(57)【要約】【課題】基板の材質をシリコンに限定することなく、高性能の表面弾性波素子を提供し、更に、半導体素子と集積化が可能な発振器等を提供する。【解決手段】表面弾性波素子は、シリコン基板１と、酸化亜鉛からなる第１の圧電体層（圧電薄膜）２と、ニオブ酸リチウムからなる第２の圧電体層３と、保護膜としての酸化物又は窒化物からなる保護層４と、電極５とから構成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、少なくとも２種の圧電薄膜を積層してなることを特徴とする表面弾性波素子。
【請求項２】
基板上に、導電膜と、該導電膜上に、少なくとも１種の圧電薄膜とを備えることを特徴とする表面弾性波素子。
【請求項３】
前記圧電薄膜は、六方晶系の結晶構造を有する材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面弾性波素子。
【請求項４】
前記材料は、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、又は、ＬｉＮｂｌ−ｘＴａｘＯ３（０＜ｘ＜１）のいずれかであることを特徴とする請求項３記載の表面弾性波素子。
【請求項５】
前記導電膜は、六方晶系の結晶構造を有する材料からなることを特徴とする請求項２記載の表面弾性波素子。
【請求項６】
前記材料は、酸素欠損による電子キャリア型の酸化亜鉛であることを特徴とする請求項５記載の表面弾性波素子。
【請求項７】
前記少なくとも２種の圧電薄膜のうち、前記基板に接する層となる圧電薄膜の材質は、酸化亜鉛であることを特徴とする請求項１記載の表面弾性波素子。
【請求項８】
前記基板の材質は、シリコン、若しくは、シリコンを含有してなる化合物であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の表面弾性波素子。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の表面弾性波素子が備える前記圧電薄膜、又は該圧電薄膜上に配設された保護膜の上に形成された第１の電極と、
前記圧電薄膜又は前記保護膜の上に形成され、前記第１の電極に印加される電気信号によって前記圧電薄膜に生ずる表面弾性波の特定の周波数又は特定の帯域の周波数に共振して電気信号に変換する第２の電極と、
を備えることを特徴とする周波数フィルタ。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の表面弾性波素子が備える前記圧電薄膜、又は該圧電薄膜上に配設された保護膜の上に形成され、印加される電気信号によって前記圧電薄膜に表面弾性波を発生させる電気信号印加用電極と、
前記圧電薄膜又は前記保護膜の上に形成され、前記電気信号印加用電極によって発生される表面弾性波の特定の周波数成分又は特定の帯域の周波数成分を共振させる共振用電極と、
前記電気信号印加用電極に接続された発振回路と、
を備えることを特徴とする発振器。
【請求項１１】
前記発振回路を構成するトランジスタは、ＴＦＴであることを特徴とする請求項１０記載の発振器。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の発振器と、
前記発振器に設けられている前記電気信号印加用電極に対して前記電気信号を印加する電気信号供給素子とを備えてなり、
前記電気信号の周波数成分から特定の周波数成分を選択し、若しくは特定の周波数成分に変換し、又は、前記電気信号に対して所定の変調を与え、所定の復調を行い、若しくは所定の検波を行う機能を有することを特徴とする電子回路。
【請求項１３】
請求項９に記載の周波数フィルタ、請求項１０又は１１に記載の発振器、及び請求項１２に記載の電子回路の少なくとも１つを有することを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
表面弾性波素子と、発振回路とを備える発振器の製造方法において、
第１の基板上に、前記表面弾性波素子を形成させる第１工程と、
第２の基板上に、ＴＦＴを形成させる第２工程と、
前記第１の基板上に、前記ＴＦＴを転写させて前記発振回路を形成させる第３工程と、
を有することを特徴とする発振器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器及びその製造方法、電子回路並びに電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等の移動体通信を中心とした通信分野の著しい発展に伴い、表面弾性波素子及び該表面弾性波素子を利用した各種機器の需要が急速に拡大している。表面弾性波素子は、水晶等の単結晶物質を用いることで発展してきたものであるが、近年の更なる高周波化、或いは半導体素子との集積化を鑑みると、圧電薄膜からなる表面弾性波素子の開発が要求されている。
