JP4333135B2

JP4333135B2 - 酸化亜鉛薄膜及び弾性表面波デバイス

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Publication number: JP4333135B2
Application number: JP2002366712A
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Inventors: 竜児木原
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Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2009-09-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は酸化亜鉛薄膜及び弾性表面波デバイス並びにこれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
弾性表面波（ＳｕｒｆａｃｅＡｃｏｕｓｔｉｃＷａｖｅ：ＳＡＷ）は、水面上を伝わっていく波と同じように弾性体の表面にエネルギーが集中して伝播する波である。この弾性表面波を利用するデバイスとしては、圧電基板の表面上に薄膜電極トランスデューサ（ＩｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ、以下、単に「ＩＤＴ」という。）を形成し、これを介して電気信号とＳＡＷとの間の変換、逆変換を行うものがある。このデバイスは、半導体ＩＣと同様に基板表面に対するプロセス技術のみで形成することができる。結晶中の弾性振動は、同一周波数の電磁波と比べて波長が１０^５分の一程度ときわめて短く、高周波デバイスの動作を担う波動として適している。ＳＡＷは数十ＭＨｚから数ＧＨｚ帯のマイクロ波デバイスに適し、フィルタや共振器等のＩＣ化が困難なデバイスを抜本的に小型化できるという利点がある。
【０００３】
また、基板の表面に圧電膜或いは磁性膜を形成し、これらの薄膜を弾性表面波の伝播媒体として用いる場合がある。ここで、上記の薄膜の表面上にＩＤＴを設ければ、高周波帯域の弾性表面波を直接励振、検出する薄膜変換器を構成することができる。この場合、基板には圧電材料を用いる必要がないので、基板材料の選択の自由度が増し、多機能化を図ることが可能であると共に、特性の良い安価な通信用の弾性表面波デバイスの実現が期待される。
【０００４】
従来、圧電薄膜を用いた弾性表面波デバイスとしては、ダイヤモンドの表面に酸化亜鉛（ＺｎＯ）の薄膜を形成してなるものが知られている。このデバイスにおいて、酸化亜鉛薄膜は酸化亜鉛結晶のｃ軸を膜の法線方向に向けたｃ軸配向膜である（非特許文献１参照）。
【０００５】
また、サファイア基板のＲ面上に酸化亜鉛薄膜を形成してなるＳＡＷフィルタも知られている。このＳＡＷフィルタは、酸化亜鉛薄膜がａ軸配向膜であり、このａ軸配向膜を用いることによってデバイスの高周波数化を図ったものである（非特許文献２参照）。
【０００６】
【非特許文献１】
「ダイヤモンド基板による高周波化」エレクトロニクス１９７７年８月号、３３〜３５ページ
【非特許文献２】
「ＺｎＯ／サファイア基板による高周波化」エレクトロニクス１９７７年８月号、３６〜３８ページ
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のダイヤモンド上に酸化亜鉛薄膜を形成してなるＳＡＷフィルタにおいては、基板がダイヤモンドであるために高価になるとともに、酸化亜鉛薄膜がｃ軸配向膜であるので電気機械結合係数が低いという問題点がある。
【０００８】
