JPS63294009A - 弾性表面波装置 - Google Patents
弾性表面波装置Info
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- JPS63294009A JPS63294009A JP13061787A JP13061787A JPS63294009A JP S63294009 A JPS63294009 A JP S63294009A JP 13061787 A JP13061787 A JP 13061787A JP 13061787 A JP13061787 A JP 13061787A JP S63294009 A JPS63294009 A JP S63294009A
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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
- H03H9/02566—Characteristics of substrate, e.g. cutting angles of semiconductor substrates
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、半導体基板上に圧電薄膜を形成したモノリシ
ック構造を有する弾性表面波装置の改良に関するもので
ある。
ック構造を有する弾性表面波装置の改良に関するもので
ある。
［発明の概要コ
本発明は、半導体基板に不純物を高濃度に導入すること
により、弾性表面波素子の温度得意の改善を図ったもの
である。
により、弾性表面波素子の温度得意の改善を図ったもの
である。
［従来の技術］
従来、弾性表面波素子として、半導体基板上に圧電薄膜
を形成した構造のものが知られている。
を形成した構造のものが知られている。
この構造の弾性１表面波素子は、同一半導体基板上に表
面波素子と周辺能動回路とを集積化できるモノリシック
構造として、用途上非常に重要である。
面波素子と周辺能動回路とを集積化できるモノリシック
構造として、用途上非常に重要である。
上記、圧電薄膜／半導体基板の構造により構成されたフ
ィルタ、共振器及び発振器などの表面波素子でも、圧″
正単結晶、圧電セラミックにより構成された表面波素子
と同様に、温度変化に対して弾性表面波の速度や中心周
波数及び遅延時間などが変化せずに安定であることが要
求される。圧電単結晶や圧電セラミックにより構成され
た表面波素子では、例えばＳＴカット水晶のように良好
な温度特性を示すような基板材料、結晶面及び伝搬方向
を選択することにより、優れた温度特性を有する表面波
素子を実現できる。
ィルタ、共振器及び発振器などの表面波素子でも、圧″
正単結晶、圧電セラミックにより構成された表面波素子
と同様に、温度変化に対して弾性表面波の速度や中心周
波数及び遅延時間などが変化せずに安定であることが要
求される。圧電単結晶や圧電セラミックにより構成され
た表面波素子では、例えばＳＴカット水晶のように良好
な温度特性を示すような基板材料、結晶面及び伝搬方向
を選択することにより、優れた温度特性を有する表面波
素子を実現できる。
［発明が解決しようとする問題点］
上記、圧電単結晶、圧電セラミックにより構成された表
面波素子に対し、半導体基板より構成するモノリシック
構造では、基板材料はシリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素
（ＧａＡｓ）及び５ＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ５ａ
ｐｐｈｉｒｅ）などの半導体材料に限定されるため、材
料や結晶面及び方向の選択だけでは充分な温度特性を実
現できないのが一般的である。
面波素子に対し、半導体基板より構成するモノリシック
構造では、基板材料はシリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素
（ＧａＡｓ）及び５ＯＳ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ５ａ
ｐｐｈｉｒｅ）などの半導体材料に限定されるため、材
料や結晶面及び方向の選択だけでは充分な温度特性を実
現できないのが一般的である。
そのため、従来では、圧電性薄膜の形成と共に比較的膜
厚の厚いシリコン酸化膜のようなガラス層を設け、複合
材料として素子の温度特性を補償している。これは、構
造上基板材料とは符号の異なる温度係数を有する薄膜を
取り込むことにより、温度係数の相殺効果で素子の温度
係数の低減を図った温度補償技術である。
厚の厚いシリコン酸化膜のようなガラス層を設け、複合
材料として素子の温度特性を補償している。これは、構
造上基板材料とは符号の異なる温度係数を有する薄膜を
取り込むことにより、温度係数の相殺効果で素子の温度
係数の低減を図った温度補償技術である。
上記の温度補償技術では、主に薄膜層の温度係数による
効果のみに注目しており、半導体基板に対する温度補償
技術としては、不十分ながらも狭い選択範囲ではあるが
、材料、結晶面、伝搬方向をできる限り良好な温度特性
が得られるように選択するのが、唯一の技術といえる。
効果のみに注目しており、半導体基板に対する温度補償
技術としては、不十分ながらも狭い選択範囲ではあるが
、材料、結晶面、伝搬方向をできる限り良好な温度特性