圧電薄膜を用いた表面弾性波素子としては、例えば、サファイヤ面上に酸化亜鉛圧電結晶膜を形成させたものや（例えば、特許文献１参照。）、基板上にダイヤモンド状炭素膜層を形成させ、該炭素膜層上に圧電体膜を形成させたもの（例えば、特許文献２参照。）、更には、サファイヤ基板上にニオブ酸リチウム薄膜を形成させたもの等が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、上記のような表面弾性波素子を、シリコン基板上に半導体素子と共に集積化させることは、表面弾性波素子を利用した各種機器の小型化、或いは高性能化に有用であり、例えば、半導体素子を形成したシリコン基板上に、単結晶物質からなる表面弾性波素子を接合させたものが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−５０４３６号公報
【特許文献２】
特開平１−１０３３１０号公報
【特許文献３】
特開平６−１２０４１６号公報
【非特許文献１】
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．  Ｖｏｌ．６２（１９９３）ｐｐ．３０４６−３０４８
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、以下のような問題点を有していた。
サファイヤ基板上に酸化亜鉛やニオブ酸リチウム等の薄膜を形成させる場合、前記サファイヤ基板上にＣＭＯＳ等の半導体素子を形成させることが困難であるという問題があった。
また、シリコン基板上に酸化亜鉛薄膜を形成させることは可能であるが、酸化亜鉛の電気機械結合係数（以下、ｋ２と表記する）が低い。従って、例えば、表面弾性波素子を高周波フィルタに採用する場合、帯域幅の広い通過帯域を得るために、高ｋ２であるタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の材料を使用することが理想であるが、シリコン基板上に高品質の配向膜を形成させることが困難であるという問題があった。
更に、シリコン基板上に形成されたダイヤモンド状炭素膜上に酸化亜鉛薄膜を形成させる場合、前記ダイヤモンド状炭素膜上に半導体素子を形成させることが困難であるという問題があった。同様に、酸化亜鉛以外のニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム等の材質からなる薄膜を形成させた場合でも困難である。
一方、半導体素子を形成したシリコン基板上に、単結晶物質からなる表面弾性波素子を接合させる場合、該表面弾性波素子の特性は、単結晶板のカット角に影響されるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、基板の材質をシリコンに限定することなく、高性能の表面弾性波素子を提供し、更に、半導体素子と集積化が可能な発振器等を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の表面弾性波素子においては、基板上に、少なくとも２種の圧電薄膜を積層してなることを特徴としている。
上記の表面弾性波素子によれば、基板の材質により、前記基板上に直接には配向しにくい圧電薄膜を、少なくとも２種の圧電薄膜を積層させることにより好適に配向させつつ、成膜させることが可能となる。従って、圧電薄膜として電気機械結合係数を高くすることができる材質を選択することができ、高性能の表面弾性波素子とすることが可能となる。
【０００８】
本発明の表面弾性波素子においては、基板上に、導電膜と、該導電膜上に、少なくとも１種の圧電薄膜とを備えることを特徴としている。
上記の表面弾性波素子によれば、基板の材質により、前記基板上に直接には配向しにくい圧電薄膜を、導電膜を介して形成させることにより好適に配向させつつ、成膜させることが可能となる。従って、圧電薄膜として電気機械結合係数を高くすることができる材質を選択することができ、高性能の表面弾性波素子とすることが可能となる。更に、この場合、圧電薄膜の膜厚を薄くすることができるので、表面弾性波素子の形成時間の短縮と、形成材料の削減が実現可能となる。
【０００９】
