(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ面サファイア、ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、（１１１），（１００）または（０１１）面シリコン、Ｚカット水晶、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3、及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3並びにそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種の材料からなる基板と、
前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯに不純物がドープされている低抵抗のＺｎＯ層からなる電極と、
前記ＺｎＯ層からなる電極上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上であり、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜と、
前記圧電膜上に形成されたインターデジタル電極とを備える表面波装置の製造方法であって、
前記基板上に不純物としてＡｌが０．３〜５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９５％以上としてスパッタリングにより前記低抵抗のＺｎＯ層からなる電極を形成する工程と、
前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、
前記圧電膜上にインターデジタル電極を形成する工程とを備える表面波装置の製造方法。
【請求項２】
Ｒ面サファイア、ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、（１１１），（１００）または（０１１）面シリコン、Ｚカット水晶、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3、及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3並びにそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種の材料からなる基板と、
前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯに不純物がドープされている低抵抗のＺｎＯ層からなる電極と、
前記ＺｎＯ層からなる電極上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上であり、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜と、
前記圧電膜上に形成されたインターデジタル電極とを備える表面波装置の製造方法であって、
前記基板上に不純物としてＧａが０．３〜５．５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９３．５％以上としてスパッタリングにより低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極を形成する工程と、
前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、
前記圧電膜上にインターデジタル電極を形成する工程とを備える表面波装置の製造方法。
【請求項３】
Ｒ面サファイア、ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、（１１１），（１００）または（０１１）面シリコン、Ｚカット水晶、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3、及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3並びにそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種の材料からなる基板と、
前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯに不純物がドープされている低抵抗のＺｎＯ層からなる電極と、
前記ＺｎＯ層からなる電極上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上であり、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜と、
前記圧電膜上に形成されたインターデジタル電極とを備える表面波装置の製造方法であって、
前記基板上に、不純物としてＶが０．３〜５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９４％以上としてスパッタリングにより低抵抗のＺｎＯ膜からなる前記電極を形成する工程と、
前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、
前記圧電膜上にインターデジタル電極を形成する工程とを備える表面波装置の製造方法。
【請求項４】
（０，バー１，１，２）面サファイア、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3からなる群から選択した１種からなる基板と、
前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯにＧａが不純物としてドープされている低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極と、
前記低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内で
ある圧電膜と、
前記圧電膜上に形成された電極とを備える横波トランスデューサーの製造方法であって、
前記基板上に不純物としてＡｌが０．３〜５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９５％以上としてスパッタリングにより前記低抵抗のＺｎＯ層からなる電極を形成する工程と、
前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、
前記圧電膜上に電極を形成する工程とを備える横波トランスデューサーの製造方法。
【請求項５】
（０，バー１，１，２）面サファイア、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3からなる群から選択した１種からなる基板と、
前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯにＧａが不純物としてドープされている低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極と、
前記低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内で
ある圧電膜と、
前記圧電膜上に形成された電極とを備える横波トランスデューサーの製造方法であって、
