JPH0229108A - 弾性表面波装置およびノッチフィルタ装置 - Google Patents

弾性表面波装置およびノッチフィルタ装置

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JPH0229108A
JPH0229108A JP18082288A JP18082288A JPH0229108A JP H0229108 A JPH0229108 A JP H0229108A JP 18082288 A JP18082288 A JP 18082288A JP 18082288 A JP18082288 A JP 18082288A JP H0229108 A JPH0229108 A JP H0229108A
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JP
Japan
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conductivity type
epitaxial layer
input
saw
transducers
Prior art date
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Application number
JP18082288A
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English (en)
Inventor
Kazuyoshi Sukai
須貝 和義
Osamu Noguchi
修 野口
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Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Original Assignee
Clarion Co Ltd
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  • 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】 [産業上の利用分野] 本発明はスペクトラム拡散通信システムにおいて使用さ
れる弾性表面波(以下本明細書においてはSAW と略
記する。)装置およびノツチフィルタ装置に関する。
[従来の技術] 直接拡散(DS )方式のスペクトラム拡散通信システ
ムでの問題点の一つに高レベルのCWジャミングまたは
干渉によって通信ができなくなる場合が生じるといった
問題点がある。この問題点を解決するためにSAW を
用いた種々のフィルタが考案されている。代表例を挙げ
るとi )プログラマブルなトランスバーサルフィルタ
により適応処理を行ないCW干渉を抑圧する。(C,M
、 Panasik 19g2 Ultrasonic
s SympProc p、100−103 ) ii)チャープ(chirp )フィルタでフーリエ変
換し、 RF スイッチで制御したり、あるいは切除機
能の混合で干渉信号成分を抑圧し、またチャープフィル
タで逆フーリエ変換する。また逆フーリエ変換以後の処
理系をコンボルバを用いて行ない、システムの簡略化を
図でいる。
(J、 Gevargiz at al、、 1985
 UltrasonicsSymp、 Proc、 p
、 108−113 )iii)入力トランスデューサ
として斜めチャープトランスデユーサを用いて入力信号
を周波数に依存して空間的に分布させ、高レベル信号成
分の伝播する領域での弾性的な非線形によりCW干渉を
抑圧する。(M、 F、 Lewis ELECTRO
NIC5LETTER521,p、 573−574.
1985 )などがある。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、それらのフィルタは下記の欠点を持って
いる。
i)では、各タップの重み付けを制御することによりト
ランスバーサルフィルタのインパルス応答を制御するた
め、本質的にはトランスバーサルノツチフィルタである
。そのため狭帯域なノツチ特性を得るのは困難であり、
CW干渉近傍の可成り広い周波数成分をも抑圧してしま
うという欠点がある。
ii)ではフーリエ変換および逆フーリエ変換が必要で
、信号処理が複雑と成る。
■)では弾性的な非線形性を利用するため、入力に極め
て大きなパワーを要する。
[発明の目的] 本発明の目的は、直接拡散方式のスペクトラム拡散通信
受信機で有用なCW干渉の抑圧を行なう、フィルタリン
グの高性能化とともにシステムの簡易化を図ることを可
能とする SAW装置およびノツチフィルタ装置を提供
することである。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明によるSAW装置は
、第1導電型高不純物濃度半導体基板と、該半導体基板
上に形成された第1導電型エピタキシャル層と、該エピ
タキシャル層上に形成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形
