JPH04341005A - ダイヤモンド状膜を用いた表面弾性波素子 - Google Patents

ダイヤモンド状膜を用いた表面弾性波素子

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JPH04341005A
JPH04341005A JP14068491A JP14068491A JPH04341005A JP H04341005 A JPH04341005 A JP H04341005A JP 14068491 A JP14068491 A JP 14068491A JP 14068491 A JP14068491 A JP 14068491A JP H04341005 A JPH04341005 A JP H04341005A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波フィルタ等に用
いられる表面弾性波素子に関し、特に圧電体層の形成等
に有利なダイヤモンド状層を用いた表面弾性波素子及び
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】表面弾
性波素子は固体表面を伝搬する弾性波を応用した素子で
あり、従来、LiNbO3 のような圧電性が高く且つ
音波吸収損失が少ない結晶基板上に簾状電極を形成する
ことにより製造されていた。このような表面弾性波素子
において伝搬される周波数は表面波の波長及び音速に依
存するため、これらを改善してGHzの高周波数に対応
させることが考えられる。そして、表面波の波長は簾状
電極の電極の配列のピッチにより決まり、これを細かく
する程、表面波の高周波化を図ることができる。しかし
ながら、エッチング技術等の微細加工技術に限界がある
ため、電極の配列のピッチの微細化による高周波化は現
状では困難である。一方、音速は基板材料で決まるため
、音速が10000m/sを超えるサファイヤやダイヤ
モンド状層を圧電体膜と組み合わせて使用することによ
って、高周波化を図る技術が近年開発されている。
【0003】昭和62年7月16日に出願された特開昭
64−20714号は、基板上にダイヤモンド薄膜、イ
ンタデジタルトランスデューサー及び圧電体膜とを組み
合わせて備えた表面波装置を開示している。この出願に
おいて、ダイヤモンド薄膜は、スパッタリング、真空蒸
着、イオンプレーティング、CVD等の方法で形成され
ることが記載されている。
【0004】昭和62年9月3日に出願された特開昭6
2−220937号は、単結晶または多結晶ダイヤモン
ド層と圧電体層と電極層とを有する表面弾性波素子を開
示しており、同一出願人により昭和62年10月16日
に出願された特開平1−103310号は、ダイヤモン
ド状炭素膜層と圧電体層と電極層とを有する表面弾性波
素子を開示している。しかしながら、かかるダイヤモン
ド状炭素膜層の物性及び作成条件は何ら特定されていな
い。
【0005】昭和63年3月15日に出願された特開昭
1−233819号及び昭和63年9月1日に出願され
た特開昭2−20910号には、単結晶半導体基板上に
、ダイヤモンド結晶薄膜及び窒化アルミニウム薄膜を順
次形成した三層複合構造弾性表面波素子が開示されてお
り、同一出願人により昭和63年11月18日に出願さ
れた特開昭2−137413号には、誘電体薄膜及び圧
電体薄膜が形成されたダイヤモンド単結晶を基板に埋め
込んだ弾性表面波デバイスの製造方法が記載されている
。これらの出願はいずれも単結晶等の結晶体ダイヤモン
ドを対象としている。
【0006】また、平成1年3月14日に特許出願され
た特開平2−239715号には、ダイヤモンド基板上
に圧電体薄膜が形成された弾性表面波基板が開示されて
おり、ダイヤモンドとして人工及び天然ダイヤモンドを
対象としているが、製法や物性の詳細は何ら記載されて
いない。
【0007】上記の従来技術において、単結晶または多
結晶ダイヤモンドを用いる弾性表面波素子は、ダイヤモ
ンド膜の平滑度が低いため、圧電体層の結晶成長が容易
でなく、ダイヤモンド層上に形成された圧電体層の表面
平滑度や結合強度にも問題があった。
【0008】一方、非晶質ダイヤモンドであるダイヤモ
ンド状層は、その製造条件等によって、屈折率、硬度、
密度等の物性が異なる種々のものが得られ、表面弾性波
素子の周波数特性や製造容易性はダイヤモンド状層の物
性に著しく依存する。例えば、特願平2−83221号
には、ダイヤモンド状層は主に4種類のものに分類でき
ることが記載されている。
【0009】しかしながら、上記の従来技術のうちダイ
ヤモンド状層を用いた特開平1−103310号は、そ
の物性及び製造条件は何等記載されておらず、ダイヤモ
ンド状層は特定できない。出願人の調査及び研究によれ
ば単にダイヤモンド状層を用いただけでは良好な特性を
有する表面弾性波素子は得られない。特に、所定のビッ
カース硬度等の物性値を有するダイヤモンド状層でなけ
れば、圧電体膜の結晶成長及び後処理等が困難であり、
良好な素子を得ることができないことがわかった。
【0010】そこで本発明の目的は、圧電体膜の形成、
後処理が容易であり且つ素子の平滑度が高く、それによ
って良好な表面弾性波素子機能をもたらす、ダイヤモン
ド状層を用いた表面弾性波素子及びその製造方法を提供
することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者は、異なる物性
値を有する種々のダイヤモンド状層を用いて表面弾性波
素子を作製し、その特性及び製造容易性等を鋭意検討し
たところ、所定のビッカース硬度、密度等を有するダイ
ヤモンド状層を用いた場合だけ、表面弾性波素子の製造
に好適であり且つ良好な特性を有する表面弾性波素子を
得ることがきることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【0012】すなわち本発明は、ダイヤモンド状層と、
圧電体層と、電極層とを含む表面弾性波素子であって、
ダイヤモンド状層のビッカース硬度が6500〜900
0kg/mm2であることを特徴とする表面弾性波素子
を提供するものである。
【0013】本発明に用いるダイヤモンド状層とは、炭
素主成分とし、微量不純物として水素等を含む非晶質構
造の薄膜である。かかるダイヤモンド状層は単結晶及び
他結晶のダイヤモンド結晶体に比べて、膜の強度が十分
高く取扱いが容易であり、基板への密着性も十分である
。さらに、膜の平滑度が高いため圧電膜のC軸配向性が
改善される。また、ダイヤモンド状層は屈折率が高いた
め膜が緻密であり、これも圧電体のC軸配向性に有利と
なる。
【0014】本発明に従えば、ダイヤモンド状層のビッ
カース硬度が6500〜9000kg/mm2の範囲に
ある必要がある。ここにビッカース硬度を制限したのは