前記基板上に不純物としてＧａが０．３〜５．５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９３．５％以上としてスパッタリングにより低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極を形成する工程と、
前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、
前記圧電膜上に電極を形成する工程とを備える横波トランスデューサーの製造方法。
【請求項６】
（０，バー１，１，２）面サファイア、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3からなる群から選択した１種からなる基板と、
前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯにＧａが不純物としてドープされている低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極と、
前記低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内で
ある圧電膜と、
前記圧電膜上に形成された電極とを備える横波トランスデューサーの製造方法であって、
前記基板上に、不純物としてＶが０．３〜５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９４％以上としてスパッタリングにより低抵抗のＺｎＯ膜からなる前記電極を形成する工程と、
前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、
前記圧電膜上に電極を形成する工程とを備える横波トランスデューサーの製造方法。
【請求項７】
ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、Ｚカット水晶及びそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種からなる基板と、
前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯにＶが不純物としてドープされている低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極と、
前記低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内で
ある圧電膜と、
前記圧電膜上に形成された電極とを備える縦波トランスデューサーの製造方法であって、
前記基板上に不純物としてＡｌが０．３〜５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９５％以上としてスパッタリングにより前記低抵抗のＺｎＯ層からなる電極を形成する工程と、
前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、
前記圧電膜上に電極を形成する工程とを備える縦波トランスデューサーの製造方法。
【請求項８】
ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、Ｚカット水晶及びそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種からなる基板と、
前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯにＶが不純物としてドープされている低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極と、
前記低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内で
ある圧電膜と、
前記圧電膜上に形成された電極とを備える縦波トランスデューサーの製造方法であって、
前記基板上に不純物としてＧａが０．３〜５．５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９３．５％以上としてスパッタリングにより低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極を形成する工程と、
前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、
前記圧電膜上に電極を形成する工程とを備える縦波トランスデューサーの製造方法。
【請求項９】
ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、Ｚカット水晶及びそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種からなる基板と、
前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯにＶが不純物としてドープされている低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極と、
前記低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内で
ある圧電膜と、
前記圧電膜上に形成された電極とを備える縦波トランスデューサーの製造方法であって、
前記基板上に、不純物としてＶが０．３〜５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９４％以上としてスパッタリングにより低抵抗のＺｎＯ膜からなる前記電極を形成する工程と、
前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、
前記圧電膜上に電極を形成する工程とを備える縦波トランスデューサーの製造方法。
【請求項１０】
前記比抵抗のＺｎＯ層からなる電極を形成する工程において、
前記スパッタリング時の基板温度が２００℃以上である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の表面波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に低抵抗のＺｎＯ膜を電極として機能するように形成してなる構造を有する表面波装置、横波トランスデューサー及び縦波トランスデューサーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−１６２８８１号公報には、不純物をドープすることにより低抵抗化されたＺｎＯ層を電極として用いた弾性表面波フィルタが開示されている。この先行技術に記載の弾性表面波フィルタの製造方法では、基板上にＺｎＯ層が形成され、該ＺｎＯ層にイオン注入を行うことにより、基板とＺｎＯ層との界面近傍においてＺｎＯに不純物がドープされることにより形成された低抵抗のＺｎＯ層が形成される。また、上記低抵抗のＺｎＯ層がインターデジタル電極として利用されている。すなわち、基板上に低抵抗のＺｎＯからなるインターデジタル電極が形成されており、該インターデジタル電極上にＺｎＯ層が圧電層として形成されている弾性表面波フィルタが開示されている。
【０００３】
