JPH0537284A - 表面弾性波素子用電極 - Google Patents
表面弾性波素子用電極Info
- Publication number
- JPH0537284A JPH0537284A JP21144991A JP21144991A JPH0537284A JP H0537284 A JPH0537284 A JP H0537284A JP 21144991 A JP21144991 A JP 21144991A JP 21144991 A JP21144991 A JP 21144991A JP H0537284 A JPH0537284 A JP H0537284A
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- JP
- Japan
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- diamond
- layer
- acoustic wave
- electrode
- surface acoustic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面弾性波素子と電極の結合力を向上させる
こと。 【構成】 ダイヤモンド又はダイヤモンド状層と、Ａｌ
又はＡｌを主成分と電極層と、圧電体層とをこの順に有
する表面弾性波素子において、前記ダイヤモンド又はダ
イヤモンド状層と前記電極層との間に、ＡｌＮ、Ｓｉ3
Ｎ4 、ＳｉＯ2 、ＺｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3 より選択した中間
層を介在させたことを特徴とする。 【効果】 表面弾性波素子と電極の結合力が向上したこ
と。
こと。 【構成】 ダイヤモンド又はダイヤモンド状層と、Ａｌ
又はＡｌを主成分と電極層と、圧電体層とをこの順に有
する表面弾性波素子において、前記ダイヤモンド又はダ
イヤモンド状層と前記電極層との間に、ＡｌＮ、Ｓｉ3
Ｎ4 、ＳｉＯ2 、ＺｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3 より選択した中間
層を介在させたことを特徴とする。 【効果】 表面弾性波素子と電極の結合力が向上したこ
と。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波フィルタ等に用
いられる表面弾性波素子に関し、特に圧電体層の形成等
に有利なダイヤモンド状層を用いた表面弾性波素子に関
する。
いられる表面弾性波素子に関し、特に圧電体層の形成等
に有利なダイヤモンド状層を用いた表面弾性波素子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＡＷフィルター等に応用される表面弾
性波素子は固体表面を伝搬する弾性波を応用した素子で
あり、従来、ＬｉＮｂＯ3 のような圧電性が高く且つ音
波吸収損失が少ない結晶基板上に簾状電極を形成するこ
とにより製造されていた。このような表面弾性波素子に
おいて伝搬される周波数は表面波の音速に比例し、波長
に反比例するため、これらを改善してＧＨｚ範囲の高周
波数に対応させることが考えられる。そして、表面波の
波長は簾状電極のピッチにより決まり、これを細かくす
る程、表面波の高周波化を図ることができる。しかしな
がら、エッチング技術等の微細加工技術に限界があるた
め、電極の配列のピッチの微細化による高周波化は現状
では困難である。一方、音速は基板材料で決まるため、
音速が１００００ｍ／ｓを超えるサファイヤやダイヤモ
ンド状層を使用することによって、高周波化を図る技術
が近年開発されている。
性波素子は固体表面を伝搬する弾性波を応用した素子で
あり、従来、ＬｉＮｂＯ3 のような圧電性が高く且つ音
波吸収損失が少ない結晶基板上に簾状電極を形成するこ
とにより製造されていた。このような表面弾性波素子に
おいて伝搬される周波数は表面波の音速に比例し、波長
に反比例するため、これらを改善してＧＨｚ範囲の高周
波数に対応させることが考えられる。そして、表面波の
波長は簾状電極のピッチにより決まり、これを細かくす
る程、表面波の高周波化を図ることができる。しかしな
がら、エッチング技術等の微細加工技術に限界があるた
め、電極の配列のピッチの微細化による高周波化は現状
では困難である。一方、音速は基板材料で決まるため、
音速が１００００ｍ／ｓを超えるサファイヤやダイヤモ
ンド状層を使用することによって、高周波化を図る技術
が近年開発されている。
【０００３】特開昭６４−２０７１４号、特開昭６２−
２２０９３７号、特開昭１−２３３８１９号、特開昭２
−２０９１０号、特開昭２−１３７４１３号、特開平２
−２３９７１５号等は、基板上に表面弾性波伝達素材と
してのダイヤモンド薄膜を形成し、その上に簾状電極を
形成し、更にその上に圧電体層を形成した表面弾性波素
子を開示している。なお、簾状電極と圧電体層の積層順
序は逆になることもある。ここにダイヤモンド薄膜は、
単結晶のこともあるし多結晶のこともあり、無定形に近
いものもある。又これらは天然物の他、スパッタリン
