JPS63294008A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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- JPS63294008A JPS63294008A JP13061887A JP13061887A JPS63294008A JP S63294008 A JPS63294008 A JP S63294008A JP 13061887 A JP13061887 A JP 13061887A JP 13061887 A JP13061887 A JP 13061887A JP S63294008 A JPS63294008 A JP S63294008A
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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、半導体基板上に圧電薄膜を形成した弾性表面
波装置に係るもので、とくに共振器、発振器１分散形遅
延線（ＲＡＣ）などで使われる重要な素子構成要素であ
る表面波反射器の改良に関するものである。
波装置に係るもので、とくに共振器、発振器１分散形遅
延線（ＲＡＣ）などで使われる重要な素子構成要素であ
る表面波反射器の改良に関するものである。
［発明の概要］
本発明は、圧電薄膜上にガラス質層を形成し、その表面
に周期的な溝列（グレーティング）を形成することによ
り、大きな反射率を有する反射器が得られるようにした
ものである。
に周期的な溝列（グレーティング）を形成することによ
り、大きな反射率を有する反射器が得られるようにした
ものである。
［従来の技術］
弾性表面波基板の表面に周期的な摂動を与えることによ
り、グレーティングが構成され、このグレーティングが
周波数選択性をもつ表面波の反射器として機能すること
が知られている。
り、グレーティングが構成され、このグレーティングが
周波数選択性をもつ表面波の反射器として機能すること
が知られている。
従来、この種の表面波反射器としては、（ａ）金属など
の薄膜を形成するストリップ型、（ｂ）表面に溝を設け
るグループ型、（ｃ）イオン打ち込み形などがある。
の薄膜を形成するストリップ型、（ｂ）表面に溝を設け
るグループ型、（ｃ）イオン打ち込み形などがある。
上記（ａ）の構成では、Ａｕなどの重金属膜を用い、主
に質量負荷効果を使う構成や、主に金属膜の電界短絡効
果（Δｖ／ｖ効果）を使う構成や、ＡＱなどの軽金属膜
や絶縁膜を比較的厚く形成し、リッジの幾何学的摂動効
果を使う構成が考えられている。
に質量負荷効果を使う構成や、主に金属膜の電界短絡効
果（Δｖ／ｖ効果）を使う構成や、ＡＱなどの軽金属膜
や絶縁膜を比較的厚く形成し、リッジの幾何学的摂動効
果を使う構成が考えられている。
しかし、Ａｕなどの重金属膜ストリップを使う構成では
、電極材料のコストが高く、グレーティング１本当りの
反射率は決して大きくない。また。
、電極材料のコストが高く、グレーティング１本当りの
反射率は決して大きくない。また。
電界短絡効果は材料の電気機械的結合係数に２が大きい
場合に限定される。また、リッジの幾何学的摂動効果を
使う構成では、リッジと基板の材料の弾性的特性で一義
的に決まり、通常はＡＱがよく用いられるが、反射率は
それほど大きくない。
場合に限定される。また、リッジの幾何学的摂動効果を
使う構成では、リッジと基板の材料の弾性的特性で一義
的に決まり、通常はＡＱがよく用いられるが、反射率は
それほど大きくない。
前記（ｂ）の構成では、比較的大きな反射率が得られ、
多く用いられているが、この構成に有効な材料は溝を形
成するためのエツチングが容易に可能な場合に限定され
ると考えてよい。エツチング方法としては、異方性エツ
チングの可能なりアクティブ・イオン・エツチング（Ｒ
ＩＥ）のようなドライエツチングが主であり、ＲＩＥに
よりエツチング可能な材料の場合、溝を採用している。
多く用いられているが、この構成に有効な材料は溝を形
成するためのエツチングが容易に可能な場合に限定され
ると考えてよい。エツチング方法としては、異方性エツ
チングの可能なりアクティブ・イオン・エツチング（Ｒ
ＩＥ）のようなドライエツチングが主であり、ＲＩＥに
よりエツチング可能な材料の場合、溝を採用している。
前記（ｃ）の構成によるイオン打ち込み形は、摂動量と
しては比較的小さく、反射率は比較的小さい。
しては比較的小さく、反射率は比較的小さい。
［発明が解決しようとする問題点］
前述した（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各構成による表面波
反射器は、生産性並びに反射性能の双方に充分満足でき
るものではない。
反射器は、生産性並びに反射性能の双方に充分満足でき
るものではない。