他方、特開平８−２２８３９８号公報には、同様に低抵抗のＺｎＯ層を用いた横波トランスデューサーが開示されている。ここでは、
【０００４】
【数１】
0003829644.tif 000002
【０００５】
からなる支持体上に、電極として機能する低抵抗のＺｎＯ層が形成されており、第１のＺｎＯ層上にエピタキシャル膜として形成された高抵抗の第２のＺｎＯ層が形成されており、該第２のＺｎＯ層上に電極が形成されている。
【０００６】
なお、以下においては、
【０００７】
【数２】
0003829644.tif 000003
【０００８】
を「バー１」と表現する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平８−１６２８８１号公報や特開平８−２２８３９８号公報に記載の弾性表面波フィルタ及び横波トランスデューサーは、圧電体としてのＺｎＯ層に接するように、不純物が含有された低抵抗のＺｎＯ層を形成し、該低抵抗のＺｎＯ層を電極として用いることにおいて共通している。
【００１０】
しかしながら、特開平８−１６２８８１号公報に記載の弾性表面波フィルタにおける低抵抗のＺｎＯ層は、比抵抗ρが１×１０-3Ω・ｃｍ程度と低いものの、インターデジタル電極を構成する材料としてはその比抵抗ρは高すぎるものであった。インターデジタル電極を構成する通常の電極材料であるＡｌやＡｕの比抵抗は、２×１０-8Ω・ｃｍ程度である。そのため、特開平８−１６２８８１号公報に記載の弾性表面波フィルタでは、インターデジタル電極が大きな抵抗を有し、挿入損失が非常に大きく、実際には使用できないものであった。
【００１１】
また、この先行技術に記載の製造方法では、低抵抗のＺｎＯ層はイオン注入により形成されているので、製造装置が高価となり、かつ基板やＺｎＯ膜などに歪みが入りやすく、特性が不安定になったり、不純物がＺｎＯ層に均一に注入され難いという問題があった。
【００１２】
他方、特開平８−２２８３９８号公報には、ＺｎＯ成形体にＡｌなどの不純物をドープしたターゲットを用いてスパッタリングすることにより、基板上に低抵抗のＺｎＯ層を形成する工程が開示されている。この方法によれば、特開平８−１６２８８１号公報に記載の弾性表面波フィルタの製造方法に比べて、不純物が均一に分布され、かつ比抵抗ρをより低くすることができる。
【００１３】
もっとも、特開平８−２２８３９７号公報は、Ｒ面サファイアからなる支持体上において、低抵抗のＺｎＯ層と、高抵抗の第２のＺｎＯ層と電極とを形成した横波トランスデューサーを開示しているにとどまり、インターデジタル電極を用いた表面波装置については、何ら言及していない。
【００１４】
本発明の目的は、不純物がドープされた低抵抗のＺｎＯ層を持つ電極として用いており、かつ挿入損失を低減することができる表面波装置の製造方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、様々な基板材料を用いて構成することができ、低抵抗のＺｎＯ層を電極として用いた横波トランスデューサー及び縦波トランスデューサーの製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明は、Ｒ面サファイア、ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、（１１１），（１００）または（０１１）面シリコン、Ｚカット水晶、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3、及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3並びにそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種の材料からなる基板と、前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯに不純物がドープされている低抵抗のＺｎＯ層からなる電極と、前記ＺｎＯ層からなる電極上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上であり、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜と、前記圧電膜上に形成されたインターデジタル電極とを備える表面波装置の製造方法であって、前記基板上に不純物としてＡｌが０．３〜５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９５％以上としてスパッタリングにより前記低抵抗のＺｎＯ層からなる電極を形成する工程と、前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、前記圧電膜上にインターデジタル電極を形成する工程とを備える表面波装置の製造方法である。
本願の第２の発明は、Ｒ面サファイア、ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、（１１１），（１００）または（０１１）面シリコン、Ｚカット水晶、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3、及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3並びにそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種の材料からなる基板と、前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯに不純物がドープされている低抵抗のＺｎＯ層からなる電極と、前記ＺｎＯ層からなる電極上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上であり、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜と、前記圧電膜上に形成されたインターデジタル電極とを備える表面波装置の製造方法であって、前記基板上に不純物としてＧａが０．３〜５．５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９３．５％以上としてスパッタリングにより低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極を形成する工程と、前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、前記圧電膜上にインターデジタル電極を形成する工程とを備える表面波装置の製造方法である。
