JPH08130439A - 高速表面弾性波素子 - Google Patents
高速表面弾性波素子Info
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- JPH08130439A JPH08130439A JP6293711A JP29371194A JPH08130439A JP H08130439 A JPH08130439 A JP H08130439A JP 6293711 A JP6293711 A JP 6293711A JP 29371194 A JP29371194 A JP 29371194A JP H08130439 A JPH08130439 A JP H08130439A
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- substrate
- acoustic wave
- surface acoustic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速表面弾性波素子として、従来のダイヤモ
ンドや単結晶基板を用いた場合と同レベルまたはそれ以
上の音速特性を有するものを、作製が容易で安価な材料
により提供する。 【構成】 多結晶性炭化物系、窒化物系、ホウ化物また
は酸化物系セラミックスからなる基板上に、圧電性セラ
ミックス薄膜を施してなる複合材料により、高速表面弾
性波素子を構成する。 【効果】 基板を多結晶性炭化珪素により構成し、圧電
性セラミックス薄膜をｃ軸に配向した窒化アルミニウム
薄膜とした場合において、薄膜の挿入損失の減少は、４
２．５ＭＨｚ付近に見られ、音速が６８００ｍ／ｓとい
う高い値が得られている。
ンドや単結晶基板を用いた場合と同レベルまたはそれ以
上の音速特性を有するものを、作製が容易で安価な材料
により提供する。 【構成】 多結晶性炭化物系、窒化物系、ホウ化物また
は酸化物系セラミックスからなる基板上に、圧電性セラ
ミックス薄膜を施してなる複合材料により、高速表面弾
性波素子を構成する。 【効果】 基板を多結晶性炭化珪素により構成し、圧電
性セラミックス薄膜をｃ軸に配向した窒化アルミニウム
薄膜とした場合において、薄膜の挿入損失の減少は、４
２．５ＭＨｚ付近に見られ、音速が６８００ｍ／ｓとい
う高い値が得られている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面弾性波速度が大き
いセラミックス系複合材料からなり、特に、高い表面波
速度を要求される部位に使用するのに適した高速表面弾
性波素子に関するものである。
いセラミックス系複合材料からなり、特に、高い表面波
速度を要求される部位に使用するのに適した高速表面弾
性波素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通信システムの発達に伴い、多量の情報
をすばやく送るために、高周波数領域（１．５ＧＨZ 以
上）の使用が考えられているが、この１．５ＧＨZ 以上
の周波数で使用可能なデバイスを開発するためには、音
速が非常に大きい材料が必要である。現在では、圧電体
の薄膜をダイヤモンドや硬度が高いセラミックスの単結
晶基板上で作製することによって、音速の改善が図られ
ているが、それらの基板材料は、作製が困難で高価であ
るなどの欠点がある。
をすばやく送るために、高周波数領域（１．５ＧＨZ 以
上）の使用が考えられているが、この１．５ＧＨZ 以上
の周波数で使用可能なデバイスを開発するためには、音
速が非常に大きい材料が必要である。現在では、圧電体
の薄膜をダイヤモンドや硬度が高いセラミックスの単結
晶基板上で作製することによって、音速の改善が図られ
ているが、それらの基板材料は、作製が困難で高価であ
るなどの欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記基
板材料として作製が容易で安価な材料を得るべく、各種
材料についてその特性を調べてきたが、基板材料として
作製が容易で安価な多結晶性セラミックを用い、その上
に圧電性セラミックス材料の薄膜を形成することによ
り、ダイヤモンドや単結晶基板を用いた場合と同レベル
またはそれ以上の音速特性が得られることを発見した。
本発明は、かかる知見に基づくものであり、その技術的
課題は、上記基板材料として作製が容易で安価な材料を
得て、高速表面弾性波素子を安価に提供可能にすること
にある。
板材料として作製が容易で安価な材料を得るべく、各種
