(57)【要約】【課題】耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図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、ダイヤモンドで構成された硬質層３上に、ＺｎＯで構成された圧電体層４と、Ａｌで構成された櫛歯状電極５、６を備える電極層１０と、ＳｉＯ２で構成された保護層９とがこの順に積層され、電極層１０の平均層厚をＴ１、圧電体層４の平均層厚をＴ２、保護層９の平均層厚をＴ３、圧電体層４の３次モードの弾性表面波の波長をλ、（２π／λ）をｋとしたときに、下記（１）〜（３）のそれぞれの関係式を満たすことを特徴とする弾性表面波素子。  ０．００１≦ｋＴ１≦０．０２・・・・・・・（１）  １．３≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・（２）  ０．５≦ｋＴ３≦１．２・・・・・・・・・・（３）【選択図】図２
2008311853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤモンドを主として構成された硬質層上に、
ＺｎＯを主として構成された圧電体層と、
Ａｌを主材料として構成された櫛歯状電極を備える電極層と、
ＳｉＯ２を主として構成された保護層とがこの順に積層され、
前記櫛歯状電極に通電することにより、前記圧電体層に弾性表面波を生じさせるように構成され、
前記電極層の平均層厚をＴ１、前記圧電体層の平均層厚をＴ２、前記保護層の平均層厚をＴ３、前記圧電体層の３次モードの弾性表面波の波長をλ、（２π／λ）をｋとしたときに、
下記（１）〜（３）のそれぞれの関係式を満たすことを特徴とする弾性表面波素子。
０．００１≦ｋＴ１≦０．０２・・・・・・・（１）
１．３≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・（２）
０．５≦ｋＴ３≦１．２・・・・・・・・・・（３）
【請求項２】
０．００１≦ｋＴ１≦０．０１のとき、下記（４）、（５）のぞれぞれの関係式を満たす請求項１に記載の弾性表面波素子。
１．３≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・（４）
０．５≦ｋＴ３≦１．１・・・・・・・・・・（５）
【請求項３】
０．０１≦ｋＴ１≦０．０２のとき、下記（６）、（７）のそれぞれの関係式を満たす請求項１に記載の弾性表面波素子。
１．３≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・（６）
０．６≦ｋＴ３≦１．２・・・・・・・・・・（７）
【請求項４】
下記（８）、（９）のそれぞれの関係式を満たす請求項１ないし３のいずれかに記載の弾性表面波素子。
ｋＴ２≦−５／８×ｋＴ３＋３９／２０・・・（８）
ｋＴ２≦−８／７×ｋＴ３＋１８／７・・・・（９）
【請求項５】
ダイヤモンドを主として構成された硬質層上に、
ＺｎＯを主として構成された圧電体層と、
Ａｌを主材料として構成された櫛歯状電極を備える電極層と、
ＳｉＯ２を主として構成された保護層とがこの順に積層され、
前記櫛歯状電極に通電することにより、前記圧電体層に弾性表面波を生じさせるように構成され、
前記電極層の平均層厚をＴ１、前記圧電体層の平均層厚をＴ２、前記保護層の平均層厚をＴ３、前記圧電体層の４次モードの弾性表面波の波長をλ、（２π／λ）をｋとしたときに、
下記（１０）〜（１２）のそれぞれの関係式を満たすことを特徴とする弾性表面波素子。
０．００１≦ｋＴ１≦０．０２・・・・・・・・（１０）
０．６≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・・（１１）
０．８≦ｋＴ３≦３．３・・・・・・・・・・・（１２）
【請求項６】
０．００１≦ｋＴ１≦０．０１のとき、下記（１３）、（１４）のそれぞれの関係式を満たす請求項５に記載の弾性表面波素子。
０．７≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・・（１３）
０．８≦ｋＴ３≦３．０・・・・・・・・・・・（１４）
【請求項７】
０．０１≦ｋＴ１≦０．０２のとき、下記（１５）、（１６）のそれぞれの関係式を満たす請求項５に記載の弾性表面波素子。
０．６≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・・（１５）
０．９≦ｋＴ３≦３．３・・・・・・・・・・・（１６）
【請求項８】
下記（１７）の関係式を満たす請求項５ないし７のいずれかに記載の弾性表面波素子。
ｋＴ２≦−１／２×ｋＴ３＋１３／５・・・・・（１７）
【請求項９】
前記硬質層の前記圧電体層と反対側の面上には、シリコンを主材料として構成された基板が接合されている請求項１ないし８のいずれかに記載の弾性表面波素子。
【請求項１０】
前記櫛歯状電極は、互いに間隔を隔てて噛み合うように１対設けられている請求項１ないし９のいずれかに記載の弾性表面波素子。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の弾性表面波素子を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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に交流電力（電気信号）が供給されると、この交流電力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、この電場を生じる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。
【０００４】
特許文献１にかかる弾性表面波素子では、高速化を目的として、硬質層にタイヤモンドを用いるとともに、圧電体層にＺｎＯを用い、さらに温度補償を目的として、ＩＤＴ上をＳｉＯ２の保護層で覆う構成を有している。このような積層構造をもつ弾性表面波素子では、圧電体層の音速よりも硬質層の音速が大きいため、伝播速度が異なる複数の弾性表面波が励振される。ここで、励振モードは、伝播速度が小さい方から順に０次モード、１次モード、２次モード、・・・と定義される。そして、特許文献１では、２次モードの弾性表面波を用いている。
【０００５】
近年、弾性表面波素子には、高周波数化が求められているが、一般に、弾性表面波素子の動作周波数ｆは、ｆ＝Ｖ／λで表される。ここで、Ｖは弾性表面波の伝播速度、λは弾性表面波の波長である。この式からも明らかなように、高周波数化には、弾性表面波の波長を小さくする方法と、弾性表面波の伝播速度を大きくする方法とがあるが、弾性表面波の波長は、ＩＤＴの電極指のピッチで決まるため、製造上小さくするのに限界がある。したがって、弾性表面波素子の高周波化には、弾性表面波の伝播速度を向上させる必要がある。