本願の第３の発明は、Ｒ面サファイア、ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、（１１１），（１００）または（０１１）面シリコン、Ｚカット水晶、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3、及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3並びにそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種の材料からなる基板と、前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯに不純物がドープされている低抵抗のＺｎＯ層からなる電極と、前記ＺｎＯ層からなる電極上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上であり、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜と、前記圧電膜上に形成されたインターデジタル電極とを備える表面波装置の製造方法であって、前記基板上に、不純物としてＶが０．３〜５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９４％以上としてスパッタリングにより低抵抗のＺｎＯ膜からなる前記電極を形成する工程と、前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、前記圧電膜上にインターデジタル電極を形成する工程とを備える表面波装置の製造方法である。
【００１８】
なお、ｃ軸に平行な面のサファイアとしては、ａ面サファイアやｍ面サファイアが挙げられる。
【００２１】
本願の第４の発明は、（０，バー１，１，２）面サファイア、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3からなる群から選択した１種からなる基板と、前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯにＧａが不純物としてドープされている低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極と、前記低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜と、前記圧電膜上に形成された電極とを備える横波トランスデューサーの製造方法であって、前記基板上に不純物としてＡｌが０．３〜５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９５％以上としてスパッタリングにより前記低抵抗のＺｎＯ層からなる電極を形成する工程と、前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、前記圧電膜上に電極を形成する工程とを備える横波トランスデューサーの製造方法である。
本願の第５の発明は、（０，バー１，１，２）面サファイア、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴＯ3及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3からなる群から選択した１種からなる基板と、該基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯにＧａが不純物としてドープされている低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極と、前記低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜と、圧電膜上に形成された電極とを備える横波トランスデューサーの製造方法であって、前記基板上に不純物としてＧａが０．３〜５．５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９３．５％以上としてスパッタリングにより低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極を形成する工程と、前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、前記圧電膜上に電極を形成する工程とを備える横波トランスデューサーの製造方法である。
本願の第６の発明は、（０，バー１，１，２）面サファイア、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3からなる群から選択した１種からなる基板と、前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯにＧａが不純物としてドープされている低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極と、前記低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜と、前記圧電膜上に形成された電極とを備える横波トランスデューサーの製造方法であって、前記基板上に、不純物としてＶが０．３〜５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９４％以上としてスパッタリングにより低抵抗のＺｎＯ膜からなる前記電極を形成する工程と、前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、前記圧電膜上に電極を形成する工程とを備える横波トランスデューサーの製造方法である。
【００２３】
本願の第７の発明は、ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、Ｚカット水晶及びそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種からなる基板と、前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯにＶが不純物としてドープされている低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極と、前記低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜と、前記圧電膜上に形成された電極とを備える縦波トランスデューサーの製造方法であって、前記基板上に不純物としてＡｌが０．３〜５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９５％以上としてスパッタリングにより前記低抵抗のＺｎＯ層からなる電極を形成する工程と、前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、前記圧電膜上に電極を形成する工程とを備える縦波トランスデューサーの製造方法である。
本願の第８の発明は、ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、Ｚカット水晶及びそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種からなる基板と、前記基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯにＶが不純物としてドープされている低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極と、前記低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜と、前記圧電膜上に形成された電極とを備える縦波トランスデューサーの製造方法であって、前記基板上に不純物としてＧａが０．３〜５．５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９３．５％以上としてスパッタリングにより低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極を形成する工程と、前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、前記圧電膜上に電極を形成する工程とを備える縦波トランスデューサーの製造方法である。
