JP2001524295A - 分離されたくし形電極を含む表面弾性波デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 多層ＳＡＷデバイスは、波伝播層、少なくとも１個のくし形電極、及び圧電体層を有する。圧電体層は、１又は複数個のくし形電極の素子を実質的に分離するように形成されている。種々のＳＡＷデバイスが、圧電体層の上のくし形電極の近傍に、圧電材料の独立した領域を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 分離されたくし形電極を含む表面弾性波デバイス 本願は１９９７年５月９日出願の米国仮特許出願第６０／０４６，００９号の 利益を主張する。発明の開示は全文を参照してここに具体的に述べる。 技術分野 本発明は半導体装置、さらには特に表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスに関する。 背景技術 表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスは、エネルギーを固体の表面上に集中的に伝搬 する表面弾性波を使用する半導体装置である。一般に、ＳＡＷデバイスには圧電 性物質の層と該圧電体層上に形成される一つ又はそれ以上のくし形変換器（ＩＤ Ｔ）電極が含まれる。ＩＤＴ電極へ電気信号を供給することにより表面弾性波が 発生することもある。電気信号は表面弾性波が電極を通過する際に反対のＩＤＴ 電極と交差し相応じて発生する。代表的な圧電性物質には、基板上で結合するＬ ｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、ＡｌＮ又はＺｎＯの層と同様に石英のモノクリスタル の大半が含まれる。表面弾性波デバイスは種々の信号加工応用技術及びセンサ応 用技術用に利用される。これらのデバイスの主要部品には次のものが含まれる。 （ａ）音響電子工学変換を支持する圧電体層、（ｂ）該圧電体層において音響電 子工学変換を誘発する金属電極、及び（ｃ）音波伝搬用媒体である。 一般に、表面弾性波デバイスの有効周波数（ｆ）は数式ｆ＝ｖ／λにより決定 し、λは波長を、ｖは圧電性物質における表面弾性波の伝搬速度を表わす。波長 λはくし形電極のスペーシング周波数と音波が通過する物質の表面の結晶配向に 基づいている。具体的物質に関する代表的な伝搬速度ｖは次のとおりである。す なわち単結晶性ＬｉＮｂＯ₃層については３５００ｍ／秒から４０００ｍ／秒、 単結晶性ＬｉＴａＯ₃層については３３００ｍ／秒から３４００ｍ／秒である。 ガラス基板上のＺｎＯ膜については伝搬速度ｖは約３０００ｍ／秒と比較的高く なっている。 伝搬速度ｖを増大するか、又は波長λを減少することにより有効周波数ｆを増 加させることは可能である。残念ながら、伝搬速度は圧電体層の物質特性により 制限される。波長λはＩＤＴ電極の幅、間隔、配列により決定するが、現存する 加工技術の下方限度により制限される。例えば、共通幅ｗと共通間隔ｓと共に等 間隔の電極の指状突起の交互配列を有する代表的なくし形電極において、波長は 数式λ＝２ｓ＋２ｗにより決定する。その他の電極配列では波長、電極幅、電極 間隔にその他の関係が生まれることになる。 サブミクロンの幾何図形的配列は従来の物質を使用して製造することが困難な 場合もあり、長期的な信頼性は一般的には金属移動効果に限られる。例えば、現 存する多くの光学石版技術は幅０．８μｍ以下の線路／溝構造を製造するために 使用することはできない。また、さらに細い線路幅では生産収量が低下する。こ れらの理由から、実際に使用する現存する多くのＳＡＷデバイスの最大周波数は 約９００ＭＨｚである。例えばＬｉＮｂＯ₃基板上にくし形電極を有する表面弾 性波デバイスの表面弾性波速度は４００３．６ｍ／ｓ、結合係数は５．５７％、 周波数温度係数−７２ｐｐｍ／Ｋとなる。幅１μｍの電極と電極の間隔が１μｍ の交互に等間隔のくし形電極を有するデバイスでは、周波数は約１ＧＨｚとなる 。２．５ＧＨｚのデバイスを得るためには電極の幅及び間隔を約０．４μｍにし なければならない。 基板上に連続圧電膜を含むＳＡＷデバイスの場合、基板の音波速度が圧電膜の 表面弾性波速度と異なれば複数の表面弾性波が発生する。