JPH06326548A - 高配向性ダイヤモンド薄膜を使用した表面弾性波素子 - Google Patents
高配向性ダイヤモンド薄膜を使用した表面弾性波素子Info
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- JPH06326548A JPH06326548A JP5111990A JP11199093A JPH06326548A JP H06326548 A JPH06326548 A JP H06326548A JP 5111990 A JP5111990 A JP 5111990A JP 11199093 A JP11199093 A JP 11199093A JP H06326548 A JPH06326548 A JP H06326548A
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- 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
- H03H9/02582—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of diamond substrates
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面が平坦であり、表面弾性波の伝搬速度が
速く、表面研磨工程を付加することなく大面積の素子を
得ることができる高配向性ダイヤモンド薄膜を使用した
表面弾性波素子を提供する。 【構成】 高配向性ダイヤモンド薄膜を使用した表面弾
性波素子は、高配向性ダイヤモンド薄膜と、この薄膜上
に形成された圧電体層及び電極層とを有する。そして、
この高配向性ダイヤモンド薄膜は、気相合成によって形
成されたダイヤモンド薄膜であって、薄膜表面積の８０
％以上がダイヤモンドの（１００）結晶面又は（１１
１）結晶面から構成されており、隣接する（１００）結
晶面又は（１１１）結晶面の結晶面方位を表すオイラー
角｛α，β，γ｝の差｛△α，△β，△γ｝が｜△α｜
≦１０°、｜△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１０°を同時
に満足する。
速く、表面研磨工程を付加することなく大面積の素子を
得ることができる高配向性ダイヤモンド薄膜を使用した
表面弾性波素子を提供する。 【構成】 高配向性ダイヤモンド薄膜を使用した表面弾
性波素子は、高配向性ダイヤモンド薄膜と、この薄膜上
に形成された圧電体層及び電極層とを有する。そして、
この高配向性ダイヤモンド薄膜は、気相合成によって形
成されたダイヤモンド薄膜であって、薄膜表面積の８０
％以上がダイヤモンドの（１００）結晶面又は（１１
１）結晶面から構成されており、隣接する（１００）結
晶面又は（１１１）結晶面の結晶面方位を表すオイラー
角｛α，β，γ｝の差｛△α，△β，△γ｝が｜△α｜
≦１０°、｜△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１０°を同時
に満足する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高周波用フィルタ等に使
用するのに好適の高配向性ダイヤモンド薄膜を使用した
表面弾性波素子に関する。
用するのに好適の高配向性ダイヤモンド薄膜を使用した
表面弾性波素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドはバンドギャップが大き
く、耐薬品性及び耐放射線性が優れている等の特徴を有
しており、耐環境性デバイス等への応用が期待されてい
る。特に、ダイヤモンドが種々の材料中で最も大きい音
速を有している点に着目し、ダイヤモンドを基板として
使用した表面弾性波素子が提案されている（特開平1-62
911号、1-233819号、1-236712号、1-808949号、2-20910
号、2-137413号、2-239715号、3-175811号、3-204211
号、2-299309号）。このように、ダイヤモンド薄膜を基
板とすることにより、表面弾性波の伝搬速度が速くなる
ので、ＧＨｚ領域の表面弾性波の製造が可能になると期
待されている。
く、耐薬品性及び耐放射線性が優れている等の特徴を有
しており、耐環境性デバイス等への応用が期待されてい
る。特に、ダイヤモンドが種々の材料中で最も大きい音
速を有している点に着目し、ダイヤモンドを基板として
使用した表面弾性波素子が提案されている（特開平1-62
911号、1-233819号、1-236712号、1-808949号、2-20910
号、2-137413号、2-239715号、3-175811号、3-204211
号、2-299309号）。このように、ダイヤモンド薄膜を基
板とすることにより、表面弾性波の伝搬速度が速くなる
ので、ＧＨｚ領域の表面弾性波の製造が可能になると期
待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来試
