JPS60124112A - 表面弾性波素子 - Google Patents

表面弾性波素子

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JPS60124112A
JPS60124112A JP23244583A JP23244583A JPS60124112A JP S60124112 A JPS60124112 A JP S60124112A JP 23244583 A JP23244583 A JP 23244583A JP 23244583 A JP23244583 A JP 23244583A JP S60124112 A JPS60124112 A JP S60124112A
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JP
Japan
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surface acoustic
acoustic wave
film
silicon substrate
zinc oxide
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Ryuichi Asai
龍一 浅井
Takeshi Okamoto
猛 岡本
Shoichi Minagawa
皆川 昭一
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Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
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Clarion Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/02574Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate

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  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、尚効率で動作し141Iるnす造の表面弾性
波素子に関するものである。
弾性体表面に沿って伝播】−る表面弾性波を利用した各
種表面弾性波素子が最近盛んに開発されつつある。この
理由としては、第1に表面弾性波の@wI速度はt磁波
速度の約10 倍であり、素子の小型化と高留度化が可
能であること。
第2に表面弾性波は物質表面を伝播するKめ伝送路の任
意の場所から信号のタッピングが可#Vであること、第
3に物質表面忙エネルギーが集中していることから1元
や半導体のキャリアとの相互作用乞利用したデバイス、
あるいは高いエネルギー密度により非線形効果を利用し
たデバイスに応用でさること。
第4に七の製造技術にIC技術が活用できるため、IC
と組み合わせ1こ新しい素子の実状が期待できること2
等が挙げられる。
第1図および第2図は従来の表面弾性波素子の構造を示
すもので、■はニオブ敵リチウム(LiNb03)から
なる圧■基板で132°Yカツトされ1こものからなり
、2はシリコンからなる半導体基板で(110)面とほ
ぼ等価な面でカットされ1こものからなり、3は酸化亜
鉛(ZnO)からなる圧電薄膜で(00017面とほぼ
等イ曲な面が上記シリコン基板2のカット面と平行にな
るように形成され1こものからなり、4.5は上1己二
オフ゛酸リチウム基板l上および酸11:、亜鉛膜3上
に互いに交差するように設けられたくし型電極で、クリ
えは4は人力電極、5は出力電極として使用される。
ここで人力電極4から励振された表′面弾性波は上記ニ
オブ酸リチウム基IJii 1表面あるいは酸化亜鉛膜
3表面を伝播して出力’1IHk5から取り出される。
これらのイ溝造において第1区Iにおいては表面’j’
lL性波としてレイリー波を用いて伝播させた場合。
素子特性上重役な指標である霜気イ2.!械結合V々D
Kの二乗値に2は約5.5%と犬ぎなIaが旬らhるの
で、この利点Y?古かして神々の分野に応用されている
う しかしその反面基板が単−相和から構成されているため
に、1j気檄械結合係酵1(か基板結晶軸方向ま6よび
それに対″3−る表面弾性波の伝播方向によって固定化
されてしまう欠点がある。
この点部2図においては表面弾性波としてセザワe、を
用いてシリコン基板2のC00L)軸方向とほぼ等価な
方間に伝播さセた場合、酸化亜鉛膜3の膜厚b1を解析
によってまる成る値に遺ぷことによりI<特性に柔軟性
を持たせることができ。
また第1図構造よりも太さな1気機械結合係数1(ン得
ることができるっ例えば上記酸化亜鉛膜厚h]ンωJ 
= 8000 (ωは表面弾性波の角周波数)に選ぶこ
とによりKは約586%を得ることができる。
しかしこの構造では酸化亜鉛膜3はスパンタ技術等によ
り形成されるが、上記のように最適特性を得るにはその
膜厚を比較的太さく形成する必要があるため生産性の点
