JP2007010378A - Surface acoustic wave element, its manufacturing method, surface acoustic wave sensor and surface acoustic wave sensor system - Google Patents
Surface acoustic wave element, its manufacturing method, surface acoustic wave sensor and surface acoustic wave sensor system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007010378A JP2007010378A JP2005188990A JP2005188990A JP2007010378A JP 2007010378 A JP2007010378 A JP 2007010378A JP 2005188990 A JP2005188990 A JP 2005188990A JP 2005188990 A JP2005188990 A JP 2005188990A JP 2007010378 A JP2007010378 A JP 2007010378A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acoustic wave
- surface acoustic
- idt
- saw
- wave device
- 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
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、例えば目的の生体物質や化学物質を検出しかつ/又はその物性を測定するセンサにおいて、その際に発生する化学的又は物理的変化を電気的信号に変換するトランスデューサとして利用するのに適した弾性表面波素子及びその製造方法に関する。更に本発明は、この弾性表面波素子を用いた弾性表面波センサ及びセンサシステムに関する。 The present invention is, for example, a sensor that detects a target biological substance or chemical substance and / or measures a physical property thereof, and is used as a transducer that converts a chemical or physical change generated at that time into an electrical signal. The present invention relates to a suitable surface acoustic wave device and a method for manufacturing the same. Furthermore, the present invention relates to a surface acoustic wave sensor and sensor system using the surface acoustic wave element.
最近、特にバイオテクノロジや医療などの技術分野において、測定対象の生体物質又は化学物質を認識する受容体の化学的又は物理的変化を検出するために、水晶振動子などの圧電素子をトランスデューサとして利用した圧電センサが開発されている(例えば、非特許文献1、特許文献1及び2を参照)。トランスデューサには、水晶振動子以外の圧電素子として、圧電基板表面に形成した交差指電極からなるIDT(すだれ状トランスデューサ)により励振する弾性表面波(SAW:surface acoustic wave)を利用したSAW素子を用いることができる(例えば、特許文献3乃至6を参照)。
Recently, especially in technical fields such as biotechnology and medicine, piezoelectric elements such as quartz resonators have been used as transducers to detect chemical or physical changes in receptors that recognize biological substances or chemical substances to be measured. A piezoelectric sensor has been developed (see, for example, Non-Patent Document 1, Patent Documents 1 and 2). As the transducer, a SAW element using a surface acoustic wave (SAW) excited by an IDT (interdigital transducer) composed of interdigitated electrodes formed on the surface of the piezoelectric substrate is used as a piezoelectric element other than the crystal resonator. (For example, see
また、DNAなどの生体物質を解析するバイオセンサは、基体にダイヤモンドやダイヤモンドライクカーボン(DLC)などの炭素系物質からなる表面処理層を形成して化学修飾すると、測定対象に反応するオリゴヌクレオチドや生理活性物質を安定して強力に固定できることが知られている(例えば、特許文献2及び7を参照)。通常このようなバイオセンサは、水晶振動子の水晶板の表面に形成した金電極の上にDLC膜などからなる表面処理層を形成し、これを化学修飾して活性化させ、オリゴヌクレオチドなどを固定して作成する。
In addition, biosensors that analyze biological materials such as DNA have oligonucleotides that react with the measurement target when a surface treatment layer made of a carbon-based material such as diamond or diamond-like carbon (DLC) is formed on the substrate and chemically modified. It is known that a physiologically active substance can be stably and strongly fixed (see, for example,
他方、最近は、ダイヤモンド薄膜及び圧電体膜を積層した基板にIDTを形成することにより、SAWの伝搬速度を高速化して高周波化を可能にした所謂ダイヤモンドSAW素子が開発されている(例えば、非特許文献2及び3、特許文献8を参照)。更にこのSAW素子は、その最上層にSiO2 膜を積層することにより、水晶基板を用いた従来のSAW素子より更に優れた温度特性を得ることができる(例えば、非特許文献3を参照)。
On the other hand, recently, a so-called diamond SAW element has been developed in which an IDT is formed on a substrate on which a diamond thin film and a piezoelectric film are laminated, thereby increasing the SAW propagation speed and enabling higher frequencies (for example, non-diamond SAW elements). (See
上述したように圧電素子を利用したセンサは、測定対象・条件や用途などによって圧電素子の高周波化が好ましい場合が期待される。その場合、センサのトランスデューサとしてダイヤモンドSAW素子を用いることができれば好都合であるが、本願発明者が知る限り、そのようなSAWセンサが実際に使用されている例は見当たらない。 As described above, a sensor using a piezoelectric element is expected to have a high-frequency piezoelectric element depending on the measurement object, conditions, application, and the like. In that case, it would be advantageous if a diamond SAW element could be used as the transducer of the sensor, but as far as the inventors of the present application know, there are no examples in which such a SAW sensor is actually used.
