JP2003221294A - 表面弾性波素子用ダイヤモンド基板及び表面弾性波素子 - Google Patents
表面弾性波素子用ダイヤモンド基板及び表面弾性波素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面弾性波の伝搬速度が大きく、かつ伝搬損
失が小さいダイヤモンド薄膜であって、周波数特性の優
れた表面弾性波素子を実現させるダイヤモンド薄膜を備
える表面弾性波素子用ダイヤモンド基板及び表面弾性波
素子を提供する。 【解決手段】 フィラメントＣＶＤ法を用いて、シリコ
ンウェハ２２０上に厚さ２０μｍのダイヤモンド薄膜２
４０を形成する。ここで、ダイヤモンド薄膜２４０をＸ
線回析測定した際のダイヤモンド結晶面（２２０）のピ
ーク強度I(220)と、ダイヤモンド結晶面（１１１）、
（２２０）、（３１１）、（４００）及び（３３１）の
ピーク強度の合計ITとの比I(220)／ITが０．８以上、ダ
イヤモンド薄膜２４０の水素含有量が原子比で１％以上
５％以下になるように調整する。ダイヤモンド砥粒を含
む砥石を使った機械研磨により、表面の算術平均粗さ
（Ｒａ）が２０ｎｍ以下になるようにダイヤモンド薄膜
２４０を平滑化する。
失が小さいダイヤモンド薄膜であって、周波数特性の優
れた表面弾性波素子を実現させるダイヤモンド薄膜を備
える表面弾性波素子用ダイヤモンド基板及び表面弾性波
素子を提供する。 【解決手段】 フィラメントＣＶＤ法を用いて、シリコ
ンウェハ２２０上に厚さ２０μｍのダイヤモンド薄膜２
４０を形成する。ここで、ダイヤモンド薄膜２４０をＸ
線回析測定した際のダイヤモンド結晶面（２２０）のピ
ーク強度I(220)と、ダイヤモンド結晶面（１１１）、
（２２０）、（３１１）、（４００）及び（３３１）の
ピーク強度の合計ITとの比I(220)／ITが０．８以上、ダ
イヤモンド薄膜２４０の水素含有量が原子比で１％以上
５％以下になるように調整する。ダイヤモンド砥粒を含
む砥石を使った機械研磨により、表面の算術平均粗さ
（Ｒａ）が２０ｎｍ以下になるようにダイヤモンド薄膜
２４０を平滑化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波フィルタな
どに適用される表面弾性波素子及びかかる表面弾性波素
子に用いられるダイヤモンド基板に関するものである。
どに適用される表面弾性波素子及びかかる表面弾性波素
子に用いられるダイヤモンド基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年における通信分野での高周波数化に
伴い、高周波数（例えば２．５ＧＨｚ）域で使用可能な
表面弾性波素子（表面弾性波素子の代表的な例として、
圧電体層上にくし型電極（IDT: Inter-Digital Transdu
cer）が形成される表面弾性波素子であって、くし型電
極と圧電体の作用により、圧電体又は圧電体以外の媒質
に表面弾性波が励振され、当該表面弾性波が検出される
装置が挙げられる。）の開発が要求される。高周波数域
で使用可能な表面弾性波素子を実現するためには、くし
型電極の電極間隔を狭くする、または表面弾性波の伝搬
速度を大きくする必要がある。くし型電極は、通常、フ
ォトリソグラフィーにより形成されるため、その微細化
には限界がある。そこで、表面弾性波の伝搬速度が大き
い媒質を実現する必要がある。
伴い、高周波数（例えば２．５ＧＨｚ）域で使用可能な
表面弾性波素子（表面弾性波素子の代表的な例として、
圧電体層上にくし型電極（IDT: Inter-Digital Transdu
cer）が形成される表面弾性波素子であって、くし型電
極と圧電体の作用により、圧電体又は圧電体以外の媒質
に表面弾性波が励振され、当該表面弾性波が検出される
装置が挙げられる。）の開発が要求される。高周波数域
で使用可能な表面弾性波素子を実現するためには、くし
型電極の電極間隔を狭くする、または表面弾性波の伝搬
速度を大きくする必要がある。くし型電極は、通常、フ
ォトリソグラフィーにより形成されるため、その微細化
には限界がある。そこで、表面弾性波の伝搬速度が大き
い媒質を実現する必要がある。
【０００３】ダイヤモンドは、物質中で最も大きな弾性
率をもつため、これを媒質とする表面弾性波の伝搬速度
は大きい。そこで、従来、高周波数域で使用可能な表面
弾性波素子として、表面弾性波の媒質であるダイヤモン
ド薄膜上に圧電体層が形成され、さらに圧電体層上にく
し形電極が形成された表面弾性波素子が用いられてい
た。
率をもつため、これを媒質とする表面弾性波の伝搬速度
は大きい。そこで、従来、高周波数域で使用可能な表面
弾性波素子として、表面弾性波の媒質であるダイヤモン
ド薄膜上に圧電体層が形成され、さらに圧電体層上にく
し形電極が形成された表面弾性波素子が用いられてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ダイヤモンド薄膜を用いた表面弾性波素子には、ダイヤ
モンド薄膜における表面弾性波の伝搬損失が大きいため
に、挿入損失が大きくなるという問題点があった。
ダイヤモンド薄膜を用いた表面弾性波素子には、ダイヤ
モンド薄膜における表面弾性波の伝搬損失が大きいため
に、挿入損失が大きくなるという問題点があった。
【０００５】また、表面弾性波素子用ダイヤモンド基板
においては、高周波数域での使用を可能にするため、表
面弾性波の高速の伝搬速度（好ましくは９０００ｍ／ｓ
以上）が望まれる。
においては、高周波数域での使用を可能にするため、表
面弾性波の高速の伝搬速度（好ましくは９０００ｍ／ｓ
以上）が望まれる。
【０００６】さらには、高周波フィルタなどに適用され
る表面弾性波素子としては、優れた周波数特性、すなわ
ち大きなＱ値（好ましくは７００以上）が望まれる。な
お、ここでＱ値とは、Ｑ＝ｆ0／Δｆ；半値全幅Δｆ＝
ｆ1−ｆ2によって定義される。ただし、ｆ0は表面弾性
波素子における共振周波数を意味し、ｆ1、ｆ2は、それ
ぞれ、ｆ0の高周波数側、低周波数側において、振幅が
ｆ0における振幅の２-1 /2倍になる周波数（振幅強度で
は１／２になる周波数）を意味する。
る表面弾性波素子としては、優れた周波数特性、すなわ
ち大きなＱ値（好ましくは７００以上）が望まれる。な
お、ここでＱ値とは、Ｑ＝ｆ0／Δｆ；半値全幅Δｆ＝
ｆ1−ｆ2によって定義される。ただし、ｆ0は表面弾性
波素子における共振周波数を意味し、ｆ1、ｆ2は、それ
ぞれ、ｆ0の高周波数側、低周波数側において、振幅が
ｆ0における振幅の２-1 /2倍になる周波数（振幅強度で
は１／２になる周波数）を意味する。
【０００７】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、表面弾性波の伝搬速度が大きく、かつ
伝搬損失が小さいダイヤモンド薄膜であって、周波数特
性の優れた表面弾性波素子を実現させるダイヤモンド薄
膜を備える表面弾性波素子用ダイヤモンド基板及び表面
弾性波素子を提供することを目的とする。
れたものであり、表面弾性波の伝搬速度が大きく、かつ
伝搬損失が小さいダイヤモンド薄膜であって、周波数特
性の優れた表面弾性波素子を実現させるダイヤモンド薄
膜を備える表面弾性波素子用ダイヤモンド基板及び表面
弾性波素子を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のダイヤモンド基板は、基板と、基板上に形
成されるダイヤモンド薄膜により構成される表面弾性波
素子用ダイヤモンド基板であって、ダイヤモンド薄膜の
水素含有量が原子比で１％以上５％以下であり、ダイヤ
モンド薄膜の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍ以
下であり、ダイヤモンド薄膜をＸ線回析測定した際のダ
イヤモンド結晶面（２２０）のピーク強度I(220)と、ダ