でコストアップになるのが避けられない欠点があるうこ
の1こめできるだけ小さな膜厚でできるだけ太ぎなル気
機械結合係数Kが得られるような構造が望まれている。
本発明は以上の間均に対処してなされたもので。
(110)面とほぼ等価な面でカットされ1こシリコン
基板と、このンリコ/基板上に形成された二酸化シリコ
ン膜と、この二酸化シリコン膜上に(0001)面とほ
ぼ等1曲な面が上記シリコン基板のカット面と平行にな
るように形成され定酸化亜鉛膜と、この酸化亜鉛膜上に
形成された電極とを含み、上記シリコン基板の(001
)軸方向とほぼ等価な方向に表面弾性波を伝播させるよ
うに構成して従来欠点を除去するようにした表面弾性波
素子を提供することを目的とするものである。以下図面
を参照して本発明実施例〉説明する〇 第3図は本発明実施タリによる表面弾性波素子を示1断
面図で、11は(110)面とほぼ等価な面でカットさ
れ瓦シリコン基板、12はこのシリコン基板11上に形
成され1こ膜厚h2を有する二酸化シリコン(5iOz
 )膜、13はこの二酸化シリコン膜12上に(000
1)面とほぼ等価な面が上記シリコン基板11のカット
面と平行になるように形成され1こ膜厚111ン有する
酸化亜鉛膜、14.15は各々互いに交差するように形
@されkくし型電極からなる入力電極および出力電極、
16は上記酸化亜鉛膜13と二酸化シリコン膜12間に
形成された導電膜で膜厚は無限に小さいことが望ましい
う なお上記導電膜】6あるいは酸化亜鉛膜13はくし型’
[1@14.15の少なくとも交差幅部分の真下に位置
するように形成されることが望ましい。
以上の構造(ZnO(0001)/5i02/Si (
110) (001:]と略記)の表面弾性波素子に対
し、表面弾性波としてセザワ波を用いてシリコン基板1
1の(001)軸方向とほぼ等価な方向に伝播させるこ
とにより第4図および第5図のようなに特性曲線が得ら
れに0 第4図において横軸は二酸化7リコシ膜12の膜厚h2
の厚さをωh2 (ωは角周波数)で示し、縦軸は電気
機械結合係iKの二乗値K を百分率で示すものである
。ま1こ第5図において楡軸は酸化亜鉛膜り、の厚さ馨
ωh】(ωは角周波数)で示し。
縦軸は電気機械結合係iKの二乗値に’Y百分率で示す
ものである。第4図においてはωh1=7000に設定
した状態でωh2馨変比変化た(望ましくは126〜1
0000の範囲内で)場合のKの変化乞示し、第5図に
おいてはωh2=looOに設定した状態でωhlを変
化させた(望ましくは4200〜15000の範囲内で
)場合のIくの変化を示している。
第4図および第518!!Jから明らかなように、酸化
亜鉛膜13の膜厚h1および二酸化シリコン膜12の膜
厚h2ン各々ω11z=7000およびωh2=100
0に泗ぷことにより、A点において極大値に2=5.8
9%が得られ友。
上記値は第2図の従来構造でiUられた値(K″′= 
5.86%、ωhl = 8000 )よりも大であり
、しかも酸化亜鉛13の膜厚111は二酸化シリコン[
12を介在させることにより従来のωJ = 8000
からωhl = 7000へと小さくすることかできる
これにより生産件の点でコストダウンを計ることができ
る。
また酸化亜鉛膜13の膜厚h1および二酸化シリコン膜
12の膜厚h2を前記した範囲内で種々調整することに
より1%性の点で従来構造より浸れた柔軟性を持った表
面弾性波素子乞実現することができる。
なおシリコン基板IJのカット面は(110)面とほぼ
等価な面、酸化亜鉛膜13は(0001)面とほぼ等価
な面およびシリコン基板11の伝播軸は(001)軸方
向とほぼ等価な方向の場合に例ケとって説明したが、そ
れらに示した所定値からl(1”以下の傾き乞有してい
る場合でも素子特性には本質的差異は認められない。
第6図は本発明の曲の実施例としてコンホルパ用素子に
適用した列な示1もので、17は酸化亜鉛膜13上の人
力電極14と出力’i、 i415間に設けられ1こゲ
ート電極である。
この構造によれは導電1ii416がそのま1設けられ
ているので前実施列同禄にに特性に曖れに素子t1aる
ことかできるう なおくし型電極の代りに、シリコン基板11.二酸化シ
リコン膜12および酸化亜鉛膜13内に発生する電気的
ボテンシャル馨利用することかでざる。
以上述べて明らかなように本究明によれば。
(110)ljiiとほぼ等1曲な面でカットされ1こ
シリコン基板と、この7リコ/基板上に形成された二酸
化シリコン膜と、この二酸化シリコン膜上に(0001
)面とほぼ等価な面か上記シリコン基板のカット面と平
行になるように形成された酸化亜鉛膜と、この酸化亜鉛
膜上に形成された電極とを含み。
上記シリコン基板の〔001)軸方向とほぼ等価な方向
に表面弾性波素子描さゼるように構成したものであるか
ら、電気様械結台係数ン太き(とることができるので表
面弾性波素子ケ効率よく動作させることかできる。
なお本発明によればシリコン基板として乗積回路と共通
24仮を用いることにより、集積回路技術を活用して機
能素子と牛導体素子ン一体化した小型かつ高密度な素子
