JP2002100958A - 弾性表面波素子及びその製造方法 - Google Patents
弾性表面波素子及びその製造方法Info
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- JP2002100958A JP2002100958A JP2000291796A JP2000291796A JP2002100958A JP 2002100958 A JP2002100958 A JP 2002100958A JP 2000291796 A JP2000291796 A JP 2000291796A JP 2000291796 A JP2000291796 A JP 2000291796A JP 2002100958 A JP2002100958 A JP 2002100958A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダイアモンドを伝搬媒体に用いる弾性表面波
素子において、電気機械結合係数の大きな圧電材料の使
用とダイアモンド研磨工程の省略を実現することで、広
帯域の周波数特性を有しかつ安価な弾性表面波素子とそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 第１の主面と当該第１の主面に対する裏
面である第２の主面とを有する圧電体層１６と、圧電体
層１６の第１の主面に形成され、電気信号を弾性表面波
に変換しまた弾性表面波を電気信号に変換する電気−機
械変換電極１９と、圧電体層１６の第２の主面上に形成
されたシリコン層１２と、シリコン層１２上に形成さ
れ、前記弾性表面波が伝播されるダイヤモンド層１３
と、当該ダイヤモンド層１３と接着剤１５を介して接着
された支持基板１４とを具備することを特徴とする弾性
表面波素子。
素子において、電気機械結合係数の大きな圧電材料の使
用とダイアモンド研磨工程の省略を実現することで、広
帯域の周波数特性を有しかつ安価な弾性表面波素子とそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 第１の主面と当該第１の主面に対する裏
面である第２の主面とを有する圧電体層１６と、圧電体
層１６の第１の主面に形成され、電気信号を弾性表面波
に変換しまた弾性表面波を電気信号に変換する電気−機
械変換電極１９と、圧電体層１６の第２の主面上に形成
されたシリコン層１２と、シリコン層１２上に形成さ
れ、前記弾性表面波が伝播されるダイヤモンド層１３
と、当該ダイヤモンド層１３と接着剤１５を介して接着
された支持基板１４とを具備することを特徴とする弾性
表面波素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性表面波素子及
びその製造方法に係わり、特に弾性表面波の伝搬媒体に
ダイヤモンドを用いた弾性表面波素子及びその製造方法
に関する。
びその製造方法に係わり、特に弾性表面波の伝搬媒体に
ダイヤモンドを用いた弾性表面波素子及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、移動体通信の普及に伴い、機器の
小型、軽量化が進んでおり、この過程で弾性表面波(SA
W: Surface Acoustic Wave)デバイスが急速に普及して
いる。一方、情報通信の多様化、高品質化などに伴い、
システムのディジタル化とともに高周波化が進んでお
り、SAWデバイスにもさらなる高周波化が求められてい
る。
小型、軽量化が進んでおり、この過程で弾性表面波(SA
W: Surface Acoustic Wave)デバイスが急速に普及して
いる。一方、情報通信の多様化、高品質化などに伴い、
システムのディジタル化とともに高周波化が進んでお
り、SAWデバイスにもさらなる高周波化が求められてい
る。
【０００３】SAWデバイスを高周波化する根本的な方法
としては、SAWの伝搬速度が大きいダイアモンドなどの
高速度基板を用いる方法があり、ダイアモンドをSAWの
伝搬媒体に用いたSAWデバイスが報告されている(鹿田
他: NEW DIAMOND, Vol.15, No.2,p.28およびNo.3, p.1
9)。
としては、SAWの伝搬速度が大きいダイアモンドなどの
高速度基板を用いる方法があり、ダイアモンドをSAWの
伝搬媒体に用いたSAWデバイスが報告されている(鹿田
他: NEW DIAMOND, Vol.15, No.2,p.28およびNo.3, p.1
9)。
【０００４】図７及び図８にダイアモンドを用いたSAW
デバイスの製造方法の一例を示す工程断面図である。こ
れらの図に記載されている素子は、まず図７（ａ）に示
すようにSi(100)基板100上にホットフィラメントCVD法
により多結晶ダイアモンド層101を形成する。次に、図
７（ｂ）に示すようにダイアモンド砥石を用いた乾式研
磨法により研磨を行い、表面を平滑化する。
デバイスの製造方法の一例を示す工程断面図である。こ
れらの図に記載されている素子は、まず図７（ａ）に示
すようにSi(100)基板100上にホットフィラメントCVD法
