JP3163606B2 - 表面弾性波素子 - Google Patents
表面弾性波素子Info
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- JP3163606B2 JP3163606B2 JP01300693A JP1300693A JP3163606B2 JP 3163606 B2 JP3163606 B2 JP 3163606B2 JP 01300693 A JP01300693 A JP 01300693A JP 1300693 A JP1300693 A JP 1300693A JP 3163606 B2 JP3163606 B2 JP 3163606B2
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- acoustic wave
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- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、数百ＭＨｚからＧＨｚ
帯の高周波領域で動作する表面弾性波素子に関するもの
であり、特に、ダイヤモンドまたはダイヤモンド状炭素
膜と圧電体とを組合わせた表面弾性波素子に関するもの
である。
帯の高周波領域で動作する表面弾性波素子に関するもの
であり、特に、ダイヤモンドまたはダイヤモンド状炭素
膜と圧電体とを組合わせた表面弾性波素子に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】表面弾性波素子は、弾性体表面を伝搬す
る表面波を利用した電気−機械変換素子であり、たとえ
ば、図４に示すような基本構造を有する。表面弾性波素
子４０において、表面弾性波の励振には圧電体４４によ
る圧電現象が利用される。圧電体４４に設けられた一方
のくし形電極４３に電気信号を印加すると、圧電体４４
に歪みが生じ、これが表面弾性波となって圧電体４４を
伝播し、もう１つのくし形電極４３´で電気信号として
取出される。この素子の周波数特性は、図に示すよう
に、くし形電極における電極間隔をλ0 、表面弾性波の
伝搬速度をｖとすれば、ｆ0 ＝ｖ／λ0 で定められる周
波数ｆ0 を中心とした帯域通過特性を有する。
る表面波を利用した電気−機械変換素子であり、たとえ
ば、図４に示すような基本構造を有する。表面弾性波素
子４０において、表面弾性波の励振には圧電体４４によ
る圧電現象が利用される。圧電体４４に設けられた一方
のくし形電極４３に電気信号を印加すると、圧電体４４
に歪みが生じ、これが表面弾性波となって圧電体４４を
伝播し、もう１つのくし形電極４３´で電気信号として
取出される。この素子の周波数特性は、図に示すよう
に、くし形電極における電極間隔をλ0 、表面弾性波の
伝搬速度をｖとすれば、ｆ0 ＝ｖ／λ0 で定められる周
波数ｆ0 を中心とした帯域通過特性を有する。
【０００３】表面弾性波素子は、部品点数が少なく、小
型にすることができ、しかも表面弾性波の伝搬経路上に
おいて信号の出入れが容易である。この素子は、フィル
タ、遅延線、発振器、共振器、コンボルバーおよび相関
器等に応用することができる。特に、表面弾性波素子
は、早くからテレビの中間周波数フィルタとして実用化
され、さらにＶＴＲならびに、自動車電話および携帯電
話等の各種の通信機器用フィルタにも応用が検討されて
きている。
型にすることができ、しかも表面弾性波の伝搬経路上に
おいて信号の出入れが容易である。この素子は、フィル
タ、遅延線、発振器、共振器、コンボルバーおよび相関
器等に応用することができる。特に、表面弾性波素子
は、早くからテレビの中間周波数フィルタとして実用化
され、さらにＶＴＲならびに、自動車電話および携帯電
話等の各種の通信機器用フィルタにも応用が検討されて
きている。
【０００４】従来の典型的な表面弾性波素子として、Ｌ
ｉＮｂＯ3 およびＬｉＴａＯ3 等の圧電体結晶上に、く
し形電極を形成した構造からなる素子がある。また、Ｚ
ｎＯ等の圧電体薄膜をガラス等の基板上にスパッタ等の
技術を用いて形成したものも用いられている。
ｉＮｂＯ3 およびＬｉＴａＯ3 等の圧電体結晶上に、く
し形電極を形成した構造からなる素子がある。また、Ｚ
ｎＯ等の圧電体薄膜をガラス等の基板上にスパッタ等の
技術を用いて形成したものも用いられている。
【０００５】しかしながら、上述した従来の素子構造を
用いて、高周波域（ＧＨｚ帯）で使用できる素子を製造
することは困難である。圧電体単結晶上にくし形電極を
形成しただけの素子では、表面弾性波の伝搬速度ｖが小
さいため、１ＧＨｚ以上の高い中心周波数を得ることは
困難である。
用いて、高周波域（ＧＨｚ帯）で使用できる素子を製造
することは困難である。圧電体単結晶上にくし形電極を
形成しただけの素子では、表面弾性波の伝搬速度ｖが小
さいため、１ＧＨｚ以上の高い中心周波数を得ることは
困難である。
【０００６】上述した式からも示唆されるように、表面
弾性波素子がより高い周波数を中心とする帯域通過特性
を有するためには、電極間隔λ0 を小さくするか、表面
弾性波の伝搬速度ｖを大きくする必要がある。
弾性波素子がより高い周波数を中心とする帯域通過特性
を有するためには、電極間隔λ0 を小さくするか、表面
弾性波の伝搬速度ｖを大きくする必要がある。
【０００７】くし形電極の電極間隔λ0 を小さくして中
心周波数を高くすることは、フォトリソグラフィ法の微
細加工技術により制限を受ける。
心周波数を高くすることは、フォトリソグラフィ法の微
細加工技術により制限を受ける。
【０００８】そのため、表面弾性波の伝搬速度ｖを増加
させる技術がこれまで検討されてきた。
させる技術がこれまで検討されてきた。
【０００９】特開昭５４−３８８７４号公報は、表面弾
性波の伝搬速度が圧電体中におけるよりも大きなサファ
イヤ層を基板と圧電体膜との間に設けた素子を開示して
いる。また、今井らによる特開昭６４−６２９１１号公
報および中幡らによる特開平３−１９８４２号公報は、
表面弾性波の伝搬速度を大きくするため、ダイヤモンド
層上に圧電体膜を積層させた素子を開示している。図５
（ａ）〜（ｄ）は、これらの公報に開示された素子の例
を示している。
性波の伝搬速度が圧電体中におけるよりも大きなサファ
イヤ層を基板と圧電体膜との間に設けた素子を開示して
いる。また、今井らによる特開昭６４−６２９１１号公
報および中幡らによる特開平３−１９８４２号公報は、
表面弾性波の伝搬速度を大きくするため、ダイヤモンド
層上に圧電体膜を積層させた素子を開示している。図５
（ａ）〜（ｄ）は、これらの公報に開示された素子の例
を示している。
【００１０】図５（ａ）に示す素子では、ダイヤモンド
層５２上に圧電体層５４が形成され、これらの層の間に
くし形電極５３が設けられる。図５（ｂ）に示す素子で
は、図５（ａ）に示す素子の圧電体層５４上に短絡用電
極５６が設けられたものである。図５（ｃ）に示す素子
では、ダイヤモンド層５２上に圧電体層５４が形成さ
れ、圧電体層５４上にくし形電極５３が設けられてい
る。図５（ｄ）に示す素子では、図５（ｃ）に示す素子
において圧電体層５４とダイヤモンド層５２との間に短
絡用電極５６が設けられたものである。
層５２上に圧電体層５４が形成され、これらの層の間に
くし形電極５３が設けられる。図５（ｂ）に示す素子で
は、図５（ａ）に示す素子の圧電体層５４上に短絡用電
極５６が設けられたものである。図５（ｃ）に示す素子
では、ダイヤモンド層５２上に圧電体層５４が形成さ
れ、圧電体層５４上にくし形電極５３が設けられてい
る。図５（ｄ）に示す素子では、図５（ｃ）に示す素子
において圧電体層５４とダイヤモンド層５２との間に短
絡用電極５６が設けられたものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、図５
（ｃ）に示すような構造を有する表面弾性波素子におい
て、圧電体層５４およびダイヤモンド層５２との間に短
絡用電極５６を設けることで、より高い電気機械結合係
数が得られることが知られている。
（ｃ）に示すような構造を有する表面弾性波素子におい
て、圧電体層５４およびダイヤモンド層５２との間に短
絡用電極５６を設けることで、より高い電気機械結合係