本発明の表面弾性波素子においては、前記圧電薄膜は、六方晶系の結晶構造を有する材料からなることを特徴としており、特に、前記材料は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、又は、ＬｉＮｂｌ−ｘＴａｘＯ３（０＜ｘ＜１）のいずれかであることを特徴としている。
これによれば、基板上に、所望の配向を有する圧電薄膜を効率良く形成させつつ、高性能の表面弾性波素子とすることが可能となる。
【００１０】本発明の表面弾性波素子においては、前記導電膜は、六方晶系の結晶構造を有する材料からなることを特徴としており、特に、前記材料は、酸素欠損による電子キャリア型の酸化亜鉛（ＺｎＯ）であることを特徴としている。
これによれば、基板上に、所望の配向を有する導電膜を効率良く形成させつつ、高性能の表面弾性波素子とすることが可能となる。
【００１１】
本発明の表面弾性波素子においては、前記少なくとも２種の圧電薄膜のうち、前記基板に接する層となる圧電薄膜の材質は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）であることを特徴としている。
これによれば、基板の材質に影響されることなく、基板上に好適に配向した圧電薄膜（酸化亜鉛層）を形成させることが可能となる。従って、前記圧電薄膜上に、更に積層する圧電薄膜の材質の選択範囲を拡げることができる。
【００１２】
本発明の表面弾性波素子においては、前記基板の材質は、シリコン（Ｓｉ）、若しくは、シリコンを含有してなる化合物であることを特徴としている。
これによれば、基板の材質を、シリコンに限定することなく、シリコン化合物でもよいため、高性能である表面弾性波素子の使用用途を、更に増加させることが可能となる。
【００１３】
本発明の周波数フィルタにおいては、上記のいずれかに記載の表面弾性波素子が備える前記圧電薄膜、又は該圧電薄膜上に配設された保護膜の上に形成された第１の電極と、前記圧電薄膜又は前記保護膜の上に形成され、前記第１の電極に印加される電気信号によって前記圧電薄膜に生ずる表面弾性波の特定の周波数又は特定の帯域の周波数に共振して電気信号に変換する第２の電極とを備えることを特徴としている。
上記の周波数フィルタによれば、電気機械結合係数が高いため、比帯域幅の広い周波数フィルタを提供することができる。
【００１４】
本発明の発振器においては、上記のいずれかに記載の表面弾性波素子が備える前記圧電薄膜、又は該圧電薄膜上に配設された保護膜の上に形成され、印加される電気信号によって前記圧電薄膜に表面弾性波を発生させる電気信号印加用電極と、前記圧電薄膜又は前記保護膜の上に形成され、前記電気信号印加用電極によって発生される表面弾性波の特定の周波数成分又は特定の帯域の周波数成分を共振させる共振用電極と、前記電気信号印加用電極に接続された発振回路とを備えることを特徴としている。
上記の発振器によれば、表面弾性波素子が備える圧電薄膜の電気機械結合係数が高いため、伸長コイルを省略することができ、回路構成が簡単な発振器を提供することができる。また、トランジスタ等から構成される発振回路を備えているので、トランジスタとの集積化が可能となり、発振器の小型化が可能となる。
【００１５】
本発明の発振器においては、前記発振回路を構成するトランジスタは、ＴＦＴであることを特徴としている。
これによれば、トランジスタを形成させる基板の材質がシリコンに限定されないので、容易に表面弾性波素子と集積でき、更に、集積可能となる基板構成の選択枝の幅を拡げることが可能となる。
【００１６】
本発明の電子回路においては、上記の発振器と、前記発振器に設けられている前記電気信号印加用電極に対して前記電気信号を印加する電気信号供給素子とを備えてなり、前記電気信号の周波数成分から特定の周波数成分を選択し、若しくは特定の周波数成分に変換し、又は、前記電気信号に対して所定の変調を与え、所定の復調を行い、若しくは所定の検波を行う機能を有することを特徴としている。
上記の電子回路によれば、この電子回路に設けられた発振器に備えられた表面弾性波素子を構成する圧電薄膜の電気機械結合係数が高く、発振回路との集積化が可能なため、小型で高性能な電子機器を提供することができる。
【００１７】
本発明の電子機器においては、上記の周波数フィルタ、上記の発振器、及び上記の電子回路の少なくとも１つを有することを特徴としている。
これによれば、この電子機器の有する圧電薄膜の電気機械結合係数が高いため、小型で、高性能な電子機器を提供することができる。
【００１８】