により多結晶ダイアモンド層101を形成する。次に、図
７（ｂ）に示すようにダイアモンド砥石を用いた乾式研
磨法により研磨を行い、表面を平滑化する。
【０００５】次に、図７（ｃ）に示すようにRFマグネト
ロンスパッタ法により圧電性を有するc軸配向したZnO層
102を形成する。次に、図７（ｄ）に示すようにAl層103
を形成し、次いで図８に示すようにAl層103をリソグラ
フィーを用いてパターンニングし、SAWを励振、検出す
るすだれ状電極104を形成する。最後にウェハ上に形成
された多数の素子を分離して、素子が完成する。
ロンスパッタ法により圧電性を有するc軸配向したZnO層
102を形成する。次に、図７（ｄ）に示すようにAl層103
を形成し、次いで図８に示すようにAl層103をリソグラ
フィーを用いてパターンニングし、SAWを励振、検出す
るすだれ状電極104を形成する。最後にウェハ上に形成
された多数の素子を分離して、素子が完成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、ダイア
モンドにおけるSAWの伝搬速度は大きいため、他に比較
してすだれ状電極の間隔を大きく取ることができるた
め、高周波化に伴うすだれ状電極の微細化の要求を低減
することができ、高周波化の要求に答えることができ
る。また、電極間隔を小さくした時の耐圧、耐電力性に
優れていることも報告されている。
モンドにおけるSAWの伝搬速度は大きいため、他に比較
してすだれ状電極の間隔を大きく取ることができるた
め、高周波化に伴うすだれ状電極の微細化の要求を低減
することができ、高周波化の要求に答えることができ
る。また、電極間隔を小さくした時の耐圧、耐電力性に
優れていることも報告されている。
【０００７】しかしながら、前述の素子は以下に述べる
ような大きな問題を有している。
ような大きな問題を有している。
【０００８】まず、弾性表面波の励振に電気機械結合係
数の小さなZnOを用いた場合には、例えばフィルタとし
て用いた時には狭帯域用途にしか使用できない。また、
圧電材料として電気機械結合係数の大きなＬｉＮｂ
Ｏ3、ＬｉＴａＯ3などを用いることにより広帯域用途の
素子を作製することもできる（前記文献にもその旨の記
載がある。）が、これら圧電材料のエピタキシャル成長
は困難であり、現時点では実現されていない。
数の小さなZnOを用いた場合には、例えばフィルタとし
て用いた時には狭帯域用途にしか使用できない。また、
圧電材料として電気機械結合係数の大きなＬｉＮｂ
Ｏ3、ＬｉＴａＯ3などを用いることにより広帯域用途の
素子を作製することもできる（前記文献にもその旨の記
載がある。）が、これら圧電材料のエピタキシャル成長
は困難であり、現時点では実現されていない。
【０００９】また、ダイアモンドは最も硬い物質であ
り、特に多結晶ダイアモンドの場合は、研磨中に結晶粒
界を境に結晶粒が抜け落ち易い。このため、サブミクロ
ンオーダーで平滑な面を得にくいという問題があり、研
磨が困難であり生産コストが高くなってしまう。
り、特に多結晶ダイアモンドの場合は、研磨中に結晶粒
界を境に結晶粒が抜け落ち易い。このため、サブミクロ
ンオーダーで平滑な面を得にくいという問題があり、研
磨が困難であり生産コストが高くなってしまう。
【００１０】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、電気機械結合係数の大きな圧電層及びダイアモン
ドを用いた特性の優れた広帯域の弾性表面波素子及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
あり、電気機械結合係数の大きな圧電層及びダイアモン
ドを用いた特性の優れた広帯域の弾性表面波素子及びそ
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】（構成）前述した課題を
解決するために、本発明の第１は、第１の主面と当該第
１の主面に対する裏面である第２の主面とを有する圧電
体層と、当該圧電体層の第１の主面に形成され、電気信
号を弾性表面波に変換しまた弾性表面波を電気信号に変
換する電気−機械変換電極と、前記圧電体層の第２の主
面上に形成されたシリコン層と、当該シリコン層上に形
成され、前記弾性表面波が伝播されるダイヤモンド層
と、当該ダイヤモンド層と接着層を介して接着された支
持基板とを具備することを特徴とする弾性表面波素子を
提供する。
解決するために、本発明の第１は、第１の主面と当該第
１の主面に対する裏面である第２の主面とを有する圧電
体層と、当該圧電体層の第１の主面に形成され、電気信
号を弾性表面波に変換しまた弾性表面波を電気信号に変
換する電気−機械変換電極と、前記圧電体層の第２の主
面上に形成されたシリコン層と、当該シリコン層上に形
成され、前記弾性表面波が伝播されるダイヤモンド層
と、当該ダイヤモンド層と接着層を介して接着された支
持基板とを具備することを特徴とする弾性表面波素子を
提供する。
【００１２】また、本発明の第２は、第１の主面と当該
第１の主面に対する裏面である第２の主面とを有する圧
電体層と、当該圧電体層の第１の主面に形成され、電気
