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JPH09312547A - Surface acoustic wave element - Google Patents

Surface acoustic wave element

Info

Publication number
JPH09312547A
JPH09312547A JP12754496A JP12754496A JPH09312547A JP H09312547 A JPH09312547 A JP H09312547A JP 12754496 A JP12754496 A JP 12754496A JP 12754496 A JP12754496 A JP 12754496A JP H09312547 A JPH09312547 A JP H09312547A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
piezoelectric
surface acoustic
acoustic wave
electrode layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12754496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Iwamoto
修 岩本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP12754496A priority Critical patent/JPH09312547A/en
Publication of JPH09312547A publication Critical patent/JPH09312547A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a small insertion loss and an excellent characteristic by configuring the element with a 1st layer being a piezoelectric layer, a 2nd layer being an electrode layer and a 3rd layer being a diamond layer from the side of a non-piezoelectric substrate. SOLUTION: A piezoelectric layer 2 as a 1st layer is formed on a sapphire substrate 1. A zinc oxide is used for the piezoelectric layer 2. Then an electrode layer 3 being a 2nd layer is formed on the piezoelectric layer 2. A copper film is used for the electrode layer 3. After the electrode layer 3 is formed over the piezoelectric layer 1, the layer 3 is shaped as desired by a chemical method. Succeedingly, a diamond layer 4 being a 3rd layer is formed by the chemical gas phase growing method into a thickness of about 5μm. A single crystal zinc oxide film is used for the piezoelectric layer 2. Thus, the propagation attenuation of a surface acoustic wave by the piezoelectric layer 2 is very small and an excellent piezoelectric characteristic is obtained, the insertion loss of the element in the case of a filter for 1.9GHz band is about 2dB and the loss is improved by 3dB more than that of a conventional device.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ペイジングシステ
ム、コードレス電話等の移動体通信装置や、一般無線通
信システム、さらに、TV・VTR等の装置に用いられ
る弾性表面波素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface acoustic wave device used in mobile communication devices such as paging systems and cordless telephones, general wireless communication systems, and devices such as TV / VTRs.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の弾性表面波素子は、例えば、特開
平7−273591号公報に記載されているように、単
結晶ダイヤモンド層の上に電極層、そして酸化亜鉛等の
圧電体層を形成する方法であった。また、特開平2−2
39715号公報に記載されているように、圧電体基板
の上に順に、ダイヤモンド層、電極層、そして圧電体層
という構造が提案されている。
2. Description of the Related Art In a conventional surface acoustic wave device, an electrode layer and a piezoelectric layer such as zinc oxide are formed on a single crystal diamond layer as described in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-273591. Was the way to do it. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No.
As described in Japanese Patent No. 39715, a structure is proposed in which a diamond layer, an electrode layer, and a piezoelectric layer are sequentially provided on a piezoelectric substrate.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来技術
は、以下のような課題があった。
The above-mentioned prior art has the following problems.

【0004】まず、特開平7−273591号公報に記
載されている構造は、ダイヤモンド層を形成した後に電
極層を形成するため、ダイヤモンド層を平坦にする必要
がある。この平坦化は、研磨等により行われるが、ダイ
ヤモンド層は高硬度であるため研磨に非常に時間がかか
るという課題がある。また、別の課題としては、電極層
の上に圧電体層を形成するため、圧電体層の結晶性が悪
く挿入損失が大きくなるという課題がある。これは、圧
電体層の形成に先立ち、電極層を所定の形状に加工する
ことによりダイヤモンド層と電極層が分離され、圧電層
が異なる基材上に形成されるため結晶性が乱れるからで
ある。
First, in the structure described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-273591, it is necessary to flatten the diamond layer because the electrode layer is formed after the diamond layer is formed. This flattening is performed by polishing or the like, but there is a problem that polishing takes a very long time because the diamond layer has high hardness. Another problem is that since the piezoelectric layer is formed on the electrode layer, the crystallinity of the piezoelectric layer is poor and the insertion loss becomes large. This is because the diamond layer and the electrode layer are separated by processing the electrode layer into a predetermined shape prior to the formation of the piezoelectric layer, and the crystallinity is disturbed because the piezoelectric layer is formed on a different base material. .

