DE69023707T2 - Akustische Oberflächenwellenanordnung. - Google Patents
Akustische Oberflächenwellenanordnung.Info
- Publication number
- DE69023707T2 DE69023707T2 DE69023707T DE69023707T DE69023707T2 DE 69023707 T2 DE69023707 T2 DE 69023707T2 DE 69023707 T DE69023707 T DE 69023707T DE 69023707 T DE69023707 T DE 69023707T DE 69023707 T2 DE69023707 T2 DE 69023707T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- acoustic wave
- surface acoustic
- aluminum
- film
- dielectric component
- 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
Links
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 title claims description 47
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 62
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 51
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 27
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 23
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 17
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 12
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002128 reflection high energy electron diffraction Methods 0.000 description 13
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000001017 electron-beam sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/08—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of resonators or networks using surface acoustic waves
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02582—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of diamond substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
- H03H9/14538—Formation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine akustische Oberflächenwellenanordnung und auf ein Verfahren, eine solche herzustellen.
- In den vergangenen Jahren wurde eine akustische Oberflächenwellenanordnung, wie ein Filter, ein Resonator oder ein Oszillator, der akustische Oberflächenwellen benutzt, häufig eingesetzt. Die akustischen Oberflächenwellen werden im folgenden mit SAW (surface acoustic waves) bezeichnet.
- Im Vergleich mit einer Volumenwellenanordnung ist die akustische Oberflächenwellenanordnung besser für Hochfrequenzen geeignet. Die Grundfrequenz einer in der akustischen Oberflächenwellenanordnung generierten Oberflächenwelle hängt von dem Abstand der interdigitalen Elektroden und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Oberflächenwelle (SAW Geschwindigkeit) ab. Um die Frequenz in einer solchen akustischen Oberflächenwellenanordnung weiter zu erhöhen, ist es notwendig, den Abstand der interdigitalen Elektroden zu verringern oder ein Substrat mit einer hohen SAW Geschwindigkeit einzusetzen.
- Die Abstandsreduzierung der interdigitalen Elektroden ist so eingeschränkt, daß ein Substrat mit einer hohen SAW Geschwindigkeit benutzt werden muß, um die Frequenz weiter über die Grenze zu erhöhen.
- Es wurde ein Substrat mit einer hohen SAW Geschwindigkeit entwickelt, das ein einkristallines dielektrisches Bauelement aus Silizium, Saphir oder Diamant und einen darauf aufgebrachten piezoelektrischen Dünnfilm aus Zinkoxid oder Aluminiumnitrid enthält. Solch ein piezoelektrischer Dünnfilm muß epitaktisch aufgewachsen werden, um Ausbreitungsverluste in einem Hochfrequenzbereich zu reduzieren.
- Auf der anderen Seite wird zur Herstellung der interdigitalen Elektroden hauptsächlich Aluminium eingesetzt. Die Gründe, Aluminium einzusetzen, sind, daß das Verfahren der Photolithographie einfach angewandt werden kann, daß das spezifische Gewicht so klein ist, daß nur ein kleiner Elektrodenmassenladungseffekt hervorgerufen wird, daß es eine hohe spezifische elektrische Leitfähigkeit hat, usw. Ein Aluminiumfilm, der normalerweise durch Elektronenstrahlablagerung (Aufdampfung), Sputtern oder ähnlichem hergestellt wird, um die interdigitalen Elektroden zu definieren, ist ein kristallographisch zufallsorientierter polykristalliner Film.
- Es ist unmöglich, einen piezoelektrischen Dünnfilm epitaktisch auf solch einem zufallsorientierten polykristallinen Aluminiumfilm aufwachsen zu lassen. In einer herkömmlichen akustischen Oberflächenwellenanordnung 10, wie sie in Figur 4 gezeigt ist, die ein Substrat 13 mit einer hohen Schallgeschwindigkeit benutzt. wird zuerst ein piezoelektrischer Dünnfilm 12 epitaktisch auf einem einkristallinen dielektrischen Bauelement 11 mit einer Methode wie Sputtern oder CVD aufgebracht, um ein Substrat 13 mit einer hohen Schallgeschwindigkeit zu erhalten. Danach werden die Aluminiumelektroden 14 auf der Oberfläche des piezoelektrischen Dünnfilms 12 gebildet. Mit anderen Worten, die Aluminiumelektroden 14 sind auf der Oberfläche der akustischen Oberflächenwellenanordnung 10 angeordnet und der atmosphärischen Luft ausgesetzt.