イヤモンド結晶面（１１１）、（２２０）、（３１
１）、（４００）及び（３３１）のピーク強度の合計IT
との比I(220)／ITが０．８以上であることを特徴とす
る。
に、本発明のダイヤモンド基板は、基板と、基板上に形
成されるダイヤモンド薄膜により構成される表面弾性波
素子用ダイヤモンド基板であって、ダイヤモンド薄膜の
水素含有量が原子比で１％以上５％以下であり、ダイヤ
モンド薄膜の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍ以
下であり、ダイヤモンド薄膜をＸ線回析測定した際のダ
イヤモンド結晶面（２２０）のピーク強度I(220)と、ダ
イヤモンド結晶面（１１１）、（２２０）、（３１
１）、（４００）及び（３３１）のピーク強度の合計IT
との比I(220)／ITが０．８以上であることを特徴とす
る。
【０００９】ダイヤモンド薄膜の形成過程で水素が取り
込まれると、水素が炭素の結合に介在し、ダイヤモンド
薄膜の結晶性を低下させる。特に水素含有量が３０％程
度の場合、ダイヤモンド薄膜がダイヤモンド・ライク・
カーボン（ＤＬＣ）のようなアモルファス構造になりや
すい。ダイヤモンド薄膜の水素含有量が大きい場合、ダ
イヤモンド薄膜の硬度低下（弾性率低下）により表面弾
性波の伝搬速度が小さくなる。
込まれると、水素が炭素の結合に介在し、ダイヤモンド
薄膜の結晶性を低下させる。特に水素含有量が３０％程
度の場合、ダイヤモンド薄膜がダイヤモンド・ライク・
カーボン（ＤＬＣ）のようなアモルファス構造になりや
すい。ダイヤモンド薄膜の水素含有量が大きい場合、ダ
イヤモンド薄膜の硬度低下（弾性率低下）により表面弾
性波の伝搬速度が小さくなる。
【００１０】他方、ダイヤモンド薄膜の水素含有量が小
さい場合、ダイヤモンド薄膜における結晶性が良いこと
により結晶粒界での表面弾性波の散乱が大きくなり、伝
搬損失が増加する。
さい場合、ダイヤモンド薄膜における結晶性が良いこと
により結晶粒界での表面弾性波の散乱が大きくなり、伝
搬損失が増加する。
【００１１】また、ダイヤモンド薄膜の表面が粗いと、
表面弾性波の散乱が大きくなり、伝搬損失が増加する。
表面弾性波の散乱が大きくなり、伝搬損失が増加する。
【００１２】Ｑ値を大きくするためには、くし型電極の
対数を増加させるなど表面弾性波素子の設計を改善する
ことも考えられるが、その場合表面弾性波素子の挿入損
失が大きくなるという問題点がある。そこで、Ｑ値を大
きくするためには、ダイヤモンド薄膜の構成条件を限定
することにより、好適な表面弾性波の伝搬速度及び伝搬
損失を維持しつつＱ値を大きくすることが望ましい。
対数を増加させるなど表面弾性波素子の設計を改善する
ことも考えられるが、その場合表面弾性波素子の挿入損
失が大きくなるという問題点がある。そこで、Ｑ値を大
きくするためには、ダイヤモンド薄膜の構成条件を限定
することにより、好適な表面弾性波の伝搬速度及び伝搬
損失を維持しつつＱ値を大きくすることが望ましい。
【００１３】本発明者は、鋭意研究の結果、ダイヤモン
ド薄膜の水素含有量が原子比で１％以上５％以下であ
り、かつダイヤモンド薄膜の表面の算術平均粗さ（Ｒ
ａ）が２０ｎｍ以下であるとき、表面弾性波の好ましい
伝搬速度と伝搬損失を同時に実現できることを知見し
た。さらに、ダイヤモンド薄膜をＸ線回析測定した際の
ダイヤモンド結晶面（２２０）のピーク強度I(220)と、
ダイヤモンド結晶面（１１１）、（２２０）、（３１
１）、（４００）及び（３３１）のピーク強度の合計IT
との比I(220)／ITが０．８以上であるとき、好適な表面
弾性波の伝搬速度及び伝搬損失を維持しつつＱ値が好適
なレベルに大きくなることを知見した。
ド薄膜の水素含有量が原子比で１％以上５％以下であ
り、かつダイヤモンド薄膜の表面の算術平均粗さ（Ｒ
ａ）が２０ｎｍ以下であるとき、表面弾性波の好ましい
伝搬速度と伝搬損失を同時に実現できることを知見し
た。さらに、ダイヤモンド薄膜をＸ線回析測定した際の
ダイヤモンド結晶面（２２０）のピーク強度I(220)と、
ダイヤモンド結晶面（１１１）、（２２０）、（３１
１）、（４００）及び（３３１）のピーク強度の合計IT
との比I(220)／ITが０．８以上であるとき、好適な表面
弾性波の伝搬速度及び伝搬損失を維持しつつＱ値が好適
なレベルに大きくなることを知見した。
【００１４】本発明の表面弾性波素子用ダイヤモンド基
板は、ダイヤモンド薄膜が、ラマン分光分析において、
波数１３３３ｃｍ-1付近にピークを有し、ピークの半値
幅が１０ｃｍ-1以上であることが好適である。
板は、ダイヤモンド薄膜が、ラマン分光分析において、
波数１３３３ｃｍ-1付近にピークを有し、ピークの半値
幅が１０ｃｍ-1以上であることが好適である。
【００１５】ダイヤモンド薄膜の水素含有量が少なく、
ダイヤモンド薄膜の結晶性が良い場合、すなわちＳＰ2
性の結合の割合が小さい場合は、ラマン分光分析におけ
るピークの半値幅が減少する。この場合は、結晶粒界で
の表面弾性波の散乱が大きくなり、伝搬損失が増加す
る。
ダイヤモンド薄膜の結晶性が良い場合、すなわちＳＰ2
性の結合の割合が小さい場合は、ラマン分光分析におけ
るピークの半値幅が減少する。この場合は、結晶粒界で
の表面弾性波の散乱が大きくなり、伝搬損失が増加す
る。
【００１６】本発明者は、鋭意研究の結果、ダイヤモン
ド薄膜が、ラマン分光分析において、波数１３３３ｃｍ
-1付近にピークを有し、ピークの半値幅が１０ｃｍ-1以
上であるとき、更に好適な表面弾性波の伝搬損失を実現
できることを知見した。
ド薄膜が、ラマン分光分析において、波数１３３３ｃｍ
-1付近にピークを有し、ピークの半値幅が１０ｃｍ-1以
上であるとき、更に好適な表面弾性波の伝搬損失を実現
できることを知見した。
【００１７】本発明の表面弾性波素子用ダイヤモンド基
板は、ダイヤモンド薄膜の荷重５００ｇで測定したヌー
プ硬度が６０００ｋｇｆ／ｍｍ2以上８５００ｋｇｆ／
ｍｍ2以下であることが好適である。
板は、ダイヤモンド薄膜の荷重５００ｇで測定したヌー
プ硬度が６０００ｋｇｆ／ｍｍ2以上８５００ｋｇｆ／
ｍｍ2以下であることが好適である。
【００１８】ダイヤモンド薄膜の硬度が小さい場合、表
面弾性波の伝搬速度が低くなる。
面弾性波の伝搬速度が低くなる。
【００１９】他方、ダイヤモンド薄膜の硬度が大きい場
合、すなわちダイヤモンド薄膜の結晶性が良いとき、結
晶粒界での表面弾性波の散乱が大きくなり、伝搬損失が
増加する。
合、すなわちダイヤモンド薄膜の結晶性が良いとき、結
晶粒界での表面弾性波の散乱が大きくなり、伝搬損失が
増加する。
【００２０】本発明者は、鋭意研究の結果、ダイヤモン
ド薄膜の荷重５００ｇで測定したヌープ硬度が６０００
ｋｇｆ／ｍｍ2以上８５００ｋｇｆ／ｍｍ2以下であると
き、更に好適な表面弾性波の伝搬速度と伝搬損失を同時
に実現できることを知見した。
ド薄膜の荷重５００ｇで測定したヌープ硬度が６０００
ｋｇｆ／ｍｍ2以上８５００ｋｇｆ／ｍｍ2以下であると
き、更に好適な表面弾性波の伝搬速度と伝搬損失を同時
に実現できることを知見した。
【００２１】本発明の表面弾性波素子用ダイヤモンド基
板は、ダイヤモンド薄膜におけるダイヤモンド結晶の平
均粒径が１μｍ以下であることが好適である。
板は、ダイヤモンド薄膜におけるダイヤモンド結晶の平
均粒径が１μｍ以下であることが好適である。
【００２２】ダイヤモンド結晶の平均粒径が大きいと、
表面弾性波が散乱されやすくなり、伝搬損失が増大す
る。
表面弾性波が散乱されやすくなり、伝搬損失が増大す
る。
【００２３】本発明者は、鋭意研究の結果、ダイヤモン
ド薄膜におけるダイヤモンド結晶の平均粒径が１μｍ以
下であるとき、更に好適な表面弾性波の伝搬損失を実現
できることを知見した。
ド薄膜におけるダイヤモンド結晶の平均粒径が１μｍ以
下であるとき、更に好適な表面弾性波の伝搬損失を実現