信号を弾性表面波に変換しまた弾性表面波を電気信号に
変換する電気−機械変換電極と、前記圧電体層の第２の
主面上に形成されたシリコン層と、当該シリコン層表面
に形成され、前記弾性表面波が伝播されるダイヤモンド
成長層とを具備することを特徴とする弾性表面波素子を
提供する。
第１の主面に対する裏面である第２の主面とを有する圧
電体層と、当該圧電体層の第１の主面に形成され、電気
信号を弾性表面波に変換しまた弾性表面波を電気信号に
変換する電気−機械変換電極と、前記圧電体層の第２の
主面上に形成されたシリコン層と、当該シリコン層表面
に形成され、前記弾性表面波が伝播されるダイヤモンド
成長層とを具備することを特徴とする弾性表面波素子を
提供する。
【００１３】かかる本発明の第１及び第２において、以
下の構成を備えることが望ましい。
下の構成を備えることが望ましい。
【００１４】（１）前記圧電体層は単結晶であること。
【００１５】（２）前記シリコン層は、ｎ型の導電型を
有するシリコン結晶層であること。
有するシリコン結晶層であること。
【００１６】また、本発明の第３は、第１の主面と当該
第１の主面に対する裏面である第２の主面とを有するシ
リコン基板の第２の主面上に、弾性表面波が伝播される
ダイヤモンド層を成長させる工程と、前記ダイヤモンド
層上に接着層を介して支持基板を接着する工程と、前記
シリコン基板を前記第１の主面側から薄くする工程と、
薄くした前記シリコン基板の前記第１の主面に圧電体結
晶基板を接着する工程と、前記圧電体結晶基板をその接
着面に対する裏面の側から薄くする工程と、薄くした前
記圧電体結晶基板の面上に、電気信号を弾性表面波に変
換しまた弾性表面波を電気信号に変換する電気−機械変
換電極を形成することを特徴とする弾性表面波素子の製
造方法を提供する。
第１の主面に対する裏面である第２の主面とを有するシ
リコン基板の第２の主面上に、弾性表面波が伝播される
ダイヤモンド層を成長させる工程と、前記ダイヤモンド
層上に接着層を介して支持基板を接着する工程と、前記
シリコン基板を前記第１の主面側から薄くする工程と、
薄くした前記シリコン基板の前記第１の主面に圧電体結
晶基板を接着する工程と、前記圧電体結晶基板をその接
着面に対する裏面の側から薄くする工程と、薄くした前
記圧電体結晶基板の面上に、電気信号を弾性表面波に変
換しまた弾性表面波を電気信号に変換する電気−機械変
換電極を形成することを特徴とする弾性表面波素子の製
造方法を提供する。
【００１７】かかる本発明の第３において、前記支持基
板を接着する工程に先立ち、前記シリコン基板の第２の
主面にｎ型の導電型を有するシリコン層を形成すること
が望ましい。
板を接着する工程に先立ち、前記シリコン基板の第２の
主面にｎ型の導電型を有するシリコン層を形成すること
が望ましい。
【００１８】また、本発明の第４は、第１の主面と当該
第１の主面に対する裏面である第２の主面とを有するシ
リコン基板の第２の主面上に、弾性表面波が伝播される
ダイヤモンド層を成長させる工程と、前記ダイヤモンド
層上に接着層を介して支持基板を接着する工程と、前記
シリコン基板を除去する工程と、前記シリコン基板の除
去後、前記ダイヤモンド層上に接着層を介して圧電体結
晶基板を接着する工程と、前記圧電体結晶基板をその接
着面に対する裏面の側から薄くする工程と、薄くした前
記圧電体結晶基板の面上に、電気信号を弾性表面波に変
換しまた弾性表面波を電気信号に変換する電気−機械変
換電極を形成することを特徴とする弾性表面波素子の製
造方法を提供する。
第１の主面に対する裏面である第２の主面とを有するシ
リコン基板の第２の主面上に、弾性表面波が伝播される
ダイヤモンド層を成長させる工程と、前記ダイヤモンド
層上に接着層を介して支持基板を接着する工程と、前記
シリコン基板を除去する工程と、前記シリコン基板の除
去後、前記ダイヤモンド層上に接着層を介して圧電体結
晶基板を接着する工程と、前記圧電体結晶基板をその接
着面に対する裏面の側から薄くする工程と、薄くした前
記圧電体結晶基板の面上に、電気信号を弾性表面波に変
換しまた弾性表面波を電気信号に変換する電気−機械変
換電極を形成することを特徴とする弾性表面波素子の製
造方法を提供する。
【００１９】かかる本発明の第３及び第４において、前
記圧電体結晶基板は、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウ
ム、ニオブ酸カリウム、及びタンタル酸リチウムから選
ばれる少なくとも一つであることが望ましい。
記圧電体結晶基板は、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウ
ム、ニオブ酸カリウム、及びタンタル酸リチウムから選
ばれる少なくとも一つであることが望ましい。
【００２０】（作用）本発明によれば、電気機械結合係
数の大きな圧電材料を貼り合わせた後、研磨して用いる
ため、広帯域の素子を実現できる。特に、シリコン基板
若しくはシリコン層上に特性の優れたダイヤモンド層を
形成することができ、このダイヤモンド層に対して機械
研磨を施すことは必要ない。さらに、かかるダイヤモン
ド層とシリコン基板若しくはシリコン層との間の平滑な
