JP3295921B2 - 表面弾性波素子用ダイヤモンド基材及び素子 - Google Patents
表面弾性波素子用ダイヤモンド基材及び素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面弾性波デバイスに
好適に使用可能なダイヤモンド基材、および該ダイヤモ
ンド基材を用いた表面弾性波素子に関する。
好適に使用可能なダイヤモンド基材、および該ダイヤモ
ンド基材を用いた表面弾性波素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは物質中最高の音速を有
し、バンドギャップも５．５ｅＶと、既存の物質では非
常に大きい。また、近紫外領域から、近赤外領域の光に
対して透明であるため、音響用途、表面弾性波、光学用
途、半導体等の分野において特性の改善、動作領域の拡
大への利用が期待されている。加えて、ダイヤモンドは
高い熱伝導度を有するため、それ自体がヒートシンクと
して好適に使用可能であることはもちろん、ダイヤモン
ドを用いることにより、熱に対して温度補償を実質的に
必要としないような安定した機能素子（例えば、光機能
素子）を構成することも可能である。
し、バンドギャップも５．５ｅＶと、既存の物質では非
常に大きい。また、近紫外領域から、近赤外領域の光に
対して透明であるため、音響用途、表面弾性波、光学用
途、半導体等の分野において特性の改善、動作領域の拡
大への利用が期待されている。加えて、ダイヤモンドは
高い熱伝導度を有するため、それ自体がヒートシンクと
して好適に使用可能であることはもちろん、ダイヤモン
ドを用いることにより、熱に対して温度補償を実質的に
必要としないような安定した機能素子（例えば、光機能
素子）を構成することも可能である。
【０００３】ダイヤモンドは、このような力学的、電気
的ないし電子的特性を利用して、種々の力学的、光学
的、電気的、あるいは電子的デバイスに用いられている
（例えば、犬塚直夫著「ダイヤモンド薄膜」第９９〜１
１５頁、１９９０年（共立出版）を参照）。ダイヤモン
ドを用いたデバイスの１つとしては、高周波フィルタ等
に好適に使用可能な表面弾性波素子が挙げられる。
的ないし電子的特性を利用して、種々の力学的、光学
的、電気的、あるいは電子的デバイスに用いられている
（例えば、犬塚直夫著「ダイヤモンド薄膜」第９９〜１
１５頁、１９９０年（共立出版）を参照）。ダイヤモン
ドを用いたデバイスの１つとしては、高周波フィルタ等
に好適に使用可能な表面弾性波素子が挙げられる。
【０００４】このような表面弾性波素子としては、従
来、例えば特公昭５４−３８８７４号公報、特開昭６４
−６２９１１号公報に示されるように、ダイヤモンド薄
膜等の上に、櫛型電極、圧電体を組み合わせて、積層さ
せた構造を有するものが知られている。
来、例えば特公昭５４−３８８７４号公報、特開昭６４
−６２９１１号公報に示されるように、ダイヤモンド薄
膜等の上に、櫛型電極、圧電体を組み合わせて、積層さ
せた構造を有するものが知られている。
【０００５】上記したように、表面弾性波素子はダイヤ
モンド薄膜等の上に、ＺｎＯ、水晶、ＬｉＮｂＯ3 、Ｌ
ｉＴａＯ3 等の圧電体の層を形成した構造を有するた
め、上記櫛型電極の接地は、該電極からボンディングパ
ッドを介してワイヤにより行われてきた。
モンド薄膜等の上に、ＺｎＯ、水晶、ＬｉＮｂＯ3 、Ｌ
ｉＴａＯ3 等の圧電体の層を形成した構造を有するた
め、上記櫛型電極の接地は、該電極からボンディングパ
ッドを介してワイヤにより行われてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ワ
イヤボンディングには、下記のような欠点があった。
イヤボンディングには、下記のような欠点があった。
【０００７】１）ワイヤボンディングするためのパッド
面積を素子上に確保する必要があるため、素子自体のサ
イズが大きくなる。
面積を素子上に確保する必要があるため、素子自体のサ
イズが大きくなる。
【０００８】２）表面弾性波素子が多電極構造を有する
場合、ワイヤ数（およびボンディングパッド数）が多く
なって素子自体のサイズが増大するのみならず、ボンデ
ィングパッドの位置がワイヤを接続できる位置に限定さ
れる。
場合、ワイヤ数（およびボンディングパッド数）が多く
なって素子自体のサイズが増大するのみならず、ボンデ
ィングパッドの位置がワイヤを接続できる位置に限定さ
れる。
【０００９】３）表面弾性波素子が多電極構造を有する
場合、ワイヤボンディング工程自体が複雑になる。
場合、ワイヤボンディング工程自体が複雑になる。
【００１０】特に最近は表面実装型の小型素子が求めら
れているため、このような表面実装型の小型素子にも好
適に使用可能な接地方法の開発が望まれていた。
れているため、このような表面実装型の小型素子にも好
適に使用可能な接地方法の開発が望まれていた。
【００１１】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
を解消したダイヤモンド基材ないし表面弾性波素子を提
供することにある。
を解消したダイヤモンド基材ないし表面弾性波素子を提
供することにある。
【００１２】本発明の他の目的は、電極の容易な接地を
可能としたダイヤモンド基材ないし表面弾性波素子を提
供することにある。
可能としたダイヤモンド基材ないし表面弾性波素子を提
供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、ダイヤモンド／低抵抗部材の構造を構成する低抵
抗部材自体を接地接続用の部材として用いることが、上
記目的の達成に極めて効果的であることを見出した。
結果、ダイヤモンド／低抵抗部材の構造を構成する低抵
抗部材自体を接地接続用の部材として用いることが、上
記目的の達成に極めて効果的であることを見出した。
