JPH06204782A - Surface acoustic wave device - Google Patents

Surface acoustic wave device

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JPH06204782A
JPH06204782A JP36141592A JP36141592A JPH06204782A JP H06204782 A JPH06204782 A JP H06204782A JP 36141592 A JP36141592 A JP 36141592A JP 36141592 A JP36141592 A JP 36141592A JP H06204782 A JPH06204782 A JP H06204782A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diode
epitaxial layer
state
acoustic wave
bias
Prior art date
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Pending
Application number
JP36141592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Omori
克之 大森
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Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Original Assignee
Clarion Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a surface acoustic wave device in which the sensitivity of a detection section is enhanced by using a thin epitaxial layer whose specific resistivity is sufficiently low. CONSTITUTION:The thickness of an epitaxial layer 21 formed on a silicon single crystal substrate 20 is thin as 3-5mum while its specific resistivity is 10OMEGA.cm or below and p<+>, n<-> impurity diffusion regions 22 as a diode are formed in the epitaxial layer 21 at an interval of 4mum. The device is in ON state when no bias is applied to the diode or a reverse bias is applied to the diode and the device is in OFF state when a reverse deeper bias is applied to the diode.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はスペクトラム拡散通信方
式に使用される狭帯域干渉信号の除去装置等に好適な弾
性表面波装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave device suitable for a device for removing a narrow band interference signal used in a spread spectrum communication system.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は狭帯域干渉信号の除去装置のある
一つの中心周波数をもつ1チャンネル分の従来の弾性表
面波(SAW)素子の構成を示している。同図におい
て、1はp+(n+)Si単結晶基板、2はその基板上に
形成されたp(n)型Siエピタキシャル膜層、3はさ
らにその上に形成された熱酸化膜層、4はその熱酸化膜
層上に形成されたZnO圧電薄膜、5,6,7はその上
に形成された金属電極で各々入力用表面波櫛形トランス
デューサ、出力用表面波櫛形トランスデューサ及びゲー
ト電極である。8はトランスデューサの金属電極下のp
(n)型Siエピタキシャル膜層2内に形成された高濃
度不純物拡散領域であり、トランスデューサの励振効率
を向上させる役目を果たすものである。9はゲート電極
7の下のp(n)型Siエピタキシャル膜層2内に形成
されたn+(p+)不純物拡散領域であり、SAW伝播路
にそって第1のpnダイオードアレイが形成されてい
る。このpnダイオードアレイの動作は、ダイオードバ
イアスの制御でエピタキシャル膜層内のキャリア密度が
制御され、SAWとキャリアとの相互作用によりSAW
の減衰定数を100dB/cm以上も大きく変化させる役
目を果たしている。つまりチャンネルのオン・オフを高
速に行う機能がある。10は入力トランスデューサの外
側のp(n)型Siエピタキシャル膜層2内に形成され
たn(p)不純物拡散領域であり、第2のpnダイオー
ドアレイが形成される。11はpnダイオードアレイに
接続された抵抗、12はDC電源である。13は入力信
号がSAWに変換され、第2のpnダイオードアレイで
検波された電圧信号モニター端子であり、そのチャンネ
ル(周波数範囲)内の入力信号の強度(電力)が電圧変
化として観測される端子である。14は第1のpnダイ
オードアレイのバイアス制御端子である。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a structure of a conventional surface acoustic wave (SAW) element for one channel having one center frequency with a device for removing a narrow band interference signal. In the figure, 1 is a p + (n + ) Si single crystal substrate, 2 is a p (n) type Si epitaxial film layer formed on the substrate, 3 is a thermal oxide film layer further formed thereon, Reference numeral 4 is a ZnO piezoelectric thin film formed on the thermal oxide film layer, and reference numerals 5, 6 and 7 are metal electrodes formed thereon, which are a surface acoustic wave comb-shaped transducer for input, a surface acoustic wave comb-shaped transducer and a gate electrode, respectively. . 8 is p under the metal electrode of the transducer
It is a high-concentration impurity diffusion region formed in the (n) type Si epitaxial film layer 2 and serves to improve the excitation efficiency of the transducer. Reference numeral 9 is an n + (p + ) impurity diffusion region formed in the p (n) type Si epitaxial film layer 2 below the gate electrode 7, and a first pn diode array is formed along the SAW propagation path. ing. The operation of this pn diode array is such that the carrier density in the epitaxial film layer is controlled by controlling the diode bias, and the SAW is caused by the interaction between the SAW and the carriers.
Plays the role of greatly changing the damping constant of 100 dB / cm or more. In other words, there is a function to turn the channel on and off at high speed. Reference numeral 10 is an n (p) impurity diffusion region formed in the p (n) type Si epitaxial film layer 2 outside the input transducer, and forms a second pn diode array. Reference numeral 11 is a resistor connected to the pn diode array, and 12 is a DC power supply. Reference numeral 13 is a voltage signal monitor terminal in which the input signal is converted to SAW and detected by the second pn diode array, and the strength (power) of the input signal in the channel (frequency range) is observed as a voltage change. Is. Reference numeral 14 is a bias control terminal of the first pn diode array.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
SAW装置では、AE損失を小さくし信号を通過させる
オン状態を実現させるためにダイオードからキャリアを
注入して比抵抗を下げたり、ダイオードに逆バイアスを
深く印加して空乏層を広げて比抵抗を上げたりする必要
があり、基板としては50〜5000[Ω−cm)のAE
損失の大きい比抵抗のものを用いる必要があった。また
AE損失はエピタキシャル層の厚さにも関係しており、
十分な大きさのAE損失を得るには、少なくとも5μm
以上の厚さのエピタキシャル層が必要であった。逆に、
適応信号処理させるための干渉波の検出部では、同一の
基板上に形成されるためそのままでは入力された信号の
減衰量が大きく十分な検出感度が得られないという欠点
があった。このため、2段階にエピタキシャル層を形成
したり、高濃度の埋込層を形成するなど付加工程を設け
て対処する必要があった。(例えば特開平3−2971
20号参照)
In the conventional SAW device as described above, in order to reduce the AE loss and realize the ON state in which the signal passes, the carrier is injected from the diode to reduce the specific resistance, or the diode is injected into the diode. It is necessary to apply a reverse bias deeply to widen the depletion layer to increase the specific resistance. As a substrate, an AE of 50 to 5000 [Ω-cm) is required.
It was necessary to use a high-loss specific resistance. AE loss is also related to the thickness of the epitaxial layer,
At least 5 μm to obtain a sufficient amount of AE loss
The epitaxial layer having the above thickness was required. vice versa,
Since the interference wave detecting section for adaptive signal processing is formed on the same substrate, there is a drawback that the input signal is largely attenuated and sufficient detection sensitivity cannot be obtained. Therefore, it is necessary to provide an additional process such as forming an epitaxial layer in two steps or forming a high-concentration buried layer. (For example, JP-A-3-2971
(See No. 20)

