JPH11274883A - 圧電体複合基板および表面弾性波素子 - Google Patents
圧電体複合基板および表面弾性波素子Info
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- JPH11274883A JPH11274883A JP10072267A JP7226798A JPH11274883A JP H11274883 A JPH11274883 A JP H11274883A JP 10072267 A JP10072267 A JP 10072267A JP 7226798 A JP7226798 A JP 7226798A JP H11274883 A JPH11274883 A JP H11274883A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 良質な圧電体膜と所望の線幅の電極とを有し
良好な周波数温度特性を有する表面弾性波素子およびこ
れを実現するのに好適な圧電体複合基板を提供する。 【解決手段】 単結晶のＳｉウェハ１１の上に順次に硬
質膜１２、圧電体膜１３および絶縁体膜１４が形成さ
れ、その絶縁体膜１４の上に櫛形の電極１５が形成され
ており、更にこれらの上にＳｉＯ2膜１６が形成されて
いる。硬質膜１２は、ダイヤモンド、窒化ホウ素および
サファイアの何れかからなる。圧電体膜１３は、Ｚｎ
Ｏ、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3およびＡｌＮの何れかか
らなる。絶縁体膜１４は、ＳｉＮ、ＳｉＯxＮy、ＳｉＯ
2、ＳｉＯxＦyおよびＡｌ2Ｏ3の何れかからなる。
良好な周波数温度特性を有する表面弾性波素子およびこ
れを実現するのに好適な圧電体複合基板を提供する。 【解決手段】 単結晶のＳｉウェハ１１の上に順次に硬
質膜１２、圧電体膜１３および絶縁体膜１４が形成さ
れ、その絶縁体膜１４の上に櫛形の電極１５が形成され
ており、更にこれらの上にＳｉＯ2膜１６が形成されて
いる。硬質膜１２は、ダイヤモンド、窒化ホウ素および
サファイアの何れかからなる。圧電体膜１３は、Ｚｎ
Ｏ、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3およびＡｌＮの何れかか
らなる。絶縁体膜１４は、ＳｉＮ、ＳｉＯxＮy、ＳｉＯ
2、ＳｉＯxＦyおよびＡｌ2Ｏ3の何れかからなる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧印加により歪
みを生じる圧電体複合基板、および、この圧電体複合基
板上で表面弾性波の発生等を行う表面弾性波素子に関す
るものである。
みを生じる圧電体複合基板、および、この圧電体複合基
板上で表面弾性波の発生等を行う表面弾性波素子に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】表面弾性波素子は、弾性体の表面を伝搬
する表面弾性波を利用した電気機械変換素子であり、圧
電体複合基板上に形成された電極に電気信号を印加する
ことにより圧電体複合基板に歪みを生じさせて表面弾性
波を発生させ、或いは、圧電体複合基板を伝搬する表面
弾性波を電極により電気信号として取り出すものであ
る。
する表面弾性波を利用した電気機械変換素子であり、圧
電体複合基板上に形成された電極に電気信号を印加する
ことにより圧電体複合基板に歪みを生じさせて表面弾性
波を発生させ、或いは、圧電体複合基板を伝搬する表面
弾性波を電極により電気信号として取り出すものであ
る。
【０００３】圧電体複合基板および表面弾性波素子は、
表面弾性波の伝搬速度が高速であって電気機械結合係数
が大きいことが望まれており、このような特性を得るこ
とを目的として、例えば、表面弾性波が高速に伝搬し得
る硬質膜であるダイヤモンドの上に圧電体膜であるＺｎ
Ｏが形成された積層構造（以下では、「ＺｎＯ／ダイヤ
モンドの積層構造」の如く記載する。）を有する表面弾
性波素子、ＬｉＮｂＯ3／ダイヤモンドの積層構造を有
する表面弾性波素子、ＬｉＴａＯ3／ダイヤモンドの積
層構造を有する表面弾性波素子、ＺｎＯ／窒化ホウ素の
積層構造を有する表面弾性波素子、および、ＺｎＯ／サ
ファイアの積層構造を有する表面弾性波素子、等が開発
されている。
表面弾性波の伝搬速度が高速であって電気機械結合係数
が大きいことが望まれており、このような特性を得るこ
とを目的として、例えば、表面弾性波が高速に伝搬し得
る硬質膜であるダイヤモンドの上に圧電体膜であるＺｎ
Ｏが形成された積層構造（以下では、「ＺｎＯ／ダイヤ
モンドの積層構造」の如く記載する。）を有する表面弾
性波素子、ＬｉＮｂＯ3／ダイヤモンドの積層構造を有
する表面弾性波素子、ＬｉＴａＯ3／ダイヤモンドの積
層構造を有する表面弾性波素子、ＺｎＯ／窒化ホウ素の
積層構造を有する表面弾性波素子、および、ＺｎＯ／サ
ファイアの積層構造を有する表面弾性波素子、等が開発
されている。
【０００４】また、表面弾性波の伝搬速度が高速であっ
て電気機械結合係数が大きいことに加えて周波数温度特
性（ＴＣＦ）が小さいものを得ることを目的として、Ｓ
ｉＯ2／ＺｎＯ／ダイヤモンドの積層構造を有する表面
弾性波素子や、ＳｉＯ2／ＬｉＮｂＯ3／ダイヤモンドの
積層構造を有する表面弾性波素子が開発されている。
て電気機械結合係数が大きいことに加えて周波数温度特
性（ＴＣＦ）が小さいものを得ることを目的として、Ｓ
ｉＯ2／ＺｎＯ／ダイヤモンドの積層構造を有する表面
弾性波素子や、ＳｉＯ2／ＬｉＮｂＯ3／ダイヤモンドの
積層構造を有する表面弾性波素子が開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような硬質膜上に圧電体膜が形成された積層構造を有す
る表面弾性波素子は、圧電体膜の膜厚や膜質に依存して
非常に敏感に特性が変化する。また、圧電体膜の膜厚や
膜質は、表面弾性波素子作製工程における条件や環境に
大きく影響される。したがって、所望の特性を有する表
面弾性波素子を高い歩留まりで作製することは困難であ
る。
ような硬質膜上に圧電体膜が形成された積層構造を有す
る表面弾性波素子は、圧電体膜の膜厚や膜質に依存して
非常に敏感に特性が変化する。また、圧電体膜の膜厚や
膜質は、表面弾性波素子作製工程における条件や環境に
大きく影響される。したがって、所望の特性を有する表
面弾性波素子を高い歩留まりで作製することは困難であ
る。
【０００６】例えば、硬質膜の上に圧電体膜が形成され
更にその上に電極を有する構造（電極／圧電体の構造）
の表面弾性波素子を作製する方法として、圧電体膜の上
にＡｌ等の金属層を形成し、Ｃｌ2 等の反応性ガスを用
いたドライエッチングにより金属層を所定パターンとし
て電極を形成する方法が考えられるが、このドライエッ
チングの際に圧電体膜までエッチングされたり、ダメー
ジを受けたりすることがある。また、酸やアルカリを用
いたウェットエッチングに金属層を所定パターンとして
電極を形成する方法も考えられるが、このウェットエッ
チングの際にも圧電体膜までエッチングされる場合があ
る。このように圧電体膜までエッチングされると、圧電
体膜の膜厚が変化するだけでなく、圧電体膜の膜質が劣
化し、表面弾性波の伝搬損失が増大し、表面弾性波素子
の挿入損失が増大する。さらに、ウェットエッチングの
場合には、電極の線幅のばらつきが大きく、歩留まりが
低下する要因となる。
更にその上に電極を有する構造（電極／圧電体の構造）
の表面弾性波素子を作製する方法として、圧電体膜の上
にＡｌ等の金属層を形成し、Ｃｌ2 等の反応性ガスを用
いたドライエッチングにより金属層を所定パターンとし
て電極を形成する方法が考えられるが、このドライエッ
チングの際に圧電体膜までエッチングされたり、ダメー
ジを受けたりすることがある。また、酸やアルカリを用
いたウェットエッチングに金属層を所定パターンとして
電極を形成する方法も考えられるが、このウェットエッ
チングの際にも圧電体膜までエッチングされる場合があ
る。このように圧電体膜までエッチングされると、圧電
体膜の膜厚が変化するだけでなく、圧電体膜の膜質が劣
化し、表面弾性波の伝搬損失が増大し、表面弾性波素子
の挿入損失が増大する。さらに、ウェットエッチングの
場合には、電極の線幅のばらつきが大きく、歩留まりが
