JPH10229319A - 伝搬損失の少ない薄膜表面弾性波フィルタ - Google Patents
伝搬損失の少ない薄膜表面弾性波フィルタInfo
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- JPH10229319A JPH10229319A JP2870097A JP2870097A JPH10229319A JP H10229319 A JPH10229319 A JP H10229319A JP 2870097 A JP2870097 A JP 2870097A JP 2870097 A JP2870097 A JP 2870097A JP H10229319 A JPH10229319 A JP H10229319A
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- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 伝搬損失の少ない薄膜表面弾性波フィルタを
提供する。 【解決手段】 基板の表面に人工ダイヤモンド膜を形成
し、この人工ダイヤモンド膜の表面に、表面粗さをＲ
ａ：２０ｎｍ以下とした状態で、櫛形電極を介して圧電
薄膜を形成した構造の薄膜表面弾性波フィルタにおい
て、前記人工ダイヤモンド膜における前記櫛形電極およ
び圧電薄膜の接合表面部に、前記人工ダイヤモンド膜の
イオン注入面で測定して、１×１０11〜１×１０21原子
／ｃｍ3 の注入原子濃度を示し、かつ深さが０．０１〜
２μｍの窒素またはアルゴンのイオン注入層を形成す
る。
提供する。 【解決手段】 基板の表面に人工ダイヤモンド膜を形成
し、この人工ダイヤモンド膜の表面に、表面粗さをＲ
ａ：２０ｎｍ以下とした状態で、櫛形電極を介して圧電
薄膜を形成した構造の薄膜表面弾性波フィルタにおい
て、前記人工ダイヤモンド膜における前記櫛形電極およ
び圧電薄膜の接合表面部に、前記人工ダイヤモンド膜の
イオン注入面で測定して、１×１０11〜１×１０21原子
／ｃｍ3 の注入原子濃度を示し、かつ深さが０．０１〜
２μｍの窒素またはアルゴンのイオン注入層を形成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、移動体通信や衛
星放送、さらに宇宙通信などの通信システムに用いられ
る薄膜表面弾性波フィルタに関するものである。
星放送、さらに宇宙通信などの通信システムに用いられ
る薄膜表面弾性波フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、薄膜表面弾性波フィルタ
として、例えば特開平６−２６８４６３号公報に記載さ
れるように、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、およびＩｎＰなど
の半導体基板や、Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 、ＳｉＣ、およ
びＳｉ3 Ｎ4 などのセラミック基板の表面に、気相合成
法により人工ダイヤモンド膜を形成し、この人工ダイヤ
モンド膜の表面に、表面粗さをＲａ：２０ｎｍ以下とし
た状態で、ＡｌやＡｌ合金、さらにＣｕなどで構成され
た櫛形電極を介して、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ3 、およびＬ
ｉＴａＯ3 などからなる圧電薄膜を形成した構造のもの
はじめ、その他多くのものが提案されている。
として、例えば特開平６−２６８４６３号公報に記載さ
れるように、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、およびＩｎＰなど
の半導体基板や、Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 、ＳｉＣ、およ
びＳｉ3 Ｎ4 などのセラミック基板の表面に、気相合成
法により人工ダイヤモンド膜を形成し、この人工ダイヤ
モンド膜の表面に、表面粗さをＲａ：２０ｎｍ以下とし
た状態で、ＡｌやＡｌ合金、さらにＣｕなどで構成され
た櫛形電極を介して、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ3 、およびＬ
ｉＴａＯ3 などからなる圧電薄膜を形成した構造のもの
はじめ、その他多くのものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年、通信シス
テムは一段と高周波化の方向にあり、これに伴い、薄膜
表面弾性波フィルタに励起される表面弾性波も高周波化
が避けられないが、上記の従来薄膜表面弾性波フィルタ
はじめ、その他多くのものにおいては、表面弾性波の周
波数が高くなればなるほど伝搬損失が比例的に増大し、
高周波化に満足に対応することができないのが現状であ
る。
テムは一段と高周波化の方向にあり、これに伴い、薄膜
表面弾性波フィルタに励起される表面弾性波も高周波化
