JPH01125012A - 弾性表面波素子 - Google Patents
弾性表面波素子Info
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- JPH01125012A JPH01125012A JP62283969A JP28396987A JPH01125012A JP H01125012 A JPH01125012 A JP H01125012A JP 62283969 A JP62283969 A JP 62283969A JP 28396987 A JP28396987 A JP 28396987A JP H01125012 A JPH01125012 A JP H01125012A
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- acoustic wave
- surface acoustic
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- film
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- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 21
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Landscapes
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は窒化アルミニムＣ軸配向膜を用いた弾性表面波
素子に関するものである。
素子に関するものである。
（従来の技術）
弾性表面波素子は、小形で然も温度及び経年変化に対し
て安定である上、櫛形電極の形状を変えることによって
任意のフィルター特性が得られる為、例えばテレビジョ
ン受像機のＩＦフィルター、衛星放送用ＩＦフィルター
、ＶＴＲのＲＦコンバータ発信器等に広く応用されてい
る。
て安定である上、櫛形電極の形状を変えることによって
任意のフィルター特性が得られる為、例えばテレビジョ
ン受像機のＩＦフィルター、衛星放送用ＩＦフィルター
、ＶＴＲのＲＦコンバータ発信器等に広く応用されてい
る。
特に近年は、ポケットベル、自動車電話等に装備される
高周波用の弾性表面波素子の開発に大きな力が注がれて
おり、斯種弾性表面波素子として、高い弾性表面波伝播
速度が得られる窒化アルミニムＣ軸配向膜（以下、ＡＩ
Ｎ膜という）を圧電膜として用いた弾性表面波素子が注
目されている（＾ｐｐｔｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒ、ｖｏ１３８．Ｎｏ８．ｐ８４：３−６４
５，１５＾ｐｒｉｌ １９８０ ”Ｌｏｗ−ｔｅ＋ａｐ
ｅｒａｔｕｒｅ ｇｒｏｕｉｔｂ ｏｆ ｐｉｅｚｏｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ ＡＩＮ ｆｉｌｍ ｂｙ ｒ（ｒｅａ
ｃｔｉｖｅ ｐｌａｎａｒ ＋ａａｇｎｅｔｒｏｎ ｓ
ｐｕｔｔｅｒｉｎｇ″）。
高周波用の弾性表面波素子の開発に大きな力が注がれて
おり、斯種弾性表面波素子として、高い弾性表面波伝播
速度が得られる窒化アルミニムＣ軸配向膜（以下、ＡＩ
Ｎ膜という）を圧電膜として用いた弾性表面波素子が注
目されている（＾ｐｐｔｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒ、ｖｏ１３８．Ｎｏ８．ｐ８４：３−６４
５，１５＾ｐｒｉｌ １９８０ ”Ｌｏｗ−ｔｅ＋ａｐ
ｅｒａｔｕｒｅ ｇｒｏｕｉｔｂ ｏｆ ｐｉｅｚｏｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ ＡＩＮ ｆｉｌｍ ｂｙ ｒ（ｒｅａ
ｃｔｉｖｅ ｐｌａｎａｒ ＋ａａｇｎｅｔｒｏｎ ｓ
ｐｕｔｔｅｒｉｎｇ″）。
第１図はＡＩＮ膜を用いた弾性表面波素子の一例を示し
、基板（１）上にＡＩＮＩＩ！（２）を形成し、該ＡＩ
Ｎ膜（２）の表面に櫛形の送信電極（３）及び受信電極
（４）を対向配備している。弾性表面波は送信電極（３
）から受信電極（４）へ向かって矢印（５）の方向に伝
播する。
、基板（１）上にＡＩＮＩＩ！（２）を形成し、該ＡＩ
Ｎ膜（２）の表面に櫛形の送信電極（３）及び受信電極
（４）を対向配備している。弾性表面波は送信電極（３
）から受信電極（４）へ向かって矢印（５）の方向に伝
播する。
（解決しようとする問題点）
弾性表面波素子に於いては、電気エネルギーを弾性表面
波エネルギーに変換する際の効率を表わす電気機械結合
係数Ｋｍが出来るだけ大きいことが望ましい０例えば、
硝酸リチウム単結晶基板を用いた弾性表面波素子につい
ては、弾性表面波の伝播方向を適当に選ぶことによって
電気機械結合係数を改善することが提案されている（特
開昭５９−４３０９［ＨＯ３１１９／２５］） 。
波エネルギーに変換する際の効率を表わす電気機械結合
係数Ｋｍが出来るだけ大きいことが望ましい０例えば、
硝酸リチウム単結晶基板を用いた弾性表面波素子につい
ては、弾性表面波の伝播方向を適当に選ぶことによって
電気機械結合係数を改善することが提案されている（特
開昭５９−４３０９［ＨＯ３１１９／２５］） 。
しかし、ＡＩＮ膜を用いた弾性表面波素子については、
これまでに電気機械結合係数を改善するための研究が十
分に為されておらず、例えば前記＾ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒに開示された弾性表面波素子
では、電気機械結合係数に２が０．１２と掻めて低かっ
た。
これまでに電気機械結合係数を改善するための研究が十