低下する要因となる。
【０００７】また、硬質膜と圧電体膜との間に電極を有
する構造（圧電体／電極の構造）の表面弾性波素子を作
製する方法として、硬質膜上に形成された金属層をドラ
イエッチングまたはウェットエッチングして電極を形成
し、その上に圧電体膜を形成する方法が考えられる。し
かし、ドライエッチングによる電極形成では、電極用金
属とエッチングガスとの化合物等により硬質膜の表面が
汚染され、その汚染された硬質膜の表面に圧電体膜を形
成すると良質の圧電体膜が得られず、表面弾性波の伝搬
損失が増大し、表面弾性波素子の挿入損失が増大して、
歩留まりが低下する。ウェットエッチングによる電極形
成では、このような問題が生じないものの、電極の線幅
のばらつきが大きく、歩留まりが低下する。
する構造（圧電体／電極の構造）の表面弾性波素子を作
製する方法として、硬質膜上に形成された金属層をドラ
イエッチングまたはウェットエッチングして電極を形成
し、その上に圧電体膜を形成する方法が考えられる。し
かし、ドライエッチングによる電極形成では、電極用金
属とエッチングガスとの化合物等により硬質膜の表面が
汚染され、その汚染された硬質膜の表面に圧電体膜を形
成すると良質の圧電体膜が得られず、表面弾性波の伝搬
損失が増大し、表面弾性波素子の挿入損失が増大して、
歩留まりが低下する。ウェットエッチングによる電極形
成では、このような問題が生じないものの、電極の線幅
のばらつきが大きく、歩留まりが低下する。
【０００８】さらに、上記の電極／圧電体の構造および
圧電体／電極の構造の何れの場合にも、高温保存時に、
電極を構成する金属原子が電極から圧電体膜へ拡散する
ことにより圧電体膜の膜質が変化し、したがって、中心
周波数が大きくずれてしまうという問題点もある。
圧電体／電極の構造の何れの場合にも、高温保存時に、
電極を構成する金属原子が電極から圧電体膜へ拡散する
ことにより圧電体膜の膜質が変化し、したがって、中心
周波数が大きくずれてしまうという問題点もある。
【０００９】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、良質な圧電体膜と所望の線幅の電極と
を有することにより、従来より低い挿入損失を有し、さ
らに高温保存時の中心周波数のずれが小さい表面弾性波
素子、および、このような表面弾性波素子を高歩留まり
で実現するのに好適な圧電体複合基板を提供することを
目的とする。
れたものであり、良質な圧電体膜と所望の線幅の電極と
を有することにより、従来より低い挿入損失を有し、さ
らに高温保存時の中心周波数のずれが小さい表面弾性波
素子、および、このような表面弾性波素子を高歩留まり
で実現するのに好適な圧電体複合基板を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る圧電体複合
基板は、少なくとも表面弾性波を伝搬させる硬質膜が表
面に形成された基板と、硬質膜の上に形成された圧電体
膜と、圧電体膜の上に形成された厚みが２ｎｍ〜６０ｎ
ｍの絶縁体膜とを備えることを特徴とする。この圧電体
複合基板によれば、圧電体膜の上に絶縁体膜を有するこ
とから、その上に電極を形成するときにも圧電体膜の品
質が維持され、低い挿入損失を実現する。また、電極か
ら圧電体膜への金属原子の拡散は絶縁体膜により阻止さ
れ、高温保存時の中心周波数のずれが小さくなる。
基板は、少なくとも表面弾性波を伝搬させる硬質膜が表
面に形成された基板と、硬質膜の上に形成された圧電体
膜と、圧電体膜の上に形成された厚みが２ｎｍ〜６０ｎ
ｍの絶縁体膜とを備えることを特徴とする。この圧電体
複合基板によれば、圧電体膜の上に絶縁体膜を有するこ
とから、その上に電極を形成するときにも圧電体膜の品
質が維持され、低い挿入損失を実現する。また、電極か
ら圧電体膜への金属原子の拡散は絶縁体膜により阻止さ
れ、高温保存時の中心周波数のずれが小さくなる。
【００１１】この圧電体複合基板の硬質膜は、ダイヤモ
ンド、窒化ホウ素およびサファイアの何れかからなるの
が伝搬速度が大きい点で好適であり、圧電体膜は、Ｚｎ
Ｏ、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3およびＡｌＮの何れかか
らなるのが電気機械結合係数が大きい点で好適であり、
絶縁体膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯxＮy、ＳｉＯ2、ＳｉＯxＦ
yおよびＡｌ2Ｏ3の何れかからなるのが絶縁性が良好で
ある点で好適である。
ンド、窒化ホウ素およびサファイアの何れかからなるの
が伝搬速度が大きい点で好適であり、圧電体膜は、Ｚｎ
Ｏ、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3およびＡｌＮの何れかか
らなるのが電気機械結合係数が大きい点で好適であり、
絶縁体膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯxＮy、ＳｉＯ2、ＳｉＯxＦ
yおよびＡｌ2Ｏ3の何れかからなるのが絶縁性が良好で
ある点で好適である。
【００１２】本発明に係る表面弾性波素子は、少なくと
も表面弾性波を伝搬させる硬質膜が表面に形成された基
板と、硬質膜の上に形成された圧電体膜と、圧電体膜に
歪みを生じさせ表面弾性波を発生させる電極と、圧電体
膜と電極との間に形成された絶縁膜とを備えることを特
徴とする。この表面弾性波素子によれば、電極に電気信
号が印加されると圧電体膜に歪みが生じて表面弾性波が
硬質膜を伝搬し、或いは、硬質膜を伝搬する表面弾性波
が電極により電気信号として取り出される。本発明の表
面弾性波素子は、電極／絶縁体膜／圧電体膜／硬質膜の
構造からなる。この場合、圧電体膜と電極との間に絶縁
体膜を有していることから、ドライエッチングにより電
極を形成しても、圧電体膜がダメージを受けたりエッチ
ングされることなく、従って、圧電体膜は良質のものと
なり、また、電極は所望の線幅のものとなる。さらに、
本発明の表面弾性波素子は、圧電体膜／絶縁体膜／電極
／硬質膜の構造からなる。この場合、圧電体膜と電極と
の間に絶縁体膜を有していることから、ドライエッチン
グにより電極を形成しても、硬質膜表面の汚染より絶縁
体膜が圧電体膜を保護し、従って、良質な圧電体膜を形
成でき、また、電極は所望の線幅のものとなる。この結
果、従来より低い挿入損失を高歩留まりで実現する。ま
た、電極／絶縁体膜／圧電体膜／硬質膜の構造および圧
電体膜／絶縁体膜／電極／硬質膜の構造のいずれの場合
でも、電極から圧電体膜への金属電子の拡散は絶縁体膜
により阻止され、高温保存時における中心周波数のずれ
が小さい。
も表面弾性波を伝搬させる硬質膜が表面に形成された基
板と、硬質膜の上に形成された圧電体膜と、圧電体膜に
歪みを生じさせ表面弾性波を発生させる電極と、圧電体
膜と電極との間に形成された絶縁膜とを備えることを特
徴とする。この表面弾性波素子によれば、電極に電気信
号が印加されると圧電体膜に歪みが生じて表面弾性波が
硬質膜を伝搬し、或いは、硬質膜を伝搬する表面弾性波
が電極により電気信号として取り出される。本発明の表
面弾性波素子は、電極／絶縁体膜／圧電体膜／硬質膜の
構造からなる。この場合、圧電体膜と電極との間に絶縁
体膜を有していることから、ドライエッチングにより電
極を形成しても、圧電体膜がダメージを受けたりエッチ
ングされることなく、従って、圧電体膜は良質のものと
なり、また、電極は所望の線幅のものとなる。さらに、
本発明の表面弾性波素子は、圧電体膜／絶縁体膜／電極
／硬質膜の構造からなる。この場合、圧電体膜と電極と
の間に絶縁体膜を有していることから、ドライエッチン
グにより電極を形成しても、硬質膜表面の汚染より絶縁
体膜が圧電体膜を保護し、従って、良質な圧電体膜を形
成でき、また、電極は所望の線幅のものとなる。この結
果、従来より低い挿入損失を高歩留まりで実現する。ま
た、電極／絶縁体膜／圧電体膜／硬質膜の構造および圧
電体膜／絶縁体膜／電極／硬質膜の構造のいずれの場合
でも、電極から圧電体膜への金属電子の拡散は絶縁体膜
により阻止され、高温保存時における中心周波数のずれ
が小さい。
【００１３】これらの表面弾性波素子は、最上部にＳｉ
Ｏ2 膜が形成されているのが小さい周波数温度係数を有
する点で好適である。これら何れの場合にも、上記と同
