JPS60212018A - 弾性表面波基板及びその製造方法 - Google Patents
弾性表面波基板及びその製造方法Info
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- JPS60212018A JPS60212018A JP6712584A JP6712584A JPS60212018A JP S60212018 A JPS60212018 A JP S60212018A JP 6712584 A JP6712584 A JP 6712584A JP 6712584 A JP6712584 A JP 6712584A JP S60212018 A JPS60212018 A JP S60212018A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; 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
Landscapes
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は非圧電性のシリコン基板の上に圧電性＃膜を形
成してなる弾性表面波基板及びその製造方法に関する。
成してなる弾性表面波基板及びその製造方法に関する。
（従来技術とその問題点）
近年、弾性表面波デバイスは民生用或いは通信用の機器
に利用されつつある。特に５０ＭＨｚ帯のテレビ中間周
波フィルタは広く実用化されている。
に利用されつつある。特に５０ＭＨｚ帯のテレビ中間周
波フィルタは広く実用化されている。
このテレビ用フィルタにおいては、バルク単結晶基板、
セラミ、り基板に加え、非圧電性のガラス基板上ｌこ圧
電性を有する酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を形成した基板が
用いられている。また近年各種デバイスのシリコン基板
上への集積化が進む中で弾性表面波デバイスについても
シリコン基板上への集積化か望すれており、シリコン基
板上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡＡＮ
）などの圧電性薄膜を形成してなる弾性表面波基板の開
発か盛んとなりている。たとえばニス・ジェイ・マーチ
ンらによりアプライド・フィツクス・レターズ１９８０
年１０月１５日号（Ｖｏｌ、３７、Ａ８）７００ページ
から７０１ページに発表された論文においては、第１図
１こ示した如くシリコン基板１１の上に基板表面Ｇこ垂
＠な方向にＣ軸配向したＺｎＯ薄刃便１２を形成し、そ
の上にくし形電極１３そ作成した構造のものが示されて
いる。しかしながら、このような構造においてはＺｎ０
＄１１４ｊｉ２がＣ軸配向した多結晶膜であるため、弾
性表面波の伝搬損失が太きいという欠点があった。伝搬
損失は周波数の２来ζこ比例して増大Ｔるため１００Ｍ
Ｈｚ以上の高周波では第１図の構ａ！こおいては伝搬損
失が非常に大きくなる。そのため、ｌＱＱ Ｍｌ−１ｚ
以上では水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム
などのバルク単結晶基板が使用され、シリコン基板への
集積化は実現されていない。
セラミ、り基板に加え、非圧電性のガラス基板上ｌこ圧
電性を有する酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜を形成した基板が
用いられている。また近年各種デバイスのシリコン基板
上への集積化が進む中で弾性表面波デバイスについても
シリコン基板上への集積化か望すれており、シリコン基
板上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡＡＮ
）などの圧電性薄膜を形成してなる弾性表面波基板の開
