JPH0818388A - 表面波フィルタ素子とその製造方法 - Google Patents
表面波フィルタ素子とその製造方法Info
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- JPH0818388A JPH0818388A JP18741394A JP18741394A JPH0818388A JP H0818388 A JPH0818388 A JP H0818388A JP 18741394 A JP18741394 A JP 18741394A JP 18741394 A JP18741394 A JP 18741394A JP H0818388 A JPH0818388 A JP H0818388A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 弾性波の伝搬速度を速くでき、安価で、より
高周波数帯域にも使用できる表面波フィルタ素子とその
製造方法を提供すること。 【構成】 表面波フィルタ素子の弾性表面波が伝搬する
部分を圧電体膜であるＺｎＯ膜３と、ほう素板１で構成
し、それらＺｎＯ膜３とほう素板１との間に信号の入力
出力用ＩＤＴ電極２を設けることにより、例えば、Ｚｎ
Ｏ膜３の弾性表面波の伝搬速度は高々３ｋｍ／ｓｅｃ程
度であるが、ほう素板１上にＺｎＯ膜３を形成した物の
伝搬速度は約７ｋｍ／ｓｅｃと高速になり、より高周波
に対応できる。
高周波数帯域にも使用できる表面波フィルタ素子とその
製造方法を提供すること。 【構成】 表面波フィルタ素子の弾性表面波が伝搬する
部分を圧電体膜であるＺｎＯ膜３と、ほう素板１で構成
し、それらＺｎＯ膜３とほう素板１との間に信号の入力
出力用ＩＤＴ電極２を設けることにより、例えば、Ｚｎ
Ｏ膜３の弾性表面波の伝搬速度は高々３ｋｍ／ｓｅｃ程
度であるが、ほう素板１上にＺｎＯ膜３を形成した物の
伝搬速度は約７ｋｍ／ｓｅｃと高速になり、より高周波
に対応できる。
Description
【産業上の利用分野】本発明は、ＡＶ分野、通信分野な
どの回路に用いられる表面波フィルタ素子とその製造方
法に関するもので、特にＧＨｚ帯用まで対象とすること
のできるものである。
どの回路に用いられる表面波フィルタ素子とその製造方
法に関するもので、特にＧＨｚ帯用まで対象とすること
のできるものである。
【従来の技術】ＡＶ分野、通信分野および計測分野など
における多くの回路には、いろいろな周波数に対応した
表面波フィルタ素子が開発されて使用されている。周波
数の比較的低い領域ではバルクの誘電体セラミックから
なる表面波フィルタ素子が用いられている。また、たと
えば移動体通信分野では、現在８００〜９００ＭＨｚの
高周波数帯が使用されており、今後はさらに高周波数帯
へと移行し、それに対応するフィルタ素子も開発され使
用されており、たとえば１〜２ＧＨｚ帯対応の表面波フ
ィルタ素子として、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3あるいは
水晶などの単結晶を用いたものがある。また、ガラスあ
るいはサファイアなどの無機基板上にＺｎＯ膜を形成し
て構成したものや、さらにはダイヤモンド膜上にＺｎＯ
膜を形成した表面波フィルタ素子も報告されている。
における多くの回路には、いろいろな周波数に対応した
表面波フィルタ素子が開発されて使用されている。周波
数の比較的低い領域ではバルクの誘電体セラミックから
なる表面波フィルタ素子が用いられている。また、たと
えば移動体通信分野では、現在８００〜９００ＭＨｚの
高周波数帯が使用されており、今後はさらに高周波数帯
へと移行し、それに対応するフィルタ素子も開発され使
用されており、たとえば１〜２ＧＨｚ帯対応の表面波フ
ィルタ素子として、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3あるいは
水晶などの単結晶を用いたものがある。また、ガラスあ
るいはサファイアなどの無機基板上にＺｎＯ膜を形成し
て構成したものや、さらにはダイヤモンド膜上にＺｎＯ
膜を形成した表面波フィルタ素子も報告されている。
【発明が解決しようとする課題】一般に使用周波数帯
は、その周波数の利用度が増すに従い、より高い周波数
帯域へ移行する。たとえば移動体通信においては、今
後、１.９ＧＨｚ帯、２.４ＧＨｚ帯など、より高い周波
数に移行する。これに使用する主要部品の一つである表
面波フィルタ素子を見たとき、使用周波数のより高周波
化に伴い表面波フィルタ素子もそれに対応して来てい
る。ところが、表面波フィルタ素子をより高周波数化に
対応させるためには、基本的には素子に設ける信号の入
出力用ＩＤＴ電極のパターン、つまり線幅、線間隔をよ
り細く、狭く、より高精度に作成しなければならない。
さらにＩＤＴ電極パターンの高密度化、高精度化は、使
用する圧電材料の弾性波の伝搬速度の値に大きく影響さ
れる。この伝搬速度は材料固有の値で現在使用されてい
る圧電材料では高々３km／sec であり、ステッパ装置を
用いたフォトリソグラフィ技術では、２ＧＨｚ程度の表
面波フィルタ素子を安定して作成するのが上限である。
それ以上の周波数に対応する素子を同じ圧電材料で作成
するには、Ｘ線さらには電子線を用いたフォトリソグラ