分に為されておらず、例えば前記＾ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒに開示された弾性表面波素子
では、電気機械結合係数に２が０．１２と掻めて低かっ
た。
又、ＡＩＮ単結晶膜を用いた弾性表面波素子に於いても
、電気機械結合係数に２は高々０．８であった（Ｉ Ｅ
ＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ ５ｏｎｉｃｓ
ａｎｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ、ｖｏｌ、５Ｕ−３２
，Ｎｏ５．Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９８５ Ｚ ｅ
ｒ。
、電気機械結合係数に２は高々０．８であった（Ｉ Ｅ
ＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ ５ｏｎｉｃｓ
ａｎｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ、ｖｏｌ、５Ｕ−３２
，Ｎｏ５．Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９８５ Ｚ ｅ
ｒ。
−ＴｅｍｐｅｒａＬｕｒｅ−ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ＳＡＷ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｏｎＡＩＮ Ｅｐｉｔａｘ
ｉａｌ Ｆｉｌｍｓ”）。
ＳＡＷ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｏｎＡＩＮ Ｅｐｉｔａｘ
ｉａｌ Ｆｉｌｍｓ”）。
（問題点を解決する為の手段）
本発明者は、ＡＩＮ膜を用いた弾性表面波素子の結合係
数を改善する為の研究を重ね、ＡＩＮ膜のＣ軸配向方向
を圧電膜法線に対して傾けることにより、電気機械結合
係数が増大する方向に大きく変化することを理論的に見
出し、本発明の完成に至った。
数を改善する為の研究を重ね、ＡＩＮ膜のＣ軸配向方向
を圧電膜法線に対して傾けることにより、電気機械結合
係数が増大する方向に大きく変化することを理論的に見
出し、本発明の完成に至った。
本発明に係る弾性表面波素子は、第１図に示す様に、圧
電膜のＣ軸配向方向（Ｗ方向）を、弾性表面波の伝播方
向を含み且つ圧ｔｇ衣表面垂直な面内にて、圧電膜の法
線（６）に対し略±３０度から略±１５０度の範囲に傾
けたものである。
電膜のＣ軸配向方向（Ｗ方向）を、弾性表面波の伝播方
向を含み且つ圧ｔｇ衣表面垂直な面内にて、圧電膜の法
線（６）に対し略±３０度から略±１５０度の範囲に傾
けたものである。
（作用及び効果）
ＡＩＮ膜（２）のＣ軸配向方向とＡＩＮＩＫの法線（基
板法線）が為す角度μを０度から１８０度の範囲で変化
させた場合、電気機械結合係数に２は、発明者が行なっ
た理論的な数値解析により、第３図に示す様に大きく変
化することが明らかとなった。
板法線）が為す角度μを０度から１８０度の範囲で変化
させた場合、電気機械結合係数に２は、発明者が行なっ
た理論的な数値解析により、第３図に示す様に大きく変
化することが明らかとなった。
本発明に係る弾性表面波素子に於いては、角度μが±３
０度〜±１８０度の範囲内に設定されているから、電気
機械結合係数は、従来の最大値である０、８を大きく上
回ることになる。
０度〜±１８０度の範囲内に設定されているから、電気
機械結合係数は、従来の最大値である０、８を大きく上
回ることになる。
（実施例）
第１図は本発明に係る弾性表面波素子の一実施例を示し
ており、サファイア、シリコン単結晶板、ガラス、或は
石英等で作製した基板（１）の上面にＡＩＮ膜（２）が
形成されている。
ており、サファイア、シリコン単結晶板、ガラス、或は
石英等で作製した基板（１）の上面にＡＩＮ膜（２）が
形成されている。
本発明を完成する過程で、発明者は、第１図に示すＣ軸
配向方向Ｗが圧電膜法線（６）と為す角度μを基板垂直
面内で０度から１８０度の範囲で変化させ、電気機械結
合係数の変化を調べた。
配向方向Ｗが圧電膜法線（６）と為す角度μを基板垂直
面内で０度から１８０度の範囲で変化させ、電気機械結
合係数の変化を調べた。
電気機械結合係数の算出に際しては、例えば、Ｉ Ｅ
Ｅ Ｅ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ ５ｏｎｉｃｓ
ａｎｄ Ｕ Ｉｔｒａｓｏｎｉｃｓ、ｖｏｌ、５（１
−１５，Ｎｏ４，０ｃｔｏｂｅｒ １９６８． ｐ２０
９−２１７″Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｅｓｔ
ｉｍａｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｃｕｔｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｄｉｒ
ｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ５ｕｒｆａｃｅ Ｗａｖ
ｅｓ”に開示された計算手法を用いることが出来る。
Ｅ Ｅ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ ５ｏｎｉｃｓ
ａｎｄ Ｕ Ｉｔｒａｓｏｎｉｃｓ、ｖｏｌ、５（１
−１５，Ｎｏ４，０ｃｔｏｂｅｒ １９６８． ｐ２０
９−２１７″Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｅｓｔ
ｉｍａｔｉｎｇ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｃｕｔｓ ａｎｄ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｄｉｒ
ｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ５ｕｒｆａｃｅ Ｗａｖ
ｅｓ”に開示された計算手法を用いることが出来る。
斯種計算手法は、ＡｌＮ１１４の異方性及び圧電性を考
慮した圧電基本式、ニュートンの運動方程式、マックス
ウェルの電磁方程式等を、数値解析により解くものであ
り、これによってＡＩＮ＠の表面を電気的に短絡したと
きの表面波伝播速度Ｖｍと、自由表面での伝播速度■ｒ
とが算出される。
慮した圧電基本式、ニュートンの運動方程式、マックス
ウェルの電磁方程式等を、数値解析により解くものであ
り、これによってＡＩＮ＠の表面を電気的に短絡したと
きの表面波伝播速度Ｖｍと、自由表面での伝播速度■ｒ
とが算出される。
第１図に示す弾性表面波素子に於いて、角度μをパラメ
ータとじて両伝播速度Ｖ＠及びＶｆを計算した結果を第
２図に示す０図から明らかな様に、両伝播速度Ｖｍ及び
Ｖｆは角度μによって大きく変化している。
ータとじて両伝播速度Ｖ＠及びＶｆを計算した結果を第
２図に示す０図から明らかな様に、両伝播速度Ｖｍ及び
Ｖｆは角度μによって大きく変化している。
電気機械結合係数は、“表面波デバイスとその応用”電
子材料工業会績、１６頁にも開示されている様に、次式
によって計算される。
子材料工業会績、１６頁にも開示されている様に、次式
によって計算される。
Ｋ”＝２（Ｖｆ−Ｖｍ）／Ｖｆ
第２図のデータに対する電気機械結合体□数に２の計算
結果を第３図に示す、同図から明らかな様に、角度μの
変化に対して結合係数には二つのピークが現われ、μが
略３０度から略１５０度の範囲で０．８を越える結合係
数が得られる。又、角度μの最適値は略５６度及び略１
２４度であって、そのときの結合係数に２は１．１２２
となる。
結果を第３図に示す、同図から明らかな様に、角度μの
変化に対して結合係数には二つのピークが現われ、μが
略３０度から略１５０度の範囲で０．８を越える結合係
数が得られる。又、角度μの最適値は略５６度及び略１
２４度であって、そのときの結合係数に２は１．１２２
となる。
尚、ＡＩＮＷＡに於いては、弾性表面波の伝播方向が１
８０度異なる逆方向となっても、弾性的に等価であるこ
とは周知である。
８０度異なる逆方向となっても、弾性的に等価であるこ
とは周知である。
従って第１図の角度表示によれば、Ｃ軸配向方向Ｗを、
第４図にハツチングを施した角度領域内、即ちμが＋３
０度〜＋１５０度の範囲、或は−３０度〜−１５０度の
範囲となる様に設定することにより、更に望ましくは角
度μが±５６度或は±１２４度に近い値となる様に設定
することにより、従来よりも遥かに高い性能の弾性表面
波素子を得ることが出来る。
第４図にハツチングを施した角度領域内、即ちμが＋３
０度〜＋１５０度の範囲、或は−３０度〜−１５０度の
範囲となる様に設定することにより、更に望ましくは角
度μが±５６度或は±１２４度に近い値となる様に設定
することにより、従来よりも遥かに高い性能の弾性表面
波素子を得ることが出来る。
上記の如きＡｌｘ膜（２）の形成には、周知のスパッタ
法やＭ Ｏ−ＣＶ Ｄ （ｓｅＬａｌｏｒｇａｎｉｃ
ｃ！＋ｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）
法を応用することが出来る。
法やＭ Ｏ−ＣＶ Ｄ （ｓｅＬａｌｏｒｇａｎｉｃ
ｃ！＋ｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）
法を応用することが出来る。
第５図に、スパッタ法による蒸着装置の構成を示す。
排気管（１３）を経て真空ポンプへ連通すると共にガス
導入管（１４）からＮ２ガス或はＮＨ，ガスが封入され
たペルジャー（８）の内部に、ＡＩ或はＣ，ｕ製のアノ
ード電極（９）と、Ａ１ターゲットが設けられカソード
電極（１０）とが対向配備され、各型（至）には直流或
は高周波の高圧電源（１２）が接続されている。
導入管（１４）からＮ２ガス或はＮＨ，ガスが封入され
たペルジャー（８）の内部に、ＡＩ或はＣ，ｕ製のアノ
ード電極（９）と、Ａ１ターゲットが設けられカソード
電極（１０）とが対向配備され、各型（至）には直流或
は高周波の高圧電源（１２）が接続されている。
又、カソード電極（１０）は冷却水（１１）によって冷
却されている。
却されている。
カソード電極（１０）からアノード電極（９）へ向かう
スパッタリング方向に対し、１ＮｌｌＱを形成すべき基
板（１）を適切な角度だけ傾けてホルダー（１５）に取
り付ける。該ホルダー（１５）にはヒータ（１６）が装
備されており、基板（１）を２００〜４００℃に加熱す
る。尚、基板（１）の取付は角度については、実験によ
って最適値を求めることが出来る。
スパッタリング方向に対し、１ＮｌｌＱを形成すべき基
板（１）を適切な角度だけ傾けてホルダー（１５）に取
り付ける。該ホルダー（１５）にはヒータ（１６）が装
備されており、基板（１）を２００〜４００℃に加熱す
る。尚、基板（１）の取付は角度については、実験によ
って最適値を求めることが出来る。
電源を投入することによりカソード電極（１０）及びア
ノード電極（９）との間に放電が起こり、この結果、基
板（１）上にはＣ軸が傾いたＡ１’Ｎ膜が形成される。
ノード電極（９）との間に放電が起こり、この結果、基
板（１）上にはＣ軸が傾いたＡ１’Ｎ膜が形成される。
尚、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求
