JPH0311686B2 - - Google Patents
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- JPH0311686B2 JPH0311686B2 JP58232445A JP23244583A JPH0311686B2 JP H0311686 B2 JPH0311686 B2 JP H0311686B2 JP 58232445 A JP58232445 A JP 58232445A JP 23244583 A JP23244583 A JP 23244583A JP H0311686 B2 JPH0311686 B2 JP H0311686B2
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- acoustic wave
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
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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
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02574—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高効率で動作し得る構造の表面弾性
波素子に関するものである。
波素子に関するものである。
弾性体表面に沿つて伝播する表面弾性波を利用
した各種表面弾性波素子が最近盛んに開発されつ
つある。この理由としては、第１に表面弾性波の
伝播速度は電磁波速度の約10-5倍であり、素子の
小型化と高密度化が可能であること。
した各種表面弾性波素子が最近盛んに開発されつ
つある。この理由としては、第１に表面弾性波の
伝播速度は電磁波速度の約10-5倍であり、素子の
小型化と高密度化が可能であること。
第２に表面弾性波は物質表面を伝播するため伝
送路の任意の場所から信号のタツピングが可能で
あること。第３に物質表面にエネルギーが集中し
ていることから、光や半導体のキヤリアとの相互
作用を利用したデバイス、あるいは高いエネルギ
ー密度により非線形効果を利用したテバイスに応
用できること。
送路の任意の場所から信号のタツピングが可能で
あること。第３に物質表面にエネルギーが集中し
ていることから、光や半導体のキヤリアとの相互
作用を利用したデバイス、あるいは高いエネルギ
ー密度により非線形効果を利用したテバイスに応
用できること。
第４にその製造技術にIC技術が活用できるた
め、ICと組み合わせた新しい素子の実現が期待
できること、等が挙げられる。
め、ICと組み合わせた新しい素子の実現が期待
できること、等が挙げられる。
第１図および第２図は従来の表面弾性波素子の
構造を示すもので、１ばニオブ酸リチウム
（LiNbO3）からなる圧電基板で132°Yカツトされ
たものからなり、２はシリコンからなる半導体基
板で（100）面とほぼ等価な面でカツトされたも
のからなり、３は酸化亜鉛（ZnO）からなる圧電
薄膜で（0001）面とほぼ等価な面が上記シリコン
基板２のカツト面と平行になるように形成された
ものからなり、４，５は上記ニオブ酸リチウム基
板１上および酸化亜鉛膜３上に互いに交差するよ
うに設けられたくし型電極で、例えば４は入力電
極、５は出力電極として使用される。
構造を示すもので、１ばニオブ酸リチウム
（LiNbO3）からなる圧電基板で132°Yカツトされ
たものからなり、２はシリコンからなる半導体基
板で（100）面とほぼ等価な面でカツトされたも
のからなり、３は酸化亜鉛（ZnO）からなる圧電
薄膜で（0001）面とほぼ等価な面が上記シリコン
基板２のカツト面と平行になるように形成された
ものからなり、４，５は上記ニオブ酸リチウム基
板１上および酸化亜鉛膜３上に互いに交差するよ
うに設けられたくし型電極で、例えば４は入力電
極、５は出力電極として使用される。
ここで入力電極４から励振された表面弾性波は
上記ニオブ酸リチウム基板１表面あるいは酸化亜
鉛膜３表面を伝播して出力電極５から取り出され
る。
上記ニオブ酸リチウム基板１表面あるいは酸化亜
鉛膜３表面を伝播して出力電極５から取り出され
る。
これらの構造において第１図においては表面弾
性波としてレイリー波を用いて伝播させた場合、
素子特性上重要な指標である電気機械結合係数Ｋ
の二乗値K2は約5.5％と大きな値が得られるので、
この利点を活かして種々の分野に応用されてい
る。
性波としてレイリー波を用いて伝播させた場合、
