JPH11116387A - ダイヤモンド基板及びダイヤモンド基板の評価方法並びにダイヤモンド表面弾性波フィルタ - Google Patents
ダイヤモンド基板及びダイヤモンド基板の評価方法並びにダイヤモンド表面弾性波フィルタInfo
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- JPH11116387A JPH11116387A JP29026297A JP29026297A JPH11116387A JP H11116387 A JPH11116387 A JP H11116387A JP 29026297 A JP29026297 A JP 29026297A JP 29026297 A JP29026297 A JP 29026297A JP H11116387 A JPH11116387 A JP H11116387A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダイヤモンドの上に圧電体、櫛形電極を形成
した表面弾性波フィルタは高い周波数信号を扱えるがダ
イヤモンド表面の微小な欠陥の為に伝達損失が大きい。
ダイヤモンド表面の評価は顕微鏡によっていたので時間
が掛かる。大面積の評価ができる方法をあたえその方法
によって表面弾性波フィルタに適するダイヤモンド品質
を定義する。 【解決手段】 ダイヤモンドの上に薄い金属膜を被覆し
レーザ走査型表面欠陥装置によって斜めから検査光を照
射し散乱光の強度から欠陥の存在を求める。表面欠陥数
３００個／ｃｍ2 以下であるダイヤモンドを使用する。
好ましくは表面粗さＲａが２０ｎｍ以下であるものを選
ぶ。そのようなダイヤモンドの上に圧電体膜、櫛形電極
を形成することによって伝達損失の小さい表面弾性波フ
ィルタを作る事ができる。
した表面弾性波フィルタは高い周波数信号を扱えるがダ
イヤモンド表面の微小な欠陥の為に伝達損失が大きい。
ダイヤモンド表面の評価は顕微鏡によっていたので時間
が掛かる。大面積の評価ができる方法をあたえその方法
によって表面弾性波フィルタに適するダイヤモンド品質
を定義する。 【解決手段】 ダイヤモンドの上に薄い金属膜を被覆し
レーザ走査型表面欠陥装置によって斜めから検査光を照
射し散乱光の強度から欠陥の存在を求める。表面欠陥数
３００個／ｃｍ2 以下であるダイヤモンドを使用する。
好ましくは表面粗さＲａが２０ｎｍ以下であるものを選
ぶ。そのようなダイヤモンドの上に圧電体膜、櫛形電極
を形成することによって伝達損失の小さい表面弾性波フ
ィルタを作る事ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面弾性波素子を
作製する為のダイヤモンド基板に関する。さらにダイヤ
モンド表面の新規な評価方法をも提供する。この評価方
法に合格したダイヤモンドを基板とすれば表面欠陥が少
ないため良好な圧電体をダイヤモンド上に形成すること
が可能となり、伝搬損失も小さい表面弾性波素子が得ら
れる。また表面弾性波素子製造の歩留りを向上させるこ
とが可能になる。さらに、表面弾性波素子に限らず、微
細配線を行うデバイスやマイクロマシンの基板として使
用することができる。
作製する為のダイヤモンド基板に関する。さらにダイヤ
モンド表面の新規な評価方法をも提供する。この評価方
法に合格したダイヤモンドを基板とすれば表面欠陥が少
ないため良好な圧電体をダイヤモンド上に形成すること
が可能となり、伝搬損失も小さい表面弾性波素子が得ら
れる。また表面弾性波素子製造の歩留りを向上させるこ
とが可能になる。さらに、表面弾性波素子に限らず、微
細配線を行うデバイスやマイクロマシンの基板として使
用することができる。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドは現存する物質中で最高の
音速を有する。硬度も最大である。熱伝導率も高い。バ
ンドギャップは５．５ｅＶで既存物質中では極めて高い
値を持っている。このような力学的、電気的、電子的に
優れた性質を生かしたさまざまの力学的デバイス、電気
的デバイスなどにダイヤモンドが応用されている。また
優れた性質のために、音響分野、光学分野、半導体分野
などその他の多くの分野においてダイヤモンドを利用し
た改良がなされつつある。特性の改善、あるいは動作領
域の拡大などのためにダイヤモンドの利用が有効であろ
うと強い期待が寄せられている。
音速を有する。硬度も最大である。熱伝導率も高い。バ
ンドギャップは５．５ｅＶで既存物質中では極めて高い
値を持っている。このような力学的、電気的、電子的に
優れた性質を生かしたさまざまの力学的デバイス、電気
的デバイスなどにダイヤモンドが応用されている。また
優れた性質のために、音響分野、光学分野、半導体分野
などその他の多くの分野においてダイヤモンドを利用し
た改良がなされつつある。特性の改善、あるいは動作領
域の拡大などのためにダイヤモンドの利用が有効であろ
うと強い期待が寄せられている。
【０００３】ダイヤモンドを有効に用いた電子デバイス
の一つとして表面弾性波素子が挙げられる。これは高周
波フィルタなどに用いられる素子である。弾性表面波フ
ィルタはＴＶのＩＦフィルタや各種の通信機器のフィル
タとして用いられる。弾性表面波素子は弾性体と圧電体
とを張り合わせ両端に櫛形電極を配置した構造の素子で
ある。櫛形電極に交流電圧を加えると圧電体に交番電界
が掛かる。圧電体は電界に比例して歪む。交流電圧が櫛
形電極に加わると圧電体が電極間で膨縮する。
の一つとして表面弾性波素子が挙げられる。これは高周
波フィルタなどに用いられる素子である。弾性表面波フ
ィルタはＴＶのＩＦフィルタや各種の通信機器のフィル
タとして用いられる。弾性表面波素子は弾性体と圧電体
とを張り合わせ両端に櫛形電極を配置した構造の素子で
ある。櫛形電極に交流電圧を加えると圧電体に交番電界
が掛かる。圧電体は電界に比例して歪む。交流電圧が櫛
形電極に加わると圧電体が電極間で膨縮する。
【０００４】つまり交流電圧と同じ速さで圧電体が歪み
運動を繰り返す。圧電体には硬い弾性体が貼り付けてあ
るから弾性体も同じように歪みを繰り返す。弾性体の一
部が繰り返し膨縮するとその運動は波となって伝搬して
行く。つまり櫛形電極によって決まる波長の弾性波が弾
性体に発生する。これが一方の櫛形電極から他方の櫛形
電極に伝わる。圧電体の作用は可逆的である。他方の電
極では歪み運動によって圧電体が電極間に電圧を生ず
る。つまり一方の櫛形電極の交流信号が他方の櫛形電極
に伝搬されることになる。
運動を繰り返す。圧電体には硬い弾性体が貼り付けてあ
るから弾性体も同じように歪みを繰り返す。弾性体の一
部が繰り返し膨縮するとその運動は波となって伝搬して
行く。つまり櫛形電極によって決まる波長の弾性波が弾
性体に発生する。これが一方の櫛形電極から他方の櫛形
電極に伝わる。圧電体の作用は可逆的である。他方の電
極では歪み運動によって圧電体が電極間に電圧を生ず
る。つまり一方の櫛形電極の交流信号が他方の櫛形電極
に伝搬されることになる。
【０００５】信号の波長λは櫛形電極の距離配置によっ
て一義的に決まる。弾性波の速度は弾性体の硬さによっ
て決まる。弾性体の密度が小さくて硬さが大きいものほ
ど表面弾性波速度ｖは大きい。表面弾性波速度ｖは音速
とは違う。音速はヤング率Ｅを密度ρで割った値の平方
根に等しい。表面弾性波速度はほぼ音速とおなじように
密度が低くヤング率が高いものほど大きい。音速は物体
内部を伝搬する弾性波であり表面弾性波とは違う。表面
弾性波の方が一般に音速よりも速い。
て一義的に決まる。弾性波の速度は弾性体の硬さによっ
て決まる。弾性体の密度が小さくて硬さが大きいものほ
ど表面弾性波速度ｖは大きい。表面弾性波速度ｖは音速
とは違う。音速はヤング率Ｅを密度ρで割った値の平方
根に等しい。表面弾性波速度はほぼ音速とおなじように
密度が低くヤング率が高いものほど大きい。音速は物体
内部を伝搬する弾性波であり表面弾性波とは違う。表面
弾性波の方が一般に音速よりも速い。
【０００６】波長λが固定され、速度ｖも決まっている
ので、周波数ｆ＝ｖ／λは一定値になる。一定値である
からｆ0 と書く事にする。つまりこの弾性波素子はｆ0
の信号だけを通すような帯域通過特性を有することにな
る。そのほかの周波数は減衰してしまう。通過できる周
波数ｆ0 は材質と電極配置によって決まる。従来のＴＶ
のフィルタなどでは比較的低い周波数ｆ0 を扱えば良か
った。しかし今後はより高い周波数である、２．４８８
ＧＨｚの光通信フィルタや無線ＬＡＮのフィルタとして
の応用が期待される。
ので、周波数ｆ＝ｖ／λは一定値になる。一定値である
からｆ0 と書く事にする。つまりこの弾性波素子はｆ0
の信号だけを通すような帯域通過特性を有することにな
る。そのほかの周波数は減衰してしまう。通過できる周
波数ｆ0 は材質と電極配置によって決まる。従来のＴＶ
のフィルタなどでは比較的低い周波数ｆ0 を扱えば良か
った。しかし今後はより高い周波数である、２．４８８
ＧＨｚの光通信フィルタや無線ＬＡＮのフィルタとして
の応用が期待される。
【０００７】周波数ｆ0 を上げるためには、電極間隔を
より微細にするか、表面弾性波速度ｖを上げるかいずれ
かの工夫をしなければならない。電極間隔を微細化する
にはリソグラフィ技術からの限界がある。表面波速度ｖ
を上げるしかない。ダイヤモンドは最大の弾性表面波速
度を持っている。それでダイヤモンドを弾性体とする弾
性表面波フィルタが強く期待されるわけである。最高の
表面波速度ｖが得られるから電極の幅をかなり大きくと
ることができる。それでより高い周波数のフィルタの材
料としてダイヤモンドが注目される。
より微細にするか、表面弾性波速度ｖを上げるかいずれ
かの工夫をしなければならない。電極間隔を微細化する
にはリソグラフィ技術からの限界がある。表面波速度ｖ
を上げるしかない。ダイヤモンドは最大の弾性表面波速
度を持っている。それでダイヤモンドを弾性体とする弾
性表面波フィルタが強く期待されるわけである。最高の
表面波速度ｖが得られるから電極の幅をかなり大きくと
ることができる。それでより高い周波数のフィルタの材
料としてダイヤモンドが注目される。
【０００８】しかしｖが速いというだけでは弾性表面波
素子の材料として不十分である。伝搬損失が小さい事、
という別の条件をも満足しなければならない。ここで損
失について簡単に説明する。櫛形電極に電力を与えるが
電極での抵抗損失ΔＥｒがある。電界が圧電体を膨縮さ
せるときにエネルギーの損失がある。これは圧電体の電
気機械係数に依存する。電気エネルギーから機械エネル
ギーへ変換するときの損失であるから変換損失ΔＥｃと
呼ぶことができよう。さらに櫛形電極には交番電界を掛
けるが方向性がないので、表面弾性波は電極の両側に進
行する。機械エネルギーの半分しか所望の方向に伝搬し
ない。ここで６ｄＢの分岐損失ΔＥｂがある。表面弾性
波に変換された後もう一方の電極に向けて表面弾性波が
伝搬する。この時に被る損失が伝搬損失ΔＥｐである。
本発明はこれを低減することを目的としている。他方の
電極に表面弾性波が到達すると圧電体によって機械エネ
ルギーが電気エネルギーに逆変換される。ここで変換損
失が伴う。
素子の材料として不十分である。伝搬損失が小さい事、
という別の条件をも満足しなければならない。ここで損
失について簡単に説明する。櫛形電極に電力を与えるが
電極での抵抗損失ΔＥｒがある。電界が圧電体を膨縮さ
せるときにエネルギーの損失がある。これは圧電体の電
気機械係数に依存する。電気エネルギーから機械エネル
ギーへ変換するときの損失であるから変換損失ΔＥｃと
呼ぶことができよう。さらに櫛形電極には交番電界を掛
けるが方向性がないので、表面弾性波は電極の両側に進
行する。機械エネルギーの半分しか所望の方向に伝搬し
ない。ここで６ｄＢの分岐損失ΔＥｂがある。表面弾性
波に変換された後もう一方の電極に向けて表面弾性波が
伝搬する。この時に被る損失が伝搬損失ΔＥｐである。
本発明はこれを低減することを目的としている。他方の
電極に表面弾性波が到達すると圧電体によって機械エネ
ルギーが電気エネルギーに逆変換される。ここで変換損
失が伴う。
【０００９】全損失は２ΔＥｒ＋２ΔＥｃ＋ΔＥｂ＋Δ
Ｅｐである。絶縁体の表面の性質によって変わるのはこ
の内伝搬損失ΔＥｐだけである。本発明はそこでΔＥｐ
を減少させる事を目標にしている。表面弾性波フィルタ
の絶縁体としてこれまで一般に用いられるものはガラス
である。ＺｎＯ／ガラスフィルタはすでにＴＶの中間周
波数フィルタとして実績がある。ガラスは安価で損失も
小さいがｖが小さいので周波数を上げる事ができない。
そこでより硬いサファイヤ、水晶、ＬｉＮｂＯ3 などの
絶縁体も基板とし提案されている。しかしダイヤモンド
はこれらの新材料よりもｖが大きくて周波数を上げる可
能性は高い。
Ｅｐである。絶縁体の表面の性質によって変わるのはこ
の内伝搬損失ΔＥｐだけである。本発明はそこでΔＥｐ
を減少させる事を目標にしている。表面弾性波フィルタ
の絶縁体としてこれまで一般に用いられるものはガラス
である。ＺｎＯ／ガラスフィルタはすでにＴＶの中間周
波数フィルタとして実績がある。ガラスは安価で損失も
小さいがｖが小さいので周波数を上げる事ができない。
そこでより硬いサファイヤ、水晶、ＬｉＮｂＯ3 などの
絶縁体も基板とし提案されている。しかしダイヤモンド
はこれらの新材料よりもｖが大きくて周波数を上げる可
能性は高い。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ダイヤモンドを基板
（弾性体）に用いた表面弾性波素子は伝搬速度ｖは大き
くて１ＧＨｚ以上の周波数に対して電極構造を作製でき
るようになった。しかし伝搬損失が大きくて実際には未
だ実用的でない。ダイヤモンドは極めて硬いので、素子
の広がり全体において欠陥のない平坦な面を作る事が困
難である。表面に欠陥が多数存在するダイヤモンド面に
圧電体薄膜を平坦に形成するのは難しい。たとえ形成で
きても低品質の圧電体である。ダイヤモンド膜に欠陥が
多くて表面弾性波の波長が短いので表面弾性波の伝搬損
失が大きすぎて実用に耐えない。結局伝搬損失の大きい