- Ein piezoelektrischer Dünnfilm, der durch eine Methode wie Sputtern oder CVD hergestellt wurde, bekommt durch die Adhesion von Schmutz oder ähnlichem leicht Vorsprünge. Dadurch kann es unmöglich sein, ebene Aluminiumelektroden auf dem piezoelektrischen Dünnfilm herzustellen. Wenn Aluminiumelektroden durch Photolithographie aus einem Aluminiumfilm hergestellt werden, können auch Vorsprünge auf einem photoresisten Film entstehen, die es schwierig machen, daß eine Photomaske direkten Kontakt mit der Oberfläche des photoresisten Films hat, die auf den Aluminiumfilm wegen solcher Vorsprünge aufgebracht wurde. Wenn die Vorsprünge auf dem piezoelektrischen Dünnfilm korrespondierende Vorsprünge auf dem Aluminiumfilm verursachen, kann weiterhin eine einheitliche Verwendung des photoresistiven Materials durch solche Vorsprünge auf dem Aluminiumfilm verhindert werden. Auf diese Art können die so geformten Aluminiumelektroden kurzgeschlossen sein.
- Weiter ist bemerkt worden, daß Signale mit einem hohen Spannungswert bei der Zuführung zu einer akustischen Oberflächenwellenanordnung, wie einem SAW Filter oder einem SAW Resonator, durch akustische Oberflächenwellen eine hohe mechanische Belastung auf die Aluminiumelektroden ausüben, die eine Metallverschiebung hervorrufen kann. Diese durch mechanische Belastung hervorgerufene Verschiebung wird Belastungsverschiebung genannt und muß von der Elektroverschiebung unterschieden werden. Solch eine Belastungsverschiebung führt zu elektrischen Kurzschlüssen und charakteristischen Verschlechterungen wie einem Ansteigen der Einfügungsdämpfung und einer Reduzierung des Gütefaktors (Q) des Resonators. Das Auftreten einer solchen Belastungsverschiebung wird mit einer Frequenzerhöhung wahrscheinlicher und stellt speziell in Hochfrequenzbereichen arbeitenden akustischen Oberflächenwellenanordnungen ein erhebliches Problem dar.
- Obwohl ein kleiner Betrag Cu, Ti, Ni, Mg oder Pd als Gegenmaßnahme zur Verhinderung der Belastungsverschiebung zu dem Aluminium-Elektrodenmaterial hinzugefügt wird, wurde eine ausreichende Wirkung noch nicht erreicht.
- Die folgenden Dokumente wurden von dem Europäischen Patentamt während der Prüfung dieser Anmeldung zitiert: GB-A-2181917, worin eine akustische Oberflächenwellenanordnung beschrieben wird, die ein dielektrisches Bauelement, einen piezoelektrischen Dünnfilm und eine Elektrodenschicht enthält; EP-A- 246626, worin eine SAW Anordnung beschrieben wird, die ein piezoelektrisches Substrat und eine Anzahl von auf dem Substrat gebildeten laminiert strukturierten Metallelektroden enthält; und JP-A-63114144 (englische Zusammenfassung), worin die Herstellung einer Halbleiteranordnung zur Herabsetzung von Kristallkorngrenzdefekten erwähnt wird.
- Die Erfinder haben weiterhin den Grund der zuvor genannten Spannungsverschiebung erforscht. Wie oben beschrieben ist der Aluminiumfilm, der durch Elektronenstrahlablagerung, Sputtern oder ähnlichem hergestellt wird, um die Elektroden zu bilden, nicht kristallographisch in eine Richtung ausgerichtet, er verbleibt in einer amorphen polykristallinen Struktur. Das wird als Grund für die Spannungsverschiebung wegen interkristalliner Diffusion in solchen Aluminiumelektroden angesehen.
- Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine akustische Oberflächenwellenanordnung mit reduzierter Spannungsverschiebung herzustellen.
- Eine bevorzugte Ausführung einer akustischen Oberflächenwellenanordnung nach der Erfindung enthält: ein dielektrisches Bauelement mit einer Oberfläche; einen piezoelektrischen Dünnfilm, der auf der Oberfläche des dielektrischen Bauelements gebildet worden ist; und eine Elektrodenschicht mit einem Aluminiumfilm auf der Oberfläche des dielektrischen Bauelements zwischen dem dielektrischen Bauelement und dem piezoelektrischen Dünnfilm, der durch epitaktisches Aufwachsen auf der Oberfläche und der Elektrodenschicht erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschicht durch epitaksisches Aufwachsen auf der genannten Oberfläche gebildet ist, um im wesentlichen eine einzige kristallographische Orientierung zu haben.
- Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer akustischen Oberflächenwellenanordnung enthält folgende Schritte: Bereitstellung eines dielektrischen Bauelements mit einer Oberfläche; Bilden einer Elektrodenschicht aus einem Aluminiumfilm auf der Oberfläche des dielektrischen Bauelements; und Bilden eines piezoelektrischen Dünnfilms auf der Oberfläche des dielektrischen Bauelements, der epitaksisch auf dieser Oberfläche sowie auf der Elektrodenschicht aufwächst, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschicht auf der Oberfläche epitaktisch aufwächst, derart, daß sie im wesentlichen eine einzige kristallographische Orientierung hat.
- Die Metallelektrodenschicht ist so in einer gleichbleibenden Richtung kristallographisch orientiert, d.h. epitaktisch aufgewachsen, daß der piezoelektrische Dünnfilm auf dem einkristallinen dielektrischen Bauelement und auf dem einkristallinen dielektrischen Bauelement gebildeten Aluminiumelektroden weiter epitaktisch aufgewachsen werden kann.
- Auf diese Art wird die Elektrodenschicht direkt auf der Oberfläche des einkristallinischen dielektrischen Bauelements gebildet, daher kann ein die Elektrodenschlcht bildender Metallfilm durch spiegelartiges Polieren der Oberfläche geglättet werden. Dadurch wird das zuvor erwähnte Problem bei der Photolithographie, hervorgerufen durch Bildung des Aluminiumfilms auf dem piezoelektrischen Dünnfilm, effektiv gelöst, um Mißstände wie Kurzschlüsse über die so gebildeten Elektroden zu vermeiden.
- Weiterhin zeigt ein Aluminiumfilm, dessen Kristallachsen in einer gleichbleibenden Richtung orientiert sind, Eigenschaften, die nahe an denen eines einkristallinen Films sind. Auf diese Art verursacht solch ein Aluminiumfilm kaum Belastungsverschiebung. Dadurch ist es möglich, elektrische Kurzschlüsse und ein Ansteigen der Einfügungsdämpfung, verursacht durch Belastungsverschiebung, zu verhindern. Wenn die vorliegende Erfindung an einen Resonator angeschlossen wird, kann eine Verminderung des Gütefaktors, verursacht durch Belastungsverschiebung, verhindert werden.
- Im allgemeinen wird Belastungsverschiebung wahrscheinlicher, wenn die Frequenz erhöht wird. Das Auftreten solcher Belastungsverschiebung wird in einer Anordnung nach der Erfindung unterdrückt wobei die akustische Oberflächenwellenanordnung gute Hochfrequenzmerkmale aufrechterhalten kann, während die Eigenschaften des Substrats mit der hohen SAW Geschwindigkeit ausreichend wirksam sein können.
- Weiterhin ist es auch möglich, das Auftreten von Belastungsverschiebung bei Signalen mit hohem Spannungspegel zu unterdrücken. Auf diese Art kann eine akustische Oberflächenwellenanordnung nach der Erfindung als Schaltung mit einem hohen Signalpegel, wie z.B. einem Übertragungsfilter verwendet werden.
- Das dielektrische Bauelement ist vorzugsweise eine einkristalline Struktur, die aus Silizium, Saphir, Diamant oder Quarzkristall hergestellt wurde. Der piezoelektrische Dünnfilm wird vorzugsweise aus Zinkoxid oder Aluminiumnitrid hergestellt.
- In einer typischen Ausführung der vorliegenden Erfindung besteht das einkristalline dielektrische Bauelement aus Saphir, der piezoelektrische Dünnfilm aus Zinkoxid, und der Aluminiumfilm ist ein in der (311) Ebene ausgerichteter Film.
- Es ist möglich, weitere Belastungsverschiebung effektiv zu unterdrücken, indem ein kleiner Betrag eines Zusatzes wie Cu, Ti, Ni, Mg oder Pd zu dem Aluminiumfilm hinzugefügt wird. Der Betrag eines solchen Zusatzes liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent.