素子特性上重要な指標である電気機械結合係数Ｋ
の二乗値K2は約5.5％と大きな値が得られるので、
この利点を活かして種々の分野に応用されてい
る。
しかしその反面基板が単一材料から構成されて
いるために、電気機械結合係数Ｋが基板結晶軸方
向およびそれに対する表面弾性波の伝播方向によ
つて固定化されてしまう欠点がある。
いるために、電気機械結合係数Ｋが基板結晶軸方
向およびそれに対する表面弾性波の伝播方向によ
つて固定化されてしまう欠点がある。
この点第２図においては表面弾性波としてセザ
ワ波を用いてシリコン基板２の〔011〕軸方向と
ほぼ等価な方向に伝播させた場合、酸化亜鉛膜３
の膜厚h1を解析によつて求まる或る値に選ぶこと
によりK2特性に柔軟性を持たせることができ、
また第１図構造よりも大きな電気機械結合係数Ｋ
を得ることができる。例えば上記酸化亜鉛膜厚h1
をωh1＝8000（ωは表面弾性波の角周波数）に選
ぶことによりK2は約5.86％を得ることができる。
ワ波を用いてシリコン基板２の〔011〕軸方向と
ほぼ等価な方向に伝播させた場合、酸化亜鉛膜３
の膜厚h1を解析によつて求まる或る値に選ぶこと
によりK2特性に柔軟性を持たせることができ、
また第１図構造よりも大きな電気機械結合係数Ｋ
を得ることができる。例えば上記酸化亜鉛膜厚h1
をωh1＝8000（ωは表面弾性波の角周波数）に選
ぶことによりK2は約5.86％を得ることができる。
しかしこの構造では酸化亜鉛膜３はスパツタ技
術等により形成されるが、上記のように最適特性
を得るにはその膜厚を比較的大きく形成する必要
があるため生産性の点でコストアツプになるのが
避けられない欠点がある。このためできるだけ小
さな膜厚でできるだけ大きな電気機械結合係数Ｋ
が得られるような構造が望まれている。
術等により形成されるが、上記のように最適特性
を得るにはその膜厚を比較的大きく形成する必要
があるため生産性の点でコストアツプになるのが
避けられない欠点がある。このためできるだけ小
さな膜厚でできるだけ大きな電気機械結合係数Ｋ
が得られるような構造が望まれている。
本発明は以上の問題に対処してなされたもの
で、（100）面とほぼ等価な面でカツトされたシリ
コン基板と、このシリコン基板上に形成された二
酸化シリコン膜と、この二酸化シリコン膜上に
（0001）面とほぼ等価な面が上記シリコン基板の
カツト面と平行になるように形成された酸化亜鉛
膜と、該酸化亜鉛膜と二酸化シリコン膜との間に
形成された導電膜と、この酸化亜鉛膜上に形成さ
れた電極とを含み、上記シリコン基板の〔011〕
軸方向とほぼ等価な方向に表面弾性波を伝播させ
るように構成して従来欠点を除去するようにした
表面弾性波素子を提供することを目的とするもの
である。以下図面を参照して本発明実施例を説明
する。
で、（100）面とほぼ等価な面でカツトされたシリ
コン基板と、このシリコン基板上に形成された二
酸化シリコン膜と、この二酸化シリコン膜上に
（0001）面とほぼ等価な面が上記シリコン基板の
カツト面と平行になるように形成された酸化亜鉛
膜と、該酸化亜鉛膜と二酸化シリコン膜との間に
形成された導電膜と、この酸化亜鉛膜上に形成さ
れた電極とを含み、上記シリコン基板の〔011〕
軸方向とほぼ等価な方向に表面弾性波を伝播させ
るように構成して従来欠点を除去するようにした
表面弾性波素子を提供することを目的とするもの
である。以下図面を参照して本発明実施例を説明
する。
第３図は本発明実施例による表面弾性波素子を
示す断面図、１１は（100）面とほぼ等価な面で
カツトされたシリコン基板、１２はこのシリコン
基板１１上に形成された膜厚h2を有する二酸化シ
リコン（SiO2）膜、１３はこの二酸化シリコン
膜１２上に（0001）面とほぼ等価な面が上記シリ
コン基板１１のカツト面と平行になるように形成
された膜厚h1を有する酸化亜鉛膜、１４，１５は
各々互いに交差するように形成されたくし型電極
からなる入力電極および出力電極、１６は上記酸
化亜鉛膜１３と二酸化シリコン膜１２間に形成さ
れた導電膜で膜厚は無限に小さいことが望まし
い。
示す断面図、１１は（100）面とほぼ等価な面で
カツトされたシリコン基板、１２はこのシリコン
基板１１上に形成された膜厚h2を有する二酸化シ
リコン（SiO2）膜、１３はこの二酸化シリコン
膜１２上に（0001）面とほぼ等価な面が上記シリ
コン基板１１のカツト面と平行になるように形成
された膜厚h1を有する酸化亜鉛膜、１４，１５は
各々互いに交差するように形成されたくし型電極
からなる入力電極および出力電極、１６は上記酸
化亜鉛膜１３と二酸化シリコン膜１２間に形成さ
れた導電膜で膜厚は無限に小さいことが望まし