様の作用・効果を奏する。
Ｏ2 膜が形成されているのが小さい周波数温度係数を有
する点で好適である。これら何れの場合にも、上記と同
様の作用・効果を奏する。
【００１４】この表面弾性波素子の硬質膜は、ダイヤモ
ンド、窒化ホウ素およびサファイアの何れかからなるの
が伝搬速度が大きい点で好適であり、圧電体膜は、Ｚｎ
Ｏ、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3およびＡｌＮの何れかか
らなるのが電気機械結合係数が大きい点で好適であり、
絶縁体膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯxＮy、ＳｉＯ2、ＳｉＯxＦ
yおよびＡｌ2Ｏ3の何れかからなるのが絶縁性が良好で
ある点で好適である。
ンド、窒化ホウ素およびサファイアの何れかからなるの
が伝搬速度が大きい点で好適であり、圧電体膜は、Ｚｎ
Ｏ、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3およびＡｌＮの何れかか
らなるのが電気機械結合係数が大きい点で好適であり、
絶縁体膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯxＮy、ＳｉＯ2、ＳｉＯxＦ
yおよびＡｌ2Ｏ3の何れかからなるのが絶縁性が良好で
ある点で好適である。
【００１５】また、この表面弾性波素子は、絶縁体膜の
厚みをｈとし、表面弾性波の波数をｋとしたときに、ｋ
とｈとの積が０．００３〜０．１であることを特徴とす
る。この場合には、絶縁体膜を有さない従来の表面弾性
波素子と同程度の表面弾性波の伝搬速度、電気機械結合
係数および周波数温度特性を有する。
厚みをｈとし、表面弾性波の波数をｋとしたときに、ｋ
とｈとの積が０．００３〜０．１であることを特徴とす
る。この場合には、絶縁体膜を有さない従来の表面弾性
波素子と同程度の表面弾性波の伝搬速度、電気機械結合
係数および周波数温度特性を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。
【００１７】（第１の実施形態）先ず、本発明に係る表
面弾性波素子および圧電体複合基板の第１の実施形態に
ついて説明する。図１は、第１の実施形態に係る表面弾
性波素子の断面図である。本実施形態に係る表面弾性波
素子は、単結晶のＳｉウェハ１１の上に順次に硬質膜１
２、圧電体膜１３および絶縁体膜１４が形成され、その
絶縁体膜１４の上に櫛形の電極１５が形成されており、
更にこれらの上にＳｉＯ2膜１６が形成されている。な
お、この図に示した要素のうちＳｉウェハ１１、硬質膜
１２、圧電体膜１３および絶縁体膜１４は、本実施形態
に係る圧電体複合基板である。
面弾性波素子および圧電体複合基板の第１の実施形態に
ついて説明する。図１は、第１の実施形態に係る表面弾
性波素子の断面図である。本実施形態に係る表面弾性波
素子は、単結晶のＳｉウェハ１１の上に順次に硬質膜１
２、圧電体膜１３および絶縁体膜１４が形成され、その
絶縁体膜１４の上に櫛形の電極１５が形成されており、
更にこれらの上にＳｉＯ2膜１６が形成されている。な
お、この図に示した要素のうちＳｉウェハ１１、硬質膜
１２、圧電体膜１３および絶縁体膜１４は、本実施形態
に係る圧電体複合基板である。
【００１８】硬質膜１２は、表面弾性波を高速に伝搬さ
せ得る材料からなる膜であり、例えば、ダイヤモンド、
窒化ホウ素またはサファイア等からなる。この硬質膜１
２は、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉウェハ１１上
に形成される。
せ得る材料からなる膜であり、例えば、ダイヤモンド、
窒化ホウ素またはサファイア等からなる。この硬質膜１
２は、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉウェハ１１上
に形成される。
【００１９】圧電体膜１３は、電気機械結合係数が大き
い材料からなる膜であり、例えば、ＺｎＯ、ＬｉＴａＯ
3、ＬｉＮｂＯ3またはＡｌＮ等からなる。この圧電体膜
１３は、例えばスパッタリング法により硬質膜１２の上
に形成される。
い材料からなる膜であり、例えば、ＺｎＯ、ＬｉＴａＯ
3、ＬｉＮｂＯ3またはＡｌＮ等からなる。この圧電体膜
１３は、例えばスパッタリング法により硬質膜１２の上
に形成される。
【００２０】絶縁体膜１４は、絶縁性の材料からなる膜
であり、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯxＮy、ＳｉＯ2、Ｓｉ
ＯxＦyまたはＡｌ2Ｏ3等からなる。この絶縁体膜１４
は、例えばスパッタリング法により圧電体膜１３の上に
形成される。
であり、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯxＮy、ＳｉＯ2、Ｓｉ
ＯxＦyまたはＡｌ2Ｏ3等からなる。この絶縁体膜１４
は、例えばスパッタリング法により圧電体膜１３の上に
形成される。
【００２１】電極１５は、櫛形の形状を有し、電気信号
印加により圧電体膜１３に歪みを生じさせ表面弾性波を
発生させるもので、例えばＡｌ等の導電性金属からな
る。この電極１５は、例えば、抵抗加熱法による真空蒸
着により絶縁体膜１４の上に金属膜を形成した後、ドラ
イエッチング法またはウェットエッチング法により櫛形
とされて形成される。
印加により圧電体膜１３に歪みを生じさせ表面弾性波を
発生させるもので、例えばＡｌ等の導電性金属からな
る。この電極１５は、例えば、抵抗加熱法による真空蒸
着により絶縁体膜１４の上に金属膜を形成した後、ドラ
イエッチング法またはウェットエッチング法により櫛形
とされて形成される。
【００２２】また、ＳｉＯ2膜１６は、より小さな周波
数温度特性を得る為に設けられた膜である。このＳｉＯ
2膜１６は、例えばスパッタリング法により絶縁体膜１
４および圧電体膜１５の上に形成される。
数温度特性を得る為に設けられた膜である。このＳｉＯ
2膜１６は、例えばスパッタリング法により絶縁体膜１
４および圧電体膜１５の上に形成される。
【００２３】このように、本実施形態に係る表面弾性波
素子は、圧電体膜１３と電極１５との間に絶縁体膜１４
を有していることから、ドライエッチングにより電極１
５を形成する場合であっても、圧電体膜１３がエッチン
グされることなく、したがって、圧電体膜１３は良質の
ものとなり、低い挿入損失が実現できる。また、電極１
５は所望の線幅のものとなり、歩留まりが高くなる。さ
らに、電極１５から圧電体膜１３への金属原子の拡散は
絶縁体膜１４により阻止され、高温保存時における中心
周波数のずれが小さくなる。
素子は、圧電体膜１３と電極１５との間に絶縁体膜１４
を有していることから、ドライエッチングにより電極１
５を形成する場合であっても、圧電体膜１３がエッチン
グされることなく、したがって、圧電体膜１３は良質の
ものとなり、低い挿入損失が実現できる。また、電極１
５は所望の線幅のものとなり、歩留まりが高くなる。さ
らに、電極１５から圧電体膜１３への金属原子の拡散は
絶縁体膜１４により阻止され、高温保存時における中心
周波数のずれが小さくなる。
【００２４】次に、本実施形態に係る表面弾性波素子の
２つの実施例ＡおよびＢについて説明する。実施例Ａお
よびＢそれぞれに係る表面弾性波素子は共に、Ｓｉウェ
ハ１１が厚み８００μｍであり、硬質膜１２が厚み２０
μｍのダイヤモンドであり、圧電体膜１３が厚み０．６
８μｍのＺｎＯであり、電極１５が厚み０．０４μｍで
線幅０．９μｍのＡｌからなる櫛形のシングル電極（波
長３．６μｍ）であり、ＳｉＯ2膜１６が厚み０．５１
μｍである。また、実施例Ａに係る表面弾性波素子で
は、絶縁体膜１４がｋｈ値０〜０．４のＳｉＯ2であ
り、実施例Ｂに係る表面弾性波素子では、絶縁体膜１４
がｋｈ値０〜０．４のＡｌ2Ｏ3である。ここで、ｋｈ値
は、表面弾性波の波長をλとし、その波数をｋ（＝２π
／λ）とし、絶縁体膜１４の厚みをｈとしたときに、ｋ
とｈとの積で表される値である。すなわち、実施例Ａに
係る表面弾性波素子は、ＳｉＯ2／Ａｌ電極／ＳｉＯ2／
ＺｎＯ／ダイヤモンドの積層構造がＳｉウェハ１１上に
形成されたものであり、実施例Ｂに係る表面弾性波素子
は、ＳｉＯ2／Ａｌ電極／Ａｌ2Ｏ3／ＺｎＯ／ダイヤモ