できることを知見した。
【００２４】本発明の表面弾性波素子用ダイヤモンド基
板は、ダイヤモンド薄膜の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）
が１０ｎｍ以下であることが好適である。
板は、ダイヤモンド薄膜の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）
が１０ｎｍ以下であることが好適である。
【００２５】本発明者は、鋭意研究の結果、ダイヤモン
ド薄膜の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ以下で
あるとき、更に好適な表面弾性波の伝搬損失を実現でき
ることを知見した。
ド薄膜の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ以下で
あるとき、更に好適な表面弾性波の伝搬損失を実現でき
ることを知見した。
【００２６】上記目的を達成するために、本発明の表面
弾性波素子は、上記いずれかに記載の表面弾性波素子用
ダイヤモンド基板の上に圧電体薄膜が形成され、圧電体
薄膜の上にくし型電極が形成されることを特徴とする。
弾性波素子は、上記いずれかに記載の表面弾性波素子用
ダイヤモンド基板の上に圧電体薄膜が形成され、圧電体
薄膜の上にくし型電極が形成されることを特徴とする。
【００２７】また、本発明の表面弾性波素子は、上記い
ずれかに記載の表面弾性波素子用ダイヤモンド基板の上
にくし型電極が形成され、くし型電極が形成されたダイ
ヤモンド基板の上に圧電体薄膜が形成されることが好適
である。
ずれかに記載の表面弾性波素子用ダイヤモンド基板の上
にくし型電極が形成され、くし型電極が形成されたダイ
ヤモンド基板の上に圧電体薄膜が形成されることが好適
である。
【００２８】本発明の表面弾性波素子が、上記いずれか
に記載の表面弾性波素子用ダイヤモンド基板を備えるこ
とにより、好適な表面弾性波の伝搬速度、伝搬損失及び
Ｑ値を同時に実現できる。
に記載の表面弾性波素子用ダイヤモンド基板を備えるこ
とにより、好適な表面弾性波の伝搬速度、伝搬損失及び
Ｑ値を同時に実現できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の表面弾性波素子用ダイヤモンド基板及び当該表面弾
性波素子用ダイヤモンド基板を適用した表面弾性波素子
の好適な実施形態について詳細に説明する。
明の表面弾性波素子用ダイヤモンド基板及び当該表面弾
性波素子用ダイヤモンド基板を適用した表面弾性波素子
の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００３０】図１は、本実施形態の表面弾性波素子１０
０の模式斜視図である。図２は、図１に示す表面弾性波
素子１００のII―II線に沿った断面図である。
０の模式斜視図である。図２は、図１に示す表面弾性波
素子１００のII―II線に沿った断面図である。
【００３１】表面弾性波素子１００は、本実施形態のダ
イヤモンド基板２００と、ダイヤモンド基板２００上に
形成される圧電体薄膜１２０（ダイヤモンド基板２００
と圧電体薄膜１２０との間には中間層が形成されてもよ
い。）と、圧電体薄膜１２０上に形成されるくし型電極
１４０及びくし型電極１６０とにより構成される。ダイ
ヤモンド基板２００は、シリコンウェハ２２０とダイヤ
モンド薄膜２４０とにより構成される。なお、本発明の
表面弾性波素子は、ダイヤモンド基板の上にくし型電極
を形成した上で、ダイヤモンド基板の上に更に圧電体薄
膜を形成することにより作製してもよい。
イヤモンド基板２００と、ダイヤモンド基板２００上に
形成される圧電体薄膜１２０（ダイヤモンド基板２００
と圧電体薄膜１２０との間には中間層が形成されてもよ
い。）と、圧電体薄膜１２０上に形成されるくし型電極
１４０及びくし型電極１６０とにより構成される。ダイ
ヤモンド基板２００は、シリコンウェハ２２０とダイヤ
モンド薄膜２４０とにより構成される。なお、本発明の
表面弾性波素子は、ダイヤモンド基板の上にくし型電極
を形成した上で、ダイヤモンド基板の上に更に圧電体薄
膜を形成することにより作製してもよい。
【００３２】シリコンウェハ２２０の表面にＣＶＤ（化
学的気相成長）法、熱フィラメントＣＶＤ法、マイクロ
波プラズマＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、ＤＣプ
ラズマジェト法などによりダイヤモンド薄膜２４０が形
成される。成膜の際、ダイヤモンド薄膜２４０の水素含
有量が原子比で１％以上５％以下であり、かつＸ線回析
測定した際のダイヤモンド結晶面（２２０）のピーク強
度I(220)と、ダイヤモンド結晶面（１１１）、（２２
０）、（３１１）、（４００）及び（３３１）のピーク
強度の合計ITとの比I(220)／ITが０．８以上になるよう
に調整される。ここで、図５にダイヤモンド基板のＸ線
回析チャートの一例を示す。なお、この例では、I(220)
／ITは０．６６であり、本発明の範囲とは異なる。
学的気相成長）法、熱フィラメントＣＶＤ法、マイクロ
波プラズマＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、ＤＣプ
ラズマジェト法などによりダイヤモンド薄膜２４０が形
成される。成膜の際、ダイヤモンド薄膜２４０の水素含
有量が原子比で１％以上５％以下であり、かつＸ線回析
測定した際のダイヤモンド結晶面（２２０）のピーク強
度I(220)と、ダイヤモンド結晶面（１１１）、（２２
０）、（３１１）、（４００）及び（３３１）のピーク
強度の合計ITとの比I(220)／ITが０．８以上になるよう
に調整される。ここで、図５にダイヤモンド基板のＸ線
回析チャートの一例を示す。なお、この例では、I(220)
／ITは０．６６であり、本発明の範囲とは異なる。
【００３３】成膜されたダイヤモンド薄膜２４０の表面
は、算術平均粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍ以下（より好まし
くは１０ｎｍ以下）になるよう、研磨により平滑化され
る。研磨方法は、ダイヤモンド砥粒を含む砥石を使った
機械研磨により行うことができる。または、研磨による
平滑化に代えて、ダイヤモンド薄膜２４０の成膜時の結
晶粒径をナノメータオーダに微細化し、算術平均粗さ
（Ｒａ）が２０ｎｍ以下（より好ましくは１０ｎｍ以
下）にしてもよい。なお、研磨により表面の粗さを低減
するためには、砥石は、ボンドの表面からダイヤモンド
砥粒の先端平坦面までの距離が小さく、ダイヤモンド砥
粒の先端平坦面の面積が大きいことが好ましい。
は、算術平均粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍ以下（より好まし
くは１０ｎｍ以下）になるよう、研磨により平滑化され
る。研磨方法は、ダイヤモンド砥粒を含む砥石を使った
機械研磨により行うことができる。または、研磨による
平滑化に代えて、ダイヤモンド薄膜２４０の成膜時の結
晶粒径をナノメータオーダに微細化し、算術平均粗さ
（Ｒａ）が２０ｎｍ以下（より好ましくは１０ｎｍ以
下）にしてもよい。なお、研磨により表面の粗さを低減
するためには、砥石は、ボンドの表面からダイヤモンド
砥粒の先端平坦面までの距離が小さく、ダイヤモンド砥
粒の先端平坦面の面積が大きいことが好ましい。
【００３４】なお、ダイヤモンド薄膜２４０を形成する
ための基板の材質は、シリコンに限られるものではな
く、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＧａＮのほか
に、Ｓｉ3Ｎ4、Ｍｏなどのセラミックスや金属を用いる
ことができる。また、用途により、超硬合金、サーメッ
トを用いることができる。
