JPH0583068A - 表面弾性波素子 - Google Patents
表面弾性波素子Info
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- JPH0583068A JPH0583068A JP24564591A JP24564591A JPH0583068A JP H0583068 A JPH0583068 A JP H0583068A JP 24564591 A JP24564591 A JP 24564591A JP 24564591 A JP24564591 A JP 24564591A JP H0583068 A JPH0583068 A JP H0583068A
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Landscapes
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 より高い周波数域で作動することができ、か
つ損失の少ない表面弾性波素子を提供する。 【構成】 ダイヤモンド層１と、ダイヤモンド層１上に
設けられる圧電体層３と、ダイヤモンド層１と圧電体層
３の間に設けられ、両層に密着するくし型電極２ａ、２
ｂを備える表面弾性波素子において、くし型電極２ａ、
２ｂがダイヤモンド層において集束イオンビームにより
イオン注入された領域であることを特徴とする素子（図
１（ｃ）参照）。
つ損失の少ない表面弾性波素子を提供する。 【構成】 ダイヤモンド層１と、ダイヤモンド層１上に
設けられる圧電体層３と、ダイヤモンド層１と圧電体層
３の間に設けられ、両層に密着するくし型電極２ａ、２
ｂを備える表面弾性波素子において、くし型電極２ａ、
２ｂがダイヤモンド層において集束イオンビームにより
イオン注入された領域であることを特徴とする素子（図
１（ｃ）参照）。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高周波フィルタなど
に用いられる表面弾性波素子に関する。
に用いられる表面弾性波素子に関する。
【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、例え
ば、図２に示すような一般的構造を有する。表面弾性波
素子２０において、表面波の励振には圧電体２１による
圧電現象が利用される。圧電体２１に設けられた一方の
くし型電極２２に電気信号を印加すると、圧電体２１に
ひずみが生じ、これが表面弾性波となって圧電体２１を
伝播し、もう一方のくし型電極２３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、
くし型電極における電極の周期をλ０、表面弾性波の速
度をνとすれば、ｆ ０＝ν／λ０で定められる周波数ｆ
０を中心とした帯域通過特性となる。
る表面波を利用した電気−機械変換素子であり、例え
ば、図２に示すような一般的構造を有する。表面弾性波
素子２０において、表面波の励振には圧電体２１による
圧電現象が利用される。圧電体２１に設けられた一方の
くし型電極２２に電気信号を印加すると、圧電体２１に
ひずみが生じ、これが表面弾性波となって圧電体２１を
伝播し、もう一方のくし型電極２３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、
くし型電極における電極の周期をλ０、表面弾性波の速
度をνとすれば、ｆ ０＝ν／λ０で定められる周波数ｆ
０を中心とした帯域通過特性となる。
【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、しかも表面波の伝播経路上におい
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、および相関器等
に応用することができる。特に、表面弾性波フィルタ
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および各種の通信機器用フィルタに
応用されてきている。
型にすることができ、しかも表面波の伝播経路上におい
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、および相関器等
に応用することができる。特に、表面弾性波フィルタ
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および各種の通信機器用フィルタに
応用されてきている。
【０００４】上記表面弾性波素子に関して、例えば移動
通信等の分野に用いられる表面弾性波フィルタなどは、
より高い周波数域で使用できる素子が望まれている。上
式で示されるように、電極の周期λ０がより小さくなる
か、表面波の速度νがより大きくなれば、素子の周波数
特性はより高い中心周波数ｆ０を有するようになる。こ
れに関し、例えば本出願人による特開昭６４−６２９１
１は、表面弾性波の速度νを大きくするため、ダイヤモ
ンド層上に圧電体を積層した表面弾性波素子を開示して
いる。ダイヤモンド中の音速は最も大きく、しかもダイ
ヤモンドは物理的および化学的に安定である。したがっ
て、ダイヤモンドは素子のｆ０を大きくするために適当
な材料である。
通信等の分野に用いられる表面弾性波フィルタなどは、
より高い周波数域で使用できる素子が望まれている。上
式で示されるように、電極の周期λ０がより小さくなる
か、表面波の速度νがより大きくなれば、素子の周波数
特性はより高い中心周波数ｆ０を有するようになる。こ
れに関し、例えば本出願人による特開昭６４−６２９１
１は、表面弾性波の速度νを大きくするため、ダイヤモ
ンド層上に圧電体を積層した表面弾性波素子を開示して
