JPS5859618A - 弾性表面波素子 - Google Patents
弾性表面波素子Info
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- JPS5859618A JPS5859618A JP15759581A JP15759581A JPS5859618A JP S5859618 A JPS5859618 A JP S5859618A JP 15759581 A JP15759581 A JP 15759581A JP 15759581 A JP15759581 A JP 15759581A JP S5859618 A JPS5859618 A JP S5859618A
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- surface acoustic
- acoustic wave
- aluminum nitride
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02543—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
- H03H9/02574—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of combined substrates, multilayered substrates, piezoelectrical layers on not-piezoelectrical substrate
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、特性的に優れた新しい構造の弾性表面波素子
に関するものでろ、る。
に関するものでろ、る。
弾性表面波（５ｕｒｆａｃｅＡｃｏｕｓｔｉｃＷａｖｅ
）を利用することにより各種の電気的信号を扱うため
の弾性表面波素子を構成する構造（基板）としては従来
、 １、 圧電体基板のみの構造（圧電体単結晶基板、圧電
セラミックス基板等）、 ２、非圧電体基板上に圧電膜を形成した構造３、半導体
基板上に圧電膜を形成した構造、等が知られている。
）を利用することにより各種の電気的信号を扱うため
の弾性表面波素子を構成する構造（基板）としては従来
、 １、 圧電体基板のみの構造（圧電体単結晶基板、圧電
セラミックス基板等）、 ２、非圧電体基板上に圧電膜を形成した構造３、半導体
基板上に圧電膜を形成した構造、等が知られている。
これらのう′ち、同一半導体基板上に集積回路と共に弾
性表面波素子を形成することができる３、のモノリシッ
ク構造が用途上有利であり、今後発展していくと思われ
る。
性表面波素子を形成することができる３、のモノリシッ
ク構造が用途上有利であり、今後発展していくと思われ
る。
ところで上述の３．０モノ、リシック構造としては、現
在のところシリコン（Ｓｉ）単結晶基板上にスパッタリ
ング法等にエリ酸化亜鉛膜（Ｚｎ Ｏ）膜を形成した構
造がよく知られているが、このＺｎＯ膜は以下のように
欠点が存在するために実用上にあたっては問題がある。
在のところシリコン（Ｓｉ）単結晶基板上にスパッタリ
ング法等にエリ酸化亜鉛膜（Ｚｎ Ｏ）膜を形成した構
造がよく知られているが、このＺｎＯ膜は以下のように
欠点が存在するために実用上にあたっては問題がある。
１、 電圧印加にエリ電気的不安定性が生ずる。
２、 良質な膜が形成しにくいため、比抵抗、圧電性等
の点で十分再現性のあるものが得られない。
の点で十分再現性のあるものが得られない。
３、 シリコン単結晶基板上に保護膜（Ｓｉ０２）を必
要とする。
要とする。
４、高周波領域において弾性表面波の伝播損失が多い。
５、弾性表面波伝播特性において分布が大きい０６、
通常のシリコンＩＣプロセスと合致しない。
通常のシリコンＩＣプロセスと合致しない。
本発明はこれらの問題点に対処してなされたものであり
、シリコン単結晶層上に窒化アルミニウム単結晶エピタ
キシャル層を形成した弾性体構造５（基板）を用いるこ
とを根本的特徴とするもので、特に（１１０’）結晶面
から成るシリコン単結晶層を用いた弾性表面波素子を提
供することを目的とするものである。以下図面を参照し
て本発明実施ｆｌＪを説明する。
、シリコン単結晶層上に窒化アルミニウム単結晶エピタ
キシャル層を形成した弾性体構造５（基板）を用いるこ
とを根本的特徴とするもので、特に（１１０’）結晶面
から成るシリコン単結晶層を用いた弾性表面波素子を提
供することを目的とするものである。以下図面を参照し
て本発明実施ｆｌＪを説明する。
第１図に本発明実施例による弾性表面波素子を示す断面
図で、１はシリコン単結晶基板で（１１０）結晶面もし
くはこれと等価な面でカットされたものから成り、２は
その上に形成された窒化アルミニウム（ＡＩＮ）単結晶
エピタキシャル層でその圧電軸は上記シリコン単結晶基
板１面に直角になるように形成される。３．４は上記窒
イしアルミニウム単結晶エピタキシャル層２表面に形成
されたくし型状から成る弾性界面波発生用電極お工ひ検
出用電極で、ｈは窒化アルミニウム単結晶エヒ゛タキシ
ャル層２の膜厚である。
図で、１はシリコン単結晶基板で（１１０）結晶面もし
くはこれと等価な面でカットされたものから成り、２は
その上に形成された窒化アルミニウム（ＡＩＮ）単結晶
エピタキシャル層でその圧電軸は上記シリコン単結晶基
板１面に直角になるように形成される。３．４は上記窒
イしアルミニウム単結晶エピタキシャル層２表面に形成
されたくし型状から成る弾性界面波発生用電極お工ひ検
出用電極で、ｈは窒化アルミニウム単結晶エヒ゛タキシ
ャル層２の膜厚である。
以上の構造の弾性表面波素子に対しそのシリコン単結晶
基板１の（ｔｉｏ）軸方向と等イ曲な方向へ弾性表面波
を励振（伝！１１）させた時、第５図に□示すような弾
性表面波の速度分散特性力；得られた。同図において横
軸に窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル膜２の膜厚