【００１４】本発明の表面弾性波素子用ダイヤモンド基
材は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、低抵
抗基材と、該基材上に配置された厚さ５〜５０μｍの高
抵抗ダイヤモンド層とを含むことを特徴とするものであ
る。
材は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、低抵
抗基材と、該基材上に配置された厚さ５〜５０μｍの高
抵抗ダイヤモンド層とを含むことを特徴とするものであ
る。
【００１５】本発明によれば、更に、基材と、該基材上
に配置された厚さ０．３〜１０μｍの低抵抗ダイヤモン
ド層と、該低抵抗ダイヤモンド層上に配置された厚さ５
〜５０μｍの高抵抗ダイヤモンド層とを含むことを特徴
とする表面弾性波素子用ダイヤモンド基材が提供され
る。
に配置された厚さ０．３〜１０μｍの低抵抗ダイヤモン
ド層と、該低抵抗ダイヤモンド層上に配置された厚さ５
〜５０μｍの高抵抗ダイヤモンド層とを含むことを特徴
とする表面弾性波素子用ダイヤモンド基材が提供され
る。
【００１６】本発明によれば、更に、低抵抗基材と、該
基材上に配置されたダイヤモンド層と、該ダイヤモンド
層上に配置された圧電体層と、該圧電体層に接触して配
置された櫛型電極を含み；且つ、前記櫛形電極が、前記
ダイヤモンド層に設けられたスルーホールを介して前記
低抵抗基材に接続されて接地されていることを特徴とす
る表面弾性波素子が提供される。
基材上に配置されたダイヤモンド層と、該ダイヤモンド
層上に配置された圧電体層と、該圧電体層に接触して配
置された櫛型電極を含み；且つ、前記櫛形電極が、前記
ダイヤモンド層に設けられたスルーホールを介して前記
低抵抗基材に接続されて接地されていることを特徴とす
る表面弾性波素子が提供される。
【００１７】本発明によれば、更に、基材と、該基材上
に配置された低抵抗ダイヤモンド層と、該低抵抗ダイヤ
モンド層上に配置された高抵抗ダイヤモンド層と、該高
抵抗ダイヤモンド層上に配置された圧電体層と、該圧電
体層に接触して配置された櫛型電極を含み；且つ、前記
櫛形電極が、前記高抵抗ダイヤモンド層に設けられたス
ルーホールを介して前記低抵抗ダイヤモンド層および／
又は基材に接続されて接地されていることを特徴とする
表面弾性波素子が提供される。
に配置された低抵抗ダイヤモンド層と、該低抵抗ダイヤ
モンド層上に配置された高抵抗ダイヤモンド層と、該高
抵抗ダイヤモンド層上に配置された圧電体層と、該圧電
体層に接触して配置された櫛型電極を含み；且つ、前記
櫛形電極が、前記高抵抗ダイヤモンド層に設けられたス
ルーホールを介して前記低抵抗ダイヤモンド層および／
又は基材に接続されて接地されていることを特徴とする
表面弾性波素子が提供される。
【００１８】本発明によれば、更に、低抵抗基材と、該
基材上に配置されたダイヤモンド層と、該ダイヤモンド
層上に配置された圧電体層と、該圧電体層に接触して配
置された櫛型電極を含み、且つ、前記櫛形電極が、前記
ダイヤモンド層に設けられたスルーホールを介して前記
低抵抗基材に接続されて接地されている表面弾性波素子
の製造方法であって；前記スルーホールをドライエッチ
ングにより形成することを特徴とする表面弾性波素子の
製造方法が提供される。
基材上に配置されたダイヤモンド層と、該ダイヤモンド
層上に配置された圧電体層と、該圧電体層に接触して配
置された櫛型電極を含み、且つ、前記櫛形電極が、前記
ダイヤモンド層に設けられたスルーホールを介して前記
低抵抗基材に接続されて接地されている表面弾性波素子
の製造方法であって；前記スルーホールをドライエッチ
ングにより形成することを特徴とする表面弾性波素子の
製造方法が提供される。
【００１９】本発明によれば、更に、基材と、該基材上
に配置された低抵抗ダイヤモンド層と、該低抵抗ダイヤ
モンド層上に配置された高抵抗ダイヤモンド層と、該高
抵抗ダイヤモンド層上に配置された圧電体層と、該圧電
体層に接触して配置された櫛型電極を含み、且つ、前記
櫛形電極が、前記高抵抗ダイヤモンド層に設けられたス
ルーホールを介して前記低抵抗ダイヤモンド層および／
又は基材に接続されて接地されている表面弾性波素子の
製造方法であって；前記スルーホールをドライエッチン
グにより形成することを特徴とする表面弾性波素子の製
造方法が提供される。
に配置された低抵抗ダイヤモンド層と、該低抵抗ダイヤ
モンド層上に配置された高抵抗ダイヤモンド層と、該高
抵抗ダイヤモンド層上に配置された圧電体層と、該圧電
体層に接触して配置された櫛型電極を含み、且つ、前記
櫛形電極が、前記高抵抗ダイヤモンド層に設けられたス
ルーホールを介して前記低抵抗ダイヤモンド層および／
又は基材に接続されて接地されている表面弾性波素子の
製造方法であって；前記スルーホールをドライエッチン
グにより形成することを特徴とする表面弾性波素子の製
造方法が提供される。
【００２０】本発明においては、上記した電極の接地先
としては、低抵抗基板または低抵抗ダイヤモンド層、も
しくはその両方を用いることが可能である。
としては、低抵抗基板または低抵抗ダイヤモンド層、も
しくはその両方を用いることが可能である。
【００２１】
【作用】本発明によれば、高抵抗ダイヤモンド／低抵抗
部を含むダイヤモンド基材における電極接続ないし配線
の自由度が増大するため、該基材を用いて種々のデバイ
スを構成する際の設計の自由度が著しく増大する。例え
ば、素子の実装時にワイヤボンディングするためのパッ
ドが省略可能となるため、素子自体のサイズを小さくす
ることができる。加えて、接地位置選択の条件が緩和さ
れるため、素子設計上の自由度が増大し、この面からも
素子サイズの低減に寄与することができる。
部を含むダイヤモンド基材における電極接続ないし配線
の自由度が増大するため、該基材を用いて種々のデバイ
スを構成する際の設計の自由度が著しく増大する。例え