材料についてその特性を調べてきたが、基板材料として
作製が容易で安価な多結晶性セラミックを用い、その上
に圧電性セラミックス材料の薄膜を形成することによ
り、ダイヤモンドや単結晶基板を用いた場合と同レベル
またはそれ以上の音速特性が得られることを発見した。
本発明は、かかる知見に基づくものであり、その技術的
課題は、上記基板材料として作製が容易で安価な材料を
得て、高速表面弾性波素子を安価に提供可能にすること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段・作用】上記課題を解決す
るための本発明の高速表面弾性波素子は、基本的には、
多結晶性炭化物系、窒化物系、ホウ化物または酸化物系
セラミックスからなる基板上に圧電性セラミックス薄膜
を施してなる複合材料により構成したことを特徴とする
ものである。
るための本発明の高速表面弾性波素子は、基本的には、
多結晶性炭化物系、窒化物系、ホウ化物または酸化物系
セラミックスからなる基板上に圧電性セラミックス薄膜
を施してなる複合材料により構成したことを特徴とする
ものである。
【０００５】上記高速表面弾性波素子における基板は、
多結晶性炭化物系、窒化物系、ホウ化物または酸化物系
セラミックスにより構成することができ、多結晶性炭化
珪素などが特に望ましいが、それに限ることなく、例え
ば、Ｂ4 Ｃ，ＴｉＣ，ＷＣ，ＺｒＣ，ＮｂＣ，ＨｆＣな
どの多結晶性炭化物系セラミックス材料、Ｓｉ3 Ｎ4，
ｃＢＮ，ＡｌＮ，ｉＴＮ，サイアロンなどの窒化物系セ
ラミックス材料、ＴｉＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＣｒＢ2 ，Ｍｏ
Ｂなどホウ化物系セラミックス材料、あるいはＡｌ2 Ｏ
3 ，ＺｒＯ2 ，ＴｉＯ2 ，ＳｉＯ2 ，ムライトなどの酸
化物系セラミックス材料を用いることができる。なお、
これらの化合物をベースとした複合材料を用いても実質
的に同等である。
多結晶性炭化物系、窒化物系、ホウ化物または酸化物系
セラミックスにより構成することができ、多結晶性炭化
珪素などが特に望ましいが、それに限ることなく、例え
ば、Ｂ4 Ｃ，ＴｉＣ，ＷＣ，ＺｒＣ，ＮｂＣ，ＨｆＣな
どの多結晶性炭化物系セラミックス材料、Ｓｉ3 Ｎ4，
ｃＢＮ，ＡｌＮ，ｉＴＮ，サイアロンなどの窒化物系セ
ラミックス材料、ＴｉＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＣｒＢ2 ，Ｍｏ
Ｂなどホウ化物系セラミックス材料、あるいはＡｌ2 Ｏ
3 ，ＺｒＯ2 ，ＴｉＯ2 ，ＳｉＯ2 ，ムライトなどの酸
化物系セラミックス材料を用いることができる。なお、
これらの化合物をベースとした複合材料を用いても実質
的に同等である。
【０００６】一方、本発明において上記基板上に薄膜と
して被着する圧電性セラミックス材料としては、後述す
る実施例にも示しているように、ｃ軸に配向した窒化ア
ルミニウム薄膜などが望ましいが、それに限ることな
く、ＺｎＯ，Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ，Ｂｉ12ＧｅＯ20，ＬｉＮ
ｂＯ3 ，ＬｉＴａＯ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，
ＰＺＴ，ＰＭＮ，ＢＮＴ，ＰＬＺＴ，Ｔａ2 Ｏ5 ，水晶
などの酸化物、ＣｄＳ，Ｔｌ3 ＶＳ4 などの硫化物など
を挙げることができ、ここに挙げたそれぞれの材料を前
記基板材料のそれぞれと組み合わせて用いることができ
る。
して被着する圧電性セラミックス材料としては、後述す
る実施例にも示しているように、ｃ軸に配向した窒化ア
ルミニウム薄膜などが望ましいが、それに限ることな
く、ＺｎＯ，Ｌｉ2 Ｂ4 Ｏ7 ，Ｂｉ12ＧｅＯ20，ＬｉＮ
ｂＯ3 ，ＬｉＴａＯ3 ，ＰｂＴｉＯ3 ，ＢａＴｉＯ3 ，
ＰＺＴ，ＰＭＮ，ＢＮＴ，ＰＬＺＴ，Ｔａ2 Ｏ5 ，水晶
などの酸化物、ＣｄＳ，Ｔｌ3 ＶＳ4 などの硫化物など
を挙げることができ、ここに挙げたそれぞれの材料を前
記基板材料のそれぞれと組み合わせて用いることができ
る。
【０００７】圧電性セラミックスを基板上に薄膜化して
被着する手段としては、スパッタリング法などが適して
いるが、被着する圧電性セラミックス素材に応じてそれ
に適した他の手段、例えば、レーザーアブレーション
法、イオンプレーティング法、レーザー蒸着法、イオン
ビーム蒸着法、及び真空蒸着法などの物理気相成長法、
プラズマＣＶＤ、ＭＯＣＶＤなどの化学気相成長法（Ｃ