また、上記従来のサファイア基板上に酸化亜鉛薄膜を形成してなるＳＡＷフィルタにおいては、基板がサファイアであるために高価になるとともに、酸化亜鉛薄膜をａ軸配向膜とするためにサファイアのカット角が制限され、正確なＲ面を形成する必要があるという問題点がある。
【０００９】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、高価な基板を用いることなく製造することができるとともに、基板のカット角を制御する必要もなく、製造コストを低減できる酸化亜鉛薄膜及びこれを用いた弾性表面波デバイスを提供することにある。また、従来よりも電気機械結合係数が高く、高い性能を有する酸化亜鉛薄膜及びこれを用いた弾性表面波デバイスを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の酸化亜鉛薄膜は、石英基板上に成膜された酸化亜鉛薄膜であって、少なくとも表面側においてａ軸配向が現れ、圧電性を有することを特徴とする。この発明によれば、石英基板上に成膜された酸化亜鉛薄膜であることによって従来の酸化亜鉛薄膜よりも安価に形成することができる。また、少なくとも表面側にａ軸配向が現れ、圧電性を有することにより、ａ軸配向に起因して高い電気機械結合係数を得ることが可能になり、高性能の弾性表面波デバイスを構成することができる。ここで、ａ軸配向が現れるとは、Ｘ線回折によりａ軸配向に対応する回折ピークが観測可能であることを意味する。
【００１１】
また、本発明の別の酸化亜鉛薄膜は、基板上に成膜された酸化亜鉛薄膜であって、前記基板側において主としてｃ軸配向し、表面側でａ軸配向が現れ、圧電性を有することを特徴とする。この発明によれば、ａ軸配向に起因して高い電気機械結合係数を得ることが可能になり、高性能の弾性表面波デバイスを構成することができる。また、基板側においてｃ軸配向しているため、ａ軸配向を形成するために高価な基板や特定の結晶面を有する基板を用意する必要がなくなるため、安価に製造できる。
【００１２】
本発明において、前記基板は石英基板であり、その上に形成された酸化亜鉛膜の厚みが４μｍ以上であることが好ましい。この発明によれば、石英基板上に厚みが４μｍ以上となるように酸化亜鉛薄膜を形成することによって、表面側において優勢なａ軸配向を有する酸化亜鉛薄膜が構成される。
【００１３】
本発明において、前記表面側において、ｃ軸配向度よりもａ軸配向度が優勢であることが好ましい。表面側においてａ軸配向度がｃ軸配向度よりも優勢であることにより、酸化亜鉛薄膜の電気機械結合係数をより高めることができる。ここで、ａ軸配向度がｃ軸配向度よりも優勢であるとは、ａ軸配向に対応するＸ線回折強度がｃ軸配向に対応するＸ軸回折強度よりも強いことを意味する。
【００１４】
本発明において、前記表面側において、ｃ軸配向度よりもａ軸配向度が４倍以上優勢であることが望ましい。ｃ軸配向度よりもａ軸配向度が４倍以上優勢であることにより、酸化亜鉛薄膜の電気機械結合係数をさらに高めることができ、ａ軸配向膜の電気機械結合係数と同等の性能を得ることができる。ここで、ａ軸配向度がｃ軸配向度よりも４倍以上優勢であるとは、ａ軸配向に対応するＸ線回折強度がｃ軸配向に対応するＸ軸回折強度の４倍以上であることを意味する。
【００１５】
さらに、本発明の異なる酸化亜鉛薄膜は、石英基板上に成膜された酸化亜鉛薄膜であって、厚みが４μｍ以上であり、圧電性を有することを特徴とする。この発明によれば、石英基板上に厚みが４μｍ以上の酸化亜鉛薄膜を成膜することにより、その表面側においてａ軸配向が現れ、ａ軸配向度がｃ軸配向度よりも優勢になる。特に、厚みが６μｍ以上の酸化亜鉛薄膜では、ａ軸配向度がｃ軸配向度の４倍以上優勢になる。