【0005】次に、特開平2−239715号公報に記
載されている構造においては、圧電体基板を使用するた
め、ダイヤモンド層を形成するために必要な摂氏800
度程度の高い温度にする事ができず、ダイヤモンド層が
不完全になるという課題を有している。このため、やは
り挿入損失が大きいなどの特性不良が発生するものであ
る。
Next, in the structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-239715, since a piezoelectric substrate is used, 800 degrees Celsius necessary for forming a diamond layer is used.
There is a problem that the diamond layer becomes incomplete because the temperature cannot be raised to a high temperature. Therefore, characteristic defects such as a large insertion loss still occur.

【0006】本発明の目的は、上記の課題を解決するた
めのものであり、挿入損失が小さく特性に優れた弾性表
面波素子を形成することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and to form a surface acoustic wave element having a small insertion loss and excellent characteristics.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の目的の挿入損失
の小さな弾性表面波素子は、非圧電性基板及びダイヤモ
ンド層、電極層、圧電体層よりなる弾性表面波素子にお
いて、非圧電性基板側から第1層が圧電体層、第2層が
電極層、第3層がダイヤモンド層であることを特徴とす
る。また、電極層が銅、あるいは銅とシリコンの合金で
あることを特徴とする。また、電極層とダイヤモンド層
の間、もしくは、圧電体層と電極層の間、あるいはその
両方に、中間層を設けたことを特徴とする。
A surface acoustic wave device having a small insertion loss, which is an object of the present invention, is a non-piezoelectric substrate and a surface acoustic wave device comprising a diamond layer, an electrode layer and a piezoelectric layer. From the side, the first layer is a piezoelectric layer, the second layer is an electrode layer, and the third layer is a diamond layer from the side. Further, the electrode layer is characterized by being made of copper or an alloy of copper and silicon. Further, an intermediate layer is provided between the electrode layer and the diamond layer, between the piezoelectric layer and the electrode layer, or both.

【0008】[0008]

【作用】上記のように本発明によれば、非圧電性基板上
の第1層に圧電体層を形成するため、圧電体層は良好な
結晶性を具備できる。また、第2層の電極層として、
銅、または銅とシリコンの合金を用いるので、摂氏80
0度以上の高温に保持でき、第3層のダイヤモンド膜の
品質を最適なものにできる。以上により、本発明による
弾性表面波素子は、挿入損失の小さな優れた特性を持つ
ことが可能である。
As described above, according to the present invention, since the piezoelectric layer is formed as the first layer on the non-piezoelectric substrate, the piezoelectric layer can have good crystallinity. Also, as the second electrode layer,
Since copper or an alloy of copper and silicon is used, 80 degrees Celsius
It can be maintained at a high temperature of 0 degree or more, and the quality of the diamond film of the third layer can be optimized. As described above, the surface acoustic wave device according to the present invention can have excellent characteristics with small insertion loss.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な例を詳細に
説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred examples of the present invention will be described in detail below.

【0010】図1は、本発明による弾性表面波素子の第
1の好適例の断面図である。基板1はサファイア基板で
ある。サファイア基板1の上に第1層として圧電体層2
を形成する。本第1の好適な例では、圧電体層2は酸化
亜鉛を用いている。圧電体層2は、真空成膜技術である
スパッタリング法により形成するが、その形成温度は摂
氏約300度である。本例では、圧電体層2の厚みは約
3マイクロメーターであるが、特にこれに限られること
はない。
FIG. 1 is a sectional view of a first preferred example of a surface acoustic wave device according to the present invention. The substrate 1 is a sapphire substrate. Piezoelectric layer 2 as first layer on sapphire substrate 1
To form In the first preferred example, the piezoelectric layer 2 uses zinc oxide. The piezoelectric layer 2 is formed by a sputtering method which is a vacuum film forming technique, and the forming temperature is about 300 degrees Celsius. In this example, the thickness of the piezoelectric layer 2 is about 3 micrometers, but it is not limited to this.