作されている表面弾性波素子において、基板として使用
されている多結晶ダイヤモンド薄膜は、表面粗さが大き
く、結晶欠陥も多いため、理論上、ダイヤモンドとして
予想されるほどの高い伝搬速度は得られていない。ま
た、表面粗さが大きいので、表面を平滑にするために表
面研磨工程を付加する必要がある。単結晶ダイヤモンド
上に成長させたエピタキシャル膜は、従来の多結晶膜よ
り欠陥が少ないと思われるが、基板の大きさが限定され
ているため、汎用のフォトリソグラフィ技術を用いるこ
とが難しく、またコストが高く、量産化が困難である。
作されている表面弾性波素子において、基板として使用
されている多結晶ダイヤモンド薄膜は、表面粗さが大き
く、結晶欠陥も多いため、理論上、ダイヤモンドとして
予想されるほどの高い伝搬速度は得られていない。ま
た、表面粗さが大きいので、表面を平滑にするために表
面研磨工程を付加する必要がある。単結晶ダイヤモンド
上に成長させたエピタキシャル膜は、従来の多結晶膜よ
り欠陥が少ないと思われるが、基板の大きさが限定され
ているため、汎用のフォトリソグラフィ技術を用いるこ
とが難しく、またコストが高く、量産化が困難である。
【０００４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、表面が平坦であり、表面弾性波の伝搬速度
が速く、表面研磨工程を付加することなく大面積の素子
を得ることができる高配向性ダイヤモンド薄膜を使用し
た表面弾性波素子を提供することを目的とする。
のであって、表面が平坦であり、表面弾性波の伝搬速度
が速く、表面研磨工程を付加することなく大面積の素子
を得ることができる高配向性ダイヤモンド薄膜を使用し
た表面弾性波素子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高配向性ダ
イヤモンド薄膜を使用した表面弾性波素子は、気相合成
によって形成されたダイヤモンド薄膜であって、薄膜表
面積の８０％以上がダイヤモンドの（１００）結晶面又
は（１１１）結晶面から構成されており、隣接する（１
００）結晶面又は（１１１）結晶面の結晶面方位を表す
オイラー角｛α，β，γ｝の差｛△α，△β，△γ｝が
｜△α｜≦１０°、｜△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１０
°を同時に満足する高配向性ダイヤモンド薄膜と、この
薄膜上に形成された圧電体層及び電極層とを有すること
を特徴とする。
イヤモンド薄膜を使用した表面弾性波素子は、気相合成
によって形成されたダイヤモンド薄膜であって、薄膜表
面積の８０％以上がダイヤモンドの（１００）結晶面又
は（１１１）結晶面から構成されており、隣接する（１
００）結晶面又は（１１１）結晶面の結晶面方位を表す
オイラー角｛α，β，γ｝の差｛△α，△β，△γ｝が
｜△α｜≦１０°、｜△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１０
°を同時に満足する高配向性ダイヤモンド薄膜と、この
薄膜上に形成された圧電体層及び電極層とを有すること
を特徴とする。
【０００６】図１は本発明に係る（１００）結晶面が高
度に配向したダイヤモンド薄膜表面の構造を模式的に示
す。薄膜面内に相互に直交するＸ軸及びＹ軸を定義し、
薄膜表面の法線方向をＺ軸と定義する。ｉ番目及びそれ
に隣接するｊ番目のダイヤモンド結晶面の結晶面方位を
表すオイラー角を夫々｛αi，βi，γi｝、｛αj，
βj，γj｝とし、両者の角度差を｛△α，△β，△γ｝
とする。
度に配向したダイヤモンド薄膜表面の構造を模式的に示
す。薄膜面内に相互に直交するＸ軸及びＹ軸を定義し、
薄膜表面の法線方向をＺ軸と定義する。ｉ番目及びそれ
に隣接するｊ番目のダイヤモンド結晶面の結晶面方位を
表すオイラー角を夫々｛αi，βi，γi｝、｛αj，
βj，γj｝とし、両者の角度差を｛△α，△β，△γ｝
とする。
【０００７】オイラー角｛α，β，γ｝は基準結晶面を
基準座標のＺ、Ｙ、Ｚ軸の周りに角度α、β、γの順に
回転して得られる結晶面の配向を表す。
基準座標のＺ、Ｙ、Ｚ軸の周りに角度α、β、γの順に
回転して得られる結晶面の配向を表す。
【０００８】本発明においては、｜△α｜≦１０°、｜
△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１０°を同時に満足する高
配向性ダイヤモンド薄膜であるため、結晶が高度に配向
し、単結晶膜と同様にキャリアの移動度が高い。
△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１０°を同時に満足する高
配向性ダイヤモンド薄膜であるため、結晶が高度に配向
し、単結晶膜と同様にキャリアの移動度が高い。
【０００９】（１１１）結晶面についても同様にオイラ
ー角の角度差の絶対値がいずれも１０°以下である場合
に、結晶が高度に配向し、キャリアの移動度が高くな
る。このような高配向性ダイヤモンド薄膜は、例えば、