グ、真空蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ等の方法
で形成される合成物も使用される。
２２０９３７号、特開昭１−２３３８１９号、特開昭２
−２０９１０号、特開昭２−１３７４１３号、特開平２
−２３９７１５号等は、基板上に表面弾性波伝達素材と
してのダイヤモンド薄膜を形成し、その上に簾状電極を
形成し、更にその上に圧電体層を形成した表面弾性波素
子を開示している。なお、簾状電極と圧電体層の積層順
序は逆になることもある。ここにダイヤモンド薄膜は、
単結晶のこともあるし多結晶のこともあり、無定形に近
いものもある。又これらは天然物の他、スパッタリン
グ、真空蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ等の方法
で形成される合成物も使用される。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】上記の従来技術において、ダ
イヤモンドを用いる表面弾性波素子は、ダイヤモンド膜
の表面の活性が低いため、その表面に直接電極を形成す
る場合には電極とダイヤモンド薄膜との結合力が弱く、
所定の特性を確実に得ることが困難である。従って、本
発明の目的はダイヤモンド薄膜上に直接電極を形成した
表面弾性波素子において、電極とダイヤモンド薄膜との
結合力を高めることにある。
イヤモンドを用いる表面弾性波素子は、ダイヤモンド膜
の表面の活性が低いため、その表面に直接電極を形成す
る場合には電極とダイヤモンド薄膜との結合力が弱く、
所定の特性を確実に得ることが困難である。従って、本
発明の目的はダイヤモンド薄膜上に直接電極を形成した
表面弾性波素子において、電極とダイヤモンド薄膜との
結合力を高めることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ダイヤモンド
又はダイヤモンド状層と、Ａｌ又はＡｌを主成分とする
電極層と、圧電体層とをこの順に有する表面弾性波素子
において、前記ダイヤモンド又はダイヤモンド状層と前
記電極層との間に、ＡｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、Ｚ
ｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3 より選択した中間層を介在させたこと
を特徴とする表面弾性波素子である。本発明によると、
この中間層により電極層と、ダイヤモンド又はダイヤモ
ンド状層の結合力が大きく向上する。本発明の他の利点
は、中間層が絶縁体であるために、電極のエッチングの
際に中間層を除去する必要がないことと電極又はレジス
トをエッチングするガス（Ｃｌ、Ｏ2 ）によるダイヤモ
ンド状膜エッチング防止膜としても作用する。又中間層
としての圧電膜は密着性を改善するとともに、圧電膜が
電極間に存在することは変換効率の向上にも有益であ
る。
又はダイヤモンド状層と、Ａｌ又はＡｌを主成分とする
電極層と、圧電体層とをこの順に有する表面弾性波素子
において、前記ダイヤモンド又はダイヤモンド状層と前
記電極層との間に、ＡｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、Ｚ
ｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3 より選択した中間層を介在させたこと
を特徴とする表面弾性波素子である。本発明によると、
この中間層により電極層と、ダイヤモンド又はダイヤモ
ンド状層の結合力が大きく向上する。本発明の他の利点
は、中間層が絶縁体であるために、電極のエッチングの
際に中間層を除去する必要がないことと電極又はレジス
トをエッチングするガス（Ｃｌ、Ｏ2 ）によるダイヤモ
ンド状膜エッチング防止膜としても作用する。又中間層
としての圧電膜は密着性を改善するとともに、圧電膜が
電極間に存在することは変換効率の向上にも有益であ
る。
【０００６】図１を参照すると、本発明の表面弾性波素
子の一例が示されている。１はセラミック基板、２はダ
イヤモンド状層、３は本発明による中間層、４は簾状電
極、５は圧電体層、６は任意的な対抗電極（接地電極）
を示す。
子の一例が示されている。１はセラミック基板、２はダ
イヤモンド状層、３は本発明による中間層、４は簾状電
極、５は圧電体層、６は任意的な対抗電極（接地電極）
を示す。
【０００７】種々のダイヤモンド又はダイヤモンド状層
を用いて表面弾性波素子を作製出来るけれども、単結晶
膜や天然物は高価であり加工にも問題があるので、合成
物の中でも成膜し易く且つ特性の良い膜であるイオン化
蒸着法によるダイヤモンド状層を使用することが好まし
い。特に、ダイヤモンド状層のビッカース硬度が６５０
０〜９０００kg/mm2であると成膜時の耐熱性が高く、圧
電体層を形成する際の高温度（例えば５００℃）に充分
耐えることが出来るので好ましい。
を用いて表面弾性波素子を作製出来るけれども、単結晶
膜や天然物は高価であり加工にも問題があるので、合成