数が得られることが知られている。
【００１２】ところが、ダイヤモンド層５２と金属材料
からなる短絡用電極５６と圧電体層５４とを積層する際
に、ダイヤモンドまたは圧電体と金属材料との整合性が
あまり好ましくないため、短絡用電極形成時の条件によ
ってはしばしばダイヤモンド層５２または圧電体層５４
と短絡用電極５６との界面において剥離が生じやすかっ
た。剥離が生じた素子は素子として機能しなくなってし
まう。また、剥離が生じない場合でも界面において結晶
欠陥が発生しやすく、このような結晶性の乱れが激しい
場合には、表面弾性波素子の短絡用電極５６で表面弾性
波の散乱や減衰が生じやすく、素子特性が劣化してしま
うことがあった。
からなる短絡用電極５６と圧電体層５４とを積層する際
に、ダイヤモンドまたは圧電体と金属材料との整合性が
あまり好ましくないため、短絡用電極形成時の条件によ
ってはしばしばダイヤモンド層５２または圧電体層５４
と短絡用電極５６との界面において剥離が生じやすかっ
た。剥離が生じた素子は素子として機能しなくなってし
まう。また、剥離が生じない場合でも界面において結晶
欠陥が発生しやすく、このような結晶性の乱れが激しい
場合には、表面弾性波素子の短絡用電極５６で表面弾性
波の散乱や減衰が生じやすく、素子特性が劣化してしま
うことがあった。
【００１３】本発明は、上述した従来の課題を解決し、
素子の歩留りを高め、かつ高周波領域において高い電気
機械的結合係数を有する表面弾性波素子を提供すること
を目的とする。
素子の歩留りを高め、かつ高周波領域において高い電気
機械的結合係数を有する表面弾性波素子を提供すること
を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に従う表面弾性波
素子では、ダイヤモンドおよびダイヤモンド状炭素膜の
少なくともいずれかからなる第１の層と、圧電体からな
る第２の層と、電気−機械変換を行なうための電極を構
成する第３の層と、接地のために設けられる第４の層と
が積層されており、第４の層が導電性酸化物から形成さ
れることを特徴とする。
素子では、ダイヤモンドおよびダイヤモンド状炭素膜の
少なくともいずれかからなる第１の層と、圧電体からな
る第２の層と、電気−機械変換を行なうための電極を構
成する第３の層と、接地のために設けられる第４の層と
が積層されており、第４の層が導電性酸化物から形成さ
れることを特徴とする。
【００１５】また、本発明に従う表面弾性波素子では、
圧電体からなる第２の層上に二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）か
らなる第５の層をさらに備えてもよい。
圧電体からなる第２の層上に二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）か
らなる第５の層をさらに備えてもよい。
【００１６】さらに、本発明に従う表面弾性波素子で
は、第２の層がＺｎＯから形成され、かつ第４の層が不
純物のドーピングにより導電性が付与されたＺｎＯから
形成されてもよい。
は、第２の層がＺｎＯから形成され、かつ第４の層が不
純物のドーピングにより導電性が付与されたＺｎＯから
形成されてもよい。
【００１７】本発明において、ダイヤモンド状炭素膜は
ｉ−カーボンと呼ばれる。ダイヤモンド状炭素膜は、ダ
イヤモンドの気相合成に関する研究の過程で見出された
ものであり、多くの研究者によりその材質が詳しく調べ
られ、明らかにされてきた。ダイヤモンド状炭素膜を１
つの物質として定義することについての定説はないが、
この膜は、ダイヤモンド、グラファイト、アモルファス
カーボンなどとは顕著に異なるものであって、次に示す
ような性質を有している。
ｉ−カーボンと呼ばれる。ダイヤモンド状炭素膜は、ダ
イヤモンドの気相合成に関する研究の過程で見出された
ものであり、多くの研究者によりその材質が詳しく調べ
られ、明らかにされてきた。ダイヤモンド状炭素膜を１
つの物質として定義することについての定説はないが、
この膜は、ダイヤモンド、グラファイト、アモルファス
カーボンなどとは顕著に異なるものであって、次に示す
ような性質を有している。
【００１８】（１） 炭素と水素からなる組成物で、水
素の方が少ない。 （２） 結晶状態はアモルファスである。
素の方が少ない。 （２） 結晶状態はアモルファスである。
【００１９】（３） 少なくとも一般の金属に比べては
るかに硬い。 （４） 電気的には絶縁体である。
るかに硬い。 （４） 電気的には絶縁体である。
【００２０】（５） 光を通過する。 また、ダイヤモンドは〜１０，０００（Ｈｖ）の硬度を
有する一方、ダイヤモンド状炭素膜は、たとえば、１，
０００〜５，０００（Ｈｖ）の硬度を有する。
有する一方、ダイヤモンド状炭素膜は、たとえば、１，
０００〜５，０００（Ｈｖ）の硬度を有する。
【００２１】ダイヤモンド状炭素膜は、ダイヤモンドの
合成と同様にプラズマＣＶＤ、イオンビーム蒸着法およ
びスパッタリング等の気相プロセスに従って製造するこ
とができる。
合成と同様にプラズマＣＶＤ、イオンビーム蒸着法およ
びスパッタリング等の気相プロセスに従って製造するこ
とができる。
【００２２】本発明において、ダイヤモンドおよびダイ
ヤモンド状炭素膜の少なくともいずれかからなる第１の
層が少量の不純物を含んでいてもよい。表面弾性波の伝
搬速度および電気機械的変換の効率を高める点から言え
ば、構成材料として純度の高いダイヤモンドを用いるこ
とが好ましい。
ヤモンド状炭素膜の少なくともいずれかからなる第１の
層が少量の不純物を含んでいてもよい。表面弾性波の伝
搬速度および電気機械的変換の効率を高める点から言え
ば、構成材料として純度の高いダイヤモンドを用いるこ
とが好ましい。
【００２３】一方、ダイヤモンドは５００℃以上の合成
温度が必要であるのに対し、ダイヤモンド状炭素膜は室
温でも気相合成できる。このため、ダイヤモンド状炭素
膜は、膜がその上に形成されるべき基材の選択の幅を大
きく広げる。また、ダイヤモンド状炭素膜について、大
面積の膜を容易に得ることができ、ダイヤモンドに比べ
てより平滑な平面を有する。
温度が必要であるのに対し、ダイヤモンド状炭素膜は室
温でも気相合成できる。このため、ダイヤモンド状炭素
膜は、膜がその上に形成されるべき基材の選択の幅を大
きく広げる。また、ダイヤモンド状炭素膜について、大
面積の膜を容易に得ることができ、ダイヤモンドに比べ
てより平滑な平面を有する。
【００２４】本発明において、ダイヤモンドおよびダイ
ヤモンド状炭素膜の少なくともいずれかからなる第１の
層は、天然あるいは超高圧合成による単結晶ダイヤモン
ドからなる層でもよく、基板上に形成されたダイヤモン
ド薄膜からなる層であってもよい。また、ダイヤモンド
状炭素膜からなる層であってもよい。
ヤモンド状炭素膜の少なくともいずれかからなる第１の
層は、天然あるいは超高圧合成による単結晶ダイヤモン
ドからなる層でもよく、基板上に形成されたダイヤモン
ド薄膜からなる層であってもよい。また、ダイヤモンド
状炭素膜からなる層であってもよい。
【００２５】ダイヤモンドおよびダイヤモンド状炭素膜
の少なくともいずれかからなる第１の層の厚みは、表面
弾性波の伝搬速度を大きくするために、伝播する表面弾
性波の波長の０．４倍以上が好ましく、０．６倍以上が
さらに好ましい。ダイヤモンド薄膜を形成するための基
板は、特に限定されないが、たとえば、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｗ、ＧａＡｓ、およびＬｉＮｂＯ3 等の半導
体材料および無機材料から構成することができる。
の少なくともいずれかからなる第１の層の厚みは、表面
弾性波の伝搬速度を大きくするために、伝播する表面弾
性波の波長の０．４倍以上が好ましく、０．６倍以上が
さらに好ましい。ダイヤモンド薄膜を形成するための基
板は、特に限定されないが、たとえば、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｗ、ＧａＡｓ、およびＬｉＮｂＯ3 等の半導
体材料および無機材料から構成することができる。
【００２６】また一方、ダイヤモンド状炭素膜を形成す
るための基板は、ダイヤモンドよりも広い範囲の基板を
適用することができる。このような基板としては、たと