ＶＤ）、ゾルゲル法などの塗布法、溶射法、メッキ法な
どの液相成長法を用いることができる。上記薄膜の厚さ
は、特に制限されるものではないが、１５ｍｍ以下とす
るのが一般的である。
被着する手段としては、スパッタリング法などが適して
いるが、被着する圧電性セラミックス素材に応じてそれ
に適した他の手段、例えば、レーザーアブレーション
法、イオンプレーティング法、レーザー蒸着法、イオン
ビーム蒸着法、及び真空蒸着法などの物理気相成長法、
プラズマＣＶＤ、ＭＯＣＶＤなどの化学気相成長法（Ｃ
ＶＤ）、ゾルゲル法などの塗布法、溶射法、メッキ法な
どの液相成長法を用いることができる。上記薄膜の厚さ
は、特に制限されるものではないが、１５ｍｍ以下とす
るのが一般的である。
【０００８】上述した圧電体セラミックス薄膜における
音速は、それを被着した基板材料によって変化し、一般
的には、基板材料の硬度が高いほど音速が高くなる傾向
を示す。したがって、上述した基板材料、特に、ＴｉＢ
2 やＴｉＣのほか、ＳｉＣ，ｃＢＮ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ
3 Ｎ4 ，ＷＣ，Ｂ4 Ｃなどの硬質セラミックス材料を用
いることにより、音速を充分に高めることができる。ま
た、基板材料を選択することにより音速の調整が可能に
なる。
音速は、それを被着した基板材料によって変化し、一般
的には、基板材料の硬度が高いほど音速が高くなる傾向
を示す。したがって、上述した基板材料、特に、ＴｉＢ
2 やＴｉＣのほか、ＳｉＣ，ｃＢＮ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ
3 Ｎ4 ，ＷＣ，Ｂ4 Ｃなどの硬質セラミックス材料を用
いることにより、音速を充分に高めることができる。ま
た、基板材料を選択することにより音速の調整が可能に
なる。
【０００９】このような構成を有する高速表面弾性波素
子は、作製が容易で安価な材料により大きい表面弾性波
速度を得ることができるものであるが、更に、高温・高
圧下でも使用でき、化学的安定性に優れるなどの特徴を
有し、光デバイスや高分解能を持つ小型の超音波センサ
ーへの応用ができ、振動子や光音響用スペクトロビー用
トランスジューサーとしても使用可能なものである。
子は、作製が容易で安価な材料により大きい表面弾性波
速度を得ることができるものであるが、更に、高温・高
圧下でも使用でき、化学的安定性に優れるなどの特徴を
有し、光デバイスや高分解能を持つ小型の超音波センサ
ーへの応用ができ、振動子や光音響用スペクトロビー用
トランスジューサーとしても使用可能なものである。
【００１０】上述したところから明らかなように、本発
明のセラミックス系複合材料からなる高速表面弾性波素
子は、高い表面弾性波速度を持ち、既存のダイヤモンド
や硬度が高いセラミックスの単結晶基板を用いているも
のに代えて、高い音速を要求される部位に使用できるも
のであり、その用途としては、例えば、高性能の光デバ
イス、超音波センサー、超音波顕微鏡のプローブ、ＴＶ
−ＩＦフィルター、レゾネータ、ナイキストフィルタ
ー、ＶＨＦ帯広帯域長時間遅延線、数ＧＨｚ表面波フィ
ルター、超音波増幅器などがある。また、高温・高圧下
での使用は、ＴＶ−ＩＦフィルター、自動車用の振動セ
ンサーや、極限状態で作業を行うロボットの部品として
用いる場合などに適している。
明のセラミックス系複合材料からなる高速表面弾性波素
子は、高い表面弾性波速度を持ち、既存のダイヤモンド
や硬度が高いセラミックスの単結晶基板を用いているも
のに代えて、高い音速を要求される部位に使用できるも
のであり、その用途としては、例えば、高性能の光デバ
イス、超音波センサー、超音波顕微鏡のプローブ、ＴＶ
−ＩＦフィルター、レゾネータ、ナイキストフィルタ
ー、ＶＨＦ帯広帯域長時間遅延線、数ＧＨｚ表面波フィ
ルター、超音波増幅器などがある。また、高温・高圧下
での使用は、ＴＶ−ＩＦフィルター、自動車用の振動セ
ンサーや、極限状態で作業を行うロボットの部品として
用いる場合などに適している。
【００１１】
【実施例】鏡面研磨した多結晶性ＳｉＣ基板上に、厚さ
約６ミクロンの窒化アルミニウムの薄膜をスパッタリン
グ法により作製した。薄膜のＸ線回折パターンから、そ
れが結晶性に優れ、ｃ軸方向に配向していることが分か
った。
約６ミクロンの窒化アルミニウムの薄膜をスパッタリン
グ法により作製した。薄膜のＸ線回折パターンから、そ
れが結晶性に優れ、ｃ軸方向に配向していることが分か
った。