本発明の発振器の製造方法においては、表面弾性波素子と、発振回路とを備える発振器の製造方法において、第１の基板上に、前記表面弾性波素子を形成させる第１工程と、第２の基板上に、ＴＦＴを形成させる第２工程と、前記第１の基板上に、前記ＴＦＴを転写させて前記発振回路を形成させる第３工程とを有することを特徴としている。
上記の製造方法によれば、第１の基板上に表面弾性波素子を形成させ、その後、第１の基板とは異なる第２の基板上で形成させたＴＦＴを、第１の基板上に転写させて、ＴＦＴと表面弾性波素子を集積させるので、第１の基板上にＴＦＴを直接形成させることが困難か、形成させることが適さない材料であっても、転写により好適に形成させることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器及びその製造方法、電子回路並びに電子機器の実施形態を、図１乃至図９を参照して説明する。
これらの図面は、いずれも概略図であり、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせている。
【００２０】
〔第１実施形態〕
図１に、第１の実施形態である表面弾性波素子の構造を示す断面図を示す。
表面弾性波素子は、シリコン（以下、「Ｓｉ」と表記する）基板１と、第１の圧電体層（圧電薄膜）２と、第２の圧電体層３と、保護膜としての酸化物又は窒化物からなる保護層４と、電極５とから構成されている。電極５は、上部から観察すれば、例えば、図３及び図４に示されているような、インターディジタル型電極（Ｉｎｔｅｒ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：以下、「ＩＤＴ電極」と表記する）４１、４２、５１、５２、５３のような形状を有する。
【００２１】
以下、上記構成からなる本実施形態の表面弾性波素子の製造方法を示す。
まず、Ｓｉ基板１上に、第１の圧電体層２として、六方晶系の結晶構造を有する酸化亜鉛（以下、「ＺｎＯ」と表記する）薄膜を、レーザーアブレーション法を用いて形成する。ターゲット材は、リチウム（以下、「Ｌｉ」と表記する）を１０ｍｏｌ％添加させたＺｎＯセラミックスとした。これにより、ＺｎＯ薄膜は、酸素欠損が補償され、良好な圧電薄膜となる。更に、成膜条件を、酸素分圧１３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）、基板温度５００℃として成膜したところ、Ｓｉ基板１の表面に対して垂直方向に配向したＺｎＯ薄膜が形成された。この場合、ＺｎＯ薄膜の膜厚は、薄いほど好ましく、特に、１００ｎｍ程度とすることが望ましい。また、ＺｎＯは、成膜させる表面部の配向によらず、該表面部に対して垂直方向に配向しやすい物質であるために、成膜条件を適宜調整させることにより、Ｓｉ基板上に限らず、非晶質の酸化シリコン（以下、「ＳｉＯ２」と表記する）膜上でも、ＺｎＯ薄膜をＳｉＯ２膜表面に対して垂直方向に配向させることが可能である。なお、酸素分圧及び基板温度は、上記の値に限定されるものではなく、更には、ＺｎＯ薄膜の成膜方法についても、レーザーアブレーション法に限定されるものではない。
【００２２】
次に、第１の圧電体層２上に、第２の圧電体層３として、六方晶系の結晶構造を有するニオブ酸リチウム（以下、「ＬｉＮｂＯ３」と表記する）薄膜を、レーザーアブレーション法を用いて形成する。成膜条件を、酸素分圧１．３Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）、基板温度５００℃として成膜したところ、下層のＺｎＯ薄膜の配向に誘因され、第１の圧電体層２の表面に対して垂直方向に配向したＬｉＮｂＯ３薄膜が形成された。この場合、ＬｉＮｂＯ３薄膜の膜厚は、厚いほど好ましく、特に、１μｍ程度とすることが望ましい。
【００２３】
次に、第２の圧電体層３上に、保護層４として、ＳｉＯ２薄膜を、レーザーアブレーション法を用いて形成する。保護層４は、下層の圧電体層に水分や不純物の混入を防止するための層であって、本目的を満たす限り、材質をＳｉＯ２に限定するものではない。
【００２４】
次に、保護層４上に、アルミニウム（以下、「Ａｌ」と表記する）薄膜を成膜し、パターニングを施すことにより、所望の形状を有する電極５が形成される。
【００２５】
以上のように、圧電体層としてＬｉＮｂＯ３薄膜をＳｉ基板１上に直接成膜させる場合、相互の結晶構造及び格子定数が異なり、また、相互拡散が発生するために、配向させることが難しいのであるが、本実施形態では、バッファ層として、第１の圧電体層（ＺｎＯ薄膜）２を形成させるので、Ｓｉ基板１上に、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電体層を形成させることが可能となる。これにより、本実施形態の表面弾性波素子の特性を評価したところ、ｋ２値は、３％であった。