いる。ダイヤモンド中の音速は最も大きく、しかもダイ
ヤモンドは物理的および化学的に安定である。したがっ
て、ダイヤモンドは素子のｆ０を大きくするために適当
な材料である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一方、くし型電極は、
従来、フォトリソグラフィを用いて形成されてきた。フ
ォトリソグラフィを用いる場合、微細加工技術の制約か
ら、電極幅を０．５μｍ程度より小さくすることは困難
であった。上述したようにダイヤモンドを用いることに
よって、素子の中心周波数ｆ０を大きくすることができ
るが、それ以上にｆ０を大きくしたい場合、電極幅を変
更していく必要があった。
従来、フォトリソグラフィを用いて形成されてきた。フ
ォトリソグラフィを用いる場合、微細加工技術の制約か
ら、電極幅を０．５μｍ程度より小さくすることは困難
であった。上述したようにダイヤモンドを用いることに
よって、素子の中心周波数ｆ０を大きくすることができ
るが、それ以上にｆ０を大きくしたい場合、電極幅を変
更していく必要があった。
【０００６】また、上述したダイヤモンドを用いる素子
では、ダイヤモンドと圧電体の間にくし型電極をはさむ
構造が弾性波の速度を大きくする上で好ましいが、この
構造を形成するためダイヤモンド層上にくし型電極を形
成し、その上に圧電体層を積層させると、圧電体層の厚
みがダイヤモンド層上の部分と電極上の部分で異なって
きた。このように圧電体層の厚みが異なると、弾性波の
散乱が多くなり損失が増加する。
では、ダイヤモンドと圧電体の間にくし型電極をはさむ
構造が弾性波の速度を大きくする上で好ましいが、この
構造を形成するためダイヤモンド層上にくし型電極を形
成し、その上に圧電体層を積層させると、圧電体層の厚
みがダイヤモンド層上の部分と電極上の部分で異なって
きた。このように圧電体層の厚みが異なると、弾性波の
散乱が多くなり損失が増加する。
【０００７】この発明の目的は、上記問題点を解決し、
より高い周波数域で作動することができ、かつ、損失の
少ない表面弾性波素子を提供することにある。
より高い周波数域で作動することができ、かつ、損失の
少ない表面弾性波素子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に従う表面弾性
波素子は、ダイヤモンド層と、ダイヤモンド層上に設け
られる圧電体層と、ダイヤモンド層と圧電体層の間に設
けられ、両層に密着するくし型電極とを備える素子にお
いて、くし型電極がダイヤモンド層において集束イオン
ビームによりイオン注入された領域であることを特徴と
する。
波素子は、ダイヤモンド層と、ダイヤモンド層上に設け
られる圧電体層と、ダイヤモンド層と圧電体層の間に設
けられ、両層に密着するくし型電極とを備える素子にお
いて、くし型電極がダイヤモンド層において集束イオン
ビームによりイオン注入された領域であることを特徴と
する。
【０００９】この発明に従う集束イオンビームは、液体
金属イオン源を用いることによって形成することができ
る。集束イオンビームにおいて、例えば、Ｂ−Ｐｔ、Ｂ
−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｂ−ＮｉまたはＢ−Ｂｅ−Ｓｉ−Ｎｉ−
Ｐｄを液体金属イオン源とすればＢ＋イオンを、Ａｓ−
Ｐｔを液体金属イオン源とすればＡｓ２＋イオンを注入
することができる。また、集束イオンビームのビーム径
は最小で数十ｎｍとすることができるため、微細な領域
（クォーターミクロンレベルの領域）にイオン注入する
ことができる。さらに、集束イオンビームを用いればマ
スクレスでイオン注入することができる。
金属イオン源を用いることによって形成することができ
る。集束イオンビームにおいて、例えば、Ｂ−Ｐｔ、Ｂ
−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｂ−ＮｉまたはＢ−Ｂｅ−Ｓｉ−Ｎｉ−
Ｐｄを液体金属イオン源とすればＢ＋イオンを、Ａｓ−
Ｐｔを液体金属イオン源とすればＡｓ２＋イオンを注入
することができる。また、集束イオンビームのビーム径
は最小で数十ｎｍとすることができるため、微細な領域
（クォーターミクロンレベルの領域）にイオン注入する
ことができる。さらに、集束イオンビームを用いればマ
スクレスでイオン注入することができる。
【００１０】この発明に従うダイヤモンド層は、表面弾
性波素子を作り込むための基板とすることができる他、
適当な材料の基板上に形成されたダイヤモンド層として
もよい。ダイヤモンド層は単結晶および多結晶のいずれ
であってもよい。また、ダイヤモンド層は、例えば、炭
化水素等を原料ガスとする気相合成によって形成するこ
とができる。この気相合成法は、電子放射材を加熱して
原料ガスを活性化する方法、プラズマにより原料ガスを
励起する方法、光によりガスを分解励起する方法および
イオン衝撃により原料ガスから多結晶ダイヤモンドを成
長させる方法等を含む。一方、基板としてのダイヤモン
ドは、例えば、温度差法により超高圧下で合成した単結
晶ダイヤモンドを加工して準備することができる。
性波素子を作り込むための基板とすることができる他、
適当な材料の基板上に形成されたダイヤモンド層として
もよい。ダイヤモンド層は単結晶および多結晶のいずれ
であってもよい。また、ダイヤモンド層は、例えば、炭
化水素等を原料ガスとする気相合成によって形成するこ
とができる。この気相合成法は、電子放射材を加熱して
原料ガスを活性化する方法、プラズマにより原料ガスを
励起する方法、光によりガスを分解励起する方法および
イオン衝撃により原料ガスから多結晶ダイヤモンドを成
長させる方法等を含む。一方、基板としてのダイヤモン