が避けられないが、上記の従来薄膜表面弾性波フィルタ
はじめ、その他多くのものにおいては、表面弾性波の周
波数が高くなればなるほど伝搬損失が比例的に増大し、
高周波化に満足に対応することができないのが現状であ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、高周波化にも伝搬損失の少ない
薄膜表面弾性波フィルタを開発すべく、特に上記の従来
薄膜表面弾性波フィルタに着目し、研究を行った結果、
上記の従来薄膜表面弾性波フィルタにおける人工ダイヤ
モンド膜の櫛形電極および圧電薄膜の接合表面部に、前
記人工ダイヤモンド膜のイオン注入面で測定して、１×
１０11〜１×１０21原子／ｃｍ3 の注入原子濃度を示
し、かつ深さが０．０１〜２μｍの窒素またはアルゴン
のイオン注入層を形成すると、この結果の薄膜表面弾性
波フィルタにおいては、前記イオン注入層によって前記
人工ダイヤモンド膜の表面性状が著しく向上し、表面弾
性波の周波数が高くなってもこれの伝搬が安定し、バル
ク波として散乱する部分がきわめて少なくなることか
ら、伝搬損失が著しく抑制されるようになるという研究
結果を得たのである。
上述のような観点から、高周波化にも伝搬損失の少ない
薄膜表面弾性波フィルタを開発すべく、特に上記の従来
薄膜表面弾性波フィルタに着目し、研究を行った結果、
上記の従来薄膜表面弾性波フィルタにおける人工ダイヤ
モンド膜の櫛形電極および圧電薄膜の接合表面部に、前
記人工ダイヤモンド膜のイオン注入面で測定して、１×
１０11〜１×１０21原子／ｃｍ3 の注入原子濃度を示
し、かつ深さが０．０１〜２μｍの窒素またはアルゴン
のイオン注入層を形成すると、この結果の薄膜表面弾性
波フィルタにおいては、前記イオン注入層によって前記
人工ダイヤモンド膜の表面性状が著しく向上し、表面弾
性波の周波数が高くなってもこれの伝搬が安定し、バル
ク波として散乱する部分がきわめて少なくなることか
ら、伝搬損失が著しく抑制されるようになるという研究
結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、基板の表面に人工ダイヤモンド膜
を形成し、この人工ダイヤモンド膜の表面に、表面粗さ
をＲａ：２０ｎｍ以下とした状態で、櫛形電極を介して
圧電薄膜を形成した構造の薄膜表面弾性波フィルタにお
いて、上記人工ダイヤモンド膜における上記櫛形電極お
よび圧電薄膜の接合表面部に、前記人工ダイヤモンド膜
のイオン注入面で測定して、１×１０11〜１×１０21原
子／ｃｍ3 の注入原子濃度を示し、かつ深さが０．０１
〜２μｍの窒素またはアルゴンのイオン注入層を形成し
てなる、伝搬損失の少ない薄膜表面弾性波フィルタに特
徴を有するものである。
されたものであって、基板の表面に人工ダイヤモンド膜
を形成し、この人工ダイヤモンド膜の表面に、表面粗さ
をＲａ：２０ｎｍ以下とした状態で、櫛形電極を介して
圧電薄膜を形成した構造の薄膜表面弾性波フィルタにお
いて、上記人工ダイヤモンド膜における上記櫛形電極お
よび圧電薄膜の接合表面部に、前記人工ダイヤモンド膜
のイオン注入面で測定して、１×１０11〜１×１０21原
子／ｃｍ3 の注入原子濃度を示し、かつ深さが０．０１
〜２μｍの窒素またはアルゴンのイオン注入層を形成し
てなる、伝搬損失の少ない薄膜表面弾性波フィルタに特
徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明の薄膜表面弾性波フィルタ
において、人工ダイヤモンド膜の表面部に形成したイオ
ン注入層の注入原子濃度および深さは、その人工ダイヤ
モンド膜のイオン注入面で測定した注入原子濃度が１×
１０11原子／ｃｍ3 未満でも、またその深さが０．０１
μｍ未満でも人工ダイヤモンド膜の表面性状の向上が十
分でなく、所望の伝搬損失抑制効果を得ることができ
ず、一方その注入原子濃度が１×１０21原子／ｃｍ3 を
越えても、またその深さが２μｍを越えても、人工ダイ
ヤモンド膜によってもたらされる速い伝搬速度に低下傾
向が現れるようになるという理由にもとづいて定めたも
のであって、望ましくは人工ダイヤモンド膜のイオン注
入面で測定した注入原子濃度：１×１０16〜１×１０19
原子／ｃｍ 3 、深さ：０．０７〜１．０μｍとするのが
よい。また、上記人工ダイヤモンド膜の表面粗さをＲ
ａ：２０ｎｍ以下としたのは、これ以上の表面粗さにな
ると、高い周波数領域での伝搬損失が増大するようにな
るという理由からであって、望ましくはＲａ：５ｎｍ以
下とするのがよい。
において、人工ダイヤモンド膜の表面部に形成したイオ
ン注入層の注入原子濃度および深さは、その人工ダイヤ
モンド膜のイオン注入面で測定した注入原子濃度が１×
１０11原子／ｃｍ3 未満でも、またその深さが０．０１
μｍ未満でも人工ダイヤモンド膜の表面性状の向上が十
分でなく、所望の伝搬損失抑制効果を得ることができ
ず、一方その注入原子濃度が１×１０21原子／ｃｍ3 を
越えても、またその深さが２μｍを越えても、人工ダイ
