JPS6128234B2 - - Google Patents
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- JPS6128234B2 JPS6128234B2 JP51003494A JP349476A JPS6128234B2 JP S6128234 B2 JPS6128234 B2 JP S6128234B2 JP 51003494 A JP51003494 A JP 51003494A JP 349476 A JP349476 A JP 349476A JP S6128234 B2 JPS6128234 B2 JP S6128234B2
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- Japan
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- zinc oxide
- oxide film
- thickness
- surface acoustic
- acoustic wave
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はシリコン基板上に少なくとも圧電性酸
化亜鉛膜および酸化シリコン層を有する多層構造
表面弾性波用素子に関するものである。
化亜鉛膜および酸化シリコン層を有する多層構造
表面弾性波用素子に関するものである。
表面弾性波を利用した回路素子の研究、開発が
最近盛んに行なわれるようになつてきた。その主
な理由は、表面弾性波が物質表面に局在して伝搬
する波であること、およびその伝搬速度が電磁波
のそれよりも約５桁も小さいことなどから、これ
を用いればマイクロ波用素子の小型化と高密度化
が可能であること、物質表面から種々の方法によ
つて信号波の制御が可能であること、さらには集
積回路と組み合せた新しい素子の可能性が期待さ
れることなどである。これまで開発されてきた表
面弾性波用素子の中でも、第１図に示すような圧
電性結晶あるいはセラミツクスからなる伝搬媒体
１２の表面に、櫛型電極１１を設けて表面弾性波
を励振させる素子が数多く用いられてきた。しか
しこの表面弾性波用素子は単一の材料から構成さ
れているため、表面弾性波の特性（伝搬速度、温
度係数、および電気機械結合係数など）は材料の
組成、その材料が単結晶である場合には表面の結
晶軸方向、それに対する表面弾性波の伝搬方向に
よつて決まり、任意の温度特性を有する素子を作
ることは非常に困難であつた。たとえば水晶を用
いた素子では、非常に特殊な結晶軸方向に切り出
すことにより、温度係数０のものが得られてい
る。
最近盛んに行なわれるようになつてきた。その主
な理由は、表面弾性波が物質表面に局在して伝搬
する波であること、およびその伝搬速度が電磁波
のそれよりも約５桁も小さいことなどから、これ
を用いればマイクロ波用素子の小型化と高密度化
が可能であること、物質表面から種々の方法によ
つて信号波の制御が可能であること、さらには集
積回路と組み合せた新しい素子の可能性が期待さ
れることなどである。これまで開発されてきた表
面弾性波用素子の中でも、第１図に示すような圧
電性結晶あるいはセラミツクスからなる伝搬媒体
１２の表面に、櫛型電極１１を設けて表面弾性波
を励振させる素子が数多く用いられてきた。しか
しこの表面弾性波用素子は単一の材料から構成さ
れているため、表面弾性波の特性（伝搬速度、温
度係数、および電気機械結合係数など）は材料の
組成、その材料が単結晶である場合には表面の結
晶軸方向、それに対する表面弾性波の伝搬方向に
よつて決まり、任意の温度特性を有する素子を作
ることは非常に困難であつた。たとえば水晶を用
いた素子では、非常に特殊な結晶軸方向に切り出
すことにより、温度係数０のものが得られてい
る。
本発明は水晶よりも大きな電気機械結合係数を
有する表面弾性波用素子、伝搬媒体１２が圧電性
酸化亜鉛により構成された従来のものよりも大き
な電気機械結合係数を有する表面弾性波用素子、
および零温度係数を含めて任意の温度係数をもつ
表面弾性波用素子を提供するものである。
有する表面弾性波用素子、伝搬媒体１２が圧電性
酸化亜鉛により構成された従来のものよりも大き
な電気機械結合係数を有する表面弾性波用素子、
および零温度係数を含めて任意の温度係数をもつ
表面弾性波用素子を提供するものである。
第２図は本発明により得られる表面弾性波用素
子の一実施例の構造を示したものである。シリコ
ン基板２４を、厚みd3を有する酸化シリコン層２
３で被覆し、さらに厚みd2を有する圧電性酸化亜