りの規格化石れた浮名を２πｈ／λ（ここでλは弾性表
面波の波長）で示し、縦軸は弾性表面波の位相速度Ｖｐ
を示すものである。同図から明らかな工うｖｃ２πｈ／
λが約１．９で弾性表面波としてのモードに消失して・
くルク横ｉが発生した。
基板１の（ｔｉｏ）軸方向と等イ曲な方向へ弾性表面波
を励振（伝！１１）させた時、第５図に□示すような弾
性表面波の速度分散特性力；得られた。同図において横
軸に窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル膜２の膜厚
りの規格化石れた浮名を２πｈ／λ（ここでλは弾性表
面波の波長）で示し、縦軸は弾性表面波の位相速度Ｖｐ
を示すものである。同図から明らかな工うｖｃ２πｈ／
λが約１．９で弾性表面波としてのモードに消失して・
くルク横ｉが発生した。
しかし２πｈ／λのＯ〜１．９の範囲に対応しｆｃｖｐ
は約４４８２ｍ／ｓｅｃから約４６８０ｍ／ ｓｅｃま
で右上りに上昇しており、この変化は大きな位相速度を
保持した変化であ５．す、また膜厚に対する分散は小さ
かった。
は約４４８２ｍ／ｓｅｃから約４６８０ｍ／ ｓｅｃま
で右上りに上昇しており、この変化は大きな位相速度を
保持した変化であ５．す、また膜厚に対する分散は小さ
かった。
第６図は電気機械結合係数の特性曲線を示すもので、横
軸は第５図と同様な２πｈ／λで示し、縦軸は電気機械
結合係数にの二乗ｍＫを百分率で示すものである。同図
にセいて曲１ｊｌＡが第１図の構造に対応した特性で、
規−俗化膜厚２πｈ／λの１．５近傍においてＫは約０
．２７％が得られた。この（［ハ通常弾性表面波を発生
および検出させるに充分な値である。
軸は第５図と同様な２πｈ／λで示し、縦軸は電気機械
結合係数にの二乗ｍＫを百分率で示すものである。同図
にセいて曲１ｊｌＡが第１図の構造に対応した特性で、
規−俗化膜厚２πｈ／λの１．５近傍においてＫは約０
．２７％が得られた。この（［ハ通常弾性表面波を発生
および検出させるに充分な値である。
第２図（ａ）、ｔｂ）は本発明の他の実施例を示す断面
図で、（ａｌｉｄシリコン単結晶基板１の光面゛部に弾
性表面波発生用電極３および検出用電極４を形成し友後
、これらを覆うように窒化アルミニウム単結晶エピタキ
シャル層２を形成した構造を示し、ｔｂ）は上記シリコ
ン単結晶基板１表面部に部分的に高抵抗層７もしくは空
乏層を形成し、これらの層に低抵抗シリコンから成るく
し型状の弾性表面波発生用電極５および検出用電極６を
埋込み形成した後にこれらを覆う五うに窒化アルミニウ
ム単結晶エピタキシャル層２を形成した構造を示すもの
である。
図で、（ａｌｉｄシリコン単結晶基板１の光面゛部に弾
性表面波発生用電極３および検出用電極４を形成し友後
、これらを覆うように窒化アルミニウム単結晶エピタキ
シャル層２を形成した構造を示し、ｔｂ）は上記シリコ
ン単結晶基板１表面部に部分的に高抵抗層７もしくは空
乏層を形成し、これらの層に低抵抗シリコンから成るく
し型状の弾性表面波発生用電極５および検出用電極６を
埋込み形成した後にこれらを覆う五うに窒化アルミニウ
ム単結晶エピタキシャル層２を形成した構造を示すもの
である。
以上の構造の弾性表面波素子に対′し第１図の構造と同
様にシリコン単結晶基板１の（１１０）軸方向と等価な
方向へ弾性−表面波を励珈させることにより、第５図に
示すような速度分散特性が得られ、窒化アルミニウム単
結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚２πｈ／λに対し
て分散が小でいどとがわかった。
様にシリコン単結晶基板１の（１１０）軸方向と等価な
方向へ弾性−表面波を励珈させることにより、第５図に
示すような速度分散特性が得られ、窒化アルミニウム単
結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚２πｈ／λに対し
て分散が小でいどとがわかった。
また第６図の曲線Ｂは電気機械結合係数の二乗値に特性
を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの１．６近傍にお
いてＫは約０．１３％が得られた。この値は通常弾性表
面波を発生および検出させるに充分な値である。
を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの１．６近傍にお
いてＫは約０．１３％が得られた。この値は通常弾性表
面波を発生および検出させるに充分な値である。
第３図（ａｌ、（ｂｌｆ１本発□本実その他の実施例を
示すもので、（ａ１ｇシリコン単結晶基板１０表面部に
部分的に第２電極として一対のしやへい電ｌｋ８を形成
した後、これらを覆うように窒化アルミニウム単結晶エ
ピタキシャル層２を形成しこの表面に第１電極として弾
性界面板検出用電極３お工ひ検出用電極４を形成し友構
造を示し、（ｂｌは上記シリコン単結晶基板１表面部に
部分的に低抵抗シリコン層９を形成した後、これらを覆
うように窒化シリコン単結晶エピタキシャル層２を形成
しこの表面に第１電極として上記発生用電極３および検
出用電極４を形成した構造を示すものである。
示すもので、（ａ１ｇシリコン単結晶基板１０表面部に
部分的に第２電極として一対のしやへい電ｌｋ８を形成
した後、これらを覆うように窒化アルミニウム単結晶エ
ピタキシャル層２を形成しこの表面に第１電極として弾
性界面板検出用電極３お工ひ検出用電極４を形成し友構
造を示し、（ｂｌは上記シリコン単結晶基板１表面部に
部分的に低抵抗シリコン層９を形成した後、これらを覆
うように窒化シリコン単結晶エピタキシャル層２を形成
しこの表面に第１電極として上記発生用電極３および検
出用電極４を形成した構造を示すものである。
以上の構造の弾性表面波素子に対し第１図の構造と同様
にシリコン単結晶基板１の（ＩＴｏ）軸方向と等価な方
向へ弾性表面波を励珈させることにより、第５図に示す
ような速度分散特性が得られ、窒化アルミニ２ム単結晶
工ピタキシヤル層２の規格化膜厚２πｈ／λに対して分
散が小ざいことがわかった。
