JPH10200371A

JPH10200371A - 弾性表面波装置

Info

Publication number: JPH10200371A
Application number: JP8449397A
Authority: JP
Inventors: Shuji Tsuzumi; 修司津々見; Naoyuki Hanashima; 直之花嶋; Masa Yonezawa; 政米澤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】所望の共振周波数の高周波対応弾性表面波装
置を提供する。【解決手段】単結晶又は多結晶基板と、この基板上に
形成されたＰＺＴ薄膜よりなる圧電体薄膜と、圧電体薄
膜上に形成された電極とを備えてなる弾性表面波装置。【効果】他の圧電材料に比べ、電気機械結合係数ｋ²
が大きく、かつＱ値の大きい、温度特性の良好なＰＺＴ
を薄膜化し、更に、高音速基板、高安定基板上に成膜す
ることにより、マイクロ波帯域に対応し、広帯域な高安
定の弾性表面波装置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は弾性表面波装置に係
り、特に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を圧電材料
として基板上に成膜した高周波対応の弾性表面波装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】酸化物系圧電材料は、超音波振動子、メ
カニカル・フィルタ素子などの用途に用いられている
が、表面波素子に適用した場合は、単結晶の圧電材料の
場合と比較して表面波速度の温度係数及び表面波伝搬損
失が大きく、高周波域での実用性を欠き、マイクロ波へ
の応用は困難であった。

【０００３】ところで、基板上に圧電体薄膜を形成し、
更にその上に櫛形電極を形成してなる弾性表面波装置に
おいて、その弾性表面波の共振周波数ｆは、ｆ＝Ｖ／λ
で与えられる。波長λは櫛形電極の電極間隔で決定さ
れ、伝搬速度Ｖは圧電体薄膜の材質によって決定され
る。なお、この伝搬速度Ｖは圧電体薄膜の材質とＨ／λ
の関係によって決定される。Ｈは圧電体薄膜の膜厚であ
る。

【０００４】従来、弾性表面波装置に用いられてきた圧
電基板は、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａＯ₃、ＳｉＯ₂（水
晶）が主でその他にＬｉ₂Ｂ₄Ｏ₇が用いられてきた。
基本的に広帯域フィルタや低容量比の共振器デバイスに
はＬｉＮｂＯ₃基板が、温度特性を重視する狭帯域デバ
イスには水晶基板が、両者の中間的な特性が要求される
デバイスにはＬｉＴａＯ₃が用いられている。Ｌｉ₂Ｂ
₄Ｏ₇は、零温度係数を持ち電気機械結合係数ｋ²がＬ
ｉＴａＯ₃と同程度の比較的新しい圧電材料であり、共
振器に応用されている。

【０００５】しかし、従来の圧電材料を用いた弾性表面
波装置は、マイクロ波帯にいたる高周波帯で広帯域な周
波数特性を持つ弾性表面波装置が困難であった。

【０００６】従来、一般的に使われている弾性表面波装
置においては、ＵＨＦ帯に至る所望の共振周波数ｆを得
るためには、弾性表面波の音速をＶ、波長をλとしたと
きｆ＝Ｖ／λの関係から波長λを決定する櫛形電極の電
極間隔をサブミクロン単位にまで微細加工する必要があ
り、この微細パターンの電極形成に極めて高度なプロセ
スが要求されている。特開平５−２８３９７０号公報等
には、櫛形電極の微細加工のためのパターニングプロセ
スが記載されており、これによりサブミクロン単位の櫛
形電極の形成が可能であるが、このような高度プロセス
を採用することは、製造効率、製造コスト等の面で不利
である。一方、圧電体薄膜／基板の層状構造をもつ弾性
表面波装置は、表面波の伝搬速度は膜厚に依存して速度
分布を示すことから、膜厚が０では基板の音速に、膜厚
が十分厚くなるとその圧電材料の音速に収束する。よっ
て、層状構造の圧電薄膜に音速の速い基板、サファイ
ア、窒化アルミニウム等を用いると非常に高周波な周波
数特性を持つＳＡＷデバイスが可能である。