えば、合成樹脂等の有機加工物からなる基板をも含む。
るための基板は、ダイヤモンドよりも広い範囲の基板を
適用することができる。このような基板としては、たと
えば、合成樹脂等の有機加工物からなる基板をも含む。
【００２７】基板上に形成されるダイヤモンド薄膜は、
単結晶ダイヤモンドであってもよいし、多結晶ダイヤモ
ンドであってもよい。気相合成によるダイヤモンド薄膜
は、通常多結晶構造を有する。
単結晶ダイヤモンドであってもよいし、多結晶ダイヤモ
ンドであってもよい。気相合成によるダイヤモンド薄膜
は、通常多結晶構造を有する。
【００２８】ダイヤモンド薄膜を基板上に形成させる方
法として、たとえば、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、
マイクロ波ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法およびレーザＣＶＤ法
等のＣＶＤ法、スパッタリング、ならびにイオンビーム
蒸着等を挙げることができる。また、ダイヤモンド状炭
素膜も、ダイヤモンド薄膜を形成したものと同様の方法
を用いて基板上に形成させることができる。
法として、たとえば、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、
マイクロ波ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法およびレーザＣＶＤ法
等のＣＶＤ法、スパッタリング、ならびにイオンビーム
蒸着等を挙げることができる。また、ダイヤモンド状炭
素膜も、ダイヤモンド薄膜を形成したものと同様の方法
を用いて基板上に形成させることができる。
【００２９】原料ガスを分解励起してダイヤモンド薄膜
を気相成長させる方法についてより具体的に列挙する
と、たとえば、（１）熱電子放射材を１５００Ｋ以上の
温度に加熱して原料ガスを活性化する方法、（２）直流
波、交流波またはマイクロ波電解による放電を利用する
方法、（３）イオン衝撃を利用する方法、（４）レーザ
などの光を照射する方法、（５）原料ガスを燃焼させる
方法などがある。
を気相成長させる方法についてより具体的に列挙する
と、たとえば、（１）熱電子放射材を１５００Ｋ以上の
温度に加熱して原料ガスを活性化する方法、（２）直流
波、交流波またはマイクロ波電解による放電を利用する
方法、（３）イオン衝撃を利用する方法、（４）レーザ
などの光を照射する方法、（５）原料ガスを燃焼させる
方法などがある。
【００３０】ダイヤモンド薄膜およびダイヤモンド状炭
素膜を気相合成するために使用する原料物質には、炭素
含有化合物が一般的に用いられる。この炭素含有化合物
は、好ましくは水素ガスと組合わせて用いられる。また
必要に応じて、酸素含有化合物および／または不活性ガ
スが原料ガス中に添加される。
素膜を気相合成するために使用する原料物質には、炭素
含有化合物が一般的に用いられる。この炭素含有化合物
は、好ましくは水素ガスと組合わせて用いられる。また
必要に応じて、酸素含有化合物および／または不活性ガ
スが原料ガス中に添加される。
【００３１】炭素含有化合物としては、たとえば、メタ
ン、エタン、プロパンおよびブタン等のパラフィン系炭
化水素、エチレン、プロピレンおよびブチレン等のオレ
フィン系炭化水素、アセチレンおよびアリレン等のアセ
チレン系炭化水素、ブタジエン等のジオレフィン系炭化
水素、シクロプロパン、チクロブタン、チクロペンタン
およびシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、クシロブタ
ジエン、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびナフタレ
ン等の芳香族炭化水素、アセトン、ジエチルケトンおよ
びベンゾフェノン等のケトン類、メタノールおよびエタ
ノール等のアルコール類、トリメチルアミンおよびトリ
エチルアミン等のアミン類、炭酸ガスならびに一酸化炭
素などを挙げることができる。これらは、１種類を単独
で用いることもできるし、２種類以上を併用することも
できる。また、炭素含有化合物は、グラファイト、石
炭、コークス等の炭素原料のみからなる物質であっても
よい。
ン、エタン、プロパンおよびブタン等のパラフィン系炭
化水素、エチレン、プロピレンおよびブチレン等のオレ
フィン系炭化水素、アセチレンおよびアリレン等のアセ
チレン系炭化水素、ブタジエン等のジオレフィン系炭化
水素、シクロプロパン、チクロブタン、チクロペンタン
およびシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、クシロブタ
ジエン、ベンゼン、トルエン、キシレンおよびナフタレ
ン等の芳香族炭化水素、アセトン、ジエチルケトンおよ
びベンゾフェノン等のケトン類、メタノールおよびエタ
ノール等のアルコール類、トリメチルアミンおよびトリ
エチルアミン等のアミン類、炭酸ガスならびに一酸化炭
素などを挙げることができる。これらは、１種類を単独
で用いることもできるし、２種類以上を併用することも
できる。また、炭素含有化合物は、グラファイト、石
炭、コークス等の炭素原料のみからなる物質であっても
よい。
【００３２】原料ガスに添加される酸素含有化合物とし
ては、水素、水、一酸化炭素、二酸化炭素、または過酸
化水素が容易に入手できるゆえ好ましい。
ては、水素、水、一酸化炭素、二酸化炭素、または過酸
化水素が容易に入手できるゆえ好ましい。
【００３３】原料ガスに添加できる不活性ガスとして
は、たとえば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプト
ン、キセノン、またはラドンを用いることができる。
は、たとえば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプト
ン、キセノン、またはラドンを用いることができる。
【００３４】また、ダイヤモンドおよびダイヤモンド状
炭素膜の少なくともいずれかからなる第１の層は、単結
晶ダイヤモンドから本質的になる基板で構成されてもよ
い。単結晶ダイヤモンドの基板は、表面弾性波の伝搬速
度および電気機械結合係数を高めるため好ましく用いら
れる。このような基板として、天然ダイヤモンドまたは
超高圧合成法により製造された合成ダイヤモンドを用い
ることができる。
炭素膜の少なくともいずれかからなる第１の層は、単結
晶ダイヤモンドから本質的になる基板で構成されてもよ
い。単結晶ダイヤモンドの基板は、表面弾性波の伝搬速
度および電気機械結合係数を高めるため好ましく用いら
れる。このような基板として、天然ダイヤモンドまたは
超高圧合成法により製造された合成ダイヤモンドを用い
ることができる。
【００３５】本発明において、圧電体からなる第２の層
は、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＢ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 、（Ｐ
ｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 、ＬｉＴａＯ3 、ＬｉＮ
ｂＯ3、ＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＢｅＯ、
Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 、ＫＮｂＯ3 、ＺｎＳ、ＺｎＳｅまたは
ＣｄＳ等の圧電材料から構成することができる。
は、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＢ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 、（Ｐ
ｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 、ＬｉＴａＯ3 、ＬｉＮ
ｂＯ3、ＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＢｅＯ、
Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 、ＫＮｂＯ3 、ＺｎＳ、ＺｎＳｅまたは