にシリコン単結晶基板１の（ＩＴｏ）軸方向と等価な方
向へ弾性表面波を励珈させることにより、第５図に示す
ような速度分散特性が得られ、窒化アルミニ２ム単結晶
工ピタキシヤル層２の規格化膜厚２πｈ／λに対して分
散が小ざいことがわかった。
また第６図の曲線Ｃは電気機械結合係数の二乗′２
＠に特性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの０．３
９近傍においてに２は約０．１８％が得られ、さらに２
πｈ／λの１．６近傍においてＫは約０．１８％が得ら
れいわゆるダブルピーク特性が得られた。
９近傍においてに２は約０．１８％が得られ、さらに２
πｈ／λの１．６近傍においてＫは約０．１８％が得ら
れいわゆるダブルピーク特性が得られた。
特に前者の第１ピークを与える薄い膜厚においては分散
に非常に少なく、超高周波、低分散特性に優れているこ
とがわかった。これらにおけるに値は通常弾性表面波を
発生および検出させるに充分な値である。
に非常に少なく、超高周波、低分散特性に優れているこ
とがわかった。これらにおけるに値は通常弾性表面波を
発生および検出させるに充分な値である。
第４図（ａ）、（ｂ）は本発明のその他の実施例を示す
もので、ｔａ）はシリコン単結晶基板１表面部に第１電
極として弾性表面波発生用電極３および検出用電極４を
形成した後、これらを覆うに窒化アルミニウム単結晶エ
ピタキシャル層２を形成しこの表面に部分的に第２電極
として一対のしやへい電極８を形成した構造を示し、（
ｂｌＵ上記シリコン単結晶基板１表面部に部分的に高低
抵抗層′７・（も１シ（は空乏層を形成し、これらの層
に低抵抗シリコンから成るくし型状の第１電極としての
上記発生用電極５お工び検出用電極６を埋め込み形成し
た後、これらを覆うように窒化アルミニウム単結晶エピ
タキシャル層２を形成しこの底面に第２電極として一対
のしやへい電極８を形成した構造を示すものである。
もので、ｔａ）はシリコン単結晶基板１表面部に第１電
極として弾性表面波発生用電極３および検出用電極４を
形成した後、これらを覆うに窒化アルミニウム単結晶エ
ピタキシャル層２を形成しこの表面に部分的に第２電極
として一対のしやへい電極８を形成した構造を示し、（
ｂｌＵ上記シリコン単結晶基板１表面部に部分的に高低
抵抗層′７・（も１シ（は空乏層を形成し、これらの層
に低抵抗シリコンから成るくし型状の第１電極としての
上記発生用電極５お工び検出用電極６を埋め込み形成し
た後、これらを覆うように窒化アルミニウム単結晶エピ
タキシャル層２を形成しこの底面に第２電極として一対
のしやへい電極８を形成した構造を示すものである。
以上の構造の弾性表面波素子に対し第１図の構造と、同
様にシリコン単結晶基板１の（：ＩＴＯ）軸方向と等価
な方向へ弾性表面波を励奈させることにより、第５図に
示すような速度分散特性が得られ、窒化アルミニウムー
単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚２πｈ／λに対
し−て分散が小さいことがわかった・ ま几第６図の曲線りは電気機械結合係数の二乗値に特性
を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの０．２２近傍に
おいてＫは約０．１３％が得られ、でらｆｃ２ｇｈ／λ
ノ１．７近傍ニオイてＫは約０．０５％が得られダブル
ピーク特性が得られた。特に前者の第１ピークを与える
薄い膜厚においては分散は非常に少なく、超高周波、低
分−散性に優れていることがわかった。これらにおける
Ｋｇは通常弾第１図乃至第４図（ａ）、（ｂｌの構造に
おいて、特に窒化シリコン単結晶エピタキシャル層２を
この圧電軸がシリコン単結晶基板１面に平行力）つその
〔ＩＴＯ〕軸と等価な方向になる二うに形成した場合の
本発明のその他の実施例について以下説明する。
様にシリコン単結晶基板１の（：ＩＴＯ）軸方向と等価
な方向へ弾性表面波を励奈させることにより、第５図に
示すような速度分散特性が得られ、窒化アルミニウムー
単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚２πｈ／λに対
し−て分散が小さいことがわかった・ ま几第６図の曲線りは電気機械結合係数の二乗値に特性
を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの０．２２近傍に
おいてＫは約０．１３％が得られ、でらｆｃ２ｇｈ／λ
ノ１．７近傍ニオイてＫは約０．０５％が得られダブル
ピーク特性が得られた。特に前者の第１ピークを与える
薄い膜厚においては分散は非常に少なく、超高周波、低
分−散性に優れていることがわかった。これらにおける
Ｋｇは通常弾第１図乃至第４図（ａ）、（ｂｌの構造に
おいて、特に窒化シリコン単結晶エピタキシャル層２を
この圧電軸がシリコン単結晶基板１面に平行力）つその
〔ＩＴＯ〕軸と等価な方向になる二うに形成した場合の
本発明のその他の実施例について以下説明する。
先ず第１図と同一構造に形成した弾性表面波素子を用意
し、そのシリコン単結晶基板１の（ＩＴｏ）軸方向と等
価な方向へ弾性表面波を励珈させた時、第７図に示すよ
うな弾性表面波の速度分散特性が得られた。
し、そのシリコン単結晶基板１の（ＩＴｏ）軸方向と等
価な方向へ弾性表面波を励珈させた時、第７図に示すよ
うな弾性表面波の速度分散特性が得られた。
同図において横軸およ゛び縦軸は第５図と同一であり、
規格化膜厚２πｈ／λが約１．６５で弾性表面波として
のモードは消失して・（ルク横波が発生した。
規格化膜厚２πｈ／λが約１．６５で弾性表面波として
のモードは消失して・（ルク横波が発生した。
しかし２πｈ／λのθ〜ｌ、６５の範囲に対応した位相
速度Ｖｐ Ｕ約４４８２ｍ／ ｓｅｃから約４６８０ｍ
／５ｅｃ１で右上９ＶＣ上昇しており、この変化は大き
な位相速度を保持した変化であり、また膜厚に対する分
散は小さかった。特に２πｈ／λが０．２〜０，５付近
でに速度分散が非常に小さかった。
速度Ｖｐ Ｕ約４４８２ｍ／ ｓｅｃから約４６８０ｍ