ば、素子の実装時にワイヤボンディングするためのパッ
ドが省略可能となるため、素子自体のサイズを小さくす
ることができる。加えて、接地位置選択の条件が緩和さ
れるため、素子設計上の自由度が増大し、この面からも
素子サイズの低減に寄与することができる。
【００２２】特に、多電極構造を有する素子の場合に
は、上記した素子自体のサイズ低減の効果は顕著とな
る。
は、上記した素子自体のサイズ低減の効果は顕著とな
る。
【００２３】更には、本発明によれば、接地のためのボ
ンディングパッドが省略可能となるため、素子実装時の
ワイヤボンディング工程が、最低限必要なラインに対し
てのみ（例えば、信号線のみ）の工程で足りるため、ワ
イヤボンディング工程自体も簡素化される。
ンディングパッドが省略可能となるため、素子実装時の
ワイヤボンディング工程が、最低限必要なラインに対し
てのみ（例えば、信号線のみ）の工程で足りるため、ワ
イヤボンディング工程自体も簡素化される。
【００２４】したがって、本発明によれば、上記した特
徴の組合せにより、表面実装型の小型素子の作製が極め
て容易となる。
徴の組合せにより、表面実装型の小型素子の作製が極め
て容易となる。
【００２５】以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本
発明を詳細に説明する。
発明を詳細に説明する。
【００２６】（基材）本発明においては、基材（ないし
基板）としては、その上に高抵抗ダイヤモンド層または
低抵抗ダイヤモンド層を配置可能な面を与えることが可
能である限り、ダイヤモンドあるいはダイヤモンド以外
の材料（例えば、シリコン）を特に制限なく使用するこ
とができる。
基板）としては、その上に高抵抗ダイヤモンド層または
低抵抗ダイヤモンド層を配置可能な面を与えることが可
能である限り、ダイヤモンドあるいはダイヤモンド以外
の材料（例えば、シリコン）を特に制限なく使用するこ
とができる。
【００２７】この基材が低抵抗基材である場合、その体
積抵抗率は、１０3 Ω・ｃｍ以下であることが好まし
い。
積抵抗率は、１０3 Ω・ｃｍ以下であることが好まし
い。
【００２８】（ダイヤモンド）ダイヤモンドがダイヤモ
ンド層（ないしダイヤモンド膜）である場合、該ダイヤ
モンド層の成長方法は、特に制限されない。より具体的
には例えば、該成長方法として、ＣＶＤ（化学的気相成
長）法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＰＶＤ（物理的
気相成長）法、スパッタリング法、イオンプレーティン
グ法、プラズマジェット法、火炎法および熱フィラメン
ト法等の公知の方法が、特に制限なく使用可能である。
ンド層（ないしダイヤモンド膜）である場合、該ダイヤ
モンド層の成長方法は、特に制限されない。より具体的
には例えば、該成長方法として、ＣＶＤ（化学的気相成
長）法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＰＶＤ（物理的
気相成長）法、スパッタリング法、イオンプレーティン
グ法、プラズマジェット法、火炎法および熱フィラメン
ト法等の公知の方法が、特に制限なく使用可能である。
【００２９】上記ダイヤモンド層が低抵抗ダイヤモンド
層である場合、その体積抵抗率は、１０3 Ω・ｃｍ以下
であることが好ましい。一方、該ダイヤモンド層が高抵
抗ダイヤモンド層である場合、その体積抵抗率は、１０
6 Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。
層である場合、その体積抵抗率は、１０3 Ω・ｃｍ以下
であることが好ましい。一方、該ダイヤモンド層が高抵
抗ダイヤモンド層である場合、その体積抵抗率は、１０
6 Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。
【００３０】上記した高抵抗ダイヤモンド層の厚さは、
５〜５０μｍであることが好ましい。一方、低抵抗ダイ
ヤモンド層の厚さは、０．３〜１０μｍであることが好
ましい。
５〜５０μｍであることが好ましい。一方、低抵抗ダイ
ヤモンド層の厚さは、０．３〜１０μｍであることが好
ましい。
【００３１】上記した高抵抗ダイヤモンド層と、低抵抗
ダイヤモンド層（または低抵抗基材）との体積抵抗率の
比は、絶縁性／導電性のバランスを良好に保つ点から
は、１０3 以上、更には１０5 以上（特に１０6 以上）
であることが好ましい。
ダイヤモンド層（または低抵抗基材）との体積抵抗率の
比は、絶縁性／導電性のバランスを良好に保つ点から
は、１０3 以上、更には１０5 以上（特に１０6 以上）
であることが好ましい。
【００３２】上記した積層構造を有する本発明のダイヤ
モンド基材を表面弾性波素子用の基材として用いる場
合、表面弾性波素子を構成する電極（櫛型電極、短絡用
電極等）を配置すべきダイヤモンド層（例えば、高抵抗
ダイヤモンド層）の表面の表面粗さは、触針法による日
本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ ０６０１−１９７０に基づく
平均あらさ（Ｒa ）で３００オングストローム以下（更
には１５０オングストローム以下）であることが好まし
い（この平均あらさＲa の詳細については、谷口修「機
械計測」第７７〜８０頁（養賢堂）１９７４年を参照す
ることができる）。
モンド基材を表面弾性波素子用の基材として用いる場
合、表面弾性波素子を構成する電極（櫛型電極、短絡用
電極等）を配置すべきダイヤモンド層（例えば、高抵抗
ダイヤモンド層）の表面の表面粗さは、触針法による日
本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ ０６０１−１９７０に基づく
平均あらさ（Ｒa ）で３００オングストローム以下（更
には１５０オングストローム以下）であることが好まし