鉛膜２２で被覆している。本実施例は、表面弾性
波がその波長λ程度の厚みを持つ表面層内を伝搬
するという一般的な性質を反映して、上記酸化亜
鉛膜２２と上記酸化シリコン層２３の厚みの和を
約λ以下に設定することにより、素子の特性が
各々の層を構成する物質に依存して変化するこ
と、すなわち上記酸化亜鉛膜２２の厚みd2および
上記酸化シリコン層２３の厚みd3を変化させるこ
とにより、素子の温度係数を任意に設定できるこ
とを見いだしたことに基いたものである。
子の一実施例の構造を示したものである。シリコ
ン基板２４を、厚みd3を有する酸化シリコン層２
３で被覆し、さらに厚みd2を有する圧電性酸化亜
鉛膜２２で被覆している。本実施例は、表面弾性
波がその波長λ程度の厚みを持つ表面層内を伝搬
するという一般的な性質を反映して、上記酸化亜
鉛膜２２と上記酸化シリコン層２３の厚みの和を
約λ以下に設定することにより、素子の特性が
各々の層を構成する物質に依存して変化するこ
と、すなわち上記酸化亜鉛膜２２の厚みd2および
上記酸化シリコン層２３の厚みd3を変化させるこ
とにより、素子の温度係数を任意に設定できるこ
とを見いだしたことに基いたものである。
すなわち、発明者らの解析によれば上記実施例
における表面弾性波用素子において、圧電性酸化
亜鉛膜２２のＣ軸が基板面に垂直であり、かつ酸
化シリコン層２３の厚みd3が表面弾性波の波長λ
の約半分より小さく、かつ基板２４がシリコンか
らなる素子の温度係数は第３図によつて与えられ
る。図の縦軸は表面弾性波の伝搬速度のｖの温度
変化率（１／ｖ）・（dv／dT）をppm／℃単位で
表わしたものであり、横軸はkd2＝（２π／λ）d2
で表わした酸化亜鉛膜の厚みd2である。
における表面弾性波用素子において、圧電性酸化
亜鉛膜２２のＣ軸が基板面に垂直であり、かつ酸
化シリコン層２３の厚みd3が表面弾性波の波長λ
の約半分より小さく、かつ基板２４がシリコンか
らなる素子の温度係数は第３図によつて与えられ
る。図の縦軸は表面弾性波の伝搬速度のｖの温度
変化率（１／ｖ）・（dv／dT）をppm／℃単位で
表わしたものであり、横軸はkd2＝（２π／λ）d2
で表わした酸化亜鉛膜の厚みd2である。
第３図において、酸化シリコン層２３の厚みd3
がkd3＝3.0，kd3＝1.0，kd3＝0.6，kd3＝0.3，kd3
≪0.1をそれぞれ満たすとき、素子の温度係数は
それぞれ曲線３１，３２，３３，３４，３５によ
つて与えられる。上記各kd3の値に対して、対応
する各曲線の示す斜線領域の上限は、上記シリコ
ン基板２４が（011）結晶面を有し、表面弾性波
が〔100〕結晶軸方向に伝搬する場合に、下限は
（111）面、〔１１０〕軸の場合に対応している。
シリコン基板２４がその他の結晶面を有する場
合、あるいは表面弾性波がその他の結晶軸方向に
伝搬する場合、さらに基板２４がシリコン多結晶
からなる場合の素子の温度係数は±2ppm／℃程
度の例外はあるが、いずれも第３図の斜線領域内
に含まれることが判つた。
がkd3＝3.0，kd3＝1.0，kd3＝0.6，kd3＝0.3，kd3
≪0.1をそれぞれ満たすとき、素子の温度係数は
それぞれ曲線３１，３２，３３，３４，３５によ
つて与えられる。上記各kd3の値に対して、対応
する各曲線の示す斜線領域の上限は、上記シリコ
ン基板２４が（011）結晶面を有し、表面弾性波
が〔100〕結晶軸方向に伝搬する場合に、下限は
（111）面、〔１１０〕軸の場合に対応している。
シリコン基板２４がその他の結晶面を有する場
合、あるいは表面弾性波がその他の結晶軸方向に
伝搬する場合、さらに基板２４がシリコン多結晶
からなる場合の素子の温度係数は±2ppm／℃程
度の例外はあるが、いずれも第３図の斜線領域内
に含まれることが判つた。
位相速度の温度変化率（１／ｖ）・（dv／dT）
が60ppm／℃，50ppm／℃，30ppm／℃，
10ppm／℃，0ppm／℃，−10ppm／℃，−
30ppm／℃，−40ppm／℃であるとき、それぞれ
の値に対応する厚みd2，d3の関係は第４図、第５
図において曲線４１，４２，４３，４４，４５，
４６，４７，４８によつて与えられる。第４図は
表面弾性波がシリコン基板２４の（011）面を
〔100〕軸方向に伝搬する場合であり、第５図は
（111）面を〔１１０〕軸方向に伝搬する場合であ
る。表面弾性波がシリコン基板２４の他の結晶面
上を他の結晶軸方向に伝搬する場合、あるいはシ
リコン基板２４が多結晶の場合は、各温度係数に
対して第４図と第５図の同一番号の曲線の間の領
域に含まれる。たとえば零温度係数は第６図に示