／５ｅｃ１で右上９ＶＣ上昇しており、この変化は大き
な位相速度を保持した変化であり、また膜厚に対する分
散は小さかった。特に２πｈ／λが０．２〜０，５付近
でに速度分散が非常に小さかった。
第８図の曲線Ａは電気機械結合係数の二乗値に２特性を
示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの１．２近傍におい
てに２は約０．４５％が得られた。
示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの１．２近傍におい
てに２は約０．４５％が得られた。
また速度分散が非常に小さい２πｈ／λが０．３付近で
約０．１３％のＫが得られた。これらの直は通常弾性表
面波を発生および検出させるに充分な値である。
約０．１３％のＫが得られた。これらの直は通常弾性表
面波を発生および検出させるに充分な値である。
次に第２図（ａ）、（ｂ）と同一構造に形成した弾性表
面波素子を用意し、そのシリコン単結晶基板１の（１０
０）軸方向と等価な方向へ弾性表面波を励碌させること
により、第７図に示す↓うな速度分散特性が得られ、窒
化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚
２πｈ／λに対して分散が不埒いことがわかった。
面波素子を用意し、そのシリコン単結晶基板１の（１０
０）軸方向と等価な方向へ弾性表面波を励碌させること
により、第７図に示す↓うな速度分散特性が得られ、窒
化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚
２πｈ／λに対して分散が不埒いことがわかった。
０．３９近傍においてＫは約０．０７％が得られ、さら
［２πｈ／λの１．５近傍においてＫは約０．０３％が
得られダブルビーク特性が得られた。゛これらのに２値
は通常弾性表面波を発生および検出させるに充分な値で
ある。
［２πｈ／λの１．５近傍においてＫは約０．０３％が
得られダブルビーク特性が得られた。゛これらのに２値
は通常弾性表面波を発生および検出させるに充分な値で
ある。
次に第３図（ａ）、 （ｔ））と同一構造に一形成した
弾性表面波素子を用意し、そのシリコン単結晶基板１の
〔１丁０〕軸方向と等価な方向へ弾性表面波を励伽テせ
ることにより、第７図に示すような速度分散特性が得ら
れ、窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格
化膜厚２πｈ／λに対して分散が小さい仁とがわかった
。
弾性表面波素子を用意し、そのシリコン単結晶基板１の
〔１丁０〕軸方向と等価な方向へ弾性表面波を励伽テせ
ることにより、第７図に示すような速度分散特性が得ら
れ、窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格
化膜厚２πｈ／λに対して分散が小さい仁とがわかった
。
また第８図の曲線Ｃは電気機械結合係数の二乗値に２特
性を示すもので、規格化膜厚′２πｈ／λの１．３近傍
においてＫは約０．５４％が得られた。
性を示すもので、規格化膜厚′２πｈ／λの１．３近傍
においてＫは約０．５４％が得られた。
特に２πｈ／λが０．３付近の分散速度の非常に小さい
近傍で約０．１２％のＫが得られた。これらの値は通常
弾性表面波を発生および検出させるに充分な値である。
近傍で約０．１２％のＫが得られた。これらの値は通常
弾性表面波を発生および検出させるに充分な値である。
次に第４図（ａ）、（ｂ）と同一構造に形成した弾性表
面波を用意し、そのシリコン単結晶基板１の（１１０）
軸方向と等価な方向へ弾性表面波を励珈させることにエ
リ、第７図に示すような速度分布特性が得られ、窒化ア
ルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚２π
ｈ／λに対して分散が小さいこ・とがわかった。
面波を用意し、そのシリコン単結晶基板１の（１１０）
軸方向と等価な方向へ弾性表面波を励珈させることにエ
リ、第７図に示すような速度分布特性が得られ、窒化ア
ルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚２π
ｈ／λに対して分散が小さいこ・とがわかった。
また第８図の曲線りは電気機械結合係数の二乗［Ｋ特性
を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの１．４近傍にお
いてＫは約０．１２％のピークが得られた。
を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの１．４近傍にお
いてＫは約０．１２％のピークが得られた。
特に速度分散の不埒い２πｈ／λが１．０近傍で約０．
０７％のＫが得られた。これらの値は通常弾性表面波を
発生および検出させるに充分な値である。
０７％のＫが得られた。これらの値は通常弾性表面波を
発生および検出させるに充分な値である。
第１図乃至第４図（ａｌ、Φ）の構造の弾性表面波素子
において、そのシリコン単結晶基板１の（００１）軸方
向と等価な方向へ弾性表面波を励奈させた場合の本発明
のその他の実施例について以下説明する。
において、そのシリコン単結晶基板１の（００１）軸方
向と等価な方向へ弾性表面波を励奈させた場合の本発明
のその他の実施例について以下説明する。
先ず′ｗ、１図と同一構造の弾性表面波素子の場合、第
９図に示すような弾性表面波の速度分散特性所得られた
。同図において横軸および縦軸は第５図と同一であり、
規格化膜厚２πｈ／λが約５． Ｏｆで弾性表面波とし
てのモードは消失しなかった。
９図に示すような弾性表面波の速度分散特性所得られた
。同図において横軸および縦軸は第５図と同一であり、
規格化膜厚２πｈ／λが約５． Ｏｆで弾性表面波とし
てのモードは消失しなかった。
しかし２πｈ／λの０〜５．０の範囲に対応した位相速
度Ｖｐは約５（ｊ１２ｍ／ｓｅｃから約５６００ｍ／ｓ
ｅｃまで右上りに上昇しており、この変化は大きな位相
速度を保持した変化であり、また膜厚に対する分散は小
