
 (Cu : 2wt%)膜で、第1層42が膜厚5人
のマグネシウム(Mg)膜で構成したものである。
In (b) of the same figure, the first layer 32 is made of AQ/Cu with a film thickness of 50 mm.
(Cu: 2wt%) film, and the first layer 42 is composed of a magnesium (Mg) film with a thickness of 5 mm.

同図の(c)は、第1層33が膜厚40人のAR/Cu
 (Cu : 2wt%)膜で、第2層43が膜厚10
人のAQ/Ti  (Ti : 1wt%)膜で構成し
たものである。
In (c) of the same figure, the first layer 33 is made of AR/Cu with a film thickness of 40 mm.
(Cu: 2wt%) film, the second layer 43 has a film thickness of 10
It is composed of a human AQ/Ti (Ti: 1wt%) film.

本実施例のくし形交差指電極を基本パターンとして、送
受波電極2反射器電極、及び、ポンディングパッドを設
けた弾性表面波共振器を形成し、その加速劣化試験を行
った結果を第3図に示す。
Using the comb-shaped interdigital electrodes of this example as a basic pattern, a surface acoustic wave resonator was formed with a wave transmitting/receiving electrode 2, a reflector electrode, and a bonding pad, and the results of an accelerated deterioration test were presented in the third section. As shown in the figure.

図には、比較例として、従来から用いられているCuを
数パーセント添加したAQの蒸着によって電極を形成し
た共振器の試験結果も併記した。図中、横軸は、AQ−
Cu(従来例)膜の場合は添加元素CuのAfl膜中で
の平均濃度をwt%で示し、A fl / Cu多層膜
(実施例、AQ : 50人。
The figure also shows, as a comparative example, the test results of a resonator whose electrodes were formed by vapor deposition of AQ added with several percent of Cu, which has been used in the past. In the figure, the horizontal axis is AQ-
In the case of Cu (conventional example) film, the average concentration of the additive element Cu in the Afl film is shown in wt%, and the Afl/Cu multilayer film (Example, AQ: 50 people).

Cu:5人)の場合はA Q / Cuの積層数を示し
、縦軸は、劣化時間TFを共振周波数が変化した時間を
以て示している。
In the case of Cu: 5 people), the number of laminated layers of AQ/Cu is shown, and the vertical axis shows the deterioration time TF as the time when the resonance frequency changes.

加速劣化試験条件は、温度120℃、六方電力100m
Wである。
Accelerated deterioration test conditions are temperature 120℃, hexagonal power 100m
It is W.

図中の破線5は、Cuを添加したAQ膜で電極を形成し
た比較例の試験結果を表わし、実線6は、本発明実施例
での試験結果を表わす。実施例は比較例に対しその劣化
時間は、5層の場合で約3倍以上で、耐電力は大幅に向
上し、しかも膜の抵抗率はほとんど上昇せず、共振器と
しての周波数特性の劣化も全く認められなかった。
The broken line 5 in the figure represents the test results of a comparative example in which the electrode was formed with an AQ film added with Cu, and the solid line 6 represents the test results of the example of the present invention. In the example, the deterioration time was approximately three times longer than in the comparative example in the case of five layers, and the withstand power was significantly improved.Moreover, the resistivity of the film hardly increased, and the frequency characteristics as a resonator were not deteriorated. was not recognized at all.

なお、図に示したように、多層膜電極の効果は、この実
施例の場合では、積層数が約9層のところで、劣化時間
が飽和する傾向にある。
As shown in the figure, in this example, the effect of the multilayer film electrode tends to be such that the deterioration time is saturated when the number of laminated layers is approximately 9.

上記実施例は、多層金属膜ストリップ(電極)による反
射器を用いた二開ロ弾性表面波共振器の場合であるが、
本発明は、これに限定されることなく、−関口弾性表面
波共振器、入力側電極から出力側電極へ大きな電力を送
る弾性表面波フィルタであっても、また弾性表面波送受
波器を共振器として利用したものであっても、その効果
に変わりはない。そして、弾性表面波を励振する圧電性
基板もLSTカット水晶に限定されることなく、LiN
b0.、LiTaO3等の各種基板、カット面方位であ
っても有効である。
The above example is a case of a two-opening surface acoustic wave resonator using a reflector made of multilayer metal film strips (electrodes).
The present invention is not limited to - Sekiguchi surface acoustic wave resonators, surface acoustic wave filters that send large power from input side electrodes to output side electrodes, and surface acoustic wave transducers that resonate. Even if it is used as a vessel, its effect remains the same. The piezoelectric substrate that excites surface acoustic waves is not limited to LST-cut crystal, but LiN
b0. , LiTaO3, etc., and cut plane orientations are also effective.