発か盛んとなりている。たとえばニス・ジェイ・マーチ
ンらによりアプライド・フィツクス・レターズ１９８０
年１０月１５日号（Ｖｏｌ、３７、Ａ８）７００ページ
から７０１ページに発表された論文においては、第１図
１こ示した如くシリコン基板１１の上に基板表面Ｇこ垂
＠な方向にＣ軸配向したＺｎＯ薄刃便１２を形成し、そ
の上にくし形電極１３そ作成した構造のものが示されて
いる。しかしながら、このような構造においてはＺｎ０
＄１１４ｊｉ２がＣ軸配向した多結晶膜であるため、弾
性表面波の伝搬損失が太きいという欠点があった。伝搬
損失は周波数の２来ζこ比例して増大Ｔるため１００Ｍ
Ｈｚ以上の高周波では第１図の構ａ！こおいては伝搬損
失が非常に大きくなる。そのため、ｌＱＱ Ｍｌ−１ｚ
以上では水晶、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム
などのバルク単結晶基板が使用され、シリコン基板への
集積化は実現されていない。
シリコン基板のかわりにサファイア基板の上にＺ、ｎＯ
薄膜をエピタキシャル成長させた弾性表面波基板につい
ては、たとえば相位、挙用により応用物理学会誌昭和５
６年６月号の５８０ページから５９１ページに「’Ｚｎ
０４膜表面波フィルタ」と鵜して発表された論文におい
て示されている。しかしながら、この弾性表面波基板は
遅延時間温度係数が３０ｐｐｍ／ｌ という大きな値を
有するという欠点かあった。
薄膜をエピタキシャル成長させた弾性表面波基板につい
ては、たとえば相位、挙用により応用物理学会誌昭和５
６年６月号の５８０ページから５９１ページに「’Ｚｎ
０４膜表面波フィルタ」と鵜して発表された論文におい
て示されている。しかしながら、この弾性表面波基板は
遅延時間温度係数が３０ｐｐｍ／ｌ という大きな値を
有するという欠点かあった。
以上のように従来、シリコン上に作成され、かつ伝搬損
失、温度係数が共に小さいという弾性表面波基板は実現
されでいない。
失、温度係数が共に小さいという弾性表面波基板は実現
されでいない。
（発明の目的）
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめて
、シリコン上に形成され、かつ伝搬損失及び温度係数の
小さい弾性表面波基板及びその製造方法を提供すること
にある。
、シリコン上に形成され、かつ伝搬損失及び温度係数の
小さい弾性表面波基板及びその製造方法を提供すること
にある。
（発明の楢Ｗ、）
本発明によればシリコン基板の上に順にアモルファス８
ｉ０２ｆｉ、酸化物単結晶薄膜、圧電性単結晶薄膜を有
する構造を特徴とする弾性表面波基板、及びシリコン基
板の上に酸化物単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる
工程と、熱酸化によって核酸化物単結晶薄膜とシリコン
基板との界面にアモルファス５ｉ０１層を形成する工程
と、該酸化物単結晶薄膜の上に圧電性単結晶薄膜をエピ
タキシャル成長させる工程とを有Ｔることを特徴とする
弾性表面波基板の製造方法が得られる。
ｉ０２ｆｉ、酸化物単結晶薄膜、圧電性単結晶薄膜を有
する構造を特徴とする弾性表面波基板、及びシリコン基
板の上に酸化物単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる
工程と、熱酸化によって核酸化物単結晶薄膜とシリコン
基板との界面にアモルファス５ｉ０１層を形成する工程
と、該酸化物単結晶薄膜の上に圧電性単結晶薄膜をエピ
タキシャル成長させる工程とを有Ｔることを特徴とする
弾性表面波基板の製造方法が得られる。
（構成の詳細な説明）
本発明は、上述の構成をとることにより従来技術の問題
点を解決した。
点を解決した。
次に本発明の詳細な説明する。
第２図に本発明による弾性表面波基板の構造を示す。菫
す、シリコン基板１１の上に酸化物単結晶薄膜１４をエ