従来の圧電センサは、目的の生体物質や化学物質を固定するためのセルや吸着体などの受容体をSAW素子の表面に形成している。ダイヤモンドSAW素子をトランスデューサに用いた場合、同様に、受容体として測定対象に反応するオリゴヌクレオチドや生理活性物質を固定するために、SAW素子の表面に非常に硬質のダイヤモンド又はDLC膜などを形成すると、SAWの伝搬速度が変化してSAW素子の特性を劣化させる虞がある。 In the conventional piezoelectric sensor, a receptor such as a cell or an adsorbent for fixing a target biological substance or chemical substance is formed on the surface of the SAW element. Similarly, when a diamond SAW element is used as a transducer, an extremely hard diamond or DLC film is formed on the surface of the SAW element in order to immobilize an oligonucleotide or a physiologically active substance that reacts with a measurement target as a receptor. There is a risk that the propagation speed of the SAW changes and the characteristics of the SAW element are deteriorated.
また、DLC膜は、一般に公知の蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法、ECRCVD法、誘導結合プラズマ法などを用いて成膜する。これらの成膜方法は高温の環境下で行われる場合が多い。そのため、SAW素子は、IDTを形成するAl電極がDLC膜の形成時に高温による損傷を受けるという問題が生じる。 The DLC film is generally formed by using a known vapor deposition method, sputtering method, ion plating method, plasma CVD method, ECRCVD method, inductively coupled plasma method, or the like. These film forming methods are often performed in a high temperature environment. Therefore, the SAW element has a problem that the Al electrode forming the IDT is damaged by high temperature when the DLC film is formed.
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の表面にダイヤモンド層と圧電体層とIDTとを積層したダイヤモンドSAW素子であって、そのダイヤモンド層をそのまま用いて、測定対象の生体物質や化学物質を認識する受容体を固定することができ、SAWセンサのトランスデューサとして利用し得る新規なSAW素子及びその製造方法を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is a diamond SAW element in which a diamond layer, a piezoelectric layer, and an IDT are laminated on the surface of a substrate, and the diamond layer It is intended to provide a novel SAW element that can fix a receptor for recognizing a biological substance or chemical substance to be measured and can be used as a transducer of a SAW sensor and a method for manufacturing the same.
更に本発明の目的は、かかるSAW素子をトランスデューサに用いることにより、高周波のSAW素子に適した測定条件・用途に使用可能なSAWセンサ及びSAWセンサシステムを提供することにある。 A further object of the present invention is to provide a SAW sensor and a SAW sensor system that can be used for measurement conditions and applications suitable for high-frequency SAW elements by using such SAW elements as transducers.
本発明によれば、上記目的を達成するために、ダイヤモンド層及び圧電体層を積層した基板と、該基板に形成された少なくとも1組の交差指電極からなるIDTと、該IDTにより励振されるSAWの伝搬方向に沿ってIDTを挟むようにそれらの両側に配置される1対の反射器と、SAWの伝搬方向に沿ってダイヤモンド層の表面を露出させた感応部とを備えるSAW素子が提供される。 According to the present invention, in order to achieve the above object, a substrate on which a diamond layer and a piezoelectric layer are laminated, an IDT composed of at least one pair of crossed finger electrodes formed on the substrate, and excited by the IDT Provided is a SAW element comprising a pair of reflectors arranged on both sides of an IDT so as to sandwich the IDT along the SAW propagation direction, and a sensitive part exposing the surface of the diamond layer along the SAW propagation direction Is done.
このような従来構造のダイヤモンドSAW素子をそのまま利用し、露出させたダイヤモンド層を感応部として、その表面に測定対象を認識するための受容体を設けることができる。この場合、SAWの伝搬速度を変化させる虞がある別個のダイヤモンド層をSAW素子の表面に形成する必要が無いので、SAW素子の特性が悪影響を受けたり、IDTのAl電極を損傷する虞が解消される。そのため、このSAW素子をトラスデューサとすることにより、高品質かつ高性能のSAWセンサを実現できる。 By using the diamond SAW element having such a conventional structure as it is, an exposed diamond layer can be used as a sensitive part, and a receptor for recognizing a measurement object can be provided on the surface thereof. In this case, there is no need to form a separate diamond layer on the surface of the SAW element that may change the SAW propagation speed, eliminating the possibility of adversely affecting the characteristics of the SAW element or damaging the IDT Al electrode. Is done. Therefore, a high-quality and high-performance SAW sensor can be realized by using this SAW element as a transducer.