また、上記実施例では、−層目は純アルミ膜としたが、
第2図(b)、(c)で示したように、抵抗率を上昇さ
せない範囲で、−層目にCu添加等を行うと、寿命の点
で更に効果的である。
In addition, in the above embodiment, the −th layer was a pure aluminum film, but
As shown in FIGS. 2(b) and 2(c), it is more effective in terms of life if Cu is added to the negative layer within a range that does not increase the resistivity.

第4図(a)は、本発明の別の実施例を示わす図であっ
て、第2図で示した界面相互拡散のない超周期構造多層
電極膜において、電極の結晶粒径分布幅を低温形成によ
って、10nm以下と小さくした弾性表面波共振器の電
極パターンを示したものである。また同図(b)はこの
素子を温度65℃、励振電力2mWで動作させたときの
時間経過に対する共振周波数変化率を示したものである
FIG. 4(a) is a diagram showing another embodiment of the present invention, in which the crystal grain size distribution width of the electrode is This figure shows an electrode pattern of a surface acoustic wave resonator that is made small to 10 nm or less by low-temperature formation. Further, FIG. 2B shows the rate of change in resonance frequency over time when this element was operated at a temperature of 65° C. and an excitation power of 2 mW.

弾性表面波共振器の設計条件としては、圧電性基板7と
してXカットLiTa○、を用い、弾性表面波の伝搬方
向をY軸より112°傾いた方向に設定した。一対のく
し形状電極8a、8bを互いに組合せてできる交差指電
極8は、11対の電極指から構成し、弾性表面波を反射
するためのグレーティング反射器9,10は、各々20
0本のストリップから構成した。
As for the design conditions of the surface acoustic wave resonator, an X-cut LiTa○ was used as the piezoelectric substrate 7, and the propagation direction of the surface acoustic wave was set to a direction inclined by 112 degrees from the Y axis. The interdigital electrode 8, which is formed by combining a pair of comb-shaped electrodes 8a and 8b, is composed of 11 pairs of electrode fingers, and the grating reflectors 9 and 10 for reflecting surface acoustic waves each have 20 pairs of interdigitated electrode fingers.
It consisted of 0 strips.

本発明の弾性表面波共振器と比較するために、交差指電
極、グレーティング反射器を、従来から用いられている
基板温度200℃で蒸着した結晶粒径分布幅が1100
n〜500nmの純アルミニウム膜で形成した共振器を
同様に作製した。
In order to compare with the surface acoustic wave resonator of the present invention, interdigital electrodes and grating reflectors were deposited at a conventional substrate temperature of 200°C, and the crystal grain size distribution width was 1100°C.
A resonator made of a pure aluminum film with a thickness of n to 500 nm was similarly fabricated.

第4図(b)において、曲線11は交差指電極及びグレ
ーティング反射器を上記した単層(−層)の結晶粒径分
布幅が100〜500nmの純アルミニウム膜(従来例
)で形成した場合の共振器の特性を示し、また曲線12
は、交差指電極及びグレーティング反射器をA Q /
 Cu −A Q / T i多層膜(実施例、AQ/
Cu : 40人、AQ/Ti:5人)で形成した本発
明の共振器の特性を示している。
In FIG. 4(b), curve 11 shows the case where the interdigital electrodes and grating reflector are formed of the pure aluminum film (conventional example) with a single layer (-layer) crystal grain size distribution width of 100 to 500 nm. It shows the characteristics of the resonator and also curve 12
A Q / interdigital electrode and grating reflector
Cu-AQ/Ti multilayer film (Example, AQ/Ti multilayer film
4 shows the characteristics of a resonator of the present invention formed using Cu: 40 people, AQ/Ti: 5 people.

電極及び反射器を結晶粒径分布幅の大きな純アルミニウ
ム膜で形成した共振器では、時間の経過とともに大幅に
共振周波数の低下が認められるのに対し、経晶粒径をそ
ろえた本発明の共振器では、共振周波数の変動が大幅に
減少される。すなわち、1000時間経過後では、純ア
ルミニウム膜を使用した場合の共振周波数の変化率は−
0,049%であるのに対し、界面相互拡散のない多層
電極で結晶粒径分布を小さくした本発明では、−0,0
06%である。このように、共振周波数の低下を約1/
8に抑えることができる。
In a resonator in which the electrodes and reflector are made of a pure aluminum film with a wide crystal grain size distribution, the resonance frequency significantly decreases over time. In this case, fluctuations in the resonant frequency are significantly reduced. In other words, after 1000 hours, the rate of change in the resonant frequency when using a pure aluminum film is -
In contrast, in the present invention, in which the crystal grain size distribution is reduced using a multilayer electrode without interfacial interdiffusion, -0.0%.
It is 06%. In this way, the reduction in the resonant frequency is reduced by approximately 1/
It can be suppressed to 8.