の実現が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1曲および第2図は共に従来的を示す断面図、第3図
および第6図は共に本発明実施列馨示す断面図、第4図
および第5図は共に本発明によって得られた結果ン示す
特性図である。 11・・・シリコン基板、12・・・二数化シリコン膜
、13・・・酸化亜鉛膜、14・・・人力電極、15・
・・出力電極、16・・・導電膜、17・・・ゲート電
極。 乍I図 学2図 年3図 手続補正書 昭和59年4月、)−3日 特許庁長官 着 杉 相 夫 殿 1、事件の表示 昭和58年特許願 第232445号 2、発明の名称 表面弾性波素子 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 名 称 (148) クラリオン株式会社4代理人〒1
05 住 所 東京都港区芝3丁目2番14号芝三丁目ビル5
 補正の対象 明細杏の発明の詳細な説明の欄 6 補正の内容 (1) 本願明細書第10頁第4行乃至第5行1専電膜
16がそのまま設けられているので」を削除する。 (21同頁第7行10代りに」を「ン用いずとも」に補
正する。 (3)同頁第9行「ことかできる」を「素子の実現が期
待できる」に補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(110)面とほぼ等価な面でカットされたシリコ
    ン基板と、このシリコン基板上に形成された二酸化シリ
    コン膜と、この二酸化シリコン膜上K (0001)面
    とほぼ等価な面が上記シリコン基板のカット面と平行に
    なるように形成された酸化亜鉛膜と、この酸化亜鉛膜上
    に形成された電極と馨含み、上記シリコン基板の(oo
    i)軸方向とはli等価な方向に表面弾性波ン伝播させ
    るように構成したことt%徴とする表面弾性波素子つ2
    、 上記結晶面およびその伝播軸が所定結晶面および伝
    播軸方向から10”以内の傾きを持つことン特徴とする
    特許請求の範囲第194記載の表面弾性波素子つ 3、 上記表面弾性波素子としてセザワ波を用いること
    を特徴とする特許請求の範囲第1狽又は第2項記載の表
    面弾性波素子つ 4、上記酸化亜鉛膜の膜厚b3が、4200<ωhj<
    15000 (7,、:だし、ωは表面弾性波の角周波
    数)の範囲に属すること馨特隊とする特許請求の範囲第
    1項乃至第3項のいずれかに記載の表面弾性波素子。 5、 上記二酸化シリコン膜の膜厚h2が、 126<
    ωh2<10000 (ただし、ωは表面弾性波の角周
    波数)の範囲に属Tること馨特徴とする%I¥F請求の
    範囲第1項乃至第4項のいずれかに記載の表面弾性波素
    子。 6、 上記酸化亜鉛膜と二酸化シリコン膜間に導電膜が
    形睡されることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
    第5項のいずれかに記載の表面弾性波素子。 7、 上記電極がくし型構造ケ有することを特徴とする
    特許請求の範囲第1JJ4乃主第6唄のいずれかに記載
    の表面弾性波素子つ 8、 上記導電膜が上記<Lm電極の少なくとも交麦幅
    部分の真下に位置することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項乃至第7埃のいずれかに記載の表面弾性波素子。 9. 上記酸化亜鉛膜が上記くし型電極の少なくとも反
    差l1viI部分の真下に位りすることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項乃至第8項のいずれかに記載の表面
    弾性波素子つ 川、上記シリコン基板として集積回路と共通の基板を用
    いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第9項
    のいずれかに記載の表面弾性波素子。
JP23244583A 1983-12-09 1983-12-09 表面弾性波素子 Granted JPS60124112A (ja)

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US06/677,712 US4567392A (en) 1983-12-09 1984-12-04 Sezawa surface-acoustic-wave device using ZnO(0001)/SiO2 / Si(100)(011)
GB08430699A GB2152315B (en) 1983-12-09 1984-12-05 Surface acoustic wave device
DE3444749A DE3444749C2 (de) 1983-12-09 1984-12-07 Akustische Oberflächenwellen ausbildendes Bauelement

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