- Die oben angeführten und weiterführenden Merkmale der Erfindung sind ausführlich in den folgenden Patentansprüchen fortgesetzt und werden zusammen mit vorteilhaften Weiterbildungen unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung einer beispielhaften Ausführung der Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen verdeutlicht, es zeigen:
- Figur 1 eine Schnittdarstellung einer akustischen Oberflächenwellenanordnung nach der vorliegenden Erfindung;
- Figur 2A ein Photo eines Aluminiumfilms nach der Ausführung der vorliegenden Erfindung, das durch Reflektionsdefraktion von energiereichen Elektronen (RHEED) hergestellt wurde;
- Figur 2B eine erläuternde Darstellung für Figur 2A;
- Figur 3 ein Schaubild zur Erläuterung einer Methode, das Photo aus Figur 2A zu erhalten;
- Figur 4 eine Schnittdarstellung einer herkömmlichen akustischen Oberflächenwellenanordnung;
- Figur 5 eine Schnittdarstellung einer akustischen Oberflächenwellenanordnung nach dem Referenzbeispiel, das von großem Interesse im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist
- Nach Figur 1 enthält eine akustische Oberflächenwellenanordnung 1 ein Substrat 4, das aus einem einkristallinen dielektrischen Bauelement 2 und einem darauf epitaktisch aufgewachsenen piezoelektrischen Dünnfilm 3 gebildet wird. Das einkristalline dielektrische Bauelement 2 wird z.B. aus einem in der R-Ebene ausgerichteten Saphir hergestellt. Der piezoelektrische Dünnfilm 3 wird z.B. aus einem in der (1120) Ebene ausgerichteten ZnO Dünnfilm gebildet.
- An der Schnittstelle zwischen dem einkristallinen dielektrischen Bauelement 2 und dem piezoelektrischen Dünnfilm 3 werden als interdigitale Elektroden dienende Aluminiumelektroden 5 gebildet. Die Aluminiumelektroden stellen z.B. einen Transducer dar.
- Es folgt eine detaillierte Beschreibung der Herstellungsschritte eines Versuchsprüfkörpers der akustischen Oberflächenwellenanordnung 1, wie sie in Figur 1 zu sehen ist.
- Zuerst wurde eine in der R-Ebene ausgerichtete Saphirplatte mit einer spiegelähnlich polierten Oberfläche hergestellt, die das einkristalline dielektrische Bauelement 2 bildet, dann wurde ein Aluminiumfilm auf der Oberfläche des einkristallinen dielektrischen Bauelements 2 aufgedampft, um die Aluminiumelektroden 5 zu bilden. Durch die Steuerung der Ablagerungsbedingungen war es möglich, den Aluminiumfilm epitaktisch auf der in der R-Ebene ausgerichteten Saphirplatte aufwachsen zu lassen. Die Dicke des so geformten Aluminiumfilms betrug 500 Å.
- Der auf diese Art auf der in der R-Ebene ausgerichteten Saphirplatte gebildete Aluminiumfilm wurde mittels RHEED (reflection high-energy electron diffraction) untersucht.
- Wie in Figur 3 zu sehen ist, wurde RHEED ausgeführt, indem ein energiereicher Elektronenstrahl 21 unter einem extrem kleinen Einfallswinkel auf die Oberfläche 22 des Prüfkörpers gerichtet wurde, um die Kristallstruktur der Oberfläche 22 und eines eng dazu benachbarten Bereichs aus dem Status der Reflektion zu analysieren. Auf dem zur Aufzeichnung vorgesehenen photoempfindlichen Film 23 erschien ein direkter Fleck 24 des Elektronenstrahls 21 und ein RHEED Bild (reflektiertes Defraktionsmuster) 25, das aus dem an der Oberfläche 22 des Prüfkörpers reflektierten Elektronenstrahls 21 resultiert.
- Bei diesem RHEED entsteht ein punktartiges RHEED Bild immer wenn die Oberfläche des Prüfstücks eine periodische Kristallstruktur hat. Auf der anderen Seite entsteht ein ringförmiges RHEED Bild, wenn die Oberfläche des Prüfstücks eine polykristalllne Struktur hat, während ein elypsenringförmiges RHEED Bild erscheint, wenn die Prüfstückoberfläche eine amorphe Struktur hat.
- Figur 2A zeigt ein Photo des Aluminiumfilms, der in der zuvor erwähnten Art auf der in der R-Ebene ausgerichteten Saphirplatte gebildet wurde, das mit RHEED gemacht wurde. Figur 2B ist ein erläuterndes Schaubild für das Photo aus Figur 2A. Die Wellenlänge des Elektronenstrahls 21 betrug 0,0251 Å.
- Auch in Figur 2B erscheint der direkte Punkt 24 des Elektronenstrahl 21 auf einem unteren und das RHEED Bild 25 auf einem oberen Abschnitt der Oberfläche 22 des Prüfstücks (Aluminiumfilm). Wie in Figuren 2A und 2B zu sehen ist, erscheinen einige Punkte in dem RHEED Bild 25, die beweisen, daß der so geformte Aluminiumfilm epitaktisch aufgewachsen wurde.