シリコン基板を鏡面研磨した後、メタンガスを含有する
気相中で基板に負のバイアスを印加しつつマイクロ波を
照射することにより形成することができる。
ー角の角度差の絶対値がいずれも１０°以下である場合
に、結晶が高度に配向し、キャリアの移動度が高くな
る。このような高配向性ダイヤモンド薄膜は、例えば、
シリコン基板を鏡面研磨した後、メタンガスを含有する
気相中で基板に負のバイアスを印加しつつマイクロ波を
照射することにより形成することができる。
【００１０】この高配向性ダイヤモンド薄膜層は、その
全部が絶縁体であってもよいし、その一部又は全部がＢ
等の不純物を導入した半導体ダイヤモンドであってもよ
い。前記圧電体層は、ＺｎＯ、ＡｌＮ、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔ
ｉ）Ｏ3、（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3、ＬｉＴａ
Ｏ3，ＬｉＮｂＯ3、ＳｉＯ2、ＴａＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｂｅ
Ｏ、Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7、ＫＮｂＯ3、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｃｄ
Ｓ及びＳｉＣからなる群から選択された少なくとも一種
の化合物を主成分とする物質により構成することができ
る。
全部が絶縁体であってもよいし、その一部又は全部がＢ
等の不純物を導入した半導体ダイヤモンドであってもよ
い。前記圧電体層は、ＺｎＯ、ＡｌＮ、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔ
ｉ）Ｏ3、（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3、ＬｉＴａ
Ｏ3，ＬｉＮｂＯ3、ＳｉＯ2、ＴａＯ、Ｎｂ2Ｏ5、Ｂｅ
Ｏ、Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7、ＫＮｂＯ3、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｃｄ
Ｓ及びＳｉＣからなる群から選択された少なくとも一種
の化合物を主成分とする物質により構成することができ
る。
【００１１】
【作用】高配向性ダイヤモンド薄膜は、従来の多結晶ダ
イヤモンド薄膜と比して表面が平滑で結晶欠陥も少ない
ため、伝搬速度が従来の多結晶ダイヤモンド薄膜の場合
より増大し、ダイヤモンドにおける理論値と同等の伝搬
速度を有する素子を作製することができる。また、表面
が平滑であるので、研磨工程も必要としない。しかし、
各オイラー角の差の絶対値が１０°を超えると、ダイヤ
モンド粒子の結晶面が基板の結晶面とずれてくるために
表面粗さが増大し、研磨工程が必要となる。この研磨工
程により、膜中に欠陥が導入されやすくなり、伝搬速度
に影響が生じてしまう。また、高配向性ダイヤモンド薄
膜は基板面積も単結晶に比して大きく、汎用のフォトリ
ソグラフィ技術が利用でき、同一基板上に複数個の素子
を形成できる。このような効果により、本発明の表面弾
性波素子は、高周波で使用できると共に、小型で、また
容易に大量生産できる。
イヤモンド薄膜と比して表面が平滑で結晶欠陥も少ない
ため、伝搬速度が従来の多結晶ダイヤモンド薄膜の場合
より増大し、ダイヤモンドにおける理論値と同等の伝搬
速度を有する素子を作製することができる。また、表面
が平滑であるので、研磨工程も必要としない。しかし、
各オイラー角の差の絶対値が１０°を超えると、ダイヤ
モンド粒子の結晶面が基板の結晶面とずれてくるために
表面粗さが増大し、研磨工程が必要となる。この研磨工
程により、膜中に欠陥が導入されやすくなり、伝搬速度
に影響が生じてしまう。また、高配向性ダイヤモンド薄
膜は基板面積も単結晶に比して大きく、汎用のフォトリ
ソグラフィ技術が利用でき、同一基板上に複数個の素子
を形成できる。このような効果により、本発明の表面弾
性波素子は、高周波で使用できると共に、小型で、また
容易に大量生産できる。
【００１２】本発明の表面弾性波素子の応用例として
は、フィルタ、共振素子、移相器、増幅器、コンボル
バ、プログラマブルフィルタ、相関器、メモリ素子、信
号処理素子、遅延線及び遅延線型ＶＣＯ等がある。
は、フィルタ、共振素子、移相器、増幅器、コンボル
バ、プログラマブルフィルタ、相関器、メモリ素子、信
号処理素子、遅延線及び遅延線型ＶＣＯ等がある。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して具体的に説明する。図２は本発明の第１の実施
例に係る表面弾性波素子を示す断面図である。基板１上
に高配向性ダイヤモンド薄膜２が形成され、この高配向
性ダイヤモンド薄膜２の上に圧電体膜３が形成されてい
る。そして、圧電体膜３の上には、１対の金属電極４が