ヤモンド膜によってもたらされる速い伝搬速度に低下傾
向が現れるようになるという理由にもとづいて定めたも
のであって、望ましくは人工ダイヤモンド膜のイオン注
入面で測定した注入原子濃度：１×１０16〜１×１０19
原子／ｃｍ 3 、深さ：０．０７〜１．０μｍとするのが
よい。また、上記人工ダイヤモンド膜の表面粗さをＲ
ａ：２０ｎｍ以下としたのは、これ以上の表面粗さにな
ると、高い周波数領域での伝搬損失が増大するようにな
るという理由からであって、望ましくはＲａ：５ｎｍ以
下とするのがよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の薄膜表面弾性
波フィルタを実施例により具体的に説明する。基板とし
て、厚さ：５００μｍの単結晶Ｓｉウエハ（結晶面：１
００）を用い、これの表面に気相合成法の１種であるＣ
ＶＤ−マイクロウェーブ法にて、基板温度：８５０℃、
反応ガス組成：Ｈ2 −１．５容量％ＣＨ4 、雰囲気圧
力：５０ｔｏｒｒの条件で、それぞれ反応時間を３０〜
４０時間の範囲内で調整することにより表１に示される
厚さの人工ダイヤモンド膜を形成し、前記人工ダイヤモ
ンド膜の表面を、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨し
て同じく表１に示される表面粗さとした状態で、この表
面に、イオン注入装置を用い、イオン加速電圧を１０〜
１００ｋｖの範囲内で調整することにより同じく表１に
示される注入原子濃度（人工ダイヤモンド膜のイオン注
入面で測定）および深さのイオン注入層を形成し、この
場合、イオン注入層の注入原子濃度および深さの測定
は、２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を用いて行
い、この人工ダイヤモンド膜のイオン注入層形成面に、
抵抗加熱法にて純Ａｌまたは純Ｃｕを３００オングスト
ロームの厚さに蒸着し、この蒸着膜からエレクトロンビ
ーム描画技術およびエッチング技術を用いて、電極幅：
０．２５μｍ、電極間隔：０．２５μｍ、電極交差幅：
５０μｍ、入出力電極中心間距離：８０μｍの２端子対
電極正規型の櫛形電極を形成し、さらに前記人工ダイヤ
モンド膜の櫛形電極形成面に、マグネトロンスバッタリ
ング法を用い、表１に示される通りＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ
3 、およびＬｉＴａＯ 3 のうちのいずれかからなる圧電
薄膜を０．２μｍの厚さで形成することにより本発明薄
膜表面弾性波フィルタ（以下、単に本発明フィルタと云
う）１〜１２をそれぞれ製造した。また、比較の目的
で、表２に示される通り人工ダイヤモンド膜の表面部に
イオン注入層の形成を行わない以外は同一の条件で従来
薄膜表面弾性波フィルタ（以下、単に従来フィルタと云
う）１〜６をそれぞれ製造した。
波フィルタを実施例により具体的に説明する。基板とし
て、厚さ：５００μｍの単結晶Ｓｉウエハ（結晶面：１
００）を用い、これの表面に気相合成法の１種であるＣ
ＶＤ−マイクロウェーブ法にて、基板温度：８５０℃、
反応ガス組成：Ｈ2 −１．５容量％ＣＨ4 、雰囲気圧
力：５０ｔｏｒｒの条件で、それぞれ反応時間を３０〜
４０時間の範囲内で調整することにより表１に示される
厚さの人工ダイヤモンド膜を形成し、前記人工ダイヤモ
ンド膜の表面を、ダイヤモンド砥粒を用いて機械研磨し
て同じく表１に示される表面粗さとした状態で、この表
面に、イオン注入装置を用い、イオン加速電圧を１０〜
１００ｋｖの範囲内で調整することにより同じく表１に
示される注入原子濃度（人工ダイヤモンド膜のイオン注
入面で測定）および深さのイオン注入層を形成し、この
場合、イオン注入層の注入原子濃度および深さの測定
は、２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）を用いて行
い、この人工ダイヤモンド膜のイオン注入層形成面に、
抵抗加熱法にて純Ａｌまたは純Ｃｕを３００オングスト
ロームの厚さに蒸着し、この蒸着膜からエレクトロンビ
ーム描画技術およびエッチング技術を用いて、電極幅：
０．２５μｍ、電極間隔：０．２５μｍ、電極交差幅：
５０μｍ、入出力電極中心間距離：８０μｍの２端子対
電極正規型の櫛形電極を形成し、さらに前記人工ダイヤ
モンド膜の櫛形電極形成面に、マグネトロンスバッタリ
ング法を用い、表１に示される通りＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ
3 、およびＬｉＴａＯ 3 のうちのいずれかからなる圧電
薄膜を０．２μｍの厚さで形成することにより本発明薄
膜表面弾性波フィルタ（以下、単に本発明フィルタと云
う）１〜１２をそれぞれ製造した。また、比較の目的
で、表２に示される通り人工ダイヤモンド膜の表面部に
イオン注入層の形成を行わない以外は同一の条件で従来
薄膜表面弾性波フィルタ（以下、単に従来フィルタと云
う）１〜６をそれぞれ製造した。
【０００８】この結果得られた本発明フィルタ１〜１２