或る実施例では、SAW素子のIDTが励振用IDTと受信用IDTとからなり、感応部が励振用IDTと受信用IDTとの間に配置されている。このような2ポート共振子型のSAW素子は、発振回路の構成を簡単にできるので、高周波での励振に好適である。 In one embodiment, the IDT of the SAW element is composed of an excitation IDT and a reception IDT, and a sensitive unit is disposed between the excitation IDT and the reception IDT. Such a 2-port resonator type SAW element is suitable for excitation at a high frequency because the configuration of the oscillation circuit can be simplified.
別の実施例では、SAW素子のIDTが1組の交差指電極を有する1つのIDTからなる1ポート共振子型であり、2ポート共振子型に比して1個のIDTを省略できるので、小型化及び製造コストの低減を図ることができる。この場合、感応部は交差指電極の電極指と電極指との間に配置することができ、またはIDTと一方の反射器との間に配置することができる。 In another embodiment, the IDT of the SAW element is a one-port resonator type consisting of one IDT having a pair of cross finger electrodes, and one IDT can be omitted as compared with the two-port resonator type. It is possible to reduce the size and the manufacturing cost. In this case, the sensitive part can be disposed between the electrode fingers of the interdigitated electrodes, or can be disposed between the IDT and one reflector.
また、或る実施例では、IDT全体を被覆するように、例えばSiO2 で形成された絶縁保護膜を更に有する。これにより、交差指電極間の短絡を確実に防止すると共に、特にSAWセンサのトランスデューサとして使用したとき、その使用環境や条件によらず、交差指電極の損傷や腐食を防止することができる。更にSiO2 の絶縁保護膜は、その下層側に形成される圧電体層及びダイヤモンド層の温度係数を打ち消し、優れた温度特性を得ることができる。 In some embodiments, an insulation protective film made of, for example, SiO 2 is further provided so as to cover the entire IDT. As a result, a short circuit between the crossed finger electrodes can be surely prevented, and damage and corrosion of the crossed finger electrodes can be prevented regardless of the use environment and conditions, particularly when used as a transducer of the SAW sensor. Furthermore, the insulating protective film of SiO 2 can cancel out the temperature coefficient of the piezoelectric layer and the diamond layer formed on the lower layer side, and can obtain excellent temperature characteristics.
別の実施例では、交差指電極の表面に形成された絶縁膜を更に有し、それにより同様に交差指電極間の短絡を確実に防止すると共に、使用時にその環境や条件によらず、交差指電極の損傷や腐食を防止することができる。この場合、交差指電極は、例えばAl又はAlを主成分とする合金により安価に形成され、かつそれを酸化させることにより、絶縁膜をAl2O3で簡単に形成することができる。 In another embodiment, it further includes an insulating film formed on the surface of the cross finger electrode, thereby similarly preventing the short circuit between the cross finger electrodes, and at the time of use regardless of the environment and conditions. Damage and corrosion of the finger electrode can be prevented. In this case, the interdigitated electrode is formed inexpensively, for example, with Al or an alloy containing Al as a main component, and the insulating film can be easily formed with Al 2 O 3 by oxidizing it.
本発明の別の側面によれば、基板の表面にダイヤモンド層と圧電体層と少なくとも1組の交差指電極からなるIDTとを積層してSAW素子を形成する過程と、フォトリソグラフィ技術を用いてSAW素子の表面をエッチングし、ダイヤモンド層の表面を露出させて感応部を形成する過程とを有するSAW素子の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a SAW element is formed by laminating a diamond layer, a piezoelectric layer, and an IDT composed of at least one pair of cross finger electrodes on the surface of a substrate, and using a photolithography technique. There is provided a method of manufacturing a SAW element, which includes a process of etching a surface of the SAW element and exposing a surface of the diamond layer to form a sensitive portion.
ダイヤモンド層の表面は、その上に圧電体層が形成されている場合、従来公知のドライエッチング又はウエットエッチングを用いて露出させることができる。従って、従来のダイヤモンドSAW素子の製造工程をそのまま利用し、かつこれに感応部を形成する過程を追加するだけで、SAWセンサに適した本発明のSAW素子を簡単に製造することができる。 When the piezoelectric layer is formed on the surface of the diamond layer, it can be exposed using conventionally known dry etching or wet etching. Therefore, the SAW element of the present invention suitable for the SAW sensor can be easily manufactured by using the manufacturing process of the conventional diamond SAW element as it is and adding the process of forming the sensitive part to the process.