設けられている。この金属電極４は正規型の櫛形電極で
ある。
参照して具体的に説明する。図２は本発明の第１の実施
例に係る表面弾性波素子を示す断面図である。基板１上
に高配向性ダイヤモンド薄膜２が形成され、この高配向
性ダイヤモンド薄膜２の上に圧電体膜３が形成されてい
る。そして、圧電体膜３の上には、１対の金属電極４が
設けられている。この金属電極４は正規型の櫛形電極で
ある。
【００１４】このように構成された表面弾性波素子にお
いては、一方の金属電極４に電圧を印加すると、圧電体
膜３の表面に弾性波が発生して、他方の電極４に向けて
伝搬する。そして、この他方の電極４にて弾性波が検出
される。本実施例においては、圧電体膜３の下層に表面
が極めて平坦な高配向性ダイヤモンド薄膜が配置されて
いるので、この弾性波の伝搬速度は極めて速い。
いては、一方の金属電極４に電圧を印加すると、圧電体
膜３の表面に弾性波が発生して、他方の電極４に向けて
伝搬する。そして、この他方の電極４にて弾性波が検出
される。本実施例においては、圧電体膜３の下層に表面
が極めて平坦な高配向性ダイヤモンド薄膜が配置されて
いるので、この弾性波の伝搬速度は極めて速い。
【００１５】図３は本発明の第２の実施例に係る表面弾
性波素子を示す断面図である。本実施例においては、高
配向性ダイヤモンド薄膜２の上に１対の金属電極４が形
成されていて、更にこれらの金属電極４及び高配向性ダ
イヤモンド薄膜２を被覆するように圧電体膜３が高配向
性ダイヤモンド薄膜２上に設けられている。本実施例の
表面弾性波素子も第１の実施例と同様に作用する。
性波素子を示す断面図である。本実施例においては、高
配向性ダイヤモンド薄膜２の上に１対の金属電極４が形
成されていて、更にこれらの金属電極４及び高配向性ダ
イヤモンド薄膜２を被覆するように圧電体膜３が高配向
性ダイヤモンド薄膜２上に設けられている。本実施例の
表面弾性波素子も第１の実施例と同様に作用する。
【００１６】図４は本発明の第３の実施例に係る表面弾
性波素子を示す断面図である。本実施例は図２に示す第
１実施例の表面弾性波素子に対し、高配向性ダイヤモン
ド薄膜２の表面にも金属電極４に対向する金属電極６を
設けた点が異なる。
性波素子を示す断面図である。本実施例は図２に示す第
１実施例の表面弾性波素子に対し、高配向性ダイヤモン
ド薄膜２の表面にも金属電極４に対向する金属電極６を
設けた点が異なる。
【００１７】金属電極４及び対向電極６は、いずれも櫛
形電極であり、両者はその櫛歯の配列方向を相互に直交
させて配置されている。このように櫛形電極からなる金
属電極４と対向電極とを圧電体膜３を間に挟んで配置す
ることにより、位相速度などを調整することができる。
形電極であり、両者はその櫛歯の配列方向を相互に直交
させて配置されている。このように櫛形電極からなる金
属電極４と対向電極とを圧電体膜３を間に挟んで配置す
ることにより、位相速度などを調整することができる。
【００１８】図５は本発明の第４の実施例に係る表面弾
性波素子を示す断面図である。本実施例は、図３に示す
第２の実施例の表面波素子に対し、圧電体膜３の表面に
金属電極６を設けた点が異なる。本実施例も図４に示す
実施例と同様の効果を奏する。
性波素子を示す断面図である。本実施例は、図３に示す
第２の実施例の表面波素子に対し、圧電体膜３の表面に
金属電極６を設けた点が異なる。本実施例も図４に示す
実施例と同様の効果を奏する。
【００１９】図６は本発明の第５の実施例に係る表面弾
性波素子を示す断面図である。本実施例は図２に示す第
１の実施例の表面弾性波素子と、基板１ａ上に高配向性
アンドープダイヤモンド薄膜２ａを形成した素子とを用
意し、高配向性アンドープダイヤモンド薄膜２ａを圧電
体膜３に接触させて両者を重ね合わせ、その後、両者を
クランプ５により圧着固定して構成されている。このよ
うに、金属電極４及び圧電体膜３にアンドープの絶縁性
の高配向性ダイヤモンド薄膜２ａを重ね、クランプ５に
より圧着して両者を密着させることにより、弾性波がダ
イヤモンド薄膜２ａとの界面を伝搬することになり、伝
搬速度が増大するので、素子がより高周波に対応でき
る。
性波素子を示す断面図である。本実施例は図２に示す第
１の実施例の表面弾性波素子と、基板１ａ上に高配向性
アンドープダイヤモンド薄膜２ａを形成した素子とを用
意し、高配向性アンドープダイヤモンド薄膜２ａを圧電
体膜３に接触させて両者を重ね合わせ、その後、両者を
クランプ５により圧着固定して構成されている。このよ
うに、金属電極４及び圧電体膜３にアンドープの絶縁性
の高配向性ダイヤモンド薄膜２ａを重ね、クランプ５に
より圧着して両者を密着させることにより、弾性波がダ
イヤモンド薄膜２ａとの界面を伝搬することになり、伝
搬速度が増大するので、素子がより高周波に対応でき
る。
【００２０】ダイヤモンド薄膜で圧電体薄膜層を覆う
か、又はダイヤモンド薄膜に圧着し、サンドイッチ構造
とすることにより、ダイヤモンド薄膜の膜厚によって
は、ダイヤモンド薄膜中のバルクモードが結合される。