- Die Oberfläche der in der R-Ebene ausgerichteten Saphirplatte (α-Al&sub2;O&sub3;) war eine (01 2) Ebene und Oberflächenwellen wurden darauf in einer [0 11] Richtung ausgebreitet. Durch die RHEED Analyse wurde erkannt, daß der Aluminiumfilm auf einer (311) Ebene epitaktisch aufgewachsen wurde, und daß Oberflächenwellen darauf in einer [101 ] Richtung ausgebreitet wurden.
- Danach wurde der Aluminiumfilm zur Herstellung der interdigitalen Aluminiumelektroden 5 mit Elektrodenfingern, deren Breiten und Abstände auf der Oberfläche der in der R-Ebene ausgerichteten Saphirplatte 1 um betrug, photogeätzt.
- Als nächstes wurde als piezoelektrischer Dünnfilm 3 ein ZnO Film durch Planarmagnetronsputtern epitaktisch auf der Oberfläche des einkristallinen dielektrischen Bauelements 2 der in der R-Ebene ausgerichteten Saphirplatte einschließlich der Aluminiumelektroden 5 aufgewachsen, wie es in Figur 1 zu sehen ist.
- Auf diese Art wurde die akustische Oberflächenwellenanordnung 1 erhalten. In dieser Oberflächenwellenanordnung 1 waren die Aluminiumelektroden 5 sogenannte Spaltelektroden und die Wellenlänge der akustischen Oberflächenwellen betrug 8 um. Um Sezawawellen, eine Art akustische Oberflächenwellen, auf dem aus dem ZnO Film/in der R-Ebene ausgerichteten Saphirplatte gebildeten Substrat 4 ausbreiten zu können, wurde die Dicke des ZnO Films 3 zu 0,25 mal der Wellenlänge der einen relativ großen elektromechanischen Koppelfaktor, d.h. 2 um, aufweisenden Sezawawelle hergestellt.
- Nach dieser akustischen Oberflächenwellenanordnung 1 wurde der die Aluminiumelektroden 5 bildende Aluminiumfilm auf der spiegelähnlich polierten Oberfläche des aus der Saphirplatte hergestellten einkristallinen dielektrischen Bauelements 2 gebildet. Dadurch wurde es möglich, den Aluminiumfilm zur Verhinderung des Auftretens eines Fehlers durch einen Defekt, der möglicherweise durch die Photolitographie entstanden ist, zu glätten.
- In einer herkömmlichen Struktur, wie sie in Figur 4 zu sehen ist, wird andererseits der Aluminiumfilm zur Bildung der Aluminiumelektroden 14 auf dem epitaktisch auf der in der R-Ebene ausgerichteten Saphirplatte aufgewachsenen ZnO Film 12 gebildet und einem Photolithographieprozeß unterzogen. Dadurch hatten Vorsprünge auf dem ZnO Film 12 solch eine schlechte Auswirkung auf den Aluminlumfilm, daß experimentell durch Photoätzen erhaltene Aluminiumelektroden in etwa 30 % der Prüfstücke der herkömmlichen akustischen Oberflächenwellenanordnung kurzgeschlossen waren.
- Figur 5 zeigt eine akustische Oberflächenwellenanordnung nach einem Referenzbeispiel, das von großem Interesse für die vorliegende Erfindung ist. Wenn Aluminiumelektroden 7 aus zufallsorientierten polykristallinen Aluminiumfilmen auf der in der R-Ebene ausgerichteten Saphirplatte 6 gebildet werden, kann ein ZnO Film 9 nicht epitaktisch aufwachsen und verbleibt in Bereichen 8 über den Aluminiumelektroden 7 in einem polykristallinen Stadium. In einem Versuchsprüfstück dieses Referenzbeispleis wurde dadurch der Ausbreitungsverlust im Vergleich mit der zuvor erwähnten Ausführung mindestens um den Faktor 10 angehoben.
- Nach der zuvor erwähnten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden die Aluminiumelektroden 5 aus dem epitaktisch aufgewachsenen Aluminiumfilm hergestellt, wobei es möglich ist, das Auftreten von durch interkristalline Diffusionen hervorgerufene Belastungsverschiebung zu unterdrücken.