【００１６】
本発明において、ｃ軸配向の酸化亜鉛薄膜の電気機械結合係数の最大値を越える電気機械結合係数を有することが好ましい。本発明に係る酸化亜鉛薄膜において、ｃ軸配向の酸化亜鉛薄膜の電気機械結合係数よりも高い電気機械結合係数を有するものは、従来のｃ軸配向膜を用いた弾性表面波デバイスよりも高い性能を得ることができるので、特に効果的である。
【００１７】
次に、本発明の弾性表面波デバイスは、上記のいずれかに記載の酸化亜鉛薄膜の表面にすだれ状電極を設けたことを特徴とする。この発明によれば、高い電気機械結合係数を有する酸化亜鉛薄膜上にすだれ状電極が設けられていることにより、高効率の弾性表面波デバイスを構成することができる。弾性表面波デバイスとしては、フィルタ、遅延線、レゾネータ（共振器）、コンボルバ（相関器）などが挙げられる。
【００１８】
次に、本発明の酸化亜鉛薄膜の製造方法は、石英基板上に酸化亜鉛薄膜を形成するに際して、表面側にａ軸配向が現れるまで堆積させることを特徴とする。石英基板上に酸化亜鉛薄膜を形成すると、当初はｃ軸配向の膜が形成されるが、ある程度の厚みまで堆積させていくとａ軸配向が現れ、厚みの増大によって徐々にａ軸配向度が高くなっていく。この場合、表面側にａ軸配向が現れる酸化亜鉛薄膜は、高価なＣＶＤ（化学気相成膜）装置を必要とせず、安価なスパッタリング装置（たとえば高周波マグネトロンスパッタリング装置）でも成膜可能である。
【００１９】
本発明において、前記表面側において、ｃ軸配向度よりもａ軸配向度が優勢になるまで堆積させることが好ましい。
【００２０】
本発明において、前記表面側において、ｃ軸配向度よりもａ軸配向度が４倍以上優勢になるまで堆積させることが望ましい。
【００２１】
また、本発明の別の酸化亜鉛薄膜の製造方法は、石英基板上に酸化亜鉛薄膜を形成するに際して、厚みが４μｍ以上になるまで堆積させることを特徴とする。石英基板上に厚みが４μｍ以上になるまで酸化亜鉛薄膜を堆積させることによって、酸化亜鉛薄膜の表面側にａ軸配向が現れ、ａ軸配向度がｃ軸配向度よりも優勢になる。特に、厚みを６μｍ以上とすることによって、ａ軸配向度がｃ軸配向度の４倍以上となる。
【００２２】
次に、本発明の弾性表面波デバイスの製造方法は、上記のいずれかに記載の方法で形成してなる酸化亜鉛薄膜の表面上に、すだれ状電極を形成することを特徴とする。このすだれ状電極の形成は、たとえば、酸化亜鉛薄膜上に電極材料を形成し、その上にさらにレジストマスクを設け、このレジストマスクを用いて電極材料をすだれ状にパターニングすることによって形成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る酸化亜鉛薄膜及び弾性表面波デバイス並びにこれらの製造方法の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係る酸化亜鉛薄膜を有する弾性表面波デバイスの一例を模式的に示す概略斜視図である。この弾性表面波デバイス１００は、石英基板１０１の表面上に酸化亜鉛薄膜１０２が形成され、この酸化亜鉛薄膜１０２の表面上に、すだれ状電極１０３を有するＩＤＴ１１０が形成されてなるものである。この図示例では、ＩＤＴ１１０の両側にグレーティング反射器１２０が配置される。図示例の弾性表面波デバイス１００は、すだれ状電極１０３によってＩＤＴ１１０にて形成される弾性表面波がグレーティング反射器１２０間において共振する共振器を構成する。なお、本発明に係る弾性表面波デバイスとしては、上記の共振器に限らず、フィルタ、遅延線、コンボルバ（相関器）などを構成することも可能である。これらの場合、上記の図示例とは異なり２以上のＩＤＴを設けることがある。
【００２４】