面を利用することができ、容易に平滑なダイアモンド面
を形成できるため、特性の優れた弾性表面波素子を容易
に製造することが可能である。
数の大きな圧電材料を貼り合わせた後、研磨して用いる
ため、広帯域の素子を実現できる。特に、シリコン基板
若しくはシリコン層上に特性の優れたダイヤモンド層を
形成することができ、このダイヤモンド層に対して機械
研磨を施すことは必要ない。さらに、かかるダイヤモン
ド層とシリコン基板若しくはシリコン層との間の平滑な
面を利用することができ、容易に平滑なダイアモンド面
を形成できるため、特性の優れた弾性表面波素子を容易
に製造することが可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しつつ詳細に説明する。
図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２２】（第１の実施形態）図１及び図２は本発明
の第１の実施形態に係わる弾性表面波デバイスの製造方
法を示す図である。
の第１の実施形態に係わる弾性表面波デバイスの製造方
法を示す図である。
【００２３】まず図１（ａ）に示すように、ｐ型の(10
0)方位のSi基板11に、サブミクロン厚のｎ型層12をイオ
ン注入により形成する。Si基板11にはｐ型不純物として
ホウ素(B)が濃度5x1015/cm3だけ含まれており、またｎ
型層12にはｎ型不純物としてリン(P)が濃度5x1018/cm3
だけ含まれている。次に、図１（ｂ）に示すように、例
えばマイクロ波プラズマCVD法により10μm程度の厚みの
多結晶ダイアモンド層13を形成する。
0)方位のSi基板11に、サブミクロン厚のｎ型層12をイオ
ン注入により形成する。Si基板11にはｐ型不純物として
ホウ素(B)が濃度5x1015/cm3だけ含まれており、またｎ
型層12にはｎ型不純物としてリン(P)が濃度5x1018/cm3
だけ含まれている。次に、図１（ｂ）に示すように、例
えばマイクロ波プラズマCVD法により10μm程度の厚みの
多結晶ダイアモンド層13を形成する。
【００２４】このとき、多結晶ダイヤモンド層13の成長
条件は、マイクロ波パワーを１．５ｋＷ、水素の流量を
２００ｓｃｃｍ、メタンガスの流量４ｓｃｃｍとし、原
料ガスのメタン濃度は２％とした。そして原料ガスの圧
力は１３３ｈＰａ、基板温度８５０℃で行った。多結晶
ダイヤモンド層１の形成膜厚は、弾性表面波が表面を主
に伝わるために、１０μｍ程度で十分である。
条件は、マイクロ波パワーを１．５ｋＷ、水素の流量を
２００ｓｃｃｍ、メタンガスの流量４ｓｃｃｍとし、原
料ガスのメタン濃度は２％とした。そして原料ガスの圧
力は１３３ｈＰａ、基板温度８５０℃で行った。多結晶
ダイヤモンド層１の形成膜厚は、弾性表面波が表面を主
に伝わるために、１０μｍ程度で十分である。
【００２５】次に、図１（ｃ）に示すように、支持基板
として例えばガラス基板14を高温に耐えるポリイミド系
などの接着剤15を用いて多結晶ダイアモンド層13に接着
する。接着側のダイアモンド面はミクロンオーダーの凹
凸を有するが、接着剤ではこの程度の凹凸は許容でき
る。
として例えばガラス基板14を高温に耐えるポリイミド系
などの接着剤15を用いて多結晶ダイアモンド層13に接着
する。接着側のダイアモンド面はミクロンオーダーの凹
凸を有するが、接着剤ではこの程度の凹凸は許容でき
る。
【００２６】次に、図１（ｄ）に示すように、電気化学
エッチングを用いてSi基板11のp型部分を選択的に除去
する。ここでは、例えばKOH水溶液中でSi基板中に形成
されたpn接合が逆バイアスとなるように電圧を印加し、
即ち溶液に対しn層12に正電圧を印加しつつエッチング
を行うことにより、p型の部分のみを選択的に除去す
る。
エッチングを用いてSi基板11のp型部分を選択的に除去
する。ここでは、例えばKOH水溶液中でSi基板中に形成
されたpn接合が逆バイアスとなるように電圧を印加し、
即ち溶液に対しn層12に正電圧を印加しつつエッチング
を行うことにより、p型の部分のみを選択的に除去す
る。
【００２７】次に、図２（ｅ）に示すように、例えば30
0μm厚のＬｉＮｂＯ3基板16を直接接着によりn層12と接
合する。直接接着はＬｉＮｂＯ3基板16とn層12の表面を
親水処理した後、接着面を貼り合わせ250℃で数時間保
持することにより行う。
0μm厚のＬｉＮｂＯ3基板16を直接接着によりn層12と接
合する。直接接着はＬｉＮｂＯ3基板16とn層12の表面を
親水処理した後、接着面を貼り合わせ250℃で数時間保
持することにより行う。
【００２８】次に、図２（ｆ）に示すように、ＬｉＮｂ
Ｏ3基板16を1μm程度まで研磨し、薄いＬｉＮｂＯ3層17
を形成する。ＬｉＮｂＯ3の研磨は基板作製時にも行わ
れるものであり、既に確立した技術である。
Ｏ3基板16を1μm程度まで研磨し、薄いＬｉＮｂＯ3層17
を形成する。ＬｉＮｂＯ3の研磨は基板作製時にも行わ
れるものであり、既に確立した技術である。
【００２９】次に、図２（ｇ）に示すように、Al層を形
成後、リソグラフィーを用いて当該Al層をパターンニン