或る実施例では、SAW素子を形成する過程において、SAW素子のIDT全体を被覆する絶縁保護膜を更に積層することにより、交差指電極間の短絡を確実に防止し、かつ使用時にその環境や条件によらず、交差指電極の損傷や腐食を防止し得るSAW素子を得ることができる。 In one embodiment, in the process of forming the SAW element, an insulating protective film that covers the entire IDT of the SAW element is further laminated to reliably prevent a short circuit between the crossed finger electrodes and Regardless of the conditions, a SAW element capable of preventing damage and corrosion of the interdigital electrodes can be obtained.
別の実施例では、SAW素子を形成する過程において、交差指電極の表面を被覆する絶縁膜を更に形成することにより、同様に交差指電極間の短絡を確実に防止しかつ使用時に交差指電極の損傷や腐食を防止し得るSAW素子が得られる。 In another embodiment, in the process of forming the SAW element, by further forming an insulating film covering the surface of the cross finger electrode, similarly, the short circuit between the cross finger electrodes can be surely prevented and the cross finger electrodes can be used in use. A SAW element capable of preventing damage and corrosion of the substrate is obtained.
また、本発明の別の側面によれば、上述したように高周波化に適した本発明のSAW素子と、該SAW素子の感応部に固定されて目的の物質を認識するための受容体とを備えるSAWセンサが提供される。 According to another aspect of the present invention, as described above, the SAW element of the present invention suitable for high frequency and a receptor for recognizing a target substance fixed to the sensitive part of the SAW element. A SAW sensor is provided.
更にまた、本発明によれば、かかる本発明のSAWセンサを複数有し、かつこれらのSAWセンサを単一の共通の基板に設けたマルチチャネル型のSAWセンサシステムが提供される。 Furthermore, according to the present invention, there is provided a multi-channel SAW sensor system having a plurality of such SAW sensors of the present invention and providing these SAW sensors on a single common substrate.
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
図1(A)、(B)は、本発明を適用した2ポート共振子型フィルタ構造のSAW素子1を示している。SAW素子1は、例えばシリコンからなる矩形薄板の基板2を有する。基板2の主面には、ダイヤモンド層3が形成され、かつその上に例えばZnOからなる圧電体層4が積層されている。このダイヤモンド積層構造の基板を用いることにより、SAW素子1は、水晶等の圧電基板の場合に比してSAW伝搬速度を高速度化でき、それにより高周波化を図ることができる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1A and 1B show a SAW element 1 having a two-port resonator type filter structure to which the present invention is applied. The SAW element 1 has a rectangular
基板2は、シリコン以外の半導体材料や、パイレックスガラス等のガラス材料、セラミックス材料、ポリイミド又はポリカーボネイト等の樹脂材料を用いることもできる。ダイヤモンド層3は、例えばダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜等のように、従来公知の方法により合成される多結晶ダイヤモンド又は単結晶ダイヤモンドの薄膜で形成することができる。圧電体層4は、ZnO以外に、例えばAlN(窒化アルミニウム)、LiTaO3、LiNbO3、K4Nb6O17(ニオブ酸カリウム)等の様々な公知の圧電材料で形成することができる。
The
基板2には、その長手方向の左右に1対の交差指電極5a、5bからなる入力用(送信用)のIDT6と、同じく1対の交差指電極7a、7bからなる出力用(受信用)のIDT8とが、圧電体層4上に形成されている。両IDT6,8の左右両側には、それぞれ配置された1対の反射器9,10が配置されている。また、入力用及び出力用の前記各交差指電極は、それぞれ図示しない入力用及び出力用の接続ランドを介して外部の発振回路に接続されている。
The
前記交差指電極及び反射器は、加工性及びコストの観点からAl又はAlを主成分とする合金からなる電極膜で形成され、従来と同様に、例えばフォトリソグラフィ技術を利用したウエットエッチングにより所望のパターンに加工される。別の実施例では、前記電極膜にAl/Cu膜を用いることもできる。 The crossed finger electrode and the reflector are formed of an electrode film made of Al or an alloy containing Al as a main component from the viewpoint of workability and cost, and, as in the past, for example, a desired etching process is performed by wet etching using a photolithography technique. Processed into a pattern. In another embodiment, an Al / Cu film can be used as the electrode film.