- Es ist weiterhin bestätigt worden, daß Belastungsverschiebung durch das Hinzufügen eines Zusatzes wie Cu, Ti, Ni, Mg oder Pd zu dem die Aluminiumelektroden bildenden Aiuminiumfilm weiter effektiv unterdrückt werden kann. Im allgemeinen muß der Betrag eines solchen Zusatzes mindestens 0, 1 Gewichtsprozent sein, da bei zu kleinem Betrag kein wesentlicher Effekt auftritt. Weiterhin sollte der Betrag vorzugsweise nicht mehr als 10 Gewichtsprozent sein, da bei zu großem Betrag der Widerstand des Aluminiumfilms ansteigt.
- Nach der zuvor beschriebenen Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die entlang der Schnittstelle zwischen dem einkristallinen dielektrischen Bauelement 2 und dem piezoelektrischen Dünnfilm 3 gebildeten Aluminiumelektroden 5 nicht ungeschützt außen befindlich und können vor Oxidationen geschützt werden.
- Obwohl eine Ausführung der vorliegenden Erfindung im Detail illustriert und beschrieben wurde, ist eindeutig zu verstehen, daß das nur eine Illustration und ein Beispiel war und nicht als Eingrenzung verstanden werden soll. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch die Schutzansprüche der hinzugefügten Patentansprüche begrenzt.
Claims (8)
1. Akustische Oberflächenwellenanordnung (1), enthaltend:
- ein dielektrisches Bauelement (2) mit einer Oberfläche;
- einen piezoelektrischen Dünnfilm (3), der auf der Oberfläche des
dielektrischen Bauelements gebildet worden ist; und
- eine Elektrodenschicht (5) mit einem Aluminiumfilm auf der Oberfläche des
dielektrischen Bauelements zwischen dem dielektrischen Bauelement und dem
piezoelektrischen Dünnfilm, der durch epitaktisches Aufwachsen auf der
Oberfläche und der Elektrodenschicht erhalten wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschicht durch epitaktisches
Aufwachsen auf der genannten Oberfläche gebildet ist, um im wesentlichen eine
einzige kristallographische Orientierung zu haben.
2. Akustische Oberflächenwellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das genannte dielektrische Bauelement (2) aus einem
Element der Gruppe Silizium, Saphir, Diamant und Quarzkristall ausgesucht ist und
der genannte piezoelektrische Dünnfilm (3) aus Zinkoxid oder Aluminiumnitrid
besteht.
3. Akustische Oberflächenwellenanordnung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das dielektrische Bauelement (2) aus Saphir besteht, der
piezoelektrische Dünnfilm (3) aus Zinkoxid und der Aluminiumfilm ein in der (311)
Ebene ausgerichteter Film ist.
4. Akustische Oberflächenwellenanordnung nach irgendeinem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aluminiumfilm einen
Zusatz enthält, der aus mindestens einem Element der Gruppe Cu, Ti, Ni, Mg und Pd
gebildet wurde.
5. Akustische Oberflächenwellenanordnung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Aluminiumfilm 0,1 bis 10 Gew.% des genannten Zusatzes
enthält.
6. Akustische Oberflächenwellenanordnung nach irgendeinem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Bauelement
(2) eine einkristalline Struktur hat.
7. Akustische Oberflächenwellenanordnung nach irgendeinem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschicht (5) eine
interdigitale Elektrode bildet.
8. Verfahren zur Herstellung einer akustischen
Oberflächenwellenanordnung mit folgenden Schritten:
- Bereitstellung eines dielektrischen Bauelements (2) mit einer Oberfläche;
- Bilden einer Elektrodenschicht (5) aus einem Aluminiumfilm auf der
Oberfläche des dielektrischen Bauelements; und
- Bilden eines piezoelektrischen Dünnfilms (3) auf der Oberfläche des
dielektrischen Bauelements, der epitaktisch auf dieser Oberfläche sowie auf der
Elektrodenschicht aufwächst,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschicht auf der Oberfläche
epitaktisch aufwächst, derart, daß sie im wesentlichen eine einzige kristallographische
Orientierung hat.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1174763A JPH0340510A (ja) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | 弾性表面波装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE69023707D1 DE69023707D1 (de) | 1996-01-04 |