ＣｄＳ等の圧電材料から構成することができる。
【００３６】圧電体からなる第２の層は、単結晶および
多結晶のいずれであってもよいが、素子をより高周波域
で使用するようにするためには、表面弾性波の散乱が少
ない単結晶である方がより好ましい。ＺｎＯ、ＡｌＮ、
およびＰＢ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ 3 等の圧電材料からなる第
２の層は、ＣＶＤ法またはスパッタリング等によって形
成することができる。
多結晶のいずれであってもよいが、素子をより高周波域
で使用するようにするためには、表面弾性波の散乱が少
ない単結晶である方がより好ましい。ＺｎＯ、ＡｌＮ、
およびＰＢ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ 3 等の圧電材料からなる第
２の層は、ＣＶＤ法またはスパッタリング等によって形
成することができる。
【００３７】本発明において、前述した電気機械的変
換、すなわち電気信号と表面弾性波との間での変換を行
なうための電極は、典型的には、くし形電極またはイン
ターデジタル・トランデューサー（ＩＤＴ）と呼ばれる
電極が用いられる。
換、すなわち電気信号と表面弾性波との間での変換を行
なうための電極は、典型的には、くし形電極またはイン
ターデジタル・トランデューサー（ＩＤＴ）と呼ばれる
電極が用いられる。
【００３８】くし形電極は、たとえば図６（ａ）、
（ｂ）に示すような形状を有するものが用いられる。
（ｂ）に示すような形状を有するものが用いられる。
【００３９】くし形電極は、現在のところフォトリソグ
ラフィ法を用いて１．２μｍ程度の電極間隔を有するも
のまでを製造することができる。電極を形成する材料と
しては、抵抗率の小さな金属が好ましく、Ａｕ、Ａｇお
よびＡｌ等の低温で蒸着可能な金属、ならびにＴｉ、Ｗ
およびＭｏ等の高融点金属を用いることができる。電極
形成の容易さからは、ＡｌおよびＴｉを用いることが好
ましく、ダイヤモンドとの密着性からはＷおよびＭｏを
用いることが好ましい。くし形電極は、単一の金属材料
から形成されてもよく、またＴｉの上にＡｌを積層する
ように２種類以上の金属材料を組合わせて形成されても
よい。
ラフィ法を用いて１．２μｍ程度の電極間隔を有するも
のまでを製造することができる。電極を形成する材料と
しては、抵抗率の小さな金属が好ましく、Ａｕ、Ａｇお
よびＡｌ等の低温で蒸着可能な金属、ならびにＴｉ、Ｗ
およびＭｏ等の高融点金属を用いることができる。電極
形成の容易さからは、ＡｌおよびＴｉを用いることが好
ましく、ダイヤモンドとの密着性からはＷおよびＭｏを
用いることが好ましい。くし形電極は、単一の金属材料
から形成されてもよく、またＴｉの上にＡｌを積層する
ように２種類以上の金属材料を組合わせて形成されても
よい。
【００４０】ここで、くし形電極の作製順序を簡単に説
明する。まず、上述した材料からなる金属層を所定の場
所に形成する。次に、レジスト膜を金属層上に形成した
後、ガラス等の透明平板上にくし形電極のパターンを形
成させたマスクをレジスト膜の上方に設け、水銀ランプ
などを用いてレジスト膜を感光する。その後、現像によ
りレジストパターンが得られる。レジストパターンの形
成には、上述した方法の他に、電子ビームによりレジス
ト膜を直接感光する方法を用いることもできる。
明する。まず、上述した材料からなる金属層を所定の場
所に形成する。次に、レジスト膜を金属層上に形成した
後、ガラス等の透明平板上にくし形電極のパターンを形
成させたマスクをレジスト膜の上方に設け、水銀ランプ
などを用いてレジスト膜を感光する。その後、現像によ
りレジストパターンが得られる。レジストパターンの形
成には、上述した方法の他に、電子ビームによりレジス
ト膜を直接感光する方法を用いることもできる。
【００４１】レジストパターン形成後、エッチングによ
り金属層が所定の形状に加工される。Ａｌ等の低融点金
属からなる層をエッチングするには、たとえば、水酸化
ナトリウム溶液などのアルカリ性水溶液または硝酸など
の酸性溶液が用いられる。一方、高融点金属をエッチン
グする場合にはフッ素酸と硝酸の混合溶液が用いられ
る。また、ＢＣｌ3 等のガスを用いる反応性イオンエッ
チングを金属層の加工のために用いることもできる。
り金属層が所定の形状に加工される。Ａｌ等の低融点金
属からなる層をエッチングするには、たとえば、水酸化
ナトリウム溶液などのアルカリ性水溶液または硝酸など
の酸性溶液が用いられる。一方、高融点金属をエッチン
グする場合にはフッ素酸と硝酸の混合溶液が用いられ
る。また、ＢＣｌ3 等のガスを用いる反応性イオンエッ
チングを金属層の加工のために用いることもできる。
【００４２】一方、本発明において、電極は、また導電
性を有するダイヤモンドから形成することもできる。導
電性を有するダイヤモンドは、Ｐ、Ａｌ、ＰまたはＳな
どの不純物を導入しながらダイヤモンドを気相成長させ
る方法、絶縁体のダイヤモンドにこれらの不純物をイオ
ン注入によりドーピングする方法、絶縁性のダイヤモン
ドに電子線を照射して光子欠陥を導入する方法、または
絶縁性ダイヤモンドを水素化する方法等により形成する
ことができる。
性を有するダイヤモンドから形成することもできる。導
電性を有するダイヤモンドは、Ｐ、Ａｌ、ＰまたはＳな
どの不純物を導入しながらダイヤモンドを気相成長させ
る方法、絶縁体のダイヤモンドにこれらの不純物をイオ
ン注入によりドーピングする方法、絶縁性のダイヤモン
ドに電子線を照射して光子欠陥を導入する方法、または
絶縁性ダイヤモンドを水素化する方法等により形成する
ことができる。
【００４３】本発明において、電気−機械変換を行なう
ための電極を構成する第３の層は、ダイヤモンドおよび
ダイヤモンド状炭素膜の少なくともいずれかからなる第
１の層と圧電体からなる第２の層との間、または圧電体
からなる第２の層と二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）からなる第
５の層との間に形成することができる。
ための電極を構成する第３の層は、ダイヤモンドおよび
ダイヤモンド状炭素膜の少なくともいずれかからなる第
１の層と圧電体からなる第２の層との間、または圧電体
からなる第２の層と二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）からなる第
５の層との間に形成することができる。
【００４４】電気−機械変換を行なうための電極を構成
する第３の層がダイヤモンドおよびダイヤモンド状炭素
膜の少なくともいずれかからなる第１の層と圧電体から
なる第２の層との間に設けられる場合には、接地のため
に設けられる第４の層は、圧電体からなる第２の層と二
酸化珪素（ＳｉＯ2 ）からなる第５の層との間および／
または圧電体からなる第２の層上に設けることができ
る。
する第３の層がダイヤモンドおよびダイヤモンド状炭素
膜の少なくともいずれかからなる第１の層と圧電体から
なる第２の層との間に設けられる場合には、接地のため
に設けられる第４の層は、圧電体からなる第２の層と二
酸化珪素（ＳｉＯ2 ）からなる第５の層との間および／
または圧電体からなる第２の層上に設けることができ
る。
【００４５】また、電気−機械変換を行なうための電極
を構成する第３の層が圧電体からなる第２の層と二酸化
珪素（ＳｉＯ2 ）からなる第５の層との間に設けられる
場合には、接地のために設けられる第４の層は、ダイヤ
モンドおよびダイヤモンド状炭素膜の少なくともいずれ
かからなる第１の層と圧電体からなる第２の層との間お
よび／または二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）からなる第５の層
上に設けることができる。
を構成する第３の層が圧電体からなる第２の層と二酸化
珪素（ＳｉＯ2 ）からなる第５の層との間に設けられる
場合には、接地のために設けられる第４の層は、ダイヤ
モンドおよびダイヤモンド状炭素膜の少なくともいずれ
かからなる第１の層と圧電体からなる第２の層との間お
よび／または二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）からなる第５の層