従来このモードはリークとして利用されてこなかった
が、このモードの伝搬速度は表面モードより高速であ
り、ＧＨｚ領域での応用がより容易に可能となる。従来
と同様の周波数帯で使用する場合も、汎用のフォトリソ
グラフィ技術を使用でき、歩留りが向上する。
か、又はダイヤモンド薄膜に圧着し、サンドイッチ構造
とすることにより、ダイヤモンド薄膜の膜厚によって
は、ダイヤモンド薄膜中のバルクモードが結合される。
従来このモードはリークとして利用されてこなかった
が、このモードの伝搬速度は表面モードより高速であ
り、ＧＨｚ領域での応用がより容易に可能となる。従来
と同様の周波数帯で使用する場合も、汎用のフォトリソ
グラフィ技術を使用でき、歩留りが向上する。
【００２１】また、図７に示す本発明の第６の実施例に
係る表面弾性波素子は、図３に示す第２の実施例の表面
弾性波素子に、高配向性アンドープダイヤモンド薄膜２
ａと基板１ａとの積層体を重ね、クランプ５により両者
を圧着固定して構成される。本実施例も第５実施例と同
様の効果を奏する。
係る表面弾性波素子は、図３に示す第２の実施例の表面
弾性波素子に、高配向性アンドープダイヤモンド薄膜２
ａと基板１ａとの積層体を重ね、クランプ５により両者
を圧着固定して構成される。本実施例も第５実施例と同
様の効果を奏する。
【００２２】これらの各実施例において、高配向性ダイ
ヤモンド薄膜２は表面が極めて平坦であるから、その上
に形成される圧電体膜３の表面も極めて平坦である。従
って、伝搬される表面弾性波の伝搬効率が向上する。
ヤモンド薄膜２は表面が極めて平坦であるから、その上
に形成される圧電体膜３の表面も極めて平坦である。従
って、伝搬される表面弾性波の伝搬効率が向上する。
【００２３】この場合に、電極４、６も高配向性ダイヤ
モンド膜で構成することができる。これにより、高配向
性ダイヤモンド薄膜２と電極ダイヤモンド薄膜との密着
性が向上する。
モンド膜で構成することができる。これにより、高配向
性ダイヤモンド薄膜２と電極ダイヤモンド薄膜との密着
性が向上する。
【００２４】実施例１ （ステップ１）次に、図３に示す第２実施例の表面弾性
波素子を製造し、その特性を評価した結果について説明
する。高配向性ダイヤモンド薄膜を形成する基板として
直径１インチ、方位（１００）のシリコンウエハを用い
た。基板をマイクロ波化学気相蒸着装置に入れ、メタン
３％、水素９７％、ガス圧２５Torr、ガス流量３００cc
/min、基板温度７００℃で１５分間処理した。マイクロ
波入力パワーはほぼ１０００Ｗであったが、基板温度を
７００℃に維持するように微調整した。これと同時に基
板に負バイアス電圧を印加した。負バイアスによる電流
量は１０ｍＡ／ｃｍ2であった。
波素子を製造し、その特性を評価した結果について説明
する。高配向性ダイヤモンド薄膜を形成する基板として
直径１インチ、方位（１００）のシリコンウエハを用い
た。基板をマイクロ波化学気相蒸着装置に入れ、メタン
３％、水素９７％、ガス圧２５Torr、ガス流量３００cc
/min、基板温度７００℃で１５分間処理した。マイクロ
波入力パワーはほぼ１０００Ｗであったが、基板温度を
７００℃に維持するように微調整した。これと同時に基
板に負バイアス電圧を印加した。負バイアスによる電流
量は１０ｍＡ／ｃｍ2であった。
【００２５】（ステップ２）その後、メタン０．５％、
水素９９．４％、酸素０．１％、ガス圧３５Torr、ガス
流量３００cc/min、基板温度８００℃で８０時間合成を
続けた。その結果、膜厚が約２０μｍで、高配向したダ
イヤモンド薄膜が合成できた。また、電子顕微鏡観察か
ら、この膜表面の約９５％が（１００）結晶面で覆われ
ていることが分かった。更に、薄膜の断面写真から各結
晶面の高低差は０．１μｍ以下であった。
水素９９．４％、酸素０．１％、ガス圧３５Torr、ガス
流量３００cc/min、基板温度８００℃で８０時間合成を
続けた。その結果、膜厚が約２０μｍで、高配向したダ
イヤモンド薄膜が合成できた。また、電子顕微鏡観察か
ら、この膜表面の約９５％が（１００）結晶面で覆われ
ていることが分かった。更に、薄膜の断面写真から各結
晶面の高低差は０．１μｍ以下であった。
【００２６】また、この薄膜表面の法線方向から±５°
の角度で２枚の電子顕微鏡写真を撮影し、各（１００）
結晶面の傾きを測定したところ、隣接する結晶面の傾き
は｜△α｜≦１０°、｜△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１
０°であった。この高配向性ダイヤモンド薄膜上にＡｌ
を約２０００Å成膜した。通常のフォトリソグラフィに
より、フォトレジストを塗布し、マスクを用いてパター
ンを露光し、現像することにより電極パターンを形成し
た後、エッチングを行った。これにより、電極間隔が２
μｍの正規型の櫛形電極を形成した。この上に圧電体膜
のＺｎＯ薄膜を約０．８μｍ成膜した。作製した素子の
フィルタ特性を評価したところ中心周波数は１．２５Ｇ
Ｈｚと高い値を示した。
の角度で２枚の電子顕微鏡写真を撮影し、各（１００）
