JPH0217707A - 広帯域弾性表面波フィルタ - Google Patents

広帯域弾性表面波フィルタ

Info

Publication number
JPH0217707A
JPH0217707A JP63167596A JP16759688A JPH0217707A JP H0217707 A JPH0217707 A JP H0217707A JP 63167596 A JP63167596 A JP 63167596A JP 16759688 A JP16759688 A JP 16759688A JP H0217707 A JPH0217707 A JP H0217707A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
surface acoustic
acoustic wave
transducer
wave filter
piezoelectric body
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.)
Pending
Application number
JP63167596A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuyoshi Sukai
須貝 和義
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.)
Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Original Assignee
Clarion Co Ltd
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 Clarion Co Ltd filed Critical Clarion Co Ltd
Priority to JP63167596A priority Critical patent/JPH0217707A/ja
Priority to US07/370,196 priority patent/US5075652A/en
Publication of JPH0217707A publication Critical patent/JPH0217707A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14544Transducers of particular shape or position
    • H03H9/14558Slanted, tapered or fan shaped transducers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/02535Details of surface acoustic wave devices
    • H03H9/02543Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • H03H9/02566Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of semiconductor substrates
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14544Transducers of particular shape or position
    • H03H9/14547Fan shaped; Tilted; Shifted; Slanted; Tapered; Arched; Stepped finger transducers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/02Details
    • H03H9/125Driving means, e.g. electrodes, coils
    • H03H9/145Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
    • H03H9/14517Means for weighting