ドは、例えば、温度差法により超高圧下で合成した単結
晶ダイヤモンドを加工して準備することができる。
【００１１】この発明に従う圧電体層は、ＺｎＯ、Ａｌ
Ｎ、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，
Ｔｉ）Ｏ３、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＯ２、
Ｔａ ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＢｅＯ、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、Ｋ
ＮｂＯ３、ＺｎＳ、ＺｎＳｅおよびＣｄＳからなる群か
ら選択された１つまたは２つ以上の化合物を主成分とす
ることができる。圧電体層は、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
ためには、表面波の散乱が少ない単結晶がより好まし
い。また、ＺｎＯ、ＡｌＮおよびＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ
３等の圧電体層は、ＣＶＤ法によって形成することがで
きる。
Ｎ、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，
Ｔｉ）Ｏ３、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＳｉＯ２、
Ｔａ ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＢｅＯ、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７、Ｋ
ＮｂＯ３、ＺｎＳ、ＺｎＳｅおよびＣｄＳからなる群か
ら選択された１つまたは２つ以上の化合物を主成分とす
ることができる。圧電体層は、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
ためには、表面波の散乱が少ない単結晶がより好まし
い。また、ＺｎＯ、ＡｌＮおよびＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ
３等の圧電体層は、ＣＶＤ法によって形成することがで
きる。
【００１２】
【発明の作用効果】この発明の素子では、ダイヤモンド
層の表面部分で所定の領域がイオン注入によって電気的
に活性化され、くし型電極とされている。このようにダ
イヤモンド層にくし型電極を作り込んだため、その上に
形成される圧電体層は電極上の部分とダイヤモンド層上
の部分とで厚みが異なることなく、均一の厚さで形成さ
れる。したがって、この発明に従えば、上述した従来の
表面弾性波素子に比べ弾性波の散乱が抑制された低損失
の素子を提供することができる。
層の表面部分で所定の領域がイオン注入によって電気的
に活性化され、くし型電極とされている。このようにダ
イヤモンド層にくし型電極を作り込んだため、その上に
形成される圧電体層は電極上の部分とダイヤモンド層上
の部分とで厚みが異なることなく、均一の厚さで形成さ
れる。したがって、この発明に従えば、上述した従来の
表面弾性波素子に比べ弾性波の散乱が抑制された低損失
の素子を提供することができる。
【００１３】また、この発明の素子において、くし型電
極は集束イオンビームによって形成されるので、電極幅
λ０をクォーターミクロンレベルにすることができる。
そして電極幅の精度も高い。したがって、この発明の素
子は、従来よりも高い周波数域で作動させることがで
き、しかも優れた信頼性を有する。
極は集束イオンビームによって形成されるので、電極幅
λ０をクォーターミクロンレベルにすることができる。
そして電極幅の精度も高い。したがって、この発明の素
子は、従来よりも高い周波数域で作動させることがで
き、しかも優れた信頼性を有する。
【００１４】さらに、集束イオンビームによるイオン注
入は、上述したようにマスクレスで実施することができ
る。すなわち、レジスト形成工程なしにくし型電極を直
接形成することができるので、その製造工程を大幅に短
縮することができる。またさらに、集束イオンビームに
よる電極形成はコンピュータの情報に従って自動的に行
なうことができるため、電極についてカスタムメイドの
表面弾性波素子を容易に提供することができる。このよ
うに、この発明の素子は少量多品種生産に適している。
入は、上述したようにマスクレスで実施することができ
る。すなわち、レジスト形成工程なしにくし型電極を直
接形成することができるので、その製造工程を大幅に短
縮することができる。またさらに、集束イオンビームに
よる電極形成はコンピュータの情報に従って自動的に行
なうことができるため、電極についてカスタムメイドの
表面弾性波素子を容易に提供することができる。このよ
うに、この発明の素子は少量多品種生産に適している。
【００１５】
【実施例】この発明に従う高周波フィルタを以下の通り
作成した。
作成した。
【００１６】図１（ａ）を参照して、まず単結晶ダイヤ
モンドの基板を準備した。この基板を集束イオンビーム
装置に設置し、液体金属イオン源にＢ−Ｎｉを用い、引
出し電極とエミッタ電極の間に約１００ｋｅＶの電圧を
かけてＢ＋イオンビームを発生させた。イオンビームを
走査しながらマスクレスで基板１にＢ＋イオンを注入し
た。ビームの走査によりイオン注入された領域はくし型
電極の形状とされた。次に、アニーリングによって、イ
オン注入された領域は、ｐ型低抵抗層からなる０．３μ
ｍライン＆スペースのくし型電極２ａおよび２ｂとされ
た（図１（ｂ））。続いて、基板をマグネトロンスパッ