グし、弾性表面波を励振、検出するすだれ状電極19を形
成する。最後にウェハ上に形成された多数の素子を分離
して、素子が完成する。
成後、リソグラフィーを用いて当該Al層をパターンニン
グし、弾性表面波を励振、検出するすだれ状電極19を形
成する。最後にウェハ上に形成された多数の素子を分離
して、素子が完成する。
【００３０】本実施形態においては、現時点ではエピタ
キシャル成長が実現されていない電気機械結合係数の大
きなＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3などの圧電材料を形成す
るに際して、貼り合わせと研磨という現時点でも実現可
能な方法を用いており、かかる方法により広帯域の素子
を実現できる。また、困難なダイアモンドの機械研磨が
不要であり、生産コストを下げることができる。特に、
シリコン基板若しくはシリコン層上に特性の優れたダイ
ヤモンド層を形成することができ、かかるダイヤモンド
層とシリコン基板若しくはシリコン層との間の平滑な面
を利用することができる。即ち、容易に平滑なダイアモ
ンド面を形成できるため、特性の優れた弾性表面波素子
を容易に製造することが可能である。
キシャル成長が実現されていない電気機械結合係数の大
きなＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3などの圧電材料を形成す
るに際して、貼り合わせと研磨という現時点でも実現可
能な方法を用いており、かかる方法により広帯域の素子
を実現できる。また、困難なダイアモンドの機械研磨が
不要であり、生産コストを下げることができる。特に、
シリコン基板若しくはシリコン層上に特性の優れたダイ
ヤモンド層を形成することができ、かかるダイヤモンド
層とシリコン基板若しくはシリコン層との間の平滑な面
を利用することができる。即ち、容易に平滑なダイアモ
ンド面を形成できるため、特性の優れた弾性表面波素子
を容易に製造することが可能である。
【００３１】なお、本実施形態においては、イオン注入
により作製したn型層を用いているが、直接接着時のSi
側の平滑性を重視する場合は、p型基板にn型層をエピタ
キシャル成長した基板やSOI基板を用いてもよい。SOI
（Silicon On Insulator）基板の場合は、埋め込み酸化
膜とSOI層との間でエッチング又は研磨の選択比を確保
することが可能であるため、SOI層はn型層である必要性
は無い。
により作製したn型層を用いているが、直接接着時のSi
側の平滑性を重視する場合は、p型基板にn型層をエピタ
キシャル成長した基板やSOI基板を用いてもよい。SOI
（Silicon On Insulator）基板の場合は、埋め込み酸化
膜とSOI層との間でエッチング又は研磨の選択比を確保
することが可能であるため、SOI層はn型層である必要性
は無い。
【００３２】（第２の実施形態）図３及び図４は本発明
の第２の実施形態に係わる弾性表面波デバイスの製造方
法を示す図であり、図１及び図２と対応する部分には同
一の符号を付して詳細な説明を省略する。
の第２の実施形態に係わる弾性表面波デバイスの製造方
法を示す図であり、図１及び図２と対応する部分には同
一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３３】本実施形態は、第１の実施形態と同様にダ
イアモンド層を支持基板側に転写した後、Si基板11を全
て除去し、その後、図４（ｅ）に示すように多結晶ダイ
アモンド層13上にサブミクロン厚の多結晶Si層20を例え
ばスパッタリングにより形成し、直接接着を行うもので
ある。Si基板11は、導電型を与えるためのドーピングが
なされている必要はない。その後の工程は第１の実施形
態と同様である。この実施形態においても転写後に露出
する多結晶ダイアモンド層13の主面は平滑であるため、
研磨は不要である。
イアモンド層を支持基板側に転写した後、Si基板11を全
て除去し、その後、図４（ｅ）に示すように多結晶ダイ
アモンド層13上にサブミクロン厚の多結晶Si層20を例え
ばスパッタリングにより形成し、直接接着を行うもので
ある。Si基板11は、導電型を与えるためのドーピングが
なされている必要はない。その後の工程は第１の実施形
態と同様である。この実施形態においても転写後に露出
する多結晶ダイアモンド層13の主面は平滑であるため、
研磨は不要である。
【００３４】本実施形態においては、第１の実施形態で
得られる効果の他、以下の効果を得ることが可能であ
る。即ち、第１の実施形態のn型層12は必要無く、多結
晶Si層20はn型層12よりも薄くできるため、弾性表面波
に対するSi層の影響を低減できる。なお、本実施形態に
おいてはスパッタリングにより多結晶Si層20を形成した
が、接着剤15が耐えられる範囲内で成膜できる他の方法
で形成してもよい。
得られる効果の他、以下の効果を得ることが可能であ
る。即ち、第１の実施形態のn型層12は必要無く、多結
晶Si層20はn型層12よりも薄くできるため、弾性表面波
に対するSi層の影響を低減できる。なお、本実施形態に
おいてはスパッタリングにより多結晶Si層20を形成した