した斜線の部分、＋30ppm／℃は第７図の曲線７
１の斜線部分、−30ppm／℃は曲線７２の斜線部
分に対応する厚みd2，d3を有する素子から得られ
る。
が60ppm／℃，50ppm／℃，30ppm／℃，
10ppm／℃，0ppm／℃，−10ppm／℃，−
30ppm／℃，−40ppm／℃であるとき、それぞれ
の値に対応する厚みd2，d3の関係は第４図、第５
図において曲線４１，４２，４３，４４，４５，
４６，４７，４８によつて与えられる。第４図は
表面弾性波がシリコン基板２４の（011）面を
〔100〕軸方向に伝搬する場合であり、第５図は
（111）面を〔１１０〕軸方向に伝搬する場合であ
る。表面弾性波がシリコン基板２４の他の結晶面
上を他の結晶軸方向に伝搬する場合、あるいはシ
リコン基板２４が多結晶の場合は、各温度係数に
対して第４図と第５図の同一番号の曲線の間の領
域に含まれる。たとえば零温度係数は第６図に示
した斜線の部分、＋30ppm／℃は第７図の曲線７
１の斜線部分、−30ppm／℃は曲線７２の斜線部
分に対応する厚みd2，d3を有する素子から得られ
る。
第４、５、６、７図から明らかなように、酸化
亜鉛膜２２の厚みd2がkd2＞4.5の場合、素子の温
度係数は酸化亜鉛の温度係数（約−40ppm／
℃）に限定されてしまつて、厚みd2，d3を変化さ
せることにより任意の温度係数を得ることができ
るという多層構造素子の有益性が失なわれてしま
う。また、酸化シリコン層２３の厚みd3がkd3＞
3.0の場合、素子の特性は酸化亜鉛膜２２と酸化
シリコン層２３の特性によつて決定され、基板層
２４にシリコンを使用するという本発明の特徴が
失なわれる。
亜鉛膜２２の厚みd2がkd2＞4.5の場合、素子の温
度係数は酸化亜鉛の温度係数（約−40ppm／
℃）に限定されてしまつて、厚みd2，d3を変化さ
せることにより任意の温度係数を得ることができ
るという多層構造素子の有益性が失なわれてしま
う。また、酸化シリコン層２３の厚みd3がkd3＞
3.0の場合、素子の特性は酸化亜鉛膜２２と酸化
シリコン層２３の特性によつて決定され、基板層
２４にシリコンを使用するという本発明の特徴が
失なわれる。
以上述べたことから明らかなように、基板層を
構成するシリコンが単結晶であるか多結晶である
かに関係なく、さらに詳しく言えば単結晶の場合
にはシリコンのどの結晶面上をどの結晶軸方向に
表面弾性波を伝搬させるかに関係なく、上記厚み
d2，d3を０＜kd2＜4.5，０＜kd3＜3.0なる範囲内
の適当な値に設定することにより、約−
40ppm／℃から＋60ppm／℃までの範囲内で表
面弾性波の伝搬速度ｖの温度変化率（１／ｖ）・
（dv／dT）を意識的に制御することができる。
構成するシリコンが単結晶であるか多結晶である
かに関係なく、さらに詳しく言えば単結晶の場合
にはシリコンのどの結晶面上をどの結晶軸方向に
表面弾性波を伝搬させるかに関係なく、上記厚み
d2，d3を０＜kd2＜4.5，０＜kd3＜3.0なる範囲内
の適当な値に設定することにより、約−
40ppm／℃から＋60ppm／℃までの範囲内で表
面弾性波の伝搬速度ｖの温度変化率（１／ｖ）・
（dv／dT）を意識的に制御することができる。
次に上記第２図に示す実施例１と同様に圧電性
酸化亜鉛膜２２、酸化シリコン層２３、シリコン
基板２４から構成され、さらに少なくとも櫛型電
極１１を有する表面弾性波用素子について第８図
以降の図面を用いて説明する。第８図に示す実施
例２は、上記酸化亜鉛膜２２と上記酸化シリコン
層２３の境界に上記櫛型電極１１を設けたもので
あり、第９図に示す実施例３はさらに上記酸化亜
鉛膜２２の表面を表面弾性波の波長λに比べて充
分小さい膜厚を有する金属薄膜９５で被覆してい
る。第１０図に示す実施例４は上記酸化亜鉛膜２
２の表面上に櫛型電極１１を設けたものであり、
第１１図に示す実施例５ではさらに酸化亜鉛膜２
２と酸化シリコン層２３の境界に上記金属薄膜９
５を設けている。上記実施例２〜５は上記酸化亜
鉛膜２２の厚みd2、上記酸化シリコン層２３の厚
みd3を上記波長λ程度以下の適当な値に選ぶこと
により、素子の温度係数を任意に設定でき、しか
も水晶より大きな電気機械結合係数を有する素子
が得られることを見いだしたことに基いたもので
ある。
酸化亜鉛膜２２、酸化シリコン層２３、シリコン
基板２４から構成され、さらに少なくとも櫛型電
極１１を有する表面弾性波用素子について第８図
以降の図面を用いて説明する。第８図に示す実施
例２は、上記酸化亜鉛膜２２と上記酸化シリコン
層２３の境界に上記櫛型電極１１を設けたもので
あり、第９図に示す実施例３はさらに上記酸化亜