本願の第９の発明は、ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、Ｚカット水晶及びそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種からなる基板と、該基板上にエピタキシャル膜として形成されており、比抵抗ρが１Ω・ｃｍ以下であり、ＺｎＯにＶが不純物としてドープされている低抵抗のＺｎＯ膜からなる電極と、前記低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜されており、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜と、前記圧電膜上に形成された電極とを備える縦波トランスデューサーの製造方法であって、前記基板上に、不純物としてＶが０．３〜５重量％の割合でドープされたターゲットを用い、スパッタリング時の雰囲気をＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率９４％以上としてスパッタリングにより低抵抗のＺｎＯ膜からなる前記電極を形成する工程と、前記電極上に前記圧電膜を形成する工程と、前記圧電膜上に電極を形成する工程とを備える縦波トランスデューサーの製造方法である。
本願の第１〜第９の発明では、好ましくは、前記比抵抗のＺｎＯ層からなる電極を形成する工程において、前記スパッタリング時の基板温度は２００℃以上とされる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施例を説明することにより、本発明をより詳細に説明する。
【００２６】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る表面波装置の一実施例を説明するための平面図及び部分切欠正面断面図である。
セザワ波を利用した表面波装置１では、基板２上に低抵抗のＺｎＯ膜３が形成されており、該低抵抗のＺｎＯ膜３上に圧電膜４が形成されている。低抵抗のＺｎＯ膜３は、短絡電極として機能するものである。上記圧電膜４上には、インターデジタル電極５が形成されている。
【００２７】
基板２を構成する材料としては、ＺｎＯ膜３がエピタキシャル成長し得る適宜の材料、例えば、Ｒ面サファイア、ｍ面サファイア、ａ面サファイア、ｃ面サファイア面、Ｚカット水晶、回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3、または３３°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3などを用いることができる。
【００２８】
ＺｎＯ膜３は、ＺｎＯに不純物をドープすることにより低抵抗化されており、短絡電極として機能させるために設けられている。上記ＺｎＯにドープされる不純物としては、特に限定されるわけではないが、III Ａ、III Ｂ、ＶＡ、ＶＢ族の原子または分子が挙げられ、例えば、Ａｌ、Ｇａ、Ｖ、ＮｂまたはＡｓを例示することができる。
【００２９】
上記ＺｎＯ膜３の形成に際しては、好ましくは薄膜形成法が用いられる。薄膜形成法としては、スパッタリングあるいはＣＶＤなどの適宜の方法を用いることができる。スパッタリングによりＺｎＯ膜３を形成する場合、Ｚｎに上記不純物を含有させてなるターゲットまたはＺｎＯ粉末と不純物の粉末とを混合して成形されたターゲットを用いることにより、上記低抵抗のＺｎＯ膜３を形成することができる。上記のように、スパッタリングやＣＶＤにより形成された低抵抗のＺｎＯ膜３では、前述した特開平８−１６２８８１号公報に記載のようなイオン注入法を用いた場合に比べて、低抵抗のＺｎＯ膜の比抵抗をより効果的に低下させることができ、例えば１×１０-5Ω・ｃｍ程度の比抵抗ρを実現することができる。
【００３０】
また、イオン注入と異なり、高価かつ大がかりな装置を必要としない上、余分な工程がないため、ＺｎＯ膜３は、容易に形成され得る。また、イオン注入法は膜の上と下で注入量に分布があり、部分的に比抵抗の大きい層が存在し、その大きい比抵抗がＳＡＷの挿入損失をより増大させるという欠点を有していた。
【００３１】
なお、ＺｎＯにドープされる上記不純物の含有割合については、目的とする比抵抗ρにもよるが、好ましくは、ＺｎＯ１００重量％に対し、５．２重量％以下とされる。５．２重量％を超えると、比抵抗が小さくならず大きくなることがある。
【００３２】
次に、不純物がドープされたＺｎＯターゲットを用いてＥＣＲスパッタにより低抵抗のＺｎＯ膜を形成した場合のスパッタリングの条件と形成される低抵抗のＺｎＯ膜の比抵抗との関係を図２〜図４に示す。
【００３３】
図２〜図４において、横軸は、それぞれ、ターゲット中に含まれる不純物量、スパッタリングに際しての雰囲気ガスとしてＡｒとＡｒ＋Ｏ2の混合ガスを用いた場合のこれらの比、及びガス流量を示す。なお、図２において、横軸の不純物量は、不純物としてのＡｌ、ＧａまたはＶがＺｎＯセラミックターゲット中にドープされている割合（重量％）を示す。また、図２においては、基板加熱温度は４００℃、ガス流量は１０ＳＣＣＭ、雰囲気ガスはＡｒ１００％とされている。
【００３４】
また、図３では、ターゲットとしてＺｎＯに、Ａｌ2Ｏ3を１重量％不純物としてドープしたものを用い、ガス流量は１０ＳＣＣＭとされている。
図４では、ターゲットとしてＺｎＯセラミックターゲットに、Ａｌ2Ｏ3を１重量％ドープしたものを用い、基板加熱温度は４００℃、雰囲気ガスはＡｒ１００％とした。
【００３５】
図２〜図４から、ＥＣＲスパッタにより、比抵抗が１×１０-3Ω・ｃｍのＺｎＯ膜を得るには、雰囲気ガスとして、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）比９８％以上、雰囲気ガス流量４０ＳＣＣＭ以下、ガス圧２．３×１０-3Ｔｏｒｒ以下、基板加熱温度２００℃以上、ターゲットにドープされる不純物濃度０．３〜５．２％とすることが望ましいことがわかる。
【００３６】
また、図２〜図４から明らかなように、これらの条件を調整することにより、８×１０-4Ω・ｃｍ以下の比抵抗のＺｎＯ膜を容易に形成し得ることがわかる。次に、ＲＦマグネトロンスパッタにより、同様に低抵抗のＺｎＯ膜を形成し得ることを、図５〜図１０を参照して説明する。
【００３７】
図５ではターゲットとしてＺｎにＡｌを不純物としてドープさせたターゲットにおいてＡｌ含有量を変化させた場合の比抵抗の変化を示す。ここでは、基板加熱温度は４００℃、雰囲気ガスはＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）比９６．５％とした。
【００３８】
