JPH07107967B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
- Publication number
- JPH07107967B2 JPH07107967B2 JP61003428A JP342886A JPH07107967B2 JP H07107967 B2 JPH07107967 B2 JP H07107967B2 JP 61003428 A JP61003428 A JP 61003428A JP 342886 A JP342886 A JP 342886A JP H07107967 B2 JPH07107967 B2 JP H07107967B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface acoustic
- acoustic wave
- electrode
- wave device
- electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、弾性表面波装置の信頼性向上に係り、特に大
電力を伝送する弾性表面波装置もしくは、大振幅の表面
波波動が定在波として存在する弾性表面波共振器に好適
な電極、反射器に関する。
電力を伝送する弾性表面波装置もしくは、大振幅の表面
波波動が定在波として存在する弾性表面波共振器に好適
な電極、反射器に関する。
弾性表面波装置の応用範囲が拡がり、大電力を伝送する
弾性表面波フィルタや、大振幅の表面波波動が定在波と
して存在する弾性表面波共振器が用いられるようになっ
た。
弾性表面波フィルタや、大振幅の表面波波動が定在波と
して存在する弾性表面波共振器が用いられるようになっ
た。
ところが、上記の如き弾性表面波装置においてはその送
受波電極、反射器の微細なAl電極指において、電子通信
学会論文誌、巻J67C号、278頁〜285頁（1984年３月）に
示される様に、半導体集積回路のAl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
ス）、空隙（ボイド）等の欠陥と同様の欠陥、すなわち
Alマイグレーションが発生し、弾性表面波共振器では共
振周波数のずれ、大電力を伝送する弾性表面波フィルタ
ではヒロックス生長による短絡、断線などの故障が頻発
していた。
受波電極、反射器の微細なAl電極指において、電子通信
学会論文誌、巻J67C号、278頁〜285頁（1984年３月）に
示される様に、半導体集積回路のAl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
ス）、空隙（ボイド）等の欠陥と同様の欠陥、すなわち
Alマイグレーションが発生し、弾性表面波共振器では共
振周波数のずれ、大電力を伝送する弾性表面波フィルタ
ではヒロックス生長による短絡、断線などの故障が頻発
していた。
上記文献では、この様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、表面上に形成さ
れたAl薄膜に内部応力を発生させ、応力がある値を越え
た部分ではAlの結晶粒界移動が起こり、ボイド及びヒロ
ックスが生ずる。内部応力による粒界移動は、アイトリ
プルイー・トランザクション・パーツ・ハイブリッズ・
アンド・パッケージング、巻PHP−７、３号、134頁〜13
8頁（1971年９月）（IEEE Trans,Parts,Hybrids and Pa
ckag）に示される集積回路の温度サイクルにおける場合
と同じメカニズムと考えられる。」旨を述べている。上
記第１の文献では、このようなAl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ている
ようにAlに微量（１〜４％）の銅（Cu）を添加する方法
を述べ、Alマイグレーション抑圧に対する有効性を示し
ている。
表面波によって生ずる基板表面の歪が、表面上に形成さ
れたAl薄膜に内部応力を発生させ、応力がある値を越え
た部分ではAlの結晶粒界移動が起こり、ボイド及びヒロ
ックスが生ずる。内部応力による粒界移動は、アイトリ
プルイー・トランザクション・パーツ・ハイブリッズ・
アンド・パッケージング、巻PHP−７、３号、134頁〜13
8頁（1971年９月）（IEEE Trans,Parts,Hybrids and Pa
ckag）に示される集積回路の温度サイクルにおける場合
と同じメカニズムと考えられる。」旨を述べている。上
記第１の文献では、このようなAl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ている
ようにAlに微量（１〜４％）の銅（Cu）を添加する方法
を述べ、Alマイグレーション抑圧に対する有効性を示し
ている。
しかし、Cuを用いた場合には、膜の硬度が大きくなりや
すく、ワイヤボンディングが打ちにくくなる欠点があっ
た。また、高周波化を図り、微細電極を高精度に形成す
るドライエッチング法を導入するに際し、電極の腐食等
が発生しやすく、歩留まりが大幅に低下する問題点があ
った。さらに、高周波では伝送電力あるいは振幅が変わ
らなくとも表面波歪が大きくなるので、上記第１の文献
に見られる抵抗加熱あるいはEB加熱蒸着によるCu添加Al
