JPS5856514A - 表面弾性波素子 - Google Patents
表面弾性波素子Info
- Publication number
- JPS5856514A JPS5856514A JP56153826A JP15382681A JPS5856514A JP S5856514 A JPS5856514 A JP S5856514A JP 56153826 A JP56153826 A JP 56153826A JP 15382681 A JP15382681 A JP 15382681A JP S5856514 A JPS5856514 A JP S5856514A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acoustic wave
- surface acoustic
- silicon substrate
- zinc oxide
- oxide film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02818—Means for compensation or elimination of undesirable effects
- H03H9/02834—Means for compensation or elimination of undesirable effects of temperature influence
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02574—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate
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- Physics & Mathematics (AREA)
- 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。
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、高効率で呻作し得る構造の表面弾性波素子に
関するものである。
関するものである。
弾性体表面に沿って伝播す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に表面弾性波は物質表面に集中して
伝播する波動であること。第2にその伝播速度は電磁波
速度の約10−5倍であり。
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に表面弾性波は物質表面に集中して
伝播する波動であること。第2にその伝播速度は電磁波
速度の約10−5倍であり。
素子の小型化と高密度化が口■能であること。第3にI
Cと組み合わせた新らしい素子の実現が期待できること
、等が挙げられる。
Cと組み合わせた新らしい素子の実現が期待できること
、等が挙げられる。
第1図は従来の表面弾性波素子の一例を示すもので、l
はI、lNbO3から成る圧電性単結晶基板、2.3は
その表面に設けられた(し型電極であり。
はI、lNbO3から成る圧電性単結晶基板、2.3は
その表面に設けられた(し型電極であり。
例えば2は入力電極、3は出力電極として使用される。
ここで入力電極2から励振された表面弾性波は上記LI
NbO3圧電性単結晶基板1表面を伝播して出力電極3
から取り出される。
NbO3圧電性単結晶基板1表面を伝播して出力電極3
から取り出される。
以上の構造の表面弾性波素子は、電気機械結合係数Kが
大きいため、くし型電極を備えたフィルタ等に適用した
場合は広帯域特性が実現でき、マツチングが取り易く、
押入損失も小さくできまたくし型電極のくしの数も少な
くできるので、素子の小型化が実現できてコストダウン
が削れる等の多くの利点を有している。しかしながらそ
の反面、基板がIi IN b03単一材料から構成さ
れているために、素子の伝播速度および電気機械結合係
数が表面の&1、晶軸方向、それに対する表面弾性波の
伝播方向によって固定化されてしまう欠点を有(−てい
る。
大きいため、くし型電極を備えたフィルタ等に適用した
場合は広帯域特性が実現でき、マツチングが取り易く、
押入損失も小さくできまたくし型電極のくしの数も少な
くできるので、素子の小型化が実現できてコストダウン
が削れる等の多くの利点を有している。しかしながらそ
の反面、基板がIi IN b03単一材料から構成さ
れているために、素子の伝播速度および電気機械結合係
数が表面の&1、晶軸方向、それに対する表面弾性波の
伝播方向によって固定化されてしまう欠点を有(−てい
る。
この欠点を除去し特性に柔軟性を持たせる試みとして1
例えば第2図あるいは第3図のように酸化亜鉛膜/シリ
コン構造の素子が提案されている。
例えば第2図あるいは第3図のように酸化亜鉛膜/シリ
コン構造の素子が提案されている。
同図において4はシリコン基板で(100)面と等価な
面でカントされたもの、また表面弾性波を伝播させる方