| DE69023707T2 true DE69023707T2 (de) | 1996-05-09 |
Family
ID=15984245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE69023707T Expired - Lifetime DE69023707T2 (de) | 1989-07-06 | 1990-07-04 | Akustische Oberflächenwellenanordnung. |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5061870A (de) |
| EP (1) | EP0407163B1 (de) |
| JP (1) | JPH0340510A (de) |
| KR (1) | KR930007797B1 (de) |
| CN (1) | CN1015041B (de) |
| CA (1) | CA2020411C (de) |
| DE (1) | DE69023707T2 (de) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5162690A (en) * | 1989-04-14 | 1992-11-10 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
| JPH04358410A (ja) * | 1991-06-05 | 1992-12-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面弾性波素子及びその製造方法 |
| EP0534354A1 (de) * | 1991-09-25 | 1993-03-31 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Akustische Oberflächenwellenanordnung und ihr Herstellungsverfahren |
| JPH0590871A (ja) * | 1991-09-27 | 1993-04-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面弾性波素子 |
| US5440189A (en) * | 1991-09-30 | 1995-08-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface acoustic wave device |
| JP3252865B2 (ja) * | 1992-09-11 | 2002-02-04 | 住友電気工業株式会社 | 表面弾性波素子および表面弾性波素子の製造方法 |
| JP3198691B2 (ja) * | 1993-01-14 | 2001-08-13 | 株式会社村田製作所 | 酸化亜鉛圧電結晶膜 |
| DE59405686D1 (de) * | 1993-07-20 | 1998-05-20 | Avl List Gmbh | Piezoelektrisches Kristallelement |
| JP3085043B2 (ja) * | 1993-08-05 | 2000-09-04 | 株式会社村田製作所 | サファイア面上の酸化亜鉛圧電結晶膜 |
| KR0171921B1 (ko) * | 1993-09-13 | 1999-03-30 | 모리시타 요이찌 | 전자부품과 그 제조방법 |
| JP3295921B2 (ja) * | 1994-06-20 | 2002-06-24 | 住友電気工業株式会社 | 表面弾性波素子用ダイヤモンド基材及び素子 |
| US5633616A (en) * | 1994-10-07 | 1997-05-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Thin film saw filter including doped electrodes |
| US5576589A (en) * | 1994-10-13 | 1996-11-19 | Kobe Steel Usa, Inc. | Diamond surface acoustic wave devices |
| US5815900A (en) * | 1995-03-06 | 1998-10-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing a surface acoustic wave module |
| US5666091A (en) * | 1995-03-20 | 1997-09-09 | Hitachi Media Electronics Co., Ltd. | Structure of surface acoustic wave filter |
| WO1997008761A1 (en) * | 1995-08-28 | 1997-03-06 | Accuweb, Inc. | Ultrasonic transducer units for web edge detection |
| JPH09223943A (ja) * | 1996-02-19 | 1997-08-26 | Nec Corp | 弾性表面波デバイス |
| JP3800959B2 (ja) * | 1998-10-16 | 2006-07-26 | セイコーエプソン株式会社 | 弾性表面波素子 |
| JP4502553B2 (ja) * | 2000-12-05 | 2010-07-14 | 日本碍子株式会社 | 弾性表面波デバイス用基板の製造方法 |
| JP2003037467A (ja) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Murata Mfg Co Ltd | 弾性表面波装置 |
| TWI282660B (en) | 2001-12-27 | 2007-06-11 | Murata Manufacturing Co | Surface acoustic wave device and manufacturing method therefor |
| 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 |
| KR101644165B1 (ko) * | 2009-09-25 | 2016-07-29 | 삼성전자주식회사 | 표면탄성파 디바이스 및 바이오센서 |
| JP2011139214A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Seiko Epson Corp | 弾性表面波デバイス、発振器、モジュール装置 |
| JP6205937B2 (ja) * | 2013-07-22 | 2017-10-04 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電膜製造方法、振動子製造方法、振動片、振動子、発振器、電子機器及び移動体 |
| JP2020092321A (ja) | 2018-12-05 | 2020-06-11 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイスおよびその製造方法、フィルタ並びにマルチプレクサ |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5549014A (en) * | 1978-10-04 | 1980-04-08 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Electrode for vibrating element |
| JPS5748820A (en) * | 1980-09-05 | 1982-03-20 | Murata Mfg Co Ltd | Surface acoustic wave element |
| JPS57145419A (en) * | 1981-03-05 | 1982-09-08 | Clarion Co Ltd | Surface acoustic wave element |
| GB2120037B (en) * | 1982-03-11 | 1987-11-18 | Nobuo Mikoshiba | Surface acoustic wave device |
| GB2181917B (en) * | 1982-03-11 | 1987-11-18 | Nobuo Mikoshiba | Surface acoustic wave device |
| JPS59231911A (ja) * | 1983-06-14 | 1984-12-26 | Clarion Co Ltd | 表面弾性波素子 |
| JPS6046108A (ja) * | 1983-08-23 | 1985-03-12 | Oki Electric Ind Co Ltd | 表面弾性波デバイスの製造方法 |
| JPS6192022A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 表面波フイルタ |
