JPS63294010A - 弾性表面波共振器 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧電性薄膜を用いた弾性表面波共振器の改良
に関するものである。

［発明の概要］ 本発明は、圧電性薄膜の上にガラス質層を形成し、その
ガラス質層に溝列（グループ）を形成して共振器とした
ものである。

［従来の技術］ 従来の弾性表面波共振器は、主に水晶、Ｌ　ｉ　Ｔ　ａ
　Ｏ、などの圧電単結晶基板で構成されている。これに
対し、半導体基板上に圧電薄膜を形成したモノリシック
構造を有する弾性表面波共振器は１周辺回路を含めて１
チツプ集積化が実現でき。

将来性に富む素子構造体と期待されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の圧電薄膜共振器には、その圧電薄膜として、Ｚｎ
Ｏ圧′？Ｂ、薄膜、Ａ　Ｑ　Ｎ圧電薄膜が多く使われて
いるが、ＺｎＯ圧電薄膜には。

１）電圧印加により電気的不安定性が生ずる。

２）良質な膜が形成しにくい。

３）シリコン単結晶基板上に保護膜（Ｓｉｎ２）を必要
とする。

４）高周波領域で弾性表面波の伝搬損失が大きい。

５）通常のシリコンＩＣプロセスと合致しない。。

などの欠点があり、特に１チツプ集積化用圧電薄膜とし
ては、ＡｆｌＮ薄膵の方の使用が望まれる。

上記シリコン単結晶基板」ユのＡ　Ｑ　Ｎ薄膜を用いて
共振器を構成した例として、Ｌ、Ｇ、Ｐｅａｒｃｅ　ｅ
ｔａｌ（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｌ　Ｖｏｌ　３９
（１９８１）　Ｄｅｃ、、Ｖｏ、１１゜ＮｅｔｉＹｏｒ
ｋ、Ｕ、Ｓ、Ａ）の論文で、Ａｌ２Ｎ薄膜を２ポート共
振器に応用したものが記載されている。

この共振器の構成はＡ　Ｑ　Ｎ　／　Ｓ　ｉＯｚ　／　
Ｓ　ｌ構造で、グレーティング反射器は短絡された４０
０本のＡｕストリップで形成されている。

そして、上記共振器の特性は、共振周波数１２１、．７
ＭＨｚで、挿入損失２７ｄＢ、性能指数（Ｑｕａｌｉｔ
ｙ　Ｆａｃｔｏｒ）　３３７０とされており、充分な特
性とは言えない。

従来、考えられている素子構成手段では、小型で、しか
も良好な特性を有する共振器を得ることは極めて雅しい
。

本発明の目的は１弾性表面波素子と周辺回路を１チツプ
上に集積化するのに適する圧電薄膜型弾性表面波共振器
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記の目的を達成するため、半心体基板上に
圧電薄膜を形成し、さらにその上にガラス質層を形成し
、このガラス質層に、前記圧電薄膜に設けた入出力用電
極の両側に位置する表面波反射用溝列を形成し、それに
よって上述した問題点の解決を図ったものである。

前記ガラス質層としては、　シリコン酸化物（ＳｉＯ２
）、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、ホウケイ酸ガラス（
ＢＳＧ）、ホンリンケイ酸ガラス（Ｂ　Ｐ　Ｓ　Ｇ）等
がある。

［作用］ 上記構成においては、入出力用電極の両側に位置する表
面波反射用溝列間で表面波の定在波が生じ、それが前記
電極で検出される。

［実施例コ 第１図および第２図は、本発明を２ポート共振器に実施
した実施例であって、１はシリコン単結晶基板、２はそ
の上に形成されたＡｌＮ圧電薄膜層である。３はＡｌＮ
圧電薄膜層２の上に形成されたシリコン酸化膜層である
。４，５は、ＡｌＮ圧’老Ｒ１ｆ膜λり２とシリコン酸
化膜層３との間に形成された表面波の発生および検出用
櫛型電極である。

６は表面波反射用としてシリコン酸化膜層３の表面に設
けられた周期な溝列（グループ・プレイ）であり、これ
は入出力電極４，５の両側に位置づけられている。

前記電極４あるいは５で発生された表面波は、その電極
の両側に伝搬し、はぼ表面波・の半波長の整数倍の周期
の溝列６で効率よく反射され、溝列６．６間で表面波の
定在波が生じ、４あるいは５の電極で前記表面波の定在
波が検出される。

第３図のグラフは２ポート共振器の通過特性を示すもの
で、その共振器の構成を第４図に示しである。すなわち
、５ｉ（１００）基板１上にＡｌＮ圧電薄膜層２を０．
５μｍの厚さに形成し、さらにその上にリンケイ酸ガラ
ス層３を約２．５μｍの厚さに形成した。電極４．５と
なるＩＤＴはＡＱで構成し、表面波の波長は３２μｍ、
表面波の伝搬方向はＳｉ［１００］方向である。反射用
の溝゛６の深さは約５０００人としている。

共振器特性 共振周波数　　　　１４５ＭＨｚ 挿入損失　　　　　５ｄＢ 負荷Ｑ　　　　　　　４０００ （］、　ｏａｄｅｄ　Ｑ　） ＩＤＴの対数は１６対、電極交差幅／　ｎｍ溝の本数は
２３０本 ＩＤＴとＩＤＴの中央間の居機２０λ （λは表面波の波長） ＩＤＴと溝の端間の距離（Ｌｃ）は約５／８λ。

上記Ｐ　Ｓ　Ｇ　／　Ａ　Ｑ　Ｎ　／　Ｓ　Ｌの構成に
よる共振器では、Ｌｃ５／８λ（通常、溝では〜３／８
λ）の条件は、表面波の定在波を効率よく結合するため
に重要なものである。

第５図および第６図に示したものは、１ポート共振器の
実施例であって、本発明はこの構成にも適用することが
できる。

［発明の効果］ 以上に述べたように、本発明によれば、圧電薄膜の上に
ガラス質層を形成し、そのガラス質層に、前記圧電薄膜
に設けた入出力用電極の両側に位置する表面波反射用溝
列を形成しているので、良好な共振特性を有する弾性表
面波共振器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す弾性表面波共振器の縦
断面図、第２図は平面図、第３図は共振器の通過特性を
示すグラフ、第４図は共振器の構成説明図、第５図は他
の実施例を示す弾性表面波共振器の縦断面図、第６図は
平面図である。 １・・・シリコン単結晶基板。 ２・・・ＡｌＮ圧電薄膜層、 ３・・・シリコン酸化膜層、 ４．５・・・入出力電極、 ６・・・表面波反射用溝列。 特許出願人　　　　　クラリオン株式会社代理人　　弁
理士　　永　１）武　三　部−（１″′、・。 Ｊ“：７ 第１図 第３図 Ｓ坂歓（ＭＨｚ） 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に圧電薄膜が形成され、その上にガ
   ラス質層が形成され、このガラス質層に、前記半導体基
   板と圧電薄膜との間に形成された表面波発生および検出
   用電極の両側に位置する表面波反射用溝列が形成されて
   いることを特徴とする弾性表面波共振器。
2. （２）表面波発生および検出用電極が２ポートまたは１
   ポートのいずれかに構成されている特許請求の範囲第１
   項記載の弾性表面波共振器。
3. （３）電極と表面波反射用溝列との端間距離（Ｌｃ）が
   、Ｌｃ≒５／８λ（λは表面波の波長）とされている特
   許請求の範囲第２項記載の弾性表面波共振器。
4. （４）前記圧電薄膜がＡｌＮ薄膜から成ることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波共振器。