向はシリコンの(1,00)軸方向と等価な方向である
。6.7はこのシリコン基板4上に設けられた電極、5
は電極6.7およびシリコン基板4表面に形成された酸
化亜鉛膜、8はこの酸化亜鉛膜5表面に形成された金属
膜である。
面でカントされたもの、また表面弾性波を伝播させる方
向はシリコンの(1,00)軸方向と等価な方向である
。6.7はこのシリコン基板4上に設けられた電極、5
は電極6.7およびシリコン基板4表面に形成された酸
化亜鉛膜、8はこの酸化亜鉛膜5表面に形成された金属
膜である。
しかしながら以上の構造の素子においても、電気機械結
合係数Kが第1図構造の素子に比べて小さい欠点がある
。
合係数Kが第1図構造の素子に比べて小さい欠点がある
。
本発明は以上の問題に対処してなされたもので、基板材
料として(11,0)面と等価な面でカットされたシリ
コンを用い、このシリコン基板上に電極を設け、この電
極表面を含む上記シリコン基板表面に酸化亜鉛膜を形成
するようにした構造の表面弾性波素子を提供するもので
ある。以下図面を参照して本発明実施例を説明する。
料として(11,0)面と等価な面でカットされたシリ
コンを用い、このシリコン基板上に電極を設け、この電
極表面を含む上記シリコン基板表面に酸化亜鉛膜を形成
するようにした構造の表面弾性波素子を提供するもので
ある。以下図面を参照して本発明実施例を説明する。
第4図は本発明実施例による表面弾性波素子を示す断面
図で、4Δはシリコン基板で(110)面と等価な面で
カットされたものから成り、6.7はこのシリコン基板
4A上に設けられたくし型電極。
図で、4Δはシリコン基板で(110)面と等価な面で
カットされたものから成り、6.7はこのシリコン基板
4A上に設けられたくし型電極。
5はくし型電極6.7表面を含む上記シリコン基板4A
表面に形成され圧電軸がシリコン基板4A面に垂直にな
るように形成された酸化亜鉛膜である。
表面に形成され圧電軸がシリコン基板4A面に垂直にな
るように形成された酸化亜鉛膜である。
以上の構造の表面弾性波素子の入力電極6に対し、上記
シリコンの〔00]〕軸方向と等価な方向に表面弾性波
としてセザワ波を励振させる。これにより表面弾性波は
酸化亜鉛膜5表面を伝播して出力電極7に至る。
シリコンの〔00]〕軸方向と等価な方向に表面弾性波
としてセザワ波を励振させる。これにより表面弾性波は
酸化亜鉛膜5表面を伝播して出力電極7に至る。
第5図は以上の本発明実施例によって舟られた特性曲線
を示すもので、横軸は酸化亜鉛膜5の膜厚)1の規格化
された厚さを2πh/λ(ここでλは表面弾性波の波長
)で示し、縦軸は電気機械結合係数にの二乗値Kを百分
率で示す。酸化亜鉛膜5の膜厚りの変化に応じてに値は
曲線へのような変化をする。なおこの曲線Aは表面弾性
波のうち上記のようなセザワ波についての曲線を示して
いる。
を示すもので、横軸は酸化亜鉛膜5の膜厚)1の規格化
された厚さを2πh/λ(ここでλは表面弾性波の波長
)で示し、縦軸は電気機械結合係数にの二乗値Kを百分
率で示す。酸化亜鉛膜5の膜厚りの変化に応じてに値は
曲線へのような変化をする。なおこの曲線Aは表面弾性
波のうち上記のようなセザワ波についての曲線を示して
いる。
また曲線B(・ま第2図のように(100)面と等価な
面でカントされたシリコン基板4を用いた素子に対して
、シリコンの〔001〕軸方向と等価な方向にセザワ波
を励振させた場合のに特性を示すものである。
面でカントされたシリコン基板4を用いた素子に対して
、シリコンの〔001〕軸方向と等価な方向にセザワ波
を励振させた場合のに特性を示すものである。
第5図の特性から明らかなように、シリコンの(001
)軸方向と等価な方向に表面弾性波を伝播させた場合、
酸化亜鉛膜5の膜厚りを1.2 (2πh/λ〈3,0
の範囲となるように選ぶことにより、高効率で動作さ
せ得る大きな値の電気機械結合係数を得ることができる
。
)軸方向と等価な方向に表面弾性波を伝播させた場合、
酸化亜鉛膜5の膜厚りを1.2 (2πh/λ〈3,0
の範囲となるように選ぶことにより、高効率で動作さ
せ得る大きな値の電気機械結合係数を得ることができる
。
第6図は本発明の他の実施例を示すもので、酸化亜鉛膜
5表面に誘電体膜9例えば二酸化シリコンを形成した構
造を示すものである。
5表面に誘電体膜9例えば二酸化シリコンを形成した構
造を示すものである。
第7図は本発明のその他の実施例による表面弾性波素子
を示す断面図で、酸化亜鉛膜5表面に金属膜8を形成し
た構造を示すものである。
を示す断面図で、酸化亜鉛膜5表面に金属膜8を形成し
た構造を示すものである。
以上の構造の表面弾性波素子の入力電極6に対して、シ
リコンの〔00])軸方向と等価な方向妊表面弾性波と
してセザワ波を励振させることにより第8図のような特
性曲線が得られた。第7図の構造において金属膜8の膜
厚Hが上記表面弾性波の波長に比べて十分小さい場合は
、酸化亜鉛膜6の膜厚りの変化に応じてに値は曲MIA
のような変化をする。なおこの曲線Aは表面弾性波のう