ピタキシャル成長させる。シリコン基板としては面方位
が（１００）或いは（１１０）の基板か適当であり、こ
の上にスピネル、マグネシア、−サファイアなどの酸化
物単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることができる
・薄膜の成長方法としてはＯＶＤ法が適当であるが、Ｍ
Ｏ−ＯＶＤ法、分子線エピタキシー法などによっても成
長させることができる。次に熱゛酸化によって酸化物単
結晶薄膜とシリコン基板との界面に５ｉｆｔ層１５を形
成する。シリコン基板表面に存在７７）薄膜は酸化物で
あるからシリコンの表面領域は容易に熱酸化が可能であ
り、酸化物単結１薄゛膜との界面にＳｉ０２層が形成で
きる。次に酸化物単結晶薄膜の上に圧電性薄膜１２をエ
ピタキシャル成長させる。圧電性。
す、シリコン基板１１の上に酸化物単結晶薄膜１４をエ
ピタキシャル成長させる。シリコン基板としては面方位
が（１００）或いは（１１０）の基板か適当であり、こ
の上にスピネル、マグネシア、−サファイアなどの酸化
物単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることができる
・薄膜の成長方法としてはＯＶＤ法が適当であるが、Ｍ
Ｏ−ＯＶＤ法、分子線エピタキシー法などによっても成
長させることができる。次に熱゛酸化によって酸化物単
結晶薄膜とシリコン基板との界面に５ｉｆｔ層１５を形
成する。シリコン基板表面に存在７７）薄膜は酸化物で
あるからシリコンの表面領域は容易に熱酸化が可能であ
り、酸化物単結１薄゛膜との界面にＳｉ０２層が形成で
きる。次に酸化物単結晶薄膜の上に圧電性薄膜１２をエ
ピタキシャル成長させる。圧電性。
薄膜としては酸化亜鉛（ＺｎＯ）或いは窒化アルミニウ
ム（Ａ）Ｎ）が適当であり、成長方法としては低温化の
観点からスパッタ法か適当であるが、ＯＶＤ法、ＭＯ−
ＯＶＤ法、イオンブレーティング法などによっても成長
させることかできる。最後にくし形電極１３を形成すれ
ば弾性表面波デバイスが作成される。従来、シリコン表
面、或いはＳ ｉ ０２表面にはＣ軸配向した多結晶の
圧電性薄膜しか成長できなかったが、本発明においては
、シリコン上に形成した酸化物単結晶薄膜の表面に圧電
性＃膜を成長させることにより単結晶の圧電性薄膜を形
成Ｔることができ、かつ、圧電性単結晶薄膜とシリコン
基板との間にＳｉ０１層を有する構造を実現することが
できる。この点が本発明の大きな特徴である。
ム（Ａ）Ｎ）が適当であり、成長方法としては低温化の
観点からスパッタ法か適当であるが、ＯＶＤ法、ＭＯ−
ＯＶＤ法、イオンブレーティング法などによっても成長
させることかできる。最後にくし形電極１３を形成すれ
ば弾性表面波デバイスが作成される。従来、シリコン表
面、或いはＳ ｉ ０２表面にはＣ軸配向した多結晶の
圧電性薄膜しか成長できなかったが、本発明においては
、シリコン上に形成した酸化物単結晶薄膜の表面に圧電
性＃膜を成長させることにより単結晶の圧電性薄膜を形
成Ｔることができ、かつ、圧電性単結晶薄膜とシリコン
基板との間にＳｉ０１層を有する構造を実現することが
できる。この点が本発明の大きな特徴である。
以下本発明の実施例について詳細に説明する。
（実施例１）
表面が（１００）面であるようなシリコン基板の表面に
厚さ０．２μｍのマグネシア・スピネル＜、ＭｇＤ）・
ｋｌ、 Ｏ，’） をＯＶＤ法で成長させた後、熱酸化
によりＭｇ０−Ａｌ、 Ｏ，とシリコンの界面に２μｍ
の８ ｉ ０．層を形成した。次ＣどＭｇＱ−ＡｎｔＯ
，の上−に厚さ１μｍのＺｎＯをＲＦマグネトロンスパ
ッタ法により基板温度５００℃で成長させた。Ｘ線回折
及び電子線回折により、Ｍｇ□−Ａａｔｏ、 、ＺｎＯ
共に単結晶膜であることが確認された。ＺｎＯの上にア
ルミニウムのくし形電極を形成した。
厚さ０．２μｍのマグネシア・スピネル＜、ＭｇＤ）・