【０００７】また、近年の移動体通信においては、デジ
タル通信、衛生放送や携帯電話などマイクロ波を使った
機器の普及が著しい。中でも携帯電話に代表される移動
通信サービスの需要拡大に伴い通信容量確保のため高周
波化が図られている。このような移動体通信の高周波
化、デジタル化の結果、弾性表面波装置としては、高周
波かつ広帯域特性が必要なデジタル方式に対応する特性
が要求される。

【０００８】なお、特開平５−１４５３７０号公報に
は、圧電基板を構成するＰＺＴバルクセラミックの平均
粒径が小さいもので１．３μｍの表面波装置が記載され
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の一
般的なマイクロ波帯の弾性表面波装置においては、所望
の共振周波数を得るためには、櫛形電極の電極間隔をサ
ブミクロン単位まで加工する必要があるが、微細パター
ンの電極形成には極めて高度なプロセスが要求される。
このため、所望の共振周波数の実現は、櫛形電極の微細
加工技術の向上如何により、技術的に限界があった。ま
た、櫛形電極の微細加工は、製造効率及び製造コストの
面で不利である。

【００１０】また、上述の如く、移動体通信の高周波
化、デジタル化の結果、弾性表面波装置としては、高周
波かつ広帯域特性が必要なデジタル方式に対応する特性
が必要とされる。

【００１１】なお、特開平５−１４５３７０号公報に示
されるように、平均粒径が小さいもので１．３μｍであ
るようなものでは、弾性表面波の波長が粒径に比べて十
分に大きい、低い周波数域においては、問題は発生しな
いが、弾性表面波装置の中心周波数がマイクロ波帯に至
る場合、櫛形電極のＬｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ及び波長
がサブμｍ又は数μｍとなる。このため、このように粒
径が数μｍの圧電基板を用いた場合、更に、粒界の不均
質がマイクロ波帯に至る弾性表面波装置では、大きな伝
搬損失となるという問題がある。

【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決し、櫛形
電極の微細加工を必要とすることなく所望の共振周波数
の高周波対応弾性表面波装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】本発明はまた、この微細加工技術を用い
て、特に、ＳＨＦ帯域で、広帯域な周波数特性をもつ弾
性表面波装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波装置
は、単結晶又は多結晶基板と、該基板上に形成されたＰ
ＺＴ薄膜よりなる圧電体薄膜とを備え、このＰＺＴ薄膜
は、好ましくはゾル・ゲル法により形成された薄膜であ
ることを特徴とする。

【００１５】また、該圧電体薄膜が該基板上に形成され
た誘電体薄膜のバッファー層上に形成されていることを
特徴とする。

【００１６】本発明では、他の圧電材料に比べ、電気機
械結合係数ｋ²が大きく、かつＱ値の大きい、温度特性
の良好なＰＺＴを薄膜化し、更に、高音速、高安定基板
上に成膜することにより、マイクロ波帯域に対応し、広
帯域な高安定の弾性表面波装置を実現できる。

【００１７】特に、単結晶基板に半導体でもある単結晶
Ｓｉ等を用いると、モノリシック集積化が図れ、小型、
高性能な弾性表面波装置が形成できる。

【００１８】このように、弾性表面波装置の圧電体薄膜
としてＰＺＴ薄膜を用いることで、これからますます広
がるデジタル通信にはなくてはならない広帯域で高周波
対応かつ、温度特性の良好な弾性表面波装置を実現する
ことが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の弾性表面波装置の
実施の形態を説明する。

【００２０】本発明において、単結晶又は多結晶基板の
材質としてサファイア，ＭｇＯ，ＳｒＴｉＯ₃，Ｓｉな
どを用いることができる。これらのうち、特に、単結晶
サファイア、単結晶Ｓｉが望ましい。