これらの表面弾性波は 増加速度の順に従って、ゼロ次モード波、第１モード波、第２モード波などと呼 ばれている。全モードの速度は圧電膜と同様に基板に基づく。より高速の音波速 度を有する基板を使用すると、結果的にデバイスの表面弾性波の全モードに対し てさらに高速となる。つまり、表面弾性波速度は基板の音波速度に比例して増加 する。 単一層のＳＡＷデバイスは、デバイスがＧＨｚ応用技術を実現できる十分なＳ ＡＷ速度を到達水準の圧電物質が有していないため、高周波数パフォーマンスに おいて特に制限される。十分なＳＡＷ速度を有する多くの物質は非圧電性であり 、そのため直接音響電子工学変換器として機能することができない。非圧電性物 質の高ＳＡＷ速度は、非圧電性の表面上に圧電体層を配置することにより（すな わち、多層ＳＡＷ構造を利用することにより）活用することができる。圧電体層 のいずれかの表面に金属電極を配置することにより、多層構造においてＳＡＷを 発生することが可能となる。このような多層構造により圧電体層を介する音響電 子工学変換が実現する。合力波は多層構造内に伝搬し、標準の単一層のＳＡＷデ バイス内のように相互作用によって受信機で変換される。このように、現存する 石版術制限により課せられる高周波数操作制限を拡張するために、多層構造は高 音波速度を伴う非圧電体層を採用する。 多層表面弾性波デバイスは、例えば、１９８６年５月に開催された超音波、強 誘導体及び周波数制御に関するアメリカ電気・電子学会（ＩＥＥＥ）議事録Vol. UFFC-33、No.3に「High-Couplinq and High-Velocity SAW Using ZnO and AlN Fi lms on a Glass Substrate」と題して掲載されているShiosakiらによる参考文献 において開示されている。Shiosakiらの参考文献により開示されているＳＡＷデ バイスには、ホウ珪酸塩ガラスシート基板、基板上のＣ軸延伸ＡｌＮ膜、基板に 対抗するＡｌＮ膜上のＣ軸延伸多結晶ＺｎＯ膜が含まれる。アルミニウムＩＤＴ 電極はＡｌＮ膜とＺｎＯ膜の間に含まれる。この構造では位相速度が５８４０ｍ ／ｓの場合、最大結合係数４．３７％が得られたと報告されている。このデバイ スの周波数温度係数は２５℃では２１．０ｐｐｍ／℃であった。しかしながら、 このデバイスの位相速度は依然として比較的低い。従って、高周波数パフォーマ ンスは制限されている。 比較的高い伝搬速度を有する表面弾性波デバイスはNakahataらにより米国特許 第５，２２１，８７０号に開示されている。該特許は、シリコン半導体基板、基 板上のダイヤモンド膜、ダイヤモンド膜上のＺｎＯ圧電体層、圧電体層上のくし 形変換電極を有するＳＡＷデバイスを開示している。ダイヤモンド膜については 、単結晶及び多結晶のダイヤモンド膜が適している。しかしながら、多結晶ダイ ヤモンドと比較すると単結晶ダイヤモンドでは音の散乱が少ないため、単結晶膜 のほうがより好ましい。 ダイヤモンドは硬さ、比較的大きなバンドギャップ、高温度性能、高熱伝導率 、及び耐放射線性の点で、多くの半導体装置には好適な物質である。さらに、ダ イヤモンドは音波速度数値が比較的大きいためＳＡＷデバイスに好適である。例 えば、１９８９年に発表された超音波論文集pp.351−354に記載のYamanouchiら による「SAW Propagation Characteristics and Fabrication Technology of Pie zoelectric Thin Film/Diamond Structure」を参照されたい。ダイヤモンドを比 較的低速の圧電性物質と結合することによっても高速のＳＡＷ速度が得られる。 このように、ダイヤモンド及びダイヤモンド関連物質２(1993)pp.1197-1202に記 載のShikataらによる「High Frequency Bandpass Filter Using Polycrystalline Diamond」に開示されるように、線路間隔に必要な物は操作に与えられた周波数 のために減ぜられることがある。 さらに、ダイヤモンドの表面配向は、音波伝搬の絶対値に影響を及ぼし、平均 して縦波伝搬では１８，０００ｍ／ｓ、ねじれ波では１２，０００ｍ／ｓ、表面 弾性波では１１，０００ｍ／ｓである。