鉛膜２２の表面を表面弾性波の波長λに比べて充
分小さい膜厚を有する金属薄膜９５で被覆してい
る。第１０図に示す実施例４は上記酸化亜鉛膜２
２の表面上に櫛型電極１１を設けたものであり、
第１１図に示す実施例５ではさらに酸化亜鉛膜２
２と酸化シリコン層２３の境界に上記金属薄膜９
５を設けている。上記実施例２〜５は上記酸化亜
鉛膜２２の厚みd2、上記酸化シリコン層２３の厚
みd3を上記波長λ程度以下の適当な値に選ぶこと
により、素子の温度係数を任意に設定でき、しか
も水晶より大きな電気機械結合係数を有する素子
が得られることを見いだしたことに基いたもので
ある。
すなわち、第８図に示した構造を有する実施例
２の素子において、上記酸化亜鉛膜２２のＣ軸が
基板面に垂直であり、かつ酸化シリコン層２３の
厚みd3がkd3＝0.2を満す場合の素子の電気機械結
合係数の２乗K2は第１２図に示した斜線部分に
よつて与えられる。第１２図において、斜線領域
の上限はシリコン基板２４が絶縁体とみなしうる
ほど大きな電気抵抗を有し、かつ表面弾性波がシ
リコンの（011）結晶面上を〔100〕結晶軸方向に
伝搬する場合に対応し、下限はシリコン基板２４
の電気抵抗が零であり、かつ表面弾性波が
（111）面上を〔１１０〕軸方向に伝搬する場合に
対応している。ただし、酸化亜鉛膜２２の厚みd2
がkd2＜1.76なるときの下限は電気抵抗零のシリ
コン基板の（001）面上を〔100〕軸から約30度な
いし44度の間の適当な角度をなす方向に表面弾性
波を伝搬させた場合に対応している。シリコン基
板２４が任意の有限な電気抵抗値を有する場合、
あるいは表面弾性波の伝搬面・伝搬方向が上記実
施例におけるシリコン基板の結晶面・結晶軸方向
と異なる場合、あるいは基板が多結晶シリコンか
らなる場合、いずれの場合も素子のK2は第１２
図の斜線領域に含まれることが判つた。
２の素子において、上記酸化亜鉛膜２２のＣ軸が
基板面に垂直であり、かつ酸化シリコン層２３の
厚みd3がkd3＝0.2を満す場合の素子の電気機械結
合係数の２乗K2は第１２図に示した斜線部分に
よつて与えられる。第１２図において、斜線領域
の上限はシリコン基板２４が絶縁体とみなしうる
ほど大きな電気抵抗を有し、かつ表面弾性波がシ
リコンの（011）結晶面上を〔100〕結晶軸方向に
伝搬する場合に対応し、下限はシリコン基板２４
の電気抵抗が零であり、かつ表面弾性波が
（111）面上を〔１１０〕軸方向に伝搬する場合に
対応している。ただし、酸化亜鉛膜２２の厚みd2
がkd2＜1.76なるときの下限は電気抵抗零のシリ
コン基板の（001）面上を〔100〕軸から約30度な
いし44度の間の適当な角度をなす方向に表面弾性
波を伝搬させた場合に対応している。シリコン基
板２４が任意の有限な電気抵抗値を有する場合、
あるいは表面弾性波の伝搬面・伝搬方向が上記実
施例におけるシリコン基板の結晶面・結晶軸方向
と異なる場合、あるいは基板が多結晶シリコンか
らなる場合、いずれの場合も素子のK2は第１２
図の斜線領域に含まれることが判つた。
第１２図から明らかなように、上記酸化シリコ
ン層２３の厚みd3がkd3＝0.2のとき上記酸化亜鉛
膜２２の厚みd2をkd2＞1.45なる範囲内に設定す
ることにより、上記シリコン基板２４の電気抵抗
値、表面弾性波の伝搬面、伝搬方向に関係なく、
水晶のK2の最大値（0.22％）より大きい電気機械
結合係数を有する実施例２の素子をうることがで
きる。また2.08＜kd2＜4.27なる範囲内に上記厚
みd2を選ぶことにより、第１図において媒体１２
が圧電性酸化亜鉛であるときの結合係数（K2＝
1.42％）よりも大きい結合係数を有する実施例２
の素子を得ることができる。
ン層２３の厚みd3がkd3＝0.2のとき上記酸化亜鉛
膜２２の厚みd2をkd2＞1.45なる範囲内に設定す
ることにより、上記シリコン基板２４の電気抵抗
値、表面弾性波の伝搬面、伝搬方向に関係なく、
水晶のK2の最大値（0.22％）より大きい電気機械
結合係数を有する実施例２の素子をうることがで
きる。また2.08＜kd2＜4.27なる範囲内に上記厚
みd2を選ぶことにより、第１図において媒体１２
が圧電性酸化亜鉛であるときの結合係数（K2＝
1.42％）よりも大きい結合係数を有する実施例２
の素子を得ることができる。
第１２図は第８図に示す実施例２の素子がkd3
＝0.2を満す厚みd3を有する場合であるが、その
他の厚みd3を有する実施例２の素子、さらには第
９図〜第１１図に示す実施例３〜５の素子の場合
についても同様の解析を行ない、所望の結合係数
を与える厚みd2，d3が第１３図〜第１７図によつ