【０００６】
一方、２次モードの弾性表面波はＩＤＴ付近を大きく変位させるため、ストレスマイグレーションによりＩＤＴの劣化を招きやすく、これは、高周波化が進むほど顕著となる。
ＩＤＴが劣化すると、動作周波数や挿入損失が変動し、最終的には電極破断に至るおそれがある。一般に弾性表面波素子は高い周波数精度が求められるために動作周波数が数十ｐｐｍ変動するだけで商品としての価値を失う。弾性表面波素子の中でも特に高周波特性と耐電力の双方が必要とされる放送局や携帯電話基地局に使われるＳＡＷフィルタの場合には、高周波（１〜１０ＧＨｚ程度）にて、耐電力性が大きいことが非常に重要な要素である。
また、このような弾性表面波素子にあっては、温度変化による周波数変動を小さく抑えること、すなわち、１次温度係数（ＴＣＦ：Temperature Coefficient of Frequency）を０ｐｐｍ／℃付近に抑えることが望ましい。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−５１２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、温度変化による周波数変動を小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、ダイヤモンドを主として構成された硬質層上に、
ＺｎＯを主として構成された圧電体層と、
Ａｌを主材料として構成された櫛歯状電極を備える電極層と、
ＳｉＯ２を主として構成された保護層とがこの順に積層され、
前記櫛歯状電極に通電することにより、前記圧電体層に弾性表面波を生じさせるように構成され、
前記電極層の平均層厚をＴ１、前記圧電体層の平均層厚をＴ２、前記保護層の平均層厚をＴ３、前記圧電体層の３次モードの弾性表面波の波長をλ、（２π／λ）をｋとしたときに、
下記（１）〜（３）のそれぞれの関係式を満たすことを特徴とする。
０．００１≦ｋＴ１≦０．０２・・・・・・・（１）
１．３≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・（２）
０．５≦ｋＴ３≦１．２・・・・・・・・・・（３）
これにより、温度変化による周波数変動を小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００１０】
本発明の弾性表面波素子では、０．００１≦ｋＴ１≦０．０１のとき、下記（４）、（５）のぞれぞれの関係式を満たすことが好ましい。
１．３≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・（４）
０．５≦ｋＴ３≦１．１・・・・・・・・・・（５）
これにより、温度変化による周波数変動をより小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００１１】
本発明の弾性表面波素子では、０．０１≦ｋＴ１≦０．０２のとき、下記（６）、（７）のそれぞれの関係式を満たすことが好ましい。
１．３≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・（６）
０．６≦ｋＴ３≦１．２・・・・・・・・・・（７）
これにより、温度変化による周波数変動をより小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００１２】
本発明の弾性表面波素子では、下記（８）、（９）のそれぞれの関係式を満たすことが好ましい。
ｋＴ２≦−５／８×ｋＴ３＋３９／２０・・・（８）
ｋＴ２≦−８／７×ｋＴ３＋１８／７・・・・（９）
これにより、温度変化による周波数変動を小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化をより確実に図ることができる。
【００１３】
本発明の弾性表面波素子は、ダイヤモンドを主として構成された硬質層上に、
ＺｎＯを主として構成された圧電体層と、
Ａｌを主材料として構成された櫛歯状電極を備える電極層と、
ＳｉＯ２を主として構成された保護層とがこの順に積層され、
前記櫛歯状電極に通電することにより、前記圧電体層に弾性表面波を生じさせるように構成され、
前記電極層の平均層厚をＴ１、前記圧電体層の平均層厚をＴ２、前記保護層の平均層厚をＴ３、前記圧電体層の４次モードの弾性表面波の波長をλ、（２π／λ）をｋとしたときに、
下記（１０）〜（１２）のそれぞれの関係式を満たすことを特徴とする。
０．００１≦ｋＴ１≦０．０２・・・・・・・・（１０）
０．６≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・・（１１）
０．８≦ｋＴ３≦３．３・・・・・・・・・・・（１２）
これにより、温度変化による周波数変動を小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００１４】
本発明の弾性表面波素子では、０．００１≦ｋＴ１≦０．０１のとき、下記（１３）、（１４）のそれぞれの関係式を満たすことが好ましい。
０．７≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・・（１３）
０．８≦ｋＴ３≦３．０・・・・・・・・・・・（１４）
これにより、温度変化による周波数変動をより小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００１５】
本発明の弾性表面波素子では、０．０１≦ｋＴ１≦０．０２のとき、下記（１５）、（１６）のそれぞれの関係式を満たすことが好ましい。
０．６≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・・（１５）
０．９≦ｋＴ３≦３．３・・・・・・・・・・・（１６）
これにより、温度変化による周波数変動をより小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００１６】
本発明の弾性表面波素子では、下記（１７）の関係式を満たすことが好ましい。
ｋＴ２≦−１／２×ｋＴ３＋１３／５・・・・・（１７）
これにより、温度変化による周波数変動を小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化をより確実に図ることができる。
本発明の弾性表面波素子では、前記硬質層の前記圧電体層と反対側の面上には、シリコンを主材料として構成された基板が接合されていることが好ましい。
このような基板は、硬質層を形成するに際し、基板の結晶状態を利用することで、優れた特性を有する硬質層を簡単かつ確実に形成することができる。
【００１７】
本発明の弾性表面波素子では、前記櫛歯状電極は、互いに間隔を隔てて噛み合うように１対設けられていることが好ましい。