ダイヤモンドでのＳＡＷ速度はＬｉＮｂ Ｏ₃の場合よりも約３倍高速となる。特に、λ₀／４デザインを使用する２．４ギ ガヘルツ（ＧＨｚ）のダイヤモンドデバイスでは１μｍの線路及び間隔の幾何図 形的配列が必要となるであろう。２．５ＧＨｚを超過する周波数で操作するデバ イスを作るためには、このようなより大きな特徴サイズをダイヤモンドと共に使 用することができる。それに対し、従来のＳＡＷデバイスから作られるデバイス には０．２５〜０．５μｍの特徴サイズが必要となる。ダイヤモンド基板デバイ スの特徴サイズは他の物質の場合によりも大きくなるため、最新のＩＤＴ特徴サ イズが使用され、一般にはデバイス製造用に従来の石版術手段を必要とはしない 。金属移動効果もまた高周波数ＳＡＷデバイスでは最小限に抑えられる。サブミ クロン技術を必要とせず、１．０ＧＨｚを越える周波数で操作可能なデバイスを 製造する技術によって収量が大幅に増加し品質が向上するとともに、製造コスト は減少する。 ダイヤモンドを使用する高周波数ＳＡＷデバイスを実現するために提唱された 特定構造の一つにはＺｎＯの使用が含まれている。これはNakahataらにより米国 特許第５，１６０，８６９号にさらに詳述されている。 Yamamotoによる米国特許第５，２３５，２３３号は、ダイヤモンド、ダイヤモ ンド層上のＡｌＮ層及びＡｌＮ層上のＩＤＴ電極を含むＳＡＷデバイスを開示し ている。その他の例として、ダイヤモンドとＡｌＮ層の間にＳｉＯ２介在層が施 されている。報告によると高電気機械結合係数及び高位相速度はデバイスにより もたらされる。 ダイヤモンドＳＡＷデバイスの温度をさらに測定して制御するために、Nakaha taらによる米国特許第５，２３５，２３６号「Surface Acoustic Wave Device」で は、ＳＡＷデバイスの絶縁ダイヤモンド層上で交互に支持される半導体ダイヤモ ンド層により形成するサーミスターを開示している。サーミスターはＳＡＷデバ イスの操作温度を制御するためにヒータと連動する。 Imaiらによる米国特許第４，９５２，８３２号もまた、フィルター、共振器、 遅延線路又は信号加工装置及び巻上機として使用される多結晶又は単結晶ダイヤ モンドを含むＳＡＷデバイスを開示している。いずれもNakahataらによる米国特 許第５，２２１，８７０号及び第５，１６０，８６９号、ダイヤモンド膜及 び関連物質の適用に関する国際会議でNakahataらにより発表された論文pp361-36 4(1993)の「High-Frequency Surface Acoustic Wave Filter Using ZnO/Diamond/ Si Structure」と、Nakahataらにより発表された１９９２年の超音波論文集pp377 -380(1992)の「High-Frequency Surface Acoustic Wave Filter Using ZnO/Diamo nd/Si Structure」を参照されたい。 例えば、米国特許第５，２２１，８７０号のNakahataらのデバイスは１０，０ ００ｍ／秒以上の比較的高表面弾性波速度を有する可能性がある。従って、高表 面弾性波速度ｖのおかげで微細なＩＤＴ電極の必要性は減少する。特に、Nakaha taらは１μｍの線路幅と１μｍの間隔を有するＩＤＴ電極が２ＧＨｚ相等の周波 数を備えた表面弾性波を発生させる可能性があることを開示している。しかしな がら、多結晶ダイヤモンド膜は音の拡散を生じ、研磨が必要な場合がある。単結 晶ダイヤモンド膜はより高性能である反面、単結晶は高価であり製造が困難でも ある。 発明の要約 前述の技術的背景の見地から、本発明の目的は、比較的高い周波数で操作する ことが可能な表面弾性波（ＳＡＷ）デバイスを提供することにある。 本発明の他の目的は、信頼性、収量、製造の簡易性を増大させるために比較的 大きな線路幅及び間隔が可能なくし形変換器電極を有する高周波数表面弾性波デ バイスを提供することにある。 本発明のさらなる目的は、くし形電極の素子を実質的に分離するよう形成され たＳＡＷデバイスを提供することにある。 本発明のさらなる目的は、音波伝搬層と音波発生（圧電）層を分断するＳＡＷ デバイスを提供することにある。 