タ装置に移し、スパッタ出力１００Ｗ、基板温度３８０
℃の条件下、ＺｎＯ多結晶体を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圧電体３を基板１上に堆積させた。（図１
（ｃ））。以上の方法により形成した高周波フィルタの
共振周波数は約８ＧＨｚであった。
モンドの基板を準備した。この基板を集束イオンビーム
装置に設置し、液体金属イオン源にＢ−Ｎｉを用い、引
出し電極とエミッタ電極の間に約１００ｋｅＶの電圧を
かけてＢ＋イオンビームを発生させた。イオンビームを
走査しながらマスクレスで基板１にＢ＋イオンを注入し
た。ビームの走査によりイオン注入された領域はくし型
電極の形状とされた。次に、アニーリングによって、イ
オン注入された領域は、ｐ型低抵抗層からなる０．３μ
ｍライン＆スペースのくし型電極２ａおよび２ｂとされ
た（図１（ｂ））。続いて、基板をマグネトロンスパッ
タ装置に移し、スパッタ出力１００Ｗ、基板温度３８０
℃の条件下、ＺｎＯ多結晶体を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圧電体３を基板１上に堆積させた。（図１
（ｃ））。以上の方法により形成した高周波フィルタの
共振周波数は約８ＧＨｚであった。
【００１７】一方、上記実施例においてくし型電極の形
成のみ通常のフォトリソグラフィおよび通常のイオン注
入装置を用いてＢ＋注入を行ない、他は上記実施例と同
様にして表面弾性波素子を形成した。その結果、約０．
６μｍライン＆スペースのくし型電極が形成され、素子
の共振周波数は約４ＧＨｚであった。
成のみ通常のフォトリソグラフィおよび通常のイオン注
入装置を用いてＢ＋注入を行ない、他は上記実施例と同
様にして表面弾性波素子を形成した。その結果、約０．
６μｍライン＆スペースのくし型電極が形成され、素子
の共振周波数は約４ＧＨｚであった。
【００１８】以上の結果より、この発明に従う素子はよ
り高い周波数域で作動できるものであることが明らかと
なった。
り高い周波数域で作動できるものであることが明らかと
なった。
【図１】この発明に従う表面弾性波素子の一例につい
て、その製造工程を示すための断面図である。
て、その製造工程を示すための断面図である。
【図２】表面弾性波素子の一般的構造を示す斜視図であ
る。
る。
１ 基板 ２ａ、２ｂ くし型電極 ３ ＺｎＯ圧電体
フロントページの続き (72)発明者 藤森 直治 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
Claims (1)
- 【請求項１】 ダイヤモンド層と、前記ダイヤモンド層
上に設けられる圧電体層と、前記ダイヤモンド層と前記
圧電体層の間に設けられ、両層に密着するくし型電極と
を備える表面弾性波素子において、 前記くし型電極が、前記ダイヤモンド層において集束イ
オンビームによりイオン注入された領域であることを特
徴とする、表面弾性波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24564591A JPH0583068A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 表面弾性波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24564591A JPH0583068A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 表面弾性波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0583068A true JPH0583068A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17136734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24564591A Pending JPH0583068A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 表面弾性波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0583068A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996012344A1 (en) * | 1994-10-13 | 1996-04-25 | Kobe Steel Usa, Inc. | Diamond surface acoustic wave devices and associated method |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP24564591A patent/JPH0583068A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996012344A1 (en) * | 1994-10-13 | 1996-04-25 | Kobe Steel Usa, Inc. | Diamond surface acoustic wave devices and associated method |
| US5576589A (en) * | 1994-10-13 | 1996-11-19 | Kobe Steel Usa, Inc. | Diamond surface acoustic wave devices |
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