【0011】次に、圧電体層2の上に第2層である電極
層3を形成する。本第1の好適な例では、この電極層3
に、銅膜を用いている。スパッタリング法により圧電体
層2の全面に形成した後、化学的な腐食法により希望す
る形状に形成する。電極層3の厚みは、約0.01マイ
クロメーターである。
Next, the second electrode layer 3 is formed on the piezoelectric layer 2. In the first preferred example, this electrode layer 3
In addition, a copper film is used. After being formed on the entire surface of the piezoelectric layer 2 by a sputtering method, it is formed into a desired shape by a chemical corrosion method. The thickness of the electrode layer 3 is about 0.01 micrometer.

【0012】続いて、第3層であるダイヤモンド層4
を、化学的気相成長法により約5マイクロメーターの厚
みに形成する。ダイヤモンド層4の形成温度は摂氏約8
00度である。
Subsequently, the diamond layer 4 which is the third layer
Are formed by chemical vapor deposition to a thickness of about 5 micrometers. The formation temperature of the diamond layer 4 is about 8 degrees Celsius.
It is 00 degrees.

【0013】ここで、第2層の電極層3に銅膜を用いる
理由を説明する。一般的な弾性表面波素子においては電
極層にアルミニウムを用いるが、アルミニウムの溶解温
度は摂氏600度であり、本第1の好適な例におけるよ
うに、その後に摂氏800度に昇温すると溶解してしま
うため利用することができない。
Here, the reason why the copper film is used for the second electrode layer 3 will be described. In a general surface acoustic wave element, aluminum is used for the electrode layer, but the melting temperature of aluminum is 600 degrees Celsius, and as in the first preferred example, when the temperature is raised to 800 degrees Celsius thereafter, it melts. It cannot be used because it is lost.

【0014】そのため、電極層3の材料としては、その
溶解温度がダイヤモンド層4の形成温度である摂氏80
0度以上であることが必要である。従って銅、金、タン
グステン等の高融点金属が適している。そして、それら
の中でも比重の軽い金属が弾性表面波素子には適してい
るため、本第1の好適な例では銅膜を用いている。もち
ろん特性によっては金、タングステン、タンタル、チタ
ン等でもかまわない。
Therefore, the material of the electrode layer 3 has a melting temperature of 80 degrees Celsius which is the formation temperature of the diamond layer 4.
It must be 0 degrees or more. Therefore, refractory metals such as copper, gold and tungsten are suitable. Since a metal having a low specific gravity is suitable for the surface acoustic wave element among them, the copper film is used in the first preferred example. Of course, gold, tungsten, tantalum, titanium, etc. may be used depending on the characteristics.

【0015】また、ダイヤモンド層4を摂氏600度以
下で形成することができれば、電極層3はアルミニウム
でもかまわない。
The electrode layer 3 may be made of aluminum as long as the diamond layer 4 can be formed at 600 ° C. or lower.

【0016】さて、圧電体層2の酸化亜鉛は本第1の好
適な例においては単結晶膜を用いている。従って、圧電
体層2による弾性表面波の伝播減衰は極めて小さく、ま
た圧電特性にも優れるため、本第1の好適な例による弾
性表面波素子の挿入損失は1.9GHz帯のフィルター
において約2dBであり、従来の約5dBに比べて3d
B改善することができる。
As the zinc oxide of the piezoelectric layer 2, a single crystal film is used in the first preferred example. Therefore, since the propagation attenuation of the surface acoustic wave by the piezoelectric layer 2 is extremely small and the piezoelectric characteristics are excellent, the insertion loss of the surface acoustic wave element according to the first preferred example is about 2 dB in the filter of 1.9 GHz band. Is 3d compared to about 5dB in the past.
B can be improved.

【0017】また、基板1として本第1の好適な例にお
いてはサファイア基板を用いたが、水晶基板を用いるこ
とができる。この場合は、水晶の圧電特性を使用せず酸
化亜鉛を単結晶成長させるための基板としてのみの利用
となる。したがって、非圧電性基板と考える。
Although the sapphire substrate is used as the substrate 1 in the first preferred example, a quartz substrate can be used. In this case, the piezoelectric property of quartz is not used, and it can be used only as a substrate for growing a single crystal of zinc oxide. Therefore, it is considered as a non-piezoelectric substrate.