圧電体層4には、SAWの伝搬方向に沿って両IDT6,8間に矩形の窓を開設して、ダイヤモンド層3の表面を露出させた感応部11が設けられている。感応部11には、SAW素子1をSAWセンサのトランスデューサとして使用する場合に、測定対象を認識するための受容体をその上に配置することができる。前記受容体は、測定対象となる生体物質又は化学物質の性状・特質などに対応して、例えばDNA、酵素、微生物、抗体、ガス吸着体など従来公知の様々なものを用いることができ、それらを固定した膜、セルなど従来公知の様々な形態で使用される。
The piezoelectric layer 4 is provided with a sensitive portion 11 in which a rectangular window is opened between the IDTs 6 and 8 along the SAW propagation direction to expose the surface of the
図1(B)に想像線で示すように、基板2の最上層にIDT6,8及び反射器9,10を被覆する絶縁保護膜12を形成することができる。絶縁保護膜12は、SAW素子1表面にゴミ等の異物が付着して隣接する前記交差指電極間が電気的に短絡したり、SAWセンサのトランスデューサとして使用するとき、その環境や使用条件による前記交差指電極及び/又は反射器の損傷や腐食を有効に防止できる。
As shown by an imaginary line in FIG. 1B, an insulating
絶縁保護膜12は、例えばSiO2 をスパッタリング又は蒸着することにより、容易に所望の厚さに成膜される。前記絶縁保護膜には、SiO2 以外に、例えばTa2O5のような酸化物、Si3N4、TiNのような窒化物等、様々な絶縁材料を用いることができる。特にSiO2 膜を用いた場合には、その下層側に形成される圧電体層及びダイヤモンド層の温度係数を打ち消すことができ、それにより優れた温度特性が得られる。
The insulating
励振用IDT6に所定の高周波信号電圧を印加すると、それと同じ周波数のSAWがダイヤモンド層3に励振され、IDT6の左右両側に伝搬しかつ左右の反射器9,10に反射されて、前記両反射器間にSAWの定在波が発生する。このSAWは受信用IDT8により受信され、その周波数が測定される。このとき、感応部11の前記受容体が目的の生体物質又は化学物質を固定してその重量が変化していると、SAW伝搬速度の変化が周波数変化として検出されるので、該生体物質又は化学物質の検出及び/又は物性の測定を高精度に行うことができる。
When a predetermined high-frequency signal voltage is applied to the
次に、本発明の方法により図1のSAW素子1を製造する過程を、図2(A)〜(E)を参照しながら説明する。先ず、従来の製造工程に従って通常のダイヤモンドSAW素子を作成する。即ち、シリコンからなる基板2の表面にダイヤモンド薄膜またはDLCからなるダイヤモンド層3とZnOからなる圧電体層4とを積層する。DLC膜は、例えば蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、プラズマCVD法、ECRCVD法、誘導結合プラズマ法などの公知方法を用いて成膜する。ZnO膜は、例えば蒸着法又はスパッタ法を用いて形成することができる。圧電体層4の表面にAl又はAlを主成分とする合金からなる電極膜を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることにより、IDT6,8、前記接続ランド、それらを接続する配線や反射器9,10を形成する。更に本実施例では、IDT6,8及び反射器9,10などを形成した圧電体層4の全面にSiO2 からなる絶縁保護膜12を、例えばスパッタ法又は蒸着法により形成する。
Next, a process of manufacturing the SAW element 1 of FIG. 1 by the method of the present invention will be described with reference to FIGS. First, a normal diamond SAW element is prepared according to a conventional manufacturing process. That is, a diamond thin film or
このように形成したダイヤモンドSAW素子の絶縁保護膜12の全面にフォトレジスト膜13を形成する。フォトレジスト膜13は、その上方に配置したフォトマスク14を用いてパターニングする(図2(A))。これにより、感応部11に対応する絶縁保護膜12の矩形領域を露出させる(図2(B))。露出した絶縁保護膜12は、例えばバッファード弗酸を用いたウエットエッチングにより除去し、圧電体層4の表面を露出させる(図2(C))。別の実施例では、例えばCF4 ガスを用いたプラズマエッチングなどのドライエッチングにより、絶縁保護膜12の露出領域を除去することができる。
A
次に、露出した圧電体層4を例えば希塩酸を用いたウエットエッチングにより除去して、感応部11に対応する矩形の前記窓を開設し、ダイヤモンド層3の表面を露出させる(図2(D))。これにより、ダイヤモンド層からなる矩形の感応部11を両IDT6,8の間に設けることができる。最後に、残存するフォトレジスト膜13を除去して、本発明のSAW素子1が得られる(図2(E))。
Next, the exposed piezoelectric layer 4 is removed, for example, by wet etching using dilute hydrochloric acid, and the rectangular window corresponding to the sensitive portion 11 is opened to expose the surface of the diamond layer 3 (FIG. 2D). ). Thereby, the rectangular sensitive part 11 which consists of a diamond layer can be provided between both IDT6,8. Finally, the remaining
更に、このようにして得られたSAW素子1をトランスデューサとして、その感応部11に測定対象を認識するための受容体を配置することにより、本発明のSAWセンサが得られる。ダイヤモンド層からなる感応部11の表面は、例えば従来技術に関連して上述したように、DNAや蛋白質などの解析において、オリゴヌクレオチド又は生理活性物質を安定して強力に固定するために、化学修飾して活性化させることができる。 Furthermore, the SAW sensor 1 of the present invention can be obtained by using the SAW element 1 thus obtained as a transducer and arranging a receptor for recognizing the measurement object in the sensitive portion 11. The surface of the sensitive part 11 made of a diamond layer is chemically modified in order to stably and strongly fix the oligonucleotide or the physiologically active substance in the analysis of DNA or protein, for example, as described above with reference to the prior art. Can be activated.