でかった。
度Ｖｐは約５（ｊ１２ｍ／ｓｅｃから約５６００ｍ／ｓ
ｅｃまで右上りに上昇しており、この変化は大きな位相
速度を保持した変化であり、また膜厚に対する分散は小
でかった。
第１０図の曲線Ａ［電気機械結合係数の二乗値に特性を
示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの３．３近傍におい
てＫは約０．４８％が得られた。このｆｉ［は通常弾性
表面波を発生および検出させるに充分な値である。
示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの３．３近傍におい
てＫは約０．４８％が得られた。このｆｉ［は通常弾性
表面波を発生および検出させるに充分な値である。
次に第２図（ａｌ、（ｂ）と同一構造の弾性表面波素子
の場合、第９図に示すような速度分散特性が得られ、窒
化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚
２πｈ／λに対して分散が小さいことがわがった。
の場合、第９図に示すような速度分散特性が得られ、窒
化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚
２πｈ／λに対して分散が小さいことがわがった。
また第１．０図の曲線Ｂは電気機械結合係数の二乗［Ｋ
特性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの３．１近傍
においてＫＩ／ｓ、約０．６％が得られた。この値は通
常弾性表面波を発生および検出させるに充分な籠である
。
特性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの３．１近傍
においてＫＩ／ｓ、約０．６％が得られた。この値は通
常弾性表面波を発生および検出させるに充分な籠である
。
次に第３図（ａｌ、（ｂｌと同一構造の弾性表面波素子
の場合、第９図に示すような速度分散特性が得られ、窒
化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚
２πｈ／λに対して分散が小さいことがわかった。
の場合、第９図に示すような速度分散特性が得られ、窒
化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚
２πｈ／λに対して分散が小さいことがわかった。
また第１０図の曲Ｉ）ｉＩＣは電気機械結合係数の二乗
値に特性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／’λの０．
３近傍においてＫは約０．３４％が得られ、さらに２π
ｈ／λの４．１近傍においてＫは約０．４３％が得られ
いわゆるダブルピーク特性が得られた。
値に特性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／’λの０．
３近傍においてＫは約０．３４％が得られ、さらに２π
ｈ／λの４．１近傍においてＫは約０．４３％が得られ
いわゆるダブルピーク特性が得られた。
特に前者の第１ピークを与える薄い膜厚においては分散
は非常に少・なく、超高周波、低分散特性に優れている
ことがわかった。これらにおけるに２［は通常弾性表面
波を発生および検出させるに充分な値である。
は非常に少・なく、超高周波、低分散特性に優れている
ことがわかった。これらにおけるに２［は通常弾性表面
波を発生および検出させるに充分な値である。
次に第４図（ａｌ、（ｂｌと同一構造の弾性表面波素子
の場合、第９図に示すような速度分散特性が得られ、窒
化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚
２πｈ／λに対１て分散が小ぜいことがわかった。
の場合、第９図に示すような速度分散特性が得られ、窒
化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚
２πｈ／λに対１て分散が小ぜいことがわかった。
また第１０図の曲線りは電気機械結合係４数の二乗［Ｋ
特性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの０．２０近
傍においてＫは約０．２７％が得られ、さらに２πｈ／
λの３．４近傍においてＫは約０．５３係が得られいわ
ゆるダブルピーク特性が得られた。
特性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの０．２０近
傍においてＫは約０．２７％が得られ、さらに２πｈ／
λの３．４近傍においてＫは約０．５３係が得られいわ
ゆるダブルピーク特性が得られた。
特に前者の第１ピークを与える薄い膜厚においては分散
は非常に少なく、超高周波、低分散特性に優れているこ
とがわかった。これらにおけるに２値は通常弾性表面波
を発生および検出１せるに充分な値である。
は非常に少なく、超高周波、低分散特性に優れているこ
とがわかった。これらにおけるに２値は通常弾性表面波
を発生および検出１せるに充分な値である。
第１図乃至第４図（ａｌ、（ｂ）の構造において、特に
窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２をこの圧電
軸がシリコン単結晶基板１面に平行がつその（００１）
軸と等価な方向になるように形成した場合の本発明のそ
の他の実施例について以下説明する。
窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２をこの圧電
軸がシリコン単結晶基板１面に平行がつその（００１）
軸と等価な方向になるように形成した場合の本発明のそ
の他の実施例について以下説明する。
先ず第１図と同一構造に形成した弾性表面波素子を用意
し、そのシリコン単結晶基板１の〔ｏｏ１〕軸方向と等
価な方向へ弾性表面波を励扱させた時、第１１図に示す
ような弾性表面波の速度分散特性が得られた。
し、そのシリコン単結晶基板１の〔ｏｏ１〕軸方向と等