い（この平均あらさＲa の詳細については、谷口修「機
械計測」第７７〜８０頁（養賢堂）１９７４年を参照す
ることができる）。
【００３３】（積層の態様）本発明において好ましく用
いられる積層構造の例を、図１および図２の模式断面図
に示す。図１の態様においては、低抵抗シリコン（Ｓ
ｉ）基板１上に高抵抗ダイヤモンド層２が配置されてい
る。一方、図２の態様においては、シリコン基板１ａ上
に、低抵抗ダイヤモンド層３が配置され、更に該低抵抗
ダイヤモンド層３の上に高抵抗ダイヤモンド層２が配置
されている。基材ないし基板としてＳｉを用いた場合、
他のデバイスと同一の基板上に、本発明のダイヤモンド
基材（ないし該基材を利用した表面弾性波素子）を形成
することが容易となる。
いられる積層構造の例を、図１および図２の模式断面図
に示す。図１の態様においては、低抵抗シリコン（Ｓ
ｉ）基板１上に高抵抗ダイヤモンド層２が配置されてい
る。一方、図２の態様においては、シリコン基板１ａ上
に、低抵抗ダイヤモンド層３が配置され、更に該低抵抗
ダイヤモンド層３の上に高抵抗ダイヤモンド層２が配置
されている。基材ないし基板としてＳｉを用いた場合、
他のデバイスと同一の基板上に、本発明のダイヤモンド
基材（ないし該基材を利用した表面弾性波素子）を形成
することが容易となる。
【００３４】（表面弾性波素子）本発明において、表面
弾性波素子は、低抵抗部材（低抵抗基材、低抵抗ダイヤ
モンド層）と、該部材上に配置されたダイヤモンド層
と、該ダイヤモンド層上に配置された圧電体層と、該圧
電体層に接触して配置された櫛型電極からなる。この表
面弾性波素子においては、上記櫛形電極は、前記ダイヤ
モンド層に設けられたスルーホール（貫通孔）を介して
低抵抗部材（低抵抗基材、および低抵抗ダイヤモンド層
のいずれか一方、または両方）に接続されて接地されて
いる。
弾性波素子は、低抵抗部材（低抵抗基材、低抵抗ダイヤ
モンド層）と、該部材上に配置されたダイヤモンド層
と、該ダイヤモンド層上に配置された圧電体層と、該圧
電体層に接触して配置された櫛型電極からなる。この表
面弾性波素子においては、上記櫛形電極は、前記ダイヤ
モンド層に設けられたスルーホール（貫通孔）を介して
低抵抗部材（低抵抗基材、および低抵抗ダイヤモンド層
のいずれか一方、または両方）に接続されて接地されて
いる。
【００３５】（スルーホール）上記した積層構造を有す
る本発明のダイヤモンド基材を用いて表面弾性波素子を
構成する場合、上記ダイヤモンド層（例えば、高抵抗ダ
イヤモンド層）にはスルーホールが形成される。該スル
ーホールは、表面弾性波素子を構成する電極（櫛型電
極、短絡用電極等）と、高抵抗ダイヤモンド層の下に配
置される低抵抗部材（低抵抗ダイヤモンド層、低抵抗基
材）との電気的接続を可能とする限り、その形状（平面
形状、断面形状、立体形状）、および／又はサイズは特
に制限されない。
る本発明のダイヤモンド基材を用いて表面弾性波素子を
構成する場合、上記ダイヤモンド層（例えば、高抵抗ダ
イヤモンド層）にはスルーホールが形成される。該スル
ーホールは、表面弾性波素子を構成する電極（櫛型電
極、短絡用電極等）と、高抵抗ダイヤモンド層の下に配
置される低抵抗部材（低抵抗ダイヤモンド層、低抵抗基
材）との電気的接続を可能とする限り、その形状（平面
形状、断面形状、立体形状）、および／又はサイズは特
に制限されない。
【００３６】ダイヤモンドの穴あけ加工としては、ＹＡ
Ｇやエキシマ等のレーザーを用いたものとドライエッチ
ングとの２通りの方法が使用可能である。上記スルーホ
ールは、ドライエッチング法により形成することが制御
性、加工サイズ、仕上げ加工性等の点から好ましい。こ
のようなドライエッチングとしては、ガスエッチング、
プラズマエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）、イオンミリング等の公知のエッチング法を特に制
限なく用いることができる。これらの中でも、エッチン
グされるべき材料の選択性および／又はエッチングの異
方性の点からは、ＲＩＥを用いることが好ましい。
Ｇやエキシマ等のレーザーを用いたものとドライエッチ
ングとの２通りの方法が使用可能である。上記スルーホ
ールは、ドライエッチング法により形成することが制御
性、加工サイズ、仕上げ加工性等の点から好ましい。こ
のようなドライエッチングとしては、ガスエッチング、
プラズマエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）、イオンミリング等の公知のエッチング法を特に制
限なく用いることができる。これらの中でも、エッチン
グされるべき材料の選択性および／又はエッチングの異
方性の点からは、ＲＩＥを用いることが好ましい。
【００３７】（表面弾性波素子の態様）図３に、本発明
の表面弾性波素子の一態様の模式断面図を示す。
の表面弾性波素子の一態様の模式断面図を示す。
【００３８】図３を参照して、この態様においては、表
面弾性波素子は、基材１ａと、該基材上に配置された低
抵抗ダイヤモンド層３と、該低抵抗ダイヤモンド層３上
に配置された高抵抗ダイヤモンド層２と、該高抵抗ダイ
ヤモンド層２上に配置された圧電体層４と、該圧電体層
４に接触して配置された櫛型電極５とからなる。高抵抗
ダイヤモンド層２には、櫛型電極５と低抵抗ダイヤモン
ド層３とを電気的に接続するためのスルーホール６が設
けられている。
面弾性波素子は、基材１ａと、該基材上に配置された低
抵抗ダイヤモンド層３と、該低抵抗ダイヤモンド層３上
に配置された高抵抗ダイヤモンド層２と、該高抵抗ダイ
ヤモンド層２上に配置された圧電体層４と、該圧電体層
４に接触して配置された櫛型電極５とからなる。高抵抗
ダイヤモンド層２には、櫛型電極５と低抵抗ダイヤモン
ド層３とを電気的に接続するためのスルーホール６が設
けられている。
【００３９】上述したように、スルーホールを介して電