【0018】さらに、圧電体層2は酸化亜鉛以外の窒化
アルミニウム、5酸化タンタル等の圧電体でもかまわな
い。
Further, the piezoelectric layer 2 may be a piezoelectric material other than zinc oxide, such as aluminum nitride and tantalum pentoxide.

【0019】次に、図2に、第2の好適な例の弾性表面
波素子の断面図を示す。本第2の好適な例においては圧
電体層2と電極層3の間、及び電極層3とダイヤモンド
層4の間に中間層5を形成している。
Next, FIG. 2 shows a sectional view of a surface acoustic wave device of a second preferred example. In the second preferred example, the intermediate layer 5 is formed between the piezoelectric layer 2 and the electrode layer 3 and between the electrode layer 3 and the diamond layer 4.

【0020】この中間層5は、ダイヤモンド層4の密着
不良を防止するものであり、本第2の好適な例において
はシリコンを用いている。弾性表面波が伝播する界面は
密着不良があると伝播損失が大きくなる。したがって密
着性の確保が重要である。シリコンはダイヤモンド膜と
密着性が高いため伝播損失の非常に小さな弾性表面波素
子を形成することができる。
The intermediate layer 5 is for preventing the adhesion failure of the diamond layer 4, and silicon is used in the second preferred example. Propagation loss increases at the interface where surface acoustic waves propagate if there is poor adhesion. Therefore, it is important to secure adhesion. Since silicon has high adhesiveness to the diamond film, it is possible to form a surface acoustic wave element having very small propagation loss.

【0021】本第2の好適な例における中間層5の厚み
は約100オングストロームであり、圧電体層2の酸化
亜鉛と電極層3との圧電変換特性を劣化させるものでは
ない。なお、厚みはこれに限られることはない。
The thickness of the intermediate layer 5 in the second preferred example is about 100 angstroms, and does not deteriorate the piezoelectric conversion characteristics of the zinc oxide of the piezoelectric layer 2 and the electrode layer 3. The thickness is not limited to this.

【0022】また、シリコンはダイヤモンド層4の形成
温度にも十分耐えることができる材料である。本第2の
好適な例における中間層5のシリコンは、スパッタリン
グ法や化学的気相成長法等により形成することができ
る。なお、中間層5の材料はシリコンに限られることは
ない。
Silicon is a material that can withstand the formation temperature of the diamond layer 4 sufficiently. The silicon of the intermediate layer 5 in the second preferred example can be formed by a sputtering method, a chemical vapor deposition method, or the like. The material of the intermediate layer 5 is not limited to silicon.

【0023】さらに、中間層5の形成場所は本第2の好
適な例以外に、図3、図4に示すように、圧電体層2と
電極層3の間のみ、または電極層3とダイヤモンド層4
の間のみ、というように形成することもできる。
In addition to the second preferred example, the intermediate layer 5 is formed only between the piezoelectric layer 2 and the electrode layer 3, or between the electrode layer 3 and the diamond, as shown in FIGS. Layer 4
It can also be formed only during the period.

【0024】また、本発明による第3の好適な例とし
て、図1に示す第1の好適な例において電極層3を銅と
シリコンの合金にするものがある。本第3の好適な例の
場合は第2の好適な例における中間層5のシリコンをあ
らかじめ電極層3に混入しておくものであり、やはり各
層の密着性を向上せしめるものである。
A third preferred example according to the present invention is one in which the electrode layer 3 in the first preferred example shown in FIG. 1 is an alloy of copper and silicon. In the case of the third preferred example, the silicon of the intermediate layer 5 in the second preferred example is mixed in the electrode layer 3 in advance, which also improves the adhesion of each layer.

【0025】合金の組成は、銅を主成分としてシリコン
は重量比率で1%〜20%程度である。ただし、これら
に限られることはない。
The alloy composition is such that copper is the main component and silicon is about 1% to 20% by weight. However, it is not limited to these.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板上の第1層に圧電体層を形成するため、ダイヤモンド
層を平坦化する必要がなく工程が単純化できるという効
果を有する。また、圧電体層は良好な結晶性を具備でき
るため、弾性表面波素子の挿入損失を小さくできるとい
う効果を有し、したがって機器の消費電力を小さくでき
るという効果を有する。
As described above, according to the present invention, since the piezoelectric layer is formed on the first layer on the substrate, there is an effect that it is not necessary to flatten the diamond layer and the process can be simplified. Further, since the piezoelectric layer can have good crystallinity, it has an effect of reducing the insertion loss of the surface acoustic wave element, and thus has an effect of reducing the power consumption of the device.