ンドの積層構造がＳｉウェハ１１上に形成されたもので
ある。
２つの実施例ＡおよびＢについて説明する。実施例Ａお
よびＢそれぞれに係る表面弾性波素子は共に、Ｓｉウェ
ハ１１が厚み８００μｍであり、硬質膜１２が厚み２０
μｍのダイヤモンドであり、圧電体膜１３が厚み０．６
８μｍのＺｎＯであり、電極１５が厚み０．０４μｍで
線幅０．９μｍのＡｌからなる櫛形のシングル電極（波
長３．６μｍ）であり、ＳｉＯ2膜１６が厚み０．５１
μｍである。また、実施例Ａに係る表面弾性波素子で
は、絶縁体膜１４がｋｈ値０〜０．４のＳｉＯ2であ
り、実施例Ｂに係る表面弾性波素子では、絶縁体膜１４
がｋｈ値０〜０．４のＡｌ2Ｏ3である。ここで、ｋｈ値
は、表面弾性波の波長をλとし、その波数をｋ（＝２π
／λ）とし、絶縁体膜１４の厚みをｈとしたときに、ｋ
とｈとの積で表される値である。すなわち、実施例Ａに
係る表面弾性波素子は、ＳｉＯ2／Ａｌ電極／ＳｉＯ2／
ＺｎＯ／ダイヤモンドの積層構造がＳｉウェハ１１上に
形成されたものであり、実施例Ｂに係る表面弾性波素子
は、ＳｉＯ2／Ａｌ電極／Ａｌ2Ｏ3／ＺｎＯ／ダイヤモ
ンドの積層構造がＳｉウェハ１１上に形成されたもので
ある。
【００２５】図２は、実施例Ａにおける絶縁体膜１４で
あるＳｉＯ2のｋｈ値に対する表面弾性波の伝搬速度お
よび電気機械結合係数それぞれの変化を示すグラフであ
る。図２（ａ）は表面弾性波の伝搬速度の変化を示し、
図２（ｂ）は電気機械結合係数の変化を示す。なお、図
２（ａ）および（ｂ）それぞれにおいて、ｋｈ＝０のと
きの表面弾性波の伝搬速度および電気機械結合係数それ
ぞれは、従来の表面弾性波素子の場合に相当する。この
グラフから判るように、絶縁体膜１４であるＳｉＯ2の
ｋｈ値が大きくなるに従い、表面弾性波の伝搬速度およ
び電気機械結合係数は小さくなるが、ｋｈ値が０．１以
下であれば、表面弾性波の伝搬速度および電気機械結合
係数の低下への影響が小さい。
あるＳｉＯ2のｋｈ値に対する表面弾性波の伝搬速度お
よび電気機械結合係数それぞれの変化を示すグラフであ
る。図２（ａ）は表面弾性波の伝搬速度の変化を示し、
図２（ｂ）は電気機械結合係数の変化を示す。なお、図
２（ａ）および（ｂ）それぞれにおいて、ｋｈ＝０のと
きの表面弾性波の伝搬速度および電気機械結合係数それ
ぞれは、従来の表面弾性波素子の場合に相当する。この
グラフから判るように、絶縁体膜１４であるＳｉＯ2の
ｋｈ値が大きくなるに従い、表面弾性波の伝搬速度およ
び電気機械結合係数は小さくなるが、ｋｈ値が０．１以
下であれば、表面弾性波の伝搬速度および電気機械結合
係数の低下への影響が小さい。
【００２６】図３は、絶縁体膜１４であるＳｉＯ2の厚
みを５ｎｍとして実施例Ａに係る表面弾性波素子を８０
０個作製したものの挿入損失分布を示すグラフである。
図４は、絶縁体膜１４であるＡｌ2Ｏ3の厚みを５ｎｍと
して実施例Ｂに係る表面弾性波素子を８００個作製した
ものの挿入損失分布を示すグラフである。図５は、Ｓｉ
Ｏ2／Ａｌ電極／ＺｎＯ／ダイヤモンドの積層構造を有
する従来の表面弾性波素子を８００個作製したものの挿
入損失分布を示すグラフである。これらのグラフから判
るように、実施例ＡおよびＢそれぞれに係る表面弾性波
素子では、挿入損失のピークが１０ｄＢ〜１１ｄＢの範
囲にあるのに対して、従来の表面弾性波素子では、挿入
損失のピークが１２ｄＢ以上のところにある。実施例Ａ
およびＢそれぞれに係る表面弾性波素子は、従来の表面
弾性波素子と比べて挿入損失が小さい。
みを５ｎｍとして実施例Ａに係る表面弾性波素子を８０
０個作製したものの挿入損失分布を示すグラフである。
図４は、絶縁体膜１４であるＡｌ2Ｏ3の厚みを５ｎｍと
して実施例Ｂに係る表面弾性波素子を８００個作製した
ものの挿入損失分布を示すグラフである。図５は、Ｓｉ
Ｏ2／Ａｌ電極／ＺｎＯ／ダイヤモンドの積層構造を有
する従来の表面弾性波素子を８００個作製したものの挿
入損失分布を示すグラフである。これらのグラフから判
るように、実施例ＡおよびＢそれぞれに係る表面弾性波
素子では、挿入損失のピークが１０ｄＢ〜１１ｄＢの範
囲にあるのに対して、従来の表面弾性波素子では、挿入
損失のピークが１２ｄＢ以上のところにある。実施例Ａ
およびＢそれぞれに係る表面弾性波素子は、従来の表面
弾性波素子と比べて挿入損失が小さい。
【００２７】図６は、絶縁体膜１４であるＳｉＯ2の厚
みを５ｎｍとした実施例Ａに係る表面弾性波素子、絶縁
体膜１４であるＡｌ2Ｏ3の厚みを５ｎｍとした実施例Ｂ
に係る表面弾性波素子、および、ＳｉＯ2／Ａｌ電極／
ＺｎＯ／ダイヤモンドの積層構造を有する従来の表面弾
性波素子それぞれについて、表面弾性波の伝搬速度と周
波数温度特性（ＴＣＦ）とをまとめた図表である。この
図表から判るように、実施例ＡおよびＢそれぞれに係る
表面弾性波素子は、従来の表面弾性波素子と同程度の表
面弾性波の伝搬速度と周波数温度特性（ＴＣＦ）とを有
しており、表面弾性波の伝搬速度は、８０００〜１００
００ｍ／ｓであり、周波数温度特性（ＴＣＦ）は、−１
０〜１０ｐｐｍ／℃である。
みを５ｎｍとした実施例Ａに係る表面弾性波素子、絶縁
体膜１４であるＡｌ2Ｏ3の厚みを５ｎｍとした実施例Ｂ
に係る表面弾性波素子、および、ＳｉＯ2／Ａｌ電極／
ＺｎＯ／ダイヤモンドの積層構造を有する従来の表面弾
性波素子それぞれについて、表面弾性波の伝搬速度と周
波数温度特性（ＴＣＦ）とをまとめた図表である。この
図表から判るように、実施例ＡおよびＢそれぞれに係る
表面弾性波素子は、従来の表面弾性波素子と同程度の表
面弾性波の伝搬速度と周波数温度特性（ＴＣＦ）とを有
しており、表面弾性波の伝搬速度は、８０００〜１００
００ｍ／ｓであり、周波数温度特性（ＴＣＦ）は、−１
０〜１０ｐｐｍ／℃である。
【００２８】図７は、絶縁体膜１４であるＳｉＯ2の厚
みを５ｎｍとした実施例Ａに係る表面弾性波素子を温度
１２５℃で保存した場合における中心周波数のずれを示
すグラフである。図８は、絶縁体膜１４であるＡｌ2Ｏ3
の厚みを５ｎｍとした実施例Ｂに係る表面弾性波素子を
温度１２５℃で保存した場合における中心周波数のずれ
を示すグラフである。なお、これらのグラフそれぞれに
は、従来の表面弾性波素子を温度１２５℃で保存した場
合における中心周波数のずれをも示している。これらの
グラフから判るように、実施例ＡおよびＢそれぞれに係
る表面弾性波素子は、従来の表面弾性波素子と比べて、
中心周波数のずれが半分程度にまで低減されている。
みを５ｎｍとした実施例Ａに係る表面弾性波素子を温度
１２５℃で保存した場合における中心周波数のずれを示
すグラフである。図８は、絶縁体膜１４であるＡｌ2Ｏ3
の厚みを５ｎｍとした実施例Ｂに係る表面弾性波素子を
温度１２５℃で保存した場合における中心周波数のずれ
を示すグラフである。なお、これらのグラフそれぞれに
は、従来の表面弾性波素子を温度１２５℃で保存した場
合における中心周波数のずれをも示している。これらの
グラフから判るように、実施例ＡおよびＢそれぞれに係
る表面弾性波素子は、従来の表面弾性波素子と比べて、
中心周波数のずれが半分程度にまで低減されている。
【００２９】以上のように、本実施形態に係る表面弾性
波素子は、従来の表面弾性波素子と比べて、伝搬速度、
電気機械結合係数および周波数温度特性（ＴＣＦ）が同
程度であり、挿入損失が小さく、高温保温時における中
心周波数のずれが小さい。また、本実施形態に係る表面
弾性波素子は高い歩留まりで作製され得る。
波素子は、従来の表面弾性波素子と比べて、伝搬速度、
電気機械結合係数および周波数温度特性（ＴＣＦ）が同
程度であり、挿入損失が小さく、高温保温時における中
心周波数のずれが小さい。また、本実施形態に係る表面
弾性波素子は高い歩留まりで作製され得る。
【００３０】（第２の実施形態）次に、本発明に係る表
面弾性波素子および圧電体複合基板の第２の実施形態に
ついて説明する。図９は、第２の実施形態に係る表面弾
性波素子の断面図である。本実施形態に係る表面弾性波
素子は、単結晶のＳｉウェハ２１の上に順次に硬質膜２
２、圧電体膜２３および絶縁体膜２４が形成され、その
絶縁体膜２４の上に櫛形の電極２５が形成されている。
なお、この図に示した要素のうちＳｉウェハ２１、硬質
膜２２、圧電体膜２３および絶縁体膜２４は、本実施形
態に係る圧電体複合基板である。