本発明によるこれら及びその他の目的、特徴、利点は、第１の実施形態では音 波伝搬層と、少なくとも一つのくし形電極と、一つのくし形電極と音波伝搬層の 間に位置する圧電体層とを含む多層ＳＡＷデバイスによりもたらされる。圧電体 層はくし形電極の素子を実質的に分離するように形成されている。 第２の実施形態において、本発明のＳＡＷデバイスは、音波伝搬層と、音波伝 搬層上の少なくとも一つのくし形電極と、くし形電極上にあってくし形電極の素 子を分離するように実質的に一致している圧電体層とを含む。 第３の実施形態において、本発明のＳＡＷデバイスは、音波伝搬層と、音波伝 搬層上の一つ又は複数組の第１及び第２くし形電極と、第１及び第２くし形電極 間に位置し実質的に一致し、音波伝搬層に対して定常に位置し、第１及び第２く し形電極の素子を分離するように形成されている圧電体層を含む。 第４の実施形態において、本発明のＳＡＷデバイスは、音波伝搬層と、音波伝 搬層上の少なくとも二つのくし形電極と、くし形電極の間に位置し少なくとも二 つのくし形電極の素子を分離するために音波伝搬層の表面に平行である音波伝搬 層上の少なくとも一つのくし形圧電体層とを含む。 本発明の種々のＳＡＷデバイスは、非圧電性の音波伝搬層上の金属電極に近接 する圧電性物質の分離範囲を提供する。これらの新規なＳＡＷ構造は利点を組み 合わせることにより、単一層及びその他の多層構造のもつ数多くの不都合を解消 する。この新規な構造はいかなるＳＡＷデバイスにも欠かせない特徴を備えてい る。音響電子工学変換用圧電性物質、音響電子工学変換を誘発する金属電極、そ して音波伝搬用媒体である。圧電の分離又は分離配置によって高ＳＡＷ速度を伴 う物質上での音響電子工学変換が可能となる。しかしながら、圧電の分離性質は 音波伝搬に関する基礎物質から圧電を分断する。分断によって音波の散乱を導く ことなく（多層構造の利点を維持しながら）高速物質を利用することができ、か つ（多層構造の利点を維持しながら）さらなる伝搬モードが可能になる。分断が 減少すべき圧電性物質内の伝搬損の原因となる。このように、伝搬損は基本的に 音波伝搬物質に影響を受ける。さらに、その他の圧電性物質は構造設計において 伝搬損失があまり強くないとみなすことができる。 最適な構造は、高音波速度のための音波伝搬層のようにダイヤモンドを利用す ることと関連するといえる。ダイヤモンドにおける好適な表面弾性波は縦向きに 対して基本的に横向きであるため、圧電体層は定常に表面に対してダイヤモンド へ圧力をかけるハンマーの役割を果たす。これは、好適な結合構造は音波伝搬層 内の平常な好適モードのフィールドパターンを模倣すべきであるという原理を利 用している。 効果的な単一層音波伝搬のためのこうした構造の利点には以下の点が含まれる 。１）音波の散乱が減少する。２）多数のモードの問題が大幅に減少する。３） 下位の圧電体層内の損のため伝搬損失の寄与が大幅に減少するであろう。４）Ｓ ＡＷの音波速度が一般に増加するであろう。５）伝搬損失特性ではあまり強調せ ずとも、そして電気機械結合特性ではより強調して圧電性物質を選択することが 可能である。 図面の簡単な説明 図１は本発明の第１の実施形態によるＳＡＷデバイスの略断面図である。 図１Ａは図１に図示されるＳＡＷデバイスのくし形電極の略平面図である。 図２は本発明の第２の実施形態によるＳＡＷデバイスの略断面図である。 図３は本発明の第３の実施形態によるＳＡＷデバイスの略断面図である。 図４は本発明の第４の実施形態によるＳＡＷデバイスの略断面図である。 好適な実施形態の詳細な説明 本発明を、本発明の好適な実施形態を図示した添付図面を参照して以下にさら に詳しく説明する。本発明は、しかしながら、多くの異なった形式で表わされる こともあり、以下に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。む しろ、これらの実施形態は、本発明の開示を詳細に余すところなく、かつ当業者 に発明の目的を十分に伝えるように提供されている。一つの層が他の層又は基板 の「上」にあるとして述べられている場合、直接他の層又は基板上にあると解釈 されることもあれば、介在層が存在すると解釈されることもあるだろう。図面で は、層又は領域の厚みが明確になるように誇張されている。同じ番号は全体を通 じて同じ要素を表わし、主な符号は各実施形態において同じ要素を表示するよう に使用されている。 