フィルタになってしまう。周波数が高いと波長が短くな
るので圧電体表面のミクロな凹凸が伝搬ロスを引上げて
いるのであろうと考えられる。また、表面欠陥が多い
と、電極の断線率が高くなるため、表面弾性波素子の歩
留りに大きく影響する。また、本発明は，表面弾性波素
子を形成するダイヤモンド基板であるばかりか、将来、
５．０μｍ以下の微細配線を使った電子デバイス、マイ
クロマシンなどへの微細配線の断線歩留りを向上させる
ものである。
（弾性体）に用いた表面弾性波素子は伝搬速度ｖは大き
くて１ＧＨｚ以上の周波数に対して電極構造を作製でき
るようになった。しかし伝搬損失が大きくて実際には未
だ実用的でない。ダイヤモンドは極めて硬いので、素子
の広がり全体において欠陥のない平坦な面を作る事が困
難である。表面に欠陥が多数存在するダイヤモンド面に
圧電体薄膜を平坦に形成するのは難しい。たとえ形成で
きても低品質の圧電体である。ダイヤモンド膜に欠陥が
多くて表面弾性波の波長が短いので表面弾性波の伝搬損
失が大きすぎて実用に耐えない。結局伝搬損失の大きい
フィルタになってしまう。周波数が高いと波長が短くな
るので圧電体表面のミクロな凹凸が伝搬ロスを引上げて
いるのであろうと考えられる。また、表面欠陥が多い
と、電極の断線率が高くなるため、表面弾性波素子の歩
留りに大きく影響する。また、本発明は，表面弾性波素
子を形成するダイヤモンド基板であるばかりか、将来、
５．０μｍ以下の微細配線を使った電子デバイス、マイ
クロマシンなどへの微細配線の断線歩留りを向上させる
ものである。
【００１１】周波数の高い信号を扱うフィルタでは、よ
り一層高品質の圧電体膜を形成する必要がある。ダイヤ
モンド／圧電体の表面弾性波素子の場合は下地であるダ
イヤモンド膜は極めて平坦で欠陥密度が低いということ
が強く要求される。そのためには優れたダイヤモンド膜
を作製することも必要であるが、ダイヤモンド膜を簡易
確実に評価する方法も必要である。
り一層高品質の圧電体膜を形成する必要がある。ダイヤ
モンド／圧電体の表面弾性波素子の場合は下地であるダ
イヤモンド膜は極めて平坦で欠陥密度が低いということ
が強く要求される。そのためには優れたダイヤモンド膜
を作製することも必要であるが、ダイヤモンド膜を簡易
確実に評価する方法も必要である。
【００１２】従来は、原子間力顕微鏡や、走査型電子顕
微鏡によってダイヤモンド膜の表面状態を観察し凹凸や
欠陥を評価していた。 R. Gahlin, A. Alahelisten, S. Jacobson, "The eff
ects of compressive stresses on the abrasion of di
amond coatings", Wear 196 (1996) 226-233 S. K. Choi, D. Y. Jung, S. Y. Kweon S. K. Jung,
"Surface characterization of diamond films polish
ed by thermomechanical polishing method", Thin Sol
id Films 279 (1996) 110-114
微鏡によってダイヤモンド膜の表面状態を観察し凹凸や
欠陥を評価していた。 R. Gahlin, A. Alahelisten, S. Jacobson, "The eff
ects of compressive stresses on the abrasion of di
amond coatings", Wear 196 (1996) 226-233 S. K. Choi, D. Y. Jung, S. Y. Kweon S. K. Jung,
"Surface characterization of diamond films polish
ed by thermomechanical polishing method", Thin Sol
id Films 279 (1996) 110-114
【００１３】これらは直接的なダイヤモンド表面の観察
によってダイヤモンド膜質を評価するものであるから評
価法としては直接的であり確実なものである。しかしい
かんせん顕微鏡による観察であるから観察面積が狭い。
観察可能な広さは１０μｍ×１０μｍの程度である。で
あるから現状の表面弾性波素子の製造プロセスでは利用
できるものではない。通常、表面弾性波素子の場合、素
子サイズが、約１００μｍ×１００μｍ〜２００００μ
ｍ×２００００μｍというふうに広くて、顕微鏡で観察
できる範囲よりもはるかに大きい。顕微鏡を使った通常
の表面観察方法は、表面弾性波素子の場合、表面状態の
観察、素子歩留りの評価には使えないという問題があっ
た。
によってダイヤモンド膜質を評価するものであるから評
価法としては直接的であり確実なものである。しかしい
かんせん顕微鏡による観察であるから観察面積が狭い。
観察可能な広さは１０μｍ×１０μｍの程度である。で
あるから現状の表面弾性波素子の製造プロセスでは利用
できるものではない。通常、表面弾性波素子の場合、素
子サイズが、約１００μｍ×１００μｍ〜２００００μ
ｍ×２００００μｍというふうに広くて、顕微鏡で観察
できる範囲よりもはるかに大きい。顕微鏡を使った通常
の表面観察方法は、表面弾性波素子の場合、表面状態の
観察、素子歩留りの評価には使えないという問題があっ
た。
【００１４】より広くダイヤモンド膜の全体の膜質の評
価ができなくてはならない。ダイヤモンド膜を簡単に評
価ができればそのダイヤモンド膜の上に表面弾性波素子
を作るべきかどうかすぐにわかる。本発明はダイヤモン
ド膜の凹凸欠陥の評価方法を与えることを一つの目的と
する。
価ができなくてはならない。ダイヤモンド膜を簡単に評
価ができればそのダイヤモンド膜の上に表面弾性波素子
を作るべきかどうかすぐにわかる。本発明はダイヤモン
ド膜の凹凸欠陥の評価方法を与えることを一つの目的と
する。
【００１５】それで、従来から半導体基板の評価に使わ
れてきたレーザ走査型表面欠陥装置を使うことを試み
た。しかしもともとＳｉ半導体の基板の表面欠陥の検出
装置であるからそのままダイヤモンド膜の評価に使う事
ができない。だからこれまでダイヤモンド膜の評価にレ
ーザ走査型表面欠陥装置が使われた実績はない。図４に
レーザ走査型表面欠陥装置の概略を示す。
れてきたレーザ走査型表面欠陥装置を使うことを試み
た。しかしもともとＳｉ半導体の基板の表面欠陥の検出
装置であるからそのままダイヤモンド膜の評価に使う事
ができない。だからこれまでダイヤモンド膜の評価にレ
ーザ走査型表面欠陥装置が使われた実績はない。図４に
レーザ走査型表面欠陥装置の概略を示す。
【００１６】積分球の一方の壁面にはレーザとレンズが
あり斜め下方に検査光を照射する。ステージにウエハを
固定して積分球下方の開口部に接近させる。積分球の内
壁は鏡面になっている。レーザ・レンズと反対側には開
口部Ｕがある。ウエハに立てた法線に関しウエハの点Ｔ
に集光されたレーザ光ＬＴは、平坦な表面によって反射
されてビームＴＳとなって開口Ｕを通り積分球から出て
ゆく。反射点においてビーム傾き角は等しい。∠ＬＴＫ
＝∠ＵＴＬとなるようにレーザと開口Ｕが配置されてい
る。ところが表面欠陥やゴミがあると一部が散乱されて
開口Ｕ以外の積分球の壁に向かう。図１３にゴミがある
場合を示す。ゴミがあると一定方向のレーザ光が到来し
てもＥ方向、Ｆ方向、Ｇ方向に散乱される。これらは開
口Ｕに向かわず、積分球の内壁にあたり反射されフォト
マルに入る。フォトマルは高感度に光を検出できるから
微小なゴミが検出点Ｔにあることがわかる。ゴミが大き
ければ散乱光が強いのでファトマルの出力によってゴミ
の大きさも分かる。ゴミによる散乱は理解し易い。
あり斜め下方に検査光を照射する。ステージにウエハを
固定して積分球下方の開口部に接近させる。積分球の内
壁は鏡面になっている。レーザ・レンズと反対側には開
口部Ｕがある。ウエハに立てた法線に関しウエハの点Ｔ
に集光されたレーザ光ＬＴは、平坦な表面によって反射
されてビームＴＳとなって開口Ｕを通り積分球から出て
ゆく。反射点においてビーム傾き角は等しい。∠ＬＴＫ
＝∠ＵＴＬとなるようにレーザと開口Ｕが配置されてい
る。ところが表面欠陥やゴミがあると一部が散乱されて
開口Ｕ以外の積分球の壁に向かう。図１３にゴミがある
場合を示す。ゴミがあると一定方向のレーザ光が到来し
てもＥ方向、Ｆ方向、Ｇ方向に散乱される。これらは開
口Ｕに向かわず、積分球の内壁にあたり反射されフォト
マルに入る。フォトマルは高感度に光を検出できるから
微小なゴミが検出点Ｔにあることがわかる。ゴミが大き
ければ散乱光が強いのでファトマルの出力によってゴミ
の大きさも分かる。ゴミによる散乱は理解し易い。
【００１７】図１４にＳｉウエハ自体に表面欠陥がある
場合を示す。可視光を出すレーザに対してＳｉは高い屈
折率（ｎ＝３．５）を持ち、更に高い吸収をもつ。つま
り複素屈折率ｎ＋ｊκにおいて、可視光に対して、実数
部ｎが大きく、虚数部も大きい。ｎが大きいので空気か
らＳｉ内部に入るときの反射が大きい。Ｍ点が窪んでい
る場合レーザ光が、開口Ｕ以外の方向ＭＳに反射され
る。これは積分球で反射されフォトマルに入る。Ｓｉの
内部に侵入した光はすぐに吸収される。こういう訳でＳ
ｉの場合は、点Ｔにゴミや欠陥があるとフォトマル出力
が増えるのでその存在が分かる。
場合を示す。可視光を出すレーザに対してＳｉは高い屈
折率（ｎ＝３．５）を持ち、更に高い吸収をもつ。つま
り複素屈折率ｎ＋ｊκにおいて、可視光に対して、実数
部ｎが大きく、虚数部も大きい。ｎが大きいので空気か
らＳｉ内部に入るときの反射が大きい。Ｍ点が窪んでい
る場合レーザ光が、開口Ｕ以外の方向ＭＳに反射され
る。これは積分球で反射されフォトマルに入る。Ｓｉの
内部に侵入した光はすぐに吸収される。こういう訳でＳ
ｉの場合は、点Ｔにゴミや欠陥があるとフォトマル出力
が増えるのでその存在が分かる。
【００１８】ウエハは平面であるから、ステージをＸＹ
面内で移動させて全ての点でのゴミや欠陥の存在を求め
る。ステージの移動については二つのモードがある。一
つは回転軸周りに回転させ、軸を並進させるものであ
る。検査点Ｔが螺旋状に移動する。これをスパラル方式
とよぶ。もう一つはＸ方向とＹ方向に縦横にステージを
移動させるものである。スキャン方式と呼ぶ。Ｓｉウエ
ハの全ての点で同じ散乱試験をするのから全ての位置で
のゴミや欠陥の存在大きさなどが分かる。
面内で移動させて全ての点でのゴミや欠陥の存在を求め
る。ステージの移動については二つのモードがある。一
つは回転軸周りに回転させ、軸を並進させるものであ
る。検査点Ｔが螺旋状に移動する。これをスパラル方式
とよぶ。もう一つはＸ方向とＹ方向に縦横にステージを
移動させるものである。スキャン方式と呼ぶ。Ｓｉウエ
ハの全ての点で同じ散乱試験をするのから全ての位置で
のゴミや欠陥の存在大きさなどが分かる。
【００１９】レーザ走査型表面欠陥装置はＳｉ半導体技
術において完成された評価技術である。ウエハがどのよ
うに広くても短時間で欠陥などの検出が可能である。顕
微鏡観察と違って、広い範囲に亙って欠陥の数や欠陥の
大きさを定量的に測定することができる。しかしこれは
ダイヤモンド表面の評価には使えなかった。
術において完成された評価技術である。ウエハがどのよ
うに広くても短時間で欠陥などの検出が可能である。顕
微鏡観察と違って、広い範囲に亙って欠陥の数や欠陥の
大きさを定量的に測定することができる。しかしこれは
ダイヤモンド表面の評価には使えなかった。
【００２０】ダイヤモンドはレーザ光（可視光）に対し
て屈折率が低くしかも吸収がない。複素屈折率ｎ＋ｊκ
において、κ＝０であり透明である。ｎ＝２．４であり
これも小さい。垂直入射の場合反射率ｒはｒ＝（ｎ−
１）／（ｎ＋１）であり、斜め入射であるともう少し大
きくなる。屈折率が小さいから図３（ａ）に示すように
欠陥点Ｍがあってもここで反射せず内部に入る。吸収が
ない（κ＝０）ので内部を貫通して裏面に至る。ここで
他の基板に接しているときは境界点Ｎで反射されビーム
ＮＱとなる。ダイヤモンド単体の場合は裏面から出てビ
ームＮＰとなる。Ｍ点での反射が極めて弱いのでダイヤ
モンドの欠陥があってもここで散乱されない。何らかの
基板の上にダイヤモンドを成長させたときは、ダイヤモ
ンドが透明であるから、境界で光が反射され、境界の凹
凸が検出されるだけである。こういう理由でダイヤモン
ドには、レーザ走査型表面欠陥装置を使うことができな
いのである。
て屈折率が低くしかも吸収がない。複素屈折率ｎ＋ｊκ
において、κ＝０であり透明である。ｎ＝２．４であり
これも小さい。垂直入射の場合反射率ｒはｒ＝（ｎ−
１）／（ｎ＋１）であり、斜め入射であるともう少し大
きくなる。屈折率が小さいから図３（ａ）に示すように
欠陥点Ｍがあってもここで反射せず内部に入る。吸収が
ない（κ＝０）ので内部を貫通して裏面に至る。ここで
他の基板に接しているときは境界点Ｎで反射されビーム
ＮＱとなる。ダイヤモンド単体の場合は裏面から出てビ
ームＮＰとなる。Ｍ点での反射が極めて弱いのでダイヤ
モンドの欠陥があってもここで散乱されない。何らかの
基板の上にダイヤモンドを成長させたときは、ダイヤモ
ンドが透明であるから、境界で光が反射され、境界の凹
凸が検出されるだけである。こういう理由でダイヤモン
ドには、レーザ走査型表面欠陥装置を使うことができな
いのである。
【００２１】Ｓｉ半導体において実績のあるレーザ走査
型表面欠陥装置を改良してダイヤモンド表面の欠陥検出
に利用できるようにすることが本発明の第１の目的であ
る。レーザ走査型表面欠陥装置を使ってダイヤモンド表
面状態を検査し表面弾性波素子基板として必要な条件を
備えた基板を提供することが本発明の第２の目的であ
る。ダイヤモンド表面状態を観察して圧電体基板として
適するものを選び出すようにすることが本発明の第３の
目的である。
型表面欠陥装置を改良してダイヤモンド表面の欠陥検出
に利用できるようにすることが本発明の第１の目的であ
る。レーザ走査型表面欠陥装置を使ってダイヤモンド表
面状態を検査し表面弾性波素子基板として必要な条件を
備えた基板を提供することが本発明の第２の目的であ
る。ダイヤモンド表面状態を観察して圧電体基板として