が得られるように選択するのが、唯一の技術といえる。
しかも半導体基板の選択は、温度特性よりも用途、機能
などを優先して行なわれているのが現状である。
などを優先して行なわれているのが現状である。
本発明の目的は、半導体基板材料自体の温度係数を低減
させることにより、優れた温度特性が発揮されるように
した弾性表面波装置を提供することにある。
させることにより、優れた温度特性が発揮されるように
した弾性表面波装置を提供することにある。
［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、半導体基板へ高
濃度に不純物を導入し、それによって上記問題点の解決
を図ったものである。
濃度に不純物を導入し、それによって上記問題点の解決
を図ったものである。
［作用］
上記の如く半導体基板へ高濃度に不純物が導入されたも
のにおいては、基板自体の温度係数が低減され、表面波
素子としての温度特性が向上する。
のにおいては、基板自体の温度係数が低減され、表面波
素子としての温度特性が向上する。
［実施例］
第１図及び第２図は、それぞれ不純物を高濃度に導入し
たシリコン基板で構成された本発明の実施例を示したも
のである。
たシリコン基板で構成された本発明の実施例を示したも
のである。
第１図において、１はシリコン単結晶基板、２はその上
に形成された低抵抗シリコン層、３は低抵抗シリコン層
の上に形成されたＺｎＯ，ＡＱＮなどの圧電薄膜層、４
，５は圧電薄膜層の表面に形成された櫛型状の弾性表面
波発生電極及び検出用電極であり、前記低抵抗シリコン
層２が高濃度不純物層とされている。この高濃度不純物
層である低抵抗シリコン層２は、シリコン単結晶基板１
の表面から拡散またはイオン注入などで高濃度不純物拡
散層として、あるいはシリコン単結晶基板１の上部にＣ
ＶＤなどで高濃度不純物を含むシリコン暎として形成で
きる。
に形成された低抵抗シリコン層、３は低抵抗シリコン層
の上に形成されたＺｎＯ，ＡＱＮなどの圧電薄膜層、４
，５は圧電薄膜層の表面に形成された櫛型状の弾性表面
波発生電極及び検出用電極であり、前記低抵抗シリコン
層２が高濃度不純物層とされている。この高濃度不純物
層である低抵抗シリコン層２は、シリコン単結晶基板１
の表面から拡散またはイオン注入などで高濃度不純物拡
散層として、あるいはシリコン単結晶基板１の上部にＣ
ＶＤなどで高濃度不純物を含むシリコン暎として形成で
きる。
第２図において、６は低抵抗シリコン単結晶基板で、そ
のうえに圧電薄膜層３が、さらにうえに櫛型電極４，５
が形成され、前記低抵抗シリコン単結晶基板が高濃度不
純物層とされている。
のうえに圧電薄膜層３が、さらにうえに櫛型電極４，５
が形成され、前記低抵抗シリコン単結晶基板が高濃度不
純物層とされている。
上記不純物としては、ｎ型線物である燐（Ｐ）、砒素（
Ａｓ）、アンチモン（ｓｂ）及びｐ型不純物である硼素
（Ｂ）などか主である。
Ａｓ）、アンチモン（ｓｂ）及びｐ型不純物である硼素
（Ｂ）などか主である。
第１図及び第２図に示した弾性表面波装置の構成におい
て、不純物が高濃度に導入された低抵抗シリコン層２及
び低抵抗シリコン単結晶基板６が表面波素子の温度係数
を低減させる効果をもつ。
て、不純物が高濃度に導入された低抵抗シリコン層２及
び低抵抗シリコン単結晶基板６が表面波素子の温度係数
を低減させる効果をもつ。
他の実施例として、保護膜効果及び温度係数低減効果を
期待して、第１図の構成では低抵抗シリコン層２と圧電
薄膜層３との界面及び圧電薄膜層３の上部に、第２図の
構成では低抵抗シリコン単結晶基板６と圧電薄膜層３の
界面及び圧電薄膜層３の上部に酸化シリコンなどのガラ
ス層を設けてもよい。
期待して、第１図の構成では低抵抗シリコン層２と圧電
薄膜層３との界面及び圧電薄膜層３の上部に、第２図の
構成では低抵抗シリコン単結晶基板６と圧電薄膜層３の
界面及び圧電薄膜層３の上部に酸化シリコンなどのガラ
ス層を設けてもよい。
第３図及び第４図は、第１図の構成による表面波素子の
温度特性を示したグラフである。
温度特性を示したグラフである。
同グラフ中、破線は抵抗率１８／１０００Ω印のｎ型シ
リコン単結晶基板（ドーパント：ｓ ｂ）上に圧電薄膜
を形成した従来の表面波素子の温度特性を示し、また実
線は前記シリコン単結晶基板の表面から不純物として燐
（Ｐ）を高濃度に拡散し、圧電薄膜とシリコン単結晶基
板の間に低抵抗層を設けた本発明の表面波素子の温度特
性を示すものである。
リコン単結晶基板（ドーパント：ｓ ｂ）上に圧電薄膜
を形成した従来の表面波素子の温度特性を示し、また実
線は前記シリコン単結晶基板の表面から不純物として燐
（Ｐ）を高濃度に拡散し、圧電薄膜とシリコン単結晶基
板の間に低抵抗層を設けた本発明の表面波素子の温度特
性を示すものである。
上記構成における圧電薄膜は、第３図の表面波素子では
ＺｎＯを用い、第４図の表面波素子ではＡＱＮを用い、
いずれも５０００人と薄く形成されている。
ＺｎＯを用い、第４図の表面波素子ではＡＱＮを用い、
いずれも５０００人と薄く形成されている。
表面波の発生及び検出用のＩＤＴは圧電薄膜上に形成さ
れ、表面波の波長は１４μｍである。表面波の中心周波
数は、いずれも約３５０ＭＨｚである。
れ、表面波の波長は１４μｍである。表面波の中心周波
数は、いずれも約３５０ＭＨｚである。
前記低抵抗シリコン層での不純物濃度は表面で１ 、
ＯＸ １０”ａｍ−３で、拡散層の深さは約１０μｍと
した。