て与えられることが判つた。第１図〜第１７図に
おいて、実線による斜線領域はK2＞0.22％を、点
線による斜線領域はK2＞1.42％を与える厚d2，d3
の範囲を示したものである。第１３図は第８図に
示す実施例２、第１４図および第１５図は第９図
に示す実施例３、第１６図は第１０図に示す実施
例４、第１７図は第１１図に示す実施例５の素子
に対する特性図である。たとえば、第１３図から
明らかなように、厚みd2がkd2＝3.0を満すとき、
K2＞0.22％なる結合係数はkd3＞0.02を満す厚み
d3を有する実施例２の素子から得られ、K2＞1.42
％なる結合係数はkd3＞0.13を満す厚みd3を有す
る実施例２の素子から得られる。また、厚みd3が
kd3＝2.0を満すとき、K2＞0.22％なる結合係数は
kd2＞0.72の素子から、K2＞1.42はkd2＞1.32の素
子から得られる。
＝0.2を満す厚みd3を有する場合であるが、その
他の厚みd3を有する実施例２の素子、さらには第
９図〜第１１図に示す実施例３〜５の素子の場合
についても同様の解析を行ない、所望の結合係数
を与える厚みd2，d3が第１３図〜第１７図によつ
て与えられることが判つた。第１図〜第１７図に
おいて、実線による斜線領域はK2＞0.22％を、点
線による斜線領域はK2＞1.42％を与える厚d2，d3
の範囲を示したものである。第１３図は第８図に
示す実施例２、第１４図および第１５図は第９図
に示す実施例３、第１６図は第１０図に示す実施
例４、第１７図は第１１図に示す実施例５の素子
に対する特性図である。たとえば、第１３図から
明らかなように、厚みd2がkd2＝3.0を満すとき、
K2＞0.22％なる結合係数はkd3＞0.02を満す厚み
d3を有する実施例２の素子から得られ、K2＞1.42
％なる結合係数はkd3＞0.13を満す厚みd3を有す
る実施例２の素子から得られる。また、厚みd3が
kd3＝2.0を満すとき、K2＞0.22％なる結合係数は
kd2＞0.72の素子から、K2＞1.42はkd2＞1.32の素
子から得られる。
実施例２〜５の素子の温度係数は、櫛型電極１
１の厚み、あるいは金属薄膜の厚みが表面弾性波
の波長に比べて充分小さいときにおいて実施例１
の素子の温度係数と本質的に同じであり、第４、
５図によつて与えられることが判つた。
１の厚み、あるいは金属薄膜の厚みが表面弾性波
の波長に比べて充分小さいときにおいて実施例１
の素子の温度係数と本質的に同じであり、第４、
５図によつて与えられることが判つた。
以上説明したことから明らかなように、第８図
に示した構造を有する実施例２の表面弾性波用素
子において、上記酸化亜鉛膜２２の厚みd2、上記
酸化シリコン層２３の厚みd3を0.72＜kd2＜4.5，
0.02＜kd3＜3.0なる範囲内の適当な値に設定する
ことにより、上記シリコン基板２４の電気抵抗値
に関係なく、また基板を構成するシリコンが単結
晶であるか多結晶であるかに関係なく、さらにシ
リコン基板が単結晶の場合シリコンの結晶方位に
対する表面弾性波の伝搬面・伝搬方向に関係な
く、約−40ppm／℃から＋50ppm／℃までの範
囲内の任意の温度係数を有し、かつ水晶よりも大
きな電気機械結合係数を有する素子を得ることが
できる。したがつて、たとえば表面弾性波の伝搬
方向におけるシリコン基板の線膨張係数βを打ち
消すように温度係数（１／ｖ）（dv／dT）を設定
することにより、中心周波数０の温度変化率
（１／０）（ｄ０／dT）＝（１／ｖ）（dv／
dT）−βが零であるトランスデユーサを作ること
ができる。また、上記実施例２の素子において、
上記厚みd2，d3を1.32＜kd2＜4.5，0.13＜kd3＜
3.0なる範囲内の適当な値に設定することによ
り、上記シリコン基板２４の性質に関係なく、約
−40〜＋30ppm／℃なる範囲内の任意の温度係
数を有し、かつ圧電性酸化亜鉛の媒体１２を用い
た第１図に示す従来の素子よりも大きな結合係数
を有する素子を作ることができる。
に示した構造を有する実施例２の表面弾性波用素
子において、上記酸化亜鉛膜２２の厚みd2、上記
酸化シリコン層２３の厚みd3を0.72＜kd2＜4.5，
0.02＜kd3＜3.0なる範囲内の適当な値に設定する
ことにより、上記シリコン基板２４の電気抵抗値
に関係なく、また基板を構成するシリコンが単結
晶であるか多結晶であるかに関係なく、さらにシ
リコン基板が単結晶の場合シリコンの結晶方位に
対する表面弾性波の伝搬面・伝搬方向に関係な
く、約−40ppm／℃から＋50ppm／℃までの範
囲内の任意の温度係数を有し、かつ水晶よりも大
