JP3189397B2 - 弾性表面波装置 - Google Patents

弾性表面波装置

Info

Publication number
JP3189397B2
JP3189397B2 JP18522992A JP18522992A JP3189397B2 JP 3189397 B2 JP3189397 B2 JP 3189397B2 JP 18522992 A JP18522992 A JP 18522992A JP 18522992 A JP18522992 A JP 18522992A JP 3189397 B2 JP3189397 B2 JP 3189397B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor substrate
surface acoustic
acoustic wave
gate electrode
output gate
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP18522992A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0629781A (ja
Inventor
友則 木村
修三 和高
幸一郎 三須
勉 永塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP18522992A priority Critical patent/JP3189397B2/ja
Publication of JPH0629781A publication Critical patent/JPH0629781A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3189397B2 publication Critical patent/JP3189397B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、弾性表面波コンボル
バ等の弾性表面波装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は、「ZnO/Si SAW コン
ボルバ」(著者:皆川、坪内、御子柴、掲載雑誌:電子
情報通信学会、スペクトル拡散通信研究会、1987年
8月、資料番号SS87−18、第4頁)に記載されて
いる従来のこの種の弾性表面波装置を示す構成図であ
る。
【0003】図8において、1は半導体基板、2は絶縁
体薄膜、3は圧電体薄膜であり、それぞれ、Si、Si
2 、ZnOが使用されている。4および5は入力トラ
ンスデューサ、6は出力ゲート電極、7は接地電極であ
る。
【0004】次に、図8に示した従来の弾性表面波装置
の動作について説明する。入力トランスデューサ4およ
び入力トランスデューサ5に、それぞれ、角周波数ωの
電気信号を入力する。これらの電気信号は、それぞれ、
入力トランスデューサ4および5により、角周波数ωの
弾性表面波に変換される。これらの弾性表面波は、それ
ぞれ、出力ゲート電極6に向かって伝搬する。出力ゲー
ト電極6に到達した弾性表面波が互いにすれちがった
際、半導体の非線形作用により、これらの弾性表面波の
積の信号、すなわち、角周波数2ωの信号が生じる。こ
の角周波数2ωの信号は、出力ゲート電極6と接地電極
7との間に電流として流れ、出力ゲート電極6により空
間的に積分され、出力ゲート電極6から電気信号として
出力される。この出力電気信号は、入力トランスデュー
サ4および入力トランスデューサ5に、それぞれ、入力
された2つの電気信号のコンボリューションになってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、図8
に示した従来の弾性表面波装置では、角周波数2ωの電
流が、出力ゲート電極6と接地電極7との間に流れて、
空間的に加算されて出力ゲート電極6からコンボリュー
ション出力として取り出されているが、半導体基板1の
一定の厚さの基板としていたため、Si半導体基板1と
SiO2 絶縁体薄膜2との境界から接地電極7までへの
距離が長く、Si半導体基板1の上記距離に比例するバ
ルク抵抗が大きい。したがって、この抵抗で消費される
電力が大きくなり、効率が悪いという問題点があった。
【0006】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたものであり、効率の高い弾性表面波装置を得る
ことを目的としたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係わる
弾性表面波装置は、半導体基板の一方の側に形成された
圧電体層と、それぞれから励振された弾性表面波が互い
に逆向きに進行して伝搬するように上記圧電体層上に対
向させて設けられた少なくとも一対の入力トランスデュ
ーサと、上記圧電体層上の上記弾性表面波が互いに逆向
きに進行して伝搬する領域に設けられた出力ゲート電極
と、上記半導体基板の他方の側の面上に設けられた接地
電極とを備えた弾性表面波装置において、上記半導体基
板の上記出力ゲート電極を設けた領域に対応する位置の
厚さを他の部分より少なくとも薄くし、半導体基板のバ
ルク抵抗を下げたものである。
【0008】請求項2の発明に係わる弾性表面波装置
は、半導体基板の一方向の側に形成された圧電体層と、
それぞれから励振された弾性表面波が互いに逆向きに進
行して伝搬するように上記圧電体層上に対向させて設け
られた少なくとも一対の入力トランスデューサと、上記
圧電体層上の上記弾性表面波が互いに逆向きに進行して
伝搬する領域に設けられた出力ゲート電極と、上記半導
体基板の他方の側の面上に設けられた接地電極とを備え
た弾性表面波装置において、上記半導体基板の少なくと
も上記出力ゲート電極を設けた領域に対応する位置の厚
さを薄くし、上記接地電極を少なくとも上記半導体基板
の上記薄くした部分を埋めるように上記半導体基板の他
方の側の面上に設け、上記半導体基板を補強したもので
ある。
【0009】請求項3の発明に係わる弾性表面波装置
は、半導体基板の一方の側に形成された圧電体層と、そ
れぞれから励振された弾性表面波が互いに逆向きに進行
して伝搬するように上記圧電体層上に対向させて設けら
れた少なくとも一対の入力トランスデューサと、上記圧
電体層上の上記弾性表面波が互いに逆向きに進行して伝
搬する領域に設けられた出力ゲート電極と、上記半導体
基板の他方の側の面上に設けられた接地電極とを備えた
弾性表面波装置において、上記接地電極の放熱面を凹凸
状にしたものである。
【0010】
【作用】請求項1の発明によれば、出力ゲート電極を設
けた領域に対応する位置の半導体基板の厚さを薄くした
ので、出力ゲート電極から接地電極までの半導体基板内
の信号伝搬距離が短くなるため、半導体基板のバルク抵
抗が小さくなる。したがって、半導体基板による消費電
力が小さくなり効率を高くできる。
【0011】請求項2の発明によれば、接地電極を少な
くとも半導体基板の薄くした部分を埋めるように設けた
ので、弾性表面波装置の機械的強度を向上できる。
【0012】請求項3の発明によれば、接地電極の放熱
面を凹凸状にしたので、接地電極の表面積を大きくで
き、放熱性が優れており、温度特性に優れた弾性表面波
装置を実現する。
【0013】
【実施例】実施例1.図1はこの発明の一実施例を示す
構成図であり、図1(a)は斜視図、図1(b)は図1
(a)におけるAA´断面図である。なお、ここでは、
従来例同様のZnO/Siモノリシック構造のものを示
