JPS6367809A

JPS6367809A - 弾性表面波共振子

Info

Publication number: JPS6367809A
Application number: JP21219786A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yamamoto; 真一山本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1988-03-26

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕弾性表面波共振子を、分極方向が斜め上方に傾斜した半
導体基板の表面に形成した圧電薄膜と、圧電薄膜の上面
に形成した一対の櫛形電極とを儒えた構成とすることに
より、圧電薄膜に励起されるＳＨ波（圧電表面すべり波
）を共振させて、Ｕｌ（Ｆ帯に適用できる弾性表面波共
振子を提供する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、弾性体の表面に沿って伝播する弾性波を利用
した弾性表面波共振子に関する。

弾性表面波を伝播させる基板と、電気−弾性波のエネル
ギーを変換させるトランスジューサーから構成される弾
性表面波共振子は、製造時にエツチング、膜形成等のＩ
Ｃ製造技術が利用でき、且つ適用周波数域が１０Ｍｔｌ
ｚ〜数ＣＩｌｚにわたるので、近年は、高周波帯のフィ
ルタ、発振器等に広く使用されている。

（従来の技術〕第３図は従来の弾性表面波共振子の斜視図であって、例
えばシリコン等の半導体基板１の表面に絶縁層（例えば
５ｉＯＪの層）２が、半導体ウェハーを直接酸化するか
、或いは気相反応法等の手段により形成されている。

絶縁層２の上面には、分極方向８が垂直な圧電薄膜（例
えばＺｎＯ膜）３がスパッタリング手段等により形成さ
れ、圧電薄膜３の表面の中央部には、一対の櫛形電極４
，５が、形成され、櫛形電極４゜５の両側には、一対の
グレーティング反射器６が形成されている。

この櫛形？Ｊｉ４．５及びグレーティング反射器６は、
圧電３膜３の上面の全面に、例えばアルミニュウム膜を
蒸着し、エツチングして形成されたものである。

なお、圧電薄膜３の分極方向８を垂直にするには、スパ
ッタリング時に結晶軸が垂直になる如（、圧電薄膜３を
成長させれば良い。

上述のような弾性表面波共振子は、櫛形電極４゜５に高
周波電圧を印加すると、レイリー波が励起され、このレ
イリー波がグレーティング反射器６で反射することによ
り、櫛形電極の形状により定まる、所定の周波数で共振
する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来例の弾性表面波共振子は、レイ
リー波を利用しているために位相速度が比較的に遅く、
適用できる周波数帯域がＶＨＦ帯（３０Ｍ　Ｈｚ　〜３
００　Ｍ　Ｉｌｚ　）までであって、Ｕ　ｆ（Ｆ帯（３
００ＭＩＩｚ〜３ＧＩＩｚ）に適用するには、製造が困
録であるという問題点がある。

また、グレーティング反射器６を圧電薄膜３上に設けで
あるので、圧電薄膜３が大きくなり、並列容量が大きい
ものである。したがって、容量比が大きくなり、弾性表
面波共振子をフィルタに適用した際に、フィルタの帯域
幅が狭いという問題点がある。

なお、容量比とは下記のγの値である。

γ＝Ｃｏ／Ｃ＋ここで　００は並列容量、Ｃ１は等価キャパシタンスを示す。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来の問題点を解決するため本発明は、第１図に示
すように、分極方向８が斜め上方に傾斜するように、半
導体基板１の絶縁層２の上面に形成された圧電薄膜３と
、励起されたＳＨ波を圧電薄膜３の端面３ａ、３ｂで反
射させ共振さすべく、一方の櫛形電極の電極指４ａが圧
電薄膜３の膜端面３ａ側に、他方の櫛形電極の電極指５
ａが他方の膜端面３ｂ側に位置するように、圧電薄膜３
の上面に形成した一対の櫛形電極４，５とを備えた構成
にしたものである。

〔作用〕

上記本発明の手段によれば、圧電薄膜３は、分極方向８
が斜め上方に傾斜し、且つそれぞれの櫛形電極の電極指
が平面視で、分極方向８に並行しているので、圧電薄膜
３にはＳｌｒ波が励起される。

ＳＨ波の位相速度は、レイリー波の位相速度よりも大き
いので、共振する周波数が太き（、Ｕ　ＨＦ帯に適用で
きる。

また、従来のようにグレーティング反射器がないので、
圧電薄膜３が小形となり、並列容量が小さくなるので、
容量比が小さくなり、フィルタに適用した際にフィルタ
の帯域幅が広くなる。

