JPH0158890B2 - - Google Patents
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- JPH0158890B2 JPH0158890B2 JP57114445A JP11444582A JPH0158890B2 JP H0158890 B2 JPH0158890 B2 JP H0158890B2 JP 57114445 A JP57114445 A JP 57114445A JP 11444582 A JP11444582 A JP 11444582A JP H0158890 B2 JPH0158890 B2 JP H0158890B2
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- Japan
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- zinc oxide
- oxide thin
- thin film
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- vibrator
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
- H03H9/21—Crystal tuning forks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/13—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials
- H03H9/131—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks consisting of piezoelectric or electrostrictive materials consisting of a multilayered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/06—Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は安定な特性を示す酸化亜鉛薄膜の電
極構造に関する。
極構造に関する。
酸化亜鉛薄膜は弾性表面波装置、音叉振動子、
音片振動子などの圧電体として使用されている。
この酸化亜鉛薄膜の使用例を音叉振動子にもとづ
いて説明する。
音片振動子などの圧電体として使用されている。
この酸化亜鉛薄膜の使用例を音叉振動子にもとづ
いて説明する。
第１図は音叉振動子の一例を示す側面図であ
る。
る。
図において、１は音叉振動子の本体、２，３は
この本体１の脚部を示し、脚部２，３の側壁２
ａ，３ａには酸化亜鉛薄膜４，５が形成されてい
る。この酸化亜鉛薄膜４，５は真空蒸着法、スパ
ツタリング法、イオンプレーテイング法などによ
り形成される。６，７は酸化亜鉛薄膜４，５の上
に形成されたCr−Au系またはTi−Au係からな
る電極を示す。
この本体１の脚部を示し、脚部２，３の側壁２
ａ，３ａには酸化亜鉛薄膜４，５が形成されてい
る。この酸化亜鉛薄膜４，５は真空蒸着法、スパ
ツタリング法、イオンプレーテイング法などによ
り形成される。６，７は酸化亜鉛薄膜４，５の上
に形成されたCr−Au系またはTi−Au係からな
る電極を示す。
この電極６，７は第２図にその詳細な構造を示
すように、第１層電極８としてCrまたはTi、第
２層電極９としてAuからなるものが用いられて
いた。ここでCr、Tiは密着性を向上させるため
のものであり、またAuはワイヤボンデイングや
半田付けができるように選ばれたものである。
すように、第１層電極８としてCrまたはTi、第
２層電極９としてAuからなるものが用いられて
いた。ここでCr、Tiは密着性を向上させるため
のものであり、またAuはワイヤボンデイングや
半田付けができるように選ばれたものである。
図示したほか、Cr−Au系電極としてはCr−Au
のほか、Cr−Pt−Au、Cr−Pd−Au、Cr−Ni−
Au、Cr−Cu−Ni−Au、Cr−Cu−Auなどがあ
り、またTi−Au系電極としてはTi−Auのほか、
Ti−Cu−Au、Ti−Pt−Au、Ti−Pd−Auなど