【００２１】また、櫛形電極を構成する導電性膜として
は、Ａｌ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等を主成分とする膜
を用いることができる。これらのうち、特にＡｌを主成
分とする膜が望ましい。

【００２２】単結晶又は多結晶基板上の圧電体薄膜は、
ゾルゲル法により成膜した厚さ５μｍ以下のＰＺＴ薄膜
を、この薄膜上の櫛型電極間に電界をかけて分極処理す
ることにより形成される。

【００２３】即ち、酢酸鉛等のカルボン酸鉛、ジイソプ
ロポキシ鉛などの鉛アルコキシド等の鉛化合物；テトラ
エトキシジルコニウム、テトライソプロポキシジルコニ
ウム、テトラブトキシジルコニウム、ジメトキシジイソ
プロポキシジルコニウム等のジルコニウムアルコキシド
等のジルコニウム化合物；及びテトラエトキシチタン、
テトライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、
ジメトキシジイソプロポキシチタン等のチタンアルコキ
シド等のチタン化合物を、２−メトキシエタノール等の
溶剤に、所定のモル比で、かつ、金属酸化物換算の合計
濃度が１０〜２０重量％程度となるように溶解して得ら
れたＰＺＴ薄膜形成用組成物を、基板上にスピンコータ
等により塗布して４００〜６００℃で乾燥する。この塗
布、乾燥を所望の膜厚のＰＺＴ薄膜が得られるまで繰り
返し、最後に６００〜７００℃で１分〜１時間焼成して
ＰＺＴ薄膜を得る。

【００２４】このようにして形成されるＰＺＴ薄膜の膜
厚は、所望とする共振周波数や電気機械結合係数等に応
じて適宜設定されるが、通常の場合、５μｍ以下とされ
る。この膜厚が５μｍを超えると膜質等の欠陥等による
伝搬損失が問題となる。ＰＺＴ薄膜の膜厚は、特に０．
０３〜５μｍの範囲であることが伝搬損失等を考慮する
と望ましい。

【００２５】本発明においては、このようなＰＺＴ薄膜
を、基板上に形成したバッファー層上に形成しても良
い。

【００２６】ＰＺＴ薄膜よりなる圧電体薄膜をバッファ
ー層を介して基板上に形成した場合には、基板として安
価な単結晶Ｓｉ基板を用いることも可能となる。即ち、
酸化膜付きＳｉ基板であれば、表面が平滑であり、熱処
理時の元素の拡散も防止でき、かつ機械的強度も十分で
あることにより、ゾルゲル法により、良好な膜質のバッ
ファー層及びＰＺＴ薄膜を形成することができる。しか
して、単結晶Ｓｉ基板上に誘電体薄膜のバッファー層を
介してＰＺＴ薄膜を形成する場合には、バッファー層の
鉛拡散防止作用により、ＰＺＴ膜の鉛欠損が防止される
という効果が奏され、良好なＰＺＴ薄膜を形成すること
ができる。このバッファー層を形成しないと、ＳｉにＰ
ＺＴの鉛が拡散するため、単結晶Ｓｉ基板上にＰＺＴ薄
膜を形成することができない。

【００２７】この場合、この酸化膜単結晶Ｓｉ基板の酸
化膜の厚さは、薄過ぎると前記拡散防止効果が十分でな
く、厚過ぎるとクラックや基板のそりの原因となるた
め、通常の場合、厚さ１００〜６００μｍ程度の単結晶
Ｓｉ基板に対して、酸化膜の厚さは０．３〜２．０μｍ
程度であることが好ましい。

【００２８】バッファー層を設ける場合には、基板上
に、バッファー層を形成した後、ＰＺＴ薄膜を形成し、
このＰＺＴ薄膜上に櫛形電極を形成し、この櫛形電極間
に電界をかけて分極処理することにより製造される。