ための基板の材質は、シリコンに限られるものではな
く、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＡｌＮ、ＩｎＰ、ＧａＮのほか
に、Ｓｉ3Ｎ4、Ｍｏなどのセラミックスや金属を用いる
ことができる。また、用途により、超硬合金、サーメッ
トを用いることができる。
【００３５】また、ダイヤモンド薄膜２４０は、次に掲
げる（１）ないし（３）の条件を満たすことが好適であ
る。
げる（１）ないし（３）の条件を満たすことが好適であ
る。
【００３６】（１）波長５１４．５ｎｍのＡｒレーザを
用いたラマン分光分析において、波数１３３３ｃｍ-1付
近にピークを有し、当該ピークの半値幅が１０ｃｍ-1以
上であること。 （２）荷重５００ｇで測定したヌープ硬度が６０００ｋ
ｇｆ／ｍｍ2以上８５００ｋｇｆ／ｍｍ2以下であるこ
と。 （３）ダイヤモンド結晶の平均粒径が１μｍ以下である
こと。
用いたラマン分光分析において、波数１３３３ｃｍ-1付
近にピークを有し、当該ピークの半値幅が１０ｃｍ-1以
上であること。 （２）荷重５００ｇで測定したヌープ硬度が６０００ｋ
ｇｆ／ｍｍ2以上８５００ｋｇｆ／ｍｍ2以下であるこ
と。 （３）ダイヤモンド結晶の平均粒径が１μｍ以下である
こと。
【００３７】上記により得られたダイヤモンド基板２０
０の表面にＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、Ｐ
ＶＤ（物理的気相成長）法、スパッタリング法、イオン
プレーティング法、レーザーアブレーション法などによ
り圧電体薄膜１２０が形成される。圧電体としては、Ａ
ｌＮ、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3、ＫＮｂ
Ｏ 3、ＰＺＴ（ＰｂＺｒxＴｉ(1-x)Ｏ3）などが用いられ
る。
０の表面にＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、Ｐ
ＶＤ（物理的気相成長）法、スパッタリング法、イオン
プレーティング法、レーザーアブレーション法などによ
り圧電体薄膜１２０が形成される。圧電体としては、Ａ
ｌＮ、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3、ＫＮｂ
Ｏ 3、ＰＺＴ（ＰｂＺｒxＴｉ(1-x)Ｏ3）などが用いられ
る。
【００３８】圧電体薄膜１２０の表面には、くし型電極
１４０及びくし型電極１６０が形成される。くし型電極
１４０は、入力端子１４２及び入力端子１４４を、くし
型電極１６０は、出力端子１６２及び出力端子１６４を
備える。
１４０及びくし型電極１６０が形成される。くし型電極
１４０は、入力端子１４２及び入力端子１４４を、くし
型電極１６０は、出力端子１６２及び出力端子１６４を
備える。
【００３９】本実施形態のダイヤモンド基板２００は、
ダイヤモンド薄膜２４０の水素含有量が原子比で５％以
下であることにより、２次セザワにおいて伝搬速度が９
０００ｍ／ｓという高い伝搬速度を実現する。また、ダ
イヤモンド基板２００は、ダイヤモンド薄膜２４０の水
素含有量が原子比で１％以上であることにより、２．５
ＧＨｚの表面弾性波素子に適用された際の伝搬損失が
０．０２２ｄＢ／λ以下になり、（２２０）強度比（I
(220)／IT）が０．８以上であることにより、Ｑ値が７
００以上になる。このような高い伝搬速度、小さい伝搬
損失、大きいＱ値を同時に実現するのは本発明が初めて
であり、このダイヤモンド基板により低損失で優れた周
波数特性を持つ高周波数対応の表面弾性波素子を実現で
きる。
ダイヤモンド薄膜２４０の水素含有量が原子比で５％以
下であることにより、２次セザワにおいて伝搬速度が９
０００ｍ／ｓという高い伝搬速度を実現する。また、ダ
イヤモンド基板２００は、ダイヤモンド薄膜２４０の水
素含有量が原子比で１％以上であることにより、２．５
ＧＨｚの表面弾性波素子に適用された際の伝搬損失が
０．０２２ｄＢ／λ以下になり、（２２０）強度比（I
(220)／IT）が０．８以上であることにより、Ｑ値が７
００以上になる。このような高い伝搬速度、小さい伝搬
損失、大きいＱ値を同時に実現するのは本発明が初めて
であり、このダイヤモンド基板により低損失で優れた周
波数特性を持つ高周波数対応の表面弾性波素子を実現で
きる。
【００４０】
【実施例】以下、実施例及び比較例により、本発明の内
容を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。
容を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。
【００４１】（実施例１）フィラメントＣＶＤ法を用い
て、厚さ０．８ｍｍのシリコンウェハ２２０上に厚さ２
０μｍのダイヤモンド薄膜２４０を形成した。フィラメ
ントにはＷ線を用いた。フィラメントの温度は２１００
〜２２００℃程度、シリコンウェハ２２０の温度は７０
０〜８００℃程度とした。原料ガスとしては、水素及び
メタンを用いた。水素ガス流量は５００〜５０００ｓｃ
ｃｍとし、メタンガス流量の水素ガス流量に対する比率
は、０．５〜５．０％とした。ガス圧力は、５〜１２０
ｔｏｒｒとした。
て、厚さ０．８ｍｍのシリコンウェハ２２０上に厚さ２
０μｍのダイヤモンド薄膜２４０を形成した。フィラメ
ントにはＷ線を用いた。フィラメントの温度は２１００
〜２２００℃程度、シリコンウェハ２２０の温度は７０
０〜８００℃程度とした。原料ガスとしては、水素及び
メタンを用いた。水素ガス流量は５００〜５０００ｓｃ
ｃｍとし、メタンガス流量の水素ガス流量に対する比率
は、０．５〜５．０％とした。ガス圧力は、５〜１２０
ｔｏｒｒとした。
【００４２】上記により得られたダイヤモンド基板２０
０を金属ホルダに固定した後、ダイヤモンド砥粒を含む
砥石を使った機械研磨によりダイヤモンド薄膜２４０を
平滑化した。ダイヤモンド砥粒の平均直径が２０μｍ、
ボンドの表面からダイヤモンド砥粒の先端平坦面までの
距離が２μｍ、ダイヤモンド砥粒の先端平坦面の最大長
さが６μｍの砥石を用いた。研磨条件は、砥石回転数２
００ｒｐｍ、ホルダ回転数２００ｒｐｍ、荷重４ｋｇと
した。表１に、ダイヤモンド薄膜２４０の成膜条件を示
す。
０を金属ホルダに固定した後、ダイヤモンド砥粒を含む
砥石を使った機械研磨によりダイヤモンド薄膜２４０を
平滑化した。ダイヤモンド砥粒の平均直径が２０μｍ、
ボンドの表面からダイヤモンド砥粒の先端平坦面までの
距離が２μｍ、ダイヤモンド砥粒の先端平坦面の最大長
さが６μｍの砥石を用いた。研磨条件は、砥石回転数２
００ｒｐｍ、ホルダ回転数２００ｒｐｍ、荷重４ｋｇと
した。表１に、ダイヤモンド薄膜２４０の成膜条件を示
す。
【００４３】研磨後のダイヤモンド薄膜２４０上に、Ｒ
Ｆスパッタリング法により厚さ５００ｎｍのＺｎＯ膜
（圧電体薄膜１２０）を形成した。
Ｆスパッタリング法により厚さ５００ｎｍのＺｎＯ膜
（圧電体薄膜１２０）を形成した。
【００４４】ＺｎＯ膜上に、ＤＣスパッタリングにより
厚さ８０ｎｍのＡｌ膜を形成した。Ａｌ膜の一部をフォ
トリソグラフィーにより除去し、くし形電極１４０及び
くし形電極１６０を形成した。表面弾性波の波長をλ＝
４μｍとし、くし形電極１４０及びくし形電極１６０の
電極幅は１μｍ、電極交差幅は波長λの５０倍、電極対
数は４０対とした。
厚さ８０ｎｍのＡｌ膜を形成した。Ａｌ膜の一部をフォ
トリソグラフィーにより除去し、くし形電極１４０及び
くし形電極１６０を形成した。表面弾性波の波長をλ＝
４μｍとし、くし形電極１４０及びくし形電極１６０の
電極幅は１μｍ、電極交差幅は波長λの５０倍、電極対
数は４０対とした。
【００４５】表１に、ダイヤモンド薄膜２４０の（２２
０）強度比、水素含有量（原子比）、表面の算術平均粗
さ（Ｒａ）、表面弾性波の伝搬損失及び伝搬速度並びに