きな電気機械結合係数を有する素子を得ることが
できる。したがつて、たとえば表面弾性波の伝搬
方向におけるシリコン基板の線膨張係数βを打ち
消すように温度係数（１／ｖ）（dv／dT）を設定
することにより、中心周波数０の温度変化率
（１／０）（ｄ０／dT）＝（１／ｖ）（dv／
dT）−βが零であるトランスデユーサを作ること
ができる。また、上記実施例２の素子において、
上記厚みd2，d3を1.32＜kd2＜4.5，0.13＜kd3＜
3.0なる範囲内の適当な値に設定することによ
り、上記シリコン基板２４の性質に関係なく、約
−40〜＋30ppm／℃なる範囲内の任意の温度係
数を有し、かつ圧電性酸化亜鉛の媒体１２を用い
た第１図に示す従来の素子よりも大きな結合係数
を有する素子を作ることができる。
同様に、第９図に示した構造を有する実施例３
の素子において、上記厚みd2，d3を0.02＜kd2＜
0.55，0.07＜kd3＜3.0なる範囲内の適当な値に設
定することにより、上記シリコン基板の性質に関
係なく、約−20〜＋60ppm／℃なる範囲内の任
意の温度係数を有し、かつ水晶よりも大きな結合
係数を持つ素子を作ることができる。また、1.04
＜kd2＜4.5，0.02＜kd3＜3.0なる範囲内にd2，d3
を選ぶことにより、上記シリコン基板の性質に関
係なく、約−40〜＋40ppm／℃内の任意の温度
係数を有し、かつ水晶よりも大きな結合係数を持
つ素子を作ることができる。さらに、1.62＜kd2
＜4.5，0.14＜kd3＜3.0なる範囲内にd2，d3を選ぶ
ことにより、上記シリコン基板の性質に関係な
く、約−40〜＋20ppm／℃内の任意の温度係数
を有し、かつ圧電性酸化亜鉛を用いた従来例より
も大きな結合係数を持つ素子を作ることができ
る。
の素子において、上記厚みd2，d3を0.02＜kd2＜
0.55，0.07＜kd3＜3.0なる範囲内の適当な値に設
定することにより、上記シリコン基板の性質に関
係なく、約−20〜＋60ppm／℃なる範囲内の任
意の温度係数を有し、かつ水晶よりも大きな結合
係数を持つ素子を作ることができる。また、1.04
＜kd2＜4.5，0.02＜kd3＜3.0なる範囲内にd2，d3
を選ぶことにより、上記シリコン基板の性質に関
係なく、約−40〜＋40ppm／℃内の任意の温度
係数を有し、かつ水晶よりも大きな結合係数を持
つ素子を作ることができる。さらに、1.62＜kd2
＜4.5，0.14＜kd3＜3.0なる範囲内にd2，d3を選ぶ
ことにより、上記シリコン基板の性質に関係な
く、約−40〜＋20ppm／℃内の任意の温度係数
を有し、かつ圧電性酸化亜鉛を用いた従来例より
も大きな結合係数を持つ素子を作ることができ
る。
同様に、第１０図の構造を有する実施例４の素
子において、0.32＜kd2＜4.5，０＜kd3＜3.0なる
範囲内にd2，d3を選ぶことにより、上記シリコン
基板の性質に関係なく、約−40〜＋55ppm／℃
内の任意の温度係数と水晶よりも大きな電気機械
結合係数を有する素子を作ることができる。
子において、0.32＜kd2＜4.5，０＜kd3＜3.0なる
範囲内にd2，d3を選ぶことにより、上記シリコン
基板の性質に関係なく、約−40〜＋55ppm／℃
内の任意の温度係数と水晶よりも大きな電気機械
結合係数を有する素子を作ることができる。
さらに第１１図の構造を有する実施例５の素子
において、0.02＜kd2＜4.5，０＜kd3＜3.0なる範
囲内にd2，d3を選ぶことにより、上記シリコン基
板の性質に関係なく、約−40〜＋60ppm／℃な
る範囲内の任意の温度係数と水晶よりも大きな結
合係数を有する表面弾性波用素子を作ることがで
きる。
において、0.02＜kd2＜4.5，０＜kd3＜3.0なる範
囲内にd2，d3を選ぶことにより、上記シリコン基
板の性質に関係なく、約−40〜＋60ppm／℃な
る範囲内の任意の温度係数と水晶よりも大きな結
合係数を有する表面弾性波用素子を作ることがで
きる。
上記実施例はいずれも圧電性酸化亜鉛膜のＣ軸
が基板面に垂直な場合であるが、基板面に垂直な
方向からのＣ軸の傾きが10度以下の場合も得られ
る素子の特性には本質的な差異のないことがわか
つた。
が基板面に垂直な場合であるが、基板面に垂直な
方向からのＣ軸の傾きが10度以下の場合も得られ
る素子の特性には本質的な差異のないことがわか
つた。
上記の実施例では、本発明の素子を用いたトラ
ンスデユーサについて示したが、その他、たとえ
ば表面弾性波を用いたコンボルバー、光変調器な
ど、あらゆる表面弾性波受動素子あるいは能動素
子の構成要素として広く用いられるもので、その