【００２６】
なお、第１の圧電体層２にＺｎＯ薄膜を採用することにより、第２の圧電体層３に採用することが可能な材料としては、ＬｉＮｂＯ３に限定されず、例えば、同様に六方晶系の結晶構造を有する材質であって、窒化アルミニウム（以下、「ＡｌＮ」と表記する）、タンタル酸リチウム（以下、「ＬｉＴａＯ３」と表記する）、又は、ＬｉＮｂｌ−ｘＴａｘＯ３（０＜ｘ＜１）等が挙げられる。特に、ＡｌＮは、伝導する音速が高速であるため、表面弾性波素子の高周波化に好適である。
【００２７】
更に、本実施形態では、基板１として、Ｓｉ基板を採用したが、例えば、Ｓｉ基板上にＳｉＯ２等の非晶質層を形成させた基板や、Ｓｉ基板上にダイヤモンド状炭素膜を形成させた基板、更には、Ｓｉ基板上に窒化シリコン（以下、「Ｓｉ３Ｎ４」と表記する）や炭化シリコン（以下、「ＳｉＣ」と表記する）等の膜を形成させた基板等も好適に採用することが可能である。Ｓｉ基板は安価であり、大量生産に好適であるという利点に対して、ＳｉＯ２等の非晶質層上に圧電体層が形成可能であることは、即ち、半導体素子が形成された基板の保護層（ＳｉＯ２膜）上に圧電薄膜を形成することができることを意味する。更に、Ｓｉ基板上にダイヤモンド状炭素膜を形成させた基板や、Ｓｉ３Ｎ４やＳｉＣ等の膜を形成させた基板上に圧電体層が形成可能であることは、ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３からなる圧電体層を形成させても、高周波化を図ることが可能となる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
図２に、第２の実施形態である表面弾性波素子の構造を示す断面図であり、本図中において、図１と同一構成のものには、同一の符号を付している。
本実施形態における表面弾性波素子では、基本的な構成は図１に示す第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態において第１の圧電体層２を構成するＺｎＯ薄膜が圧電体層ではなく、導電層６を形成していることを特徴としている。
【００２９】
本実施形態の表面弾性波素子の製造方法では、第１の実施形態と比較し、導電層６を構成するＺｎＯ薄膜の成膜条件が異なる。
Ｓｉ基板１上に、導電層６として、ＺｎＯ薄膜をレーザーアブレーション法を用いて形成する。この場合、ターゲット材は、ＺｎＯセラミックスとする。ここで、成膜条件を、酸素分圧１．３Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）以下、基板温度５００℃として成膜することにより、ＺｎＯ薄膜は、酸素欠損が顕著となり、電子キャリア型の導電膜となる。
更に、上記導電層６上に、第１の実施形態と同様に、ＬｉＮｂＯ３薄膜からなる圧電体層７を形成させた。
【００３０】
以上のように、本実施形態では、バッファ層として、導電層（ＺｎＯ薄膜）６を形成させるので、第１の実施形態と同様に、Ｓｉ基板１上に、ＬｉＮｂＯ３からなる圧電体層を形成させることができるとともに、圧電体層７の膜厚を、第１の実施形態の第２の圧電体層３の膜厚よりも薄い、５００ｎｍとした場合でも、ｋ２値を３％とすることができる。従って、表面弾性波素子の特性を低下させることなく、表面弾性波素子の形成時間の短縮、及び薄膜形成材料の削減等が可能となる。
【００３１】
〔第３実施形態〕
図３は、本実施形態の周波数フィルタの外観を示す斜視図である。
図３に示すように、周波数フィルタは、基板４０を有する。基板４０には、例えば、図１に示した、Ｓｉ基板１上に第１の圧電体層（ＺｎＯ薄膜）２、第２の圧電体層（ＬｉＮｂＯ３薄膜）３、及び保護層（ＳｉＯ２薄膜）４を順に積層して形成した基板、若しくは、図２に示した、Ｓｉ基板１上に導電層（ＺｎＯ薄膜）層６、圧電体層（ＬｉＮｂＯ３薄膜）７、及び保護層（ＳｉＯ２薄膜）４を順に積層して形成した基板が採用される。
【００３２】
基板４０の上面には、ＩＤＴ電極４１及び４２が形成されている。ＩＤＴ電極４１，４２は、例えばＡｌ又はＡｌ合金により形成され、その厚みはＩＤＴ電極４１，４２のピッチの１００分の１程度に設定される。また、ＩＤＴ電極４１，４２を挟むように、基板４０の上面には吸音部４３，４４が形成されている。吸音部４３，４４は、基板４０の表面を伝播する表面弾性波を吸収するものである。基板４０上に形成されたＩＤＴ電極４１には高周波信号源４５が接続されており、ＩＤＴ電極４２には信号線が接続されている。