極を接地することにより、素子の設計上の自由度が増大
する。更には、ワイヤボンディング用のワイヤの本数の
低減等により素子の小型化を図ることが可能となる。該
電極の接地先としては、上記低抵抗基板または低抵抗ダ
イヤモンド層、もしくはその両方を用いることが可能で
ある。
極を接地することにより、素子の設計上の自由度が増大
する。更には、ワイヤボンディング用のワイヤの本数の
低減等により素子の小型化を図ることが可能となる。該
電極の接地先としては、上記低抵抗基板または低抵抗ダ
イヤモンド層、もしくはその両方を用いることが可能で
ある。
【００４０】上記した図３の態様においては、櫛型電極
５は圧電体層４の下面（すなわち、圧電体層４と、高抵
抗ダイヤモンド層２との間）に配置されているが、この
櫛型電極５は圧電体層４に接触して配置されている限
り、層構成中の他の位置（例えば、圧電体層４の上面）
に配置されていてもよい。
５は圧電体層４の下面（すなわち、圧電体層４と、高抵
抗ダイヤモンド層２との間）に配置されているが、この
櫛型電極５は圧電体層４に接触して配置されている限
り、層構成中の他の位置（例えば、圧電体層４の上面）
に配置されていてもよい。
【００４１】（圧電体層）本発明の表面弾性波素子にお
いては、ＺｎＯ、水晶、ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 等
の公知の圧電体を特に制限なく使用することが可能であ
る。この圧電体層の厚さは、圧電体の種類および／又は
目的とする表面弾性波素子の特性等に応じて、適宜選択
することができる。
いては、ＺｎＯ、水晶、ＬｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ3 等
の公知の圧電体を特に制限なく使用することが可能であ
る。この圧電体層の厚さは、圧電体の種類および／又は
目的とする表面弾性波素子の特性等に応じて、適宜選択
することができる。
【００４２】上記圧電体の成膜方法は、特に制限されな
い。より具体的には例えば、該成膜方法として、ＣＶＤ
（化学的気相成長）法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、
ＰＶＤ（物理的気相成長）法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法等の公知の方法を、特に制限なく使
用することができる。均一性、量産性及び圧電特性の点
からは、スパッタリング法（特にＲＦマグネトロン・ス
パッタリング法）が好ましく用いられる。
い。より具体的には例えば、該成膜方法として、ＣＶＤ
（化学的気相成長）法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、
ＰＶＤ（物理的気相成長）法、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法等の公知の方法を、特に制限なく使
用することができる。均一性、量産性及び圧電特性の点
からは、スパッタリング法（特にＲＦマグネトロン・ス
パッタリング法）が好ましく用いられる。
【００４３】（櫛型電極）本発明の表面弾性波素子にお
ける櫛型電極を構成する材料は、導電性材料である限
り、特に制限されない。バルク波への変換の点からは、
Ａｌ（アルミニウム）が特に好ましく使用可能である。
ける櫛型電極を構成する材料は、導電性材料である限
り、特に制限されない。バルク波への変換の点からは、
Ａｌ（アルミニウム）が特に好ましく使用可能である。
【００４４】櫛型電極の厚さは、該電極としての機能を
発揮する限り特に制限されないが、１００〜３０００オ
ングストローム程度（更には３００〜１５００オングス
トローム程度）であることが好ましい。
発揮する限り特に制限されないが、１００〜３０００オ
ングストローム程度（更には３００〜１５００オングス
トローム程度）であることが好ましい。
【００４５】櫛型電極の平面形状は、該電極としての機
能を発揮する限り特に制限されないが、図４に模式平面
図を示すような、いわゆるシングル電極、図５に模式平
面図を示すようなダブル電極等が好適に使用可能であ
る。
能を発揮する限り特に制限されないが、図４に模式平面
図を示すような、いわゆるシングル電極、図５に模式平
面図を示すようなダブル電極等が好適に使用可能であ
る。
【００４６】本発明においては、上記櫛型電極は、図６
ないし図８の模式平面図に示すような多電極構造を構成
していてもよい。このような多電極構造の詳細について
は、例えば、電子情報通信学会技術研究報告、第ＵＳ−
８１号、２５〜３１頁（１９９０年）、およびＦＵＪＩ
ＴＳＵ、４３（２）、１７９〜１８５頁（１９９２年）
を参照することができる。
ないし図８の模式平面図に示すような多電極構造を構成
していてもよい。このような多電極構造の詳細について
は、例えば、電子情報通信学会技術研究報告、第ＵＳ−
８１号、２５〜３１頁（１９９０年）、およびＦＵＪＩ
ＴＳＵ、４３（２）、１７９〜１８５頁（１９９２年）
を参照することができる。
【００４７】（短絡用電極）本発明の表面弾性波素子に
おいて、必要に応じて設けられる短絡用電極は、電界を
等電位とすることにより該素子のＳＡＷ（表面弾性波）
特性を変化させる機能を有する電極である。この短絡用
電極は、通常、櫛型電極５が配置された圧電体層４の面
と反対側の該圧電体層４の面（すなわち、圧電体層４を
介して櫛型電極５と対向する面；図３の態様において
は、圧電体層４の上面）に配置することができる。
おいて、必要に応じて設けられる短絡用電極は、電界を
等電位とすることにより該素子のＳＡＷ（表面弾性波）
特性を変化させる機能を有する電極である。この短絡用
電極は、通常、櫛型電極５が配置された圧電体層４の面
と反対側の該圧電体層４の面（すなわち、圧電体層４を
介して櫛型電極５と対向する面；図３の態様において