、硬度はダイヤモンド状層の耐熱性に強く依存しており
、この範囲にあるダイヤモンド状層は十分な耐熱性を有
するからである。これによりダイヤモンド状層は圧電体
膜を真空成膜する際に必要な基板温度に十分に耐えるこ
とができ、さらに成膜した圧電体膜の後処理を可能にし
て圧電体膜の結晶性を向上することができる。特にこの
後処理には500℃ほどの高温が要求される。ビッカー
ス硬度が上記範囲内にないと、ダイヤモンド状層上に形
成した圧電体層、例えば、ZnO2 層のC軸配向性は
低くなる。
【0015】また、ダイヤモンド状層の密度が、2.3
5〜2.41の範囲にあることが好ましく、屈折率が3
.45〜3.50にあることが好ましい。密度及び屈折
率が上記範囲内にあることにより、一層平滑な膜であり
密度が高く、屈折率が高いことは膜が緻密であることで
あり、その上に形成される圧電体膜の平滑度及びダイヤ
モンド状層との結合性も向上し、圧電体膜のC軸配向し
易くなる。さらに、この範囲の物性値を有することでダ
イヤモンド状層が緻密になり、圧電体膜の結晶成長が容
易になるというということが非常に重要である。
【0016】本発明に用いるダイヤモンド状層は、種々
の方法で形成できるが、特に、平滑度の高いダイヤモン
ド状層が得られるという理由でイオン化蒸着法が好まし
い。膜厚は特に制限されないが1〜20μm程度が良好
である。また、上記ビッカース硬度、密度、屈折率との
間には、相関関係があることが中山らにより見出されて
おり(特願平2−144480)、かかる関係を用いる
ことにより容易に上記物性値の範囲内のダイヤモンド状
層を製造することができる。
【0017】上記のようなダイヤモンド状層は、一般に
、基板上に形成する。基板材料は特に制限されず、ガラ
ス、アルミナ等を用いることができる。
【0018】本発明に用いる圧電体膜は、ZnO、Al
N,ZnS,LiNbO3 、Pb(Zr,Ti)O3
 、LiTaO3 、SiO2 、Ta2 O5 等を
用いることが出来るが特にそれらに制限されない。Al
NはZnOよりも音速を向上出来るため有利である。こ
れらの圧電材料は、スパッタリング、真空蒸着、CVD
等の種々の方法により形成できる。これらの圧電体膜は
一般にはダイヤモンド状層上に形成されるが、成膜時の
基板温度を高くし、さらに成膜後に圧電体の配向性を向
上するために追加の熱処理を施すのが好ましい。特に本
発明の所定のビッカース硬度を有するダイヤモンド状層
は良好な耐熱性を有するのでかかる後処理に好適である
【0019】本発明に用いる電極層は、アルミニウム、
金等の金属が用いられる。電極層の形成は、フォトリソ
グラフィーが好適である。電極層の形成位置は、特に限
定されず、圧電体層上、ダイヤモンド状層上のいずれで
もかまわない。また、対抗電極の位置も上記のように特
に制限されない。
【0020】さらに本発明は、ダイヤモンド状層と、圧
電体層と、電極層とを含む表面弾性波素子を製造する方
法であって、ビッカース硬度が6500〜9000kg
/mm2のダイヤモンド膜をイオン化蒸着法により形成
することを特徴とする表面弾性波素子の製造方法をも提
供するものである。圧電体層、電極層は、それぞれ上記
のような方法で製造することができ、各層の形成順序は
特に制限されない。
【0021】以下に本発明の実施例を示すが、本発明は
それらに制限されるものではない。
【0022】
【実施例】
ダイヤモンド状層の形成 イオン化蒸着法により、特開平第1−234396号、
同第1−234397号、同2−196095号等に記
載されたイオン化蒸着装置を用いて、シリコンウェハー
基板上にダイヤモンド状層を形成させた。形成条件は以
下の通りである。
【0023】メタンガスを導入しガス圧を0.1Tor
rとして熱陰極フィラメントに放電を起こさせた。磁束
密度400ガウス、基体電圧Va=−300V、基体温
度200℃とした。またフィラメントには電流If=2
5Aを流した。フィラメントはコイル状としその幅3m
m、その回りを取り囲む電極36との隙間を8mmとし
た。 グリッドは5mm/分の速度で振動させた。なお、ビッ
カース硬度は電流値を変えることで調整できる。
【0024】また、同様の基板上にRFプラズマCVD
法及びマイクロ波プズマCVD法によりダイヤモンド状
層を同一基板上に形成した。結果を第1表に示す。
【0025】
【表1】 同表より、本発明の6500から9000kg/mm2
 のビッカース硬度を有するダイヤモンド膜は500℃
以上の耐熱温度を有しており、その上に形成する成膜基
板温度を温度を上昇させることができること並びに成膜
した圧電体層の加熱処理に絶え得ることがわかる。また
、形成されたダイヤモンド状層の平滑度を同表に示した
。平滑度はDEKTAK  IIA(ULVAC社)に
より測定した。イオン化蒸着法により形成したダイヤモ
ンド状層は良好な平滑度を有することがわかる。
【0026】屈折率及び密度の測定 屈折率はエリプソメーターにより測定した。密度はMg
O上に作成した膜を塩酸で剥離し測定した。
【0027】圧電体層の成膜 スパッタ法によりAlN膜を上記のダイヤモンド状層上
に形成した。成膜温度を第1表中に示す。成膜条件はガ
ス圧2.2×10−3Torr、スパッタ用RF電源2
00W、Ar/N2 のガス比1/1、成膜の膜厚2.
4μmとした。 (1) 付着力等の測定 SEBASTIAN装置を用いて測定した。 (2) AlNの熱処理 熱処理炉へ入れ熱処理する。 (3) 熱処理前後のAlN層の配向性AlNのX線回
折を測定する。(002)面の角度に固定しそのロッキ
ングカーブを測定する。その標準偏差σよりC軸配向性
が評価できる。
【0028】電極の形成 Alを蒸着して電極を作成する。こうして得られた本発
明の表面弾性波素子の断面図を第2図に示す。図中、1
は基板、2はダイヤモンド状層、3は圧電体層、4は電
極を示す。本発明の表面弾性波素子の構造は図の構造に
限定されず、本発明の範囲内で、当業者ならば、電極の
位置、や対抗電極の有無等の任意に選択でき、それらは
本発明の範囲に包含される。
【0029】
【発明の効果】本発明の方法によれば、圧電体層の結晶
配向性を十分に向上することができ、ダイヤモンド層と
圧電体層の結合性も良好であり、さらに平滑な圧電体層
を形成することができる。この方法により得られた本発
明の表面弾性波素子は、機械的強度、音速等において高
性能、高品位の表面弾性波素子であるため、高周波フィ
ルタ等の用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】  基板上に形成したダイヤモンド状膜のビッ
カース硬度と耐熱温度の関係を示す図である。
【図2】  本発明の一具体例である表面弾性波素子構
造を示す図である。
【符号の説明】
1  基板、 2  ダイヤモンド状層、 3  圧電体層、 4  電極、