Ｑ値についての実施例及び比較例を示す。なお、水素含
有量は、JAPANESE JOUＲNALOF APPLIED PHYSICS VOL23,
No.7, PP810-814に報告されている方法を用いて、赤外
吸収分析での３０００ｃｍ-1付近のＣＨnの吸収ピーク
より求めることができる。また、表面の算術平均粗さ
（Ｒａ）は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定する
ことができる。
０）強度比、水素含有量（原子比）、表面の算術平均粗
さ（Ｒａ）、表面弾性波の伝搬損失及び伝搬速度並びに
Ｑ値についての実施例及び比較例を示す。なお、水素含
有量は、JAPANESE JOUＲNALOF APPLIED PHYSICS VOL23,
No.7, PP810-814に報告されている方法を用いて、赤外
吸収分析での３０００ｃｍ-1付近のＣＨnの吸収ピーク
より求めることができる。また、表面の算術平均粗さ
（Ｒａ）は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定する
ことができる。
【００４６】
【表１】
【００４７】実施例１−１ないし１−５では、ダイヤモ
ンド薄膜２４０の（２２０）強度比を０．８０以上、水
素含有量を原子比で１％以上５％以下に調整し、かつ表
面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍ以下になるように
研磨することにより、好適な伝搬損失、伝搬速度及びＱ
値（２．５ＧＨｚの表面弾性波の伝搬損失が０．０２２
ｄＢ／λ以下であり、かつ２次セザワ波の伝搬速度が９
０００ｍ／ｓ以上、Ｑ値が７００以上）が実現された。
このようなダイヤモンド基板２００を適用することによ
り、２．５ＧＨｚ以上の高周波数域でも使用可能で、挿
入損失が小さくかつ優れた周波数特性を有する表面弾性
波素子が実現される。
ンド薄膜２４０の（２２０）強度比を０．８０以上、水
素含有量を原子比で１％以上５％以下に調整し、かつ表
面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍ以下になるように
研磨することにより、好適な伝搬損失、伝搬速度及びＱ
値（２．５ＧＨｚの表面弾性波の伝搬損失が０．０２２
ｄＢ／λ以下であり、かつ２次セザワ波の伝搬速度が９
０００ｍ／ｓ以上、Ｑ値が７００以上）が実現された。
このようなダイヤモンド基板２００を適用することによ
り、２．５ＧＨｚ以上の高周波数域でも使用可能で、挿
入損失が小さくかつ優れた周波数特性を有する表面弾性
波素子が実現される。
【００４８】比較例１−１及び１−２では、それぞれ、
（２２０）強度比が０．７５、０．７１と小さいためＱ
値が小さくなるという問題が生じた。比較例１−３で
は、水素含有量が０．３％と少なく、結晶粒界での表面
弾性波の散乱が大きいため伝搬損失が増大するという問
題が生じた。比較例１−４では、表面の算術平均粗さ
（Ｒａ）が２５ｎｍと大きく、表面弾性波の散乱が大き
いため伝搬損失が増大するという問題が生じた。比較例
１−５では、水素含有量が６．８％と大きく、ダイヤモ
ンド薄膜２４０の硬度低下（弾性率低下）により伝搬速
度が低下するという問題が生じた。
（２２０）強度比が０．７５、０．７１と小さいためＱ
値が小さくなるという問題が生じた。比較例１−３で
は、水素含有量が０．３％と少なく、結晶粒界での表面
弾性波の散乱が大きいため伝搬損失が増大するという問
題が生じた。比較例１−４では、表面の算術平均粗さ
（Ｒａ）が２５ｎｍと大きく、表面弾性波の散乱が大き
いため伝搬損失が増大するという問題が生じた。比較例
１−５では、水素含有量が６．８％と大きく、ダイヤモ
ンド薄膜２４０の硬度低下（弾性率低下）により伝搬速
度が低下するという問題が生じた。
【００４９】（実施例２）周波数２．４５ＧＨｚのマイ
クロ波ＣＶＤ法を用いて、厚さ１．０ｍｍのシリコンウ
ェハ２２０上に厚さ２０μｍのダイヤモンド薄膜２４０
を形成した。シリコンウェハ２２０の温度は７００〜８
００℃程度とした。原料ガスとしては、水素及びメタン
を用いた。水素ガス流量は５００〜５０００ｓｃｃｍと
し、メタンガス流量の水素ガス流量に対する比率は、
０．５〜５．０％とした。ガス圧力は、５〜１２０ｔｏ
ｒｒとした。
クロ波ＣＶＤ法を用いて、厚さ１．０ｍｍのシリコンウ
ェハ２２０上に厚さ２０μｍのダイヤモンド薄膜２４０
を形成した。シリコンウェハ２２０の温度は７００〜８
００℃程度とした。原料ガスとしては、水素及びメタン
を用いた。水素ガス流量は５００〜５０００ｓｃｃｍと
し、メタンガス流量の水素ガス流量に対する比率は、
０．５〜５．０％とした。ガス圧力は、５〜１２０ｔｏ
ｒｒとした。
【００５０】ダイヤモンド薄膜２４０の表面を、実施例
１と同様に、研磨により平滑化した。また、実施例１と
同様に、ダイヤモンド基板２００を適用して表面弾性波
素子１００を作製した。
１と同様に、研磨により平滑化した。また、実施例１と
同様に、ダイヤモンド基板２００を適用して表面弾性波
素子１００を作製した。
【００５１】表２に、ダイヤモンド薄膜２４０の（２２
０）強度比、水素含有量、表面の算術平均粗さ（Ｒ
ａ）、ラマン分光分析におけるピークの半値幅、表面弾
性波の伝搬損失及び伝搬速度並びにＱ値についての実施
例及び比較例を示す。図３にダイヤモンド薄膜のラマン
分光分析におけるスペクトルの例を示す。図３に示され
る波数１３３３ｃｍ-1付近のピークが、ダイヤモンドの
ピークである。当該ピークにはラマン効果により幅がで
きる。
０）強度比、水素含有量、表面の算術平均粗さ（Ｒ
ａ）、ラマン分光分析におけるピークの半値幅、表面弾
性波の伝搬損失及び伝搬速度並びにＱ値についての実施
例及び比較例を示す。図３にダイヤモンド薄膜のラマン
分光分析におけるスペクトルの例を示す。図３に示され
る波数１３３３ｃｍ-1付近のピークが、ダイヤモンドの
ピークである。当該ピークにはラマン効果により幅がで
きる。
【００５２】
【表２】
【００５３】実施例２−１ないし２−３では、ピークの
半値幅が１０ｃｍ-1以上になるようにダイヤモンド薄膜
２４０の結晶性を調整することにより、好適な伝搬損
失、伝搬速度及びＱ値（２．５ＧＨｚの表面弾性波の伝
搬損失が０．０２２ｄＢ／λ以下であり、かつ２次セザ
ワ波の伝搬速度が９０００ｍ／ｓ以上、Ｑ値が７００以
上）が実現された。このようなダイヤモンド基板２００
を適用することにより、２．５ＧＨｚ以上の高周波数域
でも使用可能で、挿入損失が小さくかつ優れた周波数特
性を有する表面弾性波素子が実現される。
半値幅が１０ｃｍ-1以上になるようにダイヤモンド薄膜
２４０の結晶性を調整することにより、好適な伝搬損
失、伝搬速度及びＱ値（２．５ＧＨｚの表面弾性波の伝
搬損失が０．０２２ｄＢ／λ以下であり、かつ２次セザ
ワ波の伝搬速度が９０００ｍ／ｓ以上、Ｑ値が７００以
上）が実現された。このようなダイヤモンド基板２００
を適用することにより、２．５ＧＨｚ以上の高周波数域
でも使用可能で、挿入損失が小さくかつ優れた周波数特
性を有する表面弾性波素子が実現される。
【００５４】比較例２−１及び２−２では、それぞれ、
ピークの半値幅が５ｃｍ-1、８ｃｍ -1と小さく、表面弾
性波の散乱が大きいため伝搬損失が増大するという問題
が生じた。比較例２−３では、（２２０）強度比、水素
含有量及び表面粗さ（Ｒａ）の値は好適であるが、半値
幅が９ｃｍ-1と小さく、伝搬損失を減少させる効果が相
対的に小さかった。
ピークの半値幅が５ｃｍ-1、８ｃｍ -1と小さく、表面弾
性波の散乱が大きいため伝搬損失が増大するという問題
が生じた。比較例２−３では、（２２０）強度比、水素
含有量及び表面粗さ（Ｒａ）の値は好適であるが、半値
幅が９ｃｍ-1と小さく、伝搬損失を減少させる効果が相
対的に小さかった。
【００５５】（実施例３）フィラメントＣＶＤ法を用い