物の中でも成膜し易く且つ特性の良い膜であるイオン化
蒸着法によるダイヤモンド状層を使用することが好まし
い。特に、ダイヤモンド状層のビッカース硬度が６５０
０〜９０００kg/mm2であると成膜時の耐熱性が高く、圧
電体層を形成する際の高温度（例えば５００℃）に充分
耐えることが出来るので好ましい。
【０００８】このようなダイヤモンド状層は、炭素を主
成分とし、微量不純物として水素等を含む非晶質構造で
はあるが結晶的な秩序はかなり高いものである。かかる
ダイヤモンド状層は膜の強度が十分高く取扱いが容易で
あり、基板への密着性も十分である。さらに、膜の平滑
度が高いため圧電膜のＣ軸配向性が改善される。また、
ダイヤモンド状層は屈折率が高いため膜が緻密であり、
これも圧電体のＣ軸配向性に有利となる。
成分とし、微量不純物として水素等を含む非晶質構造で
はあるが結晶的な秩序はかなり高いものである。かかる
ダイヤモンド状層は膜の強度が十分高く取扱いが容易で
あり、基板への密着性も十分である。さらに、膜の平滑
度が高いため圧電膜のＣ軸配向性が改善される。また、
ダイヤモンド状層は屈折率が高いため膜が緻密であり、
これも圧電体のＣ軸配向性に有利となる。
【０００９】また、ダイヤモンド状層の密度が、２．３
５〜２．４１の範囲にあることが好ましく、屈折率が
３．４５〜３．５０にあることが好ましい。密度及び屈
折率が上記範囲内にあることにより、一層平滑な膜であ
り密度が高く、屈折率が高いことは膜が緻密であること
であり、その上に形成される圧電体膜の平滑度及びダイ
ヤモンド状層との結合性も向上し、圧電体膜のＣ軸配向
もし易くなる。さらに、この範囲の物性値を有すること
でダイヤモンド状層が緻密になり、圧電体膜の結晶成長
が容易になる。膜厚は特に制限されないが１〜２０μｍ
程度が良好である。
５〜２．４１の範囲にあることが好ましく、屈折率が
３．４５〜３．５０にあることが好ましい。密度及び屈
折率が上記範囲内にあることにより、一層平滑な膜であ
り密度が高く、屈折率が高いことは膜が緻密であること
であり、その上に形成される圧電体膜の平滑度及びダイ
ヤモンド状層との結合性も向上し、圧電体膜のＣ軸配向
もし易くなる。さらに、この範囲の物性値を有すること
でダイヤモンド状層が緻密になり、圧電体膜の結晶成長
が容易になる。膜厚は特に制限されないが１〜２０μｍ
程度が良好である。
【００１０】上記のようなダイヤモンド状層は、一般
に、基板上に形成する。基板材料は特に制限されず、ガ
ラス、アルミナ等のセラミック材を用いることができ
る。
に、基板上に形成する。基板材料は特に制限されず、ガ
ラス、アルミナ等のセラミック材を用いることができ
る。
【００１１】本発明に用いる圧電体膜は、ＺｎＯ、Ａｌ
Ｎ，ＺｎＳ，ＬｉＮｂＯ3 、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 、
ＬｉＴａＯ3 、ＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 等を用いることが
出来るが特にそれらに制限されない。ＡｌＮはＺｎＯよ
りも音速を向上出来るため有利である。これらの圧電材
料は、スパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ等の種々の方
法により形成できる。例えばガス圧２．２×１０-3Ｔｏ
ｒｒ、スパッタ用ＲＦ電源２００Ｗ、Ａｒ／Ｎ2 のガス
比１／１、成膜の膜厚２．４μｍなどである。これらの
圧電体膜は一般にはダイヤモンド状層上に形成される
が、成膜時の基板温度を高くし、さらに成膜後に圧電体
の配向性を向上するために追加の熱処理を施すのが好ま
しい。
Ｎ，ＺｎＳ，ＬｉＮｂＯ3 、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 、
ＬｉＴａＯ3 、ＳｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 等を用いることが
出来るが特にそれらに制限されない。ＡｌＮはＺｎＯよ
りも音速を向上出来るため有利である。これらの圧電材
料は、スパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ等の種々の方
法により形成できる。例えばガス圧２．２×１０-3Ｔｏ
ｒｒ、スパッタ用ＲＦ電源２００Ｗ、Ａｒ／Ｎ2 のガス
比１／１、成膜の膜厚２．４μｍなどである。これらの
圧電体膜は一般にはダイヤモンド状層上に形成される
が、成膜時の基板温度を高くし、さらに成膜後に圧電体
の配向性を向上するために追加の熱処理を施すのが好ま
しい。
【００１２】本発明に用いる電極層は、純アルミニウム
またはＡｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ等の
Ａｌを主成分とする合金である。電極層の形成は、フォ
トリソグラフィーが好適である。これらの電極層は一般
にダイヤモンド又はダイヤモンド状膜に対する結合力が
弱い。
またはＡｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ等の