ＯＸ １０”ａｍ−３で、拡散層の深さは約１０μｍと
した。
第３図及び第４図のグラフで、実線と破線の特性を示し
た表面波素子での構成上の違いは、燐（Ｐ）を高濃度に
導入した低抵抗層の存在の有無だけである。第３図及び
第４図の特性で示した表面波素子のいずれの場合でも、
低抵抗層の存在する素子の温度特性は５〜７ｐｐｍ／°
Ｃ程度改善されており、低抵抗層が素子の温度特性を改
善する効果のあることが判る。
た表面波素子での構成上の違いは、燐（Ｐ）を高濃度に
導入した低抵抗層の存在の有無だけである。第３図及び
第４図の特性で示した表面波素子のいずれの場合でも、
低抵抗層の存在する素子の温度特性は５〜７ｐｐｍ／°
Ｃ程度改善されており、低抵抗層が素子の温度特性を改
善する効果のあることが判る。
第５図は、第２図の構成による表面波素子の温度特性を
示したグラフである。基板は抵抗率１８／１０００ΩＧ
のＰ型シリコン単結晶基板（ドーパント二Ｂ）である。
示したグラフである。基板は抵抗率１８／１０００ΩＧ
のＰ型シリコン単結晶基板（ドーパント二Ｂ）である。
圧電薄膜はＡΩＮで、膜厚５０００人である。表面波の
波長は１４μｍで、中心周波数は約３５０ＭＨｚである
。低抵抗シリコン単結晶の不純物濃度は５ Ｘ １０”
ｃｍ−”と、バルク全体に均一である。
波長は１４μｍで、中心周波数は約３５０ＭＨｚである
。低抵抗シリコン単結晶の不純物濃度は５ Ｘ １０”
ｃｍ−”と、バルク全体に均一である。
第５図のグラフに示すように、低抵抗シリコン単結晶基
板の存在が表面波素子の温度特性を大きく改善する効果
をもつことが判る。また、その結果は、不純物として硼
素（Ｂ）が温度特性改善に極めて顕著な効果のあること
を示している。
板の存在が表面波素子の温度特性を大きく改善する効果
をもつことが判る。また、その結果は、不純物として硼
素（Ｂ）が温度特性改善に極めて顕著な効果のあること
を示している。
上記に述べたように、不純物が高濃度に導入された低抵
抗シリコン層を表面波素子の構成に取り込むことにより
、素子の温度特性を補償することができる。不純物濃度
としては高濃度はど、その補償効果は大きく、〜１０１
６ｃｍ−’以上で特に顕著となる。
抗シリコン層を表面波素子の構成に取り込むことにより
、素子の温度特性を補償することができる。不純物濃度
としては高濃度はど、その補償効果は大きく、〜１０１
６ｃｍ−’以上で特に顕著となる。
また、前記弾性表面波素子で、半導体のキャリアと表面
波の相互作用を利用する電気音響素子でも、本発明の温
度補償技術が適用できる。
波の相互作用を利用する電気音響素子でも、本発明の温
度補償技術が適用できる。
前記低抵抗シリコン層あるいは低抵抗シリコン単結晶基
板上に、その［１的に適する不純物濃度を有する高抵抗
シリコン・エピタキシャル層を設けると、低抵抗層で温
度特性を改善し、高抵抗層で電気的機能を果たすことが
可能となる。
板上に、その［１的に適する不純物濃度を有する高抵抗
シリコン・エピタキシャル層を設けると、低抵抗層で温
度特性を改善し、高抵抗層で電気的機能を果たすことが
可能となる。
［発明の効果コ
以上に述べたように、本発明によれば、半導体基板へ高
密度に不純物を導入して半導体基板材料自体の温度係数
を低減あるいは逆符号の係数にするすることにより、優
れた温度特性を有する弾性表面波装置。
密度に不純物を導入して半導体基板材料自体の温度係数
を低減あるいは逆符号の係数にするすることにより、優
れた温度特性を有する弾性表面波装置。
第１図は本発明の一実施例を示す弾性表面波装置の縦断
面図、第２図は他の実施例を示す弾性表面波装置の縦断
面図、第３図乃至第５図は、弾性表面波装置の温度特性
を示すグラフである。 １・・・シリコン単結晶基板、 ２・・・低抵抗シリコン層、 ３・・・圧電薄膜層、 ４．５・・・櫛型電極。 ６・・・低抵抗シリコン単結晶基板、 特許出願人 クラリオン株式会社第１図
第２図 第３図 第４図
面図、第２図は他の実施例を示す弾性表面波装置の縦断
面図、第３図乃至第５図は、弾性表面波装置の温度特性
を示すグラフである。 １・・・シリコン単結晶基板、 ２・・・低抵抗シリコン層、 ３・・・圧電薄膜層、 ４．５・・・櫛型電極。 ６・・・低抵抗シリコン単結晶基板、 特許出願人 クラリオン株式会社第１図
第２図 第３図 第４図
Claims (4)
- （１）半導体基板と、その上に形成された圧電性薄膜層
と、その上に形成された弾性表面波発生及び検出用電極
とから成り、前記半導体基板に不純物が高濃度に導入さ
れていることを特徴とする弾性表面波装置。 - （２）半導体基板が、シリコン単結晶基板と、その上に
形成された不純物が高濃度に導入された低抵抗シリコン
層とで構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）半導体基板が、不純物が高濃度に導入された低抵
抗シリコン単結晶基板で構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。 - （４）不純物濃度が、〜１０＾１＾６ｃｍ＾−＾３以上
とされている特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれ
かに記載の弾性表面波装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13061787A JPS63294009A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 弾性表面波装置 |