が、接着剤15が耐えられる範囲内で成膜できる他の方法
で形成してもよい。
【００３５】（第３の実施形態）図５及び図６は本発明
の第３の実施形態に係わる弾性表面波デバイスの製造方
法を示す図であり、図１及び図２と対応する部分には同
一の符号を付して詳細な説明を省略する。
の第３の実施形態に係わる弾性表面波デバイスの製造方
法を示す図であり、図１及び図２と対応する部分には同
一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３６】この本実施形態は、第２の実施形態と同様
にダイアモンド層を支持基板側に転写した後、Si基板11
を全て除去し、その後、図６（ｅ）に示すように多結晶
ダイアモンド層13側にスパッタリングによりサブミクロ
ン厚のフリット(低融点)ガラス21を、ＬｉＮｂＯ3基板1
6側にAl電極22を形成し、両者を静電接着により接合す
る。ここでは、多結晶ダイアモンド層13とAl電極22間に
数十Vの電圧を印加しつつ、150℃で1時間程度保持する
ことにより行う。この場合、多結晶ダイアモンド層13に
はB（ボロン）などをドーピングすることにより、導電
性を付与しておく必要がある。B（ボロン）のドーピン
グガスとしてはB2H6を用いることが可能である。その後
の工程は第１の実施形態と同様である。
にダイアモンド層を支持基板側に転写した後、Si基板11
を全て除去し、その後、図６（ｅ）に示すように多結晶
ダイアモンド層13側にスパッタリングによりサブミクロ
ン厚のフリット(低融点)ガラス21を、ＬｉＮｂＯ3基板1
6側にAl電極22を形成し、両者を静電接着により接合す
る。ここでは、多結晶ダイアモンド層13とAl電極22間に
数十Vの電圧を印加しつつ、150℃で1時間程度保持する
ことにより行う。この場合、多結晶ダイアモンド層13に
はB（ボロン）などをドーピングすることにより、導電
性を付与しておく必要がある。B（ボロン）のドーピン
グガスとしてはB2H6を用いることが可能である。その後
の工程は第１の実施形態と同様である。
【００３７】本実施形態においても、第１の実施形態の
n型層12は必要無く、低温で接合可能なため、ＬｉＮｂ
Ｏ3とダイアモンド層が形成された支持基板との間の熱
膨張差に起因するＬｉＮｂＯ3の割れなどの問題が発生
する可能性を小さくできる。その他、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で変形して実施可能である。
n型層12は必要無く、低温で接合可能なため、ＬｉＮｂ
Ｏ3とダイアモンド層が形成された支持基板との間の熱
膨張差に起因するＬｉＮｂＯ3の割れなどの問題が発生
する可能性を小さくできる。その他、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で変形して実施可能である。
【００３８】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、ダイアモンド層を支持基板に転写する際に
接着剤以外の方法を用いてもよい。また、圧電体基板と
しては、ニオブ酸リチウムに限らず、ホウ酸リチウム、
ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等の他の圧電体
材料を用いることができる。
い。例えば、ダイアモンド層を支持基板に転写する際に
接着剤以外の方法を用いてもよい。また、圧電体基板と
しては、ニオブ酸リチウムに限らず、ホウ酸リチウム、
ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム等の他の圧電体
材料を用いることができる。
【００３９】また、圧電体バルク単結晶基板として、具
体的には、１２８°ＹカットＸ伝播ＬｉＮｂＯ3、Ｙカ
ットZ伝播ＬｉＮｂＯ3、６４°ＹカットX伝播ＬｉＮｂ
Ｏ3、Xカット１１２°Y伝播ＬｉＴａＯ3、ＹカットZ伝
播ＬｉＴａＯ3、３６°ＹカットＸ伝播ＬｉＴａＯ3或い
は４５°ＸカットＺ伝播Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7等の圧電基板を用
いることができる。
体的には、１２８°ＹカットＸ伝播ＬｉＮｂＯ3、Ｙカ
ットZ伝播ＬｉＮｂＯ3、６４°ＹカットX伝播ＬｉＮｂ
Ｏ3、Xカット１１２°Y伝播ＬｉＴａＯ3、ＹカットZ伝
播ＬｉＴａＯ3、３６°ＹカットＸ伝播ＬｉＴａＯ3或い
は４５°ＸカットＺ伝播Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7等の圧電基板を用
いることができる。
【００４０】また、電気−機械変換電極の形状も櫛形、
その他、所望のフィルタ設計の必要に応じて形状大きさ
を変えて用いることができる。
その他、所望のフィルタ設計の必要に応じて形状大きさ
を変えて用いることができる。
【００４１】さらにまた、シリコン基板及び圧電基板を
薄くする方法としては、それぞれ電気化学エッチング及
び研磨を用いたが、シリコン基板に対してプラズマエッ
チングを行う方法や、水素イオン等のイオンをシリコン
基板に対して注入した後、熱処理を行うことにより基板