これにより、発振器やフィルタとして利用可能な弾性表面波素子を提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の弾性表面波素子を備え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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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とがこの順に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とを備える電極層１０と、保護層（絶縁膜）９がこの順に積層されている。
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。特に、この弾性表面波素子１は、後に詳述するように圧電体層４および保護層９の厚さを最適化することによって３次または４次モードでの弾性表面波の使用を実現したものである。
【００２０】
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。
【００２１】
基板２をシリコンを主材料として構成すると、硬質層３を形成するに際し、基板２の結晶状態を利用することで、優れた特性を有する硬質層３を簡単かつ確実に形成することができる。
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。
【００２２】
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、主としてダイヤモンドで構成された硬質層３が接合されている。
【００２３】
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。
【００２４】
このような硬質層３の構成材料であるダイヤモンドとしては単結晶、多結晶、アモルファス、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）のいずれの形態であっても用いることができる。このように硬質な硬質層３を設けることで、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。
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、３〜１５μｍ程度であるのがより好ましく、５〜１０μｍ程度であるのがさらに好ましい。
【００２５】
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。
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、シート状部材の接合等を用いることができる。
【００２６】
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、弾性表面波を励振させる機能を有する。
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の構成材料として酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いることにより、弾性表面波を効率的に発生させることができる。
【００２７】
また、このような圧電体層４は、Ｃ軸配向性に優れていること、すなわち、ＺｎＯ膜の（００１）面が基板２と平行となるように形成されているのが好ましい。これにより、ＺｎＯの圧電性を効率的に利用することができる。
また、圧電体層４の厚さＴ２は、後に詳述するように電極層１０の厚さＴ１、保護層９の厚さＴ３、および３次モードまたは４次モードの弾性表面波の波長λとの間に所定の関係を有している。
このような圧電体層４の厚さ（平均層厚）Ｔ２は、前記関係を有していれば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。
【００２８】
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、電極層１０、すなわち、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。
【００２９】
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与えるものである。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。すなわち、このような１対のＩＤＴ５、６を有することにより、発振器やフィルタとして利用可能な弾性表面波素子１を提供することができる。
【００３０】
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。
【００３１】
ＩＤＴ５、６は、Ａｌを主材料として構成されている。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。
【００３２】
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。
このようなＩＤＴ５、６は、例えば、圧電体層４上に、Ａｌを主材料として構成された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。
【００３３】
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。
【００３４】
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との間にエネルギーを閉じ込める機能を有し、弾性表面波の共振をより鋭くすることができる。
【００３５】
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。
【００３６】
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の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、Ａｌ、Ｔａ、Ｗ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔｉまたはこれらを含む合金等が挙げられ、これらのうちの１種または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、反射器７、８の構成材料の構成材料としては、Ａｌを主成分とするものが好ましい。
【００３７】
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。
このような電極層１０の厚さ（特に、ＩＤＴ５、６の平均厚さ）Ｔ１は、後に詳述するように保護層９の厚さＴ３、と圧電体層４の厚さＴ２、および３次モードまたは４次モードの弾性表面波の波長λとの間に所定の関係を有している。
【００３８】
このような電極層１０の厚さ（平均層厚）Ｔ１は、前記関係を有していれば特に限定されないが、例えば、０．８〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜２００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
このようなＩＤＴ５、６を覆うように、酸化シリコン（ＳｉＯ２）で構成された保護層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。
【００３９】
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のことを言う。その指標としては、１次温度係数［ｐｐｍ／℃］が挙げられ、この１次温度係数は、その値が０に近いほど、温度変化に伴う発振周波数の変動が少ないことを示す。特に、弾性表面波素子１では、後に詳述するように、電極層１０の厚さＴ１、保護層９の厚さＴ３、および圧電体層４の厚さＴ２を、３次モードまたは４次モードの弾性表面波の波長λに対し最適化することで、温度特性を優れたものとしつつ、高速な３次または４次モードの弾性表面波を利用可能とする。
【００４０】
保護層９は、酸化シリコンで構成されているため、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、酸化シリコンは、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。
【００４１】
また、酸化シリコンで構成された保護層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。
さらに、酸化シリコンで構成された保護層９は、温度が高くなるほど、伝播速度が大きくなる、つまり周波数が高くなる性質がある。前述した硬質層3、圧電体層4は、温度が高くなるほど、伝播速度が小さくなる、つまり周波数が低くなる性質がある。硬質層３、圧電体層４と酸化シリコンで構成された保護層９を組み合わせることで温度特性を低減させることが可能となる。
【００４２】
また、保護層９の厚さＴ３は、後に詳述するように電極層１０の厚さＴ１、圧電体層４の厚さＴ２、および３次モードまたは４次モードの弾性表面波の波長λとの間に所定の関係を有している。
このような保護層９の厚さ（平均層厚）Ｔ３は、前記関係を有していれば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。
【００４３】
また、このような保護層９の形成には、特に限定されないが、例えば、加熱蒸着法、ＣＶＤ、ＰＶＤ等を用いることができる。
ここで、前述したような弾性表面波素子１における電極層１０の厚さＴ１と圧電体層４の厚さＴ２と保護層９の厚さＴ３と３次モードまたは４次モードの弾性表面波の波長λとの関係を説明する。
【００４４】
まず、電極層１０の厚さＴ１と圧電体層４の厚さＴ３と保護層９の厚さＴ３と３次モードまたは４次モードの弾性表面波の波長λとの関係の説明に先立ち、２次、３次、４次の各モードでの弾性表面波の変位量と、弾性表面波素子１の深さ（厚さ方向での位置）との関係を説明する。
図３（ａ）は、２次モードの弾性表面波の変位量と、弾性表面波素子の深さ（厚さ方向での位置）との関係を示すグラフ、図３（ｂ）は、３次モードの弾性表面波の変位量と、弾性表面波素子の深さ（厚さ方向での位置）との関係を示すグラフ、図３（ｃ）は、４次モードの弾性表面波の変位量と、弾性表面波素子の深さ（厚さ方向での位置）との関係を示すグラフである。なお、図３において、弾性表面波の変位量は、進行方向での変位ｕ１と、深さ方向での変位ｕ２とをベクトル和したもの（すなわち√（ｕ１２＋ｕ２２））を規格化したものである。
【００４５】
図３（ａ）に示すように、２次モードの弾性表面波は、弾性表面波素子の硬質層３と圧電体層４との界面より表面側における変位量が極めて大きい。
これに対し、図３（ｂ）に示すように、３次モードの弾性表面波は、弾性表面波素子の硬質層３と圧電体層４との界面より表面側の変位量が比較的少なく、また、硬質層３側での変位量が比較的大きい。
【００４６】
また、図３（ｃ）に示すように、４次モードの弾性表面波は、弾性表面波素子の硬質層３と圧電体層４との界面より表面側の変位量が比較的少なく、また、硬質層３側での変位量が比較的大きい。また、図３（ｂ）に示す３次モードの弾性表面波に比しても、弾性表面波素子の硬質層３と圧電体層４との界面より表面側の変位量が少なく、また、硬質層３側での変位量が大きい。
【００４７】
このように３次または４次のような高次モードの弾性表面波では、２次モードを用いた弾性表面波に比較して、弾性表面波の振動が硬質層３により深く及ぶことで硬質層３がより多く振動に寄与しており、硬質層３と圧電体層４との界面より表面側に集中する振動エネルギーを硬質層３側により多く配分させることで、硬質層３と圧電体層４との界面より表面側における変位集中を緩和していることがわかる。
【００４８】
このような３次モード以上の高速な弾性表面波に最適化した弾性表面波素子１では、弾性表面波素子１のＩＤＴ５、６付近を含む表面付近での変位集中を緩和して、弾性表面波素子１の耐電力特性を向上させることができる。
しかも、後述するように同一のＴ２、Ｔ３で比較した場合、３次または４次モードの弾性表面波は２次モードの弾性表面波よりも高速であるため、３次または４次モードの弾性表面波を用いることにより高周波化を実現することができる。また、同一の周波数で動作する弾性表面波素子を作製する場合、電極のピッチを大きくすることができるため製造上有利であり弾性表面波素子の歩留まりを良くすることができる。
【００４９】
次に、３次、４次の各モードでの弾性表面波に関し、電極層１０の厚さＴ１、圧電体層４の厚さＴ２、および保護層９の厚さＴ３と、１次温度係数との関係の説明を説明する。
図４および図５は、それぞれ、３次モードの弾性表面波の各１次温度係数における圧電体層の厚さと保護層の厚さとの関係を示すグラフ、図６および図７は、それぞれ、４次モードの弾性表面波の各１次温度係数における圧電体層の厚さと保護層の厚さとの関係を示すグラフである。
【００５０】
なお、図４ないし図７においては、電極層の厚さとして、規格化された膜厚（無次元の規格化膜厚）ｋＴ１を用い、圧電体層の厚さとして、規格化された膜厚（無次元の規格化膜厚）ｋＴ２を用い、保護層の厚さとして、規格化された膜厚（無次元の規格化膜厚）ｋＴ３を用いている。また、ここで、ｋ＝（２π／λ）である。
３次モードの弾性表面波では、図４に示すように、０．００１≦ｋＴ１≦０．０１のときには、ｋＴ２が、１．３〜２．０であり、かつ、ｋＴ３が、０．５〜１．１である範囲において、１次温度係数を−１５〜１５ｐｐｍ／℃とすることができる。
【００５１】
また、３次モードの弾性表面波では、図５に示すように、０．０１≦ｋＴ１≦０．０２のときには、ｋＴ２が、１．３〜２．０であり、かつ、ｋＴ３が、０．６〜１．２である範囲において、１次温度係数を−１５〜１５ｐｐｍ／℃とすることができる。
そこで、本発明では、電極層１０の平均層厚をＴ１、圧電体層４の平均層厚をＴ２、保護層９の平均層厚をＴ３、圧電体層４の３次モードの弾性表面波の波長をλ、（２π／λ）をｋとしたときに、
下記（１）〜（３）のそれぞれの関係式を満たすことを特徴とする。
０．００１≦ｋＴ１≦０．０２・・・・・・・（１）
１．３≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・（２）
０．５≦ｋＴ３≦１．２・・・・・・・・・・（３）
このように３次モードの弾性表面波を用いる場合において上記（１）〜（３）の関係式を満たすことにより、温度変化による周波数変動を小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００５２】
また、３次モードの弾性表面波では、図４および図５に示すように、上記の（１）〜（３）を満たすときに、ｋＴ２を変更しても１次温度係数がほとんど変化しないのに対し、ｋＴ３を変更すると１次温度係数が変化する。このことから、保護層９の厚さＴ３を制御することで、１次温度係数を所望の値に制御することができる。したがって、弾性表面波素子１を製造するに際し、上記の（１）〜（３）を満たしつつ保護層９の厚さＴ３を高精度に制御するだけで、所望の値の１次温度係数を有する弾性表面波素子１を歩留まりよく得ることができる。
【００５３】
特に、３次モードの弾性表面波を用いる場合、図４に示すように、０．００１≦ｋＴ１≦０．０１のとき、下記（４）、（５）のぞれぞれの関係式を満たすのが好ましい。
１．３≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・（４）
０．５≦ｋＴ３≦１．１・・・・・・・・・・（５）
このように上記（４）、（５）の関係式を満たすことにより、より確実に１次温度係数を−１５〜１５ｐｐｍ／℃とし、温度変化による周波数変動をより小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００５４】
ここで、１次温度係数が０に近いほど温度特性に優れていることから、３次モードの弾性表面波を用いる場合、０．００１≦ｋＴ１≦０．０１のとき、ｋＴ３は、０．７〜０．８であるのがさらに好ましい。これにより、１次温度係数をほぼ０ｐｐｍ／℃とし、極めて優れた温度特性を有する弾性表面波素子１を提供することができる。
これに対し、ｋＴ２が前記（４）の下限値未満であると、３次モードの弾性表面波を発生させることができない場合がある。一方、ｋＴ２が前記（４）の上限値を超えると、高速な弾性表面波を発生させるのが困難となる。
【００５５】
また、ｋＴ３が前記（５）の下限値未満であると、１次温度係数が０から大きく外れて温度特性の悪化を招くだけでなく、３次モードの弾性表面波を発生させることができない場合がある。一方、ｋＴ３が前記（５）の上限値を超えると、１次温度係数が０から大きく外れて温度特性の悪化を招くだけでなく、高速な弾性表面波を発生させるのが困難となる。
【００５６】
また、３次モードの弾性表面波を用いる場合、図５に示すように、０．０１≦ｋＴ１≦０．０２のとき、下記（６）、（７）のそれぞれの関係式を満たすのが好ましい。
１．３≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・（６）
０．６≦ｋＴ３≦１．２・・・・・・・・・・（７）
このように上記（６）、（７）の関係式を満たすことによっても、より確実に１次温度係数を−１５〜１５ｐｐｍ／℃とし、温度変化による周波数変動をより小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００５７】
ここで、１次温度係数が０に近いほど温度特性に優れていることから、３次モードの弾性表面波を用いる場合、０．０１≦ｋＴ１≦０．０２のとき、ｋＴ２は、０．８５〜０．９５であるのがさらに好ましい。これにより、１次温度係数をほぼ０ｐｐｍ／℃とし、極めて優れた温度特性を有する弾性表面波素子１を提供することができる。
これに対し、ｋＴ２が前記（６）の下限値未満であると、３次モードの弾性表面波を発生させることができない場合がある。一方、ｋＴ２が前記（６）の上限値を超えると、高速な弾性表面波を発生させるのが困難となる。
【００５８】
また、ｋＴ３が前記（７）の下限値未満であると、１次温度係数が０から大きく外れて温度特性の悪化を招くだけでなく、３次モードの弾性表面波を発生させることができない場合がある。一方、ｋＴ３が前記（７）の上限値を超えると、１次温度係数が０から大きく外れて温度特性の悪化を招くだけでなく、高速な弾性表面波を発生させるのが困難となる。
【００５９】
一方、４次モードの弾性表面波では、図６に示すように、０．００１≦ｋＴ１≦０．０１のときには、ｋＴ２が、かつ、ｋＴ３が、０．７〜２．０であり、０．８〜３．０である範囲において、１次温度係数を−１５〜１５ｐｐｍ／℃とすることができる。
また、４次モードの弾性表面波では、図７に示すように、０．０１≦ｋＴ１≦０．０２のときには、ｋＴ２が、０．６〜２．０であり、かつ、ｋＴ３が、０．９〜３．３である範囲において、１次温度係数を−１５〜１５ｐｐｍ／℃とすることができる。
【００６０】
そこで、本発明では、電極層１０の平均層厚をＴ１、圧電体層４の平均層厚をＴ２、保護層９の平均層厚をＴ３、圧電体層４の４次モードの弾性表面波の波長をλ、（２π／λ）をｋとしたときに、
下記（１０）〜（１２）のそれぞれの関係式を満たすことを特徴とする。
０．００１≦ｋＴ１≦０．０２・・・・・・・・（１０）
０．６≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・・（１１）
０．８≦ｋＴ３≦３．３・・・・・・・・・・・（１２）
このように４次モードの弾性表面波を用いる場合において上記（１０）〜（１２）の関係式を満たすことにより、温度変化による周波数変動を小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００６１】