ｋｌ、 Ｏ，’） をＯＶＤ法で成長させた後、熱酸化
によりＭｇ０−Ａｌ、 Ｏ，とシリコンの界面に２μｍ
の８ ｉ ０．層を形成した。次ＣどＭｇＱ−ＡｎｔＯ
，の上−に厚さ１μｍのＺｎＯをＲＦマグネトロンスパ
ッタ法により基板温度５００℃で成長させた。Ｘ線回折
及び電子線回折により、Ｍｇ□−Ａａｔｏ、 、ＺｎＯ
共に単結晶膜であることが確認された。ＺｎＯの上にア
ルミニウムのくし形電極を形成した。
（実施例２）
表面か（１００）面であるようなシリコン基板の表面に
厚さ０．２／ＡｍのＭｇＱ −Ａｌ、 ０３ をＯＶＤ
法で成長させた後、熱酸化によりＭｇｏ・Ａ６０．とシ
リコンの界面に２μｍ（７，）８ｉ０．層、を形成した
。
厚さ０．２／ＡｍのＭｇＱ −Ａｌ、 ０３ をＯＶＤ
法で成長させた後、熱酸化によりＭｇｏ・Ａ６０．とシ
リコンの界面に２μｍ（７，）８ｉ０．層、を形成した
。
次にＭｇＯ−Ａ１１ｔＯ，の上に厚さ１／ｊｍのＡ７Ｎ
をＲＦマグネトロンろパ、り法により基板温度５００℃
で成長させた。Ｘ線回折及び電子線回折により、ＭｇＣ
）−ＡｌｔＯ，、ｉＮ共に単結晶膜であることが確認さ
°れた。ＡＩＩＮの表面にアルミニウムのくし形電極を
形成した。
をＲＦマグネトロンろパ、り法により基板温度５００℃
で成長させた。Ｘ線回折及び電子線回折により、ＭｇＣ
）−ＡｌｔＯ，、ｉＮ共に単結晶膜であることが確認さ
°れた。ＡＩＩＮの表面にアルミニウムのくし形電極を
形成した。
（実施例３）
表面が（１１０）面であるようなシリコン基板の上ニ実
施例１と同様に、０．２μｍのＭｇＱ −ＡＴｏ Ｏｓ
を成長させた後、２μｍ Ｏ） ８ ｉ０２層を形成し
、１μｍのＺｎＯを成長させ、ＺｎＯの表面にくし形１
１Ｌ極を形成した。
施例１と同様に、０．２μｍのＭｇＱ −ＡＴｏ Ｏｓ
を成長させた後、２μｍ Ｏ） ８ ｉ０２層を形成し
、１μｍのＺｎＯを成長させ、ＺｎＯの表面にくし形１
１Ｌ極を形成した。
（実施例４）
表面が（１１０＞面であるようなシリコン基板の上に実
施例２と同様に、Ｃｊ、 ２ μｍ （７）ＭｇＯ・Ａ
Ａｌ ０ｇを成長させた後、２μｍの８ｉ０一層を形成
し、“１μｍのＡｉＮを成長させ、ＡＡ！Ｎの表面にく
し形電極を形成した。
施例２と同様に、Ｃｊ、 ２ μｍ （７）ＭｇＯ・Ａ
Ａｌ ０ｇを成長させた後、２μｍの８ｉ０一層を形成
し、“１μｍのＡｉＮを成長させ、ＡＡ！Ｎの表面にく
し形電極を形成した。
以上の他に、酸化物単結晶薄膜としてマグネシア（Ｍｇ
Ｏ）、サファイア（ＡＺ、Ｏ５）を（１００）及び（１
１０）面のシリコン基板の上に成長させた後、熱酸化に
よって酸化物単結晶薄膜とシリコンとの界面にＳｉｎ、
層を形成し、酸化物単結晶薄膜の上ｆこＺｎＯ１或いは
Ａｌ１Ｎを成長させたものを作成した。
Ｏ）、サファイア（ＡＺ、Ｏ５）を（１００）及び（１
１０）面のシリコン基板の上に成長させた後、熱酸化に
よって酸化物単結晶薄膜とシリコンとの界面にＳｉｎ、
層を形成し、酸化物単結晶薄膜の上ｆこＺｎＯ１或いは
Ａｌ１Ｎを成長させたものを作成した。
次ｌこ従来の弾性表面波基板、Ｔ’ｒＡわちシリコン基
板の上にＺｎＯ吹多）はｉＮの多結晶膜を形成したもの
と、前記実施例の弾性表面波基板とを用いて、弾憔表面
波の伝搬損失を測定した結果、従来の基板では周波数２
００ＭＨｚにおいて５０ ｄ Ｂ ／ｃｎｔであるのｌ
こ対し、実施例の基板では丁べての場合について２００
ＭＨｚ ｋこおいて１ｄＢ／ｃｍ、５００ＭＨｚにお
いて１０ ｄ Ｂ ／ｃｍであった。また実施例をこ示
した基板について遅延時間の温度係数を測定したと□
ころ、すべての場合について１０ｐｐｍ／’Ｃ以下であ
ったＯ （発明の効果） 以上詳細に述べた通り、本発明によれはシリコ数が共に
従来に比べて飛躍的に小さい弾性表面波基板が得られ、
弾性表面波デバイスのシリコン基板上への集積化を大き
く促進させることができる。