また、図６は、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）比すなわち雰囲気ガス組成を変化させた場合の比抵抗の変化を示す。ここでは、不純物としてＡｌが１重量％含有されたＺｎメタルターゲットを用いた。
【００３９】
図５及び図図６から明らかなように、Ａｌを不純物としてドープしたＺｎメタルターゲットを用い、ＲＦマグネトロンスパッタによりＺｎＯ膜を形成する場合、不純物量及び基板温度並びにガス組成を調整することにより、上記と同様に１×１０-3Ω・ｃｍ以下及び８×１０-4Ω・ｃｍ以下の比抵抗のＺｎＯ薄膜を形成し得ることがわかる。なお、ＲＦマグネトロンスパッタで低抵抗のＺｎＯ膜を形成する場合、ターゲットとしては、ＺｎメタルターゲットだけでなくＺｎＯセラミックターゲットを用いてもよいことが確かめられている。その場合には、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）のガス組成は特に限定されず、また、ガスとしてＡｒのみを用いてもよい。
【００４０】
図７及び図８は、不純物としてＡｌに代えてＧａを用いたことを除いては、図５及び図６と同様にしてＺｎＯ膜を形成した場合の結果を示し、図７及び図８は、図５及び図６に相当する図である。また、図９及び図１０は、不純物としてＡｌに代えてＶを用いたことを除いては図５及び図６と同様にしてＺｎＯ膜を形成した場合の結果を示し、図９及び図１０は、図５及び図６に相当する図である。
【００４１】
図７〜図１０から明らかなように、不純物としてＧａやＶを用いた場合においても、ＲＦマグネトロンスパッタにより、比抵抗が１×１０-3Ω・ｃｍ以下及び８×１０-4Ω・ｃｍ以下のＺｎＯ膜を形成し得ることがわかる。
【００４２】
また、図５及び図６から、ＲＦマグネトロンスパッタにより、不純物としてＡｌを用いて低抵抗のＺｎＯ膜を形成する場合には、所望とする１×１０-3Ω・ｃｍ以下の比抵抗を実現するには、不純物量は０．３〜５重量％、基板加熱温度は２００℃以上、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）比は９５％以上とすればよいことがわかる。
【００４３】
同様に、図７及び図８から、Ｇａを不純物として用い、ＲＦマグネトロンスパッタにより低抵抗１×１０-3Ω・ｃｍ以下のＺｎＯ膜を形成する場合には、Ｇａの含有量は０．３〜５．５重量％、基板加熱温度は２００℃以上、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）比は９３．５％以上とすればよいことがわかる。さらに、Ｖを不純物として用い、ＲＦマグネトロンスパッタにより、低抵抗のＺｎＯ膜を形成する場合には、比抵抗が１×１０-3Ω・ｃｍ以下とするには、Ｖのドープされる割合を０．３〜５重量％、基板加熱温度を２００℃以上、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）比を９４％以上とすればよいことがわかる。
【００４４】
前述したＺｎＯ膜３を形成した後に、圧電膜４が形成される。圧電膜４を構成する材料は、比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上であり、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜を形成し得る限り特に限定されないが、好ましくは、ＺｎＯ、ＡｌＮまたはＧａＮが用いられる。
【００４５】
上記圧電膜４上に、インターデジタル電極５が形成される。インターデジタル電極５は、適宜の電極材料、例えばＡｌ、Ａｕ、またはＣｕなどにより形成することができる。
【００４６】
本実施例の表面波装置１では、基板２上に低抵抗のＺｎＯ膜３が短絡電極として形成されており、さらに圧電膜４及びインターデジタル電極５が積層されている構造を有するため、挿入損失が小さい、高効率の表面波装置を提供することができる。
【００４７】
セザワ波を利用した表面波装置では、基板として、Ｒ面サファイア、ｃ面サファイア、シリコン等の音速の速い基板を用い、従来、▲１▼ＩＤＴ／圧電膜／基板からなる基板、▲２▼ＩＤＴ／圧電膜／短絡電極／基板からなる基板、▲３▼圧電膜／ＩＤＴ／基板からなる基板、▲４▼短絡電極／圧電膜／ＩＤＴ／基板からなる基板の４種類の積層構造が知られていた。この場合の圧電膜としてＺｎＯ膜を用いた場合の電気機械結合係数ｋとＺｎＯ膜の規格化膜厚Ｈ／λ（ＨはＺｎＯ膜の膜厚、λは表面波の波長）との関係は、図１１に示すとおりであった。すなわち、上述した４種類の積層構造のうち、▲２▼の構造、ＩＤＴ／圧電膜／短絡電極／基板からなる基板の構造において、電気機械結合係数ｋが一番大きく、従って、電気とＳＡＷの変換効率が優れていることがわかる。
【００４８】
もっとも、従来、Ｒ面サファイアからなる基板上に、ＺｎＯなどの圧電膜を形成した場合（１，１，バー２，０）、（１００）または（１１０）配向のエピタキシャル膜を形成することができるものの、Ｒ面サファイアからなる基板上に金属材料を用いて短絡電極を形成した場合には、該短絡電極上にＺｎＯ膜などの圧電膜を形成した場合、該圧電膜はエピタキシャル膜にならず、しかも（０，０，０，１）配向の膜ができていた。従って、従来、実際には、電気機械結合係数ｋが小さいにも関わらず、上記▲１▼の構造、すなわちＩＤＴ／圧電膜／Ｒ面サファイアからなる基板の積層構造が用いられていた。（１，バー１，０，０）面サファイアやｃ面サファイアの場合、サファイア基板上には（０，０，０，１）配向のエピタキシャル圧電膜ができるが、金属電極上には多結晶の（０，０，０，１）配向の圧電膜しかできず、ＳＡＷの電気機械結合係数が小さく、伝搬ロスの大きいものとなっていた。
【００４９】
これに対して、本願発明者は、上記のように、ＺｎＯに不純物をドープして成膜された低抵抗のＺｎＯ膜３をＲ面サファイアからなる基板上に形成すれば、該ＺｎＯ膜の比抵抗ρが１０-5Ω・ｃｍ程度の非常に低抵抗のＺｎＯ膜３が形成されること、さらに、該ＺｎＯ膜３上に、さらに、基板２の加熱温度を２００℃以上として、ＺｎＯ膜を成膜すれば、圧電性のあるエピタキシャル膜を形成し得ることを見出した。
【００５０】
本実施例では、このような知見に基づいてなされたものであり、基板２上に、まず低抵抗のＺｎＯ膜３を形成することにより、ＺｎＯなどからなる圧電膜４をエピタキシャル膜として形成することが可能とされている。従って、上記のように電気機械結合係数が大きな積層構造である▲２▼の構造を利用して変換効率に優れ、挿入損失が小さい表面波装置を提供することができる。
【００５１】
上記のように、Ｒ面サファイア上に、低抵抗のＺｎＯ膜を形成した状態、及び該ＺｎＯ膜３上にＺｎＯ膜を形成した状態を、それぞれ、図１２及び図１３にＲＨＥＥＤ写真で示す。図１２及び図１３のＲＨＥＥＤではいずれもスポット状の回析パターンを示していることから明らかなように、ＺｎＯ膜３及び圧電膜４としてのＺｎＯ膜のいずれもがエピタキシャル膜であることわかる。
【００５２】
なお、図１２及び図１３に示した低抵抗のＺｎＯ膜３及び圧電膜４としてのＺｎＯ膜の成膜条件は以下のとおりである。
（ａ）ＺｎＯ膜３の成膜方法及び条件
ＲＦマグネトロンスパッタ、ＺｎにＡｌを１％ドープしたターゲット、基板加熱温度２５０℃、ＲＦパワー１ＫＷ、導入ガスＡｒ＋Ｏ2、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）比９６．５％、ガス圧７×１０-3Ｔｏｒｒ。