【００２９】このバッファー層としては、ゾルゲル法に
より形成された厚さ０．０１〜２μｍのチタン酸バリウ
ムストロンチウム（ＢＳＴ）、チタン酸ストロンチウム
（ＳＴＯ）又はチタン酸バリウム（ＢＴＯ）等の誘電体
薄膜よりなるバッファー層が好ましい。バッファー層の
厚さは特に、０．０１〜０．２μｍの範囲であることが
望ましい。

【００３０】バッファー層としてのＢＳＴ、ＳＴＯ又は
ＢＴＯ薄膜及びその上のＰＺＴ薄膜は、好ましくは次の
ようにして形成される。

【００３１】まず、２−エチルヘキサン酸バリウム等の
カルボン酸バリウム等のバリウム化合物；２−エチルヘ
キサン酸ストロンチウム等のカルボン酸ストロンチウム
等のストロンチウム化合物；テトラエトキシチタン、テ
トライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタン、ジ
メトキシジイソプロポキシチタン等のチタンアルコキシ
ド等のチタン化合物；及び２−エチルヘキサン酸、２−
エチル酪酸等のカルボン酸を、酢酸イソアミル等の溶剤
に、所定のモル比で、かつ、金属酸化物換算の合計濃度
が０．５〜８重量％程度となるように溶解して得られた
ＢＳＴ、ＳＴＯ又はＢＴＯ薄膜形成用組成物を、基板上
にスピンコータ等により塗布して４００〜６００℃で乾
燥する。この塗布、乾燥を所望の膜厚の薄膜が得られる
まで繰り返し、その後、前記と同様にしてＰＺＴ薄膜形
成用組成物の塗布、乾燥を所望の膜厚のＰＺＴ薄膜が得
られるまで繰り返し、最後に６００〜７００℃で１分〜
１時間焼成してＢＳＴ、ＳＴＯ又はＢＴＯ薄膜とＰＺＴ
薄膜を得る。

【００３２】このようにして形成されるＢＳＴ、ＳＴＯ
又はＢＴＯ薄膜の膜厚が、厚過ぎると圧電特性に影響を
及ぼし、薄過ぎると鉛拡散防止作用がなくなるため、さ
らにＳｉの導電性が弾性表面波へ大きく影響をおよぼす
ため、通常の場合、０．０１〜２μｍ、特に０．０１〜
０．２μｍとするのが好ましい。バッファー層を形成す
る場合のＰＺＴ薄膜の膜厚も、前記と同様５μｍ以下、
特に０．０３〜５μｍが好ましい。

【００３３】本発明において、このようなＰＺＴ薄膜よ
りなる圧電体薄膜の膜厚をＨ、当該弾性表面波装置で、
励振される弾性表面波の波長をλとしたとき、Ｈ／λが
０．０１〜１の範囲となるようにするのがよい。

【００３４】特に、サファイア基板上にＰＺＴ薄膜の圧
電体薄膜を形成した弾性表面波装置の場合、好ましいＨ
／λは次の通りである。

【００３５】弾性表面波の励振される、０次モード
において、広帯域特性を必要とする場合には、ｋ²の大
きい、０．０６３≦Ｈ／λ≦０．３、特に０．１３≦Ｈ
／λ≦０．１６が好ましく、また、狭帯域特性を必要と
する場合には、ｋ²の小さい、０．０５８≦Ｈ／λ＜
０．０６３、０．３＜Ｈ／λ≦１が好ましい。膜厚のば
らつきに対して弾性表面波の音速を安定させるために
は、０．６≦Ｈ／λ≦１．０、特に０．７５≦Ｈ／λ≦
１．０が好ましい。弾性表面波の励振される、１次モードにおいて、広
帯域特性を必要とする場合には、ｋ²の大きい、０．１
３８≦Ｈ／λ≦０．８３、特に０．２７≦Ｈ／λ≦０．
４が好ましく、また、狭帯域特性を必要とする場合に
は、ｋ²の小さい、０．１３２７≦Ｈ／λ＜０．１３
８、０．８３＜Ｈ／λ≦１が好ましい。弾性表面波の励振される、２次モードにおいて、広
帯域特性を必要とする場合には、ｋ²の大きい、０．３
７≦Ｈ／λ≦１、特に０．２７≦Ｈ／λ≦０．４が好ま
しい。弾性表面波の励振される、３次モードにおいて、広
帯域特性を必要とする場合には、ｋ²の大きい、０．６
３２≦Ｈ／λ≦１が好ましく、また、狭帯域特性を必要
とする場合には、ｋ²の小さい、０．５８７≦Ｈ／λ＜
０．６３２が好ましい。