適するものを選び出すようにすることが本発明の第３の
目的である。
【００２２】
【課題を解決するための手段】ダイヤモンド膜の欠陥・
ゴミをレーザ走査型表面欠陥装置によって評価するため
にダイヤモンド膜の上に反射率の高い金属膜あるいは非
金属膜を薄く被覆する。この被覆膜は，反射率が５０％
以上の金属或いは非金属であり、厚みが１００ｎｍ以下
とする。被覆膜が薄いのでダイヤモンドの表面と同じよ
うな凹凸を持ち欠陥があると被覆膜も欠陥を反映した凹
凸を持つ。これによりダイヤモンド表面の凹凸（欠陥に
よる）を被覆膜の凹凸に転写できる。入射光の多くは被
覆表面で反射される。のこりの一部は被覆膜を通過し被
覆／ダイヤモンドの境界線に到達し、境界でも反射され
る。被覆膜の金属材料としてはＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉなど様々である。表面での反射率が高くなけれ
ばならないのは当然である。欠陥があれば被覆膜も凹凸
を持ち凹凸の反射により欠陥が分かる
ゴミをレーザ走査型表面欠陥装置によって評価するため
にダイヤモンド膜の上に反射率の高い金属膜あるいは非
金属膜を薄く被覆する。この被覆膜は，反射率が５０％
以上の金属或いは非金属であり、厚みが１００ｎｍ以下
とする。被覆膜が薄いのでダイヤモンドの表面と同じよ
うな凹凸を持ち欠陥があると被覆膜も欠陥を反映した凹
凸を持つ。これによりダイヤモンド表面の凹凸（欠陥に
よる）を被覆膜の凹凸に転写できる。入射光の多くは被
覆表面で反射される。のこりの一部は被覆膜を通過し被
覆／ダイヤモンドの境界線に到達し、境界でも反射され
る。被覆膜の金属材料としてはＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉなど様々である。表面での反射率が高くなけれ
ばならないのは当然である。欠陥があれば被覆膜も凹凸
を持ち凹凸の反射により欠陥が分かる
【００２３】図２にダイヤモンドに金属層（被覆膜）を
被覆したものを示す。これでレーザ走査型表面欠陥装置
に掛けて欠陥・ゴミの検出を行う。ゴミがあればそこで
光が散乱されるからこれがフォトマルに入るのでゴミが
検出されるのは明かである。欠陥の検出が問題であっ
た。図３（ｂ）に示すようにダイヤモンドの上に薄い金
属を被覆すると、金属膜はダイヤモンド表面と同じ凹凸
を持つ。レーザ光がＫ点で金属によって反射され、ＫＲ
という散乱光線になる。境界点Ｍでも少し反射されＭＳ
となるがこれはＫＲと並行であって散乱光を増強する。
散乱ビームＭＲは欠陥Ｍからの散乱であり積分球の中に
入りフォトマルに入射する。これによって欠陥の存在が
検出される。平坦な金属面Ｋでも反射されるが、ビーム
ＫＳは図４の開口Ｕから抜け出るのでフォトマルには入
らない。だから金属／ダイヤモンドの境界からの散乱光
を検出することができる。
被覆したものを示す。これでレーザ走査型表面欠陥装置
に掛けて欠陥・ゴミの検出を行う。ゴミがあればそこで
光が散乱されるからこれがフォトマルに入るのでゴミが
検出されるのは明かである。欠陥の検出が問題であっ
た。図３（ｂ）に示すようにダイヤモンドの上に薄い金
属を被覆すると、金属膜はダイヤモンド表面と同じ凹凸
を持つ。レーザ光がＫ点で金属によって反射され、ＫＲ
という散乱光線になる。境界点Ｍでも少し反射されＭＳ
となるがこれはＫＲと並行であって散乱光を増強する。
散乱ビームＭＲは欠陥Ｍからの散乱であり積分球の中に
入りフォトマルに入射する。これによって欠陥の存在が
検出される。平坦な金属面Ｋでも反射されるが、ビーム
ＫＳは図４の開口Ｕから抜け出るのでフォトマルには入
らない。だから金属／ダイヤモンドの境界からの散乱光
を検出することができる。
【００２４】こうしてレーザ走査型表面欠陥装置によっ
て評価して表面欠陥密度が３００個／ｃｍ2 以下のもの
を選ぶ。表面欠陥の数が表面弾性波素子とする場合に品
質を強く左右する第１の因子だからである。
て評価して表面欠陥密度が３００個／ｃｍ2 以下のもの
を選ぶ。表面欠陥の数が表面弾性波素子とする場合に品
質を強く左右する第１の因子だからである。
【００２５】表面欠陥ほどでないが表面の凹凸Ｒａも表
面弾性波素子の品質に影響する。凹凸Ｒａは２０ｎｍ以
下であるのが望ましい。特に１０ｎｍ以下であるのがよ
り好ましい。これは第２の因子である。
面弾性波素子の品質に影響する。凹凸Ｒａは２０ｎｍ以
下であるのが望ましい。特に１０ｎｍ以下であるのがよ
り好ましい。これは第２の因子である。
【００２６】さらにこれは品質を左右するものではない
が生産性を上げるためにウエハは２インチ以上のウエハ
であることが望ましい。つまり表面積にすると１９ｃｍ
2 以上であるということである。
が生産性を上げるためにウエハは２インチ以上のウエハ
であることが望ましい。つまり表面積にすると１９ｃｍ
2 以上であるということである。
【００２７】内部応力が大きいと、母材となるシリコ
ン、金属板など基板が曲がってしまう。母材が歪むと、
レ−ザ散乱光にむらができる。低応力であるダイヤモン
ド膜が望ましい。たとえば内部応力は１．５×１０8 Ｐ
ａ（１５０ＭＰａ＝１５００ｂａｒ）以下であり、かつ
反りが±４０μｍ以下であるのが良い。
ン、金属板など基板が曲がってしまう。母材が歪むと、
レ−ザ散乱光にむらができる。低応力であるダイヤモン
ド膜が望ましい。たとえば内部応力は１．５×１０8 Ｐ
ａ（１５０ＭＰａ＝１５００ｂａｒ）以下であり、かつ
反りが±４０μｍ以下であるのが良い。
【００２８】ダイヤモンドは純粋のダイヤモンドである
のが最も良い。しかしその上にＺｎＯを乗せて表面弾性
波素子にするのが目的であるからダイヤモンド膜の上部
に薄いカーボン膜があっても良い。その場合でもカーボ
ン膜の厚みは１０ｎｍ以下であるべきである。図１に弾
性表面波素子のダイヤモンド基板として好ましい条件を
示す。
のが最も良い。しかしその上にＺｎＯを乗せて表面弾性
波素子にするのが目的であるからダイヤモンド膜の上部
に薄いカーボン膜があっても良い。その場合でもカーボ
ン膜の厚みは１０ｎｍ以下であるべきである。図１に弾
性表面波素子のダイヤモンド基板として好ましい条件を
示す。
【００２９】 （１）欠陥密度 ３００個／ｃｍ2 以下 （２）表面粗さ Ｒａ１０ｎｍ以下 （３）面積 １９ｃｍ2 以上 （４）内部応力 １５０ＭＰａ以下 （５）上面のカーボン層厚み １０ｎｍ以下
【００３０】表面弾性波素子とするには厚いダイヤモン
ド結晶を基板としても良い。その場合は厚みが１００μ
ｍ〜２０００μｍ程度で良い。基板の全体がダイヤモン
ドであると優れた表面弾性波素子が製作できる。
ド結晶を基板としても良い。その場合は厚みが１００μ
ｍ〜２０００μｍ程度で良い。基板の全体がダイヤモン
ドであると優れた表面弾性波素子が製作できる。
【００３１】さらにＳｉウエハなど他の材料の板にダイ
ヤモンド膜を形成したものを基板とすることもできる。
その場合は他材料（母材）の厚みを０μｍ〜２０００μ
ｍとする。ダイヤモンド膜厚みは表面弾性波素子とする
ためには、１μｍ以上であることが望ましい。また母材
の表面とダイヤモンド膜の表面の粗さはＲａ２０ｎｍ以
下であることが必要である。ダイヤモンド表面は特に、
Ｒａ１０ｎｍ以下である事が望ましい。
ヤモンド膜を形成したものを基板とすることもできる。
その場合は他材料（母材）の厚みを０μｍ〜２０００μ
ｍとする。ダイヤモンド膜厚みは表面弾性波素子とする
ためには、１μｍ以上であることが望ましい。また母材
の表面とダイヤモンド膜の表面の粗さはＲａ２０ｎｍ以
下であることが必要である。ダイヤモンド表面は特に、
Ｒａ１０ｎｍ以下である事が望ましい。
【００３２】 （６）全体をダイヤモンド基板とする場合 厚み １００〜２０００μｍ （７）母材にダイヤモンド膜を乗せる場合 母材厚み ０〜２０００μｍ （８）母材にダイヤモンド膜を乗せる場合 膜厚み １μｍ以上 （９）ダイヤモンド膜表面の粗さ Ｒａ ２０ｎｍ以下
【００３３】
【発明の実施の形態】ダイヤモンドは二通りの方法によ
って作られる。一つは高温高圧下で炭素原料からダイヤ
モンド単体を製造する。バルクダイヤモンドを作るこの
方法を高圧合成法という。もう一つは低圧高温の条件で
母材の上に水素、炭化水素ガスを流して熱、光、マイク
ロ波などで励起して分解し母材に上にダイヤモンド膜を
形成する。薄膜ダイヤモンドを作るこの方法を気相合成
法とよぶ。本発明はいずれの方法で作ったダイヤモンド
にも用いることができる。いずれも多結晶ダイヤモン
ド、単結晶ダイヤモンドを作る事ができる。本発明は多
結晶、単結晶ダイヤモンドいずれにも適用できる。
って作られる。一つは高温高圧下で炭素原料からダイヤ
モンド単体を製造する。バルクダイヤモンドを作るこの
方法を高圧合成法という。もう一つは低圧高温の条件で
母材の上に水素、炭化水素ガスを流して熱、光、マイク
ロ波などで励起して分解し母材に上にダイヤモンド膜を
形成する。薄膜ダイヤモンドを作るこの方法を気相合成
法とよぶ。本発明はいずれの方法で作ったダイヤモンド
にも用いることができる。いずれも多結晶ダイヤモン
ド、単結晶ダイヤモンドを作る事ができる。本発明は多
結晶、単結晶ダイヤモンドいずれにも適用できる。
【００３４】ただし高圧合成法では小さいダイヤモンド
しかできない。広い膜を作るには気相合成法でなければ
ならない。１９ｃｍ2 以上（直径２インチ）のダイヤモ
ンドウエハを作るには気相合成法に限られる。何れの方
法によっても合成されたダイヤモンドは表面に凹凸を持
つ。そのままでは均質な圧電体膜を形成できない。そこ
でダイヤモンドの表面を研磨する。
しかできない。広い膜を作るには気相合成法でなければ
ならない。１９ｃｍ2 以上（直径２インチ）のダイヤモ
ンドウエハを作るには気相合成法に限られる。何れの方
法によっても合成されたダイヤモンドは表面に凹凸を持
つ。そのままでは均質な圧電体膜を形成できない。そこ
でダイヤモンドの表面を研磨する。
【００３５】研磨して平坦なダイヤモンドとしさらに金
属膜を薄く被覆する。図２にような状態になる。そして
図４のようなレーザ走査型表面欠陥装置によって表面欠
陥を評価する。薄い金属膜があるので図３（ｂ）のよう
に金属表面と金属とダイヤモンドの境界において欠陥や
ゴミがあればレーザ光が散乱される。ごみによってレー
ザ光が散乱されるのは容易にわかる。欠陥による凹凸が
金属膜に転写され金属膜の凹凸によって光が散乱される
のでこれをフォトマルによって検出し欠陥・ゴミのウエ
ハ全体における分布を求めることができる。欠陥密度が
３００個／ｃｍ2 以上であるとこれは不適であるから採
用しない。欠陥密度が３００個／ｃｍ2以下であればこ
れを基板として採用し、表面弾性波素子を作製する。ダ
イヤモンドの上にカーボン層があっても１０ｎｍ以下で
あれば差し支えない。また表面粗さＲａは１０ｎｍ以下
であることが望ましいが必ずしもそうでなくても良い。
属膜を薄く被覆する。図２にような状態になる。そして
図４のようなレーザ走査型表面欠陥装置によって表面欠
陥を評価する。薄い金属膜があるので図３（ｂ）のよう
に金属表面と金属とダイヤモンドの境界において欠陥や
ゴミがあればレーザ光が散乱される。ごみによってレー
ザ光が散乱されるのは容易にわかる。欠陥による凹凸が
金属膜に転写され金属膜の凹凸によって光が散乱される
のでこれをフォトマルによって検出し欠陥・ゴミのウエ
ハ全体における分布を求めることができる。欠陥密度が
３００個／ｃｍ2 以上であるとこれは不適であるから採
用しない。欠陥密度が３００個／ｃｍ2以下であればこ
れを基板として採用し、表面弾性波素子を作製する。ダ
イヤモンドの上にカーボン層があっても１０ｎｍ以下で
あれば差し支えない。また表面粗さＲａは１０ｎｍ以下
であることが望ましいが必ずしもそうでなくても良い。
【００３６】ダイヤモンドの広さはウエハプロセスの点
から２インチ直径以上であるのが良いが、それに満たな
いものでも表面弾性波素子を作る事はもちろんできる。
表面弾性波素子を作製する方法は図５〜図９によって説
明する。全体がダイヤモンドでできた高圧合成法でもよ
いが、ここでは気相合成法によるものを例として述べ
る。Ｓｉウエハを基板としてその上にマイクロ波プラズ
マＣＶＤ法によってダイヤモンド膜を形成する。Ｓｉが
最も入手しやすいがその他Ｍｏ、Ｎｉ、ＡｌＮ、アルミ
ナ、ＧａＡｓなどを基板とすることができる。生産性の
観点から基板は２インチ以上の直径をもつことが望まし
い。
から２インチ直径以上であるのが良いが、それに満たな
いものでも表面弾性波素子を作る事はもちろんできる。
表面弾性波素子を作製する方法は図５〜図９によって説
明する。全体がダイヤモンドでできた高圧合成法でもよ
いが、ここでは気相合成法によるものを例として述べ
る。Ｓｉウエハを基板としてその上にマイクロ波プラズ
マＣＶＤ法によってダイヤモンド膜を形成する。Ｓｉが
最も入手しやすいがその他Ｍｏ、Ｎｉ、ＡｌＮ、アルミ
ナ、ＧａＡｓなどを基板とすることができる。生産性の
観点から基板は２インチ以上の直径をもつことが望まし
い。
【００３７】合成されたダイヤモンド膜は凹凸がある。
それでダイヤモンド砥粒を定盤に電着した電着砥石によ
ってダイヤモンド膜を研磨し平坦化する。これが図６に
示した状態である。この平坦化によってＲａ１０ｎｍ以
下の極めて平滑な面にするのがよい。この段階で図２の
ように金属膜を薄く蒸着し図４のレーザ走査型表面欠陥
装置でダイヤモンド膜表面欠陥を評価する。評価法は先
述のとおり欠陥密度、粗さ、カーボン層厚みなどであ
る。
それでダイヤモンド砥粒を定盤に電着した電着砥石によ
ってダイヤモンド膜を研磨し平坦化する。これが図６に
示した状態である。この平坦化によってＲａ１０ｎｍ以
下の極めて平滑な面にするのがよい。この段階で図２の
ように金属膜を薄く蒸着し図４のレーザ走査型表面欠陥
装置でダイヤモンド膜表面欠陥を評価する。評価法は先
述のとおり欠陥密度、粗さ、カーボン層厚みなどであ
る。
【００３８】この検査に合格した基板の場合はさらに圧
電体薄膜をスパッタリングなどによって形成する。図７
では圧電体としてＺｎＯを例示している。さらにその上
にスパッタリングなどによって電極金属の層を作る。図
８に示す通りである。これをフォトリソグラフィによっ