このとき、SAW素子は所定の活性化溶液に浸漬されるが、IDT6,8は絶縁保護膜12で完全に被覆されているので、それにより腐食したり劣化する虞はない。また、この絶縁保護膜12によって、本発明のSAWセンサは、液体状の試料に用いても前記交差指電極間を電気的に短絡する虞が無く、また気相、液相などの様々な環境下で使用しても、前記交差指電極を損傷したり腐食又は劣化させる虞がなく、高い信頼性を確保することができる。
At this time, the SAW element is immersed in a predetermined activation solution. However, since the IDTs 6 and 8 are completely covered with the insulating
図3(A)、(B)は、図1に示す本発明のSAW素子の変形例を示している。この変形例のSAW素子21は、各交差指電極5a、5b、7a、7bの表面に、それぞれ或る厚さの絶縁膜22〜25が形成されている。絶縁膜22〜25により、同様に前記交差指電極間の短絡を確実に防止し、かつ使用時にその様々な環境下で交差指電極の損傷や腐食を防止することができる。これらの絶縁膜は、前記交差指電極を形成するAlを例えば陽極酸化することにより、容易に所望の厚さにかつ安価に形成することができる。
3A and 3B show a modification of the SAW element of the present invention shown in FIG. In the
図4(A)、(B)及び図5(A)、(B)は、それぞれ本発明によるSAW素子の別の変形例を示している。これら変形例のSAW素子31,41は、ダイヤモンド層3及び圧電体層4を積層した矩形薄板の基板2の表面に、それぞれ1組の交差指電極32a,32b、42a,42bからなる各1個のIDT33,43と、その左右両側にそれぞれ反射器34,35、44,45とを形成した1ポート共振子型の構成を有する。これら変形例では、上記各実施例の2ポート共振子型に比して1個のIDTを省略できるので、小型化及び製造コストの低減を図ることができる。
4A, 4B, 5A, and 5B each show another modification of the SAW element according to the present invention. Each of the
図4(A)、(B)のSAW素子31では、ダイヤモンド層3の表面を露出させた感応部36がIDT33の略中央に、SAWの伝搬方向に沿って交差指電極32a,32bを構成する電極指と電極指間の位置に配設されている。感応部36には、上記各実施例と同様に受容体を設けることができ、それによりSAW素子31をトランスデューサとする1ポート共振子型のSAWセンサが得られる。
In the
図5(A)、(B)のSAW素子41では、ダイヤモンド層3の表面を露出させた感応部46が、SAWの伝搬方向に沿ってIDT43と一方の反射器45間の位置に配設されている。感応部46には、同様に受容体を設けることができ、それによりSAW素子41をトランスデューサとする1ポート共振子型のSAWセンサが得られる。
In the
これら1ポート共振子型のSAWセンサにおいても、IDT33,43の前記交差指電極間に所定の高周波信号電圧を印加すると、それと同じ周波数のSAWがダイヤモンド層3に励振され、前記IDTの左右両側に伝搬しかつ左右の反射器に反射されて、前記両反射器間にSAWの定在波が発生する。この状態で、感応部36,46に配置された前記受容体が検出対象の生体物質などを固定すると、それによる重量の変化がSAW伝搬速度の変化となり、周波数変化として検出される。これにより、同様に目的の生体物質又は化学物質の検出及び/又は物性の測定を高精度に行うことができる。
Also in these 1-port resonator type SAW sensors, when a predetermined high-frequency signal voltage is applied between the interdigitated electrodes of the
変形例のSAW素子31,41においても、図1の実施例と同様に、IDT33,43全体を被覆するSiO2 などの絶縁保護膜を形成して、交差指電極間の短絡及び使用時の交差指電極の損傷や腐食を防止することができる。また、図3の実施例と同様に、各交差指電極32a,32b、42a,42bの表面に絶縁膜を形成することができる。
Also in the
以上、本発明の好適実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記各実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。例えば、上記実施例では、基板の上にダイヤモンド層及び圧電体層を順に積層した膜層構造を有しかつ圧電体層の上にIDTを形成したダイヤモンドSAW素子について説明したが、本発明は、異なる膜層やIDTの構造を有する様々な公知のダイヤモンドSAW素子についても、同様に適用することができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, as will be apparent to those skilled in the art, the present invention can be carried out with various modifications and changes made to the above embodiments within the technical scope thereof. . For example, in the above embodiment, a diamond SAW element having a film layer structure in which a diamond layer and a piezoelectric layer are sequentially laminated on a substrate and having an IDT formed on the piezoelectric layer has been described. The same can be applied to various known diamond SAW elements having different film layers and IDT structures.
1,21,31,41…SAW素子、2…基板、3…ダイヤモンド層、4…圧電体層、5a,5b,7a,7b,32a,32b,42a,42b…交差指電極、6,8,33,43…IDT、9,10,34,35、44,45…反射器、11,36,46…感応部、12…絶縁保護膜、13…フォトレジスト膜、14…フォトマスク、22〜25…絶縁膜。 1, 2, 31, 41 ... SAW element, 2 ... substrate, 3 ... diamond layer, 4 ... piezoelectric layer, 5a, 5b, 7a, 7b, 32a, 32b, 42a, 42b ... crossed finger electrodes, 6, 8, 33, 43 ... IDT, 9, 10, 34, 35, 44, 45 ... reflector, 11, 36, 46 ... sensitive part, 12 ... insulating protective film, 13 ... photoresist film, 14 ... photomask, 22-25 ... insulating film.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005188990A JP2007010378A (en) | 2005-06-28 | 2005-06-28 | Surface acoustic wave element, its manufacturing method, surface acoustic wave sensor and surface acoustic wave sensor system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005188990A JP2007010378A (en) | 2005-06-28 | 2005-06-28 | Surface acoustic wave element, its manufacturing method, surface acoustic wave sensor and surface acoustic wave sensor system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007010378A true JP2007010378A (en) | 2007-01-18 |
Family
ID=37749105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005188990A Pending JP2007010378A (en) | 2005-06-28 | 2005-06-28 | Surface acoustic wave element, its manufacturing method, surface acoustic wave sensor and surface acoustic wave sensor system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007010378A (en) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008216170A (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Toppan Printing Co Ltd | Substance measuring apparatus and substance measuring method |
JP2008224582A (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Seiko Epson Corp | Gas sensor |
JP2009002677A (en) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Hirosaki Univ | Surface acoustic wave device biosensor |
JP2010114880A (en) * | 2008-11-04 | 2010-05-20 | Samsung Electronics Co Ltd | Surface acoustic wave element, surface acoustic wave device and methods for manufacturing the same |
WO2011030519A1 (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | パナソニック株式会社 | Acoustic wave element and acoustic wave element sensor |
CN103163217A (en) * | 2013-03-07 | 2013-06-19 | 浙江工商大学 | Sound surface wave resonator series detection and detection method |
WO2013094531A1 (en) * | 2011-12-22 | 2013-06-27 | 日本無線株式会社 | Device for measuring characteristic of measurement object |
CN103424440A (en) * | 2013-08-22 | 2013-12-04 | 浙江工商大学 | Device and method for online detection of water content of plant leaves |
WO2014069063A1 (en) * | 2012-10-29 | 2014-05-08 | 京セラ株式会社 | Surface acoustic wave sensor |
WO2016052679A1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 京セラ株式会社 | Sensor device |
US9322809B2 (en) | 2012-01-20 | 2016-04-26 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Elastic wave sensor |
EP3104172A4 (en) * | 2014-02-03 | 2017-08-02 | Kyocera Corporation | Sensor apparatus |
EP3225984A4 (en) * | 2014-11-29 | 2018-05-30 | KYOCERA Corporation | Sensor apparatus |
-
2005
- 2005-06-28 JP JP2005188990A patent/JP2007010378A/en active Pending
Cited By (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008216170A (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Toppan Printing Co Ltd | Substance measuring apparatus and substance measuring method |
JP2008224582A (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Seiko Epson Corp | Gas sensor |
JP2009002677A (en) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Hirosaki Univ | Surface acoustic wave device biosensor |
JP2010114880A (en) * | 2008-11-04 | 2010-05-20 | Samsung Electronics Co Ltd | Surface acoustic wave element, surface acoustic wave device and methods for manufacturing the same |
US9160299B2 (en) | 2009-09-11 | 2015-10-13 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Acoustic wave element and acoustic wave element sensor |
WO2011030519A1 (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | パナソニック株式会社 | Acoustic wave element and acoustic wave element sensor |
US9645116B2 (en) | 2011-12-22 | 2017-05-09 | Japan Radio Co., Ltd. | Object characteristics measurement apparatus |
WO2013094531A1 (en) * | 2011-12-22 | 2013-06-27 | 日本無線株式会社 | Device for measuring characteristic of measurement object |
JP2013148572A (en) * | 2011-12-22 | 2013-08-01 | Japan Radio Co Ltd | Instrument for measuring characteristics of measured object |
US9322809B2 (en) | 2012-01-20 | 2016-04-26 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Elastic wave sensor |
WO2014069063A1 (en) * | 2012-10-29 | 2014-05-08 | 京セラ株式会社 | Surface acoustic wave sensor |
US10037382B2 (en) | 2012-10-29 | 2018-07-31 | Kyocera Corporation | Surface acoustic wave sensor |
US10671678B2 (en) | 2012-10-29 | 2020-06-02 | Kyocera Corporation | Surface acoustic wave sensor |
CN103163217A (en) * | 2013-03-07 | 2013-06-19 | 浙江工商大学 | Sound surface wave resonator series detection and detection method |
CN103424440A (en) * | 2013-08-22 | 2013-12-04 | 浙江工商大学 | Device and method for online detection of water content of plant leaves |
US10761062B2 (en) | 2014-02-03 | 2020-09-01 | Kyocera Corporation | Sensor apparatus |
EP3104172A4 (en) * | 2014-02-03 | 2017-08-02 | Kyocera Corporation | Sensor apparatus |
US10228350B2 (en) | 2014-02-03 | 2019-03-12 | Kyocera Corporation | Sensor apparatus |
JPWO2016052679A1 (en) * | 2014-09-30 | 2017-04-27 | 京セラ株式会社 | Sensor device |
EP3203225A4 (en) * | 2014-09-30 | 2018-05-30 | Kyocera Corporation | Sensor device |
CN105934667B (en) * | 2014-09-30 | 2019-09-24 | 京瓷株式会社 | Sensor device |
CN110470731A (en) * | 2014-09-30 | 2019-11-19 | 京瓷株式会社 | Sensor device |
CN105934667A (en) * | 2014-09-30 | 2016-09-07 | 京瓷株式会社 | Sensor device |
US10705080B2 (en) | 2014-09-30 | 2020-07-07 | Kyocera Corporation | Sensor apparatus |
WO2016052679A1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | 京セラ株式会社 | Sensor device |
US11733240B2 (en) | 2014-09-30 | 2023-08-22 | Kyocera Corporation | Sensor apparatus |
JP2018105885A (en) * | 2014-11-29 | 2018-07-05 | 京セラ株式会社 | Sensor device |
US10073061B2 (en) | 2014-11-29 | 2018-09-11 | Kyocera Corporation | Sensor apparatus |
EP3225984A4 (en) * | 2014-11-29 | 2018-05-30 | KYOCERA Corporation | Sensor apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007010378A (en) | Surface acoustic wave element, its manufacturing method, surface acoustic wave sensor and surface acoustic wave sensor system | |
JP4147116B2 (en) | Surface acoustic wave sensor | |
US9322809B2 (en) | Elastic wave sensor | |
KR102140089B1 (en) | Acoustic wave resonator, filter, and multiplexer | |
WO2011030519A1 (en) | Acoustic wave element and acoustic wave element sensor | |
JP2006313092A (en) | Surface acoustic wave sensor and surface acoustic wave sensor system | |
JP5170311B2 (en) | Surface acoustic wave sensor | |
JP2020180981A (en) | Sensor device | |
KR20120045167A (en) | Single-input multi-output surface acoustic wave device | |
JP2007225546A (en) | Elastic surface wave sensor | |
US7816837B2 (en) | Surface acoustic wave sensor | |
JP2020060588A (en) | Sensor element and sensor device | |
US9518863B2 (en) | Elastic wave element and elastic wave sensor using same | |
US11716070B2 (en) | Film bulk acoustic sensors using thin LN-LT layer | |
JP2007078428A (en) | Surface acoustic wave sensor, and surface acoustic wave sensor system | |
JP2008180668A (en) | Lamb wave type high-frequency sensor device | |
JP2022156965A (en) | Elastic wave sensor and manufacturing method for the same | |
JP2013092446A (en) | Acoustic wave sensor | |
WO2010021100A1 (en) | Elastic surface wave sensor device | |
JP2010048696A (en) | Surface elastic wave type gas sensor | |
WO2023189334A1 (en) | Elastic wave sensor and method for manufacturing same | |
WO2010146923A1 (en) | Elastic surface wave sensor | |
JP2005315646A (en) | Surface acoustic wave sensor and surface acoustic wave sensor system | |
JP2005331326A (en) | Elastic wave sensor | |
KR100510887B1 (en) | Mass-sensitive sensor, and its method for manufacturing |