は、圧電体層４の上面）に配置することができる。
【００４８】短絡用電極は、金属（薄）膜（例えば、Ａ
ｌ、Ａｕ、Ａｌ−Ｃｕ等）から構成されていることが好
ましい。短絡用電極は、上記した櫛型電極とは異なる機
能を有するため、該短絡用電極を構成する材料は、必ず
しも櫛型電極の材料と同一である必要はない。
ｌ、Ａｕ、Ａｌ−Ｃｕ等）から構成されていることが好
ましい。短絡用電極は、上記した櫛型電極とは異なる機
能を有するため、該短絡用電極を構成する材料は、必ず
しも櫛型電極の材料と同一である必要はない。
【００４９】短絡用電極の厚さは、該電極としての機能
を発揮する限り特に制限されないが、１〜１００μｍ程
度（更には５〜３０μｍ程度）であることが好ましい。
を発揮する限り特に制限されないが、１〜１００μｍ程
度（更には５〜３０μｍ程度）であることが好ましい。
【００５０】この短絡用電極は、例えば、上記した櫛型
電極と同様の占有面積を有する「ベタ電極」の平面形状
を有することが好ましい。
電極と同様の占有面積を有する「ベタ電極」の平面形状
を有することが好ましい。
【００５１】以下、実施例により本発明を更に具体的に
説明する。
説明する。
【００５２】
【実施例】実施例１ 体積抵抗率１０-1Ωｃｍの低抵抗シリコン基板上に、下
記条件下で、厚さ２５μｍの高抵抗多結晶ダイヤモンド
層（体積抵抗率１０7 Ω・ｃｍ）を成膜した。
記条件下で、厚さ２５μｍの高抵抗多結晶ダイヤモンド
層（体積抵抗率１０7 Ω・ｃｍ）を成膜した。
【００５３】マイクロ波プラズマＣＶＤ法 マイクロ波パワー：５００Ｗ 圧力：４０Ｔｏｒｒ ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝３／１００ 基板温度：９５０℃ 上記高抵抗多結晶ダイヤモンド層の接地を行べき部分
（直径３０μｍのスルーホール）を、下記ドライエッチ
ングおよび金属形成プロセスにより形成した。
（直径３０μｍのスルーホール）を、下記ドライエッチ
ングおよび金属形成プロセスにより形成した。
【００５４】＜ドライエッチング条件＞ Ｏ2 ／Ａｒ＝１／１００ ５００Ｗ ７０Ｔｏｒｒ ＜金属形成条件＞ 第１ステップ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕスパッタ ５０００オングストローム 第２ステップ Ａｕメッキ ２０μｍ 次いで、上記スルーホールを形成した高抵抗ダイヤモン
ド／Ｓｉ基板上に、通常のプロセスに従ってスパッタリ
ング法によりＡｌからなる櫛型電極（厚さ７００オング
ストローム、図８の平面形状）を形成した。この櫛型電
極形成の際、上記スルーホールへのＡｌの堆積により、
該櫛型電極の接地部分と、上記低抵抗シリコン基板との
電気的接続が達成された。
ド／Ｓｉ基板上に、通常のプロセスに従ってスパッタリ
ング法によりＡｌからなる櫛型電極（厚さ７００オング
ストローム、図８の平面形状）を形成した。この櫛型電
極形成の際、上記スルーホールへのＡｌの堆積により、
該櫛型電極の接地部分と、上記低抵抗シリコン基板との
電気的接続が達成された。
【００５５】上記によりスルーホールを介して該櫛型電
極の接地部分と、上記低抵抗シリコン基板とを電気的に
接続したダイヤモンド基材上に、スパッタリング法によ
りＺｎＯ圧電膜（厚さ５０００オングストローム）を形
成し、図３に示した構成を有するダイヤモンド表面弾性
波素子（ＳＡＷデバイス）を作製した。
極の接地部分と、上記低抵抗シリコン基板とを電気的に
接続したダイヤモンド基材上に、スパッタリング法によ
りＺｎＯ圧電膜（厚さ５０００オングストローム）を形
成し、図３に示した構成を有するダイヤモンド表面弾性
波素子（ＳＡＷデバイス）を作製した。
【００５６】このようにして作製した表面弾性波素子
は、多電極構造を有し、該電極の接地すべき箇所が１５
箇所あったため、通常のワイヤボンディングを用いた場
合に比べて（ボンディングパッド部分の省略等により）
チップ面積を約３分の２とすることができた。
は、多電極構造を有し、該電極の接地すべき箇所が１５
箇所あったため、通常のワイヤボンディングを用いた場
合に比べて（ボンディングパッド部分の省略等により）
チップ面積を約３分の２とすることができた。
【００５７】実施例２ シリコン基板上に、厚さ５μｍの低抵抗多結晶ダイヤモ
ンド層（体積抵抗率１０-2Ω・ｃｍ）を成膜し、次いで
該低抵抗多結晶ダイヤモンド層上に、厚さ２０μｍの高
抵抗多結晶ダイヤモンド層（堆積抵抗率１０9 Ωｃｍ）
を成膜した。
ンド層（体積抵抗率１０-2Ω・ｃｍ）を成膜し、次いで
該低抵抗多結晶ダイヤモンド層上に、厚さ２０μｍの高
抵抗多結晶ダイヤモンド層（堆積抵抗率１０9 Ωｃｍ）
を成膜した。
【００５８】＜低抵抗多結晶ダイヤモンド層形成条件＞ マイクロ波プラズマＣＶＤ法 マイクロ波パワー：５００Ｗ 圧力：４０Ｔｏｒｒ ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝３／１００ Ｂ2 Ｈ6 ／ＣＨ4 ＝１０００ｐｐｍ 基板温度：９５０℃ ＜高抵抗多結晶ダイヤモンド層形成条件＞ マイクロ波プラズマＣＶＤ法 マイクロ波パワー：５００Ｗ 圧力：４０Ｔｏｒｒ ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝３／１００ 基板温度：９５０℃ 上記高抵抗多結晶ダイヤモンド層の接地を行べき部分
（直径２５μｍのスルーホール）を、下記ドライエッチ
ングおよび金属形成プロセスにより形成した。
（直径２５μｍのスルーホール）を、下記ドライエッチ
ングおよび金属形成プロセスにより形成した。
【００５９】＜ドライエッチング条件＞ Ｏ2 ／Ａｒ＝１／１００ ５００Ｗ ７０Ｔｏｒｒ ＜金属形成条件＞ 第１ステップ Ａｌスパッタ ５０００オングストローム 第２ステップ Ａｌメッキ ２０μｍ 次いで、上記スルーホールを形成した高抵抗ダイヤモン