Ａｌを主成分とする合金である。電極層の形成は、フォ
トリソグラフィーが好適である。これらの電極層は一般
にダイヤモンド又はダイヤモンド状膜に対する結合力が
弱い。
【００１３】本発明に使用する中間層は、ＡｌＮ、Ｓｉ
3 Ｎ4、ＳｉＯ2 、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3 より選択より選択
される。中間層の厚さは０．００５μｍ〜１．０μｍと
する。薄すぎると効果がなく、厚すぎても効果は飽和し
コストアップになるだけである。通常ダイヤモンド状層
上に中間層を全面成膜した後、電極層を全面成膜し、次
いでレジスト技術及び気相エッチング技術を用いて電極
層の不要部分を除去する。用いるエッチングガスによっ
ては中間層も除去される。
3 Ｎ4、ＳｉＯ2 、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3 より選択より選択
される。中間層の厚さは０．００５μｍ〜１．０μｍと
する。薄すぎると効果がなく、厚すぎても効果は飽和し
コストアップになるだけである。通常ダイヤモンド状層
上に中間層を全面成膜した後、電極層を全面成膜し、次
いでレジスト技術及び気相エッチング技術を用いて電極
層の不要部分を除去する。用いるエッチングガスによっ
ては中間層も除去される。
【００１４】以下に本発明の実施例を示すが、本発明は
それらに制限されるものではない。
それらに制限されるものではない。
【実施例】イオン化蒸着法により、特開平１−２３４３
９６号、同１−２３４３９７号、同２−１９６０９５号
等に記載されたイオン化蒸着装置を用いて、シリコンウ
ェハー基板上にダイヤモンド状層を形成させた。形成条
件は以下の通りである。
９６号、同１−２３４３９７号、同２−１９６０９５号
等に記載されたイオン化蒸着装置を用いて、シリコンウ
ェハー基板上にダイヤモンド状層を形成させた。形成条
件は以下の通りである。
【００１５】排気した成膜室にメタンガスを導入しガス
圧を０．１Torrとし、接地した熱陰極フィラメントに交
流電流２５Ａを流して熱電子を形成した。フィラメント
はコイル状としその幅３ｍｍ、その周りを取り囲む陽極
との隙間を８ｍｍとした。フィラメントと陽極の間に放
電を起こさせてガスをイオン化しプラズマを形成させ
た。プラズマ拘束磁界として磁束密度４００ガウスを使
用した。５ｍｍ／分の速度で振動させた電位−３００Ｖ
のグリッドによりイオン化ビームを加速し、電位−３０
０Ｖ及び温度２００℃の基体に付着させた。
圧を０．１Torrとし、接地した熱陰極フィラメントに交
流電流２５Ａを流して熱電子を形成した。フィラメント
はコイル状としその幅３ｍｍ、その周りを取り囲む陽極
との隙間を８ｍｍとした。フィラメントと陽極の間に放
電を起こさせてガスをイオン化しプラズマを形成させ
た。プラズマ拘束磁界として磁束密度４００ガウスを使
用した。５ｍｍ／分の速度で振動させた電位−３００Ｖ
のグリッドによりイオン化ビームを加速し、電位−３０
０Ｖ及び温度２００℃の基体に付着させた。
【００１６】次に、スパッタ法を使用してダイヤモンド
状層の上に表１に示した中間層を形成し、次いで表１に
示す電極層を形成した。結合力の指標としてスクラッチ
力及びＳＡＷ（表面弾性波）フィルタとしての成功率を
表１に示す。ここにスクラッチ力はＲＨＥＳＣＡ社製の
超薄膜スクラッチ試験機（ＣＳＲ−０２）による膜のス
クラッチ力により測定し中間層無の条件を１として表１
に表示した。又ＳＡＷフィルタとしての成功率はＡｌの
電極成膜後Ａｌのパターニングをしてさらに圧電膜の成
膜とパターニングの次にダイシング、ワイヤボンド等を
実施後くし型特性の評価により測定した。〇は良品であ
り、△はやや問題があり、×は不良品であった。
状層の上に表１に示した中間層を形成し、次いで表１に
示す電極層を形成した。結合力の指標としてスクラッチ
力及びＳＡＷ（表面弾性波）フィルタとしての成功率を
表１に示す。ここにスクラッチ力はＲＨＥＳＣＡ社製の
超薄膜スクラッチ試験機（ＣＳＲ−０２）による膜のス
クラッチ力により測定し中間層無の条件を１として表１
に表示した。又ＳＡＷフィルタとしての成功率はＡｌの
電極成膜後Ａｌのパターニングをしてさらに圧電膜の成
膜とパターニングの次にダイシング、ワイヤボンド等を
実施後くし型特性の評価により測定した。〇は良品であ
り、△はやや問題があり、×は不良品であった。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【発明の効果】表１から明らかなように、中間層として
ＡｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、ＺｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3等
を使用することによりダイヤモンド状層と簾状電極との
間の強固な結合を得ることができ、それによりすぐれた
表面弾性波素子を構成することが出来ることが分かる。
ＡｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 、ＺｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3等
を使用することによりダイヤモンド状層と簾状電極との
間の強固な結合を得ることができ、それによりすぐれた
表面弾性波素子を構成することが出来ることが分かる。
【図１】本発明の一具体例である表面弾性波素子構造を
示す図である。
示す図である。
【符号の説明】 １ セラミック基板 ２ ダイヤモンド状層 ３ 中間層 ４ 簾状電極 ５ 圧電体層 ６ 対抗電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴原 正典 東京都中央区日本橋一丁目13番１号テイー デイーケイ株式会社内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ダイヤモンド又はダイヤモンド状層と、
Ａｌ又はＡｌを主成分と電極層と、圧電体層とをこの順
に有する表面弾性波素子において、前記ダイヤモンド又
はダイヤモンド状層と前記電極層との間に、ＡｌＮ、Ｓ
ｉ3Ｎ4 、ＳｉＯ2 、ＺｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3より選択した中
間層を介在させたことを特徴とする表面弾性波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21144991A JPH0537284A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 表面弾性波素子用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21144991A JPH0537284A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 表面弾性波素子用電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537284A true JPH0537284A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16606137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21144991A Pending JPH0537284A (ja) | 1991-07-30 | 1991-07-30 | 表面弾性波素子用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0537284A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002013381A1 (fr) * | 2000-08-09 | 2002-02-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Dispositif a onde acoustique de surface et son substrat |
| KR100486045B1 (ko) * | 1996-07-18 | 2005-06-16 | 산요덴키가부시키가이샤 | 표면음파장치 |
| US7439649B2 (en) | 2006-06-22 | 2008-10-21 | Seiko Epson Corporation | Acoustic wave device and method of manufacturing acoustic wave device |
-
1991
- 1991-07-30 JP JP21144991A patent/JPH0537284A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100486045B1 (ko) * | 1996-07-18 | 2005-06-16 | 산요덴키가부시키가이샤 | 표면음파장치 |
| WO2002013381A1 (fr) * | 2000-08-09 | 2002-02-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Dispositif a onde acoustique de surface et son substrat |
| US6710513B2 (en) | 2000-08-09 | 2004-03-23 | Seiko Epson Corporation | Surface acoustic wave device and substrate thereof |
| US7439649B2 (en) | 2006-06-22 | 2008-10-21 | Seiko Epson Corporation | Acoustic wave device and method of manufacturing acoustic wave device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010403 |