【００１２】図１及び図２にその薄膜の挿入損失測定の
結果を示す。損失の減少は４２．５ＭＨｚ付近と７５．
３ＭＨｚ付近に見られ、波長が１６０ミクロンであるこ
とから、音速はそれぞれ６８００ｍ／ｓ、１２０００ｍ
／ｓであり、窒化アルミニウム単体の音速より高い値が
得られた。また、多結晶性アルミナ基板を用いた場合
も、同様に音速が５３５０ｍ／ｓ、１００００ｍ／ｓと
高い値が得られた。
結果を示す。損失の減少は４２．５ＭＨｚ付近と７５．
３ＭＨｚ付近に見られ、波長が１６０ミクロンであるこ
とから、音速はそれぞれ６８００ｍ／ｓ、１２０００ｍ
／ｓであり、窒化アルミニウム単体の音速より高い値が
得られた。また、多結晶性アルミナ基板を用いた場合
も、同様に音速が５３５０ｍ／ｓ、１００００ｍ／ｓと
高い値が得られた。
【００１３】基板に単結晶（００１）Ａｌ2 Ｏ3 を用い
た例で、音速が５７５０〜５７６５ｍ／ｓであった旨
が、H.Okano らの研究として報告され（Appl.Phys.Let
t. 64,1994, p.166 ）、また、基板としてガラスを用い
た場合の音速が３４４８ｍ／ｓであったことが報告され
ている（L.Xinjiao et al.Thin Solid Films, 139, 198
6,p.261 ）が、これらに比して上記本発明の実施例の音
速は、充分に高いものであることがわかる。
た例で、音速が５７５０〜５７６５ｍ／ｓであった旨
が、H.Okano らの研究として報告され（Appl.Phys.Let
t. 64,1994, p.166 ）、また、基板としてガラスを用い
た場合の音速が３４４８ｍ／ｓであったことが報告され
ている（L.Xinjiao et al.Thin Solid Films, 139, 198
6,p.261 ）が、これらに比して上記本発明の実施例の音
速は、充分に高いものであることがわかる。
【００１４】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、基板材料として作製が容易で安価な多結晶性セラミ
ックを用い、その上に圧電性セラミックス材料の薄膜を
形成して、従来のダイヤモンドや単結晶基板を用いた場
合と同レベルまたはそれ以上の音速特性を有する高速表
面弾性波素子を安価に提供することができる。
ば、基板材料として作製が容易で安価な多結晶性セラミ
ックを用い、その上に圧電性セラミックス材料の薄膜を
形成して、従来のダイヤモンドや単結晶基板を用いた場
合と同レベルまたはそれ以上の音速特性を有する高速表
面弾性波素子を安価に提供することができる。
【図１】本発明の実施例の薄膜の挿入損失測定の結果を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図２】同測定結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野中 一洋 佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１ 工 業技術院九州工業技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】多結晶性炭化物系、窒化物系、ホウ化物ま
たは酸化物系セラミックスからなる基板上に圧電性セラ
ミックス薄膜を施してなる複合材料により構成したこと
を特徴とする高速表面弾性波素子。 - 【請求項２】請求項１に記載の高速表面弾性波素子にお
いて、基板を多結晶性炭化珪素により構成したことを特
徴とする高速表面弾性波素子。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の高速表面弾性波
素子において、圧電性セラミックス薄膜を配向した窒化
アルミニウム薄膜としたことを特徴とする高速表面弾性
波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6293711A JPH08130439A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 高速表面弾性波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6293711A JPH08130439A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 高速表面弾性波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08130439A