て、厚さ０．８ｍｍのシリコンウェハ２２０上に厚さ２
０μｍのダイヤモンド薄膜２４０を形成した。フィラメ
ントにはＷ線を用いた。フィラメントの温度は２１００
〜２２００℃程度、シリコンウェハ２２０の温度は７０
０〜８００℃程度とした。原料ガスとしては、水素及び
メタンを用いた。水素ガス流量は５００〜５０００ｓｃ
ｃｍとし、メタンガス流量の水素ガス流量に対する比率
は、０．５〜５．０％とした。ガス圧力は、５〜１２０
ｔｏｒｒとした。
て、厚さ０．８ｍｍのシリコンウェハ２２０上に厚さ２
０μｍのダイヤモンド薄膜２４０を形成した。フィラメ
ントにはＷ線を用いた。フィラメントの温度は２１００
〜２２００℃程度、シリコンウェハ２２０の温度は７０
０〜８００℃程度とした。原料ガスとしては、水素及び
メタンを用いた。水素ガス流量は５００〜５０００ｓｃ
ｃｍとし、メタンガス流量の水素ガス流量に対する比率
は、０．５〜５．０％とした。ガス圧力は、５〜１２０
ｔｏｒｒとした。
【００５６】ダイヤモンド薄膜２４０の表面を、実施例
１と同様に、研磨により平滑化した。また、実施例１と
同様に、ダイヤモンド基板２００を適用して表面弾性波
素子１００を作製した。
１と同様に、研磨により平滑化した。また、実施例１と
同様に、ダイヤモンド基板２００を適用して表面弾性波
素子１００を作製した。
【００５７】表３に、ダイヤモンド薄膜２４０の（２２
０）強度比、水素含有量、表面の算術平均粗さ（Ｒ
ａ）、硬度（荷重５００ｇで測定したヌープ硬度）、表
面弾性波の伝搬損失及び伝搬速度並びにＱ値についての
実施例及び比較例を示す。
０）強度比、水素含有量、表面の算術平均粗さ（Ｒ
ａ）、硬度（荷重５００ｇで測定したヌープ硬度）、表
面弾性波の伝搬損失及び伝搬速度並びにＱ値についての
実施例及び比較例を示す。
【００５８】
【表３】
【００５９】実施例３−１ないし３−３では、ダイヤモ
ンド薄膜２４０の荷重５００ｇで測定したヌープ硬度が
６０００ｋｇｆ／ｍｍ2以上８５００ｋｇｆ／ｍｍ2以下
になるように調整することにより、好適な伝搬損失、伝
搬速度及びＱ値（２．５ＧＨｚの表面弾性波の伝搬損失
が０．０２２ｄＢ／λ以下であり、かつ２次セザワ波の
伝搬速度が９０００ｍ／ｓ以上、Ｑ値が７００以上）が
実現された。このようなダイヤモンド基板２００を適用
することにより、２．５ＧＨｚ以上の高周波数域でも使
用可能で、挿入損失が小さくかつ優れた周波数特性を有
する表面弾性波素子が実現される。
ンド薄膜２４０の荷重５００ｇで測定したヌープ硬度が
６０００ｋｇｆ／ｍｍ2以上８５００ｋｇｆ／ｍｍ2以下
になるように調整することにより、好適な伝搬損失、伝
搬速度及びＱ値（２．５ＧＨｚの表面弾性波の伝搬損失
が０．０２２ｄＢ／λ以下であり、かつ２次セザワ波の
伝搬速度が９０００ｍ／ｓ以上、Ｑ値が７００以上）が
実現された。このようなダイヤモンド基板２００を適用
することにより、２．５ＧＨｚ以上の高周波数域でも使
用可能で、挿入損失が小さくかつ優れた周波数特性を有
する表面弾性波素子が実現される。
【００６０】比較例３−１では、荷重５００ｇで測定し
たヌープ硬度が５３００ｋｇｆ／ｍｍ2と小さく、伝搬
速度が低下するという問題が生じた。比較例３−２で
は、荷重５００ｇで測定したヌープ硬度が９４００ｋｇ
ｆ／ｍｍ2と大きく、結晶粒界での表面弾性波の散乱が
大きいため伝搬損失が増大するという問題が生じた。比
較例３−３では、（２２０）強度比、水素含有量及び表
面粗さ（Ｒａ）の値は好適であるが、荷重５００ｇで測
定したヌープ硬度が５５００ｋｇｆ／ｍｍ2と小さく、
伝搬速度を上昇させる効果が相対的に小さかった。比較
例３−４では、（２２０）強度比、水素含有量及び表面
粗さ（Ｒａ）の値は好適であるが、荷重５００ｇで測定
したヌープ硬度が８７００ｋｇｆ／ｍｍ2と大きく、伝
搬損失を減少させる効果が相対的に小さかった。
たヌープ硬度が５３００ｋｇｆ／ｍｍ2と小さく、伝搬
速度が低下するという問題が生じた。比較例３−２で
は、荷重５００ｇで測定したヌープ硬度が９４００ｋｇ
ｆ／ｍｍ2と大きく、結晶粒界での表面弾性波の散乱が
大きいため伝搬損失が増大するという問題が生じた。比
較例３−３では、（２２０）強度比、水素含有量及び表
面粗さ（Ｒａ）の値は好適であるが、荷重５００ｇで測
定したヌープ硬度が５５００ｋｇｆ／ｍｍ2と小さく、
伝搬速度を上昇させる効果が相対的に小さかった。比較
例３−４では、（２２０）強度比、水素含有量及び表面
粗さ（Ｒａ）の値は好適であるが、荷重５００ｇで測定
したヌープ硬度が８７００ｋｇｆ／ｍｍ2と大きく、伝
搬損失を減少させる効果が相対的に小さかった。
【００６１】（実施例４）フィラメントＣＶＤ法を用い
て、厚さ１．０ｍｍのシリコンウェハ２２０上に厚さ２
０μｍのダイヤモンド薄膜２４０を形成した。フィラメ
ントにはＷ線を用いた。フィラメントの温度は２１００
〜２２００℃程度、シリコンウェハ２２０の温度は７０
０〜８００℃程度とした。原料ガスとしては、水素及び
メタンを用いた。水素ガス流量は５００〜５０００ｓｃ
ｃｍとし、メタンガス流量の水素ガス流量に対する比率
は、０．５〜５．０％とした。ガス圧力は、５〜１２０
ｔｏｒｒとした。
て、厚さ１．０ｍｍのシリコンウェハ２２０上に厚さ２
０μｍのダイヤモンド薄膜２４０を形成した。フィラメ
ントにはＷ線を用いた。フィラメントの温度は２１００
〜２２００℃程度、シリコンウェハ２２０の温度は７０
０〜８００℃程度とした。原料ガスとしては、水素及び
メタンを用いた。水素ガス流量は５００〜５０００ｓｃ
ｃｍとし、メタンガス流量の水素ガス流量に対する比率
は、０．５〜５．０％とした。ガス圧力は、５〜１２０
ｔｏｒｒとした。
【００６２】ダイヤモンド薄膜２４０の表面を、実施例
１と同様に、研磨により平滑化した。また、実施例１と
同様に、ダイヤモンド基板２００を適用して表面弾性波
素子１００を作製した。
１と同様に、研磨により平滑化した。また、実施例１と
同様に、ダイヤモンド基板２００を適用して表面弾性波
素子１００を作製した。
【００６３】表４に、ダイヤモンド薄膜２４０の（２２
０）強度比、水素含有量、表面の算術平均粗さ（Ｒ
ａ）、ダイヤモンド結晶の平均粒径、表面弾性波の伝搬
損失及び伝搬速度並びにＱ値についての実施例及び比較
例を示す。なお、結晶粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）により測定することができる。図４にダイヤモンド
薄膜を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した例を示
す。
０）強度比、水素含有量、表面の算術平均粗さ（Ｒ
ａ）、ダイヤモンド結晶の平均粒径、表面弾性波の伝搬
損失及び伝搬速度並びにＱ値についての実施例及び比較
例を示す。なお、結晶粒径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）により測定することができる。図４にダイヤモンド
薄膜を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した例を示
す。
【００６４】
【表４】
【００６５】実施例４−１ないし４−３では、ダイヤモ
ンド薄膜２４０におけるダイヤモンド結晶の平均粒径が
１μｍ以下になるように調整することにより、好適な伝
搬損失、伝搬速度及びＱ値（２．５ＧＨｚの表面弾性波
の伝搬損失が０．０２２ｄＢ／λ以下であり、かつ２次
セザワ波の伝搬速度が９０００ｍ／ｓ以上、Ｑ値が７０
０以上）が実現された。このようなダイヤモンド基板２
００を適用することにより、２．５ＧＨｚ以上の高周波
数域でも使用可能で、挿入損失が小さくかつ優れた周波
数特性を有する表面弾性波素子が実現される。
ンド薄膜２４０におけるダイヤモンド結晶の平均粒径が
１μｍ以下になるように調整することにより、好適な伝