す。図において、1は半導体基板、2は絶縁体薄膜、3
は半導体基板1の一方の側に形成された圧電体層である
圧電体薄膜、4および5は一対の入力トランスデュー
サ、6は出力ゲート電極、7は接地電極である。この実
施例においては、図8に示した従来の弾性表面波コンボ
ルバと同様に、半導体基板1の表面に絶縁体薄膜2を形
成し、絶縁体薄膜2の表面に圧電体薄膜3を形成し、圧
電体薄膜3の表面に、入力トランスデューサ4および
5、出力ゲート電極6を設け、半導体基板1の裏面に接
地電極7を設けている。
【0014】しかし、上記実施例では、図8に示した従
来の弾性表面波装置とは異なり、半導体基板1の厚さ
を、出力ゲート電極6を設けた領域の下部では、他の領
域に比べ薄くしている。
【0015】次に、動作について説明する。入力トラン
スデューサ4および入力トランスデューサ5に、それぞ
れ、角周波数ωの電気信号を入力すると、これらの電気
信号は、それぞれ、入力トランスデューサ4および5に
より弾性表面波に変換されて、それぞれ、出力ゲート電
極6に向かって伝搬する。出力ゲート電極6に到達した
弾性表面波が互いに逆向きに進行して伝搬する。
【0016】出力ゲート電極6を設けた領域では、金属
(出力ゲート電極6)/絶縁体(ZnO)/絶縁体(S
iO2 )/半導体(Si)という、いわゆるMIS(M
etal/Insulator/Semiconduc
tor)構造となっている。したがって、出力ゲート電
極6に直流バイアスを印加すると、この直流ポテンシャ
ルと、出力ゲート電極6に向かって伝搬してきた弾性表
面波の交流ポテンシャルによって、SiO2 絶縁体薄膜
2に接するSi半導体基板1中に空乏層が形成され、空
間電荷が形成される。このとき、空間電荷の弾性表面波
の交流ポテンシャルに対する非線形性により、2つの弾
性表面波信号の積の成分、すなわち、角周波数2ωの電
流信号が生じる。
【0017】この角周波数2ωの信号は、出力ゲート電
極6により空間的に積分され、入力トランスデューサ4
および入力トランスデューサ5にそれぞれ入力された2
つの電気信号のコンボリューションとして出力ゲート電
極6から出力される。
【0018】この弾性表面波装置では、上述したよう
に、半導体基板1の厚さを、出力ゲート電極6を設けた
領域の下部では、他の領域に比べ薄くしている。したが
って、Si半導体基板とSiO2 絶縁体薄膜との境界面
から接地電極7までへの距離が従来に比べて短くなる。
このため、Si半導体基板の上記距離に比例するバルク
抵抗が小さくなる。したがって、Si半導体基板中の空
間電荷の時間変化で与えられる角周波数2ωの電流の上
記バルク抵抗による消費電力は、従来に比べ小さくで
き、従来に比べ効率を高くできる効果がある。
【0019】なお、上記実施例においては、半導体基板
1の出力ゲート電極6を設けた領域の下部のみに穴を設
けて他の領域に比べ薄くして構成した場合を示したが、
これに限らず、図2に示すように半導体基板1の出力ゲ
ート電極6を設けた領域の下部にトンネル状の溝を設け
たもの、または、図3に断面図で示すように半導体基板
1の全部を薄くしたものでも上記実施例と同様の効果を
奏する。
【0020】実施例2.図4および図5はこの発明の他
の実施例の断面図である。図4および図5に示す実施例
では、上述した図1、図2、および図3において、半導
体基板1を薄くした部分を、接地電極7で埋めた構成で
ある。その他の構成は同一である。
【0021】動作は実施例1と同一であり、省略する。
【0022】次に上述した実施例2の効果について説明
する。実施例2の動作は実施例1と同一であり、実施例
1と同様に高い効率が得られる効果がある。さらに実施
例2では、半導体基板1を薄くした部分を、接地電極7
で埋めた構成としたので、実施例1にくらべ、弾性表面
波装置全体の機械的強度を向上できる効果がある。さら
に、接地電極7の材料には通常金属を用いるので、放熱
性に優れた弾性表面波装置を得られる効果もある。
【0023】実施例3.図6にこの発明のさらに他の実
施例の斜視図を示す。実施例3においては、半導体薄膜
8の表面に絶縁体薄膜2を設けた構成になっている。さ
らに、接地電極7の厚さを、出力ゲート電極6を設けた
領域の下部で、他の領域に比べ薄くしている。その他の
構成は図1と同一である。
【0024】動作は実施例1と同一であり、省略する。
【0025】次に、上述した実施例3の効果について説
明する。実施例3の動作は実施例1と同一であり、実施
例1と同様に高い効率が得られる効果がある。さらに実
施例3では、接地電極7の表面積を大きくしているの
で、放熱性が優れており、温度特性に優れた弾性表面波
装置を得られる効果がある。
【0026】なお、図6に示した実施例3では、接地電
極7の厚さを、出力ゲート電極6を設けた領域の下部で
のみ、他の領域に比べ薄くした場合を示したが、これに
限らず、図7に示すように接地電極7に複数の凹凸を設
けたもの、または、図1の構成でも良く、表面積をより
増やしてやれば、さらに優れた放熱効果を得ることがで
きる。
【0027】なお、上述した実施例1、実施例2、およ
び実施例3において、半導体基板および半導体薄膜に放
熱効果の大きいダイヤモンドを用いても構わない。
【0028】また、上述した実施例1、実施例2、およ
び実施例3において、圧電体薄膜3の表面にコーティン
グ膜を設けた場合について適用しても構わない。
【0029】また、この発明は、基本伝搬モード、高次
伝搬モードのいずれの弾性表面波モードを使用する弾性
表面波装置に適用しても構わない。
【0030】
【発明の効果】以上に説明したように、請求項1の発明
によれば、出力ゲート電極を設けた領域に対応する位置
の半導体基板の厚さを薄くし、半導体基板のバルク抵抗
を下げたので、半導体基板による消費電力が小さくな
り、弾性表面装置の効率を高くすることができる。
【0031】また、請求項2の発明によれば、接地電極
を少なくとも半導体基板の薄くした部分を埋めるように
設けたので、弾性表面波装置の機械的強度を向上でき
る。
【0032】さらに、請求項3の発明によれば、接地電
極の放熱面を凹凸状にしたので、接地電極の表面積を大
きくでき、放熱性が優れており、温度特性に優れた弾性
表面波装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1を示す構成図である。
【図2】この発明の実施例1の変形例を示す構成図であ
る。
【図3】この発明の実施例1の変形例を示す断面図であ
る。
【図4】この発明の実施例2を示す断面図である。
【図5】この発明の実施例2の変形例を示す断面図であ
る。
【図6】この発明の実施例3を示す斜視図である。
【図7】この発明の実施例3の変形例を示す斜視図であ
る。
【図8】従来の弾性表面波装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 絶縁体薄膜 3 圧電体薄膜 4、5 入力トランスデューサ 6 出力ゲート電極 7 接地電極 8 半導体薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永塚 勉 鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (56)参考文献 IEEE TRANSACTIONS ON SONICS AND ULT RASONICS,VOL.SU−22, NO.1,JANUARY 1977,p. 34−43 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 9/72 H03H 9/25 H03H 9/76