【００３６】また、Ｓｉ基板上にＰＺＴ薄膜の圧電体薄
膜を形成した弾性表面波装置の場合、好ましいＨ／λは
次の通りである。

【００３７】弾性表面波の励振される、０次モード
において、広帯域特性を必要とする場合には、ｋ²の大
きい、０．０７≦Ｈ／λ≦０．１、０．２２≦Ｈ／λ≦
１が好ましく、また、狭帯域特性を必要とする場合に
は、ｋ²の小さい、０．０２≦Ｈ／λ＜０．０７が好ま
しい。膜厚のばらつきに対して弾性表面波の音速を安定
させるためには、０．４≦Ｈ／λ≦１．０、特に０．６
≦Ｈ／λ≦１．０が好ましい。弾性表面波の励振される、１次モードにおいて、広
帯域特性を必要とする場合には、ｋ²の大きい、０．０
５≦Ｈ／λ≦０．８、特に０．２７≦Ｈ／λ≦０．４が
好ましく、また、狭帯域特性を必要とする場合には、ｋ
²の小さい、０．０４≦Ｈ／λ＜０．０５、０．９＜Ｈ
／λ≦１．０が好ましい。弾性表面波の励振される、２次モードにおいて、広
帯域特性を必要とする場合には、ｋ²の大きい、０．２
４≦Ｈ／λ≦１、特に０．３≦Ｈ／λ≦０．５５が好ま
しい。弾性表面波の励振される、３次モードにおいて、広
帯域特性を必要とする場合には、ｋ²の大きい、０．４
５≦Ｈ／λ≦１が好ましく、また、狭帯域特性を必要と
する場合には、ｋ²の小さい、０．３３≦Ｈ／λ＜０．
４５が好ましい。

【００３８】また、本発明において、ＰＺＴ薄膜の結晶
粒の平均粒子径は、５０００Å以下であることが好まし
く、特に５０Å〜３０００Åの均質性に優れたＰＺＴ薄
膜であることが望ましい。この平均粒径が５０Å未満で
は、残留分極の値が小さくなってしまう傾向があり好ま
しくない。また、極高周波帯の弾性表面波装置の場合に
おいて、ＰＺＴ薄膜の粒径は弾性表面波の波長に比べ十
分に小さい必要があり、３０００Åを超えると好ましく
ない。

【００３９】基板上又は基板上のバッファー層上に形成
されたＰＺＴ薄膜の分極処理は、このＰＺＴ薄膜上に形
成した櫛形電極に２０〜５０ＶのＤＣ電圧を１〜６０分
間印加することにより行うことができる。ここで、十分
な分極処理をすることで圧電体薄膜として機能するよう
になるが、上記のＰＺＴ薄膜の膜質が不十分だと分極処
理の電界を十分にかけられず、圧電体薄膜として機能し
ないことになる。

【００４０】本発明において、このようなＰＺＴ薄膜上
に形成される櫛形電極は、Ａｌ等の導電性材料により常
法に従って所望の特性に応じた線幅及び間隔（Ｌｉｎｅ
＆Ｓｐａｃｅ、以下「Ｌ・Ｓ」と略記する。）でパタ
ーン形成される。