結晶面の傾きを測定したところ、隣接する結晶面の傾き
は｜△α｜≦１０°、｜△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１
０°であった。この高配向性ダイヤモンド薄膜上にＡｌ
を約２０００Å成膜した。通常のフォトリソグラフィに
より、フォトレジストを塗布し、マスクを用いてパター
ンを露光し、現像することにより電極パターンを形成し
た後、エッチングを行った。これにより、電極間隔が２
μｍの正規型の櫛形電極を形成した。この上に圧電体膜
のＺｎＯ薄膜を約０．８μｍ成膜した。作製した素子の
フィルタ特性を評価したところ中心周波数は１．２５Ｇ
Ｈｚと高い値を示した。
【００２７】実施例２ （ステップ１）の条件を、下記表１の試験番号２〜５に
示すように変えて同様の実験を繰り返した。この試験番
号１乃至５の条件で製造した素子を夫々試料１乃至５と
する。また、試験番号１の条件は前記ステップ１の条件
である。
示すように変えて同様の実験を繰り返した。この試験番
号１乃至５の条件で製造した素子を夫々試料１乃至５と
する。また、試験番号１の条件は前記ステップ１の条件
である。
【００２８】
【表１】
【００２９】その結果、試料２では薄膜表面の９０％が
（１００）結晶面で覆われ、１０％は面間の間隙であっ
た。隣接するこの結晶面についても｜△α｜≦１０°、
｜△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１０°が成り立った。こ
れに対し、試料４，５においては、各薄膜表面の７７
％、７３％が（１００）結晶面で覆われ、また、隣接す
るいずれの結晶面でも｜△α｜＞１０°、｜△β｜＞１
０°、｜△γ｜＞１０°となった。試料３では薄膜表面
の８０％が（１００）結晶面で覆われ、△α、△β、△
γの絶対値については１０°以下の場合も、１０°以上
の場合も見られた。得られた試料１〜５を用いて実施例
１と同様に表面弾性波素子を製作し、フィルタ特性によ
り伝搬速度を求めた。このときダイヤモンド膜の表面研
磨は行わなかった。
（１００）結晶面で覆われ、１０％は面間の間隙であっ
た。隣接するこの結晶面についても｜△α｜≦１０°、
｜△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１０°が成り立った。こ
れに対し、試料４，５においては、各薄膜表面の７７
％、７３％が（１００）結晶面で覆われ、また、隣接す
るいずれの結晶面でも｜△α｜＞１０°、｜△β｜＞１
０°、｜△γ｜＞１０°となった。試料３では薄膜表面
の８０％が（１００）結晶面で覆われ、△α、△β、△
γの絶対値については１０°以下の場合も、１０°以上
の場合も見られた。得られた試料１〜５を用いて実施例
１と同様に表面弾性波素子を製作し、フィルタ特性によ
り伝搬速度を求めた。このときダイヤモンド膜の表面研
磨は行わなかった。
【００３０】得られた伝搬速度の測定結果を図８に示
す。この図８から、本発明の実施例の試料１、２と、比
較例の試料４，５とでは、伝搬速度が大きく異なること
が分かる。
す。この図８から、本発明の実施例の試料１、２と、比
較例の試料４，５とでは、伝搬速度が大きく異なること
が分かる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定の条件を満足する高配向性ダイヤモンド薄膜を圧電
体層の下層に設けたので、圧電体層の表面が極めて平坦
になり、表面弾性波の伝搬速度が極めて速くなる。ま
た、本発明によれば、研磨工程を付加することなく、大
面積の表面弾性波素子を形成することができる。
所定の条件を満足する高配向性ダイヤモンド薄膜を圧電
体層の下層に設けたので、圧電体層の表面が極めて平坦
になり、表面弾性波の伝搬速度が極めて速くなる。ま
た、本発明によれば、研磨工程を付加することなく、大
面積の表面弾性波素子を形成することができる。
【図１】高配向性ダイヤモンド薄膜の表面とオイラー角
との関係を示す模式図であり、（ａ）は結晶面の基準配
向を示し、（ｂ）は（１００）結晶面が高度に配向した
ダイヤモンド薄膜の表面形態を示す。
との関係を示す模式図であり、（ａ）は結晶面の基準配
向を示し、（ｂ）は（１００）結晶面が高度に配向した
ダイヤモンド薄膜の表面形態を示す。
【図２】本発明の第１実施例に係る表面弾性波素子を示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る表面弾性波素子を示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る表面弾性波素子を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】本発明の第４実施例に係る表面弾性波素子を示
す断面図である。
す断面図である。
【図６】本発明の第５実施例に係る表面弾性波素子を示
す断面図である。
す断面図である。
【図７】本発明の第６実施例に係る表面弾性波素子を示
す断面図である。