面弾性波素子および圧電体複合基板の第２の実施形態に
ついて説明する。図９は、第２の実施形態に係る表面弾
性波素子の断面図である。本実施形態に係る表面弾性波
素子は、単結晶のＳｉウェハ２１の上に順次に硬質膜２
２、圧電体膜２３および絶縁体膜２４が形成され、その
絶縁体膜２４の上に櫛形の電極２５が形成されている。
なお、この図に示した要素のうちＳｉウェハ２１、硬質
膜２２、圧電体膜２３および絶縁体膜２４は、本実施形
態に係る圧電体複合基板である。
【００３１】硬質膜２２は、表面弾性波を高速に伝搬さ
せ得る材料からなる膜であり、例えば、ダイヤモンド、
窒化ホウ素またはサファイア等からなる。圧電体膜２３
は、電気機械結合係数が大きい材料からなる膜であり、
例えば、ＺｎＯ、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3またはＡｌ
Ｎ等からなる。絶縁体膜２４は、絶縁性の材料からなる
膜であり、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯxＮy、ＳｉＯ2、Ｓ
ｉＯxＦyまたはＡｌ2Ｏ3等からなる。電極２５は、櫛形
の形状を有し、電気信号印加により圧電体膜２３に歪み
を生じさせ表面弾性波を発生させるもので、例えばＡｌ
等の導電性金属からなる。
せ得る材料からなる膜であり、例えば、ダイヤモンド、
窒化ホウ素またはサファイア等からなる。圧電体膜２３
は、電気機械結合係数が大きい材料からなる膜であり、
例えば、ＺｎＯ、ＬｉＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3またはＡｌ
Ｎ等からなる。絶縁体膜２４は、絶縁性の材料からなる
膜であり、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯxＮy、ＳｉＯ2、Ｓ
ｉＯxＦyまたはＡｌ2Ｏ3等からなる。電極２５は、櫛形
の形状を有し、電気信号印加により圧電体膜２３に歪み
を生じさせ表面弾性波を発生させるもので、例えばＡｌ
等の導電性金属からなる。
【００３２】このように、本実施形態に係る表面弾性波
素子でも、圧電体膜２３と電極２５との間に絶縁体膜２
４を有していることから、ドライエッチングにより電極
２５を形成する場合であっても、圧電体膜２３がエッチ
ングされることなく、したがって、圧電体膜２３は良質
のものとなり、低い挿入損失が実現できる。また、電極
２５は所望の線幅のものとなり、歩留まりが高くなる。
さらに、電極２５から圧電体膜２３への金属原子の拡散
は絶縁体膜２４により阻止され、高温保存時におけ中心
周波数のずれが小さい。
素子でも、圧電体膜２３と電極２５との間に絶縁体膜２
４を有していることから、ドライエッチングにより電極
２５を形成する場合であっても、圧電体膜２３がエッチ
ングされることなく、したがって、圧電体膜２３は良質
のものとなり、低い挿入損失が実現できる。また、電極
２５は所望の線幅のものとなり、歩留まりが高くなる。
さらに、電極２５から圧電体膜２３への金属原子の拡散
は絶縁体膜２４により阻止され、高温保存時におけ中心
周波数のずれが小さい。
【００３３】次に、本実施形態に係る表面弾性波素子の
２つの実施例ＣおよびＤについて説明する。実施例Ｃお
よびＤそれぞれに係る表面弾性波素子は共に、Ｓｉウェ
ハ２１が厚み８００μｍであり、硬質膜２２が厚み３５
０μｍのサファイアであり、圧電体膜２３が厚み０．５
４μｍのＺｎＯであり、電極２５が厚み０．０５μｍで
線幅０．９μｍのＡｌからなる櫛形のダブル電極（波長
１．８μｍ）である。また、実施例Ｃに係る表面弾性波
素子では、絶縁体膜２４がｋｈ値０〜０．４のＳｉＯ2
であり、実施例Ｄに係る表面弾性波素子では、絶縁体膜
２４がｋｈ値０〜０．４のＳｉＮである。すなわち、実
施例Ｃに係る表面弾性波素子は、Ａｌ電極／ＳｉＯ2／
ＺｎＯ／サファイアの積層構造がＳｉウェハ２１上に形
成されたものであり、実施例Ｄに係る表面弾性波素子
は、Ａｌ電極／ＳｉＮ／ＺｎＯ／サファイアの積層構造
がＳｉウェハ２１上に形成されたものである。
２つの実施例ＣおよびＤについて説明する。実施例Ｃお
よびＤそれぞれに係る表面弾性波素子は共に、Ｓｉウェ
ハ２１が厚み８００μｍであり、硬質膜２２が厚み３５
０μｍのサファイアであり、圧電体膜２３が厚み０．５
４μｍのＺｎＯであり、電極２５が厚み０．０５μｍで
線幅０．９μｍのＡｌからなる櫛形のダブル電極（波長
１．８μｍ）である。また、実施例Ｃに係る表面弾性波
素子では、絶縁体膜２４がｋｈ値０〜０．４のＳｉＯ2
であり、実施例Ｄに係る表面弾性波素子では、絶縁体膜
２４がｋｈ値０〜０．４のＳｉＮである。すなわち、実
施例Ｃに係る表面弾性波素子は、Ａｌ電極／ＳｉＯ2／
ＺｎＯ／サファイアの積層構造がＳｉウェハ２１上に形
成されたものであり、実施例Ｄに係る表面弾性波素子
は、Ａｌ電極／ＳｉＮ／ＺｎＯ／サファイアの積層構造
がＳｉウェハ２１上に形成されたものである。
【００３４】図１０は、実施例Ｃにおける絶縁体膜２４
であるＳｉＯ2のｋｈ値に対する表面弾性波の伝搬速度
および電気機械結合係数それぞれの変化を示すグラフで
ある。図１０（ａ）は表面弾性波の伝搬速度の変化を示
し、図１０（ｂ）は電気機械結合係数の変化を示す。な
お、図１０（ａ）および（ｂ）それぞれにおいて、ｋｈ
＝０のときの表面弾性波の伝搬速度および電気機械結合
係数それぞれは、従来の表面弾性波素子の場合に相当す
る。このグラフから判るように、絶縁体膜２４であるＳ
ｉＯ2のｋｈ値が大きくなるに従い、表面弾性波の伝搬
速度および電気機械結合係数は小さくなるが、ｋｈ値が
０．１以下であれば、表面弾性波の伝搬速度および電気
機械結合係数の低下への影響が小さい。
であるＳｉＯ2のｋｈ値に対する表面弾性波の伝搬速度
および電気機械結合係数それぞれの変化を示すグラフで
ある。図１０（ａ）は表面弾性波の伝搬速度の変化を示
し、図１０（ｂ）は電気機械結合係数の変化を示す。な
お、図１０（ａ）および（ｂ）それぞれにおいて、ｋｈ
＝０のときの表面弾性波の伝搬速度および電気機械結合
係数それぞれは、従来の表面弾性波素子の場合に相当す
る。このグラフから判るように、絶縁体膜２４であるＳ
ｉＯ2のｋｈ値が大きくなるに従い、表面弾性波の伝搬
速度および電気機械結合係数は小さくなるが、ｋｈ値が
０．１以下であれば、表面弾性波の伝搬速度および電気
機械結合係数の低下への影響が小さい。
【００３５】図１１は、絶縁体膜２４であるＳｉＯ2の
厚みを５ｎｍとして実施例Ｃに係る表面弾性波素子を８
００個作製したものの挿入損失分布を示すグラフであ
る。図１２は、絶縁体膜２４であるＳｉＮの厚みを５ｎ
ｍとして実施例Ｄに係る表面弾性波素子を８００個作製
したものの挿入損失分布を示すグラフである。図１３
は、Ａｌ電極／ＺｎＯ／サファイアの積層構造を有する
従来の表面弾性波素子を８００個作製したものの挿入損
失分布を示すグラフである。これらのグラフから判るよ
うに、実施例ＣおよびＤそれぞれに係る表面弾性波素子
では、挿入損失のピークが４ｄＢ程度のところにあるの
に対して、従来の表面弾性波素子では、挿入損失のピー
クが５ｄＢ以上のところにある。実施例ＣおよびＤそれ
ぞれに係る表面弾性波素子は、従来の表面弾性波素子と
比べて挿入損失が小さい。
厚みを５ｎｍとして実施例Ｃに係る表面弾性波素子を８
００個作製したものの挿入損失分布を示すグラフであ
る。図１２は、絶縁体膜２４であるＳｉＮの厚みを５ｎ
ｍとして実施例Ｄに係る表面弾性波素子を８００個作製
したものの挿入損失分布を示すグラフである。図１３
は、Ａｌ電極／ＺｎＯ／サファイアの積層構造を有する
従来の表面弾性波素子を８００個作製したものの挿入損
失分布を示すグラフである。これらのグラフから判るよ
うに、実施例ＣおよびＤそれぞれに係る表面弾性波素子
では、挿入損失のピークが４ｄＢ程度のところにあるの
に対して、従来の表面弾性波素子では、挿入損失のピー
クが５ｄＢ以上のところにある。実施例ＣおよびＤそれ
ぞれに係る表面弾性波素子は、従来の表面弾性波素子と
比べて挿入損失が小さい。
【００３６】図１４は、絶縁体膜２４であるＳｉＯ2の
厚みを５ｎｍとした実施例Ｃに係る表面弾性波素子、絶
縁体膜２４であるＳｉＮの厚みを５ｎｍとした実施例Ｄ
に係る表面弾性波素子、および、Ａｌ電極／ＺｎＯ／サ
ファイアの積層構造を有する従来の表面弾性波素子それ