【００４１】なお、本発明の弾性表面波装置は、圧電体
薄膜としてＰＺＴ薄膜を形成することにより、このよう
に櫛形電極の微細加工を行うことなく、所望の共振周波
数を有する数ＧＨｚ帯域（ＵＨＦ帯域）の弾性表面波装
置を実現するものであるが、櫛形電極をサブミクロン単
位まで微細加工しても良く、これにより、更に高周波の
ＳＨＦ帯域の電磁波領域に対応可能な弾性表面波装置を
実現することができる。

【００４２】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

【００４３】実施例１〜３表面を鏡面研磨仕上げしたサファイア（５ｃｍ×５ｃｍ
×０．７ｍｍ厚さ）を単結晶基板として用い、この単結
晶基板の表面にゾルゲル法により膜厚０．８μｍのＰＺ
Ｔ薄膜を形成した。

【００４４】ＰＺＴ薄膜の形成には、下記組成のＰＺＴ
薄膜形成用組成物を用い、これをスピンコータにより塗
布して４００℃で乾燥し、この塗布、乾燥を繰り返し行
った後、最後に６００℃で１時間焼成した。

【００４５】ＰＺＴ薄膜形成用組成物（金属酸化物換算
の合計濃度：２０重量％）酢酸鉛：２３．９８５重量％テトラブトキシジルコニウム：１１．４５５重量％イソプロポキシチタニウム：７．８４２重量％２−メトキシエタノール：残部その後、図１に示すパターンのＡｌ膜よりなる櫛形電極
（Ｌ・Ｓは表１に示す通り）を形成した後、ＰＺＴ薄膜
の分極処理を行った。

【００４６】この分極処理は、櫛形電極の１ａ，１ｂ
間，２ａ，２ｂ間に各々ＤＣ電圧（３０Ｖ）を１０分間
かけて行った。

【００４７】この弾性表面波装置は、電極１ａ，１ｂに
電気信号を印加することによって、圧電現象によって表
面に歪みが生じ弾性表面波が励振される。そして、電極
２ａ，２ｂの周期が弾性表面波の波長の半分に一致する
とき、弾性表面波が強く励振され弾性表面波装置として
動作する。

【００４８】この弾性表面波装置の電極１ａ，１ｂに電
気信号を印加し、電極２ａ，２ｂから出力された信号を
計測したところ、各々、表１に示す値に基本モードであ
る共振周波数が出力された。

【００４９】

【表１】

【００５０】実施例４，５表面に酸化膜が形成された単結晶Ｓｉ基板（直径４イン
チ×２５０μｍ厚さ；酸化膜厚さ１μｍ）を単結晶基板
として用い、この単結晶基板の表面にゾルゲル法により
膜厚０．１５μｍのＢＳＴ薄膜と膜厚０．８μｍのＰＺ
Ｔ薄膜を順次形成した。

【００５１】ＢＳＴ薄膜の形成には、下記組成のＢＳＴ
薄膜形成用組成物を用い、これをスピンコータにより塗
布して４００℃で乾燥し、この塗布、乾燥を繰り返し行
った後、最後に６５０℃で１時間焼成した。

【００５２】ＢＳＴ薄膜形成用組成物（金属酸化物換算
の合計濃度：７重量％）２−エチルヘキサン酸バリウム：９．５１４重量％２−エチルヘキサン酸ストロンチウム：３．５９８重量
％テトライソプロポキシチタン：９．２０５重量％２−エチルヘキサン酸：１８．５０重量％酢酸イソアミル：残部ＰＺＴ薄膜の形成には、下記組成のＰＺＴ薄膜形成用組
成物を用い、これをスピンコータにより塗布して４００
℃で乾燥し、この塗布、乾燥を繰り返し行った後、最後
に６５０℃で１時間焼成した。