【００５３】
（ｂ）圧電膜４としてのＺｎＯ膜の成膜方法及び条件
ＲＦマグネトロンスパッタ、９９．９９％のＺｎターゲット、基板加熱温度２００℃、ＲＦパワー１ＫＷ、導入ガスＡｒ＋Ｏ2、ガス圧７×１０-3Ｔｏｒｒ。
【００５４】
図１４は、本発明の他の実施例としての横波トランスデューサーを説明するための断面図である。
横波トランスデューサー１１では、基板１２上に、低抵抗のＺｎＯ膜１３が形成されており、該低抵抗のＺｎＯ膜１３上に高抵抗の圧電膜１４が形成されている。圧電膜１４上には、金属電極１５が形成されている。また、低抵抗のＺｎＯ膜１３上において、上記圧電膜１４と隔てられて、基板１２の一方端縁１２ａに沿って金属電極１６が形成されている。
【００５５】
横波トランスデューサー１１では、電極１５，１６間に交流電圧を印加することにより横波バルク波が矢印Ａ方向に伝搬し、入力信号を横波に変換することができる。
【００５６】
基板１２は、上記のように横波バルク波を伝搬させるために設けられている。従って、横波バルク波が伝搬し得る材料、例えば、（０，バー１，１，２）面サファイア、３３°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3を用いて構成することができる。すなわち、前述した特開平８−２２８３９８号公報に記載の横波トランスデューサーでは、Ｒ面サファイアからなる支持体が用いられていたが、本実施例の横波トランスデューサー１１では、支持体としての基板１１は、上記種々の基板材料により構成することができる。Ｒ面サファイアはシート状で引き上げて育成されるため、通常横波トランスデューサーで必要とされる３０ｍｍ以上の基板は別の方法で育成する必要があり、高価であるという欠点があった。また、不純物をドープした低比抵抗のＺｎＯ膜はＲ面サファイアより、（０，バー１，１，２）面サファイア、３３°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3の方が配向しやすい（ＸＲＤの半値幅で２／３）ことを見い出した。
【００５７】
本実施例においても、基板１２上に低抵抗のＺｎＯ膜１３が第１の実施例と同様にして形成される。この低抵抗のＺｎＯ膜１３は電極として機能し、すなわち電極１６に電気的に接続されている電極として機能し、圧電膜１４に電極１５との間で電界を印加するように機能する。低抵抗のＺｎＯ膜１３は、第１の実施例と同様に形成され、従って、比抵抗は１０-5Ω・ｃｍ程度とされている。
【００５８】
ＺｎＯ膜１３上に形成される圧電膜１４は、第１の実施例の圧電膜４と同様の材料で構成される。すなわち、ＺｎＯの格子定数の±２０％以内であり、比抵抗が１０6Ω・ｃｍ以上である圧電材料、例えばＺｎＯ、ＡｌＮまたはＧａＮにより構成することができる。
【００５９】
電極１５，１６は、Ａｌ、Ａｕ、またはＣｕなどの適宜の金属材料を用いて構成することができる。
本実施例においても、低抵抗のＺｎＯ膜１３が第１の実施例のＺｎＯ膜３と同様にして形成され、その上に、上記圧電材料からなる圧電膜１４が形成されるので、ＺｎＯ膜１３及び圧電膜１４はエピタキシャル膜として形成される。すなわち、圧電膜１４が（１１０）方向に配向しているので、２００ＭＨｚ〜２ＧＨｚの高周波域で用いる高周波トランスデューサーを構成することができる。
これを、具体的な実験例につき説明する。
【００６０】
以下の材料を用いて、本実施例の横波トランスデューサー１１を作成した。
すなわち、１０×５×０．３５ｍｍの寸法の３３°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3からなる基板１２上に、０．３μｍの厚みの低抵抗のＺｎＯ膜１３をスパッタリングにより形成した。スパッタリングの条件は以下のとおりである。
【００６１】
ＺｎＯ膜１３の成膜条件
ＲＦマグネトロンスパッタ、ＺｎにＡｌを１％ドープしたターゲット、基板加熱温度２５０℃、ＲＦパワー１ＫＷ、導入ガスＡｒ＋Ｏ2、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）比９６．５％、ガス圧７×１０-3Ｔｏｒｒ。
【００６２】
次に、ＺｎＯ膜１３上に、２．９μｍの厚みの圧電膜１４としてＺｎＯ膜を形成した。ＺｎＯ膜の成膜条件は以下のとおりである。
【００６３】
圧電膜１４の成膜条件
ＲＦマグネトロンスパッタ、９９．９９％のＺｎターゲット、基板加熱温度２００℃、ＲＦパワー１ＫＷ、導入ガスＡｒ＋Ｏ2、ガス圧７×１０-3Ｔｏｒｒ。
【００６４】
上記のようにして形成された圧電膜１４上及びＺｎＯ膜１３上にＡｌ（アルミニウム）からなる電極１５，１６を形成し、横波トランスデューサー１１を得た。この横波トランスデューサー１１の特性を図１５及び図１６に示す。図１５は時間応答を示し、図１６は周波数振幅特性を示す。これらは、ＺｎＯで励振された横波が基板を伝搬し、次に基板の裏から反射して戻ってきて、次には基板の表で反射して、基板の表と裏で反射を繰り返している時間と振幅を表している。図１５の時間の周期及び図１６の周波数間隔から明らかなように、本実施例によれば、高周波域で使用し得る横波トランスデューサーを提供し得ることがわかる。
【００６５】
なお、上記第１，第２の実施例ではそれぞれ、Ｒ面サファイア及び３３°回転ＬｉＴａＯ3からなる基板２，１２を用いたが、本発明においては、基板として上記のように、種々の基板材料からなるものを用いることができる。
【００６６】
また、第２の実施例の横波トランスデューサーと同様に、本発明に従って縦波トランスデューサーを構成することもできる。
もっとも、縦波トランスデューサーを構成する場合、基板材料としては、ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、（１１１），（１００）または（０１１）面シリコン、Ｚカット水晶、並びにそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種が好適に用いられる。これらの基板上に、第１，第２の実施例と同様に、低抵抗のＺｎＯ膜を不純物がドープされたターゲットを用いてスパッタリングにより形成し、しかる後低抵抗のＺｎＯからなる電極上に比抵抗ρが１０6Ω・ｃｍ以上の高抵抗を有し、格子定数がＺｎＯの格子定数の±２０％以内である圧電膜を形成し、しかる後圧電膜上に電極を形成すればよい。縦波トランスデューサーを得る場合にも、上記不純物がドープされた低抵抗のＺｎＯ膜は、横波トランスデューサーを構成する場合と同様に構成すればよく、また、圧電膜についても横波トランスデューサーの場合と同様に構成すればよい。
【００６７】
例えばｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面をもつサファイア、Ｚカット水晶及び（１１１），（１００）または（０１１）面シリコンを用いた場合に、低抵抗の（０００１）配向のＺｎＯ膜上に（０００１）配向のエピタキシャルな圧電膜を形成することができ、良好な縦波トランスデューサーを得ることができる。従って、これらの基板材料を用いた場合においても、Ｒ面サファイアからなる基板を用いた場合と同様に、第１，第２の実施例に従って、表面波装置あるいは縦波トランスデューサーを構成することができ、第１，第２の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明により得られる表面波装置では、基板上に低抵抗のＺｎＯ−エピタキシャル膜層からなる電極と、該ＺｎＯ層上に形成された高抵抗の圧電膜と、該圧電膜上に形成されたインターデジタル電極とが積層されているので、大きな電気機械結合係数が得られるため、挿入損失を小さくすることができ、変換効率を高めることができ、さらに小型化を図ることが可能となる。