成された圧電薄膜と、該圧電薄膜上に形成されたSAW
進行方向に垂直な方向にたいし電極の周期が異なる入力
トランスデューサ、出力トランスデューサ、およびそれ
らトランスデユーサ間のゲート電極と、該ゲート電極下
に位置する上記第1導電型エピタキシャル層の中に上記
SAW進行方向に沿って形成された複数列の互いに接続
されたダイオード群とを含むことを要旨とする。
本発明によるノツチフィルタ装置は、上記ダイオード群
は梯子状または櫛歯状の第1導電型高不純物濃度拡散領
域による pn ダイオードから成り、さらに上記第1
導電型エピタキシャル層上に各ダイオード群をそれぞれ
制御する複数の金属ラインと、該複数の金属ラインに選
択的に所定のバイアスを印加する制御回路が備えられる
[作用] 上述の構造を持つ装置は、プログラマブルノツチフィル
タとして動作する。その動作原理はSAW と半導体中
のキャリアあるいは電荷の電気−音響相互作用を利用し
たもので、半導体表面の状態でSAWの伝播に伴う減衰
量が大きく変化することを積極的に用いることにある。
[実施例コ 以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて本発明を
一層詳細に説明するが、それらは例示に過ぎず、本発明
の枠を越えることなしにいろいろな変形や改良があり得
ることは勿論である。
第1図は本発明による SAW装置の上面図および断面
図で、図中、1 はp”(n”)−8i単結晶基板であ
り、単結晶基板 1上に低不純物密度を有する p(n
)−8i工ピタキシヤル層 2 が形成される。
3 は p(n)型エピタキシャル層上に設けられた熱
酸化膜である。4 は熱酸化膜3上に形成されたZn○
圧電薄膜層である。6,7゜8 はZnO薄膜4上に設
けられた金属膜で、各々入力トランスデューサ、出力ト
ランスデューサ、DCバイアス印加用ゲート電極である
5 は入出力トランスデューサ6.7下に設けられたp
”(n”)拡散領域で入出力トランスデューサの SA
Wの変換効率を向上させるために設けられたものである
。入出力トランスデューサ6.7 は正規型ではなく、
 SAWの進行方向に垂直な方向(伝播路の表面上)に
電極の周期が異なっている。一般に第2図に示すような
構成を持つ。
第2図(a)では電極指が斜めになっている。
第2図(b)では電極がドックレッグ状になっている。
いずれも SAWの進行方向に対しては電極ピッチは同
一となっている。このようなトランスデユーサを入出力
トランスデューサに用いることにより周波数によって空
間的に伝播路が異なる。
広義的には空間的なフーリエ変換が行なわれる。
ゲート電極8 の下には不純物拡散によりダイオード群
が形成されている。第3図はそれらのダイオード群を平
面図で示す。第3図はゲート電極8 下の p(n)−
8i工ピタキシヤル層 2の表面の平面図で1図中、矢
印はSAWの進行方向を表わす。p(n)型のエピタキ
シャル層2 の表面は、SAWの進行方向に垂直な方向
にm個の領域に分割されている。伝播路も同様にm個に
分けられている。このそれぞれの領域をチャンネルと表
現すると各チャンネル内に梯子状の n”(p”)型拡
散領域9 が形成されている。この n” (p” )
型拡散領域9 とp(n)型エピタキシャル層 2 で
、 pn ダイオードが形成される。 n” (p” 
)拡散領域9 の形状は梯子状ばかりでなく、櫛歯状で
あってもよく、ダイオードがチャンネル内に点在し、そ
れが接続されていればよい。10 は各チャンネル間の
アイソレーションの役目を果たす、p”(n”)型チャ
ンネルストップ拡散領域である。
第4図は上記の構造を明確にするために、第3図のA−
A’線およびB−B’線で切った素子断面図である。
第4図(a)はSAWの進行方向の断面図で、チャンネ
ルに沿ってゲート電極8下の p(n)型エピタキシャル層 2 に n + (p + )型拡散領域9、すなわち互いに接
続しあったダイオード群が形成されている様子を示す。
第4図(b)はSAWの進行方向に対して垂直な方向の
断面図である。ゲート電極8下のp(n)型エピタキシ
ャルN 2の表面に各チャンネルのダイオード群が並ん
で、 p+ (n“)チャンネルストップ拡散領域 1
o により各チャンネル毎に分離されている様子を示す
第5図は p(n)型エピタキシャル層 2の表面に設
けられた pn  ダイオードを制御するための金属ラ
インを示す。第5図中、11 はシリコン酸化膜層 3
 の表面に設けられた金属ラインである。
金属ライン 11 は各チャンネルごと独立に設けられ
、熱酸化膜M 3 に形成されたコンタクトホールを通
して、 p”(n”)型拡散領域5に接続されている。
金属ライン 11 は伝播路から外へ引き出され、各々
ポンディングパッドを形成する。ボンディングができる
ように、パッド上の ZnO薄膜4 はエツチングによ
り取り除かれる。
以下上記実施例の動作を説明する。
入出力トランスデューサ6.7 は斜め電極指トランス
デユーサで電極周期(SAWの波長に相当)は20 μ
m〜28 μm、交叉幅W= 4 mm、電極対数は入