ち上記のようなセザワ波についての曲線す示している。
リコンの〔00])軸方向と等価な方向妊表面弾性波と
してセザワ波を励振させることにより第8図のような特
性曲線が得られた。第7図の構造において金属膜8の膜
厚Hが上記表面弾性波の波長に比べて十分小さい場合は
、酸化亜鉛膜6の膜厚りの変化に応じてに値は曲MIA
のような変化をする。なおこの曲線Aは表面弾性波のう
ち上記のようなセザワ波についての曲線す示している。
また曲#Bは第3図のように(100)面と等価な面で
カントされたシリコン基板4を用いた素子に対して、シ
リコンの〔001〕軸方向と等価な方向にセザワ波を励
振させた場合のに特性を示すものである。
カントされたシリコン基板4を用いた素子に対して、シ
リコンの〔001〕軸方向と等価な方向にセザワ波を励
振させた場合のに特性を示すものである。
第8図の特性から明らかなように、シリコンの[001
]軸方向と等価な方向に表面弾性波を伝播させた場合、
酸化亜鉛膜5の膜厚りを1.0(2πh/λ<2.6
の範囲となるように選ぶことにより、高効率で動作させ
得る大きな値の電気機械結合係数を得ることができる。
]軸方向と等価な方向に表面弾性波を伝播させた場合、
酸化亜鉛膜5の膜厚りを1.0(2πh/λ<2.6
の範囲となるように選ぶことにより、高効率で動作させ
得る大きな値の電気機械結合係数を得ることができる。
なお酸化亜鉛膜5表面に形成される金属膜8は。
くし型電極6,7の少なくとも交差幅部分の真上に位置
するように形成されればよい。
するように形成されればよい。
以上において、電気機械結合係数には酸化亜鉛膜5の膜
厚り、シリコン基板4Aのカット面あるいは表面弾性波
の伝播軸等を変化させることにより、任意に設定するこ
とができる。
厚り、シリコン基板4Aのカット面あるいは表面弾性波
の伝播軸等を変化させることにより、任意に設定するこ
とができる。
なお本文実施例中では酸化亜鉛膜5の圧電軸がシリコン
基板4Aに対して垂直に形成された場合な示したが、基
板面に垂直な方向からの傾きがほぼ10度以下の圧電軸
の場合−もほぼ同等の特性が得られることを確かめた。
基板4Aに対して垂直に形成された場合な示したが、基
板面に垂直な方向からの傾きがほぼ10度以下の圧電軸
の場合−もほぼ同等の特性が得られることを確かめた。
またシリコン基板4Aのカット面および表面弾性波を励
振すべき伝播軸は、それぞれ(IIO)面と等価な而お
よびシリコンの(001)軸方向と等価な方向から数度
ずれている場合にもほぼ同等の特性が得られることがわ
かった。
振すべき伝播軸は、それぞれ(IIO)面と等価な而お
よびシリコンの(001)軸方向と等価な方向から数度
ずれている場合にもほぼ同等の特性が得られることがわ
かった。
表面弾性波を伝播させる方向はシリコンの〔001〕軸
方向と等価な方向以外の方向に選んだ場合にもまた酸化
亜鉛膜を1.0<2πh/λ<3.0以外に選んだ場合
にも同様な高効率な動作が期待される。
方向と等価な方向以外の方向に選んだ場合にもまた酸化
亜鉛膜を1.0<2πh/λ<3.0以外に選んだ場合
にも同様な高効率な動作が期待される。
さらにくし型構造電極を配置しない場合で本、シリコン
基板と酸化亜鉛膜内に発生する電気的゛ポテンシャルを
利用する様な素子において、高効率で動作し得る表面弾
性波素子の実現が期待される。
基板と酸化亜鉛膜内に発生する電気的゛ポテンシャルを
利用する様な素子において、高効率で動作し得る表面弾
性波素子の実現が期待される。
以上説明して明らかなように本発明によれば。
基板材料として(110)面と等価な面でカットされた
シリコンを用い、このシリコン基板上に電極を設け、こ
の電極表面を含む上記シリコン基板表面に酸化亜鉛膜を
形成し、必要に応じてこの酸化亜鉛膜表面に金属膜を形
成させるように構成するものであるから、電気機械結合
係数に柔軟性を持たせることができ任意な値に設定する
ことができる。
シリコンを用い、このシリコン基板上に電極を設け、こ
の電極表面を含む上記シリコン基板表面に酸化亜鉛膜を
形成し、必要に応じてこの酸化亜鉛膜表面に金属膜を形
成させるように構成するものであるから、電気機械結合
係数に柔軟性を持たせることができ任意な値に設定する
ことができる。
したがって、くし型電極を備えたフィルタ等に適用した
場合には広帯域特性が実現でき、マツチングが取り易く
、挿入損失も小さくできまたくし型電極のくしの数も少
なくできるので、素子の小型化が実現できてコストダウ
ンが計れる等の多くの利点を維持したままで、高効率で
動作し得る表面弾性波素子を得ることができる。
場合には広帯域特性が実現でき、マツチングが取り易く
、挿入損失も小さくできまたくし型電極のくしの数も少
なくできるので、素子の小型化が実現できてコストダウ
ンが計れる等の多くの利点を維持したままで、高効率で
動作し得る表面弾性波素子を得ることができる。
本発明は特にシリコン基板として集積回路用基板と共通
の基板を用いることに、より、小型化、高密度化された
素子を得ることができるので効果的である。
の基板を用いることに、より、小型化、高密度化された