の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である
ことは勿論である。
の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である
ことは勿論である。
第１図は本発明に係る弾性表面波素子の斜面図、第２図
は弾性表面波伝播速度の変化を示すグラフ、第３図は電
気機械結合係数の変化を示すグラフ、第４図はＣ軸配向
方向の範囲を示す図、第５図はスパッタ装置の概略構成
図である。
は弾性表面波伝播速度の変化を示すグラフ、第３図は電
気機械結合係数の変化を示すグラフ、第４図はＣ軸配向
方向の範囲を示す図、第５図はスパッタ装置の概略構成
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ［１］窒化アルミニムＣ軸配向膜を圧電膜として用いた
弾性表面波素子に於いて、圧電膜のＣ軸配向方向を、弾
性表面波の伝播方向に沿い且つ圧電膜表面に垂直な面内
にて、圧電膜法線に対し±３０度〜±１５０度の範囲に
傾けたことを特徴とする弾性表面波素子。 ［２］圧電膜法線がＣ軸配向方向と為す角度μは略±５
６度又は略±１２４度に設定されている特許請求の範囲
第１項に記載の弾性表面波素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62283969A JPH01125012A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 弾性表面波素子 |
| KR1019880013563A KR970004619B1 (ko) | 1987-10-19 | 1988-10-18 | 탄성 표면파 소자 |
| US07/259,557 US4868444A (en) | 1987-10-19 | 1988-10-18 | Surface acoustic wave device |
| DE3887813T DE3887813T2 (de) | 1987-10-19 | 1988-10-19 | Akustische Oberflächenwellenanordnung. |
| EP88117412A EP0313025B1 (en) | 1987-10-19 | 1988-10-19 | Surface acoustic wave device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62283969A JPH01125012A (ja) | 1987-11-09 | 1987-11-09 | 弾性表面波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01125012A true JPH01125012A (ja) | 1989-05-17 |
Family
ID=17672577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62283969A Pending JPH01125012A (ja) | 1987-10-19 | 1987-11-09 | 弾性表面波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01125012A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0998058A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-04-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 弾性表面波素子 |
| JP2016195359A (ja) * | 2015-04-01 | 2016-11-17 | 株式会社デンソー | 弾性表面波素子およびそれを用いた物理量センサ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5859616A (ja) * | 1981-10-05 | 1983-04-08 | Nobuo Mikoshiba | 弾性表面波素子 |
| JPS5864815A (ja) * | 1981-10-14 | 1983-04-18 | Nobuo Mikoshiba | 弾性表面波素子 |
-
1987
- 1987-11-09 JP JP62283969A patent/JPH01125012A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5859616A (ja) * | 1981-10-05 | 1983-04-08 | Nobuo Mikoshiba | 弾性表面波素子 |
| JPS5864815A (ja) * | 1981-10-14 | 1983-04-18 | Nobuo Mikoshiba | 弾性表面波素子 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0998058A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-04-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 弾性表面波素子 |
| JP2016195359A (ja) * | 2015-04-01 | 2016-11-17 | 株式会社デンソー | 弾性表面波素子およびそれを用いた物理量センサ |
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