搬損失、伝搬速度及びＱ値（２．５ＧＨｚの表面弾性波
の伝搬損失が０．０２２ｄＢ／λ以下であり、かつ２次
セザワ波の伝搬速度が９０００ｍ／ｓ以上、Ｑ値が７０
０以上）が実現された。このようなダイヤモンド基板２
００を適用することにより、２．５ＧＨｚ以上の高周波
数域でも使用可能で、挿入損失が小さくかつ優れた周波
数特性を有する表面弾性波素子が実現される。
【００６６】比較例４−１及び比較例４−２では、それ
ぞれ、ダイヤモンド薄膜２４０におけるダイヤモンド結
晶の平均粒径が２．０μｍ、３．０μｍと大きく、表面
弾性波が散乱されやすくなり、伝搬損失が増大するとい
う問題が生じた。比較例４−３では、（２２０）強度
比、水素含有量及び表面粗さ（Ｒａ）の値は好適である
が、ダイヤモンド薄膜２４０におけるダイヤモンド結晶
の平均粒径が２．０μｍと大きく、伝搬損失を減少させ
る効果が相対的に小さかった。
ぞれ、ダイヤモンド薄膜２４０におけるダイヤモンド結
晶の平均粒径が２．０μｍ、３．０μｍと大きく、表面
弾性波が散乱されやすくなり、伝搬損失が増大するとい
う問題が生じた。比較例４−３では、（２２０）強度
比、水素含有量及び表面粗さ（Ｒａ）の値は好適である
が、ダイヤモンド薄膜２４０におけるダイヤモンド結晶
の平均粒径が２．０μｍと大きく、伝搬損失を減少させ
る効果が相対的に小さかった。
【００６７】（実施例５）フィラメントＣＶＤ法を用い
て、厚さ１．２ｍｍのシリコンウェハ２２０上に厚さ３
０μｍのダイヤモンド薄膜２４０を形成した。フィラメ
ントにはＷ線を用いた。フィラメントの温度は２１００
〜２２００℃程度、シリコンウェハ２２０の温度は７０
０〜８００℃程度とした。原料ガスとしては、水素及び
メタンを用いた。水素ガス流量は１５００ｓｃｃｍと
し、メタンガス流量は６０ｓｃｃｍとした。ガス圧力は
２０ｔｏｒｒとした。
て、厚さ１．２ｍｍのシリコンウェハ２２０上に厚さ３
０μｍのダイヤモンド薄膜２４０を形成した。フィラメ
ントにはＷ線を用いた。フィラメントの温度は２１００
〜２２００℃程度、シリコンウェハ２２０の温度は７０
０〜８００℃程度とした。原料ガスとしては、水素及び
メタンを用いた。水素ガス流量は１５００ｓｃｃｍと
し、メタンガス流量は６０ｓｃｃｍとした。ガス圧力は
２０ｔｏｒｒとした。
【００６８】上記により、水素含有量が原子比で３．２
％、（２２０）強度比が０．８８のダイヤモンド基板２
００が得られた。ダイヤモンド基板２００を金属ホルダ
に固定した後、平均直径が３０μｍのダイヤモンド砥粒
を含む砥石を使った機械研磨によりダイヤモンド薄膜２
４０を平滑化した。砥石におけるボンドの表面からダイ
ヤモンド砥粒の先端平坦面までの距離及びダイヤモンド
砥粒の先端平坦面の最大長さ並びに研磨時の荷重を表５
に示す。研磨条件は、砥石回転数２００ｒｐｍ、ホルダ
回転数２００ｒｐｍとした。
％、（２２０）強度比が０．８８のダイヤモンド基板２
００が得られた。ダイヤモンド基板２００を金属ホルダ
に固定した後、平均直径が３０μｍのダイヤモンド砥粒
を含む砥石を使った機械研磨によりダイヤモンド薄膜２
４０を平滑化した。砥石におけるボンドの表面からダイ
ヤモンド砥粒の先端平坦面までの距離及びダイヤモンド
砥粒の先端平坦面の最大長さ並びに研磨時の荷重を表５
に示す。研磨条件は、砥石回転数２００ｒｐｍ、ホルダ
回転数２００ｒｐｍとした。
【００６９】実施例１と同様に、ダイヤモンド基板２０
０を適用して表面弾性波素子１００を作製した。
０を適用して表面弾性波素子１００を作製した。
【００７０】表５に、ダイヤモンド薄膜２４０の表面の
算術平均粗さ（Ｒａ）、表面弾性波の伝搬損失及び伝搬
速度並びにＱ値についての実施例及び比較例を示す。
算術平均粗さ（Ｒａ）、表面弾性波の伝搬損失及び伝搬
速度並びにＱ値についての実施例及び比較例を示す。
【００７１】
【表５】
【００７２】実施例５−１ないし５−３では、ダイヤモ
ンド薄膜２４０の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１０ｎ
ｍ以下になるよう調整することにより、表面弾性波の散
乱が小さくなり、好適な伝搬損失、伝搬速度及びＱ値
（２．５ＧＨｚの表面弾性波の伝搬損失が０．０２２ｄ
Ｂ／λ以下であり、かつ２次セザワ波の伝搬速度が９０
００ｍ／ｓ以上、Ｑ値が７００以上）が実現された。こ
のようなダイヤモンド基板２００を適用することによ
り、２．５ＧＨｚ以上の高周波数域でも使用可能で、挿
入損失が小さくかつ優れた周波数特性を有する表面弾性
波素子が実現される。
ンド薄膜２４０の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１０ｎ
ｍ以下になるよう調整することにより、表面弾性波の散
乱が小さくなり、好適な伝搬損失、伝搬速度及びＱ値
（２．５ＧＨｚの表面弾性波の伝搬損失が０．０２２ｄ
Ｂ／λ以下であり、かつ２次セザワ波の伝搬速度が９０
００ｍ／ｓ以上、Ｑ値が７００以上）が実現された。こ
のようなダイヤモンド基板２００を適用することによ
り、２．５ＧＨｚ以上の高周波数域でも使用可能で、挿
入損失が小さくかつ優れた周波数特性を有する表面弾性
波素子が実現される。
【００７３】比較例５−２では、ダイヤモンド薄膜２４
０の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２６ｎｍと大きく、
表面弾性波の散乱が大きくなるため伝搬損失が増大し
た。比較例５−１では、ダイヤモンド薄膜２４０の表面
の算術平均粗さ（Ｒａ）が１５ｎｍと大きく、相対的
に、伝搬損失減少の効果が小さかった。
０の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２６ｎｍと大きく、
表面弾性波の散乱が大きくなるため伝搬損失が増大し
た。比較例５−１では、ダイヤモンド薄膜２４０の表面
の算術平均粗さ（Ｒａ）が１５ｎｍと大きく、相対的
に、伝搬損失減少の効果が小さかった。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、表
面弾性波の伝搬速度が大きく、かつ伝搬損失が小さいダ
イヤモンド薄膜であって、周波数特性の優れた表面弾性
波素子を実現させるダイヤモンド薄膜を備える表面弾性
波素子用ダイヤモンド基板及び表面弾性波素子が実現さ
れる。
面弾性波の伝搬速度が大きく、かつ伝搬損失が小さいダ
イヤモンド薄膜であって、周波数特性の優れた表面弾性
波素子を実現させるダイヤモンド薄膜を備える表面弾性
波素子用ダイヤモンド基板及び表面弾性波素子が実現さ
れる。
【図１】本発明の実施形態の表面弾性波素子１００の模
式斜視図である。
式斜視図である。
【図２】図１に示す表面弾性波素子１００のII―II線断
面図である。
面図である。
【図３】ダイヤモンド薄膜のラマン分光分析におけるス
ペクトルの一例である。
ペクトルの一例である。
【図４】ダイヤモンド薄膜を走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）で観察した一例である。
Ｍ）で観察した一例である。
【図５】ダイヤモンド基板のＸ線回析チャートの一例で
ある。
ある。
１００…表面弾性波素子、１２０…圧電体薄膜、１４
０、１６０…くし型電極、１４２、１４４…入力端子、
１６２、１６４…出力端子、２００…ダイヤモンド基
板、２２０…シリコンウェハ、２４０…ダイヤモンド薄
膜。
０、１６０…くし型電極、１４２、１４４…入力端子、
１６２、１６４…出力端子、２００…ダイヤモンド基
板、２２０…シリコンウェハ、２４０…ダイヤモンド薄
膜。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 上村 智喜
兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友
電気工業株式会社伊丹製作所内