| JPS6298812A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Hitachi Ltd | 弾性表面波装置 |
| JPS62272610A (ja) * | 1986-05-21 | 1987-11-26 | Hitachi Ltd | 弾性表面波素子 |
| JP2577363B2 (ja) * | 1986-10-31 | 1997-01-29 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| JPS63314906A (ja) * | 1987-06-18 | 1988-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 表面弾性波装置の製造方法 |
| US4935658A (en) * | 1987-10-02 | 1990-06-19 | Quartztronics, Inc. | Crystal resonator with low acceleration sensitivity and method of manufacture thereof |
| JPH01303910A (ja) * | 1988-06-01 | 1989-12-07 | Hitachi Ltd | 固体電子素子、その製造方法、及びそれを利用した装置 |
| US4968954A (en) * | 1988-09-30 | 1990-11-06 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Epitaxial layer-bearing wafer of rare earth gallium garnet for MSW device |
-
1989
- 1989-07-06 JP JP1174763A patent/JPH0340510A/ja active Pending
-
1990
- 1990-07-04 EP EP90307292A patent/EP0407163B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-04 DE DE69023707T patent/DE69023707T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-04 CA CA002020411A patent/CA2020411C/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-05 KR KR1019900010128A patent/KR930007797B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1990-07-06 US US07/549,214 patent/US5061870A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-06 CN CN90103485A patent/CN1015041B/zh not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0407163B1 (de) | 1995-11-22 |
| CA2020411C (en) | 1994-05-03 |
| CA2020411A1 (en) | 1991-01-07 |
| EP0407163A3 (en) | 1991-07-17 |
| JPH0340510A (ja) | 1991-02-21 |
| DE69023707D1 (de) | 1996-01-04 |
| EP0407163A2 (de) | 1991-01-09 |
| CN1048636A (zh) | 1991-01-16 |
| US5061870A (en) | 1991-10-29 |
| KR930007797B1 (ko) | 1993-08-19 |
| KR910003921A (ko) | 1991-02-28 |
| CN1015041B (zh) | 1991-12-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69023707T2 (de) | Akustische Oberflächenwellenanordnung. | |
| DE10119442B4 (de) | Hohlraumüberspannende Bodenelektrode eines akustischen Volumenwellenresonators | |
| DE10330136B4 (de) | Film Bulk Acoustic Resonator (FBAR) und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE102004050507B4 (de) | Piezoelektrischer Dünnfilmresonator und diesen nutzendes Filter | |
| DE10262056B4 (de) | BAW-Resonator mit akustischem Reflektor und Filterschaltung | |
| DE112004001841B4 (de) | Oberflächenwellenbauelement | |
| DE60032410T2 (de) | Piezoelektrisches Dünnschicht-Bauelement für akustische Resonatoren | |
| DE102017106582B4 (de) | Temperaturkompensiertes Akustik-Resonator-Gerät mit dünner Impfzwischenschicht | |
| DE69420699T2 (de) | Orientierbares Material, orientierbares Substrat und Oberflächenwellenanordnung | |
| DE3208239C2 (de) | Oberflächenwellenbauelement | |
| DE69320086T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung für ein akustisches Oberflächenwellenfilter | |
| DE69905734T2 (de) | Oberflächenwellenanordnung | |
| DE69209760T2 (de) | Herstellungsverfahren für akustische Oberflächenwellenanordnungen | |
| DE10121169A1 (de) | Oberflächenwellenbauelement, Schervolumenwellenwandler und Longitudinalvolumenwellenwandler | |
| DE10254611A1 (de) | Kristalloszillator und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| DE102006020230A1 (de) | Piezoelektrischer Dünnfilmresonator und Filter, der diesen aufweist | |
| DE102006020992A1 (de) | Piezoelektrischer Dünnfilmresonator und Filter | |
| DE69028003T2 (de) | Akustische Oberflächenwellenanordnung | |
| DE3336281A1 (de) | Oberflaechenschallwellenvorrichtung | |
| DE112009000963T5 (de) | Grenzschallwellenvorrichtung | |
| DE60120052T2 (de) | Dünnschicht, Verfahren zur Herstellung einer Dünnschicht und elektronische Komponente | |
| DE69617286T2 (de) | Akustische Oberflächenwellenanordnung | |
| DE69611771T2 (de) | Akustische Oberflächenwellenanordnung | |
| DE102018105290A1 (de) | Schichtsystem, Herstellungsverfahren und auf dem Schichtsystem ausgebildetet SAW-Bauelement | |
| DE69522747T2 (de) | Akustische Oberflächenwellenanordnung von Diamant-LiTaO3 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition |