JP2008244523A - 弾性表面波素子および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイス特性を優れたものとしつつ、耐マイグレーション性を向上させることができる弾性表面波素子、および、この弾性表面波素子を備える信頼性に優れた電子機器を提供すること。
【解決手段】本発明の弾性表面波素子１は、金属酸化物を主として構成された圧電体層４と、圧電体層４の一方の面上に設けられた１対のＩＤＴ５、６とを有し、ＩＤＴ５間に電圧を印加することにより、圧電体層４に弾性表面波を励振させるものであり、各ＩＤＴ５、６は、圧電体層４の金属酸化物中の金属よりもイオン化傾向の大きい少なくとも１種の金属を含むＡｌ系合金で構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、弾性表面波素子および電子機器に関するものである。

弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ：ＳＡＷ）は、伝搬媒体の表面付近に、エネルギーを集中させて伝搬する波である。
このような弾性表面波を利用する弾性表面波素子は、携帯電話等の通信機器用のバンドパスフィルター、基準クロックとしての共振子、信号処理用遅延素子（特に、フーリエ変換機能素子）、圧力センサーや温度センサーのような各種センサー、光偏向器等へ応用されている。

例えば、フィルタや共振子として使用する弾性表面波素子は、弾性表面波の伝搬媒体としての圧電体層と、この圧電体層上に配置され、電気信号の入力用および出力用との一対の櫛歯状電極（Ｉｎｔｅｒ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＩＤＴ）とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。
このような弾性表面波素子では、入力用のＩＤＴに交流（電気信号）が供給されると、この交流による電場によって圧電体層にひずみが生じる。このとき、電極が櫛歯形状であることにより圧電体層に疎密が生じ、これにより弾性表面波が発生する。そして、この弾性表面波は出力用ＩＤＴに伝搬し、この弾性表面波のエネルギーは出力用ＩＤＴによって電気的エネルギーに変換・出力される。

このような弾性表面波素子において、一般に電極はアルミニウムを主材料として構成されるが、特許文献１では、電極の耐ストレスマイグレーション特性の向上のため、銅を含むアルミニウム合金を電極材料として用いている。
特許文献１では圧電体層として水晶を用いているが、圧電体層としてＺｎＯを用いることもよく行われている。

圧電体層としてＺｎＯを用いた場合、電極として前述したような銅を含むアルミニウム合金を用いると、圧電体層中のＺｎが電極中の銅よりもイオン化傾向が大きいため、電極の製造工程などの水分の存在下では、電極と圧電体層との界面付近において、圧電体層からＺｎが溶け出して圧電体層の表面を荒らしてしまう。その結果、伝播損失の増大や電気機械結合係数の低下を生じ、デバイス特性および耐電力特性の低下をもたらすおそれがある。
特に、圧電体層の表面の荒れの程度に対するデバイス特性の変化は、弾性表面波素子の作動周波数が高いほど顕著となる。

特許第２９３６２２８号公報

本発明の目的は、デバイス特性を優れたものとしつつ、耐マイグレーション性を向上させることができる弾性表面波素子、および、この弾性表面波素子を備える信頼性に優れた電子機器を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の弾性表面波素子は、金属酸化物を主として構成された圧電体層と、
前記圧電体層の一方の面上に設けられた少なくとも１つの櫛歯状電極とを有し、
前記櫛歯状電極に電圧を印加することにより、前記圧電体層に弾性表面波を励振させるものであり、
前記櫛歯状電極は、前記金属酸化物中の金属よりもイオン化傾向の大きい少なくとも１種の金属を含むＡｌ系合金で構成されていることを特徴とする。
これにより、デバイス特性を優れたものとしつつ、耐マイグレーション特性を向上させることができる。

本発明の弾性表面波素子では、前記圧電体層の前記櫛歯状電極と反対側には、前記圧電体層よりも硬質な硬質層が設けられていることが好ましい。
これにより、比較的簡単に高速な弾性表面波素子を製造することができる。特に、このような高速な弾性表面波素子では、電極と圧電体層との間にかかる負荷が大きく、また、圧電体層の表面の荒れによるデバイス特性の変化も大きい。したがって、本発明のような電極の構成を適用することで、その効果が顕著となる。

本発明の弾性表面波素子では、前記圧電体層は、ＺｎＯを主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、弾性表面波を効率的に励振させることができる。
本発明の弾性表面波素子では、前記少なくとも１種の金属は、Ｌｉ、Ｓｃ、Ｒｂ、Ｋ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｓ、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｂｅのうちの１種または２種以上であることが好ましい。
このような金属は、Ｚｎよりもイオン化傾向が大きい。したがって、電極と圧電体層との界面付近が水分にさらされても圧電体層中のＺｎが溶け出すのを防止することができる。

本発明の弾性表面波素子では、前記硬質層は、ダイヤモンドで構成されていることが好ましい。
これにより、弾性表面波素子の高速化を図ることができる。
本発明の弾性表面波素子では、前記硬質層は、水晶で構成されていることが好ましい。
これにより、弾性表面波素子の高速化を図ることができる。

本発明の弾性表面波素子では、前記櫛歯状電極の前記圧電体と反対の面側を覆うように設けられた保護層を有することが好ましい。
これにより、環境温度の影響を防止したり、櫛歯状電極や圧電体層を保護したりすることができる。
本発明の弾性表面波素子では、前記保護層は、ＳｉＯ_２を主として構成されていることが好ましい。
これにより、より確実に、環境温度の影響を防止したり、櫛歯状電極や圧電体層を保護したりすることができる。

本発明の弾性表面波素子では、前記圧電体層は、多結晶状態であることが好ましい。
このように圧電体層が多結晶状態である構造では、単結晶のみで構成されているものに比し、圧電体層が化学的に不安定であるため、櫛歯状電極と圧電体層との間の界面付近が水分による影響を受けやすい。したがって、このような構造では、本発明を適用することによる効果が顕著となる。

本発明の電子機器は、金属酸化物を主として構成された圧電体層と、
前記圧電体層の一方の面上に設けられた少なくとも１つの櫛歯状電極とを有し、
前記櫛歯状電極に電圧を印加することにより、前記圧電体層に弾性表面波を励振させる弾性表面波素子を備え、
前記弾性表面波素子の前記櫛歯状電極が、前記金属酸化物中の金属よりもイオン化傾向の大きい少なくとも１種の金属を含むＡｌ系合金で構成されていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。

以下、本発明の弾性表面波素子および電子機器の好適な実施形態について説明する。
図１は、本発明の弾性表面波素子の実施形態を模式的に示す平面図、図２は、図１中におけるＡ−Ａ線断面図である。なお、以下の説明では、図１中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」と言い、図２中の上側を「上」、下側を「下」、右側を「右」、左側を「左」と言う。

図１および図２に示す弾性表面波素子１は、基板２の一方の面上に硬質層３と圧電体層４とが順次積層されているとともに、圧電体層４の硬質層３と反対側の面上に入力用のＩＤＴ５および出力用のＩＤＴ６と１対の反射器７、８とが設けられ、さらに、１対のＩＤＴ５、６および１対の反射器７、８の上面（基板２と反対側の面）を覆うように保護層（絶縁膜）９が設けられている。
この弾性表面波素子１は、いわゆる２ポート型と呼ばれるタイプの素子であり、入力用のＩＤＴ５に電圧を印加することにより、圧電体層４に弾性表面波を励振させ、その弾性表面波を１対の反射器７、８間で反射させながら出力用のＩＤＴ６で電圧に変換して特定の周波数の電圧を出力させる。

以下、この弾性表面波素子１を構成する各部を順次詳細に説明する。
基板２は、硬質層３および／または圧電体層４を支持または補強する機能を有する。なお、硬質層３や圧電体層４の厚さや強度などによっては、基板２を省略することができる。
基板２の構成材料としては、例えば、Ｓｉ、ＧａＳｉ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＳＴＣ、ＩｎＰのような各種半導体材料、水晶、各種ガラス材料、各種セラミックス材料、ポリイミド、ポリカーボネートのような各種樹脂材料等が挙げられるが、Ｓｉが好適に用いられる。

基板２の厚さ（平均）は、特に限定されないが、０．０５〜１ｍｍ程度であるのが好ましく、０．１〜０．８ｍｍ程度であるのがより好ましい。
また、基板２は、単層で構成されたもののみならず、複数の層の積層体で構成されたものでもよく、この場合、各層は、前述したような材料を任意に組み合わせて用いることができる。
このような基板２の上面には、硬質層３が接合されている。

硬質層（下地層）３は、圧電体層４の構成材料よりも硬質な材料で構成され、圧電体層４において励振される弾性表面波の特性（条件）を設定する機能を有するものである。この特性としては、例えば、発振周波数、振幅、伝搬速度等が挙げられる。
このような硬質層３の構成材料を適宜設定することにより、弾性表面波の特性を所望のものに設定することが可能となる。

このような硬質層３の構成材料としては、例えば、ダイヤモンド、水晶、サファイヤ、タンタル酸リチウム、ニオブ酸カリウムなどを用いることができるが、特に、水晶、ダイヤモンドを用いるのが好ましい。これにより、圧電体層４での弾性表面波の伝播特性に優れた弾性表面波素子１を得ることができる。特に、弾性表面波の高周波化を容易に図ることができる。その結果、無線ＬＡＮや光通信などの高速通信分野への適用を目的として要求される弾性表面波の高周波化に寄与することができる。特に、ダイヤモンドを用いた場合、弾性表面波の音速を大きくすることができ、高周波化に有利となる。また、水晶を用いた場合、弾性表面波の音速の温度安定性が高いため、広い温度範囲内で安定したデバイス特性を提供することが可能となる。

特に、このような高速な弾性表面波素子１では、ＩＤＴ５、６と圧電体層４との間にかかる負荷が大きく、また、圧電体層４の表面の荒れによるデバイス特性の変化も大きい。したがって、ＩＤＴ５、６等の構成材料を後述するようなＡｌ系合金とすることで、その効果が顕著となる。
硬質層３の厚さ（平均）は、特に限定されないが、１〜２０μｍ程度であるのが好ましく、３〜１０μｍ程度であるのがより好ましく、３〜５μｍ程度であるのがさらに好ましい。

また、硬質層３は、単層で構成されたもののみならず、目的とする弾性表面波の特性に応じて、複数の層の積層体で構成することもできる。なお、硬質層３は、必要に応じて設けられるものであり、省略することもできる。また、硬質層３に代えて、硬質層３よりも軟質な層を設け、圧電体層４において励振される弾性表面波の特性（条件）を設定することも可能である。

また、このような硬質層３の形成には、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射、シート状部材の接合等を用いることができる。
このような硬質層３の上面には、圧電体層４が接合されている。

圧電体層４は、金属酸化物系の圧電材料で構成され、弾性表面波の伝搬媒体として機能するものである。
この圧電体層４の構成材料としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）、４ホウ酸リチウム（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）等の金属酸化物が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせたものを主材料とするものが好ましい。このような材料で圧電体層４を構成することにより、高周波であり、なおかつ温度特性に優れた弾性表面波素子を作成できるという効果が得られる。
特に、本実施形態のように硬質層３を備える弾性表面波素子１においては、圧電体層４の構成材料としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いるのが好ましい。これにより、弾性表面波を効率的に発生させることができる。

また、圧電体層４が多結晶状態である構造では、単結晶のみで構成されているものに比し、圧電体層４（より具体的には結晶粒界付近）が化学的に不安定であるため、ＩＤＴ５、６と圧電体層４との間の界面付近が水分による影響を受けやすい。したがって、このような構造では、本発明を適用すること（すなわち、ＩＤＴ５、６等を後述するようなＡｌ系合金で構成すること）による効果が顕著となる。

また、圧電体層４の厚さ（平均）は、特に限定されないが、例えば、０．０１〜５μｍ程度であるのが好ましく、０．１〜２μｍ程度であるのがより好ましい。
また、このような圧電体層４の形成には、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射、シート状部材の接合等を用いることができる。
このような圧電体層４の硬質層３と反対側の面には、１対のＩＤＴ（櫛歯状電極）５、６および１対の反射器７、８が接合されている。

入力用のＩＤＴ５は、電気信号を受け（電圧が印加され）、これにより、圧電体層４に弾性表面波を励振させる機能を有するものである。一方、出力用のＩＤＴ６は、圧電体層４を伝搬する弾性表面波を受け、これを電気信号に変換する機能を有するものである。
したがって、ＩＤＴ５に駆動電圧（電気信号）が入力されると、圧電体層４において弾性表面波が励振され、フィルタリング機能による特定の周波数帯域の電気信号が、ＩＤＴ６から出力される。

ＩＤＴ５は、１対の電極５ａ、５ｂで構成され、互いに間隔を隔てて並設された複数の電極指５１を有している。これと同様に、ＩＤＴ６は、１対の電極６ａ、６ｂで構成され、互いに間隔を隔てて並設された複数の電極指６１を有している。このようなＩＤＴ５、６の電極指の幅、間隔、厚さ等を調整することにより、弾性表面波の発振周波数の特性を所望のものに設定することができる。
ＩＤＴ５、６は、Ａｌを主材料とした合金、すなわちＡｌ系合金で構成されている。Ａｌは、電気抵抗が小さいため、ＩＤＴ５、６をＡｌを主材料として構成することにより、エネルギー損失が小さくなる。このため、弾性表面波素子１では、弾性表面波の共振がより鋭くなる。

また、Ａｌは比重が小さいので、ＩＤＴ５、６の膜厚に依存した音速変化が小さく抑えられる。したがって、中心周波数のばらつきを抑えることができる。
また、ＩＤＴ５、６の膜厚の制御が容易となるので、精度の高い弾性表面波素子１を得ることができる。
さらに、Ａｌに、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｓｃ等の金属を添加することにより、ＩＤＴ５、６のマイグレーション耐性を改善することもできる。

特に、ＩＤＴ５、６は、圧電体層４の圧電材料（金属酸化物）中の金属よりもイオン化傾向の大きい少なくとも１種の金属を含むＡｌ系合金で構成されている。言い換えすれば、ＩＤＴ５、６の構成材料は、ＡｌまたはＡｌ系合金に、圧電体層４の圧電材料（金属酸化物）中の金属よりもイオン化傾向の大きい少なくとも１種の金属を添加（少量添加）したものである。
このようにＡｌまたはＡｌ系合金に添加する金属としては、圧電体層４を構成する金属酸化物中の金属よりもイオン化傾向が大きい（標準電極電位が小さい）ものであれば、特に限定されず、各種金属を用いることができる。

例えば、圧電体層４の構成材料として酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いた場合、ＡｌまたはＡｌ系合金に添加する金属は、Ｌｉ、Ｓｃ、Ｒｂ、Ｋ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｓ、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｂｅのうちの１種または２種以上であるのが好ましい。このような金属は、Ｚｎよりもイオン化傾向が大きい。したがって、ＩＤＴ５、６と圧電体層４との界面付近が水分にさらされても圧電体層４中のＺｎがＺｎイオンとなって溶け出すのを防止することができる。特に、Ｌｉを添加したＡｌ系合金は、導電性に優れるとともに、圧電体層４中のＺｎが溶け出すのをより確実に防止することができる。

また、Ｌｉは、イオン化傾向が極めて大きいため、圧電体層４の構成材料が酸化亜鉛（ＺｎＯ）以外の様々な材料（前述したＡｌＮ、ＬｉＴａＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＮｂＯ_３、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７等）であっても、ＩＤＴ５、６に用いることができる。
このようなＩＤＴ５、６の形成方法は、特に限定されないが、真空蒸着法、スパッタリング法（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等のような物理的気相堆積法（ＰＶＤ法）、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法のような化学気相堆積法（ＣＶＤ法）などの気相成膜法を用いることができる。その際、ターゲットとして前述したような金属の添加済みのＡｌ系合金を用いてもよいが、Ａｌ系合金の各成分のターゲットを複数用意すると、成膜が簡単となり材料の選択の幅が広くなる。
このようなＩＤＴ５、６は、例えば、圧電体層４上に、導電性材料層を形成した後、この導電性材料層に、ＩＤＴ５、６に対応する形状のマスクを用いて、エッチングを施すことにより形成することができる。

導電性材料層の形成には、例えば、ディッピング法、印刷法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射、金属箔の接合等を用いることができる。
また、エッチングには、例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）、プラズマエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチングのようなドライエッチング、ウェットエッチング等を用いることができる。
このような１対のＩＤＴ５、６を介して対向するように、１対の反射器７、８が配置されている。
各反射器７、８は、圧電体層４に伝搬する弾性表面波を反射して、反射器７と反射器８との間に封じ込める機能を有する。

また、反射器７は、所定間隔で並設された複数の反射体７１を有し、全体としてグレーティング状をなしている。これと同様に、反射器８は、所定間隔で並設された複数の反射体８１を有し、全体としてグレーティング状をなしている。これにより、各反射器７、８は、それぞれ、弾性表面波を効率よく反射することができる。
このような反射体７１、８１の幅、間隔、ピッチ、厚さ等を調整することにより、弾性表面波素子１において励振される弾性表面波の発振周波数等の特性を所望のものに設定することができる。

また、各反射器７、８の構成は、互いに同じであっても異なっていてもよいが、ほぼ同じ構成とするのが好ましい。これにより、反射器７と反射器８との間に、より確実に弾性表面波を封じ込めることができ、その結果、弾性表面波をより大きく共振させることができる。
このような反射器７、８は、前述したＩＤＴ５、６と同様、圧電体層４の圧電材料（金属酸化物）中の金属よりもイオン化傾向の大きい少なくとも１種の金属を含むＡｌ系合金で構成されているのが好ましい。これにより、反射器７、８と圧電体層４との界面付近が水分にさらされても圧電体層４中の金属がイオンとなって溶け出すのを防止することができる。

このような反射器７、８は、前述したＩＤＴ５、６と同様の方法を用いて形成することができ、また、ＩＤＴ５、６と同時に形成することができる。
このようなＩＤＴ５、６を覆うように、保護層９が設けられている。ここで、保護層９には、開口部１１〜１４が形成されていて、外部からＩＤＴ５、６への電気的導通が確保されている。この開口部１１〜１４は、平面視にてＩＤＴ５、６の電極指５１、６１以外の部分上に設けられている。

保護層９は、ＩＤＴ５、６を保護する機能を有する。これにより、ＩＤＴ５、６の表面に異物が付着して電極指５１間、電極指６１間でショートが生じるのを防止することができる。
また、保護層９は、弾性表面波素子１の温度特性を低減（改善）させる機能をも有するものである。ここで、温度特性（周波数温度特性）とは、温度変化に伴って、発振周波数が変動する特性（現象）のことを言う。

この保護層９は、好ましくは圧電体層４と異符号の温度特性を有するもの、すなわち、例えば、圧電体層４が負の温度特性を有するものであれば、正の温度特性を有するものとされる。これにより、弾性表面波素子１の温度特性の顕著な低減効果が得られる。
この保護層９の構成材料としては、特に限定されないが、圧電体層４を前述したような材料で構成する場合には、例えば、ＳｉＯ_２（酸化ケイ素）あるいはＳｉＯ_ｘ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｕ_２Ｏ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２のような酸化物、Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、ＡｌＮのような窒化物、ＴｉＣ、ＳｉＣのような炭化物等が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

これらの中でも、保護層９の構成材料としては、特に、酸化シリコン、五酸化タンタル、窒化シリコン、窒化チタンのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせたものを主材料とするものが好ましい。このような材料で保護層９を構成することにより、弾性表面波素子１の温度特性をより確実に低減させることができる。また、圧電体層４との密着性の向上を図ることもできる。さらに、これらの材料は、絶縁性にも優れ、ＩＤＴ５、６におけるマイグレーションの発生等を好適に防止することができ、弾性表面波素子１の経時的劣化を抑制する観点からも好ましい。

また、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_ｘＮ_ｙのうちの少なくとも１種を主成分とする保護層９は、スパッタ法やＣＶＤ法により比較的容易に形成可能であるとともに、特に高い絶縁性を有するものとなることから好ましい。
また、このような保護層９の形成には、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射、シート状部材の接合等を用いることができる。

以上説明したような弾性表面波素子１によれば、各ＩＤＴ５、６が圧電体層４の金属酸化物中の金属よりもイオン化傾向の大きい少なくとも１種の金属を含むＡｌ系合金で構成されているため、デバイス特性を優れたものとしつつ、耐マイグレーション特性を向上させることができる。
上述したような弾性表面波素子１は、各種の電子機器に適用することができ、得られる電子機器は、信頼性の高いものとなる。

次に、本発明の弾性表面波素子を備える電子機器について、図４〜図５に示す実施形態に基づき、詳細に説明する。
図３は、本発明の弾性表面波素子を備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このようなパーソナルコンピュータ１１００には、フィルタ、共振器、基準クロック等として機能する弾性表面波素子１やアンテナ１１０１が内蔵されている。

図４は、本発明の弾性表面波素子を備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ１２０１、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部が配置されている。
このような携帯電話機１２００には、フィルタ、共振器等として機能する弾性表面波素子１が内蔵されている。

図５は、本発明の弾性表面波素子を備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリ１３０８に転送・格納される。

また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニタ１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニタ１４３０や、パーソナルコンピュータ１４４０に出力される構成になっている。
このようなディジタルスチルカメラ１３００には、フィルタ、共振器等として機能する弾性表面波素子１が内蔵されている。

なお、本発明の弾性表面波素子を備える電子機器は、図３のパーソナルコンピュータ（モバイル型パーソナルコンピュータ）、図４の携帯電話機、図５のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ等に適用することができる。

以上、本発明の弾性表面波素子および電子機器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明の弾性表面波素子は、用途に応じて反射器、櫛歯電極の数を変更してもよく、また反射器を省略することもできる。
また、例えば、櫛歯電極および反射器は、それぞれ、電極指および反射体以外の部分が絶縁膜から露出するような構成であってもよい。
また、本発明の弾性表面波素子には、各種機能を有する半導体素子が複合化されていてもよい。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．弾性表面波素子の作製
（実施例）
まず、単結晶シリコンの基板の一方の面上に、メタンガスを材料とした熱フィラメントＣＶＤ法を用いてダイヤモンドの硬質層を形成した。ここで、基板としては、厚さ８００μｍのものを用い、硬質層の厚さは、２０μｍであった。

次に、基板を２００℃に加熱しながら、形成された硬質層の単結晶シリコン基板とは反対側の面上に、ＲＦプラズマスパッタリング法を用いてＺｎＯの圧電体層を形成した。ここで、圧電体層の厚さは、１．２５μｍであった。
次に、基板を１５０℃に加熱しながら、形成された圧電体層の硬質層とは反対側の面上に、Ａｌ−Ｔｉ（１質量％）のＡｌ合金を真空蒸着法により厚さ０．０７μｍまで成膜した。

その後、形成されたＡｌ合金の膜上に、ｇ線用ポジ型フォトレジストを塗布し、図１に示すＩＤＴおよび反射器のような形状をなすマスクパターンを用いて露光、現像することにより転写した。ここで、入力用および出力用の各ＩＤＴは５０対の電極指を有するものであり、各ＩＤＴの電極指のピッチは０．６２μｍ（すなわち弾性表面波の波長が２．５μｍ）であり、各反射器は５０本の反射体を有するものであった。また、得られる弾性表面波素子（ＳＡＷフィルタ）の中心周波数が３．５ＧＨｚとなるように設計した。

そして、りん酸をＰＨ５．５〜５．０に純水で薄めた溶液を用いてエッチング工程を行い、図１および図２に示すような１対の櫛歯形電極（ＩＤＴ）および１対の反射器を形成した。このエッチング工程の処理時間は、４分間程度であった。
その後、Ｏ２プラズマによるアッシング処理により、フォトレジストを剥離した。
次に、室温にて、１対のＩＤＴおよび１対の反射器を覆うように、ＲＦスパッタリング法を用いてＳｉＯ_２の保護層を形成した。ここで、保護層の厚さは、１．６２μｍであった。
以上のようにして、図１および図２に示すような弾性表面波素子を作製した。
（比較例）
Ａｌ合金としてＡｌ−Ｃｕ（１質量％）を用い、Ａｌ合金の膜のエッチング工程の処理時間を７分間程度とした以外は、前述した実施例と同様にして弾性表面波素子を作製した。

２．評価
前述したようにして得られた実施例および比較例のそれぞれの弾性表面波素子について、フィルタ特性および耐電力の評価を行った。
＜フィルタ特性＞
実施例および比較例のそれぞれの弾性表面波素子について、ネットワークアナライザーを用いた伝送特性(Ｓ２１)の通過帯域における挿入損失の最小値を測定した。その結果を図６に示す。
図６に示すように、挿入損失の最小値は、比較例の弾性表面波素子では６．６ｄＢであるのに対し、実施例の弾性表面波素子では５．２ｄＢであり、実施例が比較例よりものフィルタ特性が優れていることがわかった。

＜耐電力＞
実施例および比較例のそれぞれの弾性表面波素子について、素子を８５℃に昇温した状態で素子に２０ｄＢｍの信号を印加し、Ｓ２１の挿入損失が０．５ｄＢまで低下した時点を故障時間とし、これを測定した。その結果を図６に示す。
図６に示すように、上記のような加速試験における故障時間は、比較例の弾性表面波素子では１３０時間であるのに対し、実施例の弾性表面波素子では３４０時間であり、耐電力性についても実施例のほうが比較例よりも大幅に良い性能であることが確認された。
また、実施例および比較例のそれぞれの弾性表面波素子のＩＤＴ形成後の圧電体層表面を走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)で観察したところ、図７（ａ）に示すように、比較例ではエッチング液によるダメージを受けてＺｎＯ表面が荒れている状態であるのに対し、図７（ｂ）に示すように、実施例ではダメージは見られなかった。

本発明の弾性表面波素子の実施形態を模式的に示す平面図である。 図１中におけるＡ−Ａ線断面図である。 本発明の弾性表面波素子を備える電子機器（ノート型パーソナルコンピュータ）である。 本発明の弾性表面波素子を備える電子機器（携帯電話機）である。 本発明の弾性表面波素子を備える電子機器（ディジタルスチルカメラ）である。 実施例および比較例の弾性表面波素子における挿入損失および故障時間を示すグラフである。 実施例および比較例の弾性表面波素子のＩＤＴ形成後の圧電体層表面の状態を示すＳＥＭ写真である。

符号の説明

１‥‥弾性表面波素子 ２‥‥基板 ３‥‥硬質層 ４‥‥圧電体層 ５、６‥‥ＩＤＴ ５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ‥‥電極（櫛歯電極） ５１、６１‥‥電極指 ７、８‥‥反射器 ７１、８１‥‥反射体 ９‥‥保護層 １１〜１４‥‥開口部 １１００‥‥パーソナルコンピュータ １１０１‥‥アンテナ １１０２‥‥キーボード １１０４‥‥本体部 １１０６‥‥表示ユニット １２００‥‥携帯電話機 １２０１‥‥アンテナ １２０２‥‥操作ボタン １２０４‥‥受話口 １２０６‥‥送話口 １３００‥‥ディジタルスチルカメラ １３０２‥‥ケース（ボディー） １３０４‥‥受光ユニット １３０６‥‥シャッタボタン １３０８‥‥メモリ １３１２‥‥ビデオ信号出力端子 １３１４‥‥データ通信用の入出力端子 １４３０‥‥テレビモニタ １４４０‥‥パーソナルコンピュータ

Claims (10)

1. 金属酸化物を主として構成された圧電体層と、
   前記圧電体層の一方の面上に設けられた少なくとも１つの櫛歯状電極とを有し、
   前記櫛歯状電極に電圧を印加することにより、前記圧電体層に弾性表面波を励振させるものであり、
   前記櫛歯状電極は、前記金属酸化物中の金属よりもイオン化傾向の大きい少なくとも１種の金属を含むＡｌ系合金で構成されていることを特徴とする弾性表面波素子。
2. 前記圧電体層の前記櫛歯状電極と反対側には、前記圧電体層よりも硬質な硬質層が設けられている請求項１に記載の弾性表面波素子。
3. 前記圧電体層は、ＺｎＯを主材料として構成されている請求項２に記載の弾性表面波素子。
4. 前記少なくとも１種の金属は、Ｌｉ、Ｓｃ、Ｒｂ、Ｋ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｓ、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｂｅのうちの１種または２種以上である請求項３に記載の弾性表面波素子。
5. 前記硬質層は、ダイヤモンドで構成されている請求項２ないし４のいずれかに記載の弾性表面波素子。
6. 前記硬質層は、水晶で構成されている請求項２ないし４のいずれかに記載の弾性表面波素子。
7. 前記櫛歯状電極の前記圧電体と反対の面側を覆うように設けられた保護層を有する請求項１ないし６のいずれかに記載の弾性表面波素子。
8. 前記保護層は、ＳｉＯ_２を主として構成されている請求項７に記載の弾性表面波素子。
9. 前記圧電体層は、多結晶状態である請求項１ないし８のいずれかに記載の弾性表面波素子。
10. 金属酸化物を主として構成された圧電体層と、
    前記圧電体層の一方の面上に設けられた少なくとも１つの櫛歯状電極とを有し、
    前記櫛歯状電極に電圧を印加することにより、前記圧電体層に弾性表面波を励振させる弾性表面波素子を備え、
    前記弾性表面波素子の前記櫛歯状電極が、前記金属酸化物中の金属よりもイオン化傾向の大きい少なくとも１種の金属を含むＡｌ系合金で構成されていることを特徴とする電子機器。

Images