本発明のＳＡＷデバイスの各実施形態を図１から図４に例示する。図１につい て説明すると、ＳＡＷデバイス１０には音波伝搬層１５、少なくとも一つのくし 形電極２５、及び圧電体層３０が含まれる。くし形電極２５は図１Ａに図示され ており、時には櫛様電極または指様電極として言及される。ＳＡＷデバイスは基 板２０を含む場合もある。圧電体層３０はくし形電極と音波伝搬層の間に位置す る。好適な実施形態では、圧電体層３０はくし形電極の素子を実質的に分離する ように形成されている。これは好ましくは、くし形電極２５と、実質的に隣接し 、同じ高さ、幅、厚みである、すなわち、二層が互いに実質的に一致している圧 電体層３０とにより実現する。随意に、連続する電極層２７は音波伝搬層１５上 で、かつ圧電体層３０の下に含まれる場合もある。 音波伝搬層１５は（単又は多結晶の）ダイヤモンド、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＧａＮ 、サファイア、石英、きん青石、ｃＢＮの一つからなる。多層構造を提供するた めに随意にこれらの物質を組み合わせて使用してもよい。好適な実施形態では、 音波伝搬層は、互いに関連して各々延伸され、約８°以下の傾斜及び方位角の誤 配向を有する多数の並立する円柱形のダイヤモンド粒子からなる高延伸ダイヤモ ンド層からなる。 圧電体層３０は、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰｂＺｒＯ₃、ＰｂＴｉＯ₃、ＬａＺｒＯ₃ 、ＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＢｅＯ、Ｌｉ₂Ｂ₄ Ｏ₇、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓ及びチタン酸バリウムの一つ又は組み合わせ からなる。好適な実施形態では、圧電体層３０はＺｎ_(1-x)Ｙ_XＯからなり、Ｙは グループＶＩ、ＶＩＩ、ＶＩＩＩ、ＩＸ、Ｘの元素からなるグループから選択さ れ、ｘは０．５から１６原子パーセントの範囲内である。好ましくはＹはＮｉで ある。 基板２０は好適には非ダイヤモンド素材かつ単結晶である。例えば、シリコン は好適な基板素材である。その他の素材には、（単又は多結晶の）ダイヤモンド 、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、石英、きん青石、ｃＢＮ、ＧａＡｓが 含まれる。 くし形電極２５は、圧電体層３０と音波伝搬層１５の間で音響インピーダンス マッチをもたらす物質から形成されることが好ましい。好ましくはそのような物 質は、いかなる圧電性発達圧力も音波伝搬層１５に実質的に伝搬されるように、 圧電体層３０を圧迫するに十分な質量を有する金属である。好適な金属には、Ａ ｌ、Ｃｕ、Ａｌ／Ｃｕ合金、Ｐｔ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｈａ、Ｃｒ、 Ｍｏ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ及びその合金のような導電性のある金属が含まれる。該 物質は、圧電体層３０と音波伝搬層１５の間で音響インピーダンス整合をもたら すよう選択される。さらに、圧電性発達圧力が音波伝搬層１５に実質的に伝搬さ れるように、圧電体層３０を圧迫するに十分な質量を有する必要がある。 この新規なデバイス及び本発明のその他のＳＡＷデバイスは、連続する圧電体 層３０の表面にくし形電極を備えた多層構造を、くし形電極をさらに低度へと侵 蝕しながら選択的に圧電性物質を侵蝕する腐蝕剤にさらすことによりもたらされ る。第２の製造方法は、全関連層のフォトリソグラフィによるパターニング及び エッチングに続く一連の圧電性物質及びくし形電極の一連の析出に関連するであ ろう。湿式の化学腐蝕剤は圧電体層３０の厚みの１０倍よりも大きい線路幅用に 使用される可能性が高い。反応性イオンエッチングのような異方性エッチング技 術は圧電体層の厚みの１０倍よりも小さな線路幅用に必要とされるであろう。フ ォトリソグラフィによるパターニングの技術を利用することは十分に理解もされ 、 かつこれらの構造を製造するために利用することも可能となる。