て一部を除去し櫛形電極を両端近傍に作製する。図９は
これを示す。櫛形電極は幾つもの種類が有り得るが例え
ば図１５に示すような電極とする。
電体薄膜をスパッタリングなどによって形成する。図７
では圧電体としてＺｎＯを例示している。さらにその上
にスパッタリングなどによって電極金属の層を作る。図
８に示す通りである。これをフォトリソグラフィによっ
て一部を除去し櫛形電極を両端近傍に作製する。図９は
これを示す。櫛形電極は幾つもの種類が有り得るが例え
ば図１５に示すような電極とする。
【００３９】
［実施例１：欠陥・ゴミの密度と電極断線率］図１に表
面弾性波素子製造のプロセスを示す。基板の上にダイヤ
モンドを合成し、ダイヤモンドを研磨し、ダイヤモンド
膜の上に圧電体膜を形成し、さらに電極膜を付けて、エ
ッチングして櫛形電極とする。こうすれば表面弾性波素
子が完成するわけであるが、ダイヤモンド膜の品質の評
価は圧電体をつけず電極だけをつけて電極の断線率を調
べるだけでも行える。ダイヤモンド膜が悪ければ電極が
断線してそもそも使いものにならない。そこでここでは
圧電体を付けず、直接にダイヤモンド膜に電極を形成し
電極の断線を調べ断線率に影響する因子がなにであるか
を明確にする。
面弾性波素子製造のプロセスを示す。基板の上にダイヤ
モンドを合成し、ダイヤモンドを研磨し、ダイヤモンド
膜の上に圧電体膜を形成し、さらに電極膜を付けて、エ
ッチングして櫛形電極とする。こうすれば表面弾性波素
子が完成するわけであるが、ダイヤモンド膜の品質の評
価は圧電体をつけず電極だけをつけて電極の断線率を調
べるだけでも行える。ダイヤモンド膜が悪ければ電極が
断線してそもそも使いものにならない。そこでここでは
圧電体を付けず、直接にダイヤモンド膜に電極を形成し
電極の断線を調べ断線率に影響する因子がなにであるか
を明確にする。
【００４０】１．ダイヤモンド膜の形成 厚さ１ｍｍのＳｉ基板にメタン濃度２％の水素ガスを流
し、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によって厚さ３５μｍ
のダイヤモンド膜を成長させた。同じ条件で１０枚のＳ
ｉウェファにダイヤモンド膜を生成した。ダイヤモンド
膜を生成したあとの面粗度は、通常Ｒａが１μｍ以上で
かなり大きい。 （ダイヤモンド膜形成条件） 基板 Ｓｉウエハ厚み １ ｍｍ マイクロ波パワー １５０ Ｗ 反応ガス 種類 メタン＋水素 ＣＨ4 ：Ｈ2 ＝２：１００ 流量 ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ４０ ｍＴｏｒｒ 成膜温度（基板温度） ８００ ℃ 膜厚 ３５ μｍ
し、マイクロ波プラズマＣＶＤ法によって厚さ３５μｍ
のダイヤモンド膜を成長させた。同じ条件で１０枚のＳ
ｉウェファにダイヤモンド膜を生成した。ダイヤモンド
膜を生成したあとの面粗度は、通常Ｒａが１μｍ以上で
かなり大きい。 （ダイヤモンド膜形成条件） 基板 Ｓｉウエハ厚み １ ｍｍ マイクロ波パワー １５０ Ｗ 反応ガス 種類 メタン＋水素 ＣＨ4 ：Ｈ2 ＝２：１００ 流量 ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ４０ ｍＴｏｒｒ 成膜温度（基板温度） ８００ ℃ 膜厚 ３５ μｍ
【００４１】こうして図１に示すようなダイヤモンド／
Ｓｉ基板複合体を得た。このダイヤモンド／Ｓｉウェフ
ァのダイヤモンド側の面を、ダイヤモンド砥石によって
機械研磨した。平均凹凸が２ｎｍ以下の平坦性を持ち、
０．５μｍ以上の表面欠陥が５０個／ｃｍ2 以下であり
膜厚２０μｍのダイヤモンド膜とＳｉ基板よりなる平坦
なダイヤモンド／Ｓｉ試料を得た。図２に示すような構
造である。さらにＸ線回折法によってこの試料の回折パ
ターンを調べた。ダイヤモンド面にはダイヤモンド以外
にカーボン層が含まれていることが分かった。カーボン
層は１０ｎｍ以下であった。
Ｓｉ基板複合体を得た。このダイヤモンド／Ｓｉウェフ
ァのダイヤモンド側の面を、ダイヤモンド砥石によって
機械研磨した。平均凹凸が２ｎｍ以下の平坦性を持ち、
０．５μｍ以上の表面欠陥が５０個／ｃｍ2 以下であり
膜厚２０μｍのダイヤモンド膜とＳｉ基板よりなる平坦
なダイヤモンド／Ｓｉ試料を得た。図２に示すような構
造である。さらにＸ線回折法によってこの試料の回折パ
ターンを調べた。ダイヤモンド面にはダイヤモンド以外
にカーボン層が含まれていることが分かった。カーボン
層は１０ｎｍ以下であった。
【００４２】２．圧電体膜の形成 ダイヤ／Ｓｉの試料のダイヤモンド層の上に、ＤＣスパ
ッタリングによって３０ｎｍ厚みのＡｌ膜を付けた。こ
れはレーザ走査型表面欠陥装置による欠陥検査のための
薄い金属膜である。 （アルミ膜形成条件） アルミ膜厚 ３０ ｎｍ ＤＣスパッタリングパワー １．０ ｋＷ 反応ガス アルゴンガス ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．０ Ｐａ（７．６ｍＴｏｒｒ） 成膜温度（基板温度） 室温
ッタリングによって３０ｎｍ厚みのＡｌ膜を付けた。こ
れはレーザ走査型表面欠陥装置による欠陥検査のための
薄い金属膜である。 （アルミ膜形成条件） アルミ膜厚 ３０ ｎｍ ＤＣスパッタリングパワー １．０ ｋＷ 反応ガス アルゴンガス ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．０ Ｐａ（７．６ｍＴｏｒｒ） 成膜温度（基板温度） 室温
【００４３】アルミ膜をつけたのでレーザ走査型表面欠
陥装置によってダイヤモンドの欠陥を検出できる。この
装置はウエハの表面にレーザ光を入射させウエハ表面の
ゴミや欠陥によって散乱されたレーザ光をフォトマル
（フォトマルチチューブ：光電子増倍管）によって検出
するものである。欠陥というのは試料に内在するもので
ありゴミは洗えば取れるものである。全面を検査するた
めにレーザ光を面上に走査して散乱光の強度分布を求め
る。基板表面にごみや欠陥がないと散乱光は弱い。しか
しゴミや欠陥があると散乱されるので散乱光が強くな
る。フォトマルの検出光強度によって欠陥やゴミの量を
求めることができる。ウエハは図４に示したようにスキ
ャンまたはスパイラル移動させるから全点での欠陥・ゴ
ミの存在が分かる。レーザ走査型表面欠陥装置は、フォ
トマル電圧５５０Ｖで、検出電圧は４Ｖ以上（１０Ｖフ
ルスケール）である。
陥装置によってダイヤモンドの欠陥を検出できる。この
装置はウエハの表面にレーザ光を入射させウエハ表面の
ゴミや欠陥によって散乱されたレーザ光をフォトマル
（フォトマルチチューブ：光電子増倍管）によって検出
するものである。欠陥というのは試料に内在するもので
ありゴミは洗えば取れるものである。全面を検査するた
めにレーザ光を面上に走査して散乱光の強度分布を求め
る。基板表面にごみや欠陥がないと散乱光は弱い。しか
しゴミや欠陥があると散乱されるので散乱光が強くな
る。フォトマルの検出光強度によって欠陥やゴミの量を
求めることができる。ウエハは図４に示したようにスキ
ャンまたはスパイラル移動させるから全点での欠陥・ゴ
ミの存在が分かる。レーザ走査型表面欠陥装置は、フォ
トマル電圧５５０Ｖで、検出電圧は４Ｖ以上（１０Ｖフ
ルスケール）である。
【００４４】欠陥、ごみの同定は次のようにして行う。
予めウェファ上に所定の直径のラテックス標準粒子を塗
布し、これにレーザ光を当てて散乱光強度を測定して粒
子径と検出光強度の関連を求めておく。ここではゴミ欠
陥は、０．５μｍφのラテックス標準粒子によって同定
している。検出してるゴミや欠陥は０．５μｍ以上の大
きさのものである。これは電極のサイズの半分以上の直
径の欠陥の存在が、電極形成の歩留りに影響する。ここ
では１μｍの幅の電極を形成刷ることにしているので、
０．５μｍ以上の直径の欠陥を問題にしている。一般に
電極の幅をＷとすると、直径ｄがＷ／２以上の欠陥の数
を計測する。直径だけでなくて、欠陥の高さ、深さｈも
欠陥を定義する値である。高さ深さが１０ｎｍ以上のも
のを欠陥として定義しこれの存在を検出し、数を数える
こととする。つまり、電極の断線率などに影響する欠陥
を問題にするので、ここでは欠陥は直径ｄ、高さ深さｈ
が、ｄ≧Ｗ／２、ｈ≧１０ｎｍであるものを測定対象の
欠陥とする。
予めウェファ上に所定の直径のラテックス標準粒子を塗
布し、これにレーザ光を当てて散乱光強度を測定して粒
子径と検出光強度の関連を求めておく。ここではゴミ欠
陥は、０．５μｍφのラテックス標準粒子によって同定
している。検出してるゴミや欠陥は０．５μｍ以上の大
きさのものである。これは電極のサイズの半分以上の直
径の欠陥の存在が、電極形成の歩留りに影響する。ここ
では１μｍの幅の電極を形成刷ることにしているので、
０．５μｍ以上の直径の欠陥を問題にしている。一般に
電極の幅をＷとすると、直径ｄがＷ／２以上の欠陥の数
を計測する。直径だけでなくて、欠陥の高さ、深さｈも
欠陥を定義する値である。高さ深さが１０ｎｍ以上のも
のを欠陥として定義しこれの存在を検出し、数を数える
こととする。つまり、電極の断線率などに影響する欠陥
を問題にするので、ここでは欠陥は直径ｄ、高さ深さｈ
が、ｄ≧Ｗ／２、ｈ≧１０ｎｍであるものを測定対象の
欠陥とする。
【００４５】１０枚のＳｉ基板に同様の方法によってダ
イヤモンド膜を形成したがこれらは表面の欠陥状態が違
う。試料Ａ〜Ｊとして面粗度、面欠陥・ゴミの個数など
を測定した。面粗度はＲａ（ｎｍ）によって表す。これ
によってダイヤモンド／Ｓｉ基板よりなる試料の表面の
凹凸や欠陥の数が分かる。Ａｌ膜はレーザ走査型表面欠
陥装置によって表面欠陥を検出するためだけのものでこ
の検査が終わると、Ａｌ膜は除去する。
イヤモンド膜を形成したがこれらは表面の欠陥状態が違
う。試料Ａ〜Ｊとして面粗度、面欠陥・ゴミの個数など
を測定した。面粗度はＲａ（ｎｍ）によって表す。これ
によってダイヤモンド／Ｓｉ基板よりなる試料の表面の
凹凸や欠陥の数が分かる。Ａｌ膜はレーザ走査型表面欠
陥装置によって表面欠陥を検出するためだけのものでこ
の検査が終わると、Ａｌ膜は除去する。
【００４６】次にダイヤモンド／Ｓｉ試料の上へさらに
Ａｌ電極を形成してその断線率を測定した。前回のＡｌ
は検査のためのものであり、今回のＡｌは電極形成のた
めである。両方ともたまたまＡｌであるが混同してはな
らない。Ａｌを蒸着或いはスパッタリングしてフォトリ
ソグラフィによって、サイズの異なる回路素子パターン
をそれぞれ複数個ずつダイヤモンド膜上に作製し、その
後素子一つ一つについて導通試験を行い、断線の有無の
数（素子としての数）を調べた。断線していた素子の数
を、その試料面上の全素子の数で割った値を断線率とし
て計算した。その結果を表１に示す。断線率と素子歩留
りは、通常、マ−フィプロット歩留り）Ｃｅｘｐ（−Ｄ
Ａ）と呼ばれる経験式に従う。Ｃは定数、Ｄは欠陥密
度、Ａは素子面積である。欠陥の大きさは経験的に最小
線幅の５０％以上であれば歩留りに影響する。従って、
電極サイズを１μｍとすると、０．５μｍ以上の直径の
欠陥が問題になる。表１は、線幅が１μｍの電極を想定
し、直径が０．５μｍ以上の欠陥を測定したものであ
る。直径２インチの試料基板の上に、１０００μｍ×５
００μｍの周期で４００個のミアンダパタ−ンを作製す
ることとし、電極長が１μｍ、幅が５００μｍのシング
ル電極を、それぞれの素子に形成した。そして電極の断
線率を調べた。さらに伝搬損失をも測定した。歩留りと
欠陥数の関係を与えるマ−フィプロットから求めた欠陥
数と、本発明の方法で評価した欠陥数は一致した。
Ａｌ電極を形成してその断線率を測定した。前回のＡｌ
は検査のためのものであり、今回のＡｌは電極形成のた
めである。両方ともたまたまＡｌであるが混同してはな
らない。Ａｌを蒸着或いはスパッタリングしてフォトリ
ソグラフィによって、サイズの異なる回路素子パターン
をそれぞれ複数個ずつダイヤモンド膜上に作製し、その
後素子一つ一つについて導通試験を行い、断線の有無の
数（素子としての数）を調べた。断線していた素子の数
を、その試料面上の全素子の数で割った値を断線率とし
て計算した。その結果を表１に示す。断線率と素子歩留
りは、通常、マ−フィプロット歩留り）Ｃｅｘｐ（−Ｄ
Ａ）と呼ばれる経験式に従う。Ｃは定数、Ｄは欠陥密
度、Ａは素子面積である。欠陥の大きさは経験的に最小
線幅の５０％以上であれば歩留りに影響する。従って、
電極サイズを１μｍとすると、０．５μｍ以上の直径の
欠陥が問題になる。表１は、線幅が１μｍの電極を想定
し、直径が０．５μｍ以上の欠陥を測定したものであ
る。直径２インチの試料基板の上に、１０００μｍ×５
００μｍの周期で４００個のミアンダパタ−ンを作製す
ることとし、電極長が１μｍ、幅が５００μｍのシング
ル電極を、それぞれの素子に形成した。そして電極の断
線率を調べた。さらに伝搬損失をも測定した。歩留りと
欠陥数の関係を与えるマ−フィプロットから求めた欠陥
数と、本発明の方法で評価した欠陥数は一致した。
【００４７】
【表１】
【００４８】面粗度Ｒａは７．２ｎｍ〜２１．９ｎｍの
間に分布している。試料Ｊは面粗度があまりに大きすぎ
るので電極形成を行わなかった。試料ＣもＨも面粗度は
７．６ｎｍであるが、断線率は１．２％と９１．８％で
あってずいぶん違う。試料Ｅは面粗度が８．９ｎｍであ
るが、断線率は１１．３％であって、面粗度が８．２ｎ
ｍの試料Ｉの断線率１００％より格段に良い。試料Ｈは
断線率９１．８％であって使いものにならないが面粗度
は７．６ｎｍであって面粗度だけを見ていたのでは良品
と思いこんでしまう。
間に分布している。試料Ｊは面粗度があまりに大きすぎ
るので電極形成を行わなかった。試料ＣもＨも面粗度は
７．６ｎｍであるが、断線率は１．２％と９１．８％で
あってずいぶん違う。試料Ｅは面粗度が８．９ｎｍであ
るが、断線率は１１．３％であって、面粗度が８．２ｎ
ｍの試料Ｉの断線率１００％より格段に良い。試料Ｈは
断線率９１．８％であって使いものにならないが面粗度
は７．６ｎｍであって面粗度だけを見ていたのでは良品
と思いこんでしまう。
【００４９】視点を変えてみよう。試料Ｂは欠陥・ゴミ
のカウント数が２８７と少ないので、断線率が０％であ