true JPH08130439A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=17798253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6293711A Pending JPH08130439A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 高速表面弾性波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08130439A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018056210A1 (ja) * | 2016-09-20 | 2018-03-29 | 日本碍子株式会社 | 複合基板，その製法及び電子デバイス |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59218028A (ja) * | 1983-05-23 | 1984-12-08 | Sumitomo Chem Co Ltd | 多結晶アルミナ焼結体，電極薄膜，圧電性薄膜から成る層状構造物 |
| JPS60142608A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-27 | Sumitomo Chem Co Ltd | 多結晶アルミナ焼結体、電極薄膜、圧電性薄膜から成る層状構造物 |
| JPS60192410A (ja) * | 1984-03-14 | 1985-09-30 | Tokuyama Soda Co Ltd | 弾性表面波素子 |
| JPH02248110A (ja) * | 1989-03-20 | 1990-10-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 弾性表面波素子 |
| JPH0474867A (ja) * | 1990-07-16 | 1992-03-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化アルミニウム薄膜の製造方法 |
| JPH0595249A (ja) * | 1991-10-02 | 1993-04-16 | Tdk Corp | 弾性表面波素子 |
| JPH05183377A (ja) * | 1992-01-06 | 1993-07-23 | Toshiba Corp | 表面弾性波素子 |
| JPH0624900A (ja) * | 1991-03-19 | 1994-02-01 | Cs Halbleiter & Solartechnol Gmbh | 単結晶炭化ケイ素層の製造方法 |
| JPH06216050A (ja) * | 1992-10-13 | 1994-08-05 | Cs Halbleiter & Solartechnol Gmbh | 単結晶炭化ケイ素層を有するウエーハの製造方法 |
-
1994
- 1994-11-01 JP JP6293711A patent/JPH08130439A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| WO2018056210A1 (ja) * | 2016-09-20 | 2018-03-29 | 日本碍子株式会社 | 複合基板，その製法及び電子デバイス |
| JPWO2018056210A1 (ja) * | 2016-09-20 | 2018-09-20 | 日本碍子株式会社 | 複合基板，その製法及び電子デバイス |
| CN109690943A (zh) * | 2016-09-20 | 2019-04-26 | 日本碍子株式会社 | 复合基板及其制法以及电子器件 |
| US10998881B2 (en) | 2016-09-20 | 2021-05-04 | Ngk Insulators, Ltd. | Composite substrate, method for producing the same, and electronic device |
| CN109690943B (zh) * | 2016-09-20 | 2023-10-13 | 日本碍子株式会社 | 复合基板及其制法以及电子器件 |
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