実用の範囲は広い。
ンスデユーサについて示したが、その他、たとえ
ば表面弾性波を用いたコンボルバー、光変調器な
ど、あらゆる表面弾性波受動素子あるいは能動素
子の構成要素として広く用いられるもので、その
実用の範囲は広い。
上記実施例より明らかなように本発明によれば
多層構造を有する表面弾性波用素子であるため、
厚み等を調整することにより、温度係数、電気機
械結合係数を任意に設定することができる。
多層構造を有する表面弾性波用素子であるため、
厚み等を調整することにより、温度係数、電気機
械結合係数を任意に設定することができる。
第１図は従来の表面弾性波用素子の断面図、第２
図および第８図〜第１１図は本発明の実施例にお
ける表面弾性波用素子の断面図、第３図〜第７図
および第１２図〜第１７図は同素子によつて得ら
れる特性を示す図である。 １１……櫛型電極、２２……酸化亜鉛膜、２３
……酸化シリコン層、２４……シリコン基板、９
５……金属薄膜。
図および第８図〜第１１図は本発明の実施例にお
ける表面弾性波用素子の断面図、第３図〜第７図
および第１２図〜第１７図は同素子によつて得ら
れる特性を示す図である。 １１……櫛型電極、２２……酸化亜鉛膜、２３
……酸化シリコン層、２４……シリコン基板、９
５……金属薄膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリコン基板上に、少なくとも酸化シリコン
層および圧電性酸化亜鉛膜を順次設けた多層構造
からなり、上記酸化亜鉛膜のＣ軸は基板面に対し
て垂直または垂直方向に対して10度以下の傾きを
持ち、かつ上記酸化亜鉛膜の厚みd2と上記酸化シ
リコン層の厚みd3が、λを表面弾性波の波長、ｋ
を２π／λとすると、それぞれ０＜kd2＜4.50，
０＜kd3＜3.0なる範囲に属することを特徴とする
多層構造表面弾性波用素子。 ２ シリコン基板上に、少なくとも酸化シリコン
層および圧電性酸化亜鉛膜を順次設けるとともに
上記酸化亜鉛膜と上記酸化シリコン層との境界に
櫛型電極を設けた多層構造からなり、上記酸化亜
鉛膜のＣ軸は基板面に対して垂直または垂直方向
に対して10度以下の傾きを持ち、かつ上記酸化亜
鉛膜の厚みd2と上記酸化シリコン層の厚みd3が、
λを表面弾性波の波長、ｋを２π／λとすると、
それぞれ0.72＜kd2＜4.5，0.02＜kd3＜3.0なる範
囲に属することを特徴とする多層構造表面弾性波
用素子。 ３ 酸化亜鉛膜の厚みd2と酸化シリコン層の厚み
d3がそれぞれ1.32＜kd2＜4.5，0.13＜kd3＜3.0な
る範囲に属することを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載の多層構造表面弾性波用素子。 ４ シリコン基板上に、少なくとも酸化シリコン
層および圧電性酸化亜鉛膜を順次設け、上記酸化
亜鉛膜と上記酸化シリコン層との境界に櫛型電極
を設けるとともに上記酸化亜鉛膜を、表面弾性波
の波長よりも充分小さい厚みを有する金属薄膜で
被覆した多層構造からなり、上記酸化亜鉛膜のＣ
軸は基板面に対して垂直または垂直方向に対して
10度以下の傾きを持ち、かつ上記酸化亜鉛膜の厚
みd2と上記酸化シリコン層の厚みd3が、λを表面
弾性波の波長、ｋを２π／λとすると、それぞれ
0.02＜kd2＜0.55，0.07＜kd3＜3.0なる範囲に属す
ることを特徴とする多層構造表面弾性波用素子。 ５ シリコン基板上に、少なくとも酸化シリコン
層および圧電性酸化亜鉛膜を順次設け、上記酸化
亜鉛膜と上記酸化シリコン層との境界に櫛型電極
を設けるとともに上記酸化亜鉛膜を、表面弾性波
の波長よりも充分小さい厚みを有する金属薄膜で
被覆した多層構造からなり、上記酸化亜鉛膜のＣ
軸は基板面に対して垂直または垂直方向に対して
10度以下の傾きを持ち、かつ上記酸化亜鉛膜の厚
みd2と上記酸化シリコン層の厚みd3が、λを表面
弾性波の波長、ｋを２π／λとすると、それぞれ
1.04＜kd2＜4.5，0.02＜kd3＜3.0なる範囲に属す
ることを特徴とする多層構造表面弾性波用素子。 ６ 酸化亜鉛膜の厚みd2と酸化シリコン層の厚み
d3がそれぞれ1.62＜kd2＜4.5，0.14＜kd3＜3.0な
る範囲に属することを特徴とする特許請求の範囲
第５項記載の多層構造表面弾性波用素子。 ７ シリコン基板上に、少なくとも酸化シリコン
層および圧電性酸化亜鉛膜を順次設けるとともに
上記酸化亜鉛膜上に櫛型電極を設けた多層構造か
らなり、上記酸化亜鉛膜のＣ軸は基板面に対し垂
直または垂直方向に対して10度以下の傾きを持
ち、かつ上記酸化亜鉛膜の厚みd2と上記酸化シリ