ぞれについて、表面弾性波の伝搬速度と周波数温度特性
（ＴＣＦ）とをまとめた図表である。この図表から判る
ように、実施例ＣおよびＤそれぞれに係る表面弾性波素
子は、従来の表面弾性波素子と同程度の表面弾性波の伝
搬速度と周波数温度特性（ＴＣＦ）とを有しており、表
面弾性波の伝搬速度は、５２００〜５７００ｍ／ｓであ
り、周波数温度特性（ＴＣＦ）は、４０〜４５ｐｐｍ／
℃である。
厚みを５ｎｍとした実施例Ｃに係る表面弾性波素子、絶
縁体膜２４であるＳｉＮの厚みを５ｎｍとした実施例Ｄ
に係る表面弾性波素子、および、Ａｌ電極／ＺｎＯ／サ
ファイアの積層構造を有する従来の表面弾性波素子それ
ぞれについて、表面弾性波の伝搬速度と周波数温度特性
（ＴＣＦ）とをまとめた図表である。この図表から判る
ように、実施例ＣおよびＤそれぞれに係る表面弾性波素
子は、従来の表面弾性波素子と同程度の表面弾性波の伝
搬速度と周波数温度特性（ＴＣＦ）とを有しており、表
面弾性波の伝搬速度は、５２００〜５７００ｍ／ｓであ
り、周波数温度特性（ＴＣＦ）は、４０〜４５ｐｐｍ／
℃である。
【００３７】図１５は、絶縁体膜２４であるＳｉＯ2の
厚みを５ｎｍとした実施例Ｃに係る表面弾性波素子を温
度１２５℃で保存した場合における中心周波数のずれを
示すグラフである。図１６は、絶縁体膜２４であるＳｉ
Ｎの厚みを５ｎｍとした実施例Ｄに係る表面弾性波素子
を温度１２５℃で保存した場合における中心周波数のず
れを示すグラフである。なお、これらのグラフそれぞれ
には、従来の表面弾性波素子を温度１２５℃で保存した
場合における中心周波数のずれをも示している。これら
のグラフから判るように、実施例ＣおよびＤそれぞれに
係る表面弾性波素子は、従来の表面弾性波素子と比べ
て、中心周波数のずれが半分程度にまで低減されてい
る。
厚みを５ｎｍとした実施例Ｃに係る表面弾性波素子を温
度１２５℃で保存した場合における中心周波数のずれを
示すグラフである。図１６は、絶縁体膜２４であるＳｉ
Ｎの厚みを５ｎｍとした実施例Ｄに係る表面弾性波素子
を温度１２５℃で保存した場合における中心周波数のず
れを示すグラフである。なお、これらのグラフそれぞれ
には、従来の表面弾性波素子を温度１２５℃で保存した
場合における中心周波数のずれをも示している。これら
のグラフから判るように、実施例ＣおよびＤそれぞれに
係る表面弾性波素子は、従来の表面弾性波素子と比べ
て、中心周波数のずれが半分程度にまで低減されてい
る。
【００３８】以上のように、本実施形態に係る表面弾性
波素子は、従来の表面弾性波素子と比べて、伝搬速度、
電気機械結合係数および周波数温度特性（ＴＣＦ）が同
程度であり、挿入損失が小さく、高温保温時における中
心周波数のずれが小さい。したがって、本実施形態に係
る表面弾性波素子は高い歩留まりで作製され得る。
波素子は、従来の表面弾性波素子と比べて、伝搬速度、
電気機械結合係数および周波数温度特性（ＴＣＦ）が同
程度であり、挿入損失が小さく、高温保温時における中
心周波数のずれが小さい。したがって、本実施形態に係
る表面弾性波素子は高い歩留まりで作製され得る。
【００３９】（第３の実施形態）次に、本発明に係る表
面弾性波素子の第３の実施形態について説明する。図１
７は、第３の実施形態に係る表面弾性波素子の断面図で
ある。本実施形態に係る表面弾性波素子は、単結晶のＳ
ｉウェハ３１の上に硬質膜３２が形成され、その硬質膜
３２の上に櫛形の電極３３が形成され、更にこれらの上
に順次に絶縁体膜３４、圧電体膜３５およびＳｉＯ2膜
３６が形成されている。
面弾性波素子の第３の実施形態について説明する。図１
７は、第３の実施形態に係る表面弾性波素子の断面図で
ある。本実施形態に係る表面弾性波素子は、単結晶のＳ
ｉウェハ３１の上に硬質膜３２が形成され、その硬質膜
３２の上に櫛形の電極３３が形成され、更にこれらの上
に順次に絶縁体膜３４、圧電体膜３５およびＳｉＯ2膜
３６が形成されている。
【００４０】硬質膜３２は、表面弾性波を高速に伝搬さ
せ得る材料からなる膜であり、例えば、ダイヤモンド、
窒化ホウ素またはサファイア等からなる。電極３３は、
櫛形の形状を有し、電気信号印加により圧電体膜３５に
歪みを生じさせ表面弾性波を発生させるもので、例えば
Ａｌ等の導電性金属からなる。絶縁体膜３４は、絶縁性
の材料からなる膜であり、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ
xＮy、ＳｉＯ2、ＳｉＯxＦyまたはＡｌ2Ｏ3等からな
る。圧電体膜３５は、電気機械結合係数が大きい材料か
らなる膜であり、例えば、ＺｎＯ、ＬｉＴａＯ3、Ｌｉ
ＮｂＯ3またはＡｌＮ等からなる。また、ＳｉＯ2膜３６
は、より小さな周波数温度特性を得るために形成されて
いる。
せ得る材料からなる膜であり、例えば、ダイヤモンド、
窒化ホウ素またはサファイア等からなる。電極３３は、
櫛形の形状を有し、電気信号印加により圧電体膜３５に
歪みを生じさせ表面弾性波を発生させるもので、例えば
Ａｌ等の導電性金属からなる。絶縁体膜３４は、絶縁性
の材料からなる膜であり、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ
xＮy、ＳｉＯ2、ＳｉＯxＦyまたはＡｌ2Ｏ3等からな
る。圧電体膜３５は、電気機械結合係数が大きい材料か
らなる膜であり、例えば、ＺｎＯ、ＬｉＴａＯ3、Ｌｉ
ＮｂＯ3またはＡｌＮ等からなる。また、ＳｉＯ2膜３６
は、より小さな周波数温度特性を得るために形成されて
いる。
【００４１】このように、本実施形態に係る表面弾性波
素子では、電極３３と圧電体膜３５との間に絶縁体膜３
４を有していることから、ドライエッチングにより電極
３３を形成する場合であっても、硬質膜３２表面の汚染
より絶縁体膜３４が圧電体膜３５を保護し、したがっ
て、圧電体膜３４は良質のものとなり、低い挿入損失が
実現できる。また、電極３３は所望の線幅のものとな
り、歩留まりが高くなる。さらに、電極３３から圧電体
膜３５への金属原子の拡散は絶縁体膜３４により阻止さ
れ、高温保存時における中心周波数のずれが小さくな
る。
素子では、電極３３と圧電体膜３５との間に絶縁体膜３
４を有していることから、ドライエッチングにより電極
３３を形成する場合であっても、硬質膜３２表面の汚染
より絶縁体膜３４が圧電体膜３５を保護し、したがっ
て、圧電体膜３４は良質のものとなり、低い挿入損失が
実現できる。また、電極３３は所望の線幅のものとな
り、歩留まりが高くなる。さらに、電極３３から圧電体
膜３５への金属原子の拡散は絶縁体膜３４により阻止さ
れ、高温保存時における中心周波数のずれが小さくな
る。
【００４２】また、本実施形態に係る表面弾性波素子
も、従来の表面弾性波素子と比べて、伝搬速度、電気機
械結合係数および周波数温度特性（ＴＣＦ）が同程度で
あり、挿入損失が小さく、高温保温時における中心周波
数のずれが小さい。また、本実施形態に係る表面弾性波
素子は高い歩留まりで作製され得る。
も、従来の表面弾性波素子と比べて、伝搬速度、電気機
械結合係数および周波数温度特性（ＴＣＦ）が同程度で
あり、挿入損失が小さく、高温保温時における中心周波
数のずれが小さい。また、本実施形態に係る表面弾性波
素子は高い歩留まりで作製され得る。
【００４３】
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
係る圧電体複合基板は、圧電体膜の上に厚みが２ｎｍ〜
６０ｎｍの絶縁体膜を有することから、その上に電極を
形成するときにも圧電体膜の品質が維持され、また、電
極から圧電体膜への金属原子の拡散は絶縁体膜により阻
止され、高温保存時における中心周波数のずれが小さ
い。さらに、硬質膜を有することから表面弾性波の伝搬
速度が速い。
係る圧電体複合基板は、圧電体膜の上に厚みが２ｎｍ〜
６０ｎｍの絶縁体膜を有することから、その上に電極を
形成するときにも圧電体膜の品質が維持され、また、電
極から圧電体膜への金属原子の拡散は絶縁体膜により阻
止され、高温保存時における中心周波数のずれが小さ
い。さらに、硬質膜を有することから表面弾性波の伝搬
速度が速い。
【００４４】また、本発明の表面弾性波素子は、電極／
絶縁体膜／圧電体膜／硬質膜の構造の場合、圧電体膜と
電極との間に絶縁体膜を有していることから、ドライエ
ッチングにより電極を形成しても、圧電体膜がダメージ