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ダイヤモンド状層と、圧電体層と、電
    極層とを含む表面弾性波素子であって、ダイヤモンド状
    層のビッカース硬度が6500〜9000kg/mm2
    であることを特徴とする表面弾性波素子。
  2. 【請求項2】  ダイヤモンド状層と、圧電体層と、電
    極層とを含む表面弾性波素子であって、ダイヤモンド状
    層の屈折率が2.35〜2.41であり且つ密度が3.
    45〜3.50であることを特徴とする表面弾性波素子
  3. 【請求項3】  ダイヤモンド状層と、圧電体層と、電
    極層とを含む表面弾性波素子を製造する方法であって、
    ダイヤモンド膜をビッカース硬度が6500〜9000
    kg/mm2になるように形成することを特徴とする表
    面弾性波素子の製造方法。
  4. 【請求項4】  上記ダイヤモンド状層がイオン化蒸着
    法により形成される請求項1〜3のいずれか一項の表面
    弾性波素子。
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KR20020007212A (ko) * 2000-07-19 2002-01-26 무라타 야스타카 박막, 박막 제조 방법 및 전자 소자
KR100858600B1 (ko) * 2001-10-05 2008-09-17 스미토모덴키고교가부시키가이샤 표면 탄성파 소자용 다이아몬드 기판 및 표면 탄성파 소자

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5838090A (en) * 1995-02-09 1998-11-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Surface acoustic wave device
KR20020007212A (ko) * 2000-07-19 2002-01-26 무라타 야스타카 박막, 박막 제조 방법 및 전자 소자
US6931701B2 (en) 2000-07-19 2005-08-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method for manufacturing a thin film
KR100858600B1 (ko) * 2001-10-05 2008-09-17 스미토모덴키고교가부시키가이샤 표면 탄성파 소자용 다이아몬드 기판 및 표면 탄성파 소자

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