第３の製造方法 は、音波伝搬層１５上のフォトリソグラフィによるパターニングと、圧電性物質 とくし形電極の析出と、析出した物質の好適な領域外への最終除去に関する。 図２について説明すると、ＳＡＷデバイスには音波伝搬層１５、音波伝搬層１ ５上の少なくとも一つのくし形電極２５、及びくし形電極２５上の圧電体層３０ が含まれる。圧電体層３０は素子を分離するためにくし形電極２５と実質的に一 致している。くし形電極２５の指状突起間に電圧を適用することにより圧電体層 ３０を弾力的に変形させ、音波伝搬層１５内にＳＡＷデバイスを誘導する。 図３について説明すると、ＳＡＷデバイス１０のその他の実施形態が例示され ている。そこでは、ＳＡＷデバイス１０は音波伝搬層と、音波伝搬層上の一組ま たは複数組の第１及び第２くし形電極と、電極の素子を分離するために二組の電 極２５ａ、２５ｂの間に位置し実質的に一致する圧電体層３０とからなる。さら に、圧電体層３０は音波伝搬層に対して一直線に位置し又は整列している。圧電 体層３０の反対表面に配置した複数組の電極間に電圧を適用することにより、圧 電体層３０を弾力的に変形させ、音波伝搬層１５内にＳＡＷデバイスを誘導する 。その他の実施形態では（図示せず）、不連続が入出力変換器領域の間に存在す る限りは、選択した又は全組のくし形電極２５ａ、２５ｂの下で連続する音波伝 搬層１５に接する電極を提供することも可能である。 図４について説明すると、ＳＡＷデバイス１０のその他の実施形態が図示され ている。ＳＡＷデバイスは、音波伝搬層１５、音波伝搬層１５上の少なくとも二 つのくし形電極、くし形電極２５上にあって少なくとも二つのくし形電極２５の 素子を分離するために音波伝搬層１５の表面に平行である少なくとも一つのくし 形圧電体層３０ａとからなる。圧電性物質の反対表面に位置するＩＤＴ組の間に 電圧を適用することにより圧電体層を弾力的に変形する必要がある。また圧電性 物質はポアソン効果により音波伝搬層表面に対して一直線の方向に偏向し、それ によりＳＡＷを誘発する。この実施形態では圧電性物質が音波伝搬層表面に関し て異なる方向に弾力的に変形することも可能であると強調している。このような 構造は、圧電性物質が音波伝搬層において平常の好適モードのフィールドパター ンを厳密に模倣するために利用することができる。この設計原理に従うことによ りデバイス損を減少させ、概してデバイスの性能を改善しなければならない。 当業者には容易に理解されるように、上述した種々のＳＡＷデバイスの実施形 態の特徴はその他の実施形態に容易に利用できる。例えば、高延伸ダイヤモンド はＳＡＷフィルター、化学センサー、位相移動装置、巻上機、増幅器を含む各装 置に利用される。遅延線路などのようなその他の信号加工装置及び共振器もまた 本発明により考慮されている。従って、前述の説明及び関連図面に記載した教示 を基に、当業者であれば、本発明について多くの改良点及びその他の実施形態を 見いだすことができるであろう。それゆえ、本発明は開示された特定の実施形態 に限定されるものではなく、前記改良点も本発明のクレームの範囲に入るもので あるように意図されていることは理解されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ストナー，ブライアン・アール アメリカ合衆国、ノースカロライナ州 27516、チャペル ヒル、ムーンリッジ ロード、410

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 音波伝搬層と、少なくとも一つのくし形電極と、前記少なくとも一つのく し形電極と前記音波伝搬層の間に位置し、前記少なくとも一つのくし形電極の素 子を実質的に分離するために形成した圧電体層とからなる表面弾性波デバイス。 ２． 前記少なくとも一つのくし形電極と前記音波伝搬層が実質的に一致する請 求項１に記載の表面弾性波デバイス。 ３． 単結晶の非ダイヤモンド基板からなる請求項１に記載の表面弾性波デバイ スであって、前記音波伝搬層が、互いに関連して各々延伸され、約８°以下の傾 斜及び方位角の誤方向を備えた多数の並立する円柱形のダイヤモンド粒子からな る高延伸ダイヤモンド層からなることを特徴とする表面弾性波デバイス。 ４． 