を受けたりエッチングされることなく、従って、圧電体
膜は良質のものとなり、また、電極は所望の線幅のもの
となる。圧電体膜／絶縁体膜／電極／硬質膜の構造の場
合、圧電体膜と電極との間に絶縁体膜を有していること
から、ドライエッチングにより電極を形成しても、硬質
膜表面の汚染より絶縁体膜が圧電体膜を保護し、従っ
て、良質な圧電体膜を形成でき、また、電極は所望の線
幅のものとなる。この結果、従来より低い挿入損失を高
歩留まりで実現する。また、電極／絶縁体膜／圧電体膜
／硬質膜の構造および圧電体膜／絶縁体膜／電極／硬質
膜の構造のいずれの場合でも、電極から圧電体膜への金
属電子の拡散は絶縁体膜により阻止され、高温保存時に
おける中心周波数のずれが小さい。
絶縁体膜／圧電体膜／硬質膜の構造の場合、圧電体膜と
電極との間に絶縁体膜を有していることから、ドライエ
ッチングにより電極を形成しても、圧電体膜がダメージ
を受けたりエッチングされることなく、従って、圧電体
膜は良質のものとなり、また、電極は所望の線幅のもの
となる。圧電体膜／絶縁体膜／電極／硬質膜の構造の場
合、圧電体膜と電極との間に絶縁体膜を有していること
から、ドライエッチングにより電極を形成しても、硬質
膜表面の汚染より絶縁体膜が圧電体膜を保護し、従っ
て、良質な圧電体膜を形成でき、また、電極は所望の線
幅のものとなる。この結果、従来より低い挿入損失を高
歩留まりで実現する。また、電極／絶縁体膜／圧電体膜
／硬質膜の構造および圧電体膜／絶縁体膜／電極／硬質
膜の構造のいずれの場合でも、電極から圧電体膜への金
属電子の拡散は絶縁体膜により阻止され、高温保存時に
おける中心周波数のずれが小さい。
【００４５】また、この表面弾性波素子は、絶縁体膜の
厚みをｈとし、表面弾性波の波数をｋとしたときに、ｋ
とｈとの積が０．００３〜０．１である場合には、絶縁
体膜を有さない従来の表面弾性波素子と同程度の表面弾
性波の伝搬速度、電気機械結合係数および周波数温度特
性を有する。
厚みをｈとし、表面弾性波の波数をｋとしたときに、ｋ
とｈとの積が０．００３〜０．１である場合には、絶縁
体膜を有さない従来の表面弾性波素子と同程度の表面弾
性波の伝搬速度、電気機械結合係数および周波数温度特
性を有する。
【図１】第１の実施形態に係る表面弾性波素子の断面図
である。
である。
【図２】実施例Ａにおける絶縁体膜１４であるＳｉＯ2
のｋｈ値に対する表面弾性波の伝搬速度および電気機械
結合係数それぞれの変化を示すグラフである。
のｋｈ値に対する表面弾性波の伝搬速度および電気機械
結合係数それぞれの変化を示すグラフである。
【図３】絶縁体膜１４であるＳｉＯ2の厚みを５ｎｍと
して実施例Ａに係る表面弾性波素子を８００個作製した
ものの挿入損失分布を示すグラフである。
して実施例Ａに係る表面弾性波素子を８００個作製した
ものの挿入損失分布を示すグラフである。
【図４】絶縁体膜１４であるＡｌ2Ｏ3の厚みを５ｎｍと
して実施例Ｂに係る表面弾性波素子を８００個作製した
ものの挿入損失分布を示すグラフである。
して実施例Ｂに係る表面弾性波素子を８００個作製した
ものの挿入損失分布を示すグラフである。
【図５】ＳｉＯ2／Ａｌ電極／ＺｎＯ／ダイヤモンドの
積層構造を有する従来の表面弾性波素子を８００個作製
したものの挿入損失分布を示すグラフである。
積層構造を有する従来の表面弾性波素子を８００個作製
したものの挿入損失分布を示すグラフである。
【図６】絶縁体膜１４であるＳｉＯ2の厚みを５ｎｍと
した実施例Ａに係る表面弾性波素子、絶縁体膜１４であ
るＡｌ2Ｏ3の厚みを５ｎｍとした実施例Ｂに係る表面弾
性波素子、および、ＳｉＯ2／Ａｌ電極／ＺｎＯ／ダイ
ヤモンドの積層構造を有する従来の表面弾性波素子それ
ぞれについて、表面弾性波の伝搬速度と周波数温度特性
（ＴＣＦ）とをまとめた図表である。
した実施例Ａに係る表面弾性波素子、絶縁体膜１４であ
るＡｌ2Ｏ3の厚みを５ｎｍとした実施例Ｂに係る表面弾
性波素子、および、ＳｉＯ2／Ａｌ電極／ＺｎＯ／ダイ
ヤモンドの積層構造を有する従来の表面弾性波素子それ
ぞれについて、表面弾性波の伝搬速度と周波数温度特性
（ＴＣＦ）とをまとめた図表である。
【図７】絶縁体膜１４であるＳｉＯ2の厚みを５ｎｍと
した実施例Ａに係る表面弾性波素子を温度１２５℃で保
存した場合における中心周波数のずれを示すグラフであ
る。
した実施例Ａに係る表面弾性波素子を温度１２５℃で保
存した場合における中心周波数のずれを示すグラフであ
る。
【図８】絶縁体膜１４であるＡｌ2Ｏ3の厚みを５ｎｍと
した実施例Ｂに係る表面弾性波素子を温１２５℃で保存
した場合における中心周波数のずれを示すグラフであ
る。
した実施例Ｂに係る表面弾性波素子を温１２５℃で保存
した場合における中心周波数のずれを示すグラフであ
る。
【図９】第２の実施形態に係る表面弾性波素子の断面図
である。
である。
【図１０】実施例Ｃにおける絶縁体膜２４であるＳｉＯ
2のｋｈ値に対する表面弾性波の伝搬速度および電気機
械結合係数それぞれの変化を示すグラフである。
2のｋｈ値に対する表面弾性波の伝搬速度および電気機
械結合係数それぞれの変化を示すグラフである。
【図１１】絶縁体膜２４であるＳｉＯ2の厚みを５ｎｍ
として実施例Ｃに係る表面弾性波素子を８００個作製し
たものの挿入損失分布を示すグラフである。
として実施例Ｃに係る表面弾性波素子を８００個作製し
たものの挿入損失分布を示すグラフである。
【図１２】絶縁体膜２４であるＳｉＮの厚みを５ｎｍと
して実施例Ｄに係る表面弾性波素子を８００個作製した
ものの挿入損失分布を示すグラフである。
して実施例Ｄに係る表面弾性波素子を８００個作製した
ものの挿入損失分布を示すグラフである。
【図１３】Ａｌ電極／ＺｎＯ／サファイアの積層構造を
有する従来の表面弾性波素子を８００個作製したものの
挿入損失分布を示すグラフである。
有する従来の表面弾性波素子を８００個作製したものの
挿入損失分布を示すグラフである。
【図１４】絶縁体膜２４であるＳｉＯ2の厚みを５ｎｍ
とした実施例Ｃに係る表面弾性波素子、絶縁体膜２４で
あるＳｉＮの厚みを５ｎｍとした実施例Ｄに係る表面弾
性波素子、および、Ａｌ電極／ＺｎＯ／サファイアの積
層構造を有する従来の表面弾性波素子それぞれについ
て、表面弾性波の伝搬速度と周波数温度特性（ＴＣＦ）
とをまとめた図表である。
とした実施例Ｃに係る表面弾性波素子、絶縁体膜２４で
あるＳｉＮの厚みを５ｎｍとした実施例Ｄに係る表面弾
性波素子、および、Ａｌ電極／ＺｎＯ／サファイアの積
層構造を有する従来の表面弾性波素子それぞれについ
て、表面弾性波の伝搬速度と周波数温度特性（ＴＣＦ）
とをまとめた図表である。
【図１５】絶縁体膜２４であるＳｉＯ2の厚みを５ｎｍ
とした実施例Ｃに係る表面弾性波素子を温度１２５℃で
保存した場合における中心周波数のずれを示すグラフで
ある。
とした実施例Ｃに係る表面弾性波素子を温度１２５℃で
保存した場合における中心周波数のずれを示すグラフで
ある。
【図１６】絶縁体膜２４であるＳｉＮの厚みを５ｎｍと
した実施例Ｄに係る表面弾性波素子を温度１２５℃で保
存した場合における中心周波数のずれを示すグラフであ
る。
した実施例Ｄに係る表面弾性波素子を温度１２５℃で保
存した場合における中心周波数のずれを示すグラフであ
る。
【図１７】第３の実施形態に係る表面弾性波素子の断面
図である。
図である。
１１…Ｓｉウェハ、１２…硬質膜、１３…圧電体膜、１
４…絶縁体膜、１５…電極、１６…ＳｉＯ2膜、２１…
Ｓｉウェハ、２２…硬質膜、２３…圧電体膜、２４…絶
縁体膜、２５…電極、３１…Ｓｉウェハ、３２…硬質
膜、３３…電極、３４…絶縁体膜、３５…圧電体膜、３
６…ＳｉＯ2膜。
４…絶縁体膜、１５…電極、１６…ＳｉＯ2膜、２１…
Ｓｉウェハ、２２…硬質膜、２３…圧電体膜、２４…絶
縁体膜、２５…電極、３１…Ｓｉウェハ、３２…硬質
膜、３３…電極、３４…絶縁体膜、３５…圧電体膜、３
６…ＳｉＯ2膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 知 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 豊田 晴久 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 八郷 昭広 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 (13)