本発明の目的は、圧電薄膜を含む弾性表面波多層構造素
子において、製作が容易で、しかも良好な反射率を有す
る表面波反射器を構成する弾性表面波装置を提供するこ
とにある。
子において、製作が容易で、しかも良好な反射率を有す
る表面波反射器を構成する弾性表面波装置を提供するこ
とにある。
Ｃ問題点を解決するための手段］
本発明は、上記の目的を達成するため、半導体単結晶層
上の圧電薄膜の上にガラス質層を形成し。
上の圧電薄膜の上にガラス質層を形成し。
そのガラス質層の表面に、表面波伝播方向と直角方向の
周期的な溝列を形成することにより、上述した問題点の
解決を図ったものである。
周期的な溝列を形成することにより、上述した問題点の
解決を図ったものである。
前記ガラス質層としては、 シリコン酸化物（ＳｉＯ□
）、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、ホウケイ酸ガラス（
ＢＳＧ）、ホンリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）等がある
。
）、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、ホウケイ酸ガラス（
ＢＳＧ）、ホンリンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）等がある
。
［作用コ
上記構成においては、ガラス質層の表面に形成された周
期的な溝列により、良好な表面波反射器が構成される。
期的な溝列により、良好な表面波反射器が構成される。
［実施例コ
第１図は、本発明の一実施例を示すもので、１は半導体
単結晶基板、２はその上に形成された圧電薄膜層、３は
圧電薄膜層２の上に形成されたシリコン酸化膜層であり
、このシリコン酸化膜層３の表面に周期的な溝列４が形
成され、表面波反射器が構成されている。
単結晶基板、２はその上に形成された圧電薄膜層、３は
圧電薄膜層２の上に形成されたシリコン酸化膜層であり
、このシリコン酸化膜層３の表面に周期的な溝列４が形
成され、表面波反射器が構成されている。
上記表面波反射器の構成においては、表面波が入射する
と、周期的な溝が表面波を反射させるが、溝の周期が表
面波の波長の半分の整数倍となる周波数では、反射され
る表面波がすべて同位相となり、良好な反射器として動
作する。
と、周期的な溝が表面波を反射させるが、溝の周期が表
面波の波長の半分の整数倍となる周波数では、反射され
る表面波がすべて同位相となり、良好な反射器として動
作する。
上記表面波反射器の構造上の特長は、Ａ［Ｎ圧電薄膜の
ような化学的・物理的にも安定な材料の表面にもシリコ
ン酸化膜層を形成し、表面に溝を形成することで、極め
て良好な反射器が構成される点にある。また、シリコン
酸化膜層の膜厚をある厚さ以上に形成すると、下地材料
の特性には殆ど依存せず、シリコン酸化膜層の特性が溝
の反射率を決定する。このシリコン酸化膜層の表面に形
成された溝は極めて大きな反射率を有する。
ような化学的・物理的にも安定な材料の表面にもシリコ
ン酸化膜層を形成し、表面に溝を形成することで、極め
て良好な反射器が構成される点にある。また、シリコン
酸化膜層の膜厚をある厚さ以上に形成すると、下地材料
の特性には殆ど依存せず、シリコン酸化膜層の特性が溝
の反射率を決定する。このシリコン酸化膜層の表面に形
成された溝は極めて大きな反射率を有する。
また、前記シリコン酸化膜層は、前述したりアクティブ
・イオン・エツチング（ＲＩ Ｅ）により、アンダーカ
ットの少ない異方性エツチングが可能で、溝加工の生産
性並びに再現性にも優れていると共に表面波素子の温度
特性をも改善する効果をもっている。
・イオン・エツチング（ＲＩ Ｅ）により、アンダーカ
ットの少ない異方性エツチングが可能で、溝加工の生産
性並びに再現性にも優れていると共に表面波素子の温度
特性をも改善する効果をもっている。
従来、シリコン単結晶基板上にＡｌＮ圧電薄膜を形成し
た弾性表面波素子において反射器を構成する場合、Ａｌ
Ｎは化学的・物理的にも安定な材料であるため、溝のよ
うな溝掘りエツチング加工が困雅であり１反射器は金属
薄膜のス１へリップで構成している。また、ＡΩ薄膜も
比較的厚く形成し、リッジを構成するのがプロセス土量
も容易である。しかしながら、このＡＱリッジによる反
射器の反射率は極めて小さい。
た弾性表面波素子において反射器を構成する場合、Ａｌ
Ｎは化学的・物理的にも安定な材料であるため、溝のよ
うな溝掘りエツチング加工が困雅であり１反射器は金属
薄膜のス１へリップで構成している。また、ＡΩ薄膜も
比較的厚く形成し、リッジを構成するのがプロセス土量
も容易である。しかしながら、このＡＱリッジによる反
射器の反射率は極めて小さい。
上記反射器の反射率の評価には、一般に、第２図に示す
方法が用いられている。すなわち、圧電弾性基板１ｏに