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、圧電体上に入カドランスデューサと出カドラ
ンスデューサを形成し、周波数濾波する弾性表面波(以
下本明細書においてはSAWと略記する。)°フィルタ
に関する。([発明の概要] 弾性体基板と圧電薄膜の組合わせの層状構造を持つ広帯
域SAW フィルタにおいて、トランスデユーサがSA
Wの伝播方向に対して垂直方向に電極周期が異なった構
造を持っている。上記圧電体膜の厚さと上記電極周期の
間の関係はトランスデユーサでの実効的な結合係数が電
極周期長に対して単調減少を示すように設定されている
[従来の技術] 斜め電極指を用いる広帯域SAW フィルタは、アポダ
イズ法や分散形電極を用いる方法に較べ。
挿入損失を小さくできるなどの利点があるが、通過帯域
特性が傾くという大きな欠点を有する。
その解決策として、シー・ケー・キャンベル(C,K、
 Campball )その他著″1lida −Ba
ndLinear Phase SAW Filter
 Designυsing 5lantedTrans
ducer Fingers (傾斜したトランスデユ
ーサの指を使用する広帯域線形位相SAW フィルタの
設計)”IEEf! Trans、 on 5onic
s Is Ultra−sonics、 5O−29,
No、 6、第244頁から第228頁まで(昭和57
年7月)に記載された外部回路で補正する方法や、吉川
他著゛′対数重み付は斜め電極指を用いた広帯域弾性表
面波フィルタ″信学技報、US  84−31 (昭和
59年9月)に記載されている。電極対数の重み付けに
よって補正する方法などが従来考えられている。
[発明が解決しようとする課題〕 これらの方法では通過帯域特性が傾くという欠点がある
[発明の目的] 本発明の目的は、素子構造の持つ固有の特性から通過帯
域特性の傾きを補正することができる広帯域SAW フ
ィルタを提供することである。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために1本発明による広帯域SAW
フィルタは、半導体基板上に形成された圧電体と、該圧
電体上に設けられたSAWの伝播方向に対して垂直方向
に電極周期が異なる入出力トランスデューサとを含むこ
とを要旨とする。
[作用] 本発明では、素子構造を層状構造にすることでこの通過
帯域の傾きの欠点を補う、単結晶基板では結合係数は波
長依存性を持たず一定である。しかし1層状構造では結
合係数は波長依存性を持ち、高周波(短波長)側で結合
係数を大きくすることが可能である。
そこで、素子設計の段階で高周波側での結合係数を低周
波側の結合係数より大きくするようにすれば、通過帯域
内の傾きを補正できる。
[実施例] 以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて本発明を
一層詳細に説明するが、それらは例示に過ぎず1本発明
の枠を越えることなしにいろいろな変形や改良があり得
ることは勿論である。
第1図は本発明による広帯域SAWフィルタの斜視図で
1図中、1 はシリコン単結晶基板。
2はシリコン酸化膜層、3 はZnO圧電薄膜層、4,
4′は入出力の斜め電極指トランスデュ−サを表わす、
この単結晶基板 1 は少なくとも入出力トランスデュ
ーサ4,4′の下に不純物を高濃度に導入した低抵抗層
を有するものとする。
すなわち、第1図に示す広帯域SAW フィルタは、断
面図で見て、第2図の(a)〜(j)のいずれかの構造
を持っている。第2図中、5,5′はn+またはp+拡
散層、6はn またはpシリコンエピタキシャル層、7
 はn◆またはp◆拡散層、8は金属層または拡散領域
、9 はシリコン酸化膜層を表わす。
第3図は上記SAWの伝播方向に垂直な方向で電極ピッ
チが異なる入出力トランスデューサ拡大上面図である。
以下上記実施例の動作を説明する。
第3図に示すように、伝播方向に平行な点線でいくつか
のチャンネルに分けると、斜め電極指は正規型と考える
ことができる。二\では各チャンネルの開口長が等しく
なるように分割する。
i チャンネルの 1/2対等価回路は第3図に示すよ
うになる。
Zt  =  j Zo  tan −・・・・・・・
・・ (1) θI Z2  =  −j Z、)cosec −・・・・・
・・・・ (2) OB   =   2  yc  f  IL+/  
Vl・・・・・・・・・ (3) f。
こNで Zo : 音響インピーダンス fl:i  チャンネルの中心周波数 km2:  i  チャンネルの結合係数C□ : 1
/2対制動容量 fl : 最長電極ピッチをもつチャンネルの中心周波
数 り、:i  チャンネルの電極ピッチ vl:i  チャンネルの音速 である。
φ1は第3図に示す等価回路での理想トランスの巻線比
であり、電気ポートから音響ポートへの変換比を表わす
ものと考えて良い。
従来技術のように、 Ycut −Zprop LiN
bO3基板のような単結晶基板を用いた場合では、 i
チャンネルの結合係数は に+2 =  kbu+に2          ・・
・・・・・・・ (5)となり(4)式は fl となる、こ\で、φ、0は正規型の巻線比。
k bulk2は単結晶基板が示す実効的な結合係数で
ある。
(6)式より高周波側の変換比が低周波側より小さくな
り1通過帯域での傾きが現れることが理解できる。
層状構造では、(4)式かられかるように、変換比φ1
は φ!cc(kx2)’/2(1/ft )1/4・=・
=・・・(7)である。
高周波側の結合係数が低周波側に較べて大きければ、(
