JPH10276060A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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- JPH10276060A JPH10276060A JP9077132A JP7713297A JPH10276060A JP H10276060 A JPH10276060 A JP H10276060A JP 9077132 A JP9077132 A JP 9077132A JP 7713297 A JP7713297 A JP 7713297A JP H10276060 A JPH10276060 A JP H10276060A
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- Japan
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- acoustic wave
- surface acoustic
- piezoelectric thin
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 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。 【解決手段】 単結晶あるいは多結晶基板と、単結晶あ
るいは多結晶基板上に形成された圧電体薄膜と、圧電体
薄膜上に形成された導電性膜よりなる櫛形電極とを備え
てなる弾性表面波装置。圧電体薄膜はゾルゲル法により
形成された厚さ０．０３〜５μｍのチタン酸鉛（ＰＴ）
薄膜よりなり、櫛型電極間に電界をかけ、上記薄膜を分
極処理することにより圧電体薄膜となる。
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】 単結晶あるいは多結晶基板と、単結晶あ
るいは多結晶基板上に形成された圧電体薄膜と、圧電体
薄膜上に形成された導電性膜よりなる櫛形電極とを備え
てなる弾性表面波装置。圧電体薄膜はゾルゲル法により
形成された厚さ０．０３〜５μｍのチタン酸鉛（ＰＴ）
薄膜よりなり、櫛型電極間に電界をかけ、上記薄膜を分
極処理することにより圧電体薄膜となる。
Description
【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、チタン酸鉛（ＰＴ）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。
り、特に、チタン酸鉛（ＰＴ）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、実用性を欠く。
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、実用性を欠く。
【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。
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、一般的に使われているＵＨＦ、ＶＨ
Ｆ帯の弾性表面波装置においては、弾性表面波の音速と
Ｈ／λの関係から、所望の共振周波数を得るためには、
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。
Ｆ帯の弾性表面波装置においては、弾性表面波の音速と
Ｈ／λの関係から、所望の共振周波数を得るためには、
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。
【０００５】
【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ＵＨＦ、ＶＨＦ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。
般的なＵＨＦ、ＶＨＦ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。
【０００６】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。
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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の弾性表面波装置
は、高音速かつ高安定性の単結晶あるいは多結晶基板
と、該単結晶あるいは多結晶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導電性膜よりなる
櫛形電極とを備えてなる弾性表面波装置において、該圧
電体薄膜がゾルゲル法により形成された厚さ０．０３〜
５μｍのチタン酸鉛（ＰＴ）薄膜（以下、ＰＴ薄膜と言
う）よりなり、前記櫛型電極間に電界をかけ、該ＰＴ薄
膜を分極処理することにより圧電体薄膜としたことを特
徴とする。
は、高音速かつ高安定性の単結晶あるいは多結晶基板
と、該単結晶あるいは多結晶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導電性膜よりなる
櫛形電極とを備えてなる弾性表面波装置において、該圧
電体薄膜がゾルゲル法により形成された厚さ０．０３〜
５μｍのチタン酸鉛（ＰＴ）薄膜（以下、ＰＴ薄膜と言
う）よりなり、前記櫛型電極間に電界をかけ、該ＰＴ薄
膜を分極処理することにより圧電体薄膜としたことを特
徴とする。
【０００８】本発明の弾性表面波装置は、高音速かつ高
安定性のサファイア等の基板を用いて、圧電体薄膜がＰ
Ｔ薄膜よりなるため、櫛型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
を実現できる。
安定性のサファイア等の基板を用いて、圧電体薄膜がＰ
Ｔ薄膜よりなるため、櫛型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
を実現できる。
【０００９】即ち、ＰＴ薄膜は、電気機械結合係数が高
く、表面波伝搬速度Ｖが大きいため、櫛形電極の電極間
隔を大きく設定しても、所望の共振周波数の高周波対応
広帯域高安定性の弾性表面波装置とすることができる。
く、表面波伝搬速度Ｖが大きいため、櫛形電極の電極間
隔を大きく設定しても、所望の共振周波数の高周波対応
広帯域高安定性の弾性表面波装置とすることができる。
【００１０】
【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。
実施の形態を説明する。
【００１１】本発明において、単結晶あるいは多結晶基
板の材質としてＳｉ，サファイア，ＭｇＯ，ＳｒＴｉＯ
3 等を用いることができる。また、櫛形電極を構成する
導電性膜としては、Ａｌ，Ｐｔ，Ａｕ等を主成分とする
膜を用いることができる。
板の材質としてＳｉ，サファイア，ＭｇＯ，ＳｒＴｉＯ
3 等を用いることができる。また、櫛形電極を構成する
導電性膜としては、Ａｌ，Ｐｔ，Ａｕ等を主成分とする
膜を用いることができる。
【００１２】単結晶あるいは多結晶基板上の圧電体薄膜
としてのＰＴ薄膜は、厚さ０．３〜５μｍのゾルゲル法
により成膜した薄膜を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したものである。
としてのＰＴ薄膜は、厚さ０．３〜５μｍのゾルゲル法
により成膜した薄膜を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したものである。
【００１３】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；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ＰＴ薄膜形成用組成物を、単
結晶あるいは多結晶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ＰＴ薄膜が得られるまで繰り返し、最後に６
００〜７００℃で１分〜１時間焼成してＰＴ薄膜を得
る。
ロポキシ鉛などの鉛アルコキシド等の鉛化合物；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ＰＴ薄膜形成用組成物を、単
結晶あるいは多結晶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ＰＴ薄膜が得られるまで繰り返し、最後に６
００〜７００℃で１分〜１時間焼成してＰＴ薄膜を得
る。
【００１４】このようにして形成されるＰＴ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０．０３μｍ未満では、基板の影響を受
け易く、逆に５μｍを超えると、膜質に欠陥が生じ易い
という問題があることから、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。
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０．０３μｍ未満では、基板の影響を受