を剥離する方法、圧電基板をウエットエッチングする方
法等、その他の方法を用いても良い。
薄くする方法としては、それぞれ電気化学エッチング及
び研磨を用いたが、シリコン基板に対してプラズマエッ
チングを行う方法や、水素イオン等のイオンをシリコン
基板に対して注入した後、熱処理を行うことにより基板
を剥離する方法、圧電基板をウエットエッチングする方
法等、その他の方法を用いても良い。
【００４２】その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することが可能である。
種々変形して実施することが可能である。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、電気機械結合係数の大
きな圧電層及びダイアモンドを用いた特性の優れた広帯
域の弾性表面波素子を容易に提供することが可能であ
る。
きな圧電層及びダイアモンドを用いた特性の優れた広帯
域の弾性表面波素子を容易に提供することが可能であ
る。
【図１】 本発明の第１の実施形態に係わる弾性表面波
デバイスの製造方法を示す図。
デバイスの製造方法を示す図。
【図２】 図１に続く工程断面図。
【図３】 本発明の第２の実施形態に弾性表面波デバイ
スの製造方法を示す図。
スの製造方法を示す図。
【図４】 図３に続く工程断面図。
【図５】 本発明の第３の実施形態に係わる弾性表面波
デバイスの製造方法を示す図。
デバイスの製造方法を示す図。
【図６】 図５に続く工程断面図。
【図７】 従来の弾性表面波デバイスの製造方法を示す
工程断面図。
工程断面図。
【図８】 図７に続く工程断面図。
１１…p型の(100)方位のSi基板 １２…n型層 １３…多結晶ダイアモンド層 １４…ガラス基板 １５…接着剤 １６…ＬｉＮｂＯ3基板 １７…薄いＬｉＮｂＯ3層 １９…すだれ状電極 ２０…多結晶Si層 ２１…フリット(低融点)ガラス ２２…Al電極 １０１…多結晶ダイアモンド層 １０２…ZnO層 １０３…Al層 １０４…すだれ状電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐久間 尚志 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 張 利 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 舟木 英之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5J097 AA06 AA19 AA31 EE08 FF07 GG01 GG03 GG04 GG05 HA03 KK09
Claims (8)
- 【請求項１】 第１の主面と当該第１の主面に対する裏
面である第２の主面とを有する圧電体層と、当該圧電体
層の第１の主面に形成され、電気信号を弾性表面波に変
換しまた弾性表面波を電気信号に変換する電気−機械変
換電極と、前記圧電体層の第２の主面上に形成されたシ
リコン層と、当該シリコン層上に形成され、前記弾性表
面波が伝播されるダイヤモンド層と、当該ダイヤモンド
層と接着層を介して接着された支持基板とを具備するこ
とを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項２】 第１の主面と当該第１の主面に対する裏
面である第２の主面とを有する圧電体層と、当該圧電体
層の第１の主面に形成され、電気信号を弾性表面波に変
換しまた弾性表面波を電気信号に変換する電気−機械変
換電極と、前記圧電体層の第２の主面上に形成されたシ
リコン層と、当該シリコン層表面に形成され、前記弾性
表面波が伝播されるダイヤモンド成長層とを具備するこ
とを特徴とする弾性表面波素子。 - 【請求項３】 前記圧電体層は単結晶であることを特徴
とする請求項１又は２記載の弾性表面波素子。 - 【請求項４】 前記シリコン層は、ｎ型の導電型を有す
るシリコン結晶層であることを特徴とする請求項１乃至
３のいずれかに記載の弾性表面波素子。 - 【請求項５】 第１の主面と当該第１の主面に対する裏
面である第２の主面とを有するシリコン基板の第２の主
面上に、弾性表面波が伝播されるダイヤモンド層を成長
させる工程と、前記ダイヤモンド層上に接着層を介して
支持基板を接着する工程と、前記シリコン基板を前記第
１の主面側から薄くする工程と、薄くした前記シリコン
基板の前記第１の主面に圧電体結晶基板を接着する工程
と、前記圧電体結晶基板をその接着面に対する裏面の側
から薄くする工程と、薄くした前記圧電体結晶基板の面
上に、電気信号を弾性表面波に変換しまた弾性表面波を
電気信号に変換する電気−機械変換電極を形成すること
を特徴とする弾性表面波素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記支持基板を接着する工程に先立ち、
前記シリコン基板の第２の主面にｎ型の導電型を有する
シリコン層を形成することを特徴とする請求項５記載の
弾性表面波素子の製造方法。 - 【請求項７】 第１の主面と当該第１の主面に対する裏
面である第２の主面とを有するシリコン基板の第２の主