【００６９】
上記基板として、Ｒ面サファイア、ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、（１１１），（１００）または（０１１）面シリコン、Ｚカット水晶、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3、及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3並びにそれらと等価な面を有する材料からなる基板を用いた場合、低抵抗のＺｎＯ層上に（１１０）配向または（００１）配向のエピタキシャルな圧電膜を確実に形成することができ、本発明に従った表面波装置を容易に提供することができる。
【００７０】
第１の発明では、不純物としてのＡｌがＺｎＯ１００重量％に対し、５重量％以下の割合でドープされるので、低抵抗のＺｎＯ層の比抵抗を小さくすることができ、低抵抗のＺｎＯ層を電極として確実に機能させることができる。また、第２の発明では、不純物としてのＧａが、５．５重量％以下の割合でドープされるので、低抵抗のＺｎＯ層の比抵抗を小さくすることができ、低抵抗のＺｎＯ層を電極として確実に機能させることができる。同様に、第３の発明では、Ｖが５重量％以下の割合でＺｎＯにドープされるので、低抵抗のＺｎＯ層の比抵抗を小さくすることができ、低抵抗のＺｎＯ層を電極として確実に機能させることができる。
【００７１】
本発明により得られる横波トランスデューサーでは、３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＴａＯ3及び３０°〜４２°回転Ｙ板ＬｉＮｂＯ3のいずれかからなる基板上に、低抵抗のＺｎＯ−エピタキシャル膜からなる電極と、該低抵抗のＺｎＯからなる電極上にエピタキシャル膜として成膜された相対的に高抵抗の圧電膜と、該圧電膜上に形成された電極とが積層されているので、横波バルク波を用いた高周波域で使用し得る横波トランスデューサーを提供することができる。
【００７２】
また、本願の第４，第７の発明では、不純物としてＡｌを用いており、ターゲット中の不純物濃度が０．３〜５重量％、さらにＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率が９５％以上とされてスパッタリングが行われてＺｎＯが形成されているので、低抵抗のＺｎＯ膜の比抵抗ρを確実に低めることができ、低抵抗のＺｎＯ膜を電極として確実に機能させることができる。同様に、第５，第６または第８，第９の発明では、不純物として、ＧａまたはＶを用いており、かつターゲット中の不純物濃度を０．３〜５．５重量％または０．３〜５重量％、さらにＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）比率を９３．５または９４％以上としてスパッタリングが行われてＺｎＯ膜が形成されているので、低抵抗のＺｎＯ膜の比抵抗ρを確実に低めることができ、低抵抗のＺｎＯ膜を電極として確実に機能させることができる。
【００７３】
また、ｃ面サファイア、ｃ軸に平行な面のサファイア、（１１１），（１００）もしくは（０１１）面シリコン、Ｚカット水晶及びそれらと等価な面を有する材料からなる群から選択した１種からなる基板上に、同様にして（００１）配向のエピタキシャル圧電膜を形成することにより、高効率な縦波トランスデューサーができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例としてのセザワ波を利用した表面波装置の平面図及び（ａ）のＡ−Ａ′線に沿う部分切欠断面図。
【図２】ＥＣＲスパッタにより低抵抗のＺｎＯ膜を形成する場合のターゲットに含有される不純物量と、得られるＺｎＯ膜の比抵抗との関係を示す図。
【図３】ＥＣＲスパッタにより低抵抗のＺｎＯ膜を形成する場合のＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）比と、得られるＺｎＯ膜の比抵抗との関係を示す図。
【図４】ＥＣＲスパッタにより低抵抗のＺｎＯ膜を形成する場合のガス流量及びガス圧と、得られるＺｎＯ膜の比抵抗との関係を示す図。
【図５】ドープされる不純物としてＡｌを用い、ＲＦマグネトロンスパッタにより低抵抗のＺｎＯ膜を形成する場合の、不純物量と、得られるＺｎＯ膜の比抵抗との関係を示す図。
【図６】ドープされる不純物としてＡｌを用い、ＲＦマグネトロンスパッタにより低抵抗のＺｎＯ膜を形成する場合の、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）比と、得られるＺｎＯ膜の比抵抗との関係を示す図。
【図７】ドープされる不純物としてＧａを用い、ＲＦマグネトロンスパッタにより低抵抗のＺｎＯ膜を形成する場合の、不純物量と、得られるＺｎＯ膜の比抵抗との関係を示す図。
【図８】ドープされる不純物としてＧａを用い、ＲＦマグネトロンスパッタにより低抵抗のＺｎＯ膜を形成する場合の、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）比と、得られるＺｎＯ膜の比抵抗との関係を示す図。
【図９】ドープされる不純物としてＶを用い、ＲＦマグネトロンスパッタにより低抵抗のＺｎＯ膜を形成する場合の、不純物量と、得られるＺｎＯ膜の比抵抗との関係を示す図。
【図１０】ドープされる不純物としてＶを用い、ＲＦマグネトロンスパッタにより低抵抗のＺｎＯ膜を形成する場合の、Ａｒ／（Ａｒ＋Ｏ2）比と、得られるＺｎＯ膜の比抵抗との関係を示す図。
【図１１】各種表面波を利用した表面波装置の積層構造と電気機械結合係数ｋとの関係を示す図。
【図１２】第１の実施例においてＲ面サファイアからなる基板上にＡｌがドープされた低抵抗のＺｎＯ膜を成膜した状態を示すＲＨＥＥＤ写真を示す図。
【図１３】第１の実施例において、Ｒ面サファイアからなる基板上に、ＡｌがドープされたＺｎＯ膜を形成し、さらにその上に圧電膜としてＺｎＯ膜を成膜した状態のＲＨＥＥＤ写真を示す図。
【図１４】本発明の第２の実施例としての横波トランスデューサーを説明するための側面断面図。
【図１５】第２の実施例で作成された横波トランスデューサーの基板の表と裏で反射する時間特性を示す図。
【図１６】第２の実施例で作成された横波トランスデューサーのアドミタンス−周波数特性を示す図。
【符号の説明】
１…表面波装置
２…基板
３…低抵抗のＺｎＯ膜
４…圧電膜
５…インターデジタル電極
１１…横波トランスデューサー
１２…基板
１３…低抵抗のＺｎＯ膜
１４…圧電膜
１５…電極
１６…電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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