上に設けることができる。
【００４６】本発明において、接地のために設けられる
第４の層が、少なくともダイヤモンドおよびダイヤモン
ド状炭素膜の少なくともいずれかからなる第１の層と圧
電体からなる第２の層との間または圧電体からなる第２
の層と二酸化珪素（ＳｉＯ2）からなる第５の層との間
に挟込まれる構造とすることで、より高い電気機械的結
合がもたらされる。
第４の層が、少なくともダイヤモンドおよびダイヤモン
ド状炭素膜の少なくともいずれかからなる第１の層と圧
電体からなる第２の層との間または圧電体からなる第２
の層と二酸化珪素（ＳｉＯ2）からなる第５の層との間
に挟込まれる構造とすることで、より高い電気機械的結
合がもたらされる。
【００４７】本発明において、圧電体からなる第２の層
と接地のために設けられる第４の層とが異なった材料か
ら形成されてもよく、また基本的に同一の材料から形成
されてもよい。
と接地のために設けられる第４の層とが異なった材料か
ら形成されてもよく、また基本的に同一の材料から形成
されてもよい。
【００４８】ただし、第２の層と第４の層を異なった材
料から形成する場合に比べて、第２の層と第４の層を基
本的に同一の材料から形成する方が表面弾性波素子にお
ける第２の層と第４の層との界面での密着性をより高め
ることができる。
料から形成する場合に比べて、第２の層と第４の層を基
本的に同一の材料から形成する方が表面弾性波素子にお
ける第２の層と第４の層との界面での密着性をより高め
ることができる。
【００４９】第２の層と第４の層を基本的に同一の材料
から形成する場合、たとえば、第２の層をある圧電材料
から形成し、第２の層を構成する圧電材料中に不純物を
ドーピングすることにより導電性が付与された材料（酸
化物）から第４の層を形成することができる。より具体
的に言えば、第２の層をＺｎＯから形成し、第２の層を
構成するＺｎＯ中にＡｌ、Ｖ、Ｇａ、またはＩｎ等の金
属元素をドーピングすることにより導電性が付与された
ＺｎＯから第４の層を形成すればより好ましい。
から形成する場合、たとえば、第２の層をある圧電材料
から形成し、第２の層を構成する圧電材料中に不純物を
ドーピングすることにより導電性が付与された材料（酸
化物）から第４の層を形成することができる。より具体
的に言えば、第２の層をＺｎＯから形成し、第２の層を
構成するＺｎＯ中にＡｌ、Ｖ、Ｇａ、またはＩｎ等の金
属元素をドーピングすることにより導電性が付与された
ＺｎＯから第４の層を形成すればより好ましい。
【００５０】一方、第２の層と第４の層を異なった材料
から形成する場合、たとえば、圧電材料ではないＳｎＯ
2 、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＴｉＯ、ＬｉＶ2 Ｏ4 、ＲｅＯ3 、Ｌ
ａＴｉＯ3 、ＳｒＶＯ3 、ＣａＣｒＯ3 、Ｖ2 Ｏ3 、Ｖ
Ｏ2 、ＣｒＯ2 、ＩｒＯ2 等の導電性酸化物から第４の
層を形成することができる。また、第２の層をある圧電
材料から形成し、第２の層を構成する圧電材料以外の圧
電材料中に不純物をドーピングすることにより導電性が
付与された材料から第４の層を形成することもできる。
より具体的に言えば、第２の層をＡｌＮ、ＰＢ（Ｚｒ，
Ｔｉ）Ｏ3 、ＬｉＴａＯ3 、またはＳｉＯ2 等から形成
し、第２の層を構成する圧電材料中にＡｌ、Ｖ、Ｇａ、
またはＩｎ等の金属元素がドーピングされたＺｎＯから
第４の層を形成することができる。
から形成する場合、たとえば、圧電材料ではないＳｎＯ
2 、Ｉｎ2 Ｏ3 、ＴｉＯ、ＬｉＶ2 Ｏ4 、ＲｅＯ3 、Ｌ
ａＴｉＯ3 、ＳｒＶＯ3 、ＣａＣｒＯ3 、Ｖ2 Ｏ3 、Ｖ
Ｏ2 、ＣｒＯ2 、ＩｒＯ2 等の導電性酸化物から第４の
層を形成することができる。また、第２の層をある圧電
材料から形成し、第２の層を構成する圧電材料以外の圧
電材料中に不純物をドーピングすることにより導電性が
付与された材料から第４の層を形成することもできる。
より具体的に言えば、第２の層をＡｌＮ、ＰＢ（Ｚｒ，
Ｔｉ）Ｏ3 、ＬｉＴａＯ3 、またはＳｉＯ2 等から形成
し、第２の層を構成する圧電材料中にＡｌ、Ｖ、Ｇａ、
またはＩｎ等の金属元素がドーピングされたＺｎＯから
第４の層を形成することができる。
【００５１】第４の層を導電性が付与されたＺｎＯ等の
圧電材料から形成する場合は、Ａｌ 2 Ｏ3 、Ｖ2 Ｏ3 、
Ｇａ2 Ｏ3 、またはＩｎ2 Ｏ3 等の金属酸化物を含む焼
結体のターゲットを用いたスパッタリングなどを用いる
ことができる。
圧電材料から形成する場合は、Ａｌ 2 Ｏ3 、Ｖ2 Ｏ3 、
Ｇａ2 Ｏ3 、またはＩｎ2 Ｏ3 等の金属酸化物を含む焼
結体のターゲットを用いたスパッタリングなどを用いる
ことができる。
【００５２】また、第４の層を圧電材料ではない導電性
酸化物から形成する場合は、スパッタリング、イオンプ
レーティング法、電子ビーム（ＥＢ）蒸着法などを用い
ることができる。
酸化物から形成する場合は、スパッタリング、イオンプ
レーティング法、電子ビーム（ＥＢ）蒸着法などを用い
ることができる。
【００５３】本発明において、接地のために設けられる
第４の層の抵抗率は、１０-2Ωｃｍ以下とすることが好
ましく、１０-3Ωｃｍ以下であればより好ましい。
第４の層の抵抗率は、１０-2Ωｃｍ以下とすることが好
ましく、１０-3Ωｃｍ以下であればより好ましい。
【００５４】本発明において、二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）
からなる第５の層は、たとえば、スパッタリング法、イ
オンプレーティング法、ＣＶＤ法、電子ビーム（ＥＢ）
蒸着法、低温ＣＶＤ法により成長させることができる。
二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）は、結晶質のものであってもよ
く、また非晶質のものであってもよい。
からなる第５の層は、たとえば、スパッタリング法、イ
オンプレーティング法、ＣＶＤ法、電子ビーム（ＥＢ）
蒸着法、低温ＣＶＤ法により成長させることができる。
二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）は、結晶質のものであってもよ
く、また非晶質のものであってもよい。
【００５５】
【作用】本発明者らは、ダイヤモンドおよびダイヤモン
ド状炭素膜の少なくともいずれかからなる第１の層上
に、圧電体からなる第２の層と、電気−機械変換を行な
うための電極を構成する第３の層と、接地のために設け
られる第４の層とが積層された構造の表面弾性波素子に
おいて、あるいはダイヤモンドおよびダイヤモンド状炭
素膜の少なくともいずれかからなる第１の層上に、圧電
体からなる第２の層と、電気−機械変換を行なうための
電極を構成する第３の層と、接地のために設けられる第
４の層と、さらに二酸化硅素（ＳｉＯ2 ）からなる第５
の層が積層された構造の表面弾性波素子において、接地
のために設けられる第４の層を、従来のように金属材料
から形成するのではなく、導電性を有する金属酸化物か
ら形成することで、作製プロセス中の剥離を減少させ、
かつ特性の劣化がほとんどない表面弾性波素子が得られ
ることを見い出した。
ド状炭素膜の少なくともいずれかからなる第１の層上
に、圧電体からなる第２の層と、電気−機械変換を行な
うための電極を構成する第３の層と、接地のために設け
られる第４の層とが積層された構造の表面弾性波素子に
おいて、あるいはダイヤモンドおよびダイヤモンド状炭
素膜の少なくともいずれかからなる第１の層上に、圧電
体からなる第２の層と、電気−機械変換を行なうための
電極を構成する第３の層と、接地のために設けられる第
４の層と、さらに二酸化硅素（ＳｉＯ2 ）からなる第５
の層が積層された構造の表面弾性波素子において、接地
のために設けられる第４の層を、従来のように金属材料
から形成するのではなく、導電性を有する金属酸化物か
ら形成することで、作製プロセス中の剥離を減少させ、
かつ特性の劣化がほとんどない表面弾性波素子が得られ
ることを見い出した。
【００５６】これは、接地のために設けられる第４の層
を導電性を有する金属酸化物で形成することで、接地の
ために設けられる第４の層の下地層となる、ダイヤモン
ドおよびダイヤモンド状炭素膜の少なくともいずれかか