電極では、大電力（大振幅）動作時には十分な寿命が保
証できなくなる。
すく、ワイヤボンディングが打ちにくくなる欠点があっ
た。また、高周波化を図り、微細電極を高精度に形成す
るドライエッチング法を導入するに際し、電極の腐食等
が発生しやすく、歩留まりが大幅に低下する問題点があ
った。さらに、高周波では伝送電力あるいは振幅が変わ
らなくとも表面波歪が大きくなるので、上記第１の文献
に見られる抵抗加熱あるいはEB加熱蒸着によるCu添加Al
電極では、大電力（大振幅）動作時には十分な寿命が保
証できなくなる。
本発明の目的は、ワイヤボンディングが打ちやすく、微
細電極の高精度化、高歩留り化を容易にするドライエッ
チングを容易に導入できると同時に、Alマイグレーショ
ンを抑圧することにより大電力（大振幅）動作を可能に
する電極を有する弾性表面波装置を提供することにあ
る。
細電極の高精度化、高歩留り化を容易にするドライエッ
チングを容易に導入できると同時に、Alマイグレーショ
ンを抑圧することにより大電力（大振幅）動作を可能に
する電極を有する弾性表面波装置を提供することにあ
る。
本発明では、上記目的を達成するために、Alに添加する
元素として反応生成塩化物CuCl3の沸点が高いCuではな
く、変わりに塩化物TiCl4の沸点が低く、ドライエッチ
ングも容易であるものの、電気抵抗の大幅な増大を招く
ものとして、電極材料であるAlに添加することなど通常
では到底考えられなかったTiを用いることとした。しか
も蒸着法に変え組成の制御の安定したスパッタ法、例え
ばDCスパッタ法を適用して高周波弾性表面波装置の電極
を形成した。
元素として反応生成塩化物CuCl3の沸点が高いCuではな
く、変わりに塩化物TiCl4の沸点が低く、ドライエッチ
ングも容易であるものの、電気抵抗の大幅な増大を招く
ものとして、電極材料であるAlに添加することなど通常
では到底考えられなかったTiを用いることとした。しか
も蒸着法に変え組成の制御の安定したスパッタ法、例え
ばDCスパッタ法を適用して高周波弾性表面波装置の電極
を形成した。
これにより、ドライエッチング時に反応生成塩化物が揮
発して電極の腐食が発生せず、ドライエッチングが容易
になる。また、弾性表面波基板上に薄膜断面の全体にわ
たりTiを分布させて添加したAl電極を具備しているの
で、その論理的帰結として結晶の粒界だけでなく、結晶
の粒内でも強化されており、その結果として優れた耐電
力性を確認したものである。なお、電極であるAlにTiを
添加しているために電気抵抗が増大するものの、実際に
は動作に影響を与えるような問題はなかった。
発して電極の腐食が発生せず、ドライエッチングが容易
になる。また、弾性表面波基板上に薄膜断面の全体にわ
たりTiを分布させて添加したAl電極を具備しているの
で、その論理的帰結として結晶の粒界だけでなく、結晶
の粒内でも強化されており、その結果として優れた耐電
力性を確認したものである。なお、電極であるAlにTiを
添加しているために電気抵抗が増大するものの、実際に
は動作に影響を与えるような問題はなかった。
〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図により説明する。
本図において、１は弾性表面波基板でSTcut水晶を用
い、該基板表面上に１組の送受波電極2,2′が開口1000
μｍ、28対で、互いに弾性表面波を送受するように設け
られており、該電極は母線電極（図示せず）を通してボ
ンディングパッド3,3′と接続され、ボンディングパッ
ド3,3′はAl線もしくは金線のボンディングワイヤ（図
示せず）をもって、カンパッケージのステムの入出力ピ
ン4,4′に電気的に接続されており、送受波電極の接地
側母線電極（図示せず）は接地側ボンディングパッド
（図示せず）を通じてカンパッケージのステム６に接地
されている。また上記の１組の送受波電極2,2′の両側
に750本の金属ストリップから成る反射器電極10,10′が
設けられ、２開口弾性表面波共振器を構成している。上
記送受波電極2,2′及び反射器電極10,10′の膜厚は0.1
μｍで、共振周波数は697MHz、Ｑ≒4000となっている。
電極材料は2wt％のTiを添加したAlであり、DCマグネト
ロンスパッタ法により、被着形成された後、ホトエッチ
ングによりパターン形成されたものである。なお、本実
施例では、AlにTiを2wt％添加しているので、電極の電
気抵抗が増大するものの、動作に影響を与えるような問
題は生じなかった。また、Cu添加に見られるが如き過大
な膜硬度が解消されるので、ワイヤボンディングが容易
に行える。
い、該基板表面上に１組の送受波電極2,2′が開口1000
μｍ、28対で、互いに弾性表面波を送受するように設け
られており、該電極は母線電極（図示せず）を通してボ
ンディングパッド3,3′と接続され、ボンディングパッ
ド3,3′はAl線もしくは金線のボンディングワイヤ（図
示せず）をもって、カンパッケージのステムの入出力ピ
ン4,4′に電気的に接続されており、送受波電極の接地
側母線電極（図示せず）は接地側ボンディングパッド
（図示せず）を通じてカンパッケージのステム６に接地
されている。また上記の１組の送受波電極2,2′の両側
に750本の金属ストリップから成る反射器電極10,10′が
設けられ、２開口弾性表面波共振器を構成している。上