フィ装置を必要とし、大きな困難が生じるとともに、さ
らにコストアップにつながる。また、高周波数対応ので
きる表面波フィルタ素子として、ダイヤモンド膜上にＺ
ｎＯ膜を形成し、これにＩＤＴ電極を設けた表面波フィ
ルタ素子も報告されている。しかし、表面波フィルタ素
子の特性が構造に要求する条件として、ダイヤモンド膜
の表面を鏡面にすることがある。このダイヤモンド膜は
多結晶膜としてのみ形成でき、その表面は上記要求条件
を満たすだけの表面状態が得られない。また、この膜面
を鏡面にするには機械的研磨にたよらざるを得ないが、
膜は非常に硬く研磨しにくい。しかも、構成物は膜であ
り厚みを精度よく制御できないという課題がある。本発
明は、従来の表面波フィルタ素子のこのような課題を考
慮し、弾性波の伝搬速度の速い圧電体材料を提供し、安
価で、より高周波数帯域にも使用できる表面波フィルタ
素子とその製造方法を提供することを目的とするもので
ある。
は、その周波数の利用度が増すに従い、より高い周波数
帯域へ移行する。たとえば移動体通信においては、今
後、１.９ＧＨｚ帯、２.４ＧＨｚ帯など、より高い周波
数に移行する。これに使用する主要部品の一つである表
面波フィルタ素子を見たとき、使用周波数のより高周波
化に伴い表面波フィルタ素子もそれに対応して来てい
る。ところが、表面波フィルタ素子をより高周波数化に
対応させるためには、基本的には素子に設ける信号の入
出力用ＩＤＴ電極のパターン、つまり線幅、線間隔をよ
り細く、狭く、より高精度に作成しなければならない。
さらにＩＤＴ電極パターンの高密度化、高精度化は、使
用する圧電材料の弾性波の伝搬速度の値に大きく影響さ
れる。この伝搬速度は材料固有の値で現在使用されてい
る圧電材料では高々３km／sec であり、ステッパ装置を
用いたフォトリソグラフィ技術では、２ＧＨｚ程度の表
面波フィルタ素子を安定して作成するのが上限である。
それ以上の周波数に対応する素子を同じ圧電材料で作成
するには、Ｘ線さらには電子線を用いたフォトリソグラ
フィ装置を必要とし、大きな困難が生じるとともに、さ
らにコストアップにつながる。また、高周波数対応ので
きる表面波フィルタ素子として、ダイヤモンド膜上にＺ
ｎＯ膜を形成し、これにＩＤＴ電極を設けた表面波フィ
ルタ素子も報告されている。しかし、表面波フィルタ素
子の特性が構造に要求する条件として、ダイヤモンド膜
の表面を鏡面にすることがある。このダイヤモンド膜は
多結晶膜としてのみ形成でき、その表面は上記要求条件
を満たすだけの表面状態が得られない。また、この膜面
を鏡面にするには機械的研磨にたよらざるを得ないが、
膜は非常に硬く研磨しにくい。しかも、構成物は膜であ
り厚みを精度よく制御できないという課題がある。本発
明は、従来の表面波フィルタ素子のこのような課題を考
慮し、弾性波の伝搬速度の速い圧電体材料を提供し、安
価で、より高周波数帯域にも使用できる表面波フィルタ
素子とその製造方法を提供することを目的とするもので
ある。
【課題を解決するための手段】本発明は、表面波の伝搬
する部分の一部である圧電体膜と、その圧電体膜と同様
に表面波の伝搬する部分の一部であるほう素層と、信号
の入出力用のＩＤＴ電極とを備えた表面波フィルタ素子
である。例えば、圧電体膜はＺｎＯ膜、ＬｉＮｂＯ3膜
またはＬｉＴａＯ3膜である。また、本発明は、ほう素
板の表面に、入出力用のＩＤＴ電極を真空蒸着法または
イオンビーム蒸着法により形成した金属膜で作成する工
程と、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビーム蒸
着法またはＣＶＤ法のいずれか一つの方法で圧電体膜を
形成する工程とを有する表面波フイルタ素子の製造方法
である。また、本発明は、無機材料基板の表面に、電子
線蒸着法またはイオンビーム蒸着法またはＣＶＤ法のい
ずれか一つの方法でほう素層を形成する工程と、入出力
用のＩＤＴ電極を真空蒸着法、又はイオンビーム蒸着法
により形成した金属膜で作成する工程と、スパッタリン
グ法、真空蒸着法、イオンビーム蒸着法またはＣＶＤ法
のいずれか一つの方法で圧電体膜を形成する工程とを有
する表面波フイルタ素子の製造方法である。
する部分の一部である圧電体膜と、その圧電体膜と同様
に表面波の伝搬する部分の一部であるほう素層と、信号
の入出力用のＩＤＴ電極とを備えた表面波フィルタ素子
である。例えば、圧電体膜はＺｎＯ膜、ＬｉＮｂＯ3膜
またはＬｉＴａＯ3膜である。また、本発明は、ほう素
板の表面に、入出力用のＩＤＴ電極を真空蒸着法または
イオンビーム蒸着法により形成した金属膜で作成する工
程と、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンビーム蒸
着法またはＣＶＤ法のいずれか一つの方法で圧電体膜を
形成する工程とを有する表面波フイルタ素子の製造方法
である。また、本発明は、無機材料基板の表面に、電子
線蒸着法またはイオンビーム蒸着法またはＣＶＤ法のい
ずれか一つの方法でほう素層を形成する工程と、入出力
用のＩＤＴ電極を真空蒸着法、又はイオンビーム蒸着法
により形成した金属膜で作成する工程と、スパッタリン
グ法、真空蒸着法、イオンビーム蒸着法またはＣＶＤ法