また、４次モードの弾性表面波では、図６および図７に示すように、上記の（１０）〜（１２）を満たすときに、３次モードの弾性表面波の場合に比べ、ｋＴ３を変更しても１次温度係数の変化が少ない。このことから、３次モードの弾性表面波を用いる場合に比し、保護層９の厚さＴ２の制御に高精度を要しない。また、３次モードの弾性表面波の場合ほどではないが、ｋＴ２を変更しても１次温度係数の変化が比較的少ない。したがって、弾性表面波素子１を製造するに際し、所望の値の１次温度係数を有する弾性表面波素子１を容易に得ることができる。
【００６２】
特に、４次モードの弾性表面波を用いる場合、図６に示すように、０．００１≦ｋＴ１≦０．０１のとき、下記（１３）、（１４）のそれぞれの関係式を満たすのが好ましい。
０．７≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・・（１３）
０．８≦ｋＴ３≦３．０・・・・・・・・・・・（１４）
このように上記（１３）、（１４）の関係式を満たすことにより、より確実に１次温度係数を−１５〜１５ｐｐｍ／℃とし、温度変化による周波数変動をより小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００６３】
ここで、１次温度係数が０に近いほど温度特性に優れていることから、４次モードの弾性表面波を用いる場合、０．００１≦ｋＴ１≦０．０１のとき、ｋＴ３は、１．２〜１．４であるのがさらに好ましい。これにより、１次温度係数をほぼ０ｐｐｍ／℃とし、極めて優れた温度特性を有する弾性表面波素子１を提供することができる。
これに対し、ｋＴ２が前記（１３）の下限値未満であると、４次モードの弾性表面波を発生させることができない場合がある。一方、ｋＴ２が前記（１３）の上限値を超えると、高速な弾性表面波を発生させるのが困難となる。
【００６４】
また、ｋＴ３が前記（１４）の下限値未満であると、１次温度係数が０から大きく外れて温度特性の悪化を招くだけでなく、４次モードの弾性表面波を発生させることができない場合がある。一方、ｋＴ３が前記（１４）の上限値を超えると、１次温度係数が０から大きく外れて温度特性の悪化を招くだけでなく、高速な弾性表面波を発生させるのが困難となる。
【００６５】
また、４次モードの弾性表面波を用いる場合、図７に示すように、０．０１≦ｋＴ１≦０．０２のとき、下記（１５）、（１６）のそれぞれの関係式を満たすのが好ましい。
０．６≦ｋＴ２≦２．０・・・・・・・・・・・（１５）
０．９≦ｋＴ３≦３．３・・・・・・・・・・・（１６）
このように上記（１５）、（１６）の関係式を満たすことにより、より確実に１次温度係数を−１５〜１５ｐｐｍ／℃とし、温度変化による周波数変動をより小さく抑えるとともに、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００６６】
ここで、１次温度係数が０に近いほど温度特性に優れていることから、４次モードの弾性表面波を用いる場合、０．０１≦ｋＴ１≦０．０２のとき、ｋＴ２は、１．３〜１．４であるのがさらに好ましい。これにより、１次温度係数をほぼ０ｐｐｍ／℃とし、極めて優れた温度特性を有する弾性表面波素子１を提供することができる。
これに対し、ｋＴ２が前記（１５）の下限値未満であると、４次モードの弾性表面波を発生させることができない場合がある。一方、ｋＴ２が前記（１５）の上限値を超えると、高速な弾性表面波を発生させるのが困難となる。
【００６７】
また、ｋＴ３が前記（１６）の下限値未満であると、１次温度係数が０から大きく外れて温度特性の悪化を招くだけでなく、４次モードの弾性表面波を発生させることができない場合がある。一方、ｋＴ３が前記（１６）の上限値を超えると、１次温度係数が０から大きく外れて温度特性の悪化を招くだけでなく、高速な弾性表面波を発生させるのが困難となる。
【００６８】
次に、２次、３次、４次の各モードでの弾性表面波に関し、圧電体層４の厚さＴ２および保護層９の厚さＴ３と弾性表面波の伝播速度との関係の説明を説明する。
図８は、圧電体層の厚さと保護層の厚さと２次モードの弾性表面波の伝播速度との関係を示すグラフ、図９は、圧電体層の厚さと保護層の厚さと３次モードの弾性表面波の伝播速度との関係を示すグラフ、図１０は、圧電体層の厚さと保護層の厚さと４次モードの弾性表面波の伝播速度との関係を示すグラフである。なお、図８ないし図１０においては、圧電体層の厚さとして、規格化された膜厚（無次元の規格化膜厚）ｋＴ２を用い、保護層の厚さとして、規格化された膜厚（無次元の規格化膜厚）ｋＴ３を用いている。また、ここで、ｋ＝（２π／λ）である。
【００６９】
２次モードでは、図８に示すように、ｋＴ２が０．４〜２．０であり、かつ、ｋＴ３が０．４〜２．０である範囲において、６５００〜９０００ｍ／ｓ程度の伝播速度を得ることができる。
これに対し、３次モードでは、図９に示すように、ｋＴ２が０．４〜２．０であり、かつ、ｋＴ３が０．４〜２．０である範囲において、７０００〜１２０００ｍ／ｓの伝播速度を得ることができる。
【００７０】
さらに、４次モードでは、図１０に示すように、ｋＴ２が０．４〜２．０であり、かつ、ｋＴ３が０．４〜２．０である範囲において、８５００〜１２０００ｍ／ｓの伝播速度を得ることができる。
このように３次または４次モードの弾性表面波を用いると、２次モードの弾性表面波を用いるよりも、弾性表面波素子の高速化が容易であることがわかる。
【００７１】
したがって、以下のように、弾性表面波素子１では、前述したような条件に加えて、２次モードの弾性表面波を用いるよりも高速となるようなｋＴ２およびｋＴ３を設定するのが好ましい。
より具体的に説明すると、３次モードの弾性表面波を用いる場合、２次モードの弾性表面波を用いるよりも高速となるには（伝播速度を９０００ｍ／ｓよりも高くするには）、図９において、座標（２．０，０．７）と座標（１．２，１．２）とを通る直線と、座標（１．２，１．２）と座標（０．５，２．０）とを通る直線とのいずれかよりも下方の領域に位置するように、ｋＴ２およびｋＴ３を設定すればよい。
【００７２】
ここで、座標（２．０，０．７）と座標（１．２，１．２）とを通る直線は、
ｋＴ２＝−５／８×ｋＴ３＋３９／２０であり、
座標（１．２，１．２）と座標（０．５，２．０）とを通る直線は、
ｋＴ２＝−８／７×ｋＴ３＋１８／７である。
したがって、弾性表面波素子１においては、ｋＴ２およびｋＴ３は、下記（８）、（９）のそれぞれの関係式を満たすのが好ましい。
ｋＴ２≦−５／８×ｋＴ３＋３９／２０・・・・・・・・・・（８）
ｋＴ２≦−８／７×ｋＴ３＋１８／７・・・・・・・・・・・（９）
これにより、弾性表面波素子１は、従来の２次モードの弾性表面波を用いる弾性表面波素子よりも高速なものとすることができる。そして、前述したように３次モードの弾性表面波を用いることで耐電力特性を向上させることができる。したがって、弾性表面波素子１は、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００７３】
また、４次モードの弾性表面波を用いる場合、２次モードの弾性表面波を用いるよりも高速となるには（伝播速度を９０００ｍ／ｓよりも高くするには）、図１０において、座標（２．０，１．６）と座標（１．２，２．０）とを通る直線よりも下方の領域に位置するように、ｋＴ２およびｋＴ３を設定すればよい。
ここで、座標（２．０，１．６）と座標（１．２，２．０）とを通る直線は、
ｋＴ２＝−１／２×ｋＴ３＋１３／５である。
【００７４】
したがって、弾性表面波素子１においては、ｋＴ２およびｋＴ３は、下記（１７）の関係式を満たすのが好ましい。
ｋＴ２≦−１／２×ｋＴ３＋１３／５・・・・・・・・・・（１７）
これにより、弾性表面波素子１は、従来の２次モードの弾性表面波を用いる弾性表面波素子よりも高速なものとすることができる。そして、前述したように４次モードの弾性表面波を用いることで耐電力特性を向上させることができる。したがって、弾性表面波素子１は、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
【００７５】
以上説明したような弾性表面波素子１によれば、電極層１０と圧電体層４と保護層９とのそれぞれの厚さの最適化が図られているため、温度特性を優れたものとしつつ３次または４次モードでの弾性表面波を利用することができ、また、高速な３次または４次モードの弾性表面波を発生させることができる。３次または４次モードの弾性表面波を用いることで、ＩＤＴ５、６付近を含む硬質層３と圧電体層４の界面より表面側での変位を小さくでき、ＩＤＴ５、６の損傷を防止し、耐電力特性を向上させることができる。
【００７６】
このように弾性表面波素子１は、耐電力特性を向上させつつ、動作周波数の高周波数化を図ることができる。
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１１〜図１３に示す実施形態に基づき、詳細に説明する。
【００７７】
図１１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。
【００７８】
図１２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。
【００７９】
図１３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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
なお、本発明の弾性表面波素子を備える電子機器は、図１１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１２の携帯電話機、図１３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。
【００８３】
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、櫛歯状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、櫛歯状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。
【実施例】
【００８４】
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１）
まず、単結晶シリコンの基板の一方の面上に、水素と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、１０μｍであった。
【００８５】
次に、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、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、１１４５ｎｍ（ｋＴ２＝１．８）であった。
次に、形成された圧電体層の硬質層とは反対側の面上に、Ａｌをスパッタリング法により成膜した。
【００８６】
その後、形成されたＡｌ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。
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。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（開口長約３０波長）であり、ＩＤＴの厚さ（電極層の厚さ）は６４ｎｍ（ｋＴ１＝０．０１）であり、各ＩＤＴの電極指のピッチは１μｍ（すなわち３次モードの弾性表面波の波長が４μｍ）であり、各反射器は１００本の反射体を有するものであった（ピッチ１μｍ）。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２．５ＧＨｚとなるように設計した。
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。
【００８７】
次に、１対のＩＤＴおよび１対の反射器を覆うように、スパッタリング法を用いてＳｉＯ２の保護層を形成した。ここで、保護層の厚さは、３８２ｎｍ（ｋＴ３＝０．６）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。得られた弾性表面波素子は、３次モードの弾性表面波を用いるものであり、３次モードの伝播速度は、１００００ｍ／ｓであった。
【００８８】
（実施例２）
保護層の厚さを５４１ｎｍ（ｋＴ３＝０．８５）とした以外は、前述した実施例１と同様にして弾性表面波素子を作製した。得られた弾性表面波素子は、３次モードの弾性表面波を用いるものであり、３次モードの伝播速度は、８８００ｍ／ｓであった。
（実施例３）
保護層の厚さを７００ｎｍ（ｋＴ３＝１．１）とした以外は、前述した実施例１と同様にして弾性表面波素子を作製した。得られた弾性表面波素子は、３次モードの弾性表面波を用いるものであり、３次モードの伝播速度は、８０００ｍ／ｓであった。
【００８９】
（実施例４）
圧電体層の厚さを１０５０ｎｍ（ｋＴ２＝１．５）、保護層の厚さを６３０ｎｍ（ｋＴ３＝０．９）、ＩＤＴの厚さ（電極層の厚さ）を７０ｎｍ（ｋＴ１＝０．０１）、ＩＤＴの電極指のピッチを１．１μｍ（４次モードの弾性表面波の波長を４．４μｍ）、ＩＤＴの電極指を７０対、反射器の反射体を４０本とした以外は、前述した実施例１と同様にして弾性表面波素子を作製した。得られた弾性表面波素子は、４次モードの弾性表面波を用いるものであり、４次モードの伝播速度は、１０７００ｍ／ｓであった。
【００９０】
（実施例５）
保護層の厚さを８４０ｎｍ（ｋＴ３＝１．２）とした以外は、前述した実施例４と同様にして弾性表面波素子を作製した。得られた弾性表面波素子は、４次モードの弾性表面波を用いるものであり、４次モードの伝播速度は、９８００ｍ／ｓであった。
（実施例６）