ド／低抵抗ダイヤモンド／Ｓｉ基板上に、通常のプロセ
スに従ってスパッタリング法によりＡｌからなる櫛型電
極（厚さ７００オングストローム、図８の平面形状）を
形成した。この櫛型電極形成の際、上記スルーホールへ
のＡｌの堆積により、該櫛型電極の接地部分と、上記低
抵抗シリコン基板との電気的接続が達成された。
ド／低抵抗ダイヤモンド／Ｓｉ基板上に、通常のプロセ
スに従ってスパッタリング法によりＡｌからなる櫛型電
極（厚さ７００オングストローム、図８の平面形状）を
形成した。この櫛型電極形成の際、上記スルーホールへ
のＡｌの堆積により、該櫛型電極の接地部分と、上記低
抵抗シリコン基板との電気的接続が達成された。
【００６０】上記によりスルーホールを介して該櫛型電
極の接地部分と、上記低抵抗シリコン基板とを電気的に
接続したダイヤモンド基材上に、スパッタリング法によ
りＺｎＯ圧電膜（厚さ５０００オングストローム）を形
成して、図３に示した構成を有するダイヤモンド表面弾
性波素子（ＳＡＷデバイス）を作製した。
極の接地部分と、上記低抵抗シリコン基板とを電気的に
接続したダイヤモンド基材上に、スパッタリング法によ
りＺｎＯ圧電膜（厚さ５０００オングストローム）を形
成して、図３に示した構成を有するダイヤモンド表面弾
性波素子（ＳＡＷデバイス）を作製した。
【００６１】このようにして作製した表面弾性波素子
は、多電極構造を有し、該電極の接地すべき箇所が１５
箇所あったため、通常のワイヤボンディングを用いた場
合に比べて（ボンディングパッド部分の省略等により）
チップ面積を約３分の２とすることができた。
は、多電極構造を有し、該電極の接地すべき箇所が１５
箇所あったため、通常のワイヤボンディングを用いた場
合に比べて（ボンディングパッド部分の省略等により）
チップ面積を約３分の２とすることができた。
【００６２】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、低抵抗
部材（低抵抗基材、低抵抗ダイヤモンド層）と、該低抵
抗部材上に配置された高抵抗ダイヤモンド層とからなる
表面弾性波素子用ダイヤモンド基材、および該ダイヤモ
ンド基材を構成要素として含み、且つ上記高抵抗ダイヤ
モンド層に接地のためのスルーホールを設けてなる表面
弾性波素子が提供される。
部材（低抵抗基材、低抵抗ダイヤモンド層）と、該低抵
抗部材上に配置された高抵抗ダイヤモンド層とからなる
表面弾性波素子用ダイヤモンド基材、および該ダイヤモ
ンド基材を構成要素として含み、且つ上記高抵抗ダイヤ
モンド層に接地のためのスルーホールを設けてなる表面
弾性波素子が提供される。
【００６３】本発明によれば、素子の実装時にワイヤボ
ンディングするためのパッドが省略可能となるため、素
子サイズを小さくすることが可能となる。多電極構造を
有する素子の場合には、特に素子自体のサイズの低減効
果が顕著となる。
ンディングするためのパッドが省略可能となるため、素
子サイズを小さくすることが可能となる。多電極構造を
有する素子の場合には、特に素子自体のサイズの低減効
果が顕著となる。
【００６４】加えて、本発明によれば、接地位置選択の
条件が緩和されるため、素子設計上の自由度が増大し、
この面からも素子サイズの低減に寄与することができ
る。
条件が緩和されるため、素子設計上の自由度が増大し、
この面からも素子サイズの低減に寄与することができ
る。
【００６５】更には、ワイヤボンディング工程が、最低
限必要なラインに対してのみ（例えば、信号線のみ）の
工程で足りるため、ワイヤボンディング工程自体も簡素
化される。
限必要なラインに対してのみ（例えば、信号線のみ）の
工程で足りるため、ワイヤボンディング工程自体も簡素
化される。
【００６６】したがって、本発明によれば、上記した利
点の組合せにより、表面実装型の小型素子の作製が容易
となる。
点の組合せにより、表面実装型の小型素子の作製が容易
となる。
【図１】本発明のダイヤモンド基材の一態様を示す模式
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明のダイヤモンド基材の他の態様を示す模
式断面図である。
式断面図である。
【図３】本発明の表面弾性波素子の層構成の一態様を示
す模式断面図である。
す模式断面図である。
【図４】本発明の表面弾性波素子に使用可能な櫛型電極
の構成の一態様を示す模式平面図である。
の構成の一態様を示す模式平面図である。
【図５】本発明の表面弾性波素子に使用可能な櫛型電極
の構成の他の態様を示す模式平面図である。
の構成の他の態様を示す模式平面図である。
【図６】本発明の表面弾性波素子に使用可能な櫛型電極
の構成の更に他の態様（多電極構造）を示す模式平面図
である。
の構成の更に他の態様（多電極構造）を示す模式平面図
である。
【図７】本発明の表面弾性波素子に使用可能な櫛型電極
の構成の更に他の態様（多電極構造）を示す模式平面図
である。
の構成の更に他の態様（多電極構造）を示す模式平面図
である。
【図８】本発明の表面弾性波素子に使用可能な櫛型電極
の構成の更に他の態様（多電極構造）を示す模式平面図
である。
の構成の更に他の態様（多電極構造）を示す模式平面図
である。
１…低抵抗シリコン基板、２…高抵抗ダイヤモンド層、
３…低抵抗ダイヤモンド層、４…圧電体薄膜、５…櫛型
電極、６…スルーホール。
３…低抵抗ダイヤモンド層、４…圧電体薄膜、５…櫛型
電極、６…スルーホール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 知 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住 友電気工業株式会社 伊丹製作所内 (72)発明者 八郷 昭広 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住 友電気工業株式会社 伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 平５−83078（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−90887（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 9/25 H03H 9/145