のいずれか一つの方法で圧電体膜を形成する工程とを有
する表面波フイルタ素子の製造方法である。
【作用】本発明は、表面波フィルタ素子の弾性表面波が
伝搬する部分を圧電体膜とほう素層で構成することによ
り、例えば、圧電体膜の弾性表面波の伝搬速度は高々３
ｋｍ／ｓｅｃ程度であるが、ほう素層上に圧電体膜を形
成した物の伝搬速度は約７ｋｍ／ｓｅｃと高速になる。
これはほう素層内の伝搬速度が約７.５ｋｍ／ｓｅｃと
速いことに起因している。又、表面を研磨することなく
鏡面を持つほう素層を形成できることである。すなわ
ち、アモルファス相からなるほう素層が形成でき、表面
は鏡面となり、研磨をする必要はない。よってほう素層
の表面に圧電体膜を直接形成することにより目的は容易
に達成できる。又、多結晶体からなるほう素膜も形成で
き、この表面を研磨し、表面に圧電体膜を形成すること
により、前記同様高速な伝搬速度を持つ表面波フィルタ
素子が得られる。この時の研磨も、ダイヤモンドよりは
るかに研磨し易い。このように、本発明は、弾性表面波
の伝搬する部分を圧電体膜とほう素層からなる構成と
し、圧電体膜のみでは得られない弾性表面波の高速伝搬
速度を持つより高周波数に対応できる表面波フィルタ素
子とその製造方法を提供できる。従って、今後より高周
波数化される移動体通信機器などの部品として大いに有
効使用されるものである。
伝搬する部分を圧電体膜とほう素層で構成することによ
り、例えば、圧電体膜の弾性表面波の伝搬速度は高々３
ｋｍ／ｓｅｃ程度であるが、ほう素層上に圧電体膜を形
成した物の伝搬速度は約７ｋｍ／ｓｅｃと高速になる。
これはほう素層内の伝搬速度が約７.５ｋｍ／ｓｅｃと
速いことに起因している。又、表面を研磨することなく
鏡面を持つほう素層を形成できることである。すなわ
ち、アモルファス相からなるほう素層が形成でき、表面
は鏡面となり、研磨をする必要はない。よってほう素層
の表面に圧電体膜を直接形成することにより目的は容易
に達成できる。又、多結晶体からなるほう素膜も形成で
き、この表面を研磨し、表面に圧電体膜を形成すること
により、前記同様高速な伝搬速度を持つ表面波フィルタ
素子が得られる。この時の研磨も、ダイヤモンドよりは
るかに研磨し易い。このように、本発明は、弾性表面波
の伝搬する部分を圧電体膜とほう素層からなる構成と
し、圧電体膜のみでは得られない弾性表面波の高速伝搬
速度を持つより高周波数に対応できる表面波フィルタ素
子とその製造方法を提供できる。従って、今後より高周
波数化される移動体通信機器などの部品として大いに有
効使用されるものである。
【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。 （実施例１）図１は、本発明にかかる第１の実施例の表
面波フィルタ素子の断面図であり、また、図２は、その
表面波フィルタ素子の上面図である。図１において、表
面波フィルタ素子は、ほう素板１とＺｎＯ膜３とＩＤＴ
電極２から構成され、弾性表面波の伝搬する部分は、ほ
う素板１と、その上に形成したＺｎＯ膜３の圧電体膜か
らなる。信号の入出力電極は、櫛形状構造をしたＩＤＴ
電極２で、ほう素板１とＺｎＯ膜３で挟んで構成した。
素子の両端には弾性表面波の反射防止膜４をＡｌ膜で形
成した。ほう素板１には、アモルファス、あるいは表面
を鏡面研磨した多結晶体を用いた。ここで、ほう素板１
の厚みは基板の強度特性をも持たせることから機械的強
度が保持できる厚さとし、０.５ｍｍ厚とした。次に、
上記実施例の表面波フィルタ素子の製造方法について、
図面を参照しながら説明する。図２に示すように、ほう
素板１の表面に構成した信号の入出力用ＩＤＴ電極２は
Ａｌ膜をフォトリソグラフィ技術で櫛形状とし、電極間
距離を１.５μｍ とした。Ａｌ膜はスパッタリング法、
真空蒸着法などで形成した。Ａｌの成膜条件を選定し、
単結晶化した膜とすることにより、ＩＤＴ電極２の入力
と出力間の電界によるＡｌのマイグレーション、弾性表
面波の伝搬による機械的変形によって生じるＡｌ膜の剥
離に対する強度が増す。次に、ＺｎＯ膜３をスパッタリ
ング法を用いて形成し、ＩＤＴ電極２をほう素板１とＺ
ｎＯ膜３で挟む構成とした。ＺｎＯ膜３の厚みは本実施
例では６０ｎｍとした。また素子の両端には表面波の反
射防止膜４をＡｌ膜で形成した。ＺｎＯ膜３は、スパッ
タリング法の他に酸素雰囲気を用いイオンビーム蒸着法
や真空蒸着法でも形成でき、Ｃ軸が膜面に垂直配向した
良質な膜で本発明に適していた。また、本実施例におい
ては、βジケトン系Ｚｎ錯体であるＺｎアセチルアセト
ナートを１２０℃で加熱して気化し、不活性ガスをキャ
リヤガスに用い、プラズマ中に置いた３００℃に加熱し
たほう素板１上に送り、酸素を反応ガスとして膜厚が６
０ｎｍのＺｎＯ膜３を形成した。加熱したほう素板１上
へのＺｎＯ膜３は、常圧あるいは減圧中でも形成できる
ことも確認した。これらの製造法で作成したＺｎＯ膜３
のＣ軸配向は良好でΔθ50 は２.５程度であった。プラ
ズマＣＶＤ法で膜形成するときは、ほう素板１の加熱温
度も常圧あるいは減圧中の時より低くして形成でき、膜
の堆積速度もスパッタリング法よりも約一桁速く２００
０〜３０００Å／ｍｉｎであった。また同系の錯体であ
るＺｎピバロイルメタン、さらには有機Ｚｎ化合物であ
るジメチルＺｎまたはジエチルＺｎを、Ｚｎアセチルア
セトナートを用いた場合と同様に、加熱気化して原料と
する事により、同様な品質のＺｎＯ膜が得られた。ＣＶ
Ｄ法で成膜する場合は、ＩＤＴ電極２にＡｌ膜を用いる
とＡｌ膜が酸化されることがあり、たとえばＡｕ膜のよ
うな酸化されにくい金属を用いる必要がある。また、Ｚ
ｎの有機金属材料を原料にする代わりにＺｎのハロゲン
化物なるＺｎＣｌ2あるいはＺｎＢｒ2を加熱気化したガ
スを原料に用い、たとえば常圧ＣＶＤ法でＺｎＯ膜３を
形成しても、他の製法を用いた場合と遜色のない品質の
特性を持った膜が得られた。しかしこの場合は、反応生
成ガスにハロゲンガスができるので、その処理をする必
要がある。この様にして構成した表面波フィルタ素子の
通過特性を調べた結果、中心周波数が５ＧＨｚにおいて
その帯域外抑圧度はー３０ｄＢであった。また弾性波の
伝搬速度は７ｋｍ／ｓｅｃであった。 （実施例２）図３は、本発明にかかる第２の実施例の表
面波フィルタ素子の断面図である。本実施例の表面波フ
ィルタ素子は、表面を鏡面研磨した無機材料からなる基
板５上に、ほう素膜６を約５μｍ以上の厚みに形成し、
その表面に信号の入出力用櫛形状ＩＤＴ電極７を金属膜
で形成した。次に、前述の実施例１と同様の方法でＺｎ
Ｏ膜８を形成してＩＤＴ電極７をほう素膜６とＺｎＯ膜
８で挟み込んだ形状に構成した。また素子の両端部には
実施例１と同様表面波反射防止膜９をもうけた。この
時、弾性表面波の伝搬領域はほう素膜６とＺｎＯ膜８か
らなる。基板５には、Ｓｉウエハを用いてもまったく問
題はなく、むしろ他素子も含めた集積化の出来る特徴が
ある。ほう素膜６は、次のような方法で形成した。ほう
素ターゲットを用い、スパッタ装置で、基板５上に成膜
した。基板５の温度を調節することにより形成したほう
素膜６はアモルファス膜あるいは多結晶膜とすることが
出来る。スパッタリング法に変わって、イオンビーム蒸
着法でも、基板５の温度など成膜条件を調節することに
より形成したほう素膜６はアモルファスあるいは多結晶
膜とすることが出来た。また、ほう素膜６はＣＶＤ法で
も形成できる。原料にトリエチルほう素を加熱気化した
ガスを不活性ガスをキャリヤガスとして常圧、減圧ある
いはプラズマ中にて加熱した基板５上に水素を反応ガス
として用い、ほう素膜６を形成した。基板５の加熱温度
が低いとほう素膜６はアモルファスとなり、基板温度が
高くなるとほう素膜６は多結晶体となる。たとえばプラ
ズマＣＶＤに於いて膜形成する場合、基板５の温度を４
５０℃としたときアモルファス相となり、６５０℃では
多結晶膜となった。多結晶体のほう素膜６はその表面を
鏡面に研磨した。また、ほう素膜６の原料としてトリア
ルキルほう素を用いても、膜形成条件を調整することに
より同様なほう素膜６が形成できた。更に、原料にほう
素のハロゲン化物であるＢＣｌ3やＢＢｒ3を加熱気化し
たガスを用い、ＣＶＤ法で加熱した基板５上にほう素膜
６は成膜出来た。また、ＩＤＴ電極７、ＺｎＯ膜８は、
実施例１と同様の方法でほう素膜６上に構成した。ほう
素膜６、ＺｎＯ膜８の厚みは、それぞれ５μｍ、６０ｎ
ｍとした。またＩＤＴ電極７の入力と出力の端子間は
１.５μｍとした。この様にして作成した表面波フィル
タの通過特性は中心周波数４ＧＨｚにおいて、その帯域
外抑圧度はー２８ｄＢであった。 （実施例３）実施例１、実施例２におけるＺｎＯ膜３あ
るいは８の代わりに、ＬｉＮｂＯ3、またはＬｉＴａＯ3
の膜を用いても実施例１および実施例２の表面波フィ
ルタ素子と同様な特性が得られる。以下にＬｉＮｂＯ3
膜、ＬｉＴａＯ3膜の製法の実施例を示す。図４は、本
発明にかかる第３の実施例の表面波フィルタ素子の断面
図である。図４において、ほう素層は、実施例２と同様
な方法で無機材料基板１０上にほう素膜１１を形成した
物を使用した（実施例１と同様にほう素板１でもよ
い）。その上にＡｌ膜をスパッタリングで形成しＩＤＴ
電極１２を形成した。さらにその上に、ＬｉＮｂＯ3 あ
るいはＬｉＴａＯ3膜１３を形成した。ＬｉＮｂＯ3膜１
３はＬｉＮｂＯ3の焼結体をターゲットに用いてスパッ
タリング法で形成した。スパッタリング法の他に、ＣＶ
Ｄ法でも膜形成を行った。すなわち原料に、たとえば、
ＬｉジピバロイルメタンとＮｂエトキシドをおのおの加
熱気化した後、混合したガスを用い、酸素を反応ガス、
窒素をキャリヤガスに用い、原料ガスと共にプラズマ中
で加熱した基板１０上に接触させ、表面に多結晶体から
なる緻密なＬｉＮｂＯ3膜を形成した。またＬｉＴａＯ3
膜１３も、ＬｉＮｂＯ3膜１３と同様にＬｉＴａＯ3 の
焼結体をターゲットに用いスパッタリング法で形成し
た。また原料にＬｉジピバロイルメタンと、Ｔａペンタ
メトキシドあるいはＴａペンタエトキシドを加熱気化し
た後混合したガスを用い、ＬｉＮｂＯ3 膜１３形成の場
合と同様の反応ガス、キャリヤガスを用い、プラズマ中
でＣＶＤ法により多結晶体からなる緻密な膜を形成し
た。この様に形成したＬｉＮｂＯ3膜，あるいはＬｉＴ
ａＯ3膜１３の膜厚は６０ｎｍとし、他の寸法形状、両
端の反射防止膜１４などは実施例１、２と同じにして表
面波フィルタ素子とした。この素子の表面波フィルタ特
性は実施例２と同程度であった。以上のように、本発明
の表面波フィルタ素子とその製造方法は、従来にない構
成で、しかも弾性波の伝搬速度が速く従来の単結晶材
料、たとえばＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3 、水晶などで
はできない高周波帯域の表面波フィルタ素子が実現でき
る。更に、弾性表面波の伝搬速度を高速にする効果を持
たせるほう素層を、アモルファス相にすることにより、
その表面を研磨する必要がなく、低コスト化ができる。
また、薄膜構成が主であるから、ほう素板を使用する場
合以外は、シリコンウエハを用いれば他のデバイスとの
集積化が可能であるなど優れた特徴があり、今後の高周
波デバイスの小型、高密度構成に対しても非常に有用で
ある。また、ほう素膜は、表面を鏡面研磨したガラスあ
るいはセラミック基板上に形成したものであり、安価な
基板材料で構成されることから低コストな表面波フィル
タ素子が提供できる。なお、上記実施例では、いずれも
ＩＤＴ電極をほう素板あるいはほう素膜と圧電体膜とで
挟んで構成した素子並びにその製法について説明した
が、ＩＤＴ電極を圧電体膜の表面に構成しても、またほ
う素板あるいはほう素膜と圧電体膜とで挟んで構成し、
ほう素膜の表面に圧電体膜内を伝搬する信号の反射用に
金属膜を形成しても本発明の表面波フィルタ素子の特徴
を有している。
づいて説明する。 （実施例１）図１は、本発明にかかる第１の実施例の表
面波フィルタ素子の断面図であり、また、図２は、その
表面波フィルタ素子の上面図である。図１において、表
面波フィルタ素子は、ほう素板１とＺｎＯ膜３とＩＤＴ
電極２から構成され、弾性表面波の伝搬する部分は、ほ
う素板１と、その上に形成したＺｎＯ膜３の圧電体膜か
らなる。信号の入出力電極は、櫛形状構造をしたＩＤＴ
電極２で、ほう素板１とＺｎＯ膜３で挟んで構成した。
素子の両端には弾性表面波の反射防止膜４をＡｌ膜で形
成した。ほう素板１には、アモルファス、あるいは表面
を鏡面研磨した多結晶体を用いた。ここで、ほう素板１
の厚みは基板の強度特性をも持たせることから機械的強
度が保持できる厚さとし、０.５ｍｍ厚とした。次に、
上記実施例の表面波フィルタ素子の製造方法について、
図面を参照しながら説明する。図２に示すように、ほう
素板１の表面に構成した信号の入出力用ＩＤＴ電極２は
Ａｌ膜をフォトリソグラフィ技術で櫛形状とし、電極間
距離を１.５μｍ とした。Ａｌ膜はスパッタリング法、
真空蒸着法などで形成した。Ａｌの成膜条件を選定し、
単結晶化した膜とすることにより、ＩＤＴ電極２の入力
と出力間の電界によるＡｌのマイグレーション、弾性表
面波の伝搬による機械的変形によって生じるＡｌ膜の剥
離に対する強度が増す。次に、ＺｎＯ膜３をスパッタリ
ング法を用いて形成し、ＩＤＴ電極２をほう素板１とＺ
ｎＯ膜３で挟む構成とした。ＺｎＯ膜３の厚みは本実施
例では６０ｎｍとした。また素子の両端には表面波の反
射防止膜４をＡｌ膜で形成した。ＺｎＯ膜３は、スパッ
タリング法の他に酸素雰囲気を用いイオンビーム蒸着法
や真空蒸着法でも形成でき、Ｃ軸が膜面に垂直配向した
良質な膜で本発明に適していた。また、本実施例におい
ては、βジケトン系Ｚｎ錯体であるＺｎアセチルアセト
ナートを１２０℃で加熱して気化し、不活性ガスをキャ
リヤガスに用い、プラズマ中に置いた３００℃に加熱し
たほう素板１上に送り、酸素を反応ガスとして膜厚が６
０ｎｍのＺｎＯ膜３を形成した。加熱したほう素板１上
へのＺｎＯ膜３は、常圧あるいは減圧中でも形成できる
ことも確認した。これらの製造法で作成したＺｎＯ膜３
のＣ軸配向は良好でΔθ50 は２.５程度であった。プラ
ズマＣＶＤ法で膜形成するときは、ほう素板１の加熱温
度も常圧あるいは減圧中の時より低くして形成でき、膜
の堆積速度もスパッタリング法よりも約一桁速く２００
０〜３０００Å／ｍｉｎであった。また同系の錯体であ
るＺｎピバロイルメタン、さらには有機Ｚｎ化合物であ
るジメチルＺｎまたはジエチルＺｎを、Ｚｎアセチルア
セトナートを用いた場合と同様に、加熱気化して原料と
する事により、同様な品質のＺｎＯ膜が得られた。ＣＶ
Ｄ法で成膜する場合は、ＩＤＴ電極２にＡｌ膜を用いる
とＡｌ膜が酸化されることがあり、たとえばＡｕ膜のよ
うな酸化されにくい金属を用いる必要がある。また、Ｚ
ｎの有機金属材料を原料にする代わりにＺｎのハロゲン
化物なるＺｎＣｌ2あるいはＺｎＢｒ2を加熱気化したガ
スを原料に用い、たとえば常圧ＣＶＤ法でＺｎＯ膜３を
形成しても、他の製法を用いた場合と遜色のない品質の
特性を持った膜が得られた。しかしこの場合は、反応生
成ガスにハロゲンガスができるので、その処理をする必
要がある。この様にして構成した表面波フィルタ素子の
通過特性を調べた結果、中心周波数が５ＧＨｚにおいて
その帯域外抑圧度はー３０ｄＢであった。また弾性波の
伝搬速度は７ｋｍ／ｓｅｃであった。 （実施例２）図３は、本発明にかかる第２の実施例の表
面波フィルタ素子の断面図である。本実施例の表面波フ
ィルタ素子は、表面を鏡面研磨した無機材料からなる基
板５上に、ほう素膜６を約５μｍ以上の厚みに形成し、
その表面に信号の入出力用櫛形状ＩＤＴ電極７を金属膜
で形成した。次に、前述の実施例１と同様の方法でＺｎ
Ｏ膜８を形成してＩＤＴ電極７をほう素膜６とＺｎＯ膜
８で挟み込んだ形状に構成した。また素子の両端部には
実施例１と同様表面波反射防止膜９をもうけた。この
時、弾性表面波の伝搬領域はほう素膜６とＺｎＯ膜８か
らなる。基板５には、Ｓｉウエハを用いてもまったく問
題はなく、むしろ他素子も含めた集積化の出来る特徴が
ある。ほう素膜６は、次のような方法で形成した。ほう
素ターゲットを用い、スパッタ装置で、基板５上に成膜
した。基板５の温度を調節することにより形成したほう
素膜６はアモルファス膜あるいは多結晶膜とすることが
出来る。スパッタリング法に変わって、イオンビーム蒸
着法でも、基板５の温度など成膜条件を調節することに
より形成したほう素膜６はアモルファスあるいは多結晶
膜とすることが出来た。また、ほう素膜６はＣＶＤ法で
も形成できる。原料にトリエチルほう素を加熱気化した
ガスを不活性ガスをキャリヤガスとして常圧、減圧ある
いはプラズマ中にて加熱した基板５上に水素を反応ガス
として用い、ほう素膜６を形成した。基板５の加熱温度
が低いとほう素膜６はアモルファスとなり、基板温度が
高くなるとほう素膜６は多結晶体となる。たとえばプラ
ズマＣＶＤに於いて膜形成する場合、基板５の温度を４
５０℃としたときアモルファス相となり、６５０℃では
多結晶膜となった。多結晶体のほう素膜６はその表面を
鏡面に研磨した。また、ほう素膜６の原料としてトリア
ルキルほう素を用いても、膜形成条件を調整することに
より同様なほう素膜６が形成できた。更に、原料にほう
素のハロゲン化物であるＢＣｌ3やＢＢｒ3を加熱気化し
たガスを用い、ＣＶＤ法で加熱した基板５上にほう素膜
６は成膜出来た。また、ＩＤＴ電極７、ＺｎＯ膜８は、
実施例１と同様の方法でほう素膜６上に構成した。ほう
素膜６、ＺｎＯ膜８の厚みは、それぞれ５μｍ、６０ｎ
ｍとした。またＩＤＴ電極７の入力と出力の端子間は
１.５μｍとした。この様にして作成した表面波フィル
タの通過特性は中心周波数４ＧＨｚにおいて、その帯域
外抑圧度はー２８ｄＢであった。 （実施例３）実施例１、実施例２におけるＺｎＯ膜３あ
るいは８の代わりに、ＬｉＮｂＯ3、またはＬｉＴａＯ3
の膜を用いても実施例１および実施例２の表面波フィ
ルタ素子と同様な特性が得られる。以下にＬｉＮｂＯ3
膜、ＬｉＴａＯ3膜の製法の実施例を示す。図４は、本
発明にかかる第３の実施例の表面波フィルタ素子の断面
図である。図４において、ほう素層は、実施例２と同様
な方法で無機材料基板１０上にほう素膜１１を形成した
物を使用した（実施例１と同様にほう素板１でもよ
い）。その上にＡｌ膜をスパッタリングで形成しＩＤＴ
電極１２を形成した。さらにその上に、ＬｉＮｂＯ3 あ
るいはＬｉＴａＯ3膜１３を形成した。ＬｉＮｂＯ3膜１
３はＬｉＮｂＯ3の焼結体をターゲットに用いてスパッ
タリング法で形成した。スパッタリング法の他に、ＣＶ
Ｄ法でも膜形成を行った。すなわち原料に、たとえば、
ＬｉジピバロイルメタンとＮｂエトキシドをおのおの加
熱気化した後、混合したガスを用い、酸素を反応ガス、
窒素をキャリヤガスに用い、原料ガスと共にプラズマ中
で加熱した基板１０上に接触させ、表面に多結晶体から
なる緻密なＬｉＮｂＯ3膜を形成した。またＬｉＴａＯ3
膜１３も、ＬｉＮｂＯ3膜１３と同様にＬｉＴａＯ3 の
焼結体をターゲットに用いスパッタリング法で形成し
た。また原料にＬｉジピバロイルメタンと、Ｔａペンタ
メトキシドあるいはＴａペンタエトキシドを加熱気化し
た後混合したガスを用い、ＬｉＮｂＯ3 膜１３形成の場
合と同様の反応ガス、キャリヤガスを用い、プラズマ中
でＣＶＤ法により多結晶体からなる緻密な膜を形成し
た。この様に形成したＬｉＮｂＯ3膜，あるいはＬｉＴ
ａＯ3膜１３の膜厚は６０ｎｍとし、他の寸法形状、両
端の反射防止膜１４などは実施例１、２と同じにして表
面波フィルタ素子とした。この素子の表面波フィルタ特
性は実施例２と同程度であった。以上のように、本発明
の表面波フィルタ素子とその製造方法は、従来にない構
成で、しかも弾性波の伝搬速度が速く従来の単結晶材
料、たとえばＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3 、水晶などで
はできない高周波帯域の表面波フィルタ素子が実現でき
る。更に、弾性表面波の伝搬速度を高速にする効果を持
たせるほう素層を、アモルファス相にすることにより、
その表面を研磨する必要がなく、低コスト化ができる。
また、薄膜構成が主であるから、ほう素板を使用する場
合以外は、シリコンウエハを用いれば他のデバイスとの
集積化が可能であるなど優れた特徴があり、今後の高周
波デバイスの小型、高密度構成に対しても非常に有用で
ある。また、ほう素膜は、表面を鏡面研磨したガラスあ
るいはセラミック基板上に形成したものであり、安価な
基板材料で構成されることから低コストな表面波フィル
タ素子が提供できる。なお、上記実施例では、いずれも
ＩＤＴ電極をほう素板あるいはほう素膜と圧電体膜とで
挟んで構成した素子並びにその製法について説明した
が、ＩＤＴ電極を圧電体膜の表面に構成しても、またほ
う素板あるいはほう素膜と圧電体膜とで挟んで構成し、
ほう素膜の表面に圧電体膜内を伝搬する信号の反射用に
金属膜を形成しても本発明の表面波フィルタ素子の特徴
を有している。
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、表面波の伝搬する部分の一部である圧電体膜
と、表面波の伝搬する部分の一部であるほう素層と、信
号の入出力用のＩＤＴ電極とを備えているので、弾性波
の伝搬速度が速くなり、安価で、より高周波数帯域にも
使用できるという長所を有する。
発明は、表面波の伝搬する部分の一部である圧電体膜
と、表面波の伝搬する部分の一部であるほう素層と、信
号の入出力用のＩＤＴ電極とを備えているので、弾性波
の伝搬速度が速くなり、安価で、より高周波数帯域にも
使用できるという長所を有する。
【図１】本発明にかかる第１の実施例における表面波フ
ィルタ素子の断面図である。
ィルタ素子の断面図である。
【図２】同第１の実施例の上面図である。
【図３】本発明にかかる第２の実施例における表面波フ
ィルタ素子の断面図である。
ィルタ素子の断面図である。
【図４】本発明にかかる第３の実施例における表面波フ
ィルタ素子の断面図である。
ィルタ素子の断面図である。
１ ほう素板 ２，７，１２ ＩＤＴ電極 ３，８ ＺｎＯ膜 ４，９，１４ 反射防止膜 ５，１０ 無機材料基板 ６，１１ ほう素膜 １３ ＬｉＮｂＯ3，またはＬｉＴａＯ3
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平6−91750 (32)優先日 平６(1994)４月28日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平6−91751 (32)優先日 平６(1994)４月28日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 高山 良一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 友澤 淳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 青木 正樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鎌田 健 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 堀尾 泰彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (14)
- 【請求項１】 表面波の伝搬する部分の一部である圧電
体膜と、その圧電体膜と同様に前記表面波の伝搬する部
分の一部であるほう素層と、信号の入出力用のＩＤＴ電
極とを備えたことを特徴とする表面波フィルタ素子。 - 【請求項２】 ほう素層が、ほう素板、又は無機材料基
板上に形成されたほう素膜であることを特徴とする請求
項１記載の表面波フィルタ素子。 - 【請求項３】 ほう素層が、アモルファス、又は表面を
鏡面研磨した多結晶体であることを特徴とする請求項
１、又は２記載の表面波フィルタ素子。 - 【請求項４】 圧電体膜は、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ3、Ｌ
ｉＴａＯ3のうちのいずれかの一つであることを特徴と
する請求項１、２、又は３記載の表面波フィルタ素子。 - 【請求項５】 ほう素板の表面に、入出力用のＩＤＴ電
極を作成する工程と、スパッタリング法、真空蒸着法、
イオンビーム蒸着法またはＣＶＤ法のいずれか一つの方
法で圧電体膜を形成する工程とを有することを特徴とす
る表面波フイルタ素子の製造方法。 - 【請求項６】 無機材料基板の表面に、電子線蒸着法ま
たはイオンビーム蒸着法またはＣＶＤ法のいずれか一つ
の方法でほう素層を形成する工程と、入出力用のＩＤＴ
電極を作成する工程と、スパッタリング法、真空蒸着
法、イオンビーム蒸着法またはＣＶＤ法のいずれか一つ
の方法で圧電体膜を形成する工程とを有することを特徴
とする表面波フイルタ素子の製造方法。 - 【請求項７】 圧電体膜が、原料に有機Ｚｎ化合物を用
い、酸素を反応ガスとして常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法
またはプラズマＣＶＤ法を用いて形成したＺｎＯ膜であ
ることを特徴とする請求項５、又は６記載の表面波フィ
ルタ素子の製造方法。 - 【請求項８】 圧電体膜が、原料にβジケトン系Ｚｎ錯
体を用い、酸素を反応ガスとして常圧ＣＶＤ法、減圧Ｃ
ＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法を用いて形成したＺｎＯ
膜であることを特徴とする請求項５、又は６記載の表面
波フィルタ素子の製造方法。 - 【請求項９】 有機Ｚｎ化合物が、ジメチルＺｎまたは
ジエチルＺｎであることを特徴とする請求項７、又は８
記載の表面波フィルタ素子の製造方法。 - 【請求項１０】 βージケトン系Ｚｎ錯体が、Ｚｎピバ
ロイルメタン、又はＺｎアセチルアセトナートであるこ
とを特徴とする請求項８記載の表面波フィルタ素子の製
造方法。 - 【請求項１１】 圧電体膜が、原料にＬｉジピバロイル
メタンとＮｂエトキシドの有機金属を用い、酸素を反応
ガスとして常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法またはプラズマ
ＣＶＤ法の何れか一つの方法で形成したＬｉＮｂＯ3膜
であることを特徴とする請求項５、又は６記載の表面波
フィルタ素子の製造方法。 - 【請求項１２】 圧電体膜が、原料にＬｉジピバロイル
メタンと、ＴａペンタエトキシドあるいはＴａペンタメ
トキシドの何れか一つの有機金属とを用い、酸素を反応
ガスとして常圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法またはプラズマ
ＣＶＤ法の何れか一つの方法で形成したＬｉＴａＯ3膜
であることを特徴とする請求項５、又は６記載の表面波
フィルタ素子の製造方法。 - 【請求項１３】 無機材料基板の表面に形成された前記
ほう素層は、原料にトリアルキルホウ素を用い、水素雰
囲気中で減圧ＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ法の何れ
か一つの方法で形成したほう素膜であることを特徴とす
る請求項６記載の表面波フィルタ素子の製造方法。 - 【請求項１４】 無機材料基板の表面に形成された前記
ほう素層は、原料にほう素のハロゲン化物であるＢＣｌ
3 あるいはＢＢｒ3 の何れか一つを用い、水素雰囲気中
で形成したほう素膜であることを特徴とする請求項６記
載の表面波フィルタ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18741394A JPH0818388A (ja) | 1993-09-16 | 1994-08-09 | 表面波フィルタ素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-230218 | 1993-09-16 | ||
| JP5-230203 | 1993-09-16 | ||
| JP23021893 | 1993-09-16 | ||
| JP23020393 | 1993-09-16 | ||
| JP23022193 | 1993-09-16 | ||
| JP5-230221 | 1993-09-16 | ||
| JP6-91751 | 1994-04-28 | ||
| JP9175094 | 1994-04-28 | ||
| JP6-91750 | 1994-04-28 | ||
| JP9175194 | 1994-04-28 | ||
| JP18741394A JPH0818388A (ja) | 1993-09-16 | 1994-08-09 | 表面波フィルタ素子とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0818388A true JPH0818388A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=27551853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18741394A Pending JPH0818388A (ja) | 1993-09-16 | 1994-08-09 | 表面波フィルタ素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818388A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7176903B2 (en) | 2003-10-07 | 2007-02-13 | Fujitsu Limited | Piezoelectric element and touch screen utilizing the same |
| JP4992911B2 (ja) * | 2006-12-27 | 2012-08-08 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置 |
| JP4992968B2 (ja) * | 2007-03-12 | 2012-08-08 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置 |
-
1994
- 1994-08-09 JP JP18741394A patent/JPH0818388A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7176903B2 (en) | 2003-10-07 | 2007-02-13 | Fujitsu Limited | Piezoelectric element and touch screen utilizing the same |
| JP4992911B2 (ja) * | 2006-12-27 | 2012-08-08 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置 |
| JP4992968B2 (ja) * | 2007-03-12 | 2012-08-08 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波装置 |
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