素子を得ることができるので効果的である。
第1.図乃至第3図は従来素子を示す断面図、第4図、
第6図および第7図はいずれも本発明実施例を示す断面
図、第5図および第8図は共に本発明によって得られた
結果を示す特性図である。 4Δ・・・シリコン基板、5・・・酸化亜鉛膜、6.7
・・・(し型電極構造、8・・・金属膜、9・・・誘電
体膜。 特許出願人 クラリオン株式会社 第1図 23 第3図 第4図 第6図 手続補正書(自船 昭和57年9月1q日 特許1富 若杉和大 殿 1 事件の表示 昭和56年特許鎗 第1531326号2 発明の名称 !IN1弾性波素子 3 補正をする者 4、代理人〒1os 1.”、’−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 vAIIB書のIAW14の詳細な説明の欄6 補正の
内容 明細書第4頁第7行目の「(tGo)軸方向」をr(0
01)軸方向」−訂正する・ 手続補正書(自船 1 事件の表示 昭和器6年%!FF1a ! 1ls3826号2
発明の名称 懺面弾性#!素子 3 補正をする者 事件との関係 令許出願人 住所 名 称 (14g) タラリオン株式会社4代理人〒
105 住 所 東京都港区芝3丁目2番1・1号芝三丁目ビ
ル電話(03)455−8746番 1、 明細書第4頁第2行目乃至同頁第14行目の記載
をAIJ除する。 2、明細書第5貴第2行目の「第4図」を「第2図」に
訂正し、同頁第す行目の「第5図」を「第3図」に訂正
する。 3、明細書第6頁第3行日の「第2図のように」を削除
し、同頁第8行目のris図」を「第3図」に訂正し、
同頁第14行目のU第6図」を「第4図」に訂正し、同
頁第3行目の「第7図」を「第5図」K訂正する。 4、明a沓第7貞第9行目の1第3図のよ5KJを削除
し、同頁第3行目の「第8図」を1第6図」におよび「
第7図」を「1pJ5図」K訂正し、同頁第14行目の
「第8図」を「第6図」に訂正する。 5、明細書第10jj第5行目乃至同頁第8行目の記載
を下記のように訂正する。 記 第1図は従来素子を示す断面−1第2図、第4図および
第5図はいずれも本発明実施例を示す断面図、第3図お
よび第6rgは共に本発明によって得られた結果を示す
特性図である。 6、図面を別紙のように訂正する。
第6図および第7図はいずれも本発明実施例を示す断面
図、第5図および第8図は共に本発明によって得られた
結果を示す特性図である。 4Δ・・・シリコン基板、5・・・酸化亜鉛膜、6.7
・・・(し型電極構造、8・・・金属膜、9・・・誘電
体膜。 特許出願人 クラリオン株式会社 第1図 23 第3図 第4図 第6図 手続補正書(自船 昭和57年9月1q日 特許1富 若杉和大 殿 1 事件の表示 昭和56年特許鎗 第1531326号2 発明の名称 !IN1弾性波素子 3 補正をする者 4、代理人〒1os 1.”、’−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 vAIIB書のIAW14の詳細な説明の欄6 補正の
内容 明細書第4頁第7行目の「(tGo)軸方向」をr(0
01)軸方向」−訂正する・ 手続補正書(自船 1 事件の表示 昭和器6年%!FF1a ! 1ls3826号2
発明の名称 懺面弾性#!素子 3 補正をする者 事件との関係 令許出願人 住所 名 称 (14g) タラリオン株式会社4代理人〒
105 住 所 東京都港区芝3丁目2番1・1号芝三丁目ビ
ル電話(03)455−8746番 1、 明細書第4頁第2行目乃至同頁第14行目の記載
をAIJ除する。 2、明細書第5貴第2行目の「第4図」を「第2図」に
訂正し、同頁第す行目の「第5図」を「第3図」に訂正
する。 3、明細書第6頁第3行日の「第2図のように」を削除
し、同頁第8行目のris図」を「第3図」に訂正し、
同頁第14行目のU第6図」を「第4図」に訂正し、同
頁第3行目の「第7図」を「第5図」K訂正する。 4、明a沓第7貞第9行目の1第3図のよ5KJを削除
し、同頁第3行目の「第8図」を1第6図」におよび「
第7図」を「1pJ5図」K訂正し、同頁第14行目の
「第8図」を「第6図」に訂正する。 5、明細書第10jj第5行目乃至同頁第8行目の記載
を下記のように訂正する。 記 第1図は従来素子を示す断面−1第2図、第4図および
第5図はいずれも本発明実施例を示す断面図、第3図お
よび第6rgは共に本発明によって得られた結果を示す
特性図である。 6、図面を別紙のように訂正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 t (110)面と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設けられた電極と、この
電極表面を含む上記シリコン基板表面に形成された酸化
亜鉛膜とを含み、上記シリコンの〔OO1〕軸方向と等
価な方向に表面弾性波を伝播させるように構成したこと