前記音波伝搬層上にあり、前記少なくとも一つのくし形電極と前記音波伝 搬層の間に位置する連続電極層からなる請求項１に記載の表面弾性波デバイス。 ５． 前記音波伝搬層がダイヤモンド、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア、 石英、きん青石、ｃＢＮの一つからなる請求項１に記載の表面弾性波デバイス。 ６． 前記圧電体層がＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰｂＺｒＯ₃、ＰｂＴｉＯ₃、ＬａＺｒＯ₃ 、ＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＢｅＯ、Ｌｉ₂ Ｂ₄Ｏ₇、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓ及びチタン酸バリウムの一つからなる請求 項１に記載の表面弾性波デバイス。 ７． 圧電体層がＺｎ_(1-x)Ｙ_xＯからなり、ＹがグループＶＩ、ＶＩＩ、ＶＩＩ Ｉ、ＩＸ、Ｘの元素からなるグループから選択され、ｘが０．５から１６パーセ ントの範囲内にある請求項１に記載に記載の表面弾性波デバイス。 ８． Ｙがニッケルである請求項７に記載の表面弾性波デバイス。 ９． 前記少なくとも一つのくし形電極が前記圧電体層と前記音波伝搬層の間に 音響インピーダンスマッチをもたらす物質から形成されていることを特徴とする 請求項１に記載の表面弾性波デバイス。 １０． 前記少なくとも一つのくし形電極が、圧電性発達圧力が前記音波伝搬層 に実質的に伝搬されるように、前記圧電体層を圧迫するのに十分な質量を有する 金属からなることを特徴とする請求項１に記載の表面弾性波デバイス。 １１． 音波伝搬層と、前記音波伝搬層上の少なくとも一つのくし形電極と、前 記少なくとも一つのくし形電極上にあり、前記少なくとも一つのくし形電極の素 子を実質的に分離するために実質的に一致する圧電体層とからなる表面弾性波デ バイス。 １２． 単結晶の非ダイヤモンド基板からなる請求項１１に記載の表面弾性波デ バイスであって、前記音波伝搬層が、互いに関連して各々延伸され、約８°以下 の傾斜及び方位角の誤方向を備えた多数の並立する円柱形のダイヤモンド粒子か らなる高延伸ダイヤモンド層からなることを特徴とする表面弾性波デバイス。 １３． 前記音波伝搬層がダイヤモンド、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア 、石英、きん青石、ｃＢＮの一つからなる請求項１１に記載の表面弾性波デバイ ス。 １４． 前記圧電体層がＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰｂＺｒＯ３、ＰｂＴｉＯ₃、ＬａＺ ｒＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＢｅＯ、Ｌ ｉ₂Ｂ₄Ｏ₇、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓ及びチタン酸バリウムの一つからなる 請求項１１に記載の表面弾性波デバイス。 １５． 圧電体層がＺｎ_(1-x)Ｙ_xＯからなり、ＹがグループＶＩ、ＶＩＩ、ＶＩ ＩＩ、ＩＸ、Ｘの元素からなるグループから選択され、ｘが０．５から１６原子 パーセントの範囲内にある請求項１１に記載の表面弾性波デバイス。 １６． Ｙがニッケルである請求項１５に記載の表面弾性波デバイス。 １７． 前記少なくとも一つのくし形電極が前記圧電体層と前記音波伝搬層の間 に音響インピーダンスマッチをもたらす物質から形成されていることを特徴とす る請求項１１に記載の表面弾性波デバイス。 １８． 前記少なくとも一つのくし形電極が、圧電性発達圧力が前記音波伝搬層 に実質的に伝搬されるように、前記圧電体層を圧迫するのに十分な質量を有する 金属からなることを特徴とする請求項１１に記載の表面弾性波デバイス。 １９． 音波伝搬層と、前記音波伝搬層上の一つ又は複数組の第１及び第２くし 形電極と、第１及び第２くし形電極間に位置しかつ実質的に一致し、前記音波伝 搬層に対し平常に位置し、前記第１及び第２くし形電極の素子を分離するために 形成された圧電体層とからなる表面弾性波デバイス。 ２０． 