記送受波電極2,2′及び反射器電極10,10′の膜厚は0.1
μｍで、共振周波数は697MHz、Ｑ≒4000となっている。
電極材料は2wt％のTiを添加したAlであり、DCマグネト
ロンスパッタ法により、被着形成された後、ホトエッチ
ングによりパターン形成されたものである。なお、本実
施例では、AlにTiを2wt％添加しているので、電極の電
気抵抗が増大するものの、動作に影響を与えるような問
題は生じなかった。また、Cu添加に見られるが如き過大
な膜硬度が解消されるので、ワイヤボンディングが容易
に行える。
本実施例の弾性表面波共振器の加速劣化試験の結果を第
２図に示す。なお、比較例としてCu入りAlのEB蒸着によ
る試料の試験結果を示す。横軸には添加元素の膜中の濃
度をwt％で示し、縦軸には劣化時間TF（Time to Failur
e）を示している。この場合のTFは共振周波数の変化し
た時点の時間をもって示している。加速劣化試験条件は
温度120℃、入力電力100mWである。第２図中11は比較例
として示したCu添加AlのEB蒸着による試料の実験結果で
あるが、同図中12で示した本発明のTi添加Alスパッタ電
極を用いた実施例は比較例にたいし、劣化時間は10倍以
上で、耐電力性が大幅に向上している。また、同図12で
はTiの添加の無い場合、すなわち純Alの場合にも同図11
に比べTFが大きくなっている。TFの増大分は、電極膜被
着法をEB蒸着法あるいは抵抗熱蒸着法に変え、スパッタ
法にした効果である。このことは、Ti添加による電気抵
抗の若干の増大分の影響は無視できるとともに、スパッ
タ法によって膜の機械的強度が大きくなることが反映し
たものと見られる。
２図に示す。なお、比較例としてCu入りAlのEB蒸着によ
る試料の試験結果を示す。横軸には添加元素の膜中の濃
度をwt％で示し、縦軸には劣化時間TF（Time to Failur
e）を示している。この場合のTFは共振周波数の変化し
た時点の時間をもって示している。加速劣化試験条件は
温度120℃、入力電力100mWである。第２図中11は比較例
として示したCu添加AlのEB蒸着による試料の実験結果で
あるが、同図中12で示した本発明のTi添加Alスパッタ電
極を用いた実施例は比較例にたいし、劣化時間は10倍以
上で、耐電力性が大幅に向上している。また、同図12で
はTiの添加の無い場合、すなわち純Alの場合にも同図11
に比べTFが大きくなっている。TFの増大分は、電極膜被
着法をEB蒸着法あるいは抵抗熱蒸着法に変え、スパッタ
法にした効果である。このことは、Ti添加による電気抵
抗の若干の増大分の影響は無視できるとともに、スパッ
タ法によって膜の機械的強度が大きくなることが反映し
たものと見られる。
上記実施例は、金属膜ストリップによる反射器を用いた
２開口弾性表面波共振器の場合であるが、本発明はそれ
に限定を受けることなく、１開口弾性表面波共振器、入
力側電極から出力側電極に大きな電力を送る弾性表面波
フィルタであっても、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は変わりが無い。
また弾性表面波基板もSTcut水晶に限定を受けることな
くLiNbO3、LiTaO3等各種基板、カット面方位であっても
有効である。
２開口弾性表面波共振器の場合であるが、本発明はそれ
に限定を受けることなく、１開口弾性表面波共振器、入
力側電極から出力側電極に大きな電力を送る弾性表面波
フィルタであっても、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は変わりが無い。
また弾性表面波基板もSTcut水晶に限定を受けることな
くLiNbO3、LiTaO3等各種基板、カット面方位であっても
有効である。
本発明では、電極であるAlにTiを添加したことにより、
Alマイグレーションを抑圧することから耐電力性が大幅
に向上し、劣化時間が10倍以上である弾性表面波装置を
得ることができた。さらに、それと同時に従来のCu添加
AlのEB加熱蒸着、抵抗加熱蒸着による電極に変えて、Ti
添加のAl薄膜をスパッタ法により形成した電極としたこ
とにより、ドライエッチング導入が容易となることから
微細電極の高精度化、高歩留り化が高くなった。また、
Ti添加によりCu添加に見られるが如き過大な膜硬度が解
消されるので、ワイヤボンディング歩留りも高くなっ
た。
Alマイグレーションを抑圧することから耐電力性が大幅
に向上し、劣化時間が10倍以上である弾性表面波装置を
得ることができた。さらに、それと同時に従来のCu添加
AlのEB加熱蒸着、抵抗加熱蒸着による電極に変えて、Ti
添加のAl薄膜をスパッタ法により形成した電極としたこ
とにより、ドライエッチング導入が容易となることから
微細電極の高精度化、高歩留り化が高くなった。また、
Ti添加によりCu添加に見られるが如き過大な膜硬度が解
消されるので、ワイヤボンディング歩留りも高くなっ
た。
第１図は本発明の実施例の弾性表面波２開口共振器とし
ての弾性表面波装置の断面図、第２図は本発明の効果を
示す加速劣化試験結果を示す図である。 １……弾性表面波装置 2,2′……送受波電極 3,3′……ボンディングパッド 4,4′……入出力ピン ６……カンパッケージのステム 10,10′……弾性表面波反射器 11……EB蒸着によるCu添加Alによる比較例 12……本発明のTi添加の効果を示す実施例