図２は、本発明の弾性表面波デバイス１００の断面構造を模式的に示す概略縦断面図である。石英基板１０１は、取り扱い可能な範囲の厚みを有し、たとえば、数百μｍ〜数ｍｍ程度の厚みのものが用いられる。石英基板１０１は洗浄等により十分に清浄化されたものが用いられる。酸化亜鉛薄膜１０２は、基本的に石英基板１０１の清浄化された表面上に堆積させたものであり、その厚みｔは、通常、０．５〜５０μｍの範囲内である。酸化亜鉛薄膜１０２の表面上に形成されたすだれ状電極１０３は、金属などの電極材料を適宜の方法でパターニングすることによって形成される。従来一般には、ＩＤＴ１１０のすだれ状電極１０３は、０．５〜１０μｍ程度の波長λの弾性表面波に対応する配列構造を有する。たとえばシングル電極構造の場合には、上記波長λの１／２の間隔ですだれ状電極１０３が配列される。ダブル（スプリット）電極構造では、波長λの１／４の間隔で配列される。
【００２５】
図３は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜の電気機械結合係数ｋ^２の正規化された膜厚ｋｈに対する依存性を示すグラフである。ここで、ａ軸配向膜である場合とｃ軸配向膜である場合とを対比して示してある。また、正規化された膜厚ｋｈとは、上記の厚みｔを弾性表面波の波長λで正規化したものである。すなわち、弾性表面波の波長λ［μｍ］、酸化亜鉛薄膜１０２の厚みｔ［μｍ］において、ｋｈ＝２πｔ／λである。
【００２６】
ｃ軸配向膜の電気機械結合係数の最大値は１．２％であるが、ａ軸配向膜の電気機械結合係数の最大値は膜厚ｋｈが２．５〜３．５の場合に約１．７％程度である。通常用いられる弾性表面波デバイスの酸化亜鉛薄膜は、膜厚ｋｈが６以上の領域にあるが、この領域においては、ａ軸配向膜の電気機械結合係数は約１．４％である。
【００２７】
上記のように、ａ軸配向の酸化亜鉛薄膜は、ｃ軸配向膜よりも４０％程度高い電気機械結合係数を有するので、その分、フィルタの挿入損失が小さくなり、帯域幅は広くなり、また、より小型に構成することが可能になるなど、性能面でも小型化の観点でもデバイス構成上有利になる。
【００２８】
本発明者らは、基板上に酸化亜鉛薄膜を形成する実験を鋭意行った結果、石英基板１０１上に酸化亜鉛薄膜１０２を形成すると、厚みが薄い場合には酸化亜鉛薄膜は基本的にｃ軸配向であるが、ある程度厚く形成していくと、酸化亜鉛薄膜の表面側（表面近傍）においてａ軸配向が現れることを発見した。ａ軸配向は、酸化亜鉛薄膜の厚みが概ね３μｍを越えると出現し、厚みが４μｍ程度になると、ａ軸配向に対応するＸ線回折のピークがｃ軸配向に対応するＸ軸回折のピークよりも強くなり、厚みが６μｍ程度になると、ａ軸配向に対応するＸ線回折のピークがｃ軸配向に対応するＸ線回折のピークの４倍を超え、５倍程度になることが判明した。
【００２９】
ここで、上記のＸ線回折に用いたＸ線の波長は、管球にCuを用いた場合1.54056オングストローム（0.154056nm）である。図９には、酸化亜鉛薄膜のＸ線回折におけるａ軸配向に対応する回折ピーク（回折角２θ＝３２度）と、ｃ軸配向に対応する回折ピーク（回折角２θ＝３４度）の例を示す。また、酸化亜鉛薄膜のロッキング曲線の例を示す。このロッキング曲線をガウス曲線でフィッティングしたときの分散σ、或いは、半値幅は、酸化亜鉛薄膜の配向性のばらつきを示す指標として知られている。
【００３０】