け易く、逆に５μｍを超えると、膜質に欠陥が生じ易い
という問題があることから、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。
【００１５】ＰＴ薄膜の分極処理は、例えば、このＰＴ
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ＰＴ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。
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ＰＴ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。
【００１６】本発明において、このようなＰＴ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。
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。
【００１７】なお、本発明の弾性表面波装置は、高音速
かつ高安定性のサファイア等の基板上に、圧電体薄膜と
して電気機械結合係数が大きく、Ｑ値の大きいＰＴ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
域に対応可能で広帯域高性能な弾性表面波装置を実現す
ることができる。
かつ高安定性のサファイア等の基板上に、圧電体薄膜と
して電気機械結合係数が大きく、Ｑ値の大きいＰＴ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
域に対応可能で広帯域高性能な弾性表面波装置を実現す
ることができる。
【００１８】
【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。表面を鏡面研磨仕上げしたサファイア（５ｃ
ｍ×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ＰＴ薄膜を形成した。
説明する。表面を鏡面研磨仕上げしたサファイア（５ｃ
ｍ×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ＰＴ薄膜を形成した。
【００１９】ＰＴ薄膜の形成には、下記組成のＰＴ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。
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。
【００２０】ＰＴ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％ 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Ｌ・Ｓの異な
る櫛形電極（Ｌ・Ｓ値は、表１に示す通り）櫛形電極を
形成した後、ＰＴ薄膜の分極処理を行い、本発明の弾性
表面波装置１〜３（以下、単に本発明装置１〜３と言
う）を作製した。
合計濃度：２０重量％） 酢酸鉛：２３．９８５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Ｌ・Ｓの異な
る櫛形電極（Ｌ・Ｓ値は、表１に示す通り）櫛形電極を
形成した後、ＰＴ薄膜の分極処理を行い、本発明の弾性
表面波装置１〜３（以下、単に本発明装置１〜３と言
う）を作製した。
【００２１】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。
間，２ａ，２ｂ間に各々ＤＣ電圧（３０Ｖ）を１０分間
かけて行った。
【００２２】この本発明装置１〜３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。
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。
【００２３】この本発明装置の電極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。
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。
【００２４】
【表１】
【００２５】本発明装置１〜３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
対して垂直方向一定の場合に対して倍の周波数となって
いる。
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
対して垂直方向一定の場合に対して倍の周波数となって
いる。
【００２６】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明装置１〜３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、ＵＨ
Ｆ帯の広帯域高安定性の弾性表面波装置を提供すること
ができる。
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、ＵＨ
Ｆ帯の広帯域高安定性の弾性表面波装置を提供すること
ができる。
【００２７】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、ＳＨＦ帯のより一層高周波の電
磁波領域に使用可能な弾性表面波装置が提供される。
電極を形成することで、ＳＨＦ帯のより一層高周波の電
磁波領域に使用可能な弾性表面波装置が提供される。
【図１】 本発明装置の櫛形電極パターンを示す平面図
である。
である。
【符号の説明】 １ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ 櫛形電極
Claims (1)
- 【請求項１】 単結晶あるいは多結晶基板と、該単結晶
あるいは多結晶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導電性膜よりなる櫛形電極とを
備えてなる弾性表面波装置において、該圧電体薄膜がゾ
ルゲル法により形成された厚さ０．０３〜５μｍのチタ
ン酸鉛薄膜よりなり、前記櫛型電極間に電界をかけ、該
チタン酸鉛薄膜を分極処理することにより圧電体薄膜と
したことを特徴とする弾性表面波装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9077132A JPH10276060A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 弾性表面波装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9077132A JPH10276060A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10276060A true JPH10276060A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13625286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9077132A Withdrawn JPH10276060A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10276060A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6489863B2 (en) | 2000-01-18 | 2002-12-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device, surface acoustic wave filter, and manufacturing method for the surface acoustic wave device |
| US6538359B1 (en) | 1999-03-24 | 2003-03-25 | Yamaha Corporation | Surface acoustic wave device |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP9077132A patent/JPH10276060A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6538359B1 (en) | 1999-03-24 | 2003-03-25 | Yamaha Corporation | Surface acoustic wave device |
| US6489863B2 (en) | 2000-01-18 | 2002-12-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave device, surface acoustic wave filter, and manufacturing method for the 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: 20040601 |