い。
なお、上記導電膜１６あるいは酸化亜鉛膜１３
はくし型電極１４，１５の少なくとも交差幅部分
の真下に位置するように形成されることが望まし
い。
はくし型電極１４，１５の少なくとも交差幅部分
の真下に位置するように形成されることが望まし
い。
以上の構造｛ZnO（0001）／SiO2／Si（011）
〔011〕と略記｝の表面弾性波素子に対し、表面弾
性波としてセザワ波を用いてシリコン基板１１の
〔001〕軸方向とほぼ等価な方向に電播させること
により第４図および第５図のようなK2特性曲線
が得られた。
〔011〕と略記｝の表面弾性波素子に対し、表面弾
性波としてセザワ波を用いてシリコン基板１１の
〔001〕軸方向とほぼ等価な方向に電播させること
により第４図および第５図のようなK2特性曲線
が得られた。
第４図において横軸は二酸化シリコン膜１２の
膜厚h2の厚さをωh2（ωは角周波数）で示し、縦
軸は電気機械結合係数Ｋの二乗値K2を百分率で
示すものである。また第５図において横軸は酸化
亜鉛膜h1の厚さをωh1（ωは角周波数）で示し、
縦軸は電気機械結合係数Ｋの二乗値K2を百分率
で示すものである。第４図においてはωh1＝7000
に設定した状態でωh2を変化させた（望ましくは
126〜10000の範囲内で）場合のK2の変化を示し、
第５図においてはωh2＝1000に設定した状態で
ωh1を変化させた（望ましくは4200〜15000の範
囲内で）場合のK2の変化を示している。
膜厚h2の厚さをωh2（ωは角周波数）で示し、縦
軸は電気機械結合係数Ｋの二乗値K2を百分率で
示すものである。また第５図において横軸は酸化
亜鉛膜h1の厚さをωh1（ωは角周波数）で示し、
縦軸は電気機械結合係数Ｋの二乗値K2を百分率
で示すものである。第４図においてはωh1＝7000
に設定した状態でωh2を変化させた（望ましくは
126〜10000の範囲内で）場合のK2の変化を示し、
第５図においてはωh2＝1000に設定した状態で
ωh1を変化させた（望ましくは4200〜15000の範
囲内で）場合のK2の変化を示している。
第４図および第５図から明らかなように、酸化
亜鉛膜１３の膜厚h1および二酸化シリコン膜１２
の膜厚h2を各々ωh1＝7000およびωh2＝1000に選
ぶことにより、Ａ点において極大値K2＝5.89％が
得られた。
亜鉛膜１３の膜厚h1および二酸化シリコン膜１２
の膜厚h2を各々ωh1＝7000およびωh2＝1000に選
ぶことにより、Ａ点において極大値K2＝5.89％が
得られた。
上記値は第２図の従来構造で得られた値（K2
＝5.86％、ωh1＝8000）よりも大であり、しかも
酸化亜鉛１３の膜厚h1は二酸化シリコン膜１２を
介在させることにより従来のωh1＝8000からωh1
＝7000へと小さくすることができる。
＝5.86％、ωh1＝8000）よりも大であり、しかも
酸化亜鉛１３の膜厚h1は二酸化シリコン膜１２を
介在させることにより従来のωh1＝8000からωh1
＝7000へと小さくすることができる。
これにより生産性の点でコストダウンを計るこ
とができる。
とができる。
また酸化亜鉛膜１３の膜厚h1および二酸化シリ
コン膜１２と膜厚h2を前記した範囲内で種々調整
することにより、特性の点で従来構造より優れた
柔軟性を持つた表面弾性波素子を実現することが
できる。
コン膜１２と膜厚h2を前記した範囲内で種々調整
することにより、特性の点で従来構造より優れた
柔軟性を持つた表面弾性波素子を実現することが
できる。
なおシリコン基板１１のカツト面は（100）面
とほぼ等価な面、酸化亜鉛膜１３は（0001）面と
ほぼ等価な面およびシリコン基板１１の伝播軸は
〔001〕軸方向とほぼ等価な方向の場合に例をとつ
て説明したが、それらに示した所定値から10°以
下の傾きを有している場合でも素子特性には本質
的差異は認められない。
とほぼ等価な面、酸化亜鉛膜１３は（0001）面と
ほぼ等価な面およびシリコン基板１１の伝播軸は
〔001〕軸方向とほぼ等価な方向の場合に例をとつ
て説明したが、それらに示した所定値から10°以
下の傾きを有している場合でも素子特性には本質
的差異は認められない。
第６図は本発明の他の実施例としてコンボルバ
用素子に適用した例を示すもので、１７は酸化亜
鉛膜１３上の入力電極１４と出力電極１５間に設
けられたゲート電極である。
用素子に適用した例を示すもので、１７は酸化亜
鉛膜１３上の入力電極１４と出力電極１５間に設
けられたゲート電極である。
この構造によれば前実施例同様にK2特性に優
れた素子を得ることができる。
れた素子を得ることができる。
なおくし型電極を用いずとも、シリコン基板１