を特徴とする表面弾性波素子。 2 上記酸化亜鉛膜表面に形成された金属膜を含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の表面弾性波素
子。 3、 上記酸化亜鉛膜の圧電軸がシリコン基板面に対し
て垂直または垂面方向に対して10度以下の傾きを持つ
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載
の表面弾性波素子。 4、 上記酸化亜鉛膜の膜厚りが1.0 < 2πh/
λ〈30(ただし、λは表面弾性波の波長を示す)の範
囲に属することを特徴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 上記電極がくし型構造をfTすることを特徴とする
特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかに記載の表
面弾性波素子。 6、 上記酸化亜鉛膜上の金属膜は上記シリコン基板上
に設けられたくし型電極の少な(とも交差幅部分の真上
に位置することを特徴とする特許請求の範囲第2項乃至
第5項のいずれかに記載の表面弾性波素子。
Priority Applications (16)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56031562A JPS57145419A (en) | 1981-03-05 | 1981-03-05 | Surface acoustic wave element |
| JP56139724A JPS5844806A (ja) | 1981-03-05 | 1981-09-07 | 弾性表面波用素子 |
| JP56153826A JPS5856514A (ja) | 1981-03-05 | 1981-09-30 | 表面弾性波素子 |
| JP56153825A JPS5856513A (ja) | 1981-03-05 | 1981-09-30 | 表面弾性波素子 |
| JP56153827A JPS5856515A (ja) | 1981-03-05 | 1981-09-30 | 表面弾性波素子 |
| JP56160062A JPS5861686A (ja) | 1981-03-05 | 1981-10-09 | 表面弾性波素子 |
| JP56163148A JPS5863214A (ja) | 1981-03-05 | 1981-10-12 | 表面弾性波素子 |
| US06/354,430 US4449107A (en) | 1981-03-05 | 1982-03-03 | Surface elastic wave element |
| FR8203628A FR2509927B1 (fr) | 1981-03-05 | 1982-03-04 | Element a onde elastique de surface |
| GB8206465A GB2095948B (en) | 1981-03-05 | 1982-03-04 | Surface elastic wave element |
| DE3208239A DE3208239C2 (de) | 1981-03-05 | 1982-03-05 | Oberflächenwellenbauelement |
| NL8200935A NL8200935A (nl) | 1981-03-05 | 1982-03-05 | Oppervlakte-elastisch golfelement. |
| DE19823237358 DE3237358A1 (de) | 1981-03-05 | 1982-10-08 | Element fuer elastische oberflaechenwellen |
| FR8216922A FR2514567B1 (fr) | 1981-03-05 | 1982-10-08 | Element a onde elastique de surface |
| NL8203917A NL8203917A (nl) | 1981-03-05 | 1982-10-08 | Element voor elastische oppervlaktegolven. |
| GB08228854A GB2110033B (en) | 1981-03-05 | 1982-10-08 | Surface elastic wave element |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56031562A JPS57145419A (en) | 1981-03-05 | 1981-03-05 | Surface acoustic wave element |
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| JP56153826A JPS5856514A (ja) | 1981-03-05 | 1981-09-30 | 表面弾性波素子 |
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