る。試料Ｃはカウント数が４６２であって少し多くなっ
ているので断線率が１．２％となる。欠陥・ゴミの数が
その約２倍である試料Ｄは断線率が４．８％となってさ
らに断線しやすくなっている。試料Ｆは欠陥・ゴミが２
４３６にもなるので断線率が３３．８％に増えている。
試料Ｈは面粗度が良いのであるが欠陥・ゴミが多くて断
線率が９０％を越えている。結果を良くみればわかるが
電極の良否を決めるものは試料の面粗さではなくて、表
面の欠陥・ゴミの量である。つまりレーザ走査型表面欠
陥装置による測定結果の方が試料の表面状態の評価法と
して適しているのである。面粗度によっても範囲を限定
できるが確度が低い。
のカウント数が２８７と少ないので、断線率が０％であ
る。試料Ｃはカウント数が４６２であって少し多くなっ
ているので断線率が１．２％となる。欠陥・ゴミの数が
その約２倍である試料Ｄは断線率が４．８％となってさ
らに断線しやすくなっている。試料Ｆは欠陥・ゴミが２
４３６にもなるので断線率が３３．８％に増えている。
試料Ｈは面粗度が良いのであるが欠陥・ゴミが多くて断
線率が９０％を越えている。結果を良くみればわかるが
電極の良否を決めるものは試料の面粗さではなくて、表
面の欠陥・ゴミの量である。つまりレーザ走査型表面欠
陥装置による測定結果の方が試料の表面状態の評価法と
して適しているのである。面粗度によっても範囲を限定
できるが確度が低い。
【００５０】断線率が０％であることを要求するとすれ
ば、試料Ｂと試料Ｃの間に境界を設定し、欠陥・ゴミの
数は３００個／ｃｍ2 以下であればよいと思われる。面
粗度は２０ｎｍ以下でなければならない。これは大まか
な値であって、断線率０％を再現性良く実現するならよ
りきびしい条件を課すこともできる。例えば欠陥密度が
３００個／以下というように決めることもできる。一般
には、欠陥・ゴミの数は３００個／ｃｍ2 以下とする。
面粗度は２０ｎｍ以下であればよいが、特に好ましいも
のは、面粗度１０ｎｍ以下とする。最終目的は表面弾性
波素子を作る事にあり圧電体膜を付けて品質を評価すべ
きである。
ば、試料Ｂと試料Ｃの間に境界を設定し、欠陥・ゴミの
数は３００個／ｃｍ2 以下であればよいと思われる。面
粗度は２０ｎｍ以下でなければならない。これは大まか
な値であって、断線率０％を再現性良く実現するならよ
りきびしい条件を課すこともできる。例えば欠陥密度が
３００個／以下というように決めることもできる。一般
には、欠陥・ゴミの数は３００個／ｃｍ2 以下とする。
面粗度は２０ｎｍ以下であればよいが、特に好ましいも
のは、面粗度１０ｎｍ以下とする。最終目的は表面弾性
波素子を作る事にあり圧電体膜を付けて品質を評価すべ
きである。
【００５１】電極の断線を調べて分かったことは、重要
なのはダイヤモンド膜の欠陥・ゴミの数であり面粗度で
はないということである。Ｓｉ半導体には実績のあるレ
ーザ走査型表面欠陥装置は、これまでダイヤモンド膜の
評価に使えなかったが薄い金属膜を付けることによって
レーザをダイヤモンド膜の評価に利用できるようになっ
た。新しい評価法によってフィルタに適するダイヤモン
ドを定義できる。これによって評価してこれに合格した
ものについて表面弾性波素子を作製すると高品質なフィ
ルタができる。本発明の骨子はここにある。
なのはダイヤモンド膜の欠陥・ゴミの数であり面粗度で
はないということである。Ｓｉ半導体には実績のあるレ
ーザ走査型表面欠陥装置は、これまでダイヤモンド膜の
評価に使えなかったが薄い金属膜を付けることによって
レーザをダイヤモンド膜の評価に利用できるようになっ
た。新しい評価法によってフィルタに適するダイヤモン
ドを定義できる。これによって評価してこれに合格した
ものについて表面弾性波素子を作製すると高品質なフィ
ルタができる。本発明の骨子はここにある。
【００５２】［実施例２：圧電体膜を付けたものの伝搬
損失の測定］試料Ａと試料Ｂはダイヤモンド膜に電極を
付けても断線しない優れたものであることが分かった。
しかしそれだけでは図１に示した表面弾性波素子そのも
のの性能を調べたことにならない。ダイヤモンド膜の上
に圧電体膜を形成しその上に櫛形電極を付けて表面弾性
波素子としなければならない。ダイヤモンド膜／Ｓｉ基
板よりなる試料Ａと試料Ｂについて表面弾性波素子を作
製して伝搬損失を測定した。
損失の測定］試料Ａと試料Ｂはダイヤモンド膜に電極を
付けても断線しない優れたものであることが分かった。
しかしそれだけでは図１に示した表面弾性波素子そのも
のの性能を調べたことにならない。ダイヤモンド膜の上
に圧電体膜を形成しその上に櫛形電極を付けて表面弾性
波素子としなければならない。ダイヤモンド膜／Ｓｉ基
板よりなる試料Ａと試料Ｂについて表面弾性波素子を作
製して伝搬損失を測定した。
【００５３】１．圧電体膜の形成 試料Ａ、試料Ｂ（ダイヤモンド膜／Ｓｉ基板）に下記の
条件でＲＦスパッタリングにより１０５０ｎｍ厚みのＺ
ｎＯ膜を形成した。 （ＺｎＯ圧電膜形成条件） 基板 ダイヤモンド／Ｓｉウエハ 試料Ａ 試料Ｂ ターゲット ＺｎＯの焼結体 ＲＦパワー ５００ Ｗ （周波数１３．５６ＭＨｚ） 反応ガス 種類 Ａｒ＋酸素 Ａｒ：Ｏ2 ＝１：１ 流量 ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ２０．０ Ｐａ（１５２ｍＴｏｒｒ） 成膜温度（基板温度） １５０ ℃ 成膜速度 ５ ｎｍ／ｍｉｎ 膜厚 １０５０ ｎｍ（１．０５μｍ） このようにして、ＺｎＯ／ダイヤ／Ｓｉの複合体を得
た。
条件でＲＦスパッタリングにより１０５０ｎｍ厚みのＺ
ｎＯ膜を形成した。 （ＺｎＯ圧電膜形成条件） 基板 ダイヤモンド／Ｓｉウエハ 試料Ａ 試料Ｂ ターゲット ＺｎＯの焼結体 ＲＦパワー ５００ Ｗ （周波数１３．５６ＭＨｚ） 反応ガス 種類 Ａｒ＋酸素 Ａｒ：Ｏ2 ＝１：１ 流量 ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 ２０．０ Ｐａ（１５２ｍＴｏｒｒ） 成膜温度（基板温度） １５０ ℃ 成膜速度 ５ ｎｍ／ｍｉｎ 膜厚 １０５０ ｎｍ（１．０５μｍ） このようにして、ＺｎＯ／ダイヤ／Ｓｉの複合体を得
た。
【００５４】２．Ａｌ膜の形成 ＺｎＯ膜の上にさらに電極にするための８０ｎｍ厚みの
Ａｌ膜をＤＣスパッタリング法によって形成した。 （Ａｌ膜形成条件） ＤＣスパッタリングパワー １．０ ｋＷ 反応ガス アルゴンガス ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．０ Ｐａ（７．６ｍＴｏｒｒ） 成膜温度（基板温度） 室温 アルミ膜厚 ８０ ｎｍ これによって、Ａｌ／ＺｎＯ／ダイヤ／Ｓｉの複合体が
得られた。
Ａｌ膜をＤＣスパッタリング法によって形成した。 （Ａｌ膜形成条件） ＤＣスパッタリングパワー １．０ ｋＷ 反応ガス アルゴンガス ５０ ｓｃｃｍ ガス圧力 １．０ Ｐａ（７．６ｍＴｏｒｒ） 成膜温度（基板温度） 室温 アルミ膜厚 ８０ ｎｍ これによって、Ａｌ／ＺｎＯ／ダイヤ／Ｓｉの複合体が
得られた。
【００５５】３．櫛形電極の作製 アルミ膜をフォトリソグラフィによって一部を除去し下
記のパラメータを有する櫛形電極を作製した。 （櫛形電極のパラメータ） 電極幅 ０．８μｍ （中心周波数 １．７５ＧＨｚ） 電極数 ４０対 ダブル電極（正規型） 電極交差幅 ５０×波長（波長は電極幅の８倍 λ＝６．４μｍ） 入出力電極中心間距離 ５０×波長
記のパラメータを有する櫛形電極を作製した。 （櫛形電極のパラメータ） 電極幅 ０．８μｍ （中心周波数 １．７５ＧＨｚ） 電極数 ４０対 ダブル電極（正規型） 電極交差幅 ５０×波長（波長は電極幅の８倍 λ＝６．４μｍ） 入出力電極中心間距離 ５０×波長
【００５６】図２に電極パターンを示すが、電極細片が
２つずつならび細片４つで１波長になり空白部も電極細
片と同じ幅であるので、電極幅の８倍が波長になる。素
子の左右に電極対がある。片側の電極対に数が４０対と
いうことである。こうして図１（６）に示したような表
面弾性波素子（ＳＡＷ）を作製できた。
２つずつならび細片４つで１波長になり空白部も電極細
片と同じ幅であるので、電極幅の８倍が波長になる。素
子の左右に電極対がある。片側の電極対に数が４０対と
いうことである。こうして図１（６）に示したような表
面弾性波素子（ＳＡＷ）を作製できた。
【００５７】ベクトルネットワークアナアライザ（ＨＰ
８７５３ｃ）を使って伝搬損失や変換損失などを測定し
た。一方の電極間に１ＧＨｚ〜２ＧＨｚの高周波を加え
てその電極でのパワーと、反対の側の電極間に現れるパ
ワーを測定してＳパラメータを求めた。Ｓ１１は電極１
に電力を入力したときに電極１に出てくる反射電力を表
す。Ｓ２２は電極２に電力を入力したとき同じ電極２に
出る反射電力を示す。Ｓ２１、Ｓ１２は電極２または１
に高周波を入れた時に反対側の電極１又は２から出る電
力を示す。つまり伝達電力を与える。
８７５３ｃ）を使って伝搬損失や変換損失などを測定し
た。一方の電極間に１ＧＨｚ〜２ＧＨｚの高周波を加え
てその電極でのパワーと、反対の側の電極間に現れるパ
ワーを測定してＳパラメータを求めた。Ｓ１１は電極１
に電力を入力したときに電極１に出てくる反射電力を表
す。Ｓ２２は電極２に電力を入力したとき同じ電極２に
出る反射電力を示す。Ｓ２１、Ｓ１２は電極２または１
に高周波を入れた時に反対側の電極１又は２から出る電
力を示す。つまり伝達電力を与える。
【００５８】図１０がＳ１２を与える。横軸は周波数
（ＧＨｚ）である。縦軸は電極２に到達した信号の電力
でｄＢで表現している。１．７８ＧＨｚで伝達パワーが
ピーク（−８．２ｄＢ）を示す。これは電極によって波
長λが決まり、ダイヤモンドであることから弾性表面波
の速度ｖが決まっているから、通過できる周波数ｆ＝ｖ
／λは初めから決まっている。これが１．７８ＧＨｚで
ある。この周波数の時に伝達パワーは−８．２ｄＢであ
る。しかしこれは電極での抵抗損失、双方向に信号が広
がることによる損失、変換損失などの全てを含むもので
ある。伝搬損失は総損失８．２ｄＢからこれらの損失を
差し引いたものである。
（ＧＨｚ）である。縦軸は電極２に到達した信号の電力
でｄＢで表現している。１．７８ＧＨｚで伝達パワーが
ピーク（−８．２ｄＢ）を示す。これは電極によって波
長λが決まり、ダイヤモンドであることから弾性表面波
の速度ｖが決まっているから、通過できる周波数ｆ＝ｖ
／λは初めから決まっている。これが１．７８ＧＨｚで
ある。この周波数の時に伝達パワーは−８．２ｄＢであ
る。しかしこれは電極での抵抗損失、双方向に信号が広
がることによる損失、変換損失などの全てを含むもので
ある。伝搬損失は総損失８．２ｄＢからこれらの損失を
差し引いたものである。
【００５９】抵抗損失はＡｌが厚み８０ｎｍ、幅０．８
μｍであることから計算できて１．０ｄＢである。双方
向に出て電力が半分になる双方向損失は６ｄＢである。
図１１はＳ１１を、図１２はＳ２２を示す。変換損失は
Ｓ１１、Ｓ２２の１．７８ＧＨｚ以外の平坦な部分の損
失（０．３ｄＢ）からわかる。この損失は両方の電極で
起こるので、０．６ｄＢである。これらの電極での損失
の合計は７．６ｄＢであるから、８．２ｄＢからこれを
差し引いて、伝搬損失は実に０．６ｄＢに過ぎないとい
う事が分かる。
μｍであることから計算できて１．０ｄＢである。双方
向に出て電力が半分になる双方向損失は６ｄＢである。
図１１はＳ１１を、図１２はＳ２２を示す。変換損失は
Ｓ１１、Ｓ２２の１．７８ＧＨｚ以外の平坦な部分の損
失（０．３ｄＢ）からわかる。この損失は両方の電極で
起こるので、０．６ｄＢである。これらの電極での損失
の合計は７．６ｄＢであるから、８．２ｄＢからこれを
差し引いて、伝搬損失は実に０．６ｄＢに過ぎないとい
う事が分かる。
【００６０】これは両側の電極間を伝搬する途中での損
失であるが、両側の電極の中心間の距離は５０波長であ
る。波長当たりの損失は０．６ｄＢを５０で割って、
０．０１２ｄＢ／波長となる。これは１．８ＧＨｚとい
う高い周波数にしては優れて小さな値である。本発明の
表面弾性波素子の優れている事が良く分かる。試料Ａは
表面欠陥が８０個／ｃｍ2 であって３００個／ｃｍ2 以
下である。Ｒａは７２ｎｍであった。試料Ｂは表面欠陥
が２８７個／ｃｍ2 であった。Ｒａは８２ｎｍであっ
た。試料Ｂは表面粗さは変わらない。試料Ａ、試料Ｂい
ずれも挿入損失は１０ｄＢ前後で小さい。試料Ａ、Ｂ以
外の基板は、断線率が高く素子歩留りが低い。また、そ
れらの基板上に形成した表面弾性波素子において、電気
測定と光学顕微鏡及び電子顕微鏡観察により、断線のな
いことが確認されたものについて素子評価を行った。素
子の挿入損失は１３ｄＢ以上であった。Ａ、Ｂ以外の試
料の上に作った素子の圧電体の結晶性が悪いことが明ら
かになった。表面欠陥により、圧電体の結晶性が損なわ
れ、伝搬損失が大きくなったためである。
失であるが、両側の電極の中心間の距離は５０波長であ
る。波長当たりの損失は０．６ｄＢを５０で割って、
０．０１２ｄＢ／波長となる。これは１．８ＧＨｚとい
う高い周波数にしては優れて小さな値である。本発明の
表面弾性波素子の優れている事が良く分かる。試料Ａは
表面欠陥が８０個／ｃｍ2 であって３００個／ｃｍ2 以
下である。Ｒａは７２ｎｍであった。試料Ｂは表面欠陥
が２８７個／ｃｍ2 であった。Ｒａは８２ｎｍであっ
た。試料Ｂは表面粗さは変わらない。試料Ａ、試料Ｂい
ずれも挿入損失は１０ｄＢ前後で小さい。試料Ａ、Ｂ以
外の基板は、断線率が高く素子歩留りが低い。また、そ
れらの基板上に形成した表面弾性波素子において、電気
測定と光学顕微鏡及び電子顕微鏡観察により、断線のな
いことが確認されたものについて素子評価を行った。素
子の挿入損失は１３ｄＢ以上であった。Ａ、Ｂ以外の試
料の上に作った素子の圧電体の結晶性が悪いことが明ら
かになった。表面欠陥により、圧電体の結晶性が損なわ
れ、伝搬損失が大きくなったためである。
【００６１】本発明は、薄く金属膜をダイヤモンドに付
けてレーザ走査型表面欠陥装置によってダイヤモンド膜
の表面欠陥を測定し性能を評価する。これによって欠陥
が少なければダイヤモンド膜の上に電極を形成しても断