らなる第１の層または圧電体からなる第２の層の結晶面
と、密着性の良い第４の層を積層することができるよう
になり、下地層となるダイヤモンドおよびダイヤモンド
状炭素膜の少なくともいずれかからなる第１の層または
圧電体からなる第２の層と接地のために設けられる第４
の層との界面部分における結晶性の乱れを大幅に抑制す
ることができるようになるためと考えられる。
を導電性を有する金属酸化物で形成することで、接地の
ために設けられる第４の層の下地層となる、ダイヤモン
ドおよびダイヤモンド状炭素膜の少なくともいずれかか
らなる第１の層または圧電体からなる第２の層の結晶面
と、密着性の良い第４の層を積層することができるよう
になり、下地層となるダイヤモンドおよびダイヤモンド
状炭素膜の少なくともいずれかからなる第１の層または
圧電体からなる第２の層と接地のために設けられる第４
の層との界面部分における結晶性の乱れを大幅に抑制す
ることができるようになるためと考えられる。
【００５７】さらに、本発明に従う表面弾性波素子で
は、第２の層をＺｎＯから形成し、接地のために設けら
れる第４の層を不純物のドーピングにより導電性が付与
されたＺｎＯから形成すれば、特に接地のために設けら
れる第４の層の下地層となる、圧電体からなる第２の層
の結晶面と、第４の層との密着性がより高められ、下地
層となる圧電体からなる第２の層と接地のために設けら
れる第４の層との界面部分における結晶性の乱れをさら
に一層抑制することができるものと考えられる。
は、第２の層をＺｎＯから形成し、接地のために設けら
れる第４の層を不純物のドーピングにより導電性が付与
されたＺｎＯから形成すれば、特に接地のために設けら
れる第４の層の下地層となる、圧電体からなる第２の層
の結晶面と、第４の層との密着性がより高められ、下地
層となる圧電体からなる第２の層と接地のために設けら
れる第４の層との界面部分における結晶性の乱れをさら
に一層抑制することができるものと考えられる。
【００５８】本発明に従う表面弾性波素子では、作製プ
ロセス中の温度変化に伴って熱膨張応力が接地のために
設けられる第４の層にかかることがあっても、第４の層
と下地層となる第１または第２の層との密着性が良好で
あるため、従来のように安易に剥離が生じることはな
い。したがって、本発明に従う表面弾性波素子では、接
地のために設けられる第４の層と下地層となる第１また
は第２の層との界面で表面弾性波の散乱や減衰が起こる
ことはほとんどなく、良好な素子特性を得ることができ
る。
ロセス中の温度変化に伴って熱膨張応力が接地のために
設けられる第４の層にかかることがあっても、第４の層
と下地層となる第１または第２の層との密着性が良好で
あるため、従来のように安易に剥離が生じることはな
い。したがって、本発明に従う表面弾性波素子では、接
地のために設けられる第４の層と下地層となる第１また
は第２の層との界面で表面弾性波の散乱や減衰が起こる
ことはほとんどなく、良好な素子特性を得ることができ
る。
【００５９】加えて、作製プロセス中の温度変化等に対
する素子の構造上の耐性が付与されることで、素子の歩
留りを向上させることもできる。
する素子の構造上の耐性が付与されることで、素子の歩
留りを向上させることもできる。
【００６０】このように、本発明においては、素子の歩
留りを高め、かつ高周波領域において高い電気機械変換
効率を有する表面弾性波素子が提供される。
留りを高め、かつ高周波領域において高い電気機械変換
効率を有する表面弾性波素子が提供される。
【００６１】
【実施例】実施例１ １０×１０×１ｍｍのＳｉ基板を準備し、これをプラズ
マＣＶＤ装置内に設置した。反応室内を排気するととも
に、反応室内にＨ2 ：ＣＨ4 ＝２００：１の混合ガスを
導入した。反応室内の圧力が約４０Ｔｏｒｒ、基板温度
が８５０℃、マイクロ波パワーが４００Ｗの条件下で、
プラズマＣＶＤを行ない、Ｓｉ基板上に厚さ３０μｍの
ダイヤモンド薄膜を成長させた。次いで、大気中に４５
０℃で１０分間放置してダイヤモンド薄膜の抵抗率を高
めた。
マＣＶＤ装置内に設置した。反応室内を排気するととも
に、反応室内にＨ2 ：ＣＨ4 ＝２００：１の混合ガスを
導入した。反応室内の圧力が約４０Ｔｏｒｒ、基板温度
が８５０℃、マイクロ波パワーが４００Ｗの条件下で、
プラズマＣＶＤを行ない、Ｓｉ基板上に厚さ３０μｍの
ダイヤモンド薄膜を成長させた。次いで、大気中に４５
０℃で１０分間放置してダイヤモンド薄膜の抵抗率を高
めた。
【００６２】次に、ダイヤモンド薄膜の表面を研磨した
後、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を含むＺｎＯ多結晶体をタ
ーゲットとして、スパッタ出力１５０Ｗ、基板温度２０
０℃の条件下で、Ａｒ：Ｏ2 ＝１：１の混合ガスでスパ
ッタするマグネトロンスパッタリングにより、ＺｎＯに
対してＡｌが２．０ａｔｏｍｉｃ％ドーピングされた導
電性ＺｎＯ薄膜を厚み５００Åで堆積させた。このと
き、堆積させた導電性ＺｎＯ薄膜の抵抗値は１．０×１
０-3Ωｃｍ以下とした。
後、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を含むＺｎＯ多結晶体をタ
ーゲットとして、スパッタ出力１５０Ｗ、基板温度２０
０℃の条件下で、Ａｒ：Ｏ2 ＝１：１の混合ガスでスパ
ッタするマグネトロンスパッタリングにより、ＺｎＯに
対してＡｌが２．０ａｔｏｍｉｃ％ドーピングされた導
電性ＺｎＯ薄膜を厚み５００Åで堆積させた。このと
き、堆積させた導電性ＺｎＯ薄膜の抵抗値は１．０×１
０-3Ωｃｍ以下とした。
【００６３】さらに、連続して、Ｌｉ2 ＣＯ3 を含むＺ
ｎＯ多結晶体からなるターゲットを用いて同一条件下で
マグネットロンスパッタリングにより、ＺｎＯに対して
Ｌｉが２．０ａｔｏｍｉｃ％ドーピングされた絶縁性の
ＺｎＯ薄膜を厚み５．０μｍで堆積させた。
ｎＯ多結晶体からなるターゲットを用いて同一条件下で
マグネットロンスパッタリングにより、ＺｎＯに対して
Ｌｉが２．０ａｔｏｍｉｃ％ドーピングされた絶縁性の
ＺｎＯ薄膜を厚み５．０μｍで堆積させた。
【００６４】次に、絶縁性のＺｎＯ薄膜上に、Ａｌから
なる厚さ５００ÅのＡｌ層を抵抗加熱法により蒸着し
た。次いで、フォトリソグラフィ法を用いて、Ａｌ層か
ら電極間隔２μｍのくし形電極を形成した。くし形電極
の形状は、図６（ａ）に示すものと同様とした。
なる厚さ５００ÅのＡｌ層を抵抗加熱法により蒸着し
た。次いで、フォトリソグラフィ法を用いて、Ａｌ層か
ら電極間隔２μｍのくし形電極を形成した。くし形電極
の形状は、図６（ａ）に示すものと同様とした。
【００６５】図１は、以上の構成で形成された実施例１
に基づく表面弾性波素子を示す断面図である。
に基づく表面弾性波素子を示す断面図である。
【００６６】図１に示すように、Ｓｉ基板１上にダイヤ
モンド薄膜２が形成され、そのダイヤモンド薄膜２上に
は導電性のＺｎＯからなる接地層３が形成され、さらに
その上に絶縁性のＺｎＯからなる圧電体層４が形成され
ている。さらに圧電体層４上にはくし形電極５が形成さ
れている。
モンド薄膜２が形成され、そのダイヤモンド薄膜２上に
は導電性のＺｎＯからなる接地層３が形成され、さらに
その上に絶縁性のＺｎＯからなる圧電体層４が形成され
ている。さらに圧電体層４上にはくし形電極５が形成さ
れている。
【００６７】比較例１ なお、上記の表面弾性波素子と比較するため、比較例１
では、接地層を金属材料Ａｌを用いて真空蒸着法により
厚さ５００Åで形成すること以外、すべて上述した実施
例１と同様にして表面弾性波素子を作製した。
では、接地層を金属材料Ａｌを用いて真空蒸着法により
厚さ５００Åで形成すること以外、すべて上述した実施
例１と同様にして表面弾性波素子を作製した。
【００６８】比較例１の表面弾性波素子では、Ｓｉ基板
上にダイヤモンド薄膜が形成され、そのダイヤモンド薄
膜上にＡｌからなる接地層が形成され、さらにその上に
絶縁性ＺｎＯからなる圧電体層が形成されている。さら
に、圧電体層上には、くし形電極が形成されている。
上にダイヤモンド薄膜が形成され、そのダイヤモンド薄
膜上にＡｌからなる接地層が形成され、さらにその上に
絶縁性ＺｎＯからなる圧電体層が形成されている。さら
に、圧電体層上には、くし形電極が形成されている。