上記のような実験事実に基づいて、本発明に係る酸化亜鉛薄膜１０２の断面構造を図示したものが図４である。上記のように、酸化亜鉛薄膜１０２において、その厚みが薄い場合には基本的にｃ軸配向膜となっているが、厚みが増加するに従って徐々にａ軸配向の割合が増えていき、４μｍ程度の厚みになると、ａ軸配向に対応するＸ線回折強度、すなわち上記回折ピークの高さ（以下、単に「ａ軸配向度」という。）がｃ軸配向に対応するＸ線回折強度、すなわち上記回折ピークの高さ（以下、単に「ｃ軸配向度」という。）を上回る。したがって、図４に示すように、４μｍ以上の厚みｔを有する酸化亜鉛薄膜１０２においては、基板側ではｃ軸配向であるが、表面側ではａ軸配向が優勢となっており、全体として厚み方向に徐々に膜質が変化しているものと推察される。その結果、弾性表面波は酸化亜鉛薄膜の表面近傍において伝播するため、主にａ軸配向の圧電結晶によって特性が得られるものと考えられる。
【００３１】
図５には、ａ軸配向に対応するピークと、ｃ軸配向に対応するピークとのＸ線回折強度の比、すなわち、ａ軸配向度／ｃ軸配向度の値（以下、単に「回折強度比」という。）の、酸化亜鉛薄膜の厚みｔに対する依存性を示す。このグラフを見ればわかるように、回折強度比は、酸化亜鉛薄膜の厚みｔが３μｍを越えたあたりから急激に増大し、厚みｔが４μｍを越えるとａ軸配向が優勢になる。実際には、上記のＸ船回折強度は酸化亜鉛薄膜１０２の表面だけでなく、その内部（すなわち表面からある程度の深さまで）の構造に対するＸ線回折をも反映したものとなるが、この点をも勘案すると、全体の傾向としては、酸化亜鉛薄膜１０２の厚みｔが３μｍを越えたあたりから、図４に示すように厚さ方向に徐々にａ軸配向の割合が増大していく膜構造を有しているものと考えられる。
【００３２】
図６には、弾性表面波の速度Ｖｓと、酸化亜鉛薄膜の正規化された膜厚ｋｈとの関係を示す。弾性表面波の速度Ｖｓは、膜厚ｋｈが１．０以下の領域において、膜厚ｋｈが小さくなるほど単調に増大する。膜厚ｋｈが１．０を越えると、弾性表面波の速度Ｖｓはほぼ一定になる。また、弾性表面波の速度Ｖｓは、ａ軸配向膜とｃ軸配向膜とでほとんど差異が無く、いずれの結晶配向であってもほぼ同等の速度を有することがわかる。したがって、上記のように表面側においてａ軸配向が出現している酸化亜鉛薄膜１０２においては、周波数特性としてはｃ軸配向膜とほぼ同様の周波数特性を得ることができるものであって、図３に示すように電気機械結合係数がｃ軸配向膜よりもａ軸配向膜の方が高いことによって、全体としてはｃ軸配向膜よりも高い性能を有する弾性表面波デバイスを構成できる。
【００３３】
次に、図７を参照して本発明に係る酸化亜鉛薄膜及び弾性表面波デバイスの製造工程について説明する。まず、石英基板１０１の表面を清浄化した後に、当該表面上に酸化亜鉛薄膜１０２を形成する。石英基板の清浄化は、純水や溶剤等を用いた洗浄等により行うことができる。たとえば、硫酸で処理した後に中和し、さらに純水で洗浄した後に乾燥させる。
【００３４】
酸化亜鉛薄膜１０２の成膜工程は、スパッタリング法、蒸着法、レーザアブレーション法などによって行うことができる。たとえば、スパッタリング法としては、高周波マグネトロンスパッタリングが挙げられる。スパッタリング法を用いる場合、ターゲット材質としては、金属Ｚｎでもよく、酸化亜鉛でもよいが、酸化亜鉛のターゲットを用いることが膜質を向上させるために好ましい。ターゲット材質の具体例としては、たとえば、ＺｎＯ−Ｌｉ_２Ｏ（酸化亜鉛に１．５モル％の酸化リチウムを添加したもの）がある。以下の記述では、このターゲットを用いて実験を行っている。
【００３５】
雰囲気としては、Ａｒなどの不活性ガスに酸素を混合したもの（たとえば混合比が容積比で５０：５０）が用いられる。チャンバーの気圧はたとえば５［Ｐａ］以下である。また、スパッタリングの電力（パワー）は２００［Ｗ］以上の範囲とする。このスパッタリングパワーの値は膜質に影響する。上記の範囲では、一般にパワーが大きいほど成膜速度が増大するが、膜質は低下する。また、基板温度はたとえば常温、スパッタリング時間はたとえば１０分から１時間程度である。