１、二酸化シリコン膜１２および酸化亜鉛膜１３
内に発生する電気的ポテンシヤルを利用する素子
の実現が期待できる。
１、二酸化シリコン膜１２および酸化亜鉛膜１３
内に発生する電気的ポテンシヤルを利用する素子
の実現が期待できる。
以上述べて明らかなように本発明によれば、
（100）面とほぼ等価な面でカツトされたシリコン
基板と、このシリコン基板上に形成された二酸化
シリコン膜と、この二酸化シリコン膜上に
（0001）面とほぼ等価な面が上記シリコン基板の
カツト面と平行になるように形成された酸化亜鉛
膜と、該酸化亜鉛膜と二酸化シリコン膜との間に
形成された導電膜と、この酸化亜鉛膜上に形成さ
れた電極とを含み、上記シリコン基板の〔001〕
軸方向とほぼ等価な方向に表面弾性波を伝播させ
るように構成したものであるから、電気機械結合
係数を大きくとることができるので表面弾性波素
子を効率よく動作させることができる。
（100）面とほぼ等価な面でカツトされたシリコン
基板と、このシリコン基板上に形成された二酸化
シリコン膜と、この二酸化シリコン膜上に
（0001）面とほぼ等価な面が上記シリコン基板の
カツト面と平行になるように形成された酸化亜鉛
膜と、該酸化亜鉛膜と二酸化シリコン膜との間に
形成された導電膜と、この酸化亜鉛膜上に形成さ
れた電極とを含み、上記シリコン基板の〔001〕
軸方向とほぼ等価な方向に表面弾性波を伝播させ
るように構成したものであるから、電気機械結合
係数を大きくとることができるので表面弾性波素
子を効率よく動作させることができる。
なお本発明によればシリコン基板として集積回
路と共通基板を用いることにより、集積回路技術
を活用して機能素子と半導体素子を一体化した小
型かつ高密度な素子の実現が可能である。
路と共通基板を用いることにより、集積回路技術
を活用して機能素子と半導体素子を一体化した小
型かつ高密度な素子の実現が可能である。
第１図および第２図は共に従来例を示す断面
図、第３図および第６図は共に本発明実施例を示
す断面図、第４図および第５図は共に本発明によ
つて得られた結果を示す特性図である。 １１……シリコン基板、１２……二酸化シリコ
ン膜、１３……酸化亜鉛膜、１４……入力電極、
１５……出力電極、１６……導電膜、１７……ゲ
ート電極。
図、第３図および第６図は共に本発明実施例を示
す断面図、第４図および第５図は共に本発明によ
つて得られた結果を示す特性図である。 １１……シリコン基板、１２……二酸化シリコ
ン膜、１３……酸化亜鉛膜、１４……入力電極、
１５……出力電極、１６……導電膜、１７……ゲ
ート電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ （100）面とほぼ等価な面でカツトされたシ
リコン基板と、このシリコン基板上に形成された
二酸化シリコン膜と、この二酸化シリコン膜上に
（0001）面とほぼ等価な面が上記シリコン基板の
カツト面と平行になるように形成された酸化亜鉛
膜と、該酸化亜鉛膜と二酸化シリコン膜との間に
形成された導電膜と、この酸化亜鉛膜上に形成さ
れた電極とを含み、上記シリコン基板の［011］
軸方向とほぼ等価な方向に表面弾性波を伝播させ
るように構成したことを特徴とする表面弾性波素
子。 ２ 上記導電膜の厚さが上記二酸化シリコン膜の
厚さよりも極めて薄いことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の表面弾性波素子。 ３ 上記結晶面およびその伝播軸が所定結晶面お
よび伝播軸方向から10°以内の傾きを持つことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面弾性
波素子。 ４ 上記表面弾性波素子としてセザワ波を用いる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第３
項記載の表面弾性波素子。 ５ 上記酸化亜鉛膜の膜厚h1が、4200ωh1
15000（ただし、ωは表面弾性波の角周波数）の範
囲に属することを特徴とする特許請求の範囲第１
項乃至第４項のいずれかに記載の表面弾性波素
子。 ６ 上記電極がくし型構造を有することを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか
に記載の表面弾性波素子。 ７ 上記導電膜が上記くし型電極の少なくとも交
差幅部分の真下に位置することを特徴とする特許
請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の