【００６９】以上のようにして得た実施例１および比較
例１の表面弾性波素子を各々１０個ずつ作製し、剥離発
生の有無および一次モードの電気機械結合係数Ｋ2 の評
価を行なった。その結果を表１に示す。
例１の表面弾性波素子を各々１０個ずつ作製し、剥離発
生の有無および一次モードの電気機械結合係数Ｋ2 の評
価を行なった。その結果を表１に示す。
【００７０】
【表１】
【００７１】実施例２ 実施例１と同様に、１０×１０×１ｍｍのＳｉ基板を準
備し、これをプラズマＣＶＤ装置内に設置した。反応室
内を排気するとともに、反応室内にＨ2 ：ＣＨ 4 ＝２０
０：１の混合ガスを導入した。反応室内の圧力が約４０
Ｔｏｒｒ、基板温度が８５０℃、マイクロ波パワーが４
００Ｗの条件下で、プラズマＣＶＤを行ない、Ｓｉ基板
上に厚さ３０μｍのダイヤモンド薄膜を成長させた。次
いで、大気中に４５０℃で１０分間放置してダイヤモン
ド薄膜の抵抗率を高めた。
備し、これをプラズマＣＶＤ装置内に設置した。反応室
内を排気するとともに、反応室内にＨ2 ：ＣＨ 4 ＝２０
０：１の混合ガスを導入した。反応室内の圧力が約４０
Ｔｏｒｒ、基板温度が８５０℃、マイクロ波パワーが４
００Ｗの条件下で、プラズマＣＶＤを行ない、Ｓｉ基板
上に厚さ３０μｍのダイヤモンド薄膜を成長させた。次
いで、大気中に４５０℃で１０分間放置してダイヤモン
ド薄膜の抵抗率を高めた。
【００７２】次に、ダイヤモンド薄膜の表面を研磨した
後、Ｇａ2 Ｏ3 を含むＺｎＯ多結晶体をターゲットとし
て、スパッタ出力１５０Ｗ、基板温度２００℃の条件下
で、Ａｒ：Ｏ2 ＝１：１の混合ガスでスパッタするマグ
ネットロンスパッタリングにより、ＺｎＯに対してＧａ
が３．０ａｔｏｍｉｃ％ドーピングされた導電性ＺｎＯ
薄膜を厚み５００Åで堆積させた。このとき、堆積させ
た導電性ＺｎＯ薄膜の抵抗値は１．０×１０-3Ωｃｍ以
下とした。
後、Ｇａ2 Ｏ3 を含むＺｎＯ多結晶体をターゲットとし
て、スパッタ出力１５０Ｗ、基板温度２００℃の条件下
で、Ａｒ：Ｏ2 ＝１：１の混合ガスでスパッタするマグ
ネットロンスパッタリングにより、ＺｎＯに対してＧａ
が３．０ａｔｏｍｉｃ％ドーピングされた導電性ＺｎＯ
薄膜を厚み５００Åで堆積させた。このとき、堆積させ
た導電性ＺｎＯ薄膜の抵抗値は１．０×１０-3Ωｃｍ以
下とした。
【００７３】さらに、連続して、Ｌｉ2 ＣＯ3 を含むＺ
ｎＯ多結晶体からなるターゲットを用いて同一条件下で
マグネトロンスパッタリングにより、ＺｎＯに対してＬ
ｉが２．０ａｔｏｍｉｃ％ドーピングされた絶縁性のＺ
ｎＯ薄膜を厚み２．５μｍで堆積させた。
ｎＯ多結晶体からなるターゲットを用いて同一条件下で
マグネトロンスパッタリングにより、ＺｎＯに対してＬ
ｉが２．０ａｔｏｍｉｃ％ドーピングされた絶縁性のＺ
ｎＯ薄膜を厚み２．５μｍで堆積させた。
【００７４】次に、絶縁性のＺｎＯ薄膜上に、Ａｌから
なる厚さ５００ÅのＡｌ層を抵抗加熱法により蒸着し
た。次いで、フォトリソグラフィ法を用いて、Ａｌ層か
ら電極間隔２μｍのくし形電極を形成した。くし形電極
の形状は、実施例１に示すものと同様とした。
なる厚さ５００ÅのＡｌ層を抵抗加熱法により蒸着し
た。次いで、フォトリソグラフィ法を用いて、Ａｌ層か
ら電極間隔２μｍのくし形電極を形成した。くし形電極
の形状は、実施例１に示すものと同様とした。
【００７５】次いで、ＳｉＯ2 をターゲットとして、ス
パッタ出力２００Ｗ、基板温度１５０℃の条件下で、Ａ
ｒ：Ｏ2 ＝１：１の混合ガスでスパッタするマグネトロ
ンスパッタリングにより、絶縁性のＺｎＯ薄膜上に非晶
質ＳｉＯ2 薄膜を厚み４μｍで成長させた。
パッタ出力２００Ｗ、基板温度１５０℃の条件下で、Ａ
ｒ：Ｏ2 ＝１：１の混合ガスでスパッタするマグネトロ
ンスパッタリングにより、絶縁性のＺｎＯ薄膜上に非晶
質ＳｉＯ2 薄膜を厚み４μｍで成長させた。
【００７６】図２は、上記の構成で形成された実施例２
に基づく表面弾性波素子を示す断面図である。
に基づく表面弾性波素子を示す断面図である。
【００７７】図２に示すように、Ｓｉ基板１上にダイヤ
モンド薄膜２が形成され、そのダイヤモンド薄膜２上に
は導電性のＺｎＯからなる接地層３が形成され、さらに
その上に絶縁性のＺｎＯからなる圧電体層４が形成され
ている。圧電体層４上にはくし形電極５が形成され、さ
らにくし形電極５を覆うようにして非晶質ＳｉＯ2 薄膜
６が形成されている。
モンド薄膜２が形成され、そのダイヤモンド薄膜２上に
は導電性のＺｎＯからなる接地層３が形成され、さらに
その上に絶縁性のＺｎＯからなる圧電体層４が形成され
ている。圧電体層４上にはくし形電極５が形成され、さ
らにくし形電極５を覆うようにして非晶質ＳｉＯ2 薄膜
６が形成されている。
【００７８】比較例２ なお、上記の実施例２に従う表面弾性波素子と比較する
ため、比較例２では、接地層を金属材料Ａｌを用いて真
空蒸着法により厚さ５００Åで形成すること以外すべて
上述した実施例２と同様にして表面弾性波素子を作製し
た。
ため、比較例２では、接地層を金属材料Ａｌを用いて真
空蒸着法により厚さ５００Åで形成すること以外すべて
上述した実施例２と同様にして表面弾性波素子を作製し
た。
【００７９】比較例２の表面弾性波素子では、Ｓｉ基板
上にダイヤモンド薄膜が形成され、そのダイヤモンド薄
膜上にＡｌからなる接地層が形成され、その上に絶縁性
ＺｎＯからなる圧電体層が形成され、さらにその上にく
し形電極が形成され、そのくし形電極を覆うようにして
非晶質ＳｉＯ2 膜が形成されている。
上にダイヤモンド薄膜が形成され、そのダイヤモンド薄
膜上にＡｌからなる接地層が形成され、その上に絶縁性
ＺｎＯからなる圧電体層が形成され、さらにその上にく
し形電極が形成され、そのくし形電極を覆うようにして
非晶質ＳｉＯ2 膜が形成されている。
【００８０】以上のようにして得た実施例２および比較
例２の表面弾性波素子を各々１０個ずつ作製し、剥離の
発生有無および一次モードの電気機械結合係数Ｋ2 の評
価を行なった。その結果を表２に示す。
例２の表面弾性波素子を各々１０個ずつ作製し、剥離の
発生有無および一次モードの電気機械結合係数Ｋ2 の評
価を行なった。その結果を表２に示す。
【００８１】
【表２】
【００８２】実施例３ 図３に示す構造を有する表面弾性波素子を作製した。
【００８３】図３に示すように、Ｓｉ基板１上には、ダ
イヤモンド薄膜２が形成されている。ダイヤモンド薄膜
２上にくし形電極５が形成され、さらにこのくし形電極
を覆うようにして絶縁性のＺｎＯからなる圧電体層４が
形成されている。圧電体層４上には導電性のＺｎＯから
なる接地層からなる圧電体層３が形成され、さらにその
上にＳｉＯ2 薄膜６が形成されている。
イヤモンド薄膜２が形成されている。ダイヤモンド薄膜
２上にくし形電極５が形成され、さらにこのくし形電極
を覆うようにして絶縁性のＺｎＯからなる圧電体層４が
形成されている。圧電体層４上には導電性のＺｎＯから
なる接地層からなる圧電体層３が形成され、さらにその
上にＳｉＯ2 薄膜６が形成されている。
【００８４】図３に示す構造を有する表面弾性波素子の
作製にあたっては、ダイヤモンド薄膜は実施例１の形成
条件と同様の条件下でプラズマＣＶＤにより形成させ
た。ダイヤモンド薄膜の厚みは３０μｍとした。また、
絶縁体ＺｎＯからなる厚さ０．９μｍの圧電体層４およ
びくし形電極５を実施例１と同様の条件下で形成させ
た。接地層３は、絶縁体ＺｎＯからなる圧電体層４の表
面上に、ＺｎＯに対してＩｎが３．０ａｔｏｍｉｃ％ド
ーピングされた導電性のＺｎＯ薄膜をスパッタリング法
により厚さ５００Åで形成させた。また、ＳｉＯ2 薄膜
６は、実施例２の合成条件と同様の条件下でスパッタリ
ングにより形成させた。ＳｉＯ2 薄膜６の厚みは３μｍ
とした。
作製にあたっては、ダイヤモンド薄膜は実施例１の形成
条件と同様の条件下でプラズマＣＶＤにより形成させ
た。ダイヤモンド薄膜の厚みは３０μｍとした。また、
絶縁体ＺｎＯからなる厚さ０．９μｍの圧電体層４およ
びくし形電極５を実施例１と同様の条件下で形成させ
た。接地層３は、絶縁体ＺｎＯからなる圧電体層４の表
面上に、ＺｎＯに対してＩｎが３．０ａｔｏｍｉｃ％ド
ーピングされた導電性のＺｎＯ薄膜をスパッタリング法
により厚さ５００Åで形成させた。また、ＳｉＯ2 薄膜