以上のように、電極及び反射器を構成する超周期構造の
多層膜の結晶粒径分布幅を10nm以下と小さくするこ
とにより、粒径分布すなわち結晶粒の不均一性に由来す
るマイグレーションの発生が抑圧されて、電極等の抵抗
率の経時変化が著しく小さくなり、弾性表面波素子の中
心周波数変動が抑制されて、素子の寿命が大幅に改善で
きる。
As described above, by reducing the crystal grain size distribution width of the multilayer film with a hyperperiodic structure constituting the electrode and reflector to 10 nm or less, the occurrence of migration resulting from the nonuniformity of the grain size distribution, that is, the crystal grains, can be reduced. As a result, changes in the resistivity of electrodes, etc. over time are significantly reduced, and fluctuations in the center frequency of the surface acoustic wave device are suppressed, and the life of the device can be greatly improved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、超周期構造の多層薄膜電極において、
周期的に配列された第2の電極層が、その間に周期的に
配列された第1の電極層のAQ原子の結晶粒界拡散を抑
圧するように作用するので、第1の電極層の耐マイグレ
ーション性が向上し、電極の寿命が著しく長くなる結果
がある。
According to the present invention, in a multilayer thin film electrode with a superperiodic structure,
Since the periodically arranged second electrode layer acts to suppress grain boundary diffusion of AQ atoms in the periodically arranged first electrode layer, the durability of the first electrode layer is increased. Migration properties are improved and the life of the electrode is significantly extended.

また、第5図に示したように、電極層を極低温で形成す
ることにより、AQと基板(L i T a O,)界
面の相互拡散が抑制されて、基板中の構成元素であるT
aや○(酸素)が電極層中に拡散されない状態となるの
で、薄膜電極の抵抗率を減少することができる。そして
、この極低温形成により、多層薄膜電極の第1層と第2
層との各々の層間で相互拡散のない多層電極も形成でき
るので、多層薄膜電極の抵抗率を大幅に低減することが
できる。
Furthermore, as shown in FIG. 5, by forming the electrode layer at an extremely low temperature, mutual diffusion at the interface between AQ and the substrate (L i T a O,) is suppressed, and the constituent element T in the substrate is suppressed.
Since a and ○ (oxygen) are not diffused into the electrode layer, the resistivity of the thin film electrode can be reduced. By this extremely low temperature formation, the first and second layers of the multilayer thin film electrode are
Since it is also possible to form a multilayer electrode without interdiffusion between the layers, the resistivity of the multilayer thin film electrode can be significantly reduced.

このような電極の低抵抗化によって、電極の発熱による
温度上昇が小さくなり、AQ原子の粒界拡散が抑制でき
るので、電極層の耐電力性が著しく向上できる効果があ
る。
By reducing the resistance of the electrode in this manner, the temperature rise due to heat generation of the electrode is reduced, and grain boundary diffusion of AQ atoms can be suppressed, so that the power durability of the electrode layer can be significantly improved.