価な方向へ弾性表面波を励扱させた時、第１１図に示す
ような弾性表面波の速度分散特性が得られた。
同図において横軸および縦軸は第５図と同一であり、規
格化膜厚２πｈ／λが約０．５まで弾性表面波としての
モードは消失しなかった。
格化膜厚２πｈ／λが約０．５まで弾性表面波としての
モードは消失しなかった。
しかし２πｈ／λの０〜５．０の範囲に対応した位相速
度ｖｐＦｓ、約５０３２ｍ／ｓｅｃ ＠＞ら約５５６０
ｍ ／ ｓｅｃ ｉで右上りに上昇しており、この変
化は大きな位相速度を保持した変化であり、また膜厚に
対する分散は小さかった。
度ｖｐＦｓ、約５０３２ｍ／ｓｅｃ ＠＞ら約５５６０
ｍ ／ ｓｅｃ ｉで右上りに上昇しており、この変
化は大きな位相速度を保持した変化であり、また膜厚に
対する分散は小さかった。
特に２πｈ／λが０．１近傍で分散は極小値をとるため
、非常に不埒くなった。また２πｈ／λが０．３近傍で
も分散は極小値をとるため小さくなった。
、非常に不埒くなった。また２πｈ／λが０．３近傍で
も分散は極小値をとるため小さくなった。
第１２図の曲線Ａは電気機械結合係数の二乗値に特性を
示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの２．７近傍におい
てＫＦｓ、約０．９％のピークが得られた。特に２πｈ
／λが１゜０近傍で約０．６％のＫが得ｄれ、かつ第１
１図のように分散は極小点で非常に小さい。これらの値
に通常弾性表面波を発生および検出させるに充分な値で
ある。
示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの２．７近傍におい
てＫＦｓ、約０．９％のピークが得られた。特に２πｈ
／λが１゜０近傍で約０．６％のＫが得ｄれ、かつ第１
１図のように分散は極小点で非常に小さい。これらの値
に通常弾性表面波を発生および検出させるに充分な値で
ある。
次−に第２図（ａｌ、（ｂ）と同一構造に形成し友弾性
表〔００１〕軸方向と等価な方向へ弾性表面波を励損さ
せることにエリ、第１１図に示す工つな速度分散特性が
得られ、窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の
規格化膜厚２πｈ／λに対して分散が小さいことがわか
った。
表〔００１〕軸方向と等価な方向へ弾性表面波を励損さ
せることにエリ、第１１図に示す工つな速度分散特性が
得られ、窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の
規格化膜厚２πｈ／λに対して分散が小さいことがわか
った。
ま次第１２図の曲線Ｂは、電気機械結合係数の二乗値に
２特性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの０．３３
近傍においてに２は約０．１４％が得られ、さらに２π
ｈ／λの３．０近傍においてＫは約０．５％夛！得られ
ダブルピーク特性が得られた。これらのに値は通常弾性
表面波を発生および検出させ７１ＶＣ充分な値である。
２特性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの０．３３
近傍においてに２は約０．１４％が得られ、さらに２π
ｈ／λの３．０近傍においてＫは約０．５％夛！得られ
ダブルピーク特性が得られた。これらのに値は通常弾性
表面波を発生および検出させ７１ＶＣ充分な値である。
次に第３図（ａ）、（ｂ）と同一構造に形成した弾性表
面波素子を用意し、そのシリコン単結晶基板１の（００
１）軸方向と等価な方向へ弾性表面波を励撮させること
により、第１１図に示すような速度分散特性が得られ、
窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜
厚２πｈ／λに対して防散が管 小さいことがわかった。
面波素子を用意し、そのシリコン単結晶基板１の（００
１）軸方向と等価な方向へ弾性表面波を励撮させること
により、第１１図に示すような速度分散特性が得られ、
窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜
厚２πｈ／λに対して防散が管 小さいことがわかった。
また第１２図の曲線Ｃは電気機械結合係数の二乗値に特
性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの２．０近傍に
おいてＫｆｌ約１．０％が得られた。特に２πｈ／λが
１．０近傍において、約０．７％のＫが得られ、かつ第
１１図のように分散は極小点で非常に小でい。これらの
値は通常弾性表面波を発生および検出させるに充、分な
値である。
性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの２．０近傍に
おいてＫｆｌ約１．０％が得られた。特に２πｈ／λが
１．０近傍において、約０．７％のＫが得られ、かつ第
１１図のように分散は極小点で非常に小でい。これらの
値は通常弾性表面波を発生および検出させるに充、分な
値である。
次に第４図（ａ）、 （ｂｌと同一構造に形成した弾性
表面波を用意し、そのシリコン単結晶基板１の（００１
３軸方向と等価な方向へ弾性表面波を励撮させることに
エリ、第１１図に示すような速度分布特性が得られ、窒
化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚
２πｈ／λに対して分散が小さいことがわかった。
表面波を用意し、そのシリコン単結晶基板１の（００１
３軸方向と等価な方向へ弾性表面波を励撮させることに
エリ、第１１図に示すような速度分布特性が得られ、窒
化アルミニウム単結晶エピタキシャル層２の規格化膜厚
２πｈ／λに対して分散が小さいことがわかった。
また第１２図の曲線りは電気機械結合係数の二乗ｆ［Ｋ
特性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの２．７近傍
においてＫ［約０．５６％のピークが得られた。
特性を示すもので、規格化膜厚２πｈ／λの２．７近傍