【0004】本発明の目的は、比抵抗が十分低く、薄い
エピタキシャル層を使用することにより検出部の感度を
上げることができるような構造とその動作モードを有す
るSAW装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a SAW device having a structure and an operation mode in which the specific resistance is sufficiently low and the sensitivity of the detecting portion can be increased by using a thin epitaxial layer.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のSAW装置は、半導体基板と、前記半導体
基板上に形成されたエピタキシャル層であって、その表
面に、複数のPおよびN領域で構成されるダイオードを
有するエピタキシャル層と、前記エピタキシャル層上に
形成された酸化膜層と、前記酸化膜層上に形成された圧
電膜層と、そして前記圧電膜層上に形成された電極と、
から成る弾性表面波装置であって、前記エピタキシャル
層の厚さと前記ダイオードの各領域の間隔との関係が、
前記ダイオードに零バイアス又はわずかに逆バイアスを
印加したときにオン状態となり、さらに大きな逆バイア
スを印加したときにオフになるように構成されているこ
とを要旨とする。この場合、前記エピタキシャル層の厚
さと、前記ダイオードの各領域の間隔とが、それぞれ、
略3μm及び4μm、であるのが好適である。
In order to achieve the above object, a SAW device of the present invention comprises a semiconductor substrate and an epitaxial layer formed on the semiconductor substrate, and a plurality of P and N are formed on the surface thereof. An epitaxial layer having a diode composed of regions, an oxide film layer formed on the epitaxial layer, a piezoelectric film layer formed on the oxide film layer, and an electrode formed on the piezoelectric film layer When,
A surface acoustic wave device consisting of, wherein the relationship between the thickness of the epitaxial layer and the spacing of each region of the diode,
The gist is that the diode is turned on when a zero bias or a slight reverse bias is applied to the diode, and turned off when a larger reverse bias is applied. In this case, the thickness of the epitaxial layer and the interval between the regions of the diode are,
It is preferably about 3 μm and 4 μm.