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の一方の側に形成された圧電
    体層と、それぞれから励振された弾性表面波が互いに逆
    向きに進行して伝搬するように上記圧電体層上に対向さ
    せて設けられた少なくとも一対の入力トランスデューサ
    と、上記圧電体層上の上記弾性表面波が互いに逆向きに
    進行して伝搬する領域に設けられた出力ゲート電極と、
    上記半導体基板の他方の側の面上に設けられた接地電極
    とを備えた弾性表面波装置において、上記半導体基板の
    上記出力ゲート電極を設けた領域に対応する位置の厚さ
    を他の部分より少なくとも薄くし、半導体基板のバルク
    抵抗を下げたことを特徴とする弾性表面波装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板の一方の側に形成された圧電
    体層と、それぞれから励振された弾性表面波が互いに逆
    向きに進行して伝搬するように上記圧電体層上に対向さ
    せて設けられた少なくとも一対の入力トランスデューサ
    と、上記圧電体層上の上記弾性表面波が互いに逆向きに
    進行して伝搬する領域に設けられた出力ゲート電極と、
    上記半導体基板の他方の側の面上に設けられた接地電極
    とを備えた弾性表面波装置において、上記半導体基板の
    少なくとも上記出力ゲート電極を設けた領域に対応する
    位置の厚さを薄くし、上記接地電極を少なくとも上記半
    導体基板の上記薄くした部分を埋めるように上記半導体
    基板の他方の側の面上に設け、上記半導体基板を補強し
    たことを特徴とする弾性表面波装置。
  3. 【請求項3】 半導体基板の一方の側に形成された圧電
    体層と、それぞれから励振された弾性表面波が互いに逆
    向きに進行して伝搬するように上記圧電体層上に対向さ
    せて設けられた少なくとも一対の入力トランスデューサ
    と、上記圧電体層上の上記弾性表面波が互いに逆向きに
    進行して伝搬する領域に設けられた出力ゲート電極と、
    上記半導体基板の他方の側の面上に設けられた接地電極
    とを備えた弾性表面波装置において、上記接地電極の放
    熱面を凹凸状にしたことを特徴とする弾性表面波装置。
JP18522992A 1992-07-13 1992-07-13 弾性表面波装置 Expired - Fee Related JP3189397B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18522992A JP3189397B2 (ja) 1992-07-13 1992-07-13 弾性表面波装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18522992A JP3189397B2 (ja) 1992-07-13 1992-07-13 弾性表面波装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0629781A JPH0629781A (ja) 1994-02-04
JP3189397B2 true JP3189397B2 (ja) 2001-07-16