さらに、電極層の結晶粒径分布幅を10nm以下と小さ
くすることにより、結晶粒の不均一性に由来するマイグ
レーションの発生を抑圧することができるので、電極の
抵抗率の経時的変化が著しく小さくなり1弾性表面波素
子の中心周波数変動が抑制でき、素子の長期信頼性が大
幅に改善できる効果がある。
Furthermore, by reducing the crystal grain size distribution width of the electrode layer to 10 nm or less, it is possible to suppress the occurrence of migration caused by non-uniformity of crystal grains, so the change in resistivity of the electrode over time is significantly reduced. This has the effect of suppressing fluctuations in the center frequency of the surface acoustic wave element and significantly improving the long-term reliability of the element.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例のくし形交差指電極パターンの
平面図ならびに図中のA−A’で示される部分の断面図
、第2図は本発明の他の実施例を示す電極の断面図、第
3図は本発明の実施例の弾性表面波共振器の加速劣化試
験結果を示すグラフ、第4図は本発明の一実施例の弾性
表面波共振器の電極パターンの平面図ならびに共振周波
数変化率の経時変化を示すグラフ、第5図は電極層にお
ける電極/基板界面の断面図と拡散状態を表わすオージ
ェ分析による組成分布図である。 11.電極パターン、2・・・圧電性基板(LSTカッ
ト水晶)、3・・・電極構成材料第1層(31,32゜
33)、4・・・電極構成材料第2層(41,42゜4
3)、5・・・Cu添加AQ電極の試験結果(比較例)
、6・・・本発明の多層薄膜電極の試験結果(実施例)
、7・・・圧電性基板(L x T a Oa) 、 
8・・・交差指電極、8a及び8b・・・くし形状電極
、9及び10・・・グレーティング反射器、11・・・
単層アルミ電極で形成した共振器の特性(従来例)、1
2・・垢 1 図 (久) 不 2 図 爪) (し) (C−) 拓 固 R饗翳賛謀( ¥34 圀 (θ、ン 10θ     lθθθ 時 藺 (hヒ)
FIG. 1 is a plan view of a comb-shaped interdigital electrode pattern according to an embodiment of the present invention, and a cross-sectional view of a portion indicated by A-A' in the figure, and FIG. 2 is a plan view of an electrode pattern showing another embodiment of the present invention. 3 is a graph showing the accelerated deterioration test results of a surface acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a plan view of an electrode pattern of a surface acoustic wave resonator according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a graph showing the change over time in the resonant frequency change rate, and is a composition distribution map obtained by Auger analysis showing a cross-sectional view of the electrode/substrate interface in the electrode layer and the diffusion state. 11. Electrode pattern, 2... Piezoelectric substrate (LST cut crystal), 3... First layer of electrode constituent material (31, 32° 33), 4... Second layer of electrode constituent material (41, 42° 4)
3), 5... Test results of Cu-added AQ electrode (comparative example)
, 6... Test results of the multilayer thin film electrode of the present invention (Example)
, 7... Piezoelectric substrate (L x Ta Oa),
8... Interdigital electrodes, 8a and 8b... Comb-shaped electrodes, 9 and 10... Grating reflectors, 11...
Characteristics of a resonator formed with a single layer aluminum electrode (conventional example), 1
2...Kura 1 Figure (ku) Fu 2 Figure Zume) (shi) (C-) Takugo R 饗翳迳觳觳 (¥34 圀(θ、n10θ lθθθ time 藺 (hhi)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.圧電性基板と、この圧電性基板上に設けられた入力
電気信号を前記圧電性基板上を伝搬する弾性表面波に変
換するための多数の金属ストリップを周期的に配列して
なる弾性表面波用変換器と、この変換器に対向して前記
圧電性基板上に設けられた前記弾性表面波を反射するた
めの多数の金属ストリップを周期的に配列してなる反射
器とを有する弾性表面波素子において、前記変換器と反
射器を構成する金属ストリップを、純アルミニウム薄膜
または低濃度に不純物を添加したアルミニウム薄膜より
なる第1の層と、純金属薄膜または低濃度に不純物を添
加した金属薄膜よりなる第2の層とを重ね合わせた超周
期構造膜で構成したことを特徴とする極薄・耐マイグレ
ーション電極。
1. A surface acoustic wave device comprising a piezoelectric substrate and a number of periodically arranged metal strips provided on the piezoelectric substrate for converting an input electric signal into a surface acoustic wave propagating on the piezoelectric substrate. A surface acoustic wave element comprising a transducer and a reflector formed by periodically arranging a large number of metal strips for reflecting the surface acoustic wave, which is provided on the piezoelectric substrate to face the transducer. The metal strip constituting the transducer and the reflector is made of a first layer made of a pure aluminum thin film or a lightly doped aluminum thin film, and a pure metal thin film or a lightly doped metal thin film. An ultra-thin, anti-migration electrode characterized by being composed of a super-periodic structure film overlaid with a second layer.
2.上記第2の層は、その膜厚が第1の層より薄いこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の極薄・耐マイ
グレーション電極。
2. 2. The ultra-thin anti-migration electrode according to claim 1, wherein the second layer is thinner than the first layer.
3.上記第1の層と第2の層とを重ね合わせた超周期構
造膜は、各々の層間で相互拡散がないことを特徴とする
特許請求の範囲第1および第2項記載の極薄・耐マイグ
レーション電極。
3. The ultra-periodic structure film in which the first layer and the second layer are stacked is an ultra-thin and durable film according to claims 1 and 2, characterized in that there is no interdiffusion between each layer. Migration electrode.
4.上記金属ストリップを構成する超周期構造膜は、そ
の厚さが10〜100nmの範囲で比抵抗値が6μΩ・
cm以下であることを特徴とする特許請求の範囲第1か
ら第3項記載の極薄・耐マイグレーション電極。
4. The ultra-periodic structure film constituting the metal strip has a specific resistance value of 6 μΩ・with a thickness in the range of 10 to 100 nm.
4. The ultra-thin, anti-migration electrode according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the electrode has a thickness of less than cm.
5.上記第1および第2の層を構成する薄膜の結晶粒径
は、その粒径分布が10nm以下であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1から第4項記載の極薄・耐マイグ
レーション電極。
5. The ultra-thin migration-resistant electrode according to claims 1 to 4, wherein the crystal grain size of the thin film constituting the first and second layers has a grain size distribution of 10 nm or less. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008172668A (en) * 2007-01-15 2008-07-24 Alps Electric Co Ltd Surface acoustic wave device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008172668A (en) * 2007-01-15 2008-07-24 Alps Electric Co Ltd Surface acoustic wave device

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