7)式より、φ□は周波数にたいしてはシ一定とするこ
とが可能である。
これが傾き補正の原理である。
広帯域フィルタを実現するには、結合係数の大きな材料
を用いる必要があり、低挿入損失化が図れる。圧電薄膜
を用いた層状構造で大きな結合係数が得られるものに 
ZnO薄膜を Si単結晶基板上に形成した構造での 
S ezawa波がある。
この構造を有するトランスデユーサでの表面波の波数k
 と ZnO膜厚の積と実効的な結合係数の関係は第5
図のようになる。二\で k Hが1.5以下の領域に
注目する。膜厚を一定とすると波長が長いほど、つまり
波数k が小さいほど、結合係数が小さく、逆に波長が
短いほど、つまり波数kが大きいほど、結合係数は大き
くなる。
このように、膜厚一定であると考えると、結合係数が波
数に対して、単調増加となる領域に動作点を設け、低周
波側の結合係数より高周波側の結合係数を大きくするこ
とで斜め電極指トランスデュ−サを用いた広帯域フィル
タの帯域内の傾きを補正できる。
第6図は、実施例によるフィルタ特性を示す。
トランスデユーサは斜め電極指トランスデユーサで、電
極周期(SAWの波長に相当)は最小20 μm、最大
30 μmである。基板は(110)カット Si基板
上に約100  nmの熱酸化膜を形成し、その上に 
ZnO圧電薄膜を4.5 μm堆積させている。SAW
の伝播方向はSi[100]方向としている。
ZnO圧電薄膜上にAQ  により電極を構成する。こ
の実施例ではSi基板は硼素で高濃度にドープした p
”−8iである。トランスデユーサの最大開口長は2 
mm、対数は入出力とも20本でトランスデユーサ間の
距離は 10mmである。
この広帯域フィルタでは、第5図で KHo、94〜1
.41 が動作領域である。中心周波数が225M七で
、帯域75M七 (比帯域〜30 %以上)を持ち、帯
域内の通過特性がほり平坦な、良好な広帯域通過フィル
タが得られる。
本実施例ではS ezawaモードの表面波を利用して
いるため、その結合係数の大きさから、低損失を保ちな
がら良好な広帯域特性が得られる。
本素子の設計では、挿入損失を小さくするため、大きな
結合係数を有する構造を採用し、低損失化に注意を払っ
たが、斜め電極を用いたフィルタではビームステアリン
グにも注意を払う必要がある。
斜め電極指では当然のことながら励振された表面波の伝
播方向は伝播軸に対しである角度を持ち、ビームステア
リングのため、フィルタの挿入損失が大きくなる0本実
施例ではビームステアリングによる損失を最小化するた
めSi基板として(110)カット結晶面を用い、伝播
軸方向として[100]方向を選択する。
斜め電極指トランスデユーサの各電極指は伝播軸の[0
01]方向に対しである角度を持つが、この伝播軸[0
01]と電極指に対して垂直な方向(伝播方向)との角
度を θ とし、角度θ を有する電極指から励振され
る表面波のパワー流の進行方向と伝播方向の角度を φ
 (パワーフローアングル)とする、(第7図参照)本
実施例で用いた5i(110)カット[100]伝伝播
向の位相速度およびパワーフローアングルの伝播方向 
θ依存性はそれぞれ第8図(a)および(b)の関係を
持つ、第8図でθ = 0近傍のパワーフローアングル
φ に注目すると、 θ が負の方向では φ は正、
逆にθ が正の方向では φ は負となっている。この
関係は伝播方向が伝播軸[0011方向に対しである角
度を持ってもビームステアリングはパワー流を伝播軸[
001]方向に戻すように作用する。これは5L(11
0)カット基板の持つ優れた特性であり、特に斜め電極
指トランスデユーサを用いる場合には、フィルタの挿入
損失を低減する作用を示す。
[発明の効果] 以上説明した通り、本発明によれば、素子構造の持つ固
有の特性から通過帯域特性の傾きを補正することができ
る広帯域弾性表面波フィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による広帯域弾性表面波フィルタの斜視
図、第2図は第1図に示す装置のいろいろな構造を示す
断面図、第3図は斜め電極指トランスデユーサの上面図
、第4図は i チャンネルの 172対等価回路、第
5図は表面波の波数k と ZnO膜厚の積と実効的な
結合係数の関係を示すグラフ、第6図はフィルタ特性を
示すグラフ、第7図はビームステアリングを説明するた
めの概略図、第8図は位相速度およびパワーフローアン
グルと伝播方向の関係を示すグラフである。 1・・・・・・・・・シリコン単結晶基板、2・・・・
・・・・・シリコン酸化膜層、3・・・・・・・・・Z
nO圧電薄膜層、4゜4′・・・・・・・・・入出力の
斜め電極指トランスデユーサ、5.5″・・・・・・・
・・n+またはp1拡散層、6 ・・・・・・・・・ 
n またはp シリコンエピタキシャル層、7・・・・
・・・・・ n◆またはp4″拡散層、8 ・・・・・
・・・・金属層または拡散領域、9 ・・・・・・・・
・シリコン酸化膜層。 第 1 図 広凋トソz3デU面;工フィ・レタ杉二ハ1;ンソコン
!ILg晶茶徂 2;ンソコyば化、検層 3 i Zr01E51i嗅B 4;λ出R竹の電投1トランステ)−サ:jt、3  
図 介わtmfg )−ラン又テ1−サよゴ50第4 図 1六矛、ルtf)V2qゴレ筐汀コモH刀手続補正書 26発明の名称 広帯域弾性表面波フィルタ 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 名称 4、代理 住所 (148)クラリオン株式会社 人〒105 東京都港区芝3丁目2番14号芝三丁目ビル昭和63年
10月