においてＫ［約０．５６％のピークが得られた。
この値は通常弾性表面波を発生および検出させるに充分
な値である。
な値である。
以上説明して明らかなように不発、明によれば、シリコ
ン単結晶基板（層）上に窒化アルミニウム単結晶エピタ
キシャル層を形成した弾性体構造を用い、特に（１１０
）結晶面から成るシリコン単結晶基板を用いて弾性表面
波を伝播させるように構成するものであるから、特性的
に優れた弾性表面波素子を得ることができる。
ン単結晶基板（層）上に窒化アルミニウム単結晶エピタ
キシャル層を形成した弾性体構造を用い、特に（１１０
）結晶面から成るシリコン単結晶基板を用いて弾性表面
波を伝播させるように構成するものであるから、特性的
に優れた弾性表面波素子を得ることができる。
なお本文各実施例における窒化アルミニウム単結晶エピ
タキシャル層の膜厚りの最適範囲は各特性図から明らか
であるが、各実施例ごとに示せば次弐のようになる。
タキシャル層の膜厚りの最適範囲は各特性図から明らか
であるが、各実施例ごとに示せば次弐のようになる。
以上説明した本発明によれば次のような効果が得られる
。
。
１、 エピタキシャル膜による窒化アルミニウム膜を用
いるので、膜質が均一であり高周波での伝播損失が小さ
い。
いるので、膜質が均一であり高周波での伝播損失が小さ
い。
２、弾性表面波音速が大きいため高周波での波長が大き
くなり、くし型電極等の製造が容易になる。
くなり、くし型電極等の製造が容易になる。
３、弾性表面波音速の周波数分散が小さく抑えられるの
で、信号伝播に伴なう波形歪が小さくなる。
で、信号伝播に伴なう波形歪が小さくなる。
面波累子を形成するモノリシゾク構造が可能となる。
５、窒化アルミニウム膜はバンドギャップが約６、２
ｅＶと大きくまた比抵抗は１０ Ωｍ以上のものが得ら
れる几め、電気的に安定であり、ＭＯ−ＣＶＤ技術を用
いて容易に形成できるためシリコンのＩＣプロセスと合
致する。
ｅＶと大きくまた比抵抗は１０ Ωｍ以上のものが得ら
れる几め、電気的に安定であり、ＭＯ−ＣＶＤ技術を用
いて容易に形成できるためシリコンのＩＣプロセスと合
致する。
以上のように本発明による構造は、特に弾性表面波素子
と半導体集積回路とを同一半導体基板上に形成すること
ができるため広範囲の用途への適用が可能となる。
と半導体集積回路とを同一半導体基板上に形成すること
ができるため広範囲の用途への適用が可能となる。
第１図、第２図（ａｌ、（ｂｌ、第３図（ａ）、（ｂ）
および第４図（ａ）、（ｂｌはいずれも本発明実施例を
示す断面図、第５図乃至第１２図はいずれも本発明によ
り得られた結果を示す特性図である。 １・・・シリコン単結晶基板、２・・・窒化アルミニウ
ム単結晶エピタキシャル膜、３．４．５．６・・・くし
型電極、７・・・高抵抗シリコン層、８・・・しやへい
電極、９・・・低抵抗シリコン層。 特許出願人 御子柴 宣 夫 坪 内 和 夫 代理人 弁理士 永 １）武三部 手続補正書（刃側 １． 事件の表示 ３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４代理人〒１０５ 住 所 東京都港区芝３丁目２番１４号芝三丁目ビル
及び委任状 各１通 ７・ 補正の内容 別紙の通り
および第４図（ａ）、（ｂｌはいずれも本発明実施例を
示す断面図、第５図乃至第１２図はいずれも本発明によ
り得られた結果を示す特性図である。 １・・・シリコン単結晶基板、２・・・窒化アルミニウ
ム単結晶エピタキシャル膜、３．４．５．６・・・くし
型電極、７・・・高抵抗シリコン層、８・・・しやへい
電極、９・・・低抵抗シリコン層。 特許出願人 御子柴 宣 夫 坪 内 和 夫 代理人 弁理士 永 １）武三部 手続補正書（刃側 １． 事件の表示 ３、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 ４代理人〒１０５ 住 所 東京都港区芝３丁目２番１４号芝三丁目ビル
及び委任状 各１通 ７・ 補正の内容 別紙の通り
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 （１１０）結晶面もしくはそれと等価な面から
成るシリコン単結晶層と、この上に形成されかつ圧電軸
が配回した窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層と
、これら所定位置に形成された電極とを含むことを特徴
とする弾性表面波素子。 ２、 上記窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層の
圧電軸がシリコン単結晶層に垂直になるように形成され
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の弾性表
面波素子。 ３、 上記窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層の
圧電軸がシリコン単結晶層に平行かつその（１１０）結
晶軸と等価な方向になるように形成されたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波素子。 ４、 上記窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層の
圧電軸がシリコン単結晶層に平行かつその（００１）結
晶軸と等価な方向になるように形成され九ことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の弾性表面波素子。 ５、上記シリコン単結晶層面上の（１１０）軸と等価な
方向に弾性表面波を伝播させることを特徴とする特許請
求の範囲第２項又は第３項記載の表面弾性波素子。 ６、上記シリコン単結晶層面上のＣ００１］軸と等価な
方向に弾性表面波を伝播させることを特徴とする特許請
求の範囲第２項又は第４項記載の表面弾性波素子。 ７、 上記窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層の