がある。上記した電極構成のうち、TiまたはCr
は200〜500Å、Auは3000〜5000Åの膜厚の範囲
に抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法などにより形成
される。
のほか、Cr−Pt−Au、Cr−Pd−Au、Cr−Ni−
Au、Cr−Cu−Ni−Au、Cr−Cu−Auなどがあ
り、またTi−Au系電極としてはTi−Auのほか、
Ti−Cu−Au、Ti−Pt−Au、Ti−Pd−Auなど
がある。上記した電極構成のうち、TiまたはCr
は200〜500Å、Auは3000〜5000Åの膜厚の範囲
に抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法などにより形成
される。
しかしながら、上記したような酸化亜鉛薄膜の
電極構造では次のような欠点が見られた。つま
り、第１層電極のTi、Crが高い親和性を示すた
め、酸化亜鉛薄膜中にTiまたはCrが拡散するか、
酸化亜鉛から酸素を奪い、酸化亜鉛薄膜の電気的
特性、たとえば振動周波数を大きく変化させると
いう現象が認められた。また高温負荷寿命試験を
行うと、さらに上記した現象が促進され、電気的
特性の劣化が一層大きなものとなつた。
電極構造では次のような欠点が見られた。つま
り、第１層電極のTi、Crが高い親和性を示すた
め、酸化亜鉛薄膜中にTiまたはCrが拡散するか、
酸化亜鉛から酸素を奪い、酸化亜鉛薄膜の電気的
特性、たとえば振動周波数を大きく変化させると
いう現象が認められた。また高温負荷寿命試験を
行うと、さらに上記した現象が促進され、電気的
特性の劣化が一層大きなものとなつた。
このほか、電極６，７をTi−Au系電極または
Cr−Au系電極の変わりにAl電極とする構成例も
ある。
Cr−Au系電極の変わりにAl電極とする構成例も
ある。
このAl電極は安価でボンデイングを行いやす
いという観点から選ばれたものであるが、Al電
極そのものにも次にような欠点が見られる。
いという観点から選ばれたものであるが、Al電
極そのものにも次にような欠点が見られる。
つまり、Al電極そのもので高い親和性を示す
ため、酸化亜鉛薄膜中にAlが拡散し、電気的特
性が劣化するという欠点がある。すなわち、２価
の半導体である酸化亜鉛に３価であるAlが拡散
することによつて、酸化亜鉛薄膜の電気的特性、
たとえば振動周波数を大きく変化させるという現
象が認められた。また高温負荷寿命試験を行う
と、さらに上記した現象が促進され、Ti−Au系
電極またはCr−Au系電極にくらべて、電気的特
性の劣化がさらに一層大きなものとなつた。
ため、酸化亜鉛薄膜中にAlが拡散し、電気的特
性が劣化するという欠点がある。すなわち、２価
の半導体である酸化亜鉛に３価であるAlが拡散
することによつて、酸化亜鉛薄膜の電気的特性、
たとえば振動周波数を大きく変化させるという現
象が認められた。また高温負荷寿命試験を行う
と、さらに上記した現象が促進され、Ti−Au系
電極またはCr−Au系電極にくらべて、電気的特
性の劣化がさらに一層大きなものとなつた。
したがつて、酸化亜鉛薄膜を形成するに当つて
は、電極を含めた構成全体について孝慮する必要
があり、従来の電極構成にさらに改良を施さなけ
ればならなかつた。
は、電極を含めた構成全体について孝慮する必要
があり、従来の電極構成にさらに改良を施さなけ
ればならなかつた。
この発明はかかる背景からなされたものであ
り、安定な特性を示す酸化亜鉛薄膜の電極構造を
提供することを目的とする。
り、安定な特性を示す酸化亜鉛薄膜の電極構造を
提供することを目的とする。
以下この発明を実施例にもとづいて詳細に説明
する。
する。
第３図はこの発明にかかる酸化亜鉛薄膜の電極
構造を音叉振動子に適用した例を示す側面図であ
る １１はエリンバなどからなる金属音叉、１２は
酸化亜鉛薄膜、１３はSnO2層、１４は電極であ
る。このうちSnO2層１３は電子ビーム法、スパ
ツタリング法、イオンビーム法抵抗加熱蒸着法な
どによつて形成される。またSnO2層１３には抵
抗値調整のためにSbを少量含むことも許される。
構造を音叉振動子に適用した例を示す側面図であ
る １１はエリンバなどからなる金属音叉、１２は
酸化亜鉛薄膜、１３はSnO2層、１４は電極であ