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) (a)半導体基板上に形成された圧電体、および(b)
    該圧電体上に設けられ、弾性表面波の伝播方向に対して
    垂直方向に電極周期が異なる入出力トランスデューサ を含むことを特徴とする広帯域弾性表面波フィルタ。
  2. (2) (a)半導体基板上に形成された絶縁性膜、(b)該絶
    縁性膜上に設けられた圧電体あるいわ圧電性膜、および (c)該圧電体あるいわ圧電性膜上に設けられ、弾性表
    面波の伝播方向に対して垂直方向に電極周期が異なる入
    出力トランスデューサ を含むことを特徴とする広帯域弾性表面波フィルタ。
  3. (3)上記半導体基板上面部の少なくともトランスデュ
    ーサの下に位置する領域が不純物高濃度領域であること
    を特徴とする、特許請求の範囲第1項または第2項記載
    の広帯域弾性表面波フィルタ。
  4. (4) (a)半導体基板上に形成された圧電体、 (b)該圧電体上に設けられ、弾性表面波の伝播方向に
    対して垂直方向に電極周期が異なる入出力トランスデュ
    ーサ、おいび (c)上記半導体基板表面部の少なくとも上記トランス
    デューサの下に位置する領域に形成されている金属薄膜
    、あるいは上記絶縁性膜上面部の少なくともトランスデ
    ューサの下に位置する領域に形成されている金属薄膜 を含むことを特徴とする広帯域弾性表面波フィルタ。
  5. (5)上記圧電体膜の厚さと上記電極周期の間の関係が
    トランスデューサでの実効的な結合係数が電極周期長に
    対して単調減少を示すように設定されていることを特徴
    とする、特許請求の範囲第1項または第2項記載の広帯
    域弾性表面波フィルタ。
  6. (6)上記圧電体が酸化亜鉛であり、トランスデューサ
    の最小周期に相当する弾性表面波の波数kと上記圧電体
    の厚さHが KH≦1.5 の関係を満たすことを特徴とする、特許請求の範囲第1
    項または第2項記載の広帯域弾性表面波フィルタ。
  7. (7)上記半導体がシリコンであり、その結晶面がほゞ
    (110)カットと等価面であり、弾性表面波の伝播方
    向がほゞ[100]と等価な方向であることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第1項または第2項記載の広帯域弾
    性表面波フィルタ。
JP63167596A 1988-07-05 1988-07-05 広帯域弾性表面波フィルタ Pending JPH0217707A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63167596A JPH0217707A (ja) 1988-07-05 1988-07-05 広帯域弾性表面波フィルタ
US07/370,196 US5075652A (en) 1988-07-05 1989-06-22 Wide band surface acoustic wave filter having constant thickness piezoelectric layer and divergent transducers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63167596A JPH0217707A (ja) 1988-07-05 1988-07-05 広帯域弾性表面波フィルタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0217707A true JPH0217707A (ja) 1990-01-22