Family

ID=16167140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18522992A Expired - Fee Related JP3189397B2 (ja) 1992-07-13 1992-07-13 弾性表面波装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3189397B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5891198B2 (ja) * 2013-04-12 2016-03-22 スカイワークス・パナソニック フィルターソリューションズ ジャパン株式会社 アンテナ共用器およびこれを用いた電子機器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IEEE TRANSACTIONS ON SONICS AND ULTRASONICS,VOL.SU−22,NO.1,JANUARY 1977,p.34−43

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0629781A (ja) 1994-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
White Surface elastic-wave propagation and amplification
US4567392A (en) Sezawa surface-acoustic-wave device using ZnO(0001)/SiO2 / Si(100)(011)
JPH0336326B2 (ja)
US4388599A (en) Piezoelectric elastic-wave convolver device
US4491811A (en) Surface acoustic wave device
US4365216A (en) Surface-acoustic-wave device
US3665225A (en) Hybrid surface-wave transducer
US3686579A (en) Solid-state, acoustic-wave amplifiers
US5075652A (en) Wide band surface acoustic wave filter having constant thickness piezoelectric layer and divergent transducers
US4562371A (en) Rayleigh surface-acoustic-wave device using ZnO(0001)/SiO2 /Si(111) [11]
Zaitsev et al. Propagation of QSH (quasi shear horizontal) acoustic waves in piezoelectric plates
JPS6320044B2 (ja)
JP3189397B2 (ja) 弾性表面波装置
US4599532A (en) Surface acoustic wave device with anti-reflection electrode structure
US4900969A (en) Surface acoustic wave convolver
US4531107A (en) Acoustic surface wave device
Minagawa et al. Efficient ZnO-SiO2-Si Sezawa wave convolver
JP3194784B2 (ja) 弾性表面波装置
JPH0311686B2 (ja)
JP2602222B2 (ja) 弾性表面波コンボルバ
JP2534041B2 (ja) 弾性表面波装置
Fischler Acoustoelectric amplification in composite piezoelectric and semiconducting structures
JPH0311685B2 (ja)
JPH0213008A (ja) 周波数可変発振器
JPH0223090B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees