JPH0998058A - Surface acoustic wave device - Google Patents

Surface acoustic wave device

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JPH0998058A
JPH0998058A JP7277212A JP27721295A JPH0998058A JP H0998058 A JPH0998058 A JP H0998058A JP 7277212 A JP7277212 A JP 7277212A JP 27721295 A JP27721295 A JP 27721295A JP H0998058 A JPH0998058 A JP H0998058A
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acoustic wave
surface acoustic
piezoelectric film
diamond layer
directivity
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直樹 田中
Hiroshi Okano
寛 岡野
Tatsuro Usuki
辰朗 臼杵
Kenichi Shibata
賢一 柴田
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attain a high acoustic velocity by using a surface acoustic wave device that has a specific surface directivity and a specific propagation directivity. SOLUTION: When the surface directivity and the surface acoustic wave propagation directivity of a monocrystal diamond layer are shown in Euler angles (0 deg., 0 deg., ψ) and also limited in a range substantially equal to these Euler angles, ψ is set in a range shown in the equation. Under such condition, a diamond layer 6 having its surface directivity (θ=0 deg., θ=0 deg.) is formed on the (100) surface of a silicone substrate 5. Then a piezoelectric film 7 of AIN(aluminum nitride) is formed on the surface of the layer 6. Furthermore, an interdigital electrode is provided on the surface of the film 7 together with interdigital reflectors placed at both sides of the interdigital electrode respectively. These electrode and reflectors have the line width and line space of 1.0μm and are set in the directions where the propagation directivity ψ of a surface acoustic wave is set at 45 deg..

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶ダイヤモン
ド層及び圧電膜を積層し、圧電膜の表面或いは裏面に
は、弾性表面波を伝搬させるための電極を形成してなる
弾性表面波素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave device having a single crystal diamond layer and a piezoelectric film laminated, and an electrode for propagating a surface acoustic wave formed on the front surface or the back surface of the piezoelectric film. It is a thing.

【0002】[0002]

【従来の技術】携帯用電話機等の通信機器に於いては、
共振器フィルター、信号処理用遅延線等の回路素子とし
て、弾性表面波素子が用いられている。弾性表面波素子
は、例えば圧電性を有する基板の表面に櫛形の電極や反
射器を形成し、電気信号と弾性表面波の相互の変換を行
なうものである。一般に、弾性表面波素子の圧電基板に
於いては、電気機械結合係数が大きいこと、伝搬損失が
小さいこと等が要求される。
2. Description of the Related Art In communication equipment such as portable telephones,
Surface acoustic wave devices are used as circuit devices such as resonator filters and signal processing delay lines. The surface acoustic wave element is one in which, for example, a comb-shaped electrode or a reflector is formed on the surface of a substrate having piezoelectricity, and an electric signal and a surface acoustic wave are mutually converted. Generally, the piezoelectric substrate of the surface acoustic wave device is required to have a large electromechanical coupling coefficient and a small propagation loss.

【0003】ところで、近年の通信機器の高周波化に伴
って、ギガヘルツ帯で使用可能な弾性表面波素子へのニ
ーズが高まっている。弾性表面波素子の中心周波数f0
は、弾性表面波の伝搬速度Vと波長λとの関係で次式に
よって表わされる。
By the way, with the recent increase in the frequency of communication equipment, there is an increasing need for a surface acoustic wave element that can be used in the gigahertz band. Center frequency f 0 of the surface acoustic wave element
Is expressed by the following equation in the relationship between the propagation velocity V of the surface acoustic wave and the wavelength λ.

【数3】f0=V/λ ここで、波長λは、電極のピッチdによって決まる(λ
=4d)。従って、弾性表面波素子の高周波化に対応す
るには、音速(弾性表面波伝搬速度)の大きな材料を使用
する方法や、電極ピッチを狭小化する方法が考えられ
る。
F 0 = V / λ where the wavelength λ is determined by the pitch d of the electrodes (λ
= 4d). Therefore, in order to cope with the higher frequency of the surface acoustic wave element, a method of using a material having a high sound velocity (surface acoustic wave propagation velocity) or a method of narrowing the electrode pitch can be considered.

【0004】従来は、弾性表面波素子の基板材料とし
て、タンタル酸リチウム(LiTaO3)や、ニオブ酸リチ
ウム(LiNbO3)などが用いられてきた。タンタル酸リ
チウム基板の36°Y−カットX伝搬では、音速が41
32m/s、ニオブ酸リチウム基板の64°Y−カット
X伝搬では、音速が4419m/sである。現在の量産
レベルでのパターニング技術の限界を電極ピッチ0.6
μmとすれば、これらの基板を用いた弾性表面波素子の
中心周波数は、夫々1.72GHz、1.84GHzが上
限となる。
Conventionally, lithium tantalate (LiTaO 3 ) or lithium niobate (LiNbO 3 ) has been used as a substrate material for surface acoustic wave devices. In the 36 ° Y-cut X propagation of the lithium tantalate substrate, the sound velocity is 41
The sound velocity is 4419 m / s in 32 m / s and 64 ° Y-cut X propagation of the lithium niobate substrate. The limit of patterning technology at the current mass production level is the electrode pitch of 0.6.
.mu.m, the center frequencies of the surface acoustic wave devices using these substrates have upper limits of 1.72 GHz and 1.84 GHz, respectively.

【0005】弾性表面波素子の高周波化に対する近年の
更なる要求に応じるには、更に高い音速の基板を開発す
ることが不可欠である。そこで、タンタル酸リチウムや
ニオブ酸リチウムよりも高音速が得られるサファイアや
酸化マグネシウム等の基板表面に、酸化亜鉛(ZnO)や
窒化アルミニウム(AlN)等の圧電膜を1層あるいは数
層成膜し、この圧電膜によって弾性表面波を励振させる
弾性表面波素子の研究が行なわれている。又、更に高い
音速を得るために、ダイヤモンド層及び圧電膜を積層し
てなる弾性表面波素子の研究が行なわれている(例えば
WO89/08949)。
In order to meet the recent demands for higher frequency of surface acoustic wave devices, it is indispensable to develop a substrate with higher sound velocity. Therefore, one or several layers of piezoelectric film such as zinc oxide (ZnO) and aluminum nitride (AlN) are formed on the surface of a substrate such as sapphire or magnesium oxide, which has a higher acoustic velocity than lithium tantalate or lithium niobate. A surface acoustic wave element that excites a surface acoustic wave by means of this piezoelectric film has been studied. Further, in order to obtain a higher sound velocity, a surface acoustic wave device formed by laminating a diamond layer and a piezoelectric film has been studied (for example, WO89 / 08949).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単結晶
ダイヤモンド層及び圧電膜を積層してなる弾性表面波素
子に於いては、最も高い音速が得られる最適な面方位や
弾性表面波伝搬方向については、未だ十分な研究が為さ
れていない。本発明の目的は、単結晶ダイヤモンド層及
び圧電膜を積層してなる弾性表面波素子に於いて、最も
高い音速が得られる面方位及び弾性表面波伝搬方向を見
出し、これによって高周波数対応の弾性表面波素子を提
供することである。
However, in the surface acoustic wave device formed by laminating the single crystal diamond layer and the piezoelectric film, the optimum surface orientation and surface acoustic wave propagation direction that can obtain the highest sound velocity are , Still not enough research done. An object of the present invention is to find a surface orientation and a surface acoustic wave propagation direction that can obtain the highest sound velocity in a surface acoustic wave device formed by laminating a single crystal diamond layer and a piezoelectric film, and by using this, an acoustic wave corresponding to a high frequency can be obtained. It is to provide a surface acoustic wave element.

【0007】[0007]

【課題を解決する為の手段】一般に単結晶基板に於いて
は、面方位或いは弾性表面波伝搬方向によって音速が変
化することが知られており、単結晶ダイヤモンド層に於
いても、最も高い音速を持つ面方位が存在するものと考
えられる。そこで本発明では、単結晶ダイヤモンド層の
面方位及び弾性表面波伝搬方向を種々に変えて、夫々の
伝搬速度を理論的に計算し、その結果に基づいて、最適
な面方位及び弾性表面波伝搬方向を有する弾性表面波素
子を完成した。
It is generally known that in a single crystal substrate, the sound velocity changes depending on the plane orientation or the surface acoustic wave propagation direction, and even the single crystal diamond layer has the highest sound velocity. It is considered that there is a plane orientation with. Therefore, in the present invention, the plane orientation of the single crystal diamond layer and the surface acoustic wave propagation direction are variously changed, the respective propagation velocities are theoretically calculated, and the optimum plane orientation and surface acoustic wave propagation are based on the results. A surface acoustic wave device having a direction is completed.

【0008】即ち、本発明に係る弾性表面波素子は、単
結晶ダイヤモンド層の面方位及び弾性表面波伝搬方向
を、オイラー角表示で(0°,0°,ψ)及びこれと実質
的に等価な範囲とするとき、ψを下記数4の範囲に設定
したものである。
That is, in the surface acoustic wave device according to the present invention, the plane orientation of the single crystal diamond layer and the surface acoustic wave propagation direction are expressed as Euler angles (0 °, 0 °, ψ) and substantially equivalent thereto. In this range, ψ is set in the range of the following mathematical expression 4.

【数4】36°+90°×n≦ψ≦54°+90°×n 但し、nは整数(0,1,2,3,…)である。## EQU4 ## 36 ° + 90 ° × n ≦ ψ ≦ 54 ° + 90 ° × n where n is an integer (0, 1, 2, 3, ...).

【0009】又、具体的構成に於いて、ψは下記数5の
値に設定される。
Further, in the specific configuration, ψ is set to the value of the following expression 5.

【数5】ψ=45°+90°×n 但し、nは整数(0,1,2,3,…)である。## EQU5 ## ψ = 45 ° + 90 ° × n where n is an integer (0, 1, 2, 3, ...).

【0010】[0010]

【発明の効果】上記数4で表わされる面方位及び伝搬方
向を有する弾性表面波素子によれば、従来の弾性表面波
素子よりも高い音速が得られる。更に、数5で表わされ
る面方位及び伝搬方向を有する弾性表面波素子によれ
ば、最も高い音速が得られることになる。従って、本発
明によれば、従来の電極微細加工技術及び成膜技術を用
いて、より高周波数帯域で使用可能な弾性表面波素子を
実現することが可能である。
According to the surface acoustic wave element having the surface orientation and the propagation direction expressed by the above mathematical expression 4, a higher sound velocity than that of the conventional surface acoustic wave element can be obtained. Further, according to the surface acoustic wave element having the surface orientation and the propagation direction expressed by the equation 5, the highest sound velocity can be obtained. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a surface acoustic wave device that can be used in a higher frequency band by using the conventional electrode fine processing technique and film forming technique.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。先ず、図10に基
づいて、面方位及び弾性表面波伝搬方向を特定するため
のオイラー角(φ,θ,ψ)について説明する。図示の如
く単結晶ダイヤモンドの結晶軸をX軸、Y軸、及びZ軸
とするとき、Z軸を回転軸としてX軸をY軸側へ角度φ
だけ回転させて、これを第1軸とする。次に第1軸を回
転軸としてZ軸を反時計回りに角度θだけ回転させ、こ
れを第2軸とする。この第2軸を法線として第1軸を含
む面方位に成長させ、ダイヤモンド層とする。そして、
該面方位に成長させたダイヤモンド層において、第2軸
を中心として第1軸を反時計回りに角度ψだけ回転させ
た軸を第3軸とし、この第3軸を弾性表面波伝搬方向と
する。このとき、面方位及び弾性表面波伝搬方向をオイ
ラー角(φ,θ,ψ)と表わすのである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. First, with reference to FIG. 10, Euler angles (φ, θ, ψ) for specifying the surface orientation and the surface acoustic wave propagation direction will be described. As shown in the figure, when the crystal axes of the single crystal diamond are the X axis, the Y axis, and the Z axis, the Z axis is the rotation axis and the X axis is the Y axis side.
Only this is made to be the first axis. Next, the Z axis is rotated counterclockwise by the angle θ with the first axis as the rotation axis, and this is set as the second axis. A diamond layer is grown by using the second axis as a normal line and growing in a plane orientation including the first axis. And
In the diamond layer grown in the plane orientation, an axis obtained by rotating the first axis counterclockwise about the second axis by an angle ψ is a third axis, and the third axis is a surface acoustic wave propagation direction. . At this time, the plane orientation and the surface acoustic wave propagation direction are expressed as Euler angles (φ, θ, ψ).

【0012】図1は、本発明を実施した弾性表面波共振
器の構造を表わしている。図示の如く、シリコン基板
(5)の(100)面に、表面の面方位がφ=0°、θ=0
°であるダイヤモンド層(6)を形成し、その表面には、
窒化アルミニウム(AlN)からなる圧電膜(7)を形成し
ている。尚、ダイヤモンド層(6)の面方位及び伝搬方向
についてオイラー角表示で(0°,0°,ψ)とは、ミラー
指数表示で(001)と表わされる面内で、X軸に対して
ψだけ傾斜した方向に弾性表面波を伝搬させることを意
味している。又、シリコン基板(5)の(100)面は該基
板の(001)面と等価な面であるので、本実施例におけ
るシリコン基板(5)とダイヤモンド層(6)とは同じ面方
位を有していると言える。
FIG. 1 shows the structure of a surface acoustic wave resonator embodying the present invention. Silicon substrate as shown
In the (100) plane of (5), the plane orientation of the surface is φ = 0 °, θ = 0
Forming a diamond layer (6) whose surface is
A piezoelectric film (7) made of aluminum nitride (AlN) is formed. Regarding the plane orientation and the propagation direction of the diamond layer (6), Euler angle notation (0 °, 0 °, ψ) means ψ with respect to the X axis in the plane represented by Miller index notation (001). This means that the surface acoustic wave is propagated in the direction inclined by only. Further, since the (100) plane of the silicon substrate (5) is equivalent to the (001) plane of the substrate, the silicon substrate (5) and the diamond layer (6) in this embodiment have the same plane orientation. Can be said to be doing.

【0013】更に、該圧電膜(7)の表面には、図2に示
す如く櫛形電極(8)(9)を配置すると共に、その両側に
櫛形反射器(10)(11)を配置している。これらの電極及び
反射器は、線幅及び線間が共に1.0μmであって、弾
性表面波の伝搬方向ψが45°となる向きに配置されて
いる。
Further, as shown in FIG. 2, comb electrodes (8) and (9) are arranged on the surface of the piezoelectric film (7), and comb reflectors (10) and (11) are arranged on both sides thereof. There is. These electrodes and reflectors have a line width and a line spacing of 1.0 μm, and are arranged so that the propagation direction ψ of the surface acoustic wave is 45 °.

【0014】ダイヤモンド層(6)は、化学気相堆積(C
VD)技術、或いはエピタキシャル成長技術を用いて、
φ=0°、θ=0°の面方位に成長させ、その後、研磨
によって厚さ2〜10μmに形成する。又、圧電膜(7)
は、ECRデュアルイオンビームスパッタ装置を用いて
成膜を行ない、膜厚を0.2〜3μmとする。更に、電
極(8)(9)及び反射器(10)(11)は、圧電膜(7)と同じ装
置を用いて厚さ0.2μmのアルミニウム膜を形成した
後、フォトリソグラフィーによってパターニングを行な
い、櫛形に成形する。
The diamond layer (6) is formed by chemical vapor deposition (C
VD) technology or epitaxial growth technology,
The crystal is grown in a plane orientation of φ = 0 ° and θ = 0 °, and then polished to form a thickness of 2 to 10 μm. Also, piezoelectric film (7)
Is formed by using an ECR dual ion beam sputtering apparatus to a film thickness of 0.2 to 3 μm. Further, the electrodes (8) (9) and the reflectors (10) (11) are patterned by photolithography after forming an aluminum film having a thickness of 0.2 μm using the same device as the piezoelectric film (7). , Comb shape.

【0015】次に、図3乃至図7に示すシミュレーショ
ンの結果について述べる。ここで、音速の計算には、従
来より知られている一般的な解法(例えば、J.J.Campbel
l, W.R.Jones,"A Method for Estimating Optimal Crys
tal Cuts and Propagation Directions for Excitation
of Piezoelectric Surface Waves", IEEE transaction
on Sonics and Ultrasonics, vol.SU-15, No.4, pp209
-217,(1968)参照)を採用し、面方位及び弾性表面波伝搬
方向の最適値を求めた。但し、音速の計算においては、
圧電膜及びシリコン基板の存在は無視し、ダイヤモンド
層の表面が自由面であると仮定した。この仮定の妥当性
については後述する。
Next, the results of the simulations shown in FIGS. 3 to 7 will be described. Here, for the calculation of the speed of sound, a generally known general solution method (for example, JJCampbel
l, WRJones, "A Method for Estimating Optimal Crys
tal Cuts and Propagation Directions for Excitation
of Piezoelectric Surface Waves ", IEEE transaction
on Sonics and Ultrasonics, vol.SU-15, No.4, pp209
-217, (1968)), the optimum values of the surface orientation and the surface acoustic wave propagation direction were obtained. However, in the calculation of sound velocity,
The existence of the piezoelectric film and the silicon substrate was ignored, and the surface of the diamond layer was assumed to be a free surface. The validity of this assumption will be described later.

【0016】図3は、φ=0°、θ=0°の面方位を有
する本発明のダイヤモンド層の音速を、伝搬方向ψの関
数として表わしたものである。図示の如く、36°≦ψ
≦54°の範囲で11100m/sを越える音速が得ら
れており、更に、ψ=45°及び135°にて音速は最
大値11120m/sとなっている。
FIG. 3 shows the sound velocity of the diamond layer of the present invention having a plane orientation of φ = 0 ° and θ = 0 ° as a function of the propagation direction ψ. As shown, 36 ° ≤ ψ
A sound velocity exceeding 11100 m / s is obtained in the range of ≤54 °, and the maximum sound velocity is 11120 m / s at ψ = 45 ° and 135 °.

【0017】又、図4乃至図7は、φを0°に維持した
上で、θを10°、20°、30°及び45°に変化さ
せた場合の音速を、伝搬方向ψの関数として表わしたも
のである。
In addition, FIGS. 4 to 7 show the sound velocity as a function of the propagation direction ψ when φ is maintained at 0 ° and θ is changed to 10 °, 20 °, 30 ° and 45 °. It is a representation.

【0018】図3乃至図7から明らかな様に、音速がピ
ークを生じることとなるψの値は、θが0°から増大す
るにつれて、図3の45°及び135°から徐々にずれ
ているが、音速のピーク値は、図3のθが0°の場合に
最も大きく、θが0°よりも大きくなると、ピーク値は
低下する。従って、θについては0°が最適値であると
言える。又、φを0°から45°まで変化させた同様の
シミュレーションの結果(図示省略)から、φについても
0°が最適値であることが判明した。
As is apparent from FIGS. 3 to 7, the value of ψ at which the sound velocity peaks gradually deviates from 45 ° and 135 ° in FIG. 3 as θ increases from 0 °. However, the peak value of the sound velocity is the largest when θ in FIG. 3 is 0 °, and the peak value decreases when θ is larger than 0 °. Therefore, it can be said that 0 ° is the optimum value for θ. Also, from the result of the same simulation (not shown) in which φ was changed from 0 ° to 45 °, it was found that 0 ° was also the optimum value for φ.

【0019】そして、φ及びθを夫々最適値の0°に設
定した図3のシミュレーション結果から、一般に単結晶
ダイヤモンド層に於いては、面方位及び伝搬方向をオイ
ラー角表示で(0°,0°,36〜54°)の範囲、更に
好ましくは(0°,0°,45°)に設定することによっ
て、音速を最大化することが出来ると言える。尚、ダイ
ヤモンド層における音速は、ダイヤモンドの結晶構造か
ら明らかな様に、更には図3のグラフからも裏付けられ
る様に、伝搬方向ψに対して90°の周期性を有してい
るので、伝搬方向ψの最適値は、前記数4或いは数5の
範囲で表わすことが出来る。
From the simulation results of FIG. 3 in which φ and θ are set to the optimum values of 0 °, in general, in the single crystal diamond layer, the plane orientation and the propagation direction are represented by Euler angles (0 °, 0). It can be said that the sound velocity can be maximized by setting the range of (°, 36 to 54 °), more preferably (0 °, 0 °, 45 °). Note that the sound velocity in the diamond layer has a periodicity of 90 ° with respect to the propagation direction ψ, as is clear from the crystal structure of diamond and further as confirmed by the graph of FIG. The optimum value of the direction ψ can be represented by the range of the above-mentioned formula 4 or formula 5.

【0020】次に、音速の計算に於いて圧電膜の存在を
考慮したシミュレーションの結果について説明する。図
8及び図9は、本発明のダイヤモンド層上に、圧電膜と
して(001)面を有する窒化アルミニウム薄膜を形成し
た場合の音速を、伝搬方向ψの関数として表わしたもの
であって、図8はKHパラメータが0.4の場合、図9
はKHパラメータが0.6の場合である。ここで、KH
パラメータは、弾性表面波の波数K(K=2π/λ)と圧
電膜の厚さH(μm)の積で与えられる。
Next, the result of the simulation considering the existence of the piezoelectric film in the calculation of the sound velocity will be described. 8 and 9 show the sound velocity as a function of the propagation direction ψ when an aluminum nitride thin film having a (001) plane is formed as a piezoelectric film on the diamond layer of the present invention. If the KH parameter is 0.4,
Is when the KH parameter is 0.6. Where KH
The parameter is given by the product of the wave number K (K = 2π / λ) of the surface acoustic wave and the thickness H (μm) of the piezoelectric film.

【0021】図8及び図9から明らかな様に、圧電膜の
厚さが増大することによって音速のピーク値は低下する
が、ピーク値が得られるψの最適値は何れも45°及び
135°であって、図3に示す圧電膜を無視した場合の
最適値と同一になっている。このことから、圧電膜の影
響はグラフの縦軸の音速には現われるが、横軸の伝搬方
向ψには影響がないと言える。従って、ψの最適値を求
めるシミュレーションに於いては、圧電膜を無視するこ
とが可能であり、図3乃至図7に示すシミュレーション
結果の妥当性が裏付けられる。
As is clear from FIGS. 8 and 9, the peak value of the sound velocity decreases as the thickness of the piezoelectric film increases, but the optimum values of ψ for obtaining the peak value are 45 ° and 135 °. That is, it is the same as the optimum value when the piezoelectric film shown in FIG. 3 is ignored. From this, it can be said that the influence of the piezoelectric film appears on the sound velocity on the vertical axis of the graph, but has no effect on the propagation direction ψ on the horizontal axis. Therefore, in the simulation for obtaining the optimum value of ψ, the piezoelectric film can be ignored, and the validity of the simulation results shown in FIGS. 3 to 7 is supported.

【0022】ダイヤモンド層の裏面にはシリコン基板が
配置されているが、前述の如く、シリコン基板とダイヤ
モンド層の面方位が同一であるので、シリコン基板の存
在は、グラフの横軸の伝搬方向ψには殆ど影響がないも
のと考えられる。
Although the silicon substrate is arranged on the back surface of the diamond layer, as described above, the silicon substrate and the diamond layer have the same plane orientation. Is considered to have little effect on.

【0023】以上の議論から、一般に基板上に単結晶ダ
イヤモンド層及び圧電膜を積層してなる弾性表面波素子
に於いては、単結晶ダイヤモンド層の面方位及び伝搬方
向をオイラー角表示で(0°,0°,36〜54°)の範
囲、更に好ましくは(0°,0°,45°)に設定するこ
とによって、音速を最大化することが出来ると言える。
更に、図8及び図9の何れに於いても音速のピークが9
0°の周期で現われていることから、伝搬方向ψの最適
値は、前記数4或いは数5の範囲で表わすことが出来
る。
From the above discussion, generally, in a surface acoustic wave device in which a single crystal diamond layer and a piezoelectric film are laminated on a substrate, the plane orientation and the propagation direction of the single crystal diamond layer are represented by Euler angles (0 It can be said that the speed of sound can be maximized by setting the range of (°, 0 °, 36 to 54 °), more preferably (0 °, 0 °, 45 °).
Further, in both of FIG. 8 and FIG.
Since it appears in a cycle of 0 °, the optimum value of the propagation direction ψ can be expressed by the range of the above-mentioned formula 4 or formula 5.

【0024】尚、(0°,90°,ψ)、(90°,0
°,ψ)、(90°,90°,ψ)の面方位を有するダイ
ヤモンド層についても同様のシミュレーションを行なっ
たところ、図3と同じ結果が得られた。これらの面方位
をミラー指数表示で表わすと夫々、(010)面、(00
1)面、(100)面であり、これらは(001)面と同一
或いは等価な面である。従って、これらの面方位にダイ
ヤモンド層を成長させることによっても、同様の効果が
得られる。
Incidentally, (0 °, 90 °, ψ), (90 °, 0
When the same simulation was performed for diamond layers having plane orientations of (°, ψ) and (90 °, 90 °, ψ), the same results as in FIG. 3 were obtained. When these plane orientations are represented by the Miller index display, the (010) plane and the (00
1) plane and (100) plane, which are the same as or equivalent to the (001) plane. Therefore, the same effect can be obtained by growing the diamond layer in these plane directions.

【0025】上記実施の形態の説明は、本発明を説明す
るためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を
限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。
又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許
請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能で
ある。例えば、上記実施の形態に於いては、基板として
シリコン基板を用いているが、GaAs基板を用いること
も可能である。又、圧電膜としてAlNからなる圧電膜
を用いているが、ZnO、LiTaO3、LiNbO3、或い
はLi247等からなる圧電膜を用いることも可能であ
る。
The above description of the embodiments is for explaining the present invention and should not be construed as limiting the invention described in the claims or reducing the scope.
Further, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the technical scope described in the claims. For example, although a silicon substrate is used as the substrate in the above embodiment, a GaAs substrate can also be used. Moreover, although a piezoelectric film made of AlN as a piezoelectric film, ZnO, LiTaO 3, LiNbO 3, or it is also possible to use a piezoelectric film made of Li 2 B 4 O 7 and the like.

【0026】又、本発明は、図1及び図2に示す弾性表
面波共振器に限らず、フィルター、遅延線、コンボルバ
など、あらゆる構造の弾性表面波素子に実施できるのは
言うまでもない。
Needless to say, the present invention is not limited to the surface acoustic wave resonators shown in FIGS. 1 and 2, but can be applied to surface acoustic wave devices of any structure such as filters, delay lines, convolvers and the like.

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

【図1】本発明を実施すべき弾性表面波共振器の構造を
表わす斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a surface acoustic wave resonator for implementing the present invention.

【図2】櫛形電極及び反射器のパターンを示す平面図で
ある。
FIG. 2 is a plan view showing a pattern of comb electrodes and a reflector.

【図3】本発明の弾性表面波素子における音速を、伝搬
方向ψを関数として表わすグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the sound velocity in the surface acoustic wave device of the present invention as a function of the propagation direction ψ.

【図4】表面の面方位をφ=0°、θ=10°としたダ
イヤモンド層の音速を、伝搬方向ψを関数として表わす
グラフである。
FIG. 4 is a graph showing the sound velocity of a diamond layer with the surface orientation φ = 0 ° and θ = 10 ° as a function of the propagation direction ψ.

【図5】表面の面方位をφ=0°、θ=20°とした同
上のグラフである。
FIG. 5 is a graph of the same as above, where the plane orientation of the surface is φ = 0 ° and θ = 20 °.

【図6】表面の面方位をφ=0°、θ=30°とした同
上のグラフである。
FIG. 6 is a graph of the same as above, where the plane orientation of the surface is φ = 0 ° and θ = 30 °.

【図7】表面の面方位をφ=0°、θ=45°とした同
上のグラフである。
FIG. 7 is a graph of the same as above, where the plane orientation of the surface is φ = 0 ° and θ = 45 °.

【図8】本発明の弾性表面波素子における音速を、圧電
膜のKHパラメータを0.4とすると共に、伝搬方向ψ
の関数として表わすグラフである。
FIG. 8 shows the sound velocity in the surface acoustic wave device of the present invention, in which the KH parameter of the piezoelectric film is 0.4 and the propagation direction ψ.
Is a graph represented as a function of.

【図9】本発明の弾性表面波素子における音速を、圧電
膜のKHパラメータを0.6とする同上のグラフであ
る。
FIG. 9 is a graph showing the sound velocity in the surface acoustic wave device of the present invention when the KH parameter of the piezoelectric film is set to 0.6.

【図10】オイラー角表示を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating Euler angle display.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(5) シリコン基板 (6) ダイヤモンド層 (7) 圧電膜 (8) 櫛形電極 (9) 櫛形電極 (5) Silicon substrate (6) Diamond layer (7) Piezoelectric film (8) Comb-shaped electrode (9) Comb-shaped electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 賢一 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kenichi Shibata 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単結晶ダイヤモンド層及び圧電膜を積層
し、圧電膜の表面或いは裏面には、弾性表面波を伝搬さ
せるための電極を形成してなる弾性表面波素子に於い
て、単結晶ダイヤモンド層表面の面方位及び弾性表面波
伝搬方向を、オイラー角表示で(0°,0°,ψ)及びこ
れと実質的に等価な範囲とするとき、ψを下記数1の範
囲に設定した弾性表面波素子。 【数1】36°+90°×n≦ψ≦54°+90°×n 但し、nは整数(0,1,2,3,…)
1. A surface acoustic wave device comprising a single crystal diamond layer and a piezoelectric film laminated, and an electrode for propagating a surface acoustic wave formed on the front surface or the back surface of the piezoelectric film. When the plane orientation of the layer surface and the surface acoustic wave propagation direction are set to (0 °, 0 °, ψ) in Euler angles and a range substantially equivalent thereto, ψ is set to the range of the following mathematical formula 1 Surface wave element. ## EQU1 ## 36 ° + 90 ° × n ≦ ψ ≦ 54 ° + 90 ° × n where n is an integer (0, 1, 2, 3, ...)
【請求項2】 ψは下記数2の値に設定される請求項1
に記載の弾性表面波素子。 【数2】ψ=45°+90°×n 但し、nは整数(0,1,2,3,…)
2. The value of ψ is set to the value of the following expression 2.
The surface acoustic wave device described in 1. ## EQU2 ## ψ = 45 ° + 90 ° × n where n is an integer (0, 1, 2, 3, ...)
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