力側が103 対、出力側が12対である。基板は5L
(110)カットでp / p+構造を有し、SAWの
伝播方向はSi[100]である。 p 型Siエピタ
キシャル膜2の厚さは 〜3 μmで、不純物密度は約
5.OX  10” am−3である。熱酸化膜3 の
厚さは 100  nm 、Zn○圧電膜4の厚さは 
〜5μmである。 p 型Siエピタキシャル層 2の
表面にはPでドープしたn十拡散領域9 を設はダイオ
ードを形成し、各チャンネルはB をドープしたp+型
拡散領域10をチャンネルストップとして設けることで
分離される。Zn0層4上のトランスデユーサ6.7、
ゲート 8 およびダイオードと接続されたダイオード
制御ライン 11 はAQ で形成した。
第6図は本発明によるフィルタの基本的な帯域通過フィ
ルタ特性を示す。このフィルタでは、入力トランスデュ
ーサが斜め電極指で構成されているので、周波数成分に
よって伝播路が異なっていると考えてよい。
第7図に示すように周波数成分によってチャンネルに分
けられる。ある i チャンネルでのみSAWの伝播に
伴う減衰量が大きくなったとしてもその i チャンネ
ルでの周波数成分 f!の信号のみ減衰し、他チャンネ
ルの周波数成分には影響が現れず、第6図の特性にノツ
チ特性が加わる。
各チャンネルでのノツチ特性の制御はゲート電極8 と
各チャンネルのダイオード群に接続された金属ライン 
11 に加える直流バイアス電圧で行なう。上述の装置
にCWを入力し、その時の挿入損失とバイアス電圧の関
係を示すと、第8図のようになる。
こ\でゲート電極8の大きさは 10m、mX4mm、
チャンネル数は 20チヤンネルである。
ゲート電極v8は+ 2vで一定とするとダイオード電
圧Vdにより SAWの減衰量が大きく変化する。Vd
< Oは順方向電圧、 vd〉0 は逆方向電圧である
V、=+2V−ダイオード電圧Va =  0では、ダ
イオード近傍に広がった空乏領域以外の領域でV、の増
加とともに空乏層が広がり、表面には少数キャリアが蓄
積し始める。この状態ではそれほど密度の大きくない少
数キャリアとSAW が相互作用し、SAW が大きく
減衰する。
一方ダイオード電圧vdを順方向にバイアスすると順方
向電流が流れ、SAWの減衰が最小化される。この減少
を利用してプログラマブルノツチフィルタが構成できる
プログラマブルノツチフィルタは、通常はゲートバイア
スでMOS 表面でいう、ある程度の反転状態にさせ、
ダイオードは順方向にバイアスし各チャンネルでの S
AWの伝播損失を最小化しておく。入力信号をモニタし
て帯域内に高レベルのCW干渉が混入していた場合には
、その出力信号成分に対応するチャンネルのダイオード
を零ボルトにまたは逆バイアスに制御する。これにより
そのチャンネルを伝播する SAWのパワーは大きく減
衰し、ノツチ特性が得られる。
第9図は10チヤンネル目のダイオードの電圧をOとし
た場合のノツチ特性を示す。ノツチフィルタシステムの
構成は第10図のようになる。
このノツチフィルタで良好なノツチ特性を得るためには
次のことが重要である。入力トランスデューサの電極指
の対数を多くしなければならない。
空間的な周波数分解能を得るために、対数を多くしなけ
ればならず、通常50対以上必要である。
斜め電極指を用いると、対数を多くしても電極端反射に
よる2次効果は少ない。また出力側は比較的対数が少な
くても良い。
[発明の効果] 以上説明した通り、本発明によれば、ノツチフィルタは
次のような利点を持つ。
i)ダイオードのバイアス制御でノツチ特性を制御する
ため、ゲートバイアス制御と異なり、応答時間が極めて
短い。
■)比較的狭帯域に大きなノツチの深さを得ることが可
能である。
1ii) DCバイアスの制御なのでダイオード制御回
路の構成が容易である。
iV)デバイス構造が比較的単純で生産性が良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による SAW装置の上面図および断面
図、第2図は入出力トランスデューサの上面図、第3図
はゲート電極下の p (n )−Siエピタキシャル
層の表面の平面図、第4図は第3図のA−A’線および
B−B’線で切った素子断面図、第5図はp(n)型エ
ピタキシャル層の表面に設けられた pn  ダイオー
ドを制御するための金属ライン平面図、第6図は本発明
によるフィルタの基本的な帯域通過フィルタ特性を示す
グラフ、第7図はチャンネル分割を説明する概念図、第
8図は挿入損失とバイアス電圧の関係を示す゛グラフ、
第9図は挿入損失と周波数の関係を示すグラフ、第10
図はノツチフィルタシステムの構成を示す概念図である
。 1・・・・・・・・・ P”(n”)−8i単結晶基板
、2・・・・・・・・・p(n)−5i工ピタキシヤル
層、3・・・・・・・・・シリコン酸化膜層、4・・・
・・・・・・ ZnO圧電薄膜層、5・・・・・・・・
・ p + (n + )−拡散領域、6・・・・・・
・・入力トランスデューサ、7・・・・・・・・パ出力
トランスデューサ、8・・・・・・・・・ゲート電極、