保護層の厚さを２０３０ｎｍ（ｋＴ３＝２．９）とした以外は、前述した実施例４と同様にして弾性表面波素子を作製した。得られた弾性表面波素子は、４次モードの弾性表面波を用いるものであり、４次モードの伝播速度は、８５００ｍ／ｓであった。
【００９１】
（比較例）
圧電体層の厚さを５６０ｎｍ（ｋＴ２＝０．８）、保護層の厚さを６６５ｎｍ（ｋＴ３＝０．９５）、ＩＤＴの電極指のピッチを１．１μｍ（２次モードの弾性表面波の波長を４．４μｍ）、ＩＤＴの電極指を３０対、反射器の反射体を６０本とした以外は、前述した実施例１と同様にして弾性表面波素子を作製した。得られた弾性表面波素子は、２次モードの弾性表面波を用いるものであり、２次モードの伝播速度は、９０００ｍ／ｓであった。
【００９２】
（参考例１）
保護層の厚さを２５５ｎｍ（ｋＴ３＝０．４）とした以外は、前述した実施例１と同様にして弾性表面波素子を作製した。得られた弾性表面波素子は、３次モードの弾性表面波を用いるものであり、３次モードの伝播速度は、１０６００ｍ／ｓであった。
（参考例２）
保護層の厚さを８２８ｎｍ（ｋＴ３＝１．３）とした以外は、前述した実施例１と同様にして弾性表面波素子を作製した。得られた弾性表面波素子は、３次モードの弾性表面波を用いるものであり、３次モードの伝播速度は、７５００ｍ／ｓであった。
【００９３】
（参考例３）
保護層の厚さを４９０ｎｍ（ｋＴ３＝０．７）とした以外は、前述した実施例４と同様にして弾性表面波素子を作製した。得られた弾性表面波素子は、４次モードの弾性表面波を用いるものであり、４次モードの伝播速度は、１１２００ｍ／ｓであった。
（参考例４）
保護層の厚さを２３８０ｎｍ（ｋＴ３＝３．４）とした以外は、前述した実施例４と同様にして弾性表面波素子を作製した。得られた弾性表面波素子は、４次モードの弾性表面波を用いるものであり、４次モードの伝播速度は、８０００ｍ／ｓであった。
【００９４】
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、温度特性および耐電力の評価を行った。
＜温度特性＞
各実施例および各比較例の弾性表面波素子（２重モードＳＡＷフィルタ）について、各弾性表面波素子をヒータで加熱しながら２５〜５５℃の範囲で温度を変化させ、ベクトルネットワークアナライザ（横河ヒューレットパッカード社製、８７５３ｃ）を用いて、１０℃間隔で中心周波数を測定し、１次温度係数（ＴＣＦ）を求めた。
【００９５】
ここで、中心周波数の測定に際し、複数あるピークのうち最も通過特性が良好なピークの周波数を中心周波数とした。その一例として、図１４に、実施例１の弾性表面波素子におけるフィルタ通過特性を示す。
上記のようにして１次温度係数を求めた結果、実施例１、４では、１次温度係数が約−１５ｐｐｍ／℃、実施例２、５では、１次温度係数が約０ｐｐｍ／℃、実施例３、６では、１次温度係数が約１５ｐｐｍ／℃であった。例えば、実施例１では、図１５（ａ）に示すような温度特性を示し、実施例２では、図１５（ｂ）に示すような温度特性を示し、実施例３では、図１５（ｃ）に示すような温度特性を示した。図１５では、弾性表面波素子の温度と中心周波数の変化量（Δｆ／ｆ）との関係を示しており、温度変化に対し中心周波数の変化量が直線的に変化している。この直線の傾きの程度が１次温度係数に対応している。
また、比較例では、１次温度係数が５ｐｐｍ／℃であった。
また、参考例１、３では、１次温度係数が約−２０ｐｐｍ／℃、参考例２、４では、１次温度係数が約２０ｐｐｍ／℃であった。
【００９６】
＜耐電力＞
各実施例および各比較例の弾性表面波素子について、ベクトルネットワークアナライザ（横河ヒューレットパッカード社製、８７５３ｃ）を用いて挿入損失を測定し、試験前から３ｄＢ損失が増加した時点で寿命と判断した。
その結果、比較例では、５時間、実施例１〜３では、２０時間、実施例４〜６では、３０時間であった。これにより、３次モード以上の高次の弾性表面波を用いることで、２次モードを用いた従来の弾性表面波素子に比べ、寿命が４〜６倍となり大幅な改善が見られた。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】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２】図１中におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】各次モードの弾性表面波の変位量と、弾性表面波素子の深さ（厚さ方向での位置）との関係を示すグラフである。
【図４】３次モードの弾性表面波の各１次温度係数における圧電体層の厚さと保護層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図５】３次モードの弾性表面波の各１次温度係数における圧電体層の厚さと保護層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図６】４次モードの弾性表面波の各１次温度係数における圧電体層の厚さと保護層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図７】４次モードの弾性表面波の各１次温度係数における圧電体層の厚さと保護層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図８】圧電体層の厚さと保護層の厚さと２次モードの弾性表面波の伝播速度との関係を示すグラフである。
【図９】圧電体層の厚さと保護層の厚さと３次モードの弾性表面波の伝播速度との関係を示すグラフである。
【図１０】圧電体層の厚さと保護層の厚さと４次モードの弾性表面波の伝播速度との関係を示すグラフである。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】実施例１の弾性表面波素子におけるフィルタ通過特性（Ｓ２１）を示すグラフである。
【図１５】実施例１〜３の弾性表面波素子の１次温度特性を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００９８】
１‥‥弾性表面波素子  ２‥‥基板  ３‥‥硬質層  ４‥‥圧電体層  ５、６‥‥ＩＤＴ（櫛歯状電極）  ５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ‥‥電極  ５１、６１‥‥電極指  ７、８‥‥反射器  ７１、８１‥‥反射体  ９‥‥保護層  １０‥‥電極層  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
【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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