る。このうちSnO2層１３は電子ビーム法、スパ
ツタリング法、イオンビーム法抵抗加熱蒸着法な
どによつて形成される。またSnO2層１３には抵
抗値調整のためにSbを少量含むことも許される。
第４図は屈曲振動モードの音片振動子にこの発
明にかかる酸化亜鉛薄膜の電極構造を適用した例
を示した斜視図である。
明にかかる酸化亜鉛薄膜の電極構造を適用した例
を示した斜視図である。
図において、２１は振動子本体を示し、振動子
２２とこれを支持部２４で支持している枠体２３
から構成されている。２５は酸化亜鉛薄膜で振動
子２２の表面に形成されている。２６は酸化亜鉛
薄膜２５の上に形成されたSnO2層、２７はSnO2
層２６の上に形成された電極である。
２２とこれを支持部２４で支持している枠体２３
から構成されている。２５は酸化亜鉛薄膜で振動
子２２の表面に形成されている。２６は酸化亜鉛
薄膜２５の上に形成されたSnO2層、２７はSnO2
層２６の上に形成された電極である。
第５図は同じくこの発明を他の屈曲振動モード
振動子に適用した例の側面図である。
振動子に適用した例の側面図である。
図において、３１はセラミクス、プラスチツ
ク、ゴムなどの基板、この基板３１表面には、電
極３２、SnO2層３３、酸化亜鉛薄膜３４、SnO2
層３５、および電極３６が順次形成されている。
ク、ゴムなどの基板、この基板３１表面には、電
極３２、SnO2層３３、酸化亜鉛薄膜３４、SnO2
層３５、および電極３６が順次形成されている。
第６図は同じくこの発明を拡がり振動モードの
振動子に適用した例を示す側面図である。
振動子に適用した例を示す側面図である。
図において、４１は酸化亜鉛薄膜、４２は酸化
亜鉛薄膜４１の両面に形成されたSnO2層、４３
はSnO2層４２の上に形成された電極である。
亜鉛薄膜４１の両面に形成されたSnO2層、４３
はSnO2層４２の上に形成された電極である。
第７図は同じくこの発明を厚み振動モードの振
動子に適用した例を示す側面図である。
動子に適用した例を示す側面図である。
図におて、５１はSi、SiO2などからなる基板、
基板５１の上には電極５２、SnO2層５３が順次
形成されている。さらにSnO2層５３の上には酸
化亜鉛薄膜５４が形成されている。この酸化亜鉛
薄膜５４が形成されている位置に相当する基板５
１には空部５１ａが形成されている。酸化亜鉛薄
膜５４の上にはSnO2層５５、および電極５６が
順次積層して形成されている。
基板５１の上には電極５２、SnO2層５３が順次
形成されている。さらにSnO2層５３の上には酸
化亜鉛薄膜５４が形成されている。この酸化亜鉛
薄膜５４が形成されている位置に相当する基板５
１には空部５１ａが形成されている。酸化亜鉛薄
膜５４の上にはSnO2層５５、および電極５６が
順次積層して形成されている。
次に具体的な実施例として、第３図に示した音
叉振動子についてこの発明にかかる酸化亜鉛薄膜
の電極構造を適用した例を説明する。
叉振動子についてこの発明にかかる酸化亜鉛薄膜
の電極構造を適用した例を説明する。
第３図を参照して説明すれば、振動子１１の上
にスパツタリング法により酸化亜鉛薄膜１２を形
成し、その上にSb2O3を３〜７モル％含んだ
SnO2層１３をスパツタリング法により5000Åの
厚み形成し、さらにその上にTiが300Å、Auが
3000Åの厚みからなるTi−Au系電極１４を電子
ビーム法により形成した。このようにして振動周
波数32KHzの振動子を作成した。
にスパツタリング法により酸化亜鉛薄膜１２を形
成し、その上にSb2O3を３〜７モル％含んだ
SnO2層１３をスパツタリング法により5000Åの
厚み形成し、さらにその上にTiが300Å、Auが
3000Åの厚みからなるTi−Au系電極１４を電子
ビーム法により形成した。このようにして振動周
波数32KHzの振動子を作成した。
この振動子に直流電圧20Vを印加し、100℃の
温度に10000時間放置した。このときの振動周波
数の経時変化特性を試料数20個について側定した
ところ第８図に示すような結果が得られた。図中
実線はこの実施例によるものである。また破線は
従来例のTi−Au系電極のみからなるものについ
て、同様にして測定した結果を示したものであ
る。この振動周波数の経時変化特性 （△Ｆ／F0）△Ｆ／F0＝振動周波数の経時変化値