| GB08811346A GB2206256A (en) | 1987-05-26 | 1988-05-13 | Surface acoustic wave device |
| FR8806954A FR2616021A1 (fr) | 1987-05-26 | 1988-05-25 | Dispositif a ondes acoustiques de surface |
| DE19883817728 DE3817728A1 (de) | 1987-05-26 | 1988-05-25 | Oberflaechenwellenbauelement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13061787A JPS63294009A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 弾性表面波装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63294009A true JPS63294009A (ja) | 1988-11-30 |
Family
ID=15038507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13061787A Pending JPS63294009A (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 弾性表面波装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63294009A (ja) |
| DE (1) | DE3817728A1 (ja) |
| FR (1) | FR2616021A1 (ja) |
| GB (1) | GB2206256A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013018604A1 (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | 株式会社村田製作所 | 圧電デバイス、および、圧電デバイスの製造方法 |
| WO2019022006A1 (ja) * | 2017-07-27 | 2019-01-31 | 京セラ株式会社 | 弾性波素子 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH0217707A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-22 | Clarion Co Ltd | 広帯域弾性表面波フィルタ |
| JPH04343514A (ja) * | 1991-05-20 | 1992-11-30 | Clarion Co Ltd | 弾性表面波素子 |
| US5831492A (en) * | 1995-09-15 | 1998-11-03 | Sawtek Inc. | Weighted tapered spudt saw device |
| DE102017112647B4 (de) * | 2017-06-08 | 2020-06-18 | RF360 Europe GmbH | Elektrischer Bauelementwafer und elektrisches Bauelement |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1364894A (en) * | 1972-09-11 | 1974-08-29 | Gen Electric Co Ltd | Surface elastic wave devices |
| JPS5141898A (en) * | 1974-10-07 | 1976-04-08 | Tokyo Shibaura Electric Co | Denki kikaihenkansochi |
| FR2346899A1 (fr) * | 1976-03-30 | 1977-10-28 | Thomson Csf | Procede de modification de l'influence de la temperature sur le temps de propagation des ondes elastiques de surface et dispositif obtenu par ledit procede |
-
1987
- 1987-05-26 JP JP13061787A patent/JPS63294009A/ja active Pending
-
1988
- 1988-05-13 GB GB08811346A patent/GB2206256A/en not_active Withdrawn
- 1988-05-25 DE DE19883817728 patent/DE3817728A1/de not_active Withdrawn
- 1988-05-25 FR FR8806954A patent/FR2616021A1/fr not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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