板の上にＺｎＯ吹多）はｉＮの多結晶膜を形成したもの
と、前記実施例の弾性表面波基板とを用いて、弾憔表面
波の伝搬損失を測定した結果、従来の基板では周波数２
００ＭＨｚにおいて５０ ｄ Ｂ ／ｃｎｔであるのｌ
こ対し、実施例の基板では丁べての場合について２００
ＭＨｚ ｋこおいて１ｄＢ／ｃｍ、５００ＭＨｚにお
いて１０ ｄ Ｂ ／ｃｍであった。また実施例をこ示
した基板について遅延時間の温度係数を測定したと□
ころ、すべての場合について１０ｐｐｍ／’Ｃ以下であ
ったＯ （発明の効果） 以上詳細に述べた通り、本発明によれはシリコ数が共に
従来に比べて飛躍的に小さい弾性表面波基板が得られ、
弾性表面波デバイスのシリコン基板上への集積化を大き
く促進させることができる。
第１図は従来の弾性表面波基板の斜視図、第２図は本発
明の弾性表面波基板の一冥施例を示す斜視図である〇 図において１１はシリコン基板、１２は圧電性４膜、１
３はくし形電極、１４は酸化物単結晶薄膜、１５は８ｉ
０２層をそれぞれ示す。 ７１−１ 図 １１ ７１−２ 図 ３
明の弾性表面波基板の一冥施例を示す斜視図である〇 図において１１はシリコン基板、１２は圧電性４膜、１
３はくし形電極、１４は酸化物単結晶薄膜、１５は８ｉ
０２層をそれぞれ示す。 ７１−１ 図 １１ ７１−２ 図 ３
Claims (4)
- （１） シリコン基板の上に順にアモルファス８ ｉ
Ｏｔ層、酸化物単結晶薄膜、圧電性単結晶薄膜が形成さ
れた構造を有することを特徴とする弾性表面波基板。 - （２）酸化物単結晶薄膜は、スピネル、マグネシア、サ
ファイアのうちの１以上の材料から成るエピタキシャル
成長薄膜である特許請求の範囲第１項に記載の弾性表面
波基板。 - （３） 圧電性薄膜は酸化亜鉛（ＺｎＯ）、璧化アルミ
ニウム（Ａ７Ｎ）のいずれかの材料から成るエピタキシ
ャル成長薄膜である特許請求の範囲第１項に記載の弾性
表面波基板。 - （４） シリコン基板の上に酸化物単結晶薄膜をエピタ
キシャル成長させる工程と、熱酸化によって該階化物単
結晶薄膜とシリコン基板との界面にアモルファス８ ｉ
０Ｈ層を形成Ｔる工程と、該酸化物単結晶薄膜の上に
圧電性単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる工程とを
有することを特徴とする弾性表面波基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6712584A JPS60212018A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | 弾性表面波基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6712584A JPS60212018A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | 弾性表面波基板及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60212018A true JPS60212018A (ja) | 1985-10-24 |
Family
ID=13335868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6712584A Pending JPS60212018A (ja) | 1984-04-04 | 1984-04-04 | 弾性表面波基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60212018A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1984
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