【0027】また、第2層の電極層として銅を用いるの
で摂氏800度以上の高温に保持できるため、第3層の
ダイヤモンド膜の品質を最適なものにできる。
Further, since copper is used as the second electrode layer, it can be maintained at a high temperature of 800 ° C. or higher, so that the quality of the diamond film of the third layer can be optimized.

【0028】さらに、中間層を用いること、並びに電極
層を銅とシリコンの合金にすることによりダイヤモンド
層の密着性を向上する事ができ、弾性表面波素子として
の挿入損失を小さくできるという効果を有する。
Further, the use of the intermediate layer and the electrode layer made of an alloy of copper and silicon can improve the adhesiveness of the diamond layer and can reduce the insertion loss as a surface acoustic wave element. Have.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による第1の好適な例の弾性表面波素子
の断面図。
FIG. 1 is a sectional view of a surface acoustic wave device according to a first preferred example of the present invention.

【図2】本発明による第2の好適な例の弾性表面波素子
の断面図。
FIG. 2 is a sectional view of a surface acoustic wave device according to a second preferred example of the present invention.

【図3】本発明による第2の好適な例による他の構造の
弾性表面波素子の断面図。
FIG. 3 is a sectional view of a surface acoustic wave device having another structure according to a second preferred example of the present invention.

【図4】本発明による第2の好適な例による他の構造の
弾性表面波素子の断面図。
FIG. 4 is a sectional view of a surface acoustic wave device having another structure according to a second preferred example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 圧電体層 3 電極層 4 ダイヤモンド層 5 中間層 1 Substrate 2 Piezoelectric layer 3 Electrode layer 4 Diamond layer 5 Intermediate layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非圧電性基板及びダイヤモンド層、電極
層、圧電体層よりなる弾性表面波素子において、非圧電
性基板側から第1層が圧電体層、第2層が電極層、第3
層がダイヤモンド層であることを特徴とする弾性表面波
素子。
1. A surface acoustic wave device comprising a non-piezoelectric substrate, a diamond layer, an electrode layer and a piezoelectric layer, wherein the first layer is a piezoelectric layer, the second layer is an electrode layer and the third layer is from the non-piezoelectric substrate side.
A surface acoustic wave device, wherein the layer is a diamond layer.
【請求項2】 前記電極層が、銅であることを特徴とす
る請求項1記載の弾性表面波素子。
2. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the electrode layer is made of copper.
【請求項3】 前記電極層が、銅とシリコンの合金であ
ることを特徴とする請求項1記載の弾性表面波素子。
3. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the electrode layer is an alloy of copper and silicon.
【請求項4】 前記電極層と前記ダイヤモンド層の間に
中間層を設けたことを特徴とする請求項1または2記載
の弾性表面波素子。
4. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein an intermediate layer is provided between the electrode layer and the diamond layer.
【請求項5】 前記圧電体層と前記電極層の間に中間層
を設けたことを特徴とする請求項1または2または4記
載の弾性表面波素子。
5. The surface acoustic wave device according to claim 1, wherein an intermediate layer is provided between the piezoelectric layer and the electrode layer.
JP12754496A 1996-05-22 1996-05-22 Surface acoustic wave element Pending JPH09312547A (en)

Priority Applications (1)

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JP12754496A JPH09312547A (en) 1996-05-22 1996-05-22 Surface acoustic wave element

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JP12754496A JPH09312547A (en) 1996-05-22 1996-05-22 Surface acoustic wave element

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ID=14962641

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JP12754496A Pending JPH09312547A (en) 1996-05-22 1996-05-22 Surface acoustic wave element

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JP (1) JPH09312547A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010021981A (en) * 2008-07-09 2010-01-28 Tatung Co High frequency surface acoustic wave device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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