単結晶の非ダイヤモンド基板からなる請求項１９の表面弾性波デバイス であって、前記音波伝搬層が、互いに関連して各々延伸され、約８°以下の傾斜 及び方位角の誤方向を備えた多数の並立する円柱形のダイヤモンド粒子からなる 高延伸ダイヤモンド層からなることを特徴とする表面弾性波デバイス。 ２１． 前記音波伝搬層がダイヤモンド、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア 、石英、きん青石、ｃＢＮの一つからなる請求項１９に記載の表面弾性波デバイ ス。 ２２． 前記圧電体層がＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰｂＺｒＯ₃、ＰｂＴｉＯ₃、ＬａＺｒ Ｏ₃、ＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＢｅＯ、Ｌｉ₂ Ｂ₄Ｏ₇、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓ及びチタン酸バリウムの一つからなる請 求項１９に記載の表面弾性波デバイス。 ２３． 圧電体層がＺｎ_(1-x)Ｙ_xＯからなり、ＹがグループＶＩ、ＶＩＩ、ＶＩ ＩＩ、ＩＸ、Ｘの元素からなるグループから選択され、ｘが０．５から１６原子 パーセントの範囲内にある請求項１９に記載の表面弾性波デバイス。 ２４． Ｙがニッケルである請求項２３に記載の表面弾性波デバイス。 ２５． 前記第１及び第２くし形電極が前記圧電体層と前記音波伝搬層の間に音 響インピーダンスマッチをもたらす物質から形成されていることを特徴とする請 求項１９に記載の表面弾性波デバイス。 ２６． 前記第１及び第２くし形電極が、圧電性発達圧力が前記音波伝搬層に実 質的に伝搬されるように、前記圧電体層を圧迫するのに十分な質量を有する金属 からなることを特徴とする請求項１９に記載の表面弾性波デバイス。 ２７． 音波伝搬層と、前記音波伝搬層上の少なくとも二つのくし形電極と、前 記くし形電極間上で、かつ、前記少なくとも二つのくし形電極の素子を分離する ために前記音波伝搬層の前記表面と平行に位置する前記音波伝搬層上の少なくと も一つのくし形圧電体層とからなる表面弾性波デバイス。 ２８． 前記少なくとも二つのくし形電極と前記圧電体層が実質的に一致する請 求項２７に記載の表面弾性波デバイス。 ２９． 単結晶の非ダイヤモンド基板からなる請求項２７に記載の表面弾性波デ バイスであって、前記音波伝搬層が、互いに関連して各々延伸され、約８°以下 の傾斜及び方位角の誤方向を備えた多数の並立する円柱形のダイヤモンド粒子か らなる高延伸ダイヤモンド層からなることを特徴とする表面弾性波デバイス。 ３０． 前記音波伝搬層がダイヤモンド、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＧａＮ、サファイア 、石英、きん青石、ｃＢＮの一つからなる請求項２７に記載の表面弾性波デバイ ス。 ３１． 前記圧電体層がＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰｂＺｒＯ₃、ＰｂＴｉＯ₃、ＬａＺｒ Ｏ₃、ＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＢｅＯ、Ｌｉ₂ Ｂ₄Ｏ₇、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓ及びチタン酸バリウムの一つからなる請 求項２７に記載の表面弾性波デバイス。 ３２． 圧電体層がＺｎ_(1-x)Ｙ_xＯからなり、ＹがグループＶＩ、ＶＩＩ、ＶＩ ＩＩ、ＩＸ、Ｘの元素からなるグループから選択され、ｘが０．５から１６原子 パーセントの範囲内にある請求項２７に記載の表面弾性波デバイス。 ３３． Ｙがニッケルである請求項３２に記載の表面弾性波デバイス。 ３４． 前記少なくとも二つのくし形電極が前記圧電体層と前記音波伝搬層の間 に音響インピーダンスマッチをもたらす物質から形成されていることを特徴とす る請求項２７に記載の表面弾性波デバイス。 ３５． 前記少なくとも二つのくし形電極が、圧電性発達圧力が前記音波伝搬層 に実質的に伝搬されるように、前記圧電体層を圧迫するのに十分な質量を有する 金属からなることを特徴とする請求項２７に記載の表面弾性波デバイス。