【００５３】ＰＺＴ薄膜形成用組成物（金属酸化物換算
の合計濃度：２０重量％）酢酸鉛：２３．９８５重量％テトラブトキシジルコニウム：１１．４５５重量％テトライソプロポキシチタン：７．８４２重量％２−メトキシエタノール：残部その後、図１に示すパターンのＡｌ膜よりなる櫛形電極
（Ｌ・Ｓは表２に示す通り）を形成した後、ＰＺＴ薄膜
の分極処理を行った。

【００５４】この分極処理は、櫛形電極の１ａ，１ｂ
間，２ａ，２ｂ間に各々ＤＣ電圧（３０Ｖ）を１０分間
かけて行った。

【００５５】この弾性表面波装置は、電極１ａ，１ｂに
電気信号を印加することによって、圧電現象によって表
面に歪みが生じ弾性表面波が励振される。そして、電極
２ａ，２ｂの周期が弾性表面波の波長の半分に一致する
とき、弾性表面波が強く励振され弾性表面波装置として
動作する。

【００５６】この弾性表面波装置の電極１ａ，１ｂに電
気信号を印加し、電極２ａ，２ｂから出力された信号を
計測したところ、各々、表２に示す値に基本モードであ
る共振周波数が出力された。

【００５７】実施例６〜８バッファー層の形成に当り、下記組成のＳＴＯ薄膜形成
用組成物を用い、バッファー層として膜厚０．１５μｍ
のＳＴＯ薄膜を形成したこと以外は実施例４，５と同様
にして、表２に示すＬ・Ｓの櫛形電極を有する弾性表面
波装置を作製した。

【００５８】ＳＴＯ薄膜形成用組成物（金属酸化物換算
の合計濃度：７重量％）２−エチルヘキサン酸ストロンチウム：１４．２６９重
量％テトライソプロポキシチタン：１０．９５０重量％２−エチルヘキサン酸：２２．０１５重量％酢酸イソアミル：残部この弾性表面波装置は、電極１ａ，１ｂに電気信号を印
加することによって、圧電現象によって表面に歪みが生
じ弾性表面波が励振される。そして、電極２ａ，２ｂの
周期が弾性表面波の波長の半分に一致するとき、弾性表
面波が強く励振され弾性表面波装置として動作する。

【００５９】この弾性表面波装置の電極１ａ，１ｂに電
気信号を印加し、電極２ａ，２ｂから出力された信号を
計測したところ、各々、表２に示す値に基本モードであ
る共振周波数が出力された。

【００６０】実施例９，１０バッファー層の形成に当り、下記組成のＢＴＯ薄膜形成
用組成物を用い、バッファー層として膜厚０．１５μｍ
のＢＴＯ薄膜を形成したこと以外は実施例４，５と同様
にして、表２に示すＬ・Ｓの櫛形電極を有する弾性表面
波装置を作製した。

【００６１】ＢＴＯ薄膜形成用組成物（金属酸化物換算
の合計濃度：７重量％）２−エチルヘキサン酸バリウム：１２．７２２重量％テトライソプロポキシチタン：８．６１６重量％２−エチルヘキサン酸：１７．３１重量％酢酸イソアミル：残部この弾性表面波装置は、電極１ａ，１ｂに電気信号を印
加することによって、圧電現象によって表面に歪みが生
じ弾性表面波が励振される。そして、電極２ａ，２ｂの
周期が弾性表面波の波長の半分に一致するとき、弾性表
面波が強く励振され弾性表面波装置として動作する。

【００６２】この弾性表面波装置の電極１ａ，１ｂに電
気信号を印加し、電極２ａ，２ｂから出力された信号を
計測したところ、各々、表２に示す値に基本モードであ
る共振周波数が出力された。

【００６３】

【表２】

【００６４】なお、上記実施例においては、圧電体薄膜
上に形成された対局する櫛形電極間において分極方向が
互い違いになっていることから、分極方向が櫛形電極に
対して一方向の場合に対して周期が半分となっている。