(72)発明者 川口 大致
兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友
電気工業株式会社伊丹製作所内
(72)発明者 中幡 英章
兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友
電気工業株式会社伊丹製作所内
Ｆターム(参考） 4G077 AA03 AB01 BA03 DB19 DB21
EA02 ED06 FG11 HA04 HA11
5J097 AA23 EE08 FF02 GG06 HA03
HB08 KK01 KK05
Claims (6)
- 【請求項１】 基板と、前記基板上に形成されるダイヤ
モンド薄膜により構成される表面弾性波素子用ダイヤモ
ンド基板であって、前記ダイヤモンド薄膜の水素含有量
が原子比で１％以上５％以下であり、前記ダイヤモンド
薄膜の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍ以下であ
り、前記ダイヤモンド薄膜をＸ線回析測定した際のダイ
ヤモンド結晶面（２２０）のピーク強度I(220)と、ダイ
ヤモンド結晶面（１１１）、（２２０）、（３１１）、
（４００）及び（３３１）のピーク強度の合計ITとの比
I(220)／ITが０．８以上であることを特徴とする表面弾
性波素子用ダイヤモンド基板。 - 【請求項２】 前記ダイヤモンド薄膜が、ラマン分光分
析において、波数１３３３ｃｍ-1付近にピークを有し、
前記ピークの半値幅が１０ｃｍ-1以上であることを特徴
とする請求項１記載の表面弾性波素子用ダイヤモンド基
板。 - 【請求項３】 前記ダイヤモンド薄膜の荷重５００ｇで
測定したヌープ硬度が６０００ｋｇｆ／ｍｍ2以上８５
００ｋｇｆ／ｍｍ2以下であることを特徴とする請求項
１記載の表面弾性波素子用ダイヤモンド基板。 - 【請求項４】 前記ダイヤモンド薄膜におけるダイヤモ
ンド結晶の平均粒径が１μｍ以下であることを特徴とす
る請求項１記載の表面弾性波素子用ダイヤモンド基板。 - 【請求項５】 前記ダイヤモンド薄膜の表面の算術平均
粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ以下であることを特徴とする請
求項１記載の表面弾性波素子用ダイヤモンド基板。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項に記載
の表面弾性波素子用ダイヤモンド基板の上に圧電体薄膜
が形成され、前記圧電体薄膜の上にくし型電極が形成さ
れることを特徴とする表面弾性波素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002022249A JP2003221294A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 表面弾性波素子用ダイヤモンド基板及び表面弾性波素子 |
| KR1020020060541A KR100858600B1 (ko) | 2001-10-05 | 2002-10-04 | 표면 탄성파 소자용 다이아몬드 기판 및 표면 탄성파 소자 |
| EP02256916A EP1300945A3 (en) | 2001-10-05 | 2002-10-04 | Diamond substrate for surface acoustic wave device, and surface acoustic wave device |
| TW091122997A TWI264869B (en) | 2001-10-05 | 2002-10-04 | Diamond substrate for surface acoustic wave device, and surface acoustic wave device |
| US10/264,264 US6661152B2 (en) | 2001-10-05 | 2002-10-04 | Diamond substrate for surface acoustic wave device, and surface acoustic wave device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002022249A JP2003221294A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 表面弾性波素子用ダイヤモンド基板及び表面弾性波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003221294A true JP2003221294A (ja) | 2003-08-05 |
Family
ID=27745289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002022249A Pending JP2003221294A (ja) | 2001-10-05 | 2002-01-30 | 表面弾性波素子用ダイヤモンド基板及び表面弾性波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003221294A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007102444A1 (en) * | 2006-03-07 | 2007-09-13 | Ebara Corporation | Method for production of diamond electrodes |
| US9362378B2 (en) | 2011-10-28 | 2016-06-07 | Indian Institute Of Technology Madras | Piezoelectric devices and methods for their preparation and use |
| JP2020096220A (ja) * | 2018-12-10 | 2020-06-18 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 |
-
2002
- 2002-01-30 JP JP2002022249A patent/JP2003221294A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007102444A1 (en) * | 2006-03-07 | 2007-09-13 | Ebara Corporation | Method for production of diamond electrodes |
| US9362378B2 (en) | 2011-10-28 | 2016-06-07 | Indian Institute Of Technology Madras | Piezoelectric devices and methods for their preparation and use |
| US9882116B2 (en) | 2011-10-28 | 2018-01-30 | Indian Institute Of Technology Madras | Piezoelectric devices and methods for their preparation and use |
| JP2020096220A (ja) * | 2018-12-10 | 2020-06-18 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置、高周波フロントエンド回路及び通信装置 |
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