入出力用のＩＤＴを設け、その間にＮ本のグレーティン
グ（格子）からなるグレーティング反射器（Ｇ Ｒ）を
設ける。この表面波素子の通過特性は、第３図のグラフ
に示すようになティング本数Ｎ、グレーティング１本当
りの反射ここで、具体的な例を挙げて、従来の表面波反
射器と本発明に係る表面波反射器とを対比してみる。
方法が用いられている。すなわち、圧電弾性基板１ｏに
入出力用のＩＤＴを設け、その間にＮ本のグレーティン
グ（格子）からなるグレーティング反射器（Ｇ Ｒ）を
設ける。この表面波素子の通過特性は、第３図のグラフ
に示すようになティング本数Ｎ、グレーティング１本当
りの反射ここで、具体的な例を挙げて、従来の表面波反
射器と本発明に係る表面波反射器とを対比してみる。
例えば、第４図に示すように、Ｓ １（１００） ｃａ
ｔ基板１０の上にＡｌＮ薄膜１１を５０００人の厚さに
形成し、その上にＩＤＴの形成と共にＡＱ薄膜のリッジ
１２を設けてグレーティングを構成した表面波反射器に
おいて、表面波（ＳＡＷ）の波長３２μｍで、ＡＱ薄膜
の膜厚を約１．２μｍまでとして評価すると、第５図の
グラフの破線で示す反射率しか得られない。これはＡ
Ｑ／Ａ Ｑ Ｎ／ＳＬ構造の弾性的特性の組み合わせで
一義的に決まるものである。なお、図面中、ｈはＡＱリ
ッジの高さく溝の深さ）、λは表面波の波長である。
ｔ基板１０の上にＡｌＮ薄膜１１を５０００人の厚さに
形成し、その上にＩＤＴの形成と共にＡＱ薄膜のリッジ
１２を設けてグレーティングを構成した表面波反射器に
おいて、表面波（ＳＡＷ）の波長３２μｍで、ＡＱ薄膜
の膜厚を約１．２μｍまでとして評価すると、第５図の
グラフの破線で示す反射率しか得られない。これはＡ
Ｑ／Ａ Ｑ Ｎ／ＳＬ構造の弾性的特性の組み合わせで
一義的に決まるものである。なお、図面中、ｈはＡＱリ
ッジの高さく溝の深さ）、λは表面波の波長である。
本発明は、上記のように溝形成が難しく、ＡＱなどの金
属薄膜では大きな反射率が得られないような場合に特に
効果的である。
属薄膜では大きな反射率が得られないような場合に特に
効果的である。
また、前記と同様に、Ｓ １（１００） ｃａｔ基板上
にＡｌＮ薄膜を５０００人の厚さに形成し、その上に薄
膜２．３μｍのＰＳＧ （リンケイ酸ガラス）を形成し
、その表面にＲＩＥの溝掘り加工による溝列を形成した
表面波反射器においては、前記と同様に表面波（ＳＡＷ
）の波長３２μｍで反射率を評価すると、その反射率は
第５図の実線で示すように、極めて大きな値が得られた
。すなわち、ＰＳＧ薄膜の表面に形成した溝列反射器（
グループ・アレー・リフレクタ）はＡＱ薄膜リッジによ
って構成した反射器に比べ、約１０倍の反射率が得られ
ている。
にＡｌＮ薄膜を５０００人の厚さに形成し、その上に薄
膜２．３μｍのＰＳＧ （リンケイ酸ガラス）を形成し
、その表面にＲＩＥの溝掘り加工による溝列を形成した
表面波反射器においては、前記と同様に表面波（ＳＡＷ
）の波長３２μｍで反射率を評価すると、その反射率は
第５図の実線で示すように、極めて大きな値が得られた
。すなわち、ＰＳＧ薄膜の表面に形成した溝列反射器（
グループ・アレー・リフレクタ）はＡＱ薄膜リッジによ
って構成した反射器に比べ、約１０倍の反射率が得られ
ている。
次に、第６図に示すように、Ｓ ｉ（＋００） ｃａｔ
基板１０の上にＡ Ｑ Ｎ薄膜１１を形成し、その上に
ＰｓＧ薄膜１３を形成し、それに深さｈのグレーティン
グを形成し、前記ＰＳＧ薄膜の膜厚をＨとして、２πＨ
／λと反射率との関係を評価すると、第７図に示すよう
になる。すなわち、ＰＳＧ薄膜１３の膜厚が増すにつれ
て反射率が大きくなり、２πＨ／λ＞０．５では増加の
幅は少なくなるが、２πＨ／λ〜１程度まで増加をつづ
ける。ＰＳＧ薄膜１３の膜厚は評価した範囲内では、厚
い方がよいが、２πＨ／λ＞０．１の膜厚であれば、は
ぼ実用上問題のない程度の反射率が得られる。
基板１０の上にＡ Ｑ Ｎ薄膜１１を形成し、その上に
ＰｓＧ薄膜１３を形成し、それに深さｈのグレーティン
グを形成し、前記ＰＳＧ薄膜の膜厚をＨとして、２πＨ
／λと反射率との関係を評価すると、第７図に示すよう
になる。すなわち、ＰＳＧ薄膜１３の膜厚が増すにつれ
て反射率が大きくなり、２πＨ／λ＞０．５では増加の
幅は少なくなるが、２πＨ／λ〜１程度まで増加をつづ
ける。ＰＳＧ薄膜１３の膜厚は評価した範囲内では、厚
い方がよいが、２πＨ／λ＞０．１の膜厚であれば、は
ぼ実用上問題のない程度の反射率が得られる。
［発明の効果］
以上に述べたように、本発明によれば、半導体単結晶上
の圧電薄膜の上にガラス質層を形成し、そのガラス質層
の表面に１表面波伝播方向と重信方向の周期的な溝列を
形成して表面波反射器を構成したものであるから、従来
の反射器に比へて格段と優れた反射率を有する弾性表面
波装置が得られる。
の圧電薄膜の上にガラス質層を形成し、そのガラス質層
の表面に１表面波伝播方向と重信方向の周期的な溝列を