線率は低いし、ダイヤモンド膜に圧電体膜を乗せさらに
電極を付けて表面弾性波素子とした場合に伝搬損失の低
い素子を得る事ができる。
けてレーザ走査型表面欠陥装置によってダイヤモンド膜
の表面欠陥を測定し性能を評価する。これによって欠陥
が少なければダイヤモンド膜の上に電極を形成しても断
線率は低いし、ダイヤモンド膜に圧電体膜を乗せさらに
電極を付けて表面弾性波素子とした場合に伝搬損失の低
い素子を得る事ができる。
【００６２】
【発明の効果】ダイヤモンド膜の上に圧電体膜を形成し
た表面弾性波素子は伝搬損失が大きくて使いものになら
なかった。ダイヤモンド膜の評価方法がこれまでなくて
ダイヤモンド膜の良否が予め分からなかった。表面弾性
波素子としてから伝搬損失を測定して評価するのでは、
無駄な工程が多くなる。本発明はダイヤモンド膜の段階
で膜質を評価できる方法を初めて見いだした。
た表面弾性波素子は伝搬損失が大きくて使いものになら
なかった。ダイヤモンド膜の評価方法がこれまでなくて
ダイヤモンド膜の良否が予め分からなかった。表面弾性
波素子としてから伝搬損失を測定して評価するのでは、
無駄な工程が多くなる。本発明はダイヤモンド膜の段階
で膜質を評価できる方法を初めて見いだした。
【００６３】Ｓｉ半導体では良く使われ実績のあるレー
ザ走査型表面欠陥装置を用いる。そのままではダイヤモ
ンドの評価に使えないので、ダイヤモンド表面に薄い金
属膜をつけてからレーザ光を照射するとダイヤモンド膜
にレーザ光が入ってゆくようになる。レーザ光はダイヤ
モンド中の欠陥やゴミによって散乱される。これによっ
て欠陥・ゴミの密度が分かる。欠陥が３００個／ｃｍ2
以上の場合、ダイヤモンド表面に欠陥が多く、良好な圧
電体を形成できない。また欠陥数が多いため、素子サイ
ズが大きけば大きいほど、断線などにより、素子歩留り
が大きく低下してしまう。欠陥密度が３００個／ｃｍ2
以下である場合は合格であり、そのダイヤモンドの上に
圧電体、櫛形電極を作製して表面弾性波フィルタとし低
損失で高い周波数に使えるフィルタが得られる。
ザ走査型表面欠陥装置を用いる。そのままではダイヤモ
ンドの評価に使えないので、ダイヤモンド表面に薄い金
属膜をつけてからレーザ光を照射するとダイヤモンド膜
にレーザ光が入ってゆくようになる。レーザ光はダイヤ
モンド中の欠陥やゴミによって散乱される。これによっ
て欠陥・ゴミの密度が分かる。欠陥が３００個／ｃｍ2
以上の場合、ダイヤモンド表面に欠陥が多く、良好な圧
電体を形成できない。また欠陥数が多いため、素子サイ
ズが大きけば大きいほど、断線などにより、素子歩留り
が大きく低下してしまう。欠陥密度が３００個／ｃｍ2
以下である場合は合格であり、そのダイヤモンドの上に
圧電体、櫛形電極を作製して表面弾性波フィルタとし低
損失で高い周波数に使えるフィルタが得られる。
【図１】本発明で表面弾性波フィルタの基板としての性
能を備えたダイヤモンドの概略図。
能を備えたダイヤモンドの概略図。
【図２】ダイヤモンドに金属膜をつけてレーザ走査型表
面欠陥装置によって表面欠陥を評価できるようにしたも
のの概略断面図。
面欠陥装置によって表面欠陥を評価できるようにしたも
のの概略断面図。
【図３】ダイヤモンドの欠陥をレーザ光によって検出で
きるようにしたことを説明するための図。（ａ）はダイ
ヤモンドの欠陥箇所にレーザ光を当てても屈折率が低く
て吸収がないので透過してしまう事を示す。（ｂ）はダ
イヤモンドに薄い金属膜を付けておいてレーザ光を当て
ると境界で散乱されるので欠陥を検出できることを示
す。
きるようにしたことを説明するための図。（ａ）はダイ
ヤモンドの欠陥箇所にレーザ光を当てても屈折率が低く
て吸収がないので透過してしまう事を示す。（ｂ）はダ
イヤモンドに薄い金属膜を付けておいてレーザ光を当て
ると境界で散乱されるので欠陥を検出できることを示
す。
【図４】Ｓｉ半導体の表面評価に使われるレーザ走査型
表面欠陥装置の概略説明図。
表面欠陥装置の概略説明図。
【図５】Ｓｉ基板の上にマイクロ波プラズマＣＶＤ法に
よってダイヤモンド膜を合成したものを示す断面図。
よってダイヤモンド膜を合成したものを示す断面図。
【図６】Ｓｉ基板の上に形成したダイヤモンド膜をダイ
ヤモンド電着砥石によって研磨し平坦化したものの断面
図。
ヤモンド電着砥石によって研磨し平坦化したものの断面
図。
【図７】ダイヤモンド／Ｓｉの上へさらにＺｎＯ膜を形
成したものの断面図。
成したものの断面図。
【図８】ＺｎＯ／ダイヤモンド／Ｓｉの上へさらにＡｌ
膜を形成したものの断面図。
膜を形成したものの断面図。
【図９】Ａｌ／ＺｎＯ／ダイヤモンド／ＳｉのＡｌ膜を
フォトリソグラフィによって選択的にエッチングして櫛
形電極を形成したものの断面図。
フォトリソグラフィによって選択的にエッチングして櫛
形電極を形成したものの断面図。
【図１０】本発明の実施例に係るダイヤモンド表面弾性
波フィルタのＳ１２の周波数依存性を示すグラフ。横軸
は周波数（ＭＨｚ）、縦軸は電力比（ｄＢ）。
波フィルタのＳ１２の周波数依存性を示すグラフ。横軸
は周波数（ＭＨｚ）、縦軸は電力比（ｄＢ）。
【図１１】本発明の実施例に係るダイヤモンド表面弾性
波フィルタのＳ１１の周波数依存性を示すグラフ。横軸
は周波数（ＭＨｚ）、縦軸は電力比（ｄＢ）。
波フィルタのＳ１１の周波数依存性を示すグラフ。横軸
は周波数（ＭＨｚ）、縦軸は電力比（ｄＢ）。
【図１２】本発明の実施例に係るダイヤモンド表面弾性
波フィルタのＳ２２の周波数依存性を示すグラフ。横軸
は周波数（ＭＨｚ）、縦軸は電力比（ｄＢ）。
波フィルタのＳ２２の周波数依存性を示すグラフ。横軸
は周波数（ＭＨｚ）、縦軸は電力比（ｄＢ）。
【図１３】Ｓｉウエハの上にゴミがある場合レーザ光が
様々の方向に散乱されることを示す断面図。
様々の方向に散乱されることを示す断面図。
【図１４】Ｓｉウエハ表面に欠陥がある場合、欠陥面で
反射されたものが散乱光となることを説明するための断
面図。
反射されたものが散乱光となることを説明するための断
面図。
【図１５】表面弾性波素子の櫛形電極の一部の平面図。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１２月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１５】 高圧合成法又は気相合成法によって製
造された単体の単結晶又は多結晶ダイヤモンド板、ある
いはダイヤモンド板または他の材料の板の上に気相合成
法によって単結晶又は多結晶ダイヤモンド薄膜として形
成されたダイヤモンド板であって、薄い被覆材料をダイ
ヤモンド面上に被覆し検査光を当て被覆材料表面で検査
光を反射させ表面欠陥によって散乱された検査光を測定
する事によって求めた直径が電極線幅Ｗの半分Ｗ／２以
上で高さ又は深さが１０ｎｍ以上である表面欠陥の密度
が３００個／ｃｍ２以下であるダイヤモンド基板の上に
櫛形電極を設け、その上に圧電体薄膜を形成したことを
特徴とするダイヤモンド表面弾性波フィルタ。 ─────────────────────────────────────────────────────
造された単体の単結晶又は多結晶ダイヤモンド板、ある
いはダイヤモンド板または他の材料の板の上に気相合成
法によって単結晶又は多結晶ダイヤモンド薄膜として形
成されたダイヤモンド板であって、薄い被覆材料をダイ
ヤモンド面上に被覆し検査光を当て被覆材料表面で検査
光を反射させ表面欠陥によって散乱された検査光を測定
する事によって求めた直径が電極線幅Ｗの半分Ｗ／２以
上で高さ又は深さが１０ｎｍ以上である表面欠陥の密度
が３００個／ｃｍ２以下であるダイヤモンド基板の上に
櫛形電極を設け、その上に圧電体薄膜を形成したことを
特徴とするダイヤモンド表面弾性波フィルタ。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年５月１１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正内容】
【請求項７】 ダイヤモンド膜は、大きさが直径５０ｍ
ｍにて反りが±４０μｍ以下であることを特徴とする請
求項１〜５の何れかに記載のダイヤモンド基板。 ─────────────────────────────────────────────────────
ｍにて反りが±４０μｍ以下であることを特徴とする請
求項１〜５の何れかに記載のダイヤモンド基板。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１０月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】 信号の波長λは櫛形電極の距離配置によ
って一義的に決まる。弾性波の速度は弾性体の硬さによ
って決まる。弾性体の密度が小さくて硬さが大きいもの
ほど表面弾性波速度ｖは大きい。表面弾性波速度ｖは音
速とは違う。音速はヤング率Ｅを密度ρで割った値の平
方根に等しい。表面弾性波速度はほぼ音速とおなじよう
に密度が低くヤング率が高いものほど大きい。音波は物
体内部を伝搬する弾性波であり表面弾性波とは違う。表
面弾性波の方が一般に音波よりも速い。
って一義的に決まる。弾性波の速度は弾性体の硬さによ
って決まる。弾性体の密度が小さくて硬さが大きいもの
ほど表面弾性波速度ｖは大きい。表面弾性波速度ｖは音
速とは違う。音速はヤング率Ｅを密度ρで割った値の平
方根に等しい。表面弾性波速度はほぼ音速とおなじよう
に密度が低くヤング率が高いものほど大きい。音波は物
体内部を伝搬する弾性波であり表面弾性波とは違う。表
面弾性波の方が一般に音波よりも速い。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】 積分球の一方の壁面にはレーザとレンズ
があり斜め下方に検査光を照射する。ステージにウエハ
を固定して積分球下方の開口部に接近させる。積分球の
内壁は鏡面になっている。レーザ・レンズと反対側には
開口部Ｕがある。ウエハに立てた法線に関しウエハの点
Ｔに集光されたレーザ光ＬＴは、平坦な表面によって反
射されてビームＴＳとなって開口Ｕを通り積分球から出
てゆく。反射点においてビーム傾き角は等しい。∠ＬＴ
Ｋ＝∠ＵＴＷとなるようにレーザと開口Ｕが配置されて
いる。ところが表面欠陥やゴミがあると一部が散乱され
て開口Ｕ以外の積分球の壁に向かう。図１３にゴミがあ
る場合を示す。ゴミがあると一定方向のレーザ光が到来
してもＥ方向、Ｆ方向、Ｇ方向に散乱される。これらは
開口Ｕに向かわず、積分球の内壁にあたり反射されフォ
トマルに入る。フォトマルは高感度に光を検出できるか
ら微小なゴミが検出点Ｔにあることがわかる。ゴミが大
きければ散乱光が強いのでファトマルの出力によってゴ
ミの大きさも分かる。ゴミによる散乱は理解し易い。
があり斜め下方に検査光を照射する。ステージにウエハ
を固定して積分球下方の開口部に接近させる。積分球の
内壁は鏡面になっている。レーザ・レンズと反対側には
開口部Ｕがある。ウエハに立てた法線に関しウエハの点
Ｔに集光されたレーザ光ＬＴは、平坦な表面によって反
射されてビームＴＳとなって開口Ｕを通り積分球から出
てゆく。反射点においてビーム傾き角は等しい。∠ＬＴ
Ｋ＝∠ＵＴＷとなるようにレーザと開口Ｕが配置されて
いる。ところが表面欠陥やゴミがあると一部が散乱され
て開口Ｕ以外の積分球の壁に向かう。図１３にゴミがあ
る場合を示す。ゴミがあると一定方向のレーザ光が到来
してもＥ方向、Ｆ方向、Ｇ方向に散乱される。これらは
開口Ｕに向かわず、積分球の内壁にあたり反射されフォ
トマルに入る。フォトマルは高感度に光を検出できるか
ら微小なゴミが検出点Ｔにあることがわかる。ゴミが大
きければ散乱光が強いのでファトマルの出力によってゴ
ミの大きさも分かる。ゴミによる散乱は理解し易い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】 図１４にＳｉウエハ自体に表面欠陥があ
る場合を示す。可視光を出すレーザに対してＳｉは高い
屈折率（ｎ＝３．５）を持ち、更に高い吸収をもつ。つ
まり複素屈折率ｎ＋ｊκにおいて、可視光に対して、実
数部ｎが大きく、虚数部も大きい。ｎが大きいので空気
からＳｉ内部に入るときの反射が大きい。Ｍ点が窪んで
いる場合レーザ光が、開口Ｕ以外の方向ＭＨに反射され
る。これは積分球で反射されフォトマルに入る。Ｓｉの
内部に侵入した光はすぐに吸収される。こういう訳でＳ
ｉの場合は、点Ｔにゴミや欠陥があるとフォトマル出力
が増えるのでその存在が分かる。
る場合を示す。可視光を出すレーザに対してＳｉは高い
屈折率（ｎ＝３．５）を持ち、更に高い吸収をもつ。つ
まり複素屈折率ｎ＋ｊκにおいて、可視光に対して、実
数部ｎが大きく、虚数部も大きい。ｎが大きいので空気
からＳｉ内部に入るときの反射が大きい。Ｍ点が窪んで
いる場合レーザ光が、開口Ｕ以外の方向ＭＨに反射され
る。これは積分球で反射されフォトマルに入る。Ｓｉの
内部に侵入した光はすぐに吸収される。こういう訳でＳ
ｉの場合は、点Ｔにゴミや欠陥があるとフォトマル出力
が増えるのでその存在が分かる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】 図２にダイヤモンドに金属層（被覆膜）
を被覆したものを示す。これでレーザ走査型表面欠陥装
置に掛けて欠陥・ゴミの検出を行う。ゴミがあればそこ
で光が散乱されるからこれがフォトマルに入るのでゴミ
が検出されるのは明かである。欠陥の検出が問題であっ
た。図３（ｂ）に示すようにダイヤモンドの上に薄い金
属を被覆すると、金属膜はダイヤモンド表面と同じ凹凸
を持つ。レーザ光がＫ点で金属によって反射され、ＫＲ
という散乱光線になる。境界点Ｍでも少し反射されＭＩ
となるがこれはＫＲと並行であって散乱光を増強する。
散乱ビームＫＲ，ＭＩは欠陥Ｍからの散乱であり積分球
の中に入りフォトマルに入射する。これによって欠陥の
存在が検出される。平坦な金属面でも反射されるが、ビ
ームは図４の開口Ｕから抜け出るのでフォトマルには入
らない。だから金属／ダイヤモンドの境界からの散乱光
を検出することができる。
を被覆したものを示す。これでレーザ走査型表面欠陥装
置に掛けて欠陥・ゴミの検出を行う。ゴミがあればそこ