と従来フィルタ１〜６について、伝搬損失を測定した。
伝搬損失は、ネットワークアナライザを用い、測定パラ
メーターである伝搬特性（挿入損失）と反射特性から変
換損失を算出し、この算出値と、この電極構造で本質的
に得られる双方向損失から、伝搬損失を求めた。この結
果を表１、２に示した。
と従来フィルタ１〜６について、伝搬損失を測定した。
伝搬損失は、ネットワークアナライザを用い、測定パラ
メーターである伝搬特性（挿入損失）と反射特性から変
換損失を算出し、この算出値と、この電極構造で本質的
に得られる双方向損失から、伝搬損失を求めた。この結
果を表１、２に示した。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【表２】
【００１１】
【発明の効果】表１、２に示される結果から、本発明フ
ィルタ１〜１２は、いずれも人工ダイヤモンド膜の表面
部に形成したイオン注入層によって、これの形成がない
従来フィルタ１〜６に比して著しく伝搬損失の少ないも
のであることが明らかである。上述のように、この発明
の薄膜表面弾性波フィルタは、人工ダイヤモンド膜と圧
電薄膜の界面に励起される表面弾性波の伝搬損失がきわ
めて少なく、各種通信システムの高周波化に十分満足に
対応することができるものである。
ィルタ１〜１２は、いずれも人工ダイヤモンド膜の表面
部に形成したイオン注入層によって、これの形成がない
従来フィルタ１〜６に比して著しく伝搬損失の少ないも
のであることが明らかである。上述のように、この発明
の薄膜表面弾性波フィルタは、人工ダイヤモンド膜と圧
電薄膜の界面に励起される表面弾性波の伝搬損失がきわ
めて少なく、各種通信システムの高周波化に十分満足に
対応することができるものである。
Claims (1)
- 【請求項１】 基板の表面に人工ダイヤモンド膜を形成
し、この人工ダイヤモンド膜の表面に、表面粗さをＲ
ａ：２０ｎｍ以下とした状態で、櫛形電極を介して圧電
薄膜を形成した構造の薄膜表面弾性波フィルタにおい
て、 上記人工ダイヤモンド膜における上記櫛形電極および圧
電薄膜の接合表面部に、前記人工ダイヤモンド膜のイオ
ン注入面で測定して、１×１０11〜１×１０21原子／ｃ
ｍ3 の注入原子濃度を示し、かつ深さが０．０１〜２μ
ｍの窒素またはアルゴンのイオン注入層を形成したこと
を特徴とする伝搬損失の少ない薄膜表面弾性波フィル
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2870097A JPH10229319A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 伝搬損失の少ない薄膜表面弾性波フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2870097A JPH10229319A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 伝搬損失の少ない薄膜表面弾性波フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10229319A true JPH10229319A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12255751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2870097A Withdrawn JPH10229319A (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 伝搬損失の少ない薄膜表面弾性波フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10229319A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6313563B1 (en) * | 1999-04-07 | 2001-11-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Edge reflection type surface acoustic wave device |
-
1997
- 1997-02-13 JP JP2870097A patent/JPH10229319A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6313563B1 (en) * | 1999-04-07 | 2001-11-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Edge reflection type surface acoustic wave device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040511 |