す断面図である。
【図８】本実施例と比較例の伝搬速度の測定結果を示す
グラフ図である。
グラフ図である。
１；基板 ２；高配向性ダイヤモンド薄膜 ３；圧電体膜 ４；金属電極 ５；クランプ
Claims (6)
- 【請求項１】 気相合成によって形成されたダイヤモン
ド薄膜であって、薄膜表面積の８０％以上がダイヤモン
ドの（１００）結晶面から構成されており、隣接する
（１００）結晶面の結晶面方位を表すオイラー角｛α，
β，γ｝の差｛△α，△β，△γ｝が｜△α｜≦１０
°、｜△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１０°を同時に満足
する高配向性ダイヤモンド薄膜と、この薄膜上に形成さ
れた圧電体層及び電極層とを有することを特徴とする高
配向性ダイヤモンド薄膜を使用した表面弾性波素子。 - 【請求項２】 気相合成によって形成されたダイヤモン
ド薄膜であって、薄膜表面積の８０％以上がダイヤモン
ドの（１１１）結晶面から構成されており、隣接する
（１１１）結晶面の結晶面方位を表すオイラー角｛α，
β，γ｝の差｛△α，△β，△γ｝が｜△α｜≦１０
°、｜△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１０°を同時に満足
する高配向性ダイヤモンド薄膜と、この薄膜上に形成さ
れた圧電体層及び電極層とを有することを特徴とする高
配向性ダイヤモンド薄膜を使用した表面弾性波素子。 - 【請求項３】 前記圧電体層及び電極層の全面又は一
部に、一層以上の気相合成によって形成されたダイヤモ
ンド薄膜であって、薄膜表面積の８０％以上がダイヤモ
ンドの（１００）結晶面から構成されており、隣接する
（１００）結晶面の結晶面方位を表すオイラー角｛α，
β，γ｝の差｛△α，△β，△γ｝が｜△α｜≦１０
°、｜△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１０°を同時に満足
する高配向性ダイヤモンド薄膜が圧着されていることを
特徴とする請求項１又は２に記載の高配向性ダイヤモン
ド薄膜を使用した表面弾性波素子。 - 【請求項４】 前記圧電体層及び電極層の全面又は一
部に、一層以上の気相合成によって形成されたダイヤモ
ンド薄膜であって、薄膜表面積の８０％以上がダイヤモ
ンドの（１１１）結晶面から構成されており、隣接する
（１１１）結晶面の結晶面方位を表すオイラー角｛α，
β，γ｝の差｛△α，△β，△γ｝が｜△α｜≦１０
°、｜△β｜≦１０°、｜△γ｜≦１０°を同時に満足
する高配向性ダイヤモンド薄膜が圧着されていることを
特徴とする請求項１又は２に記載の高配向性ダイヤモン
ド薄膜を使用した表面弾性波素子。 - 【請求項５】 全ての前記高配向性ダイヤモンド薄膜が
絶縁性ダイヤモンド薄膜であることを特徴とする請求項
１乃至４のいずれか１項に記載の高配向性ダイヤモンド
薄膜を使用した表面弾性波素子。 - 【請求項６】 前記高配向性ダイヤモンド薄膜の一部又
は全部が、Ｂ等の不純物を導入した半導体ダイヤモンド
薄膜であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
１項に記載の高配向性ダイヤモンド薄膜を使用した表面
弾性波素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5111990A JPH06326548A (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 高配向性ダイヤモンド薄膜を使用した表面弾性波素子 |
| US08/239,132 US5402029A (en) | 1993-05-14 | 1994-05-06 | Surface acoustic wave device using highly oriented diamond film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5111990A JPH06326548A (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 高配向性ダイヤモンド薄膜を使用した表面弾性波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06326548A true JPH06326548A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=14575186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5111990A Pending JPH06326548A (ja) | 1993-05-14 | 1993-05-14 | 高配向性ダイヤモンド薄膜を使用した表面弾性波素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5402029A (ja) |