面上に、弾性表面波が伝播されるダイヤモンド層を成長
させる工程と、前記ダイヤモンド層上に接着層を介して
支持基板を接着する工程と、前記シリコン基板を除去す
る工程と、前記シリコン基板の除去後、前記ダイヤモン
ド層上に接着層を介して圧電体結晶基板を接着する工程
と、前記圧電体結晶基板をその接着面に対する裏面の側
から薄くする工程と、薄くした前記圧電体結晶基板の面
上に、電気信号を弾性表面波に変換しまた弾性表面波を
電気信号に変換する電気−機械変換電極を形成すること
を特徴とする弾性表面波素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記圧電体結晶基板は、ニオブ酸リチウ
ム、ホウ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、及びタンタル
酸リチウムから選ばれる少なくとも一つであることを特
徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の弾性表面波
素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000291796A JP2002100958A (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 弾性表面波素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000291796A JP2002100958A (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 弾性表面波素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002100958A true JP2002100958A (ja) | 2002-04-05 |
Family
ID=18774821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000291796A Pending JP2002100958A (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 弾性表面波素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002100958A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006042008A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Kyocera Corp | 弾性表面波素子および通信装置 |
| JP2019097145A (ja) * | 2017-11-22 | 2019-06-20 | 住友金属鉱山株式会社 | 表面弾性波素子用複合基板とその製造方法 |
| JP2019526194A (ja) * | 2016-06-30 | 2019-09-12 | ソイテック | 表面弾性波デバイスのためのハイブリッド構造 |
| US10847364B2 (en) | 2018-05-10 | 2020-11-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laminated body and semiconductor device |
-
2000
- 2000-09-26 JP JP2000291796A patent/JP2002100958A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006042008A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Kyocera Corp | 弾性表面波素子および通信装置 |
| JP4587732B2 (ja) * | 2004-07-28 | 2010-11-24 | 京セラ株式会社 | 弾性表面波装置 |
| JP2019526194A (ja) * | 2016-06-30 | 2019-09-12 | ソイテック | 表面弾性波デバイスのためのハイブリッド構造 |
| US11159140B2 (en) | 2016-06-30 | 2021-10-26 | Soitec | Hybrid structure for a surface acoustic wave device |
| JP2019097145A (ja) * | 2017-11-22 | 2019-06-20 | 住友金属鉱山株式会社 | 表面弾性波素子用複合基板とその製造方法 |
| US10847364B2 (en) | 2018-05-10 | 2020-11-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laminated body and semiconductor device |
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