で光が散乱されるからこれがフォトマルに入るのでゴミ
が検出されるのは明かである。欠陥の検出が問題であっ
た。図３（ｂ）に示すようにダイヤモンドの上に薄い金
属を被覆すると、金属膜はダイヤモンド表面と同じ凹凸
を持つ。レーザ光がＫ点で金属によって反射され、ＫＲ
という散乱光線になる。境界点Ｍでも少し反射されＭＩ
となるがこれはＫＲと並行であって散乱光を増強する。
散乱ビームＫＲ，ＭＩは欠陥Ｍからの散乱であり積分球
の中に入りフォトマルに入射する。これによって欠陥の
存在が検出される。平坦な金属面でも反射されるが、ビ
ームは図４の開口Ｕから抜け出るのでフォトマルには入
らない。だから金属／ダイヤモンドの境界からの散乱光
を検出することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３９】
【実施例】 ［実施例１：欠陥・ゴミの密度と電極断線率］図５〜９
に表面弾性波素子製造のプロセスを示す。基板の上にダ
イヤモンドを合成し、ダイヤモンドを研磨し、ダイヤモ
ンド膜の上に圧電体膜を形成し、さらに電極膜を付け
て、エッチングして櫛形電極とする。こうすれば表面弾
性波素子が完成するわけであるが、ダイヤモンド膜の品
質の評価は圧電体をつけず電極だけをつけて電極の断線
率を調べるだけでも行える。ダイヤモンド膜が悪ければ
電極が断線してそもそも使いものにならない。そこでこ
こでは圧電体を付けず、直接にダイヤモンド膜に電極を
形成し電極の断線を調べ断線率に影響する因子がなにで
あるかを明確にする。
に表面弾性波素子製造のプロセスを示す。基板の上にダ
イヤモンドを合成し、ダイヤモンドを研磨し、ダイヤモ
ンド膜の上に圧電体膜を形成し、さらに電極膜を付け
て、エッチングして櫛形電極とする。こうすれば表面弾
性波素子が完成するわけであるが、ダイヤモンド膜の品
質の評価は圧電体をつけず電極だけをつけて電極の断線
率を調べるだけでも行える。ダイヤモンド膜が悪ければ
電極が断線してそもそも使いものにならない。そこでこ
こでは圧電体を付けず、直接にダイヤモンド膜に電極を
形成し電極の断線を調べ断線率に影響する因子がなにで
あるかを明確にする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４１】 こうして図５に示すようなダイヤモンド
／Ｓｉ基板複合体を得た。このダイヤモンド／Ｓｉウェ
ファのダイヤモンド側の面を、ダイヤモンド砥石によっ
て機械研磨した。平均凹凸が２ｎｍ以下の平坦性を持
ち、０．５μｍ以上の表面欠陥が５０個／ｃｍ2 以下で
あり膜厚２０μｍのダイヤモンド膜とＳｉ基板よりなる
平坦なダイヤモンド／Ｓｉ試料を得た。図６に示すよう
な構造である。さらにＸ線回折法によってこの試料の回
折パターンを調べた。ダイヤモンド面にはダイヤモンド
以外にカーボン層が含まれていることが分かった。カー
ボン層は１０ｎｍ以下であった。
／Ｓｉ基板複合体を得た。このダイヤモンド／Ｓｉウェ
ファのダイヤモンド側の面を、ダイヤモンド砥石によっ
て機械研磨した。平均凹凸が２ｎｍ以下の平坦性を持
ち、０．５μｍ以上の表面欠陥が５０個／ｃｍ2 以下で
あり膜厚２０μｍのダイヤモンド膜とＳｉ基板よりなる
平坦なダイヤモンド／Ｓｉ試料を得た。図６に示すよう
な構造である。さらにＸ線回折法によってこの試料の回
折パターンを調べた。ダイヤモンド面にはダイヤモンド
以外にカーボン層が含まれていることが分かった。カー
ボン層は１０ｎｍ以下であった。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】欠陥、ごみの同定は次のようにして行う。
予めウェファ上に所定の直径のラテックス標準粒子を塗
布し、これにレーザ光を当てて散乱光強度を測定して粒
子径と検出光強度の関連を求めておく。ここではゴミ欠
陥は、０．５μｍφのラテックス標準粒子によって同定
している。検出してるゴミや欠陥は０．５μｍ以上の大
きさのものである。これは電極のサイズの半分以上の直
径の欠陥の存在が、電極形成の歩留りに影響する。ここ
では１μｍの幅の電極を形成することにしているので、
０．５μｍ以上の直径の欠陥を問題にしている。一般に
電極の幅をＷとすると、直径ｄがＷ／２以上の欠陥の数
を計測する。直径だけでなくて、欠陥の高さ、深さｈも
欠陥を定義する値である。高さ深さが１０ｎｍ以上のも
のを欠陥として定義しこれの存在を検出し、数を数える
こととする。つまり、電極の断線率などに影響する欠陥
を問題にするので、ここでは欠陥は直径ｄ、高さ深さｈ
が、ｄ≧Ｗ／２、ｈ≧１０ｎｍであるものを測定対象の
欠陥とする。
予めウェファ上に所定の直径のラテックス標準粒子を塗
布し、これにレーザ光を当てて散乱光強度を測定して粒
子径と検出光強度の関連を求めておく。ここではゴミ欠
陥は、０．５μｍφのラテックス標準粒子によって同定
している。検出してるゴミや欠陥は０．５μｍ以上の大
きさのものである。これは電極のサイズの半分以上の直
径の欠陥の存在が、電極形成の歩留りに影響する。ここ
では１μｍの幅の電極を形成することにしているので、
０．５μｍ以上の直径の欠陥を問題にしている。一般に
電極の幅をＷとすると、直径ｄがＷ／２以上の欠陥の数
を計測する。直径だけでなくて、欠陥の高さ、深さｈも
欠陥を定義する値である。高さ深さが１０ｎｍ以上のも
のを欠陥として定義しこれの存在を検出し、数を数える
こととする。つまり、電極の断線率などに影響する欠陥
を問題にするので、ここでは欠陥は直径ｄ、高さ深さｈ
が、ｄ≧Ｗ／２、ｈ≧１０ｎｍであるものを測定対象の
欠陥とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５６】図１５に電極パターンを示すが、電極細片
が２つずつならび細片４つで１波長になり空白部も電極
細片と同じ幅であるので、電極幅の８倍が波長になる。
素子の左右に電極対がある。片側の電極対の数が４０対
ということである。こうして図９に示したような表面弾
性波素子（ＳＡＷ）を作製できた。
が２つずつならび細片４つで１波長になり空白部も電極
細片と同じ幅であるので、電極幅の８倍が波長になる。
素子の左右に電極対がある。片側の電極対の数が４０対
ということである。こうして図９に示したような表面弾
性波素子（ＳＡＷ）を作製できた。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５７】スペクトルネットワークアナライザ（ＨＰ
８７５３ｃ）を使って伝搬損失や変換損失などを測定し
た。一方の電極間に１ＧＨｚ〜２ＧＨｚの高周波を加え
てその電極でのパワーと、反対の側の電極間に現れるパ
ワーを測定してＳパラメータを求めた。Ｓ１１は電極１
に電力を入力したときに電極１に出てくる反射電力を表
す。Ｓ２２は電極２に電力を入力したとき同じ電極２に
出る反射電力を示す。Ｓ２１、Ｓ１２は電極２または１
に高周波を入れた時に反対側の電極１又は２から出る電
力を示す。つまり伝達電力を与える。
８７５３ｃ）を使って伝搬損失や変換損失などを測定し
た。一方の電極間に１ＧＨｚ〜２ＧＨｚの高周波を加え
てその電極でのパワーと、反対の側の電極間に現れるパ
ワーを測定してＳパラメータを求めた。Ｓ１１は電極１
に電力を入力したときに電極１に出てくる反射電力を表
す。Ｓ２２は電極２に電力を入力したとき同じ電極２に
出る反射電力を示す。Ｓ２１、Ｓ１２は電極２または１
に高周波を入れた時に反対側の電極１又は２から出る電
力を示す。つまり伝達電力を与える。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５８】図１０がＳ１２を与える。横軸は周波数
（ＭＨｚ）である。縦軸は電極２に到達した信号の電力
でｄＢで表現している。１．７８ＧＨｚで伝達パワーが
ピーク（−８．２ｄＢ）を示す。これは電極によって波
長λが決まり、ダイヤモンドであることから弾性表面波
の速度ｖが決まっているから、通過できる周波数ｆ＝ｖ
／λは初めから決まっている。これが１．７８ＧＨｚで
ある。この周波数の時に伝達パワーは−８．２ｄＢであ
る。しかしこれは電極での抵抗損失、双方向に信号が広
がることによる損失、変換損失などの全てを含むもので
ある。伝搬損失は総損失８．２ｄＢからこれらの損失を
差し引いたものである。
（ＭＨｚ）である。縦軸は電極２に到達した信号の電力
でｄＢで表現している。１．７８ＧＨｚで伝達パワーが
ピーク（−８．２ｄＢ）を示す。これは電極によって波
長λが決まり、ダイヤモンドであることから弾性表面波
の速度ｖが決まっているから、通過できる周波数ｆ＝ｖ
／λは初めから決まっている。これが１．７８ＧＨｚで
ある。この周波数の時に伝達パワーは−８．２ｄＢであ
る。しかしこれは電極での抵抗損失、双方向に信号が広
がることによる損失、変換損失などの全てを含むもので
ある。伝搬損失は総損失８．２ｄＢからこれらの損失を
差し引いたものである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６０】これは両側の電極間を伝搬する途中での損
失であるが、両側の電極の中心間の距離は５０波長であ
る。波長当たりの損失は０．６ｄＢを５０で割って、
０．０１２ｄＢ／波長となる。これは１．８ＧＨｚとい
う高い周波数にしては優れて小さな値である。本発明の
表面弾性波素子の優れている事が良く分かる。試料Ａは
表面欠陥が８０個／ｃｍ2 であって３００個／ｃｍ2 以
下である。Ｒａは７．２ｎｍであった。試料Ｂは表面欠
陥が２８７個／ｃｍ2 であった。Ｒａは８．２ｎｍであ
った。試料Ｂは表面粗さは変わらない。試料Ａ、試料Ｂ
いずれも挿入損失は１０ｄＢ前後で小さい。 試料Ａ、
Ｂ以外の基板は、断線率が高く素子歩留りが低い。ま
た、それらの基板上に形成した表面弾性波素子におい
て、電気測定と光学顕微鏡及び電子顕微鏡観察により、
断線のないことが確認されたものについて素子評価を行
った。素子の挿入損失は１３ｄＢ以上であった。Ａ、Ｂ
以外の試料の上に作った素子の圧電体の結晶性が悪いこ
とが明らかになった。表面欠陥により、圧電体の結晶性
が損なわれ、伝搬損失が大きくなったためである。
失であるが、両側の電極の中心間の距離は５０波長であ
る。波長当たりの損失は０．６ｄＢを５０で割って、
０．０１２ｄＢ／波長となる。これは１．８ＧＨｚとい
う高い周波数にしては優れて小さな値である。本発明の
表面弾性波素子の優れている事が良く分かる。試料Ａは
表面欠陥が８０個／ｃｍ2 であって３００個／ｃｍ2 以
下である。Ｒａは７．２ｎｍであった。試料Ｂは表面欠
陥が２８７個／ｃｍ2 であった。Ｒａは８．２ｎｍであ
った。試料Ｂは表面粗さは変わらない。試料Ａ、試料Ｂ
いずれも挿入損失は１０ｄＢ前後で小さい。 試料Ａ、
Ｂ以外の基板は、断線率が高く素子歩留りが低い。ま
た、それらの基板上に形成した表面弾性波素子におい
て、電気測定と光学顕微鏡及び電子顕微鏡観察により、
断線のないことが確認されたものについて素子評価を行
った。素子の挿入損失は１３ｄＢ以上であった。Ａ、Ｂ
以外の試料の上に作った素子の圧電体の結晶性が悪いこ
とが明らかになった。表面欠陥により、圧電体の結晶性
が損なわれ、伝搬損失が大きくなったためである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６３】Ｓｉ半導体では良く使われ実績のあるレー
ザ走査型表面欠陥装置を用いる。そのままではダイヤモ
ンドの評価に使えないので、ダイヤモンド表面に薄い金
属膜をつけてからレーザ光を照射するとダイヤモンド膜
によってレーザ光が反射されるようになる。レーザ光は
ダイヤモンド中の欠陥やゴミによって散乱される。これ
によって欠陥・ゴミの密度が分かる。欠陥が３００個／
ｃｍ2 以上の場合、ダイヤモンド表面に欠陥が多く、良
好な圧電体を形成できない。また欠陥数が多いため、素
子サイズが大きけば大きいほど、断線などにより、素子
歩留りが大きく低下してしまう。欠陥密度が３００個／
ｃｍ2 以下である場合は合格であり、そのダイヤモンド
の上に圧電体、櫛形電極を作製して表面弾性波フィルタ
とし低損失で高い周波数に使えるフィルタが得られる。
ザ走査型表面欠陥装置を用いる。そのままではダイヤモ
ンドの評価に使えないので、ダイヤモンド表面に薄い金
属膜をつけてからレーザ光を照射するとダイヤモンド膜
によってレーザ光が反射されるようになる。レーザ光は
ダイヤモンド中の欠陥やゴミによって散乱される。これ
によって欠陥・ゴミの密度が分かる。欠陥が３００個／
ｃｍ2 以上の場合、ダイヤモンド表面に欠陥が多く、良
好な圧電体を形成できない。また欠陥数が多いため、素
子サイズが大きけば大きいほど、断線などにより、素子
歩留りが大きく低下してしまう。欠陥密度が３００個／
ｃｍ2 以下である場合は合格であり、そのダイヤモンド
の上に圧電体、櫛形電極を作製して表面弾性波フィルタ
とし低損失で高い周波数に使えるフィルタが得られる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１３】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１４】
フロントページの続き (72)発明者 中幡 英章 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電 気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 桧垣 賢次郎 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電 気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 北林 弘之 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電 気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 上村 智喜 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電 気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 鹿田 真一 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電 気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (14)