【００６５】実施例１１〜２８実施例１のＰＺＴ薄膜／サファイア基板及び実施例４の
ＰＺＴ薄膜／ＢＳＴ薄膜／Ｓｉ基板の製造において、Ｈ
／λが表３に示す値となるように設計し、得られた弾性
表面波装置の各モードにおける中心周波数及びｋ²を調
べ、結果を表３に示した。

【００６６】表３より、本発明に好適なＨ／λの範囲が
前述の通りであることがわかる。

【００６７】

【表３】

【００６８】なお、実施例１〜２８において、各基板の
ＰＺＴ薄膜の表面と電子顕微鏡写真により観察したとこ
ろ、いずれの場合も図２〜５に示すように粒界が均質
で、結晶粒の大きさ（平均粒子径）は表１〜３に示す通
り、約２０００Åであった。Ｘ線回析の結果から、この
ＰＺＴ薄膜は、強誘電体薄膜であるペロブスカイトの単
一相からなるものであることが確認された。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の弾性表面波
装置によれば、櫛形電極の電極間隔を従来よりも大きく
とって、サブミクロン単位までの加工を必要とすること
なく、従って、高度なプロセスを採用することなく、Ｕ
ＨＦ帯の弾性表面波装置を提供することができる。

【００７０】更に、サブミクロン単位まで加工した櫛形
電極を形成することで、マイクロ波帯域で、広帯域な周
波数特性をもつ弾性表面波装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で作製した弾性表面波装置の櫛形電極パ
ターンを示す平面図である。

【図２】実施例１〜３及び実施例１１〜１９のＰＺＴ／
サファイアの電子顕微鏡写真である。

【図３】実施例６〜８のＰＺＴ／ＳＴＯ／Ｓｉの電子顕
微鏡写真である。

【図４】実施例４，５及び実施例２０〜２８のＰＺＴ／
ＢＳＴ／Ｓｉの電子顕微鏡写真である。

【図５】実施例９，１０のＰＺＴ／ＢＴＯ／Ｓｉの電子
顕微鏡写真である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ櫛形電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単結晶基板又は多結晶基板と、該基板上
に形成された圧電体薄膜と、該圧電体薄膜上に形成され
た電極とを備えてなる弾性表面波装置において、該圧電
体薄膜がチタン酸ジルコン酸鉛薄膜よりなることを特徴
とする弾性表面波装置。
【請求項２】請求項１において、該チタン酸ジルコン
酸鉛薄膜はゾルゲル法により形成された薄膜であること
を特徴とする弾性表面波装置。
【請求項３】請求項１又は２において、該圧電体薄膜
は、前記基板上に形成された誘電体薄膜のバッファー層
上に形成されていることを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項４】請求項３において、該バッファー層は、
チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ストロンチ
ウム又はチタン酸バリウムの薄膜であることを特徴とす
る弾性表面波装置。
【請求項５】請求項３又は４において、該バッファー
層はゾルゲル法により形成された薄膜であることを特徴
とする弾性表面波装置。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１項におい
て、前記圧電体薄膜の膜厚をＨ、当該弾性表面波装置で
励振される弾性表面波の波長をλとしたとき、Ｈ／λが
０．０１〜１の範囲であることを特徴とする弾性表面波
装置。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項におい
て、前記圧電体薄膜の膜厚が０．０３〜５μｍであるこ
とを特徴とする弾性表面波装置。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれか１項におい
て、該電極は櫛形電極であり、該櫛型電極間に電界をか
け、前記チタン酸ジルコン酸鉛薄膜を分極処理すること
により圧電体薄膜とされていることを特徴とする弾性表
面波装置。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれか１項におい
て、前記圧電体薄膜は結晶粒の平均粒子径が５０００Å
以下の、均質性に優れたチタン酸ジルコン酸鉛薄膜より
なることを特徴とする弾性表面波装置。