- 【請求項１】 少なくとも表面弾性波を伝搬させる硬質
膜が表面に形成された基板と、前記硬質膜の上に形成さ
れた圧電体膜と、前記圧電体膜の上に形成された厚みが
２ｎｍ〜６０ｎｍの絶縁体膜とを備えることを特徴とす
る圧電体複合基板。 - 【請求項２】 前記硬質膜は、ダイヤモンド、窒化ホウ
素およびサファイアの何れかからなることを特徴とする
請求項１記載の圧電体複合基板。 - 【請求項３】 前記圧電体膜は、ＺｎＯ、ＬｉＴａ
Ｏ3、ＬｉＮｂＯ3およびＡｌＮの何れかからなることを
特徴とする請求項１記載の圧電体複合基板。 - 【請求項４】 前記絶縁体膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯxＮy、
ＳｉＯ2、ＳｉＯxＦyおよびＡｌ2Ｏ3の何れかからなる
ことを特徴とする請求項１記載の圧電体複合基板。 - 【請求項５】 少なくとも表面弾性波を伝搬させる硬質
膜が表面に形成された基板と、前記硬質膜の上に形成さ
れた圧電体膜と、前記圧電体膜に歪みを生じさせ表面弾
性波を発生させる電極と、前記圧電体膜と前記電極との
間に形成された絶縁膜とを備えることを特徴とする表面
弾性波素子。 - 【請求項６】 前記硬質膜の上に前記圧電体膜が形成さ
れ、前記圧電体膜の上に前記絶縁体膜が形成され、前記
絶縁体膜の上に前記電極が形成されていることを特徴と
する請求項５記載の表面弾性波素子。 - 【請求項７】 前記絶縁体膜および前記電極の上にＳｉ
Ｏ2膜が更に形成されていることを特徴とする請求項６
記載の表面弾性波素子。 - 【請求項８】 前記硬質膜の上に前記電極が形成され、
前記硬質膜および前記電極の上に前記絶縁体膜が形成さ
れ、前記絶縁体膜の上に前記圧電体膜が形成されている
ことを特徴とする請求項５記載の表面弾性波素子。 - 【請求項９】 前記圧電体膜の上にＳｉＯ2膜が更に形
成されていることを特徴とする請求項８記載の表面弾性
波素子。 - 【請求項１０】 前記硬質膜は、ダイヤモンド、窒化ホ
ウ素およびサファイアの何れかからなることを特徴とす
る請求項５記載の表面弾性波素子。 - 【請求項１１】 前記圧電体膜は、ＺｎＯ、ＬｉＴａＯ
3、ＬｉＮｂＯ3およびＡｌＮの何れかからなることを特
徴とする請求項５記載の表面弾性波素子。 - 【請求項１２】 前記絶縁体膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯ
xＮy、ＳｉＯ2、ＳｉＯxＦyおよびＡｌ2Ｏ3の何れかか
らなることを特徴とする請求項５記載の表面弾性波素
子。 - 【請求項１３】 前記絶縁体膜の厚みをｈとし、表面弾
性波の波数をｋとしたときに、ｋとｈとの積が０．００
３〜０．１であることを特徴とする請求項５記載の表面
弾性波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10072267A JPH11274883A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 圧電体複合基板および表面弾性波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10072267A JPH11274883A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 圧電体複合基板および表面弾性波素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274883A true JPH11274883A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=13484349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10072267A Pending JPH11274883A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 圧電体複合基板および表面弾性波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11274883A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7282835B2 (en) | 2003-06-26 | 2007-10-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave element |
| JP2008067289A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Fujitsu Media Device Kk | 弾性波デバイスおよびフィルタ |
| JP2008072316A (ja) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Fujitsu Media Device Kk | 弾性波デバイス、共振器およびフィルタ |
| JP2008078739A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Fujitsu Media Device Kk | 弾性波デバイスおよびフィルタ |
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| WO2012086639A1 (ja) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置及びその製造方法 |
| US8310321B2 (en) | 2008-11-18 | 2012-11-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Tunable filter including a variable capacitor connected with a surface acoustic wave resonator |
| WO2013191122A1 (ja) * | 2012-06-22 | 2013-12-27 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置 |
| JP2015002511A (ja) * | 2013-06-18 | 2015-01-05 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス |
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| JP2016058960A (ja) * | 2014-09-11 | 2016-04-21 | 株式会社デンソー | 弾性表面波素子 |
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-
1998
- 1998-03-20 JP JP10072267A patent/JPH11274883A/ja active Pending
Cited By (24)
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| US8310321B2 (en) | 2008-11-18 | 2012-11-13 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Tunable filter including a variable capacitor connected with a surface acoustic wave resonator |
| JP5120461B2 (ja) * | 2008-11-18 | 2013-01-16 | 株式会社村田製作所 | チューナブルフィルタ |
| JPWO2012086639A1 (ja) * | 2010-12-24 | 2014-05-22 | 株式会社村田製作所 | 弾性波装置及びその製造方法 |
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