Family

ID=15852698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63167596A Pending JPH0217707A (ja) 1988-07-05 1988-07-05 広帯域弾性表面波フィルタ

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5075652A (ja)
JP (1) JPH0217707A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004297359A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Seiko Epson Corp 表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、及び電子機器

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5313177A (en) * 1992-04-06 1994-05-17 Motorola, Inc. Method and apparatus for an acoustic wave filter
US5289073A (en) * 1992-11-09 1994-02-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Unidirectional surface acoustic wave transducer
US5338999A (en) * 1993-05-05 1994-08-16 Motorola, Inc. Piezoelectric lead zirconium titanate device and method for forming same
US5488954A (en) * 1994-09-09 1996-02-06 Georgia Tech Research Corp. Ultrasonic transducer and method for using same
US5831492A (en) * 1995-09-15 1998-11-03 Sawtek Inc. Weighted tapered spudt saw device
US5818310A (en) * 1996-08-27 1998-10-06 Sawtek Inc. Series-block and line-width weighted saw filter device
US5831494A (en) * 1996-12-12 1998-11-03 Sawtek Inc. Dual track low-loss reflective saw filter
US5939784A (en) * 1997-09-09 1999-08-17 Amkor Technology, Inc. Shielded surface acoustical wave package
US6856214B2 (en) * 2002-12-10 2005-02-15 Nortel Networks Limited Surface wave devices with low passband ripple
JP4385607B2 (ja) * 2003-01-29 2009-12-16 セイコーエプソン株式会社 表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路並びに電子機器
EP1653857A1 (en) * 2003-07-23 2006-05-10 Go Sensors, L.L.C. Apparatus and method for determining location of a source of radiation
CN112765849B (zh) * 2021-01-15 2023-07-11 北京航天微电科技有限公司 一种用于确定滤波器绝缘层厚度的方法及装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6194411A (ja) * 1984-10-15 1986-05-13 Clarion Co Ltd 帯域可変弾性表面波フイルタ

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57145419A (en) * 1981-03-05 1982-09-08 Clarion Co Ltd Surface acoustic wave element
US4480209A (en) * 1981-10-09 1984-10-30 Clarion Co., Ltd. Surface acoustic wave device having a specified crystalline orientation
US4625184A (en) * 1982-07-02 1986-11-25 Clarion Co., Ltd. Surface acoustic wave device with impedance matching network formed thereon
JPS5964908A (ja) * 1982-10-05 1984-04-13 Nobuo Mikoshiba 弾性表面波素子
JPS60180316A (ja) * 1984-02-28 1985-09-14 Japan Radio Co Ltd 弾性表面波フイルタ
US4600905A (en) * 1985-09-03 1986-07-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Flat passband etched groove saw filter
JPS63294009A (ja) * 1987-05-26 1988-11-30 Clarion Co Ltd 弾性表面波装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6194411A (ja) * 1984-10-15 1986-05-13 Clarion Co Ltd 帯域可変弾性表面波フイルタ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004297359A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Seiko Epson Corp 表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、及び電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
US5075652A (en) 1991-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021060521A1 (ja) 弾性波装置
TWI762832B (zh) 聲表面波器件
JPH0217707A (ja) 広帯域弾性表面波フィルタ
JP3966280B2 (ja) 弾性表面波装置
JPS5856513A (ja) 表面弾性波素子
JPH0336326B2 (ja)
KR20050095624A (ko) 온도 계수가 개선된 saw 소자
US12040773B2 (en) Acoustic wave device
JP3201972B2 (ja) 弾性表面波装置
WO2020098484A1 (zh) 带断裂结构体声波谐振器及其制造方法、滤波器和电子设备
JP3295921B2 (ja) 表面弾性波素子用ダイヤモンド基材及び素子
JP3188480B2 (ja) 弾性表面波装置
JP3387028B2 (ja) 弾性表面波装置
JPH0334685B2 (ja)
WO2020175240A1 (ja) フィルタおよびマルチフィルタ
JP3436246B2 (ja) 弾性表面波フィルタ及びこれを用いた通信機器
WO2022211097A1 (ja) 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法
JP3256953B2 (ja) モノリシック圧電フィルタ
WO2023058727A1 (ja) 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法
JP3414687B2 (ja) 弾性表面波装置用圧電基板および弾性表面波装置
WO2023058728A1 (ja) 弾性波装置及び弾性波装置の製造方法
JPS5864815A (ja) 弾性表面波素子
US20240186979A1 (en) Acoustic wave device and method of manufacturing acoustic wave device
JP2004072204A (ja) 窒化アルミニウム圧電薄膜を用いた高周波弾性波素子
US20240171152A1 (en) Acoustic wave device