9・・・・・・・・・P+(n+)拡散領域、1o・・
・・・・・・・p”(n”)チャンネルストップ拡散領
域、11・・・・・・・・・金属ライン。 特許出願人 クラリオン株式会社

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)第1導電型高不純物濃度半導体基板、(b
    )該半導体基板上に形成された第1導電型エピタキシャ
    ル層、 (c)該エピタキシャル層上に形成された絶縁膜、(d
    )該絶縁膜上に形成された圧電薄膜、 (e)該圧電薄膜上に形成された表面波進行方向に垂直
    な方向に対し電極の周期が異なる入力トランスデューサ
    、出力トランスデューサ、およびそれらトランスデュー
    サ間のゲート電極、および (f)該ゲート電極下に位置する上記第1導電型エピタ
    キシャル層の中に上記表面波進行方向に沿って形成され
    た複数列の互いに接続されたダイオード群 を含むことを特徴とする弾性表面波装置。
  2. (2)上記第1導電型エピタキシャル層における上記入
    出力トランスデューサ下に位置する部位に、第1導電型
    高不純物濃度領域を有す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装置。
  3. (3)上記各ダイオード群の両側に位置する第1導電型
    エピタキシャル層に第1導電型高不純物濃度のチャンネ
    ルストップ拡散領域を有することを特徴とする、特許請
    求の範囲第1項または第2項記載の弾性表面波装置。
  4. (4)上記ダイオード群が梯子状または櫛歯状の第1導
    電型高不純物濃度拡散領域によるpnダイオードから成
    ることを特徴とする、特許請求の範囲第1項記載の弾性
    表面波装置。
  5. (5)さらに上記第1導電型エピタキシャル層上に各ダ
    イオード群をそれぞれ制御する複数の金属ラインを備え
    ることを特徴とする、特許請求の範囲第4項記載の弾性
    表面波装置。
  6. (6)(a)第1導電型高不純物濃度半導体基板、(b
    )該半導体基板上に形成された第1導電型エピタキシャ
    ル層、 (c)該エピタキシャル層上に形成された絶縁膜、(d
    )該絶縁膜上に形成された圧電薄膜、 (e)該圧電薄膜上に形成された表面波進行方向に垂直
    な方向に対し電極の周期が異なる入力トランスデューサ
    、出力トランスデューサ、およびそれらトランスデュー
    サ間のゲート電極。 (f)該ゲート電極下に位置する上記第1導電型エピタ
    キシャル層の中に上記表面波進行方向に沿って形成され
    た複数列の互いに接続された、梯子状または櫛歯状の第
    1導電型高不純物濃度拡散領域によるpnダイオードか
    ら成るダイオード群、 (g)上記第1導電型エピタキシャル層上に各ダイオー
    ド群をそれぞれ制御する複数の金属ライン、および (h)該複数の金属ラインに選択的に所定のバイアスを
    印加する制御回路 を含むことを特徴とするノッチフィルタ装置。
JP18082288A 1988-07-19 1988-07-19 弾性表面波装置およびノッチフィルタ装置 Pending JPH0229108A (ja)

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JP18082288A JPH0229108A (ja) 1988-07-19 1988-07-19 弾性表面波装置およびノッチフィルタ装置
US07/381,121 US5028101A (en) 1988-07-19 1989-07-14 Surface-acoustic-wave device and notch filter device having a plurality of diode array channels
GB8916172A GB2221588B (en) 1988-07-19 1989-07-14 Surface-acoustic-wave device
FR8909641A FR2638287A1 (fr) 1988-07-19 1989-07-18 Dispositif a onde acoustique de surface
DE3923952A DE3923952A1 (de) 1988-07-19 1989-07-19 Oberflaechenwellenbauelement

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02125511A (ja) * 1988-11-04 1990-05-14 Clarion Co Ltd 弾性表面波装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02125511A (ja) * 1988-11-04 1990-05-14 Clarion Co Ltd 弾性表面波装置

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