【0006】[0006]

【作用】本発明のSAW装置において、従来より比抵抗
が低く、エピタキシャル層の厚さが薄い基板を使用し、
弱反転状態を利用しているので、ダイオードにバイアス
を印加しないか、若干の逆バイアスを印加した状態がオ
ン状態であり、それよりも大きな逆バイアスを印加した
状態がオフ状態である。
In the SAW device of the present invention, a substrate having a lower specific resistance and a thinner epitaxial layer is used,
Since the weak inversion state is used, the state in which no bias is applied to the diode or a slight reverse bias is applied is the on state, and the state in which a larger reverse bias is applied is the off state.

【0007】[0007]

【実施例】以下図面に示す本発明の実施例を説明する。
図1は本発明によるSAW装置の一実施例で、20はp
+(n+)Si単結晶基板、21はp(n)型Siエピタ
キシャル膜層で、p+(n+)Si単結晶基板20上に濃
度1×1015/cm3程度のエピタキシャル膜層21が3
μm程度形成されている。この基板20の表面にダイオ
ードとなる各n+(p+)不純物拡散22が4μm程度の
間隔で形成されている。さらに酸化膜23、ZnO圧電
膜24が形成され、その表面に入出力トランスデューサ
25,26、ゲート電極27が形成されている。
Embodiments of the present invention shown in the drawings will be described below.
FIG. 1 shows an embodiment of a SAW device according to the present invention, where 20 is p
+ (N + ) Si single crystal substrate, 21 is a p (n) type Si epitaxial film layer, and the epitaxial film layer 21 having a concentration of about 1 × 10 15 / cm 3 is formed on the p + (n + ) Si single crystal substrate 20. Is 3
It is formed in the order of μm. On the surface of the substrate 20, n + (p + ) impurity diffusions 22 serving as diodes are formed at intervals of about 4 μm. Further, an oxide film 23 and a ZnO piezoelectric film 24 are formed, and input / output transducers 25, 26 and a gate electrode 27 are formed on the surface thereof.

【0008】上記実施例において、入出力トランスデュ
ーサ間に信号を通過させるオン状態はダイオード22を
0V、又は少し空乏層が広がる1〜2Vの逆バイアス状
態にした時に実現される。すなわち、エピタキシャル層
21の比抵抗は10Ω・cm以下なのでAE損失の大きさ
は図2より数dB/cmと十分に小さい。
In the above embodiment, the ON state for passing a signal between the input and output transducers is realized when the diode 22 is set to 0 V or the reverse bias state of 1 to 2 V in which the depletion layer spreads a little. That is, since the specific resistance of the epitaxial layer 21 is 10 Ω · cm or less, the magnitude of the AE loss is sufficiently smaller than that of FIG.

【0009】次にオフ状態はダイオード22にさらに逆
バイアスを深くかけていくことで実現される。逆バイア
スを5Vとしたとき半導体21表面は弱い反転状態とな
り、n+領域22の間隔は4μmなので空乏層同士はつ
ながり表面には発生した少数キャリアが〜1014/cm3
程度の濃度で溜っているような状態となる。このときの
AE損失の大きさは〜60dB/cm以上と大きな値にな
る。
Next, the off state is realized by further applying a deep reverse bias to the diode 22. When the reverse bias is set to 5 V, the surface of the semiconductor 21 is in a weak inversion state, and the n + region 22 has a spacing of 4 μm, so the depletion layers are connected to each other and the minority carriers generated on the surface are -10 14 / cm 3.
It becomes a state where it is accumulated at a certain concentration. At this time, the magnitude of the AE loss is as large as -60 dB / cm or more.

【0010】以上のようにしてオン−オフ動作するの
で、フィルター部のエピタキシャル層の厚さは特性に影
響を与えない。従って、検出部での要求される条件にエ
ピタキシャル層を合わせることが可能となり、検出部で
のAE損失の大きさを十分小さくすることができる。こ
れによって検出部でのSAWの電力を大きくでき、結果
として検出の信号強度を大きくすることができる。
Since the on / off operation is performed as described above, the thickness of the epitaxial layer of the filter portion does not affect the characteristics. Therefore, it becomes possible to match the epitaxial layer to the conditions required in the detection section, and the magnitude of the AE loss in the detection section can be made sufficiently small. As a result, the SAW power in the detection unit can be increased, and as a result, the detection signal strength can be increased.