【００３６】
次に、図７（ｂ）に示すように、酸化亜鉛薄膜１０２の上に電極材料層１０３Ａを形成する。この電極材料層１０３Ａとしては、たとえば、Ａｌ等の金属を用いることができる。成膜方法としては、スパッタリング法、蒸着法、レーザアブレーション法などを用いることができる。
【００３７】
次に、図７（ｃ）に示すように、電極材料層１０３Ａ上にレジスト層１０５Ａを形成する。レジスト層１０５Ａは、たとえば感光性レジストをスピンコーティング法などによって塗布し、乾燥若しくは加熱硬化させることによって形成できる。その後、当該レジスト層のパターニングを行う。このパターニングは、たとえば、通常のフォトリソグラフィ法等を用いる。より具体的には、レジスト層１０５Ａを所定の露光マスクを用いてパターン露光し、その後、レジスト層１０５Ａを現像することによって、図７（ｄ）に示すレジストマスク１０５を形成する。
【００３８】
次に、上記のレジストマスク１０５を用いて、エッチングなどによって電極材料層１０３Ａをパターニングし、図８（ｅ）に示すすだれ状電極１０３を形成する。その後、レジストマスク１０５を除去することによって、表面にすだれ状電極１０３を備えた弾性表面波デバイスの構造が形成される。
【００３９】
図８は、上記の酸化亜鉛薄膜１０２の成膜工程において用いるスパッタリング装置の概略構成を示す。この装置１０は、原料ガスを混合して供給するガス供給手段１１と、このガス供給手段１１から所定のガスの供給を受ける高周波スパッタリング装置等の装置本体１２と、装置本体１２に電力を供給する電力供給手段１３と、装置本体１２のチャンバー内部を排気する排気装置１４とを備えている。装置本体１２のチャンバー内には図示しないターゲットと、石英基板１０１を配置する基板ホルダとが対向配置される。
【００４０】
【実施例】
次に、上記の実験内容のうち、数種の条件で成膜した酸化亜鉛薄膜をＸ線回折によって調べた結果について例示する。
【００４１】
（比較例１）上記の石英基板上に、上記のスパッタリング装置を用いて、スパッタリングパワー２００Ｗで１５分間、酸化亜鉛を堆積させた。成膜された酸化亜鉛薄膜の厚みｔは０．５μｍである。この酸化亜鉛薄膜をＸ線回折によって検査すると、酸化亜鉛のｃ軸配向に対応するピーク（回折角２θ＝３４度）のみが観察された。また、この酸化亜鉛薄膜のロッキング曲線の半値幅は５．７４５度であった。
【００４２】
（比較例２）上記の石英基板上に、上記のスパッタリング装置を用いて、スパッタリングパワー２００Ｗで６０分間、酸化亜鉛を堆積させた。成膜された酸化亜鉛薄膜の厚みは２μｍであった。この酸化亜鉛薄膜に対するＸ線回折のデータでも、酸化亜鉛のｃ軸配向に対応する回折ピーク（回折角２θ＝３４度）のみが現れた。この酸化亜鉛薄膜のロッキング曲線の半値幅は５．４１８度であった。
【００４３】
（実施例１）上記の石英基板上に、上記のスパッタリング装置を用いて、スパッタリングパワー３５０Ｗで６０分間、酸化亜鉛を堆積させた。成膜された酸化亜鉛薄膜の厚みｔは４μｍであった。この試料では、Ｘ線回折により、ａ軸配向に対応する回折ピーク（回折角２θ＝３２度）と、ｃ軸配向に対応する回折ピーク（回折角２θ＝３４度）の双方が現れた。ここで、ａ軸配向に対応する回折ピークの強度は、ｃ軸配向に対応する回折ピークの強度の約２〜４倍程度となっていた。また、ロッキング曲線の半値幅は８．９度であった。
【００４４】
（実施例２）上記の石英基板上に、上記のスパッタリング装置を用いて、スパッタリングパワー６００Ｗで６０分間、酸化亜鉛を堆積させた。成膜された酸化亜鉛薄膜の厚みｔは６μｍであった。この酸化亜鉛薄膜に対するＸ線回折を行ったところ、ａ軸配向に対応する回折ピークの強度は、ｃ軸配向に対応する回折ピークの強度よりも４倍〜６倍、より具体的には５倍程度となっていた。なお、ロッキング曲線の半値幅は１８．７６度であった。