〔実施例〕

以下図を参照しながら、本発明を具体的に説明する。な
お、企図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

第１図は本発明の一実施の斜視図であり、第２図のｆ８
）、　（ｂ）は本発明の一実施例の製造過程を示す図で
ある。

第１図において、半導体基板１の表面に絶縁層（例えば
ＳｉＯ□膜の層）２が、半導体ウェハーを直接酸化する
か、或いは気相反応法等の手段により形成され、絶縁層
２の上面には、分極方向８が斜め上方に傾斜した、例え
ばＺｎＯ膜、　Ａｌｌ膜等の最密六方格子の結晶膜であ
る圧電ｆ１ｖ膜３が、スパッタリング手段等により形成
されている。

圧電薄膜３の上面には、それぞれの電極指の方向が、平
面視で分極方向８に並行する如くに、それぞれが複数の
電極指を有する櫛形型（あ４．５が対向して形成されて
いる。

そして、一方の櫛形電極４の電極指４ａの中で、選択し
た一方の外側の電極指４ａは、圧電薄膜３の一方の膜端
面３ａの上面に形成され、他方の櫛形電極５の電極指５
ａの中で、選択した外側の電極指５ａは、圧電薄膜３の
他方の膜端面３ｂの上面に形成されている。

また圧電薄膜３の上面には、５ｉ０２膜１０がスパッタ
リング手段により形成されている。

上述のような櫛形電極４．５に高周波電圧を印加すると
、変位を図示（波形の曲線）したように、波長が隣接し
た電極指の距離により定まるＳＨ波が圧電薄膜３内に励
起される。

そして、膜端面３ａと膜端面３ｂとの距離が共振させる
所望の高周波の波長の、λ／２の奇数倍であるので、励
起されたＳ　Ｈ波は膜端面３ａ、及び膜端面３ｂでそれ
ぞれ反射して共振する。

なお、圧電薄膜３の形成時に、スパッタリング時に半導
体基板１を順次に、横に移動する等して薄膜を斜め蒸着
させると、結晶軸が斜め上方に向き、この結晶軸方向に
自発分！５が発生し、分ｔ−一方向８が斜め上方に向く
。

また、Ｓｌｌ波の適切な端面反射条件、即ち膜ζス；面
３ａと膜端面３ｂとの距離りを所望の高周波の波長のλ
／２の奇数倍に高精度に、圧電薄膜３を形成するには、
第２図（ａｌのように、予め圧電薄膜３０幅を、電極指
５ａ側に大きく形成し、圧電７ｙ！！２３の上面を覆う
Ｓｉｎｇ膜１０全１０端面３ａから正確に所定の距離り
の線まで形成する。

そして、エツチング液として燐酸を使用し工・ノチング
すると、第２図（ｂ）のように、ＳｉＯ□膜１０膜層０
れていない、圧電薄膜３の部分が除去される。

上述のように、５ｉＯｚ膜１０は適切な端面反射条件の
設定に有効な手段であるばかりでなく、圧電薄膜３と５
ｉＯｚ膜１０とは温度係数が正・負で逆であるので温度
補正される。即ち、周波数一温度特性が向上し、共振周
波数の信頼度が高い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、Ｓ　Ｈ波（圧電表面すべ
り波）を利用する弾性表面波共振子であって、ＵＨＦ帯
に適用することができ、また温度特性が良好で信頼度が
高く、さらに、低容量比であって、フィルタに適用し、
た際に、フィルタの帯域幅が広い等、実用上で優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の斜視図、第２図の（ａｌ、　（ｔ）ｌは本発明の実施例の製造過
程を示す図、第３図は従来例の斜視図である。図において、１は半導体基板、　　　　２は絶縁層、３は圧電薄膜、
　　　　３ａ、　３ｂは膜端面、４．５は櫛形電極、　
　４ａ、　５ａは電極指、８は分極方向、１０はＳｉＯ□膜を示す。

Claims

【特許請求の範囲】　分極方向（８）が斜め上方に傾斜して、半導体基板（
１）の絶縁層（２）の上面に形成された圧電薄膜（３）
と、一方の櫛形電極の電極指（４ａ）が該圧電薄膜（３）の
膜端面（３ａ）側に、他方の櫛形電極の電極指（５ａ）
が、他方の膜端面（３ｂ）側に位置する如くに、該圧電
薄膜（３）の上面に形成された一対の櫛形電極（４、５
）とを、備えたことを特徴とする弾性表面波共振子。