−振動周波数の初期値／振動周波数の初期値（ppm） また、絶縁抵抗（IR）および直列共振抵抗
（R0）についてもそれぞれ同様に測定し、その結
果を第９図、第１０図にそれぞれ示した。なお、
IRについては測定電圧10Vにて測定した値であ
る。
温度に10000時間放置した。このときの振動周波
数の経時変化特性を試料数20個について側定した
ところ第８図に示すような結果が得られた。図中
実線はこの実施例によるものである。また破線は
従来例のTi−Au系電極のみからなるものについ
て、同様にして測定した結果を示したものであ
る。この振動周波数の経時変化特性 （△Ｆ／F0）△Ｆ／F0＝振動周波数の経時変化値
−振動周波数の初期値／振動周波数の初期値（ppm） また、絶縁抵抗（IR）および直列共振抵抗
（R0）についてもそれぞれ同様に測定し、その結
果を第９図、第１０図にそれぞれ示した。なお、
IRについては測定電圧10Vにて測定した値であ
る。
第８図〜第１０図から明らかなように、この発
明にかかるものは、振動周波数、IRについては
従来例にくらべて経時変化が小さく、R0につい
ては従来例にくらべて小さな値を示している。
明にかかるものは、振動周波数、IRについては
従来例にくらべて経時変化が小さく、R0につい
ては従来例にくらべて小さな値を示している。
ここでIR、Roを側定したのは次のような理由
による。
による。
まず、酸化亜鉛薄膜についてその等価回路を示
せば第１１図のようになる。図中、Cdは並列容
量を示し、酸化亜鉛薄膜をコンデンサとして考え
た場合の静電容量に近い値である。R0は直列共
振抵抗、C0は等価容量、L0は等価インダクタン
スである。またIRは酸化亜鉛薄膜絶縁抵抗であ
る。
せば第１１図のようになる。図中、Cdは並列容
量を示し、酸化亜鉛薄膜をコンデンサとして考え
た場合の静電容量に近い値である。R0は直列共
振抵抗、C0は等価容量、L0は等価インダクタン
スである。またIRは酸化亜鉛薄膜絶縁抵抗であ
る。
ここで、酸化亜鉛薄膜のIRは圧電体としての
特性を備える上で高い値を示すことが必要とされ
ることから、IRの劣化が生じることは不都合な
こととされている。ところが、第９図から明らか
なように、この発明の実施例によれば、従来のも
のにくらべてIRの低下が小さくなつており、実
用上有用な酸化亜鉛薄膜の電極構造であると云え
る。
特性を備える上で高い値を示すことが必要とされ
ることから、IRの劣化が生じることは不都合な
こととされている。ところが、第９図から明らか
なように、この発明の実施例によれば、従来のも
のにくらべてIRの低下が小さくなつており、実
用上有用な酸化亜鉛薄膜の電極構造であると云え
る。
また、この発明の実施例によれば、R0は小さ
な値を示している。このR0は第１２図に示した
インピーダンスと周波数の関係から、直列共振周
波数（o）に対応し、このR0が大きくなれば発
振に大きな増幅度が必要となり、発振条件の低下
をもたらすことになることが伺える。したがつて
R0の値の小さなこの発明のものによればかかる
問題がなく、高温負荷の条件においても実用上十
分な特性を示すものであると理解することができ
る。なお、Cr−Au系電極、Al電極についてこの
発明を適用しても同様の効果が得られることを確
認した。
な値を示している。このR0は第１２図に示した
インピーダンスと周波数の関係から、直列共振周
波数（o）に対応し、このR0が大きくなれば発
振に大きな増幅度が必要となり、発振条件の低下
をもたらすことになることが伺える。したがつて
R0の値の小さなこの発明のものによればかかる
問題がなく、高温負荷の条件においても実用上十
分な特性を示すものであると理解することができ
る。なお、Cr−Au系電極、Al電極についてこの
発明を適用しても同様の効果が得られることを確
認した。
以上この発明によれば、酸化亜鉛薄膜と電極と
の間にSnO2層を介在させたものであり、従来の
ものにくらべて実用上十分な特性を示す酸化亜鉛
薄膜を提供することができる。特にこの発明によ
れば、高温負荷寿命試験に対して振動周波数、
IRの変化が小さく、またR0の値の増大もないな
ど信頼性の高い酸化亜鉛薄膜が得られる。
の間にSnO2層を介在させたものであり、従来の
ものにくらべて実用上十分な特性を示す酸化亜鉛
薄膜を提供することができる。特にこの発明によ