コン層の厚みd3が、λを表面弾性波の波長、ｋを
２π／λとすると、それぞれ0.32＜kd2＜4.5，０
＜kd3＜3.0なる範囲に属することを特徴とする多
層構造表面弾性波用素子。 ８ シリコン基板上に、少なくとも酸化シリコン
層および圧電性酸化膜を順次設け、上記酸化亜鉛
膜上に櫛型電極を設けるとともに上記酸化亜鉛膜
と上記酸化シリコン層との境界に、表面弾性波の
波長よりも充分小さい厚みを有する金属薄膜を設
けた多層構造からなり、上記酸化亜鉛膜のＣ軸は
基板面に対して垂直または垂直方向に対して10度
以下の傾きを持ち、かつ上記酸化亜鉛膜の厚みd2
と上記酸化シリコン層の厚みd3が、λを表面弾性
波の波長、ｋを２π／λとすると、それぞれ0.02
＜kd2＜4.5，０＜kd3＜3.0なる範囲に属すること
を特徴とする多層構造表面弾性波用素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP349476A JPS5286784A (en) | 1976-01-13 | 1976-01-13 | Element for multilayer structure surface elastic waves |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP349476A JPS5286784A (en) | 1976-01-13 | 1976-01-13 | Element for multilayer structure surface elastic waves |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5286784A JPS5286784A (en) | 1977-07-19 |
| JPS6128234B2 true JPS6128234B2 (ja) | 1986-06-28 |
Family
ID=11558880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP349476A Granted JPS5286784A (en) | 1976-01-13 | 1976-01-13 | Element for multilayer structure surface elastic waves |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5286784A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0242292U (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-23 | ||
| JPH0592932U (ja) * | 1992-05-15 | 1993-12-17 | 株式会社田村電機製作所 | キーボードスイッチの支持構造 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3117747A1 (de) * | 1981-05-05 | 1982-11-25 | Kollsman System-Technik GmbH, 8000 München | Piezoelektrisches element |
-
1976
- 1976-01-13 JP JP349476A patent/JPS5286784A/ja active Granted
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| APPLIED PHYSICS LETTERS=1974 * |
| APPLIED PHYSICS LETTERS=1975 * |
| JOURNAL OF APPLIED PHYSICS=1973 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0242292U (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-23 | ||
| JPH0592932U (ja) * | 1992-05-15 | 1993-12-17 | 株式会社田村電機製作所 | キーボードスイッチの支持構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5286784A (en) | 1977-07-19 |
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