表面弾性波素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23244583A JPS60124112A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | 表面弾性波素子 |
| US06/677,712 US4567392A (en) | 1983-12-09 | 1984-12-04 | Sezawa surface-acoustic-wave device using ZnO(0001)/SiO2 / Si(100)(011) |
| GB08430699A GB2152315B (en) | 1983-12-09 | 1984-12-05 | Surface acoustic wave device |
| DE3444749A DE3444749C2 (de) | 1983-12-09 | 1984-12-07 | Akustische Oberflächenwellen ausbildendes Bauelement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23244583A JPS60124112A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | 表面弾性波素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60124112A JPS60124112A (ja) | 1985-07-03 |
| JPH0311686B2 true JPH0311686B2 (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=16939382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23244583A Granted JPS60124112A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | 表面弾性波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60124112A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2885349B2 (ja) * | 1989-12-26 | 1999-04-19 | 住友電気工業株式会社 | 表面弾性波素子 |
| JP3163606B2 (ja) * | 1993-01-29 | 2001-05-08 | 住友電気工業株式会社 | 表面弾性波素子 |
| US5959389A (en) * | 1995-08-08 | 1999-09-28 | Sumitomo Electronic Industries, Ltd. | Diamond-ZnO surface acoustic wave device |
| US5783896A (en) * | 1995-08-08 | 1998-07-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Diamond-Zn0 surface acoustic wave device |
| DE10325281B4 (de) * | 2003-06-04 | 2018-05-17 | Snaptrack, Inc. | Elektroakustisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57145419A (en) * | 1981-03-05 | 1982-09-08 | Clarion Co Ltd | Surface acoustic wave element |
-
1983
- 1983-12-09 JP JP23244583A patent/JPS60124112A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57145419A (en) * | 1981-03-05 | 1982-09-08 | Clarion Co Ltd | Surface acoustic wave element |
| JPS5863214A (ja) * | 1981-03-05 | 1983-04-15 | Clarion Co Ltd | 表面弾性波素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60124112A (ja) | 1985-07-03 |
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