【００４５】
一般に、スパッタリングパワーを増大させると、成膜速度は増加するが、その代わりに、膜質が悪化し、ロッキング曲線の半値幅が増大する。逆に言えば、スパッタリングパワーを２００〜４００Ｗの範囲内とすれば、高品位の膜質を有する酸化亜鉛薄膜を形成することができる。ただし、スパッタリングパワーが３５０以上になるとロッキング曲線は徐々に広がり始め、４００Ｗを越えるとロッキング曲線の半値幅は明らかに増大し、膜質は悪化する。
【００４６】
また、酸化亜鉛薄膜の厚みｔが３μｍ未満ではａ軸配向度は低く、ａ軸配向に対応する回折ピークは観測されなかった。しかし、厚みが３μｍを越えると、４μｍ前後まで図９に示す回折強度比は急激に増大し、ａ軸配向に起因する結晶性を主体として有するものとなっている。厚みが６μｍ前後では、ａ軸配向に対応する回折ピークの強度が、ｃ軸配向に対応する回折ピークの強度の４〜６倍、典型的には５倍となっている。
【００４７】
以上説明した本実施形態においては、石英基板上に形成した厚み４μｍ以上の酸化亜鉛薄膜、或いは、厚さ方向にｃ軸配向からａ軸配向に遷移する酸化亜鉛薄膜に関するものである。これらの酸化亜鉛薄膜は、いずれも、表面側にａ軸配向が現れた圧電性薄膜となるため、ａ軸配向に起因する電気機械結合係数の増大が認められる。したがって、従来の弾性表面波デバイスよりも低損失で、帯域幅が広く、小型のデバイスを構成することが可能になる。
【００４８】
本実施形態では、ダイヤモンドやサファイアなどの高価な基板を用いる必要がなく、また、基板の結晶面を特定方位に設定する必要もないため、余分な工数も不要になり、さらに、比較的安価な成膜装置（スパッタリング装置など）を用いても充分実施可能であるため、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る弾性表面波デバイスの外観を示す概略斜視図。
【図２】弾性表面波デバイスの概略断面図。
【図３】電気機械結合係数と膜厚ｋｈとの関係を示すグラフ。
【図４】本実施形態の酸化亜鉛薄膜の拡大断面図。
【図５】回折強度比と酸化亜鉛薄膜の厚みｔとの関係を示すグラフ。
【図６】弾性表面波の速度Ｖｓと膜厚ｋｈとの関係を示すグラフ。
【図７】弾性表面波デバイスの製造工程を示す工程断面図（ａ）−（ｆ）。
【図８】成膜装置の構成を示す概略構成図。
【図９】酸化亜鉛薄膜のＸ線回折強度と、ロッキング曲線とを示すグラフ。
【符号の説明】
１００…弾性表面波デバイス、１０１…石英基板、１０２…酸化亜鉛薄膜、１０３…すだれ状電極、１１０…ＩＤＴ、１２０…グレーティング反射器、ｔ…酸化亜鉛薄膜の厚み、ｋｈ…酸化亜鉛薄膜の正規化された膜厚、λ…弾性表面波の波長

Claims

石英基板上に成膜された、厚みが４μｍ以上の酸化亜鉛薄膜であって、前記石英基板側において主としてｃ軸配向し、表面側でａ軸配向が現れ、圧電性を有することを特徴とする酸化亜鉛薄膜。
前記表面側において、ｃ軸配向度よりもａ軸配向度が優勢であることを特徴とする請求項１に記載の酸化亜鉛薄膜。
前記表面側において、ｃ軸配向度よりもａ軸配向度が４倍以上優勢であることを特徴とする請求項２に記載の酸化亜鉛薄膜。
ｃ軸配向の酸化亜鉛薄膜の電気機械結合係数の最大値を越える電気機械結合係数を有することを特徴とする請求項１又は３に記載の酸化亜鉛薄膜。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の酸化亜鉛薄膜の表面にすだれ状電極を設けたことを特徴とする弾性表面波デバイス。