- 【請求項１】 高圧合成法又は気相合成法によって製造
された単体の単結晶又は多結晶ダイヤモンド板、あるい
はダイヤモンド板又は他の材料の板の上に気相合成法に
よって単結晶又は多結晶ダイヤモンド薄膜として形成さ
れたダイヤモンド板であって、薄い被覆材料をダイヤモ
ンド面上に被覆し検査光を当て被覆材料表面及び被覆材
料とダイヤモンドの境界で検査光を反射させ表面欠陥に
よって散乱された検査光を測定する事によって求めた表
面欠陥密度が３００個／ｃｍ2以下であることを特徴と
するダイヤモンド基板。 - 【請求項２】 高圧合成法又は気相合成法によって製造
された単体の単結晶又は多結晶ダイヤモンド板に圧電体
薄膜を形成し、あるいはダイヤモンド板又は他の材料の
板の上に気相合成法によって単結晶又は多結晶ダイヤモ
ンド薄膜として形成されたダイヤモンド板の上に圧電体
薄膜を形成し、薄い被覆材料を圧電体薄膜上に被覆し検
査光を当て被覆材料表面及び被覆材料と圧電体の境界で
検査光を反射させ表面欠陥によって散乱された検査光を
測定する事によって求めた表面欠陥密度が３００個／ｃ
ｍ2 以下であることを特徴とするダイヤモンド基板。 - 【請求項３】 計測すべき表面欠陥は、その直径が、そ
の上に作製しようとする表面弾性波素子や電子デバイス
の最小電極線幅の５０％以上であり、高さ或いは深さが
１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１又は請求
項２に記載のダイヤモンド基板。 - 【請求項４】 面粗さＲａが２０ｎｍ以下である事を特
徴とする請求項１〜３の何れかに記載のダイヤモンド基
板。 - 【請求項５】 大きさが１９ｃｍ2 以上であることを特
徴とする請求項１〜４の何れかに記載のダイヤモンド基
板。 - 【請求項６】 多結晶ダイヤモンドは、内部応力が１．
５×１０8 Ｐａ以下でありかつ反りが±４０μｍ以下で
あることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のダ
イヤモンド基板。 - 【請求項７】 ダイヤモンド板又は他の材料の板に単結
晶或いは多結晶ダイヤモンド薄膜を気相合成法によって
形成したダイヤモンド基板であって、他の材料の厚みが
０〜２０００ｎｍであり、ダイヤモンドの膜厚は１μｍ
以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のダ
イヤモンド基板。 - 【請求項８】 ダイヤモンド面を被覆する被覆材料が、
金属或いは反射率が５０％以上の非金属材料であること
を特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のダイヤモン
ド基板。 - 【請求項９】 ダイヤモンド面を被覆する被覆材料がス
パッタリングにより形成したアルミであることを特徴と
する請求項７に記載のダイヤモンド基板。 - 【請求項１０】 ダイヤモンドの上に１００ｎｍ以下の
厚みの被覆材料を被覆し検査光を当てダイヤモンドと被
覆材料表面で検査光を反射させ表面欠陥で反射された散
乱光の強度を検出することによって表面欠陥の分布を求
め表面欠陥の密度によって品質を評価することを特徴と
するダイヤモンド基板の評価方法。 - 【請求項１１】 ダイヤモンド面を被覆する被覆材料
が、金属或いは反射率が５０％以上の非金属材料である
ことを特徴とする請求項１０に記載のダイヤモンド基板
の評価方法。 - 【請求項１２】 ダイヤモンド面を被覆する被覆材料が
スパッタリングにより形成したアルミであることを特徴
とする請求項１０に記載のダイヤモンド基板の評価方
法。 - 【請求項１３】 高圧合成法又は気相合成法によって製
造された単体の単結晶又は多結晶ダイヤモンド板、ある
いはダイヤモンド板または他の材料の板の上に気相合成
法によって単結晶又は多結晶ダイヤモンド薄膜として形
成されたダイヤモンド板であって、薄い被覆材料をダイ
ヤモンド面上に被覆し検査光を当て被覆材料表面で検査
光を反射させ表面欠陥によって散乱された検査光を測定
する事によって求めた直径が電極線幅Ｗの半分Ｗ／２以
上で高さ又は深さが１０ｎｍ以上である表面欠陥の密度
が３００個／ｃｍ2 以下であるダイヤモンド基板の上に
圧電体薄膜を形成し、圧電体薄膜の上に櫛形電極を設け
たことを特徴とするダイヤモンド表面弾性波フィルタ。 - 【請求項１４】 高圧合成法又は気相合成法によって製
造された単体の単結晶又は多結晶ダイヤモンド板、ある
いはダイヤモンド板または他の材料の板の上に気相合成
法によって単結晶又は多結晶ダイヤモンド薄膜として形
成されたダイヤモンド板であって、薄い被覆材料をダイ
ヤモンド面上に被覆し検査光を当て被覆材料表面で検査
光を反射させ表面欠陥によって散乱された検査光を測定
する事によって求めた直径が電極線幅Ｗの半分Ｗ／２以
上で高さ又は深さが１０ｎｍ以上である表面欠陥の密度
が３００個／ｃｍ2 以下であるダイヤモンド基板の上に
櫛形電極を設け、その上に圧電体薄膜を形成したことを
特徴とするダイヤモンド表面弾性波フィルタ。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29026297A JP3168961B2 (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | ダイヤモンド基板及びダイヤモンド基板の評価方法並びにダイヤモンド表面弾性波フィルタ |
| SG1998004172A SG75884A1 (en) | 1997-10-06 | 1998-09-25 | Diamond wafer method of estimating a diamond wafer and diamond surface acoustic wave device |
| KR1019980041638A KR100511806B1 (ko) | 1997-10-06 | 1998-10-02 | 다이아몬드기판및다이아몬드기판의평가방법및다이아몬드표면탄성파필터 |
| MYPI98004547A MY117806A (en) | 1997-10-06 | 1998-10-05 | Diamond wafer, method of estimating a diamond wafer and diamond surface acoustic wave device. |
| CA 2508253 CA2508253C (en) | 1997-10-06 | 1998-10-05 | Diamond wafer, method of estimating a diamond wafer and diamond surface acoustic wave device |
| CA 2249276 CA2249276C (en) | 1997-10-06 | 1998-10-05 | Diamond wafer, method of estimating a diamond wafer and diamond surface acoustic wave device |
| US09/166,840 US6210780B1 (en) | 1997-10-06 | 1998-10-06 | Diamond wafer, method of estimating a diamond wafer and diamond surface acoustic wave device |
| EP98308109A EP0909025B1 (en) | 1997-10-06 | 1998-10-06 | Method of estimating a diamond wafer |
| DE1998628933 DE69828933T2 (de) | 1997-10-06 | 1998-10-06 | Bestimmungsverfahren eines Diamantwafer |
| US09/543,415 US6356006B1 (en) | 1997-10-06 | 2000-04-05 | Diamond wafer, method of estimating a diamond wafer and diamond surface acoustic wave device |
| US09/825,887 US6320296B1 (en) | 1997-10-06 | 2001-04-05 | Diamond wafer, method of estimating a diamond wafer and diamond surface acoustic wave device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29026297A JP3168961B2 (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | ダイヤモンド基板及びダイヤモンド基板の評価方法並びにダイヤモンド表面弾性波フィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11116387A true JPH11116387A (ja) | 1999-04-27 |
| JP3168961B2 JP3168961B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=17753868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29026297A Expired - Lifetime JP3168961B2 (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | ダイヤモンド基板及びダイヤモンド基板の評価方法並びにダイヤモンド表面弾性波フィルタ |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US6210780B1 (ja) |
| EP (1) | EP0909025B1 (ja) |
| JP (1) | JP3168961B2 (ja) |
| KR (1) | KR100511806B1 (ja) |
| CA (2) | CA2249276C (ja) |
| DE (1) | DE69828933T2 (ja) |
| MY (1) | MY117806A (ja) |
| SG (1) | SG75884A1 (ja) |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| US6906451B2 (en) | 2002-01-08 | 2005-06-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric resonator, piezoelectric filter, duplexer, communication apparatus, and method for manufacturing piezoelectric resonator |
| KR100858600B1 (ko) * | 2001-10-05 | 2008-09-17 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 표면 탄성파 소자용 다이아몬드 기판 및 표면 탄성파 소자 |
| US11165408B2 (en) * | 2017-08-02 | 2021-11-02 | Disco Corporation | Method of manufacturing substrate for acoustic wave device |
| US20210364448A1 (en) * | 2020-05-22 | 2021-11-25 | Fraunhofer Usa, Inc. | Systems and methods for synthesizing a diamond using machine learning |
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|---|---|---|---|---|
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| GB2433738B (en) * | 2002-11-21 | 2007-08-15 | Element Six Ltd | Optical Quality Diamond Material |
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| US9673243B2 (en) | 2009-09-17 | 2017-06-06 | Sionyx, Llc | Photosensitive imaging devices and associated methods |
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| US9496308B2 (en) | 2011-06-09 | 2016-11-15 | Sionyx, Llc | Process module for increasing the response of backside illuminated photosensitive imagers and associated methods |
| WO2013010127A2 (en) | 2011-07-13 | 2013-01-17 | Sionyx, Inc. | Biometric imaging devices and associated methods |
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