形成して表面波反射器を構成したものであるから、従来
の反射器に比へて格段と優れた反射率を有する弾性表面
波装置が得られる。
第１図は本発明の一実施例を示す弾性表面波装置要部の
縦断面図、第２図は反射率評価用表面波第５図はその反
射率特性を示すグラフ、第６図は反射率評価に用いた本
発明の反射器要部の斜視図、第７図はその反射率特性を
示すグラフである。 １・・・半導体単結晶基板、 ２・・・圧電薄膜層、 ３・・・シリコン酸化膜層、 ４・・・溝列（グレーティング） 特許出願人 クラリオン株式会社′−゛°゛シ 代理人 弁理士 永 １）武 三 部・−・第１図 第２図 第３図 Ｍ五皮敦 第４図 第５図 ｈ／λ
縦断面図、第２図は反射率評価用表面波第５図はその反
射率特性を示すグラフ、第６図は反射率評価に用いた本
発明の反射器要部の斜視図、第７図はその反射率特性を
示すグラフである。 １・・・半導体単結晶基板、 ２・・・圧電薄膜層、 ３・・・シリコン酸化膜層、 ４・・・溝列（グレーティング） 特許出願人 クラリオン株式会社′−゛°゛シ 代理人 弁理士 永 １）武 三 部・−・第１図 第２図 第３図 Ｍ五皮敦 第４図 第５図 ｈ／λ
Claims (3)
- （１）半導体単結晶層と、その上に形成された圧電薄膜
と、さらにその上に形成されたガラス質層とから成り、
前記ガラス質層に表面波伝播方向と直角方向の周期的な
溝列が形成されていることを特徴とする弾性表面波装置
。 - （２）半導体単結晶層がシリコン単結晶層で、圧電性薄
膜層がＡｌＮ薄膜層で、ガラス質層がシリコン酸化膜層
（ＳｉＯ＿２）、リンケイ酸ガラス膜層（ＰＳＧ）、ホ
ウケイ酸ガラス膜層（ＢＳＧ）、ホンリンケイ酸膜層（
ＢＰＳＧ）のいずれかで形成されている特許請求の範囲
第１項記載の弾性表面波装置。 - （３）ガラス質層の厚さＨが、２πＨ／λ＞０．１（但
しλは表面波の波長）とされている特許請求の範囲第１
項または第２項記載の弾性表面波装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13061887A JPS63294008A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 弾性表面波装置 |
| GB8811620A GB2206257B (en) | 1987-05-26 | 1988-05-17 | Surface acoustic wave device |
| US07/196,123 US4879487A (en) | 1987-05-26 | 1988-05-19 | Surface-acoustic-wave device |
| DE3817718A DE3817718A1 (de) | 1987-05-26 | 1988-05-25 | Oberflaechenwellenbauelement |
| FR888806955A FR2616022B1 (fr) | 1987-05-26 | 1988-05-25 | Dispositif d'ondes acoustiques de surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13061887A JPS63294008A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63294008A true JPS63294008A (ja) | 1988-11-30 |
Family
ID=15038533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13061887A Pending JPS63294008A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 弾性表面波装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63294008A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5656025A (en) * | 1979-10-13 | 1981-05-16 | Toshiba Corp | Elastic surface wave resonator |
-
1987
- 1987-05-26 JP JP13061887A patent/JPS63294008A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5656025A (en) * | 1979-10-13 | 1981-05-16 | Toshiba Corp | Elastic surface wave resonator |
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