ての弾性表面波装置の断面図、第２図は本発明の効果を
示す加速劣化試験結果を示す図である。 １……弾性表面波装置 2,2′……送受波電極 3,3′……ボンディングパッド 4,4′……入出力ピン ６……カンパッケージのステム 10,10′……弾性表面波反射器 11……EB蒸着によるCu添加Alによる比較例 12……本発明のTi添加の効果を示す実施例
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯前 博己 茨城県勝田市大字稲田1410番地 株式会社 日立製作所東海工場内 (72)発明者 川窪 鐘治 茨城県勝田市大字稲田1410番地 株式会社 日立製作所東海工場内 (72)発明者 山田 純 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−202551（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】弾性表面波基板上に、薄膜断面の全体にわ
たりTiを分布させて添加して成るAl薄膜の電極を備えた
構成を特徴とする弾性表面波装置。 - 【請求項２】上記Al薄膜は、Tiの添加量が2wt％以下の
構成である特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61003428A JPH07107967B2 (ja) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | 弾性表面波装置 |
| GB8700064A GB2186456B (en) | 1986-01-13 | 1987-01-05 | Surface acoustic wave device |
| DE3700789A DE3700789C2 (de) | 1986-01-13 | 1987-01-13 | Akustisches Oberflächenwellen-Bauteil |
| US07/549,643 US5144185A (en) | 1986-01-13 | 1990-07-09 | SAW device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61003428A JPH07107967B2 (ja) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | 弾性表面波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62163408A JPS62163408A (ja) | 1987-07-20 |
| JPH07107967B2 true JPH07107967B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=11557104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61003428A Expired - Lifetime JPH07107967B2 (ja) | 1986-01-13 | 1986-01-13 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07107967B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02274008A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-08 | Hitachi Ltd | 固体電子装置、その製造方法、及びそれを利用した装置 |
| JPH0340509A (ja) * | 1989-07-06 | 1991-02-21 | Murata Mfg Co Ltd | バルク波装置 |
| JP2500435B2 (ja) * | 1993-04-09 | 1996-05-29 | 日本電気株式会社 | ドライエッチング方法 |
| JP3646116B2 (ja) | 2003-07-17 | 2005-05-11 | Ｔｄｋ株式会社 | 表面弾性波素子、表面弾性波装置、表面弾性波デュプレクサ、及び表面弾性波素子の製造方法 |
| JP2005347892A (ja) | 2004-05-31 | 2005-12-15 | Fujitsu Media Device Kk | 弾性表面波素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58202551A (ja) * | 1982-05-21 | 1983-11-25 | Hitachi Ltd | 耐エレクトロマイグレ−シヨン性配線材料 |
-
1986
- 1986-01-13 JP JP61003428A patent/JPH07107967B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62163408A (ja) | 1987-07-20 |
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