６は、実施例２の合成条件と同様の条件下でスパッタリ
ングにより形成させた。ＳｉＯ2 薄膜６の厚みは３μｍ
とした。
【００８５】比較例３ なお、上記の実施例３に従う表面弾性波素子と比較する
ため、比較例３では、接地層を、金属材料Ａｌを用いて
真空蒸着により厚さ５００Åで形成したこと以外、すべ
て上述した実施例３と同様にして表面弾性波素子を作製
した。
ため、比較例３では、接地層を、金属材料Ａｌを用いて
真空蒸着により厚さ５００Åで形成したこと以外、すべ
て上述した実施例３と同様にして表面弾性波素子を作製
した。
【００８６】比較例３の表面弾性波素子では、Ｓｉ基板
上にダイヤモンド薄膜が形成され、そのダイヤモンド薄
膜上にくし形電極が形成されている。さらに、くし形電
極を覆うように絶縁性ＺｎＯからなる圧電体層が形成さ
れ、圧電体層上にＡｌからなる接地層が形成されてい
る。さらに、接地層上にＳｉＯ2 薄膜が形成されてい
る。
上にダイヤモンド薄膜が形成され、そのダイヤモンド薄
膜上にくし形電極が形成されている。さらに、くし形電
極を覆うように絶縁性ＺｎＯからなる圧電体層が形成さ
れ、圧電体層上にＡｌからなる接地層が形成されてい
る。さらに、接地層上にＳｉＯ2 薄膜が形成されてい
る。
【００８７】以上のようにして得られた実施例３および
比較例３の表面弾性波素子を各々１０個ずつ作製し、剥
離の発生有無および一次モードの電気機械結合係数Ｋ2
の評価を行なった。その結果を表３に示す。
比較例３の表面弾性波素子を各々１０個ずつ作製し、剥
離の発生有無および一次モードの電気機械結合係数Ｋ2
の評価を行なった。その結果を表３に示す。
【００８８】
【表３】
【００８９】表１〜表３の結果より明らかなように、接
地層が金属酸化物から形成された本実施例１〜３に基づ
く表面弾性波素子では、接地層が金属材料から形成され
る比較例１〜３の表面弾性波素子に比べて、剥離の発生
が大幅に抑えられるとともに高い電気機械結合係数が得
られることが示された。
地層が金属酸化物から形成された本実施例１〜３に基づ
く表面弾性波素子では、接地層が金属材料から形成され
る比較例１〜３の表面弾性波素子に比べて、剥離の発生
が大幅に抑えられるとともに高い電気機械結合係数が得
られることが示された。
【００９０】本実施例に基づく表面弾性波素子は、特
に、自動車電話、携帯電話等の通信機器に用いられる高
周波フィルタとして適用することができる。
に、自動車電話、携帯電話等の通信機器に用いられる高
周波フィルタとして適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に従う表面弾性波素子の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例に従う表面弾性波素子の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例に従う表面弾性波素子の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図４】表面弾性波素子の基本的な構造を模式的に示す
斜視図である。
斜視図である。
【図５】従来の表面弾性波素子の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図６】くし形電極の形状を示す平面図である。
１ Ｓｉ基板 ２ ダイヤモンド薄膜 ３ 接地層 ４ 圧電体層 ５ くし形電極 ６ ＳｉＯ2 薄膜 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鹿田 真一 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 (56)参考文献 特開 昭64−62911（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/145 H03H 9/64
Claims (3)
- 【請求項１】 ダイヤモンドおよびダイヤモンド状炭素
膜の少なくともいずれかからなる第１の層と、 圧電体からなる第２の層と、 電気−機械変換を行なうための電極を構成する第３の層
と、 接地のために設けられる第４の層とが積層された表面弾
性波素子において、 前記第４の層が導電性酸化物から形成されていることを
特徴とする、表面弾性波素子。 - 【請求項２】 前記圧電体からなる第２の層上に二酸化
珪素（ＳｉＯ2 ）からなる第５の層をさらに備えること
を特徴とする、請求項１に記載の表面弾性波素子。 - 【請求項３】 前記第２の層がＺｎＯから形成され、か
つ前記第４の層が不純物のドーピングにより導電性が付
与されたＺｎＯから形成されていることを特徴とする、
請求項１に記載の表面弾性波素子。
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|---|---|---|---|
| JP01300693A JP3163606B2 (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 表面弾性波素子 |
| DE69424887T DE69424887T2 (de) | 1993-01-29 | 1994-01-26 | Akustische Oberflächenwellenanordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| EP94101135A EP0608864B1 (en) | 1993-01-29 | 1994-01-26 | Surface acoustic wave device and method for manufacturing the same |
| CA002114334A CA2114334C (en) | 1993-01-29 | 1994-01-27 | Surface acoustic wave device and method for manufacturing the same |
| US08/188,536 US5426340A (en) | 1993-01-29 | 1994-01-27 | Surface acoustic wave device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01300693A JP3163606B2 (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 表面弾性波素子 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232677A JPH06232677A (ja) | 1994-08-19 |
| JP3163606B2 true JP3163606B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=11821095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01300693A Expired - Lifetime JP3163606B2 (ja) | 1993-01-29 | 1993-01-29 | 表面弾性波素子 |
Country Status (5)
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|---|---|
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| JP (1) | JP3163606B2 (ja) |
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- 1994-01-26 EP EP94101135A patent/EP0608864B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-26 DE DE69424887T patent/DE69424887T2/de not_active Expired - Lifetime
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