Claims (4)
- 【請求項１】 低抵抗基材と、該基材上に配置されたダ
イヤモンド層と、該ダイヤモンド層上に配置された圧電
体層と、該圧電体層に接触して配置された櫛型電極を含
み、且つ、 前記櫛形電極が、前記ダイヤモンド層に設けられたスル
ーホールを介して前記低抵抗基材に接続されて接地され
ていることを特徴とする表面弾性波素子。 - 【請求項２】 基材と、該基材上に配置された低抵抗ダ
イヤモンド層と、該低抵抗ダイヤモンド層上に配置され
た高抵抗ダイヤモンド層と、該高抵抗ダイヤモンド層上
に配置された圧電体層と、該圧電体層に接触して配置さ
れた櫛型電極を含み、且つ、 前記櫛形電極が、前記高抵抗ダイヤモンド層に設けられ
たスルーホールを介して前記低抵抗ダイヤモンド層およ
び／又は基材に接続されて接地されていることを特徴と
する表面弾性波素子。 - 【請求項３】 低抵抗基材と、該基材上に配置されたダ
イヤモンド層と、該ダイヤモンド層上に配置された圧電
体層と、該圧電体層に接触して配置された櫛型電極を含
み、且つ、前記櫛形電極が、前記ダイヤモンド層に設け
られたスルーホールを介して前記低抵抗基材に接続され
て接地されている表面弾性波素子の製造方法であって、 前記スルーホールをドライエッチングにより形成するこ
とを特徴とする表面弾性波素子の製造方法。 - 【請求項４】 基材と、該基材上に配置された低抵抗ダ
イヤモンド層と、該低抵抗ダイヤモンド層上に配置され
た高抵抗ダイヤモンド層と、該高抵抗ダイヤモンド層上
に配置された圧電体層と、該圧電体層に接触して配置さ
れた櫛型電極を含み、且つ、前記櫛形電極が、前記高抵
抗ダイヤモンド層に設けられたスルーホールを介して前
記低抵抗ダイヤモンド層および／又は基材に接続されて
接地されている表面弾性波素子の製造方法であって、 前記スルーホールをドライエッチングにより形成するこ
とを特徴とする表面弾性波素子の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13762894A JP3295921B2 (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 表面弾性波素子用ダイヤモンド基材及び素子 |
| EP95109252A EP0689285B1 (en) | 1994-06-20 | 1995-06-14 | Surface acoustic wave device and diamond base material for the same |
| DE69523375T DE69523375T2 (de) | 1994-06-20 | 1995-06-14 | Akustische Oberflächenwellenanordnung und Diamant-Basismaterial für diese Anordnung |
| US08/521,382 US5750243A (en) | 1994-06-20 | 1995-06-16 | Surface acoustic wave device and diamond base material for the same |
| US08/839,613 US5891557A (en) | 1994-06-20 | 1997-04-15 | Surface acoustic wave device and diamond base material for the same |
| US08/839,606 US5891519A (en) | 1994-06-20 | 1997-04-15 | Surface acoustic wave device and diamond base material for the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13762894A JP3295921B2 (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 表面弾性波素子用ダイヤモンド基材及び素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088686A JPH088686A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3295921B2 true JP3295921B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=15203109
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13762894A Expired - Fee Related JP3295921B2 (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 表面弾性波素子用ダイヤモンド基材及び素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US5750243A (ja) |
| EP (1) | EP0689285B1 (ja) |
| JP (1) | JP3295921B2 (ja) |
| DE (1) | DE69523375T2 (ja) |
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