【0011】次に、図2を用いて従来の装置とのオン、
オフの状態の違いを説明する。これまでのAIS(Adap
tiv Interference Suppeerssion)フィルターや空乏層
可変型AISフィルターでは、信号をカットするオフ状
態は比抵抗が高く厚いエピタキシャル層本来のAE損失
の大きさを利用している(図2(B)の状態)、この状
態(B)からキャリアを注入することで状態(A)、空
乏層を広げることで状態(C)を作り出しオン状態を実
現させている。これに対し、本発明では、状態(A)が
オン状態であり、ここから逆バイアスをダイオードに印
加し、弱反転状態にすることで状態(B)を実現させオ
フ状態を作っていることになる。
Next, referring to FIG. 2, turning on the conventional device,
The difference in the off state will be described. Previous AIS (Adap
tiv Interference Suppeerssion) and variable depletion layer type AIS filters use the original AE loss of a thick epitaxial layer, which has a high specific resistance, in the off state where the signal is cut off (state of FIG. 2 (B)). By injecting carriers from this state (B), the state (A) is produced, and by expanding the depletion layer, the state (C) is produced to realize the on state. On the other hand, in the present invention, the state (A) is the on state, and the reverse bias is applied to the diode from this state to realize the state (B) by making the weak inversion state and the off state is created. Become.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、オ
フ状態の実現に半導体表面の弱反転状態を利用している
ために、これまでのような厚いエピタキシャル層が必要
なく、バイアスを印加しないイニシャル状態でオン状態
であることから検出部のSAWの減衰量を小さくするこ
とができるので、結果として干渉波の検出感度を高くす
ることができることである。
As described above, according to the present invention, since the weak inversion state of the semiconductor surface is used to realize the off state, the thick epitaxial layer as in the past is not necessary and the bias is applied. Since it is in the ON state in the initial state, the attenuation amount of the SAW of the detection unit can be reduced, and as a result, the detection sensitivity of the interference wave can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the present invention.

【図2】AE損失の比抵抗依存性を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing the resistivity dependence of AE loss.

【図3】従来のSAW装置の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a conventional SAW device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 p+(n+)Si単結晶基板 21 p(n)Siエピタキシャル膜層 22 ダイオードを構成するn+(p+)不純物拡散領域 23 酸化膜 24 ZnO圧電膜 25,26 入出力トランスデューサ 27 ゲート電極20 p + (n + ) Si single crystal substrate 21 p (n) Si epitaxial film layer 22 n + (p + ) impurity diffusion region constituting a diode 23 oxide film 24 ZnO piezoelectric film 25, 26 input / output transducer 27 gate electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板上に形成されたエピタキシャル層であっ
て、その表面に、複数のPおよびN領域で構成されるダ
イオードを有するエピタキシャル層と、 前記エピタキシャル層上に形成された酸化膜層と、 前記酸化膜層上に形成された圧電膜層と、そして前記圧
電膜層上に形成された電極と、 から成る弾性表面波装置であって、前記エピタキシャル
層の厚さと前記ダイオードの各領域の間隔との関係が、
前記ダイオードに零バイアス又はわずかに逆バイアスを
印加したときにオン状態となり、さらに大きな逆バイア
スを印加したときにオフになるように構成されているこ
とを特徴とする弾性表面波装置。
1. A semiconductor substrate, an epitaxial layer formed on the semiconductor substrate, the epitaxial layer having a diode formed of a plurality of P and N regions on the surface thereof, and formed on the epitaxial layer. An oxide film layer, a piezoelectric film layer formed on the oxide film layer, and an electrode formed on the piezoelectric film layer, and a thickness of the epitaxial layer. The relationship with the interval of each region of the diode,
A surface acoustic wave device characterized in that it is turned on when a zero bias or a slight reverse bias is applied to the diode and turned off when a larger reverse bias is applied.
【請求項2】 前記エピタキシャル層の厚さと、前記ダ
イオードの各領域の間隔とが、それぞれ、略3μm及び
4μm、であることを特徴とする請求項1に記載の弾性
表面波装置。
2. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the thickness of the epitaxial layer and the distance between the regions of the diode are approximately 3 μm and 4 μm, respectively.
JP36141592A 1992-12-28 1992-12-28 Surface acoustic wave device Pending JPH06204782A (en)

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