膜厚りが、２πｈ／λ（１，９（ただし、λは弾性表面
波の波長を示す）の範囲に属することを特徴とする特許
請求の範囲第２項、第４項、第６項のいずれかに記載の
表面弾性波素子。 ８、上記窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層の膜
厚りが、２πｈ／λ（５，０（ただし、λは弾性表面波
の波長を示す）の範囲に属することを特徴とする特許請
求の範囲第２項、第３項、第５項のいずれかに記載の弾
性表面波素子。 ９． 上記電極が窒化アルミニウム単結晶エピタキシャ
ル層の表面部に形成されたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項乃至第８項のいずれかに記載の弾性表面波素
子。 １０、 上記電極がシリコン単結晶層と窒化アルミニ
ウム単結晶エピタキシャル層間に形成場れたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれかに記
載の弾性表面波素子。 １１、上記電極が窒化アルミニウム単結晶エピタキシャ
ル層の表面部に一対の第１電極として形成され、上記シ
リコン単結晶層と窒化アルミニウム単結晶エピタキシャ
ル層間に他に第２電極として一対のしやへい電極が形成
されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項％至第８
項のいずれかに記載の弾性表面波素子。 １２、上記電極がシリコン単結晶層と窒化アルミニウム
単結晶エピタキシャル層間に一対の第１電極として形成
され、上記窒化アルミニウム単結晶エピタキシャル層の
表面部に他に第２電極とじてる特許請求の範囲第１項乃
至第８項のいずれかに記載の弾性表面波素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15759581A JPS5859618A (ja) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | 弾性表面波素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15759581A JPS5859618A (ja) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | 弾性表面波素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5859618A true JPS5859618A (ja) | 1983-04-08 |
| JPH0249566B2 JPH0249566B2 (ja) | 1990-10-30 |
Family
ID=15653139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15759581A Granted JPS5859618A (ja) | 1981-10-05 | 1981-10-05 | 弾性表面波素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5859618A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59231911A (ja) * | 1983-06-14 | 1984-12-26 | Clarion Co Ltd | 表面弾性波素子 |
| JPH0388406A (ja) * | 1989-04-11 | 1991-04-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 弾性表面波素子 |
| KR100438467B1 (ko) * | 1999-07-29 | 2004-07-03 | 루센트 테크놀러지스 인크 | 박막 공진기 장치 및 이의 제조 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5778206A (en) * | 1980-11-04 | 1982-05-15 | Nobuo Mikoshiba | Surface acoustic wave element and its production |
-
1981
- 1981-10-05 JP JP15759581A patent/JPS5859618A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5778206A (en) * | 1980-11-04 | 1982-05-15 | Nobuo Mikoshiba | Surface acoustic wave element and its production |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59231911A (ja) * | 1983-06-14 | 1984-12-26 | Clarion Co Ltd | 表面弾性波素子 |
| JPH0388406A (ja) * | 1989-04-11 | 1991-04-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 弾性表面波素子 |
| US5059847A (en) * | 1989-04-11 | 1991-10-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Surface acoustic wave device |
| KR100438467B1 (ko) * | 1999-07-29 | 2004-07-03 | 루센트 테크놀러지스 인크 | 박막 공진기 장치 및 이의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0249566B2 (ja) | 1990-10-30 |
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