| JP (1) | JPH06326548A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9309346D0 (en) * | 1993-05-06 | 1993-06-16 | Kobe Steel Europ Ltd | Preparation of nucleated silicon surfaces |
| JP3344441B2 (ja) * | 1994-03-25 | 2002-11-11 | 住友電気工業株式会社 | 表面弾性波素子 |
| JP3282645B2 (ja) * | 1994-06-16 | 2002-05-20 | 住友電気工業株式会社 | 表面弾性波素子 |
| US5576589A (en) * | 1994-10-13 | 1996-11-19 | Kobe Steel Usa, Inc. | Diamond surface acoustic wave devices |
| GB2300425A (en) * | 1995-05-01 | 1996-11-06 | Kobe Steel Europ Ltd | Nucleation of diamond films using an electrode |
| JP3168961B2 (ja) * | 1997-10-06 | 2001-05-21 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド基板及びダイヤモンド基板の評価方法並びにダイヤモンド表面弾性波フィルタ |
| US7011134B2 (en) * | 2000-10-13 | 2006-03-14 | Chien-Min Sung | Casting method for producing surface acoustic wave devices |
| US6814130B2 (en) * | 2000-10-13 | 2004-11-09 | Chien-Min Sung | Methods of making diamond tools using reverse casting of chemical vapor deposition |
| US7132309B2 (en) | 2003-04-22 | 2006-11-07 | Chien-Min Sung | Semiconductor-on-diamond devices and methods of forming |
| JP4069008B2 (ja) * | 2003-05-12 | 2008-03-26 | 信越化学工業株式会社 | 弾性表面波デバイス |
| US7846767B1 (en) | 2007-09-06 | 2010-12-07 | Chien-Min Sung | Semiconductor-on-diamond devices and associated methods |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3109153A (en) * | 1960-11-18 | 1963-10-29 | Gen Dynamics Corp | Adjustable piezoelectric wave filter having two resonance peaks |
| US4084130A (en) * | 1974-01-18 | 1978-04-11 | Texas Instruments Incorporated | Laser for integrated optical circuits |
| JP2597976B2 (ja) * | 1985-03-27 | 1997-04-09 | 株式会社東芝 | 半導体装置及びその製造方法 |
| KR970004619B1 (ko) * | 1987-10-19 | 1997-03-29 | 상요덴기 가부시끼가이샤 | 탄성 표면파 소자 |
| US5235233A (en) * | 1988-03-17 | 1993-08-10 | Fanuc Ltd. | Surface acoustic wave device |
| US4952832A (en) * | 1989-10-24 | 1990-08-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface acoustic wave device |
-
1993
- 1993-05-14 JP JP5111990A patent/JPH06326548A/ja active Pending
-
1994
- 1994-05-06 US US08/239,132 patent/US5402029A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5402029A (en) | 1995-03-28 |
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