れば、高温負荷寿命試験に対して振動周波数、
IRの変化が小さく、またR0の値の増大もないな
ど信頼性の高い酸化亜鉛薄膜が得られる。
第１図は音叉振動子の一例を示す側面図、第２
図は第１図における電極部分の部分拡大図、第３
図は音叉振動子にこの発明にかかる酸化亜鉛薄膜
の電極構造を適用した例を示す側面図、第４図は
音片振動子にこの発明にかかる酸化亜鉛薄膜の電
極構造を適用した例の斜視図、第５図〜第７図は
同じくこの発明にかかる酸化亜鉛薄膜の電極構造
を各振動子に適用した例の側面図、第８図はこの
発明の具体的実施例にもとづく振動周波数の経時
変化特性図、第９図は同じくIRの経時変化特性
図、第１０図は同じくR0の経時変化特性図、第
１１図は酸化亜鉛薄膜の等価回路図、第１２図は
インピーダンスと周波数の関係特性図である。 １１……基板、１２……酸化亜鉛薄膜、１３…
…SnO2層、１４……電極。
図は第１図における電極部分の部分拡大図、第３
図は音叉振動子にこの発明にかかる酸化亜鉛薄膜
の電極構造を適用した例を示す側面図、第４図は
音片振動子にこの発明にかかる酸化亜鉛薄膜の電
極構造を適用した例の斜視図、第５図〜第７図は
同じくこの発明にかかる酸化亜鉛薄膜の電極構造
を各振動子に適用した例の側面図、第８図はこの
発明の具体的実施例にもとづく振動周波数の経時
変化特性図、第９図は同じくIRの経時変化特性
図、第１０図は同じくR0の経時変化特性図、第
１１図は酸化亜鉛薄膜の等価回路図、第１２図は
インピーダンスと周波数の関係特性図である。 １１……基板、１２……酸化亜鉛薄膜、１３…
…SnO2層、１４……電極。
Claims (1)
- １ 酸化亜鉛薄膜表面と電極との間にSnO2層を
介在させたことを特徴とする酸化亜鉛薄膜の電極
構造。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57114445A JPS595720A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 酸化亜鉛薄膜の電極構造 |
| US06/500,828 US4433264A (en) | 1982-06-30 | 1983-06-03 | Electrode structure for a zinc oxide thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57114445A JPS595720A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 酸化亜鉛薄膜の電極構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS595720A JPS595720A (ja) | 1984-01-12 |
| JPH0158890B2 true JPH0158890B2 (ja) | 1989-12-14 |
Family
ID=14637907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57114445A Granted JPS595720A (ja) | 1982-06-30 | 1982-06-30 | 酸化亜鉛薄膜の電極構造 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4433264A (ja) |
| JP (1) | JPS595720A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60137112A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-20 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電振動子 |
| US4538347A (en) * | 1984-06-18 | 1985-09-03 | Gte Laboratories Incorporated | Method for making a varistor package |
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