【００３３】
上記構成において、高周波信号源４５から高周波信号が出力されると、この高周波信号はＩＤＴ電極４１に印加され、これによって基板４０の上面に表面弾性波が発生する。この表面弾性波は、約５０００ｍ／ｓ程度の速度で基板４０上面を伝播する。ＩＤＴ電極４１から吸音部４３側へ伝播した表面弾性波は、吸音部４３で吸収されるが、ＩＤＴ電極４２側へ伝播した表面弾性波のうち、ＩＤＴ電極４２のピッチ等に応じて定まる特定の周波数又は特定の帯域の周波数の表面弾性波は電気信号に変換されて、信号線を介して端子４６ａ，４６ｂに取り出される。尚、上記特定の周波数又は特定の帯域の周波数以外の周波数成分は、大部分がＩＤＴ電極４２を通過して吸音部４４に吸収される。このようにして、本実施形態の周波数フィルタが備えるＩＤＴ電極４１に供給した電気信号の内、特定の周波数又は特定の帯域の周波数の表面弾性波のみを得る（フィルタリングする）ことができる。
【００３４】
〔第４実施形態〕
図４は、本実施形態の発振器の外観を示す斜視図である。
図４に示すように、発振器は、基板５０を有する。基板５０には、例えば、図１に示した、Ｓｉ基板１上に第１の圧電体層（ＺｎＯ薄膜）２、第２の圧電体層（ＬｉＮｂＯ３薄膜）３、及び保護層（ＳｉＯ２薄膜）４を順に積層して形成した基板、若しくは、図２に示した、Ｓｉ基板１上に導電層（ＺｎＯ薄膜）層６、圧電体層（ＬｉＮｂＯ３薄膜）７、及び保護層（ＳｉＯ２薄膜）４を順に積層して形成した基板が採用される。
【００３５】
基板５０上面には、ＩＤＴ電極５１が形成されており、更に、ＩＤＴ電極５１を挟むように、ＩＤＴ電極５２，５３が形成されている。ＩＤＴ電極５１〜５３は、例えばＡｌ又はＡｌ合金により形成され、それぞれの厚みはＩＤＴ電極５１〜５３各々のピッチの１００分の１程度に設定される。ＩＤＴ電極５１を構成する一方の櫛歯状電極５１ａには、高周波信号源５４が接続されており、他方の櫛歯状電極５１ｂには、信号線が接続されている。なお、ＩＤＴ電極５１は、電気信号印加用電極に相当し、ＩＤＴ電極５２，５３は、ＩＤＴ電極５１によって発生される表面弾性波の特定の周波数成分又は特定の帯域の周波数成分を共振させる共振用電極に相当する。
【００３６】
上記構成において、高周波信号源５４から高周波信号が出力されると、この高周波信号は、ＩＤＴ電極５１の一方の櫛歯状電極５１ａに印加され、これによって基板５０の上面にＩＤＴ電極５２側に伝播する表面弾性波及びＩＤＴ電極５３側に伝播する表面弾性波が発生する。なお、この表面弾性波の速度は５０００ｍ／ｓ程度である。これらの表面弾性波の内の特定の周波数成分の表面弾性波は、ＩＤＴ電極５２及びＩＤＴ電極５３で反射され、ＩＤＴ電極５２とＩＤＴ電極５３との間には定在波が発生する。この特定の周波数成分の表面弾性波がＩＤＴ電極５２，５３で反射を繰り返すことにより、特定の周波数成分又は特定の帯域の周波数成分が共振して、振幅が増大する。この特定の周波数成分又は特定の帯域の周波数成分の表面弾性波の一部は、ＩＤＴ電極５１の他方の櫛歯状電極５１ｂから取り出され、ＩＤＴ電極５２とＩＤＴ電極５３との共振周波数に応じた周波数（又はある程度の帯域を有する周波数）の電気信号が端子５５ａと端子５５ｂに取り出すことができる。
【００３７】
図５は、本発明の実施形態の表面弾性波素子（発振器）をＶＣＳＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ＳＡＷ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：電圧制御ＳＡＷ発振器）に応用した一例を示す図であり、（ａ）は側面透視図であり、（ｂ）は上面透視図である。
ＶＣＳＯは、金属製（Ａｌ又はステンレススチール製）の筐体６０内部に実装される。基板６１上には、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）６２及び発振器６３が実装されている。この場合、ＩＣ６２は、外部の回路（不図示）から入力される電圧値に応じて、発振器６３に印加する周波数を制御する発振回路である。
【００３８】
発振器６３は、基板６４上に、ＩＤＴ電極６５ａ〜６５ｃが形成されており、その構成は、図４に示した発振器とほぼ同様である。なお、基板６４には、例えば、図１に示した、Ｓｉ基板１上に第１の圧電体層（ＺｎＯ薄膜）２、第２の圧電体層（ＬｉＮｂＯ３薄膜）３、及び保護層（ＳｉＯ２薄膜）４を順に積層して形成した基板、若しくは、図２に示した、Ｓｉ基板１上に導電層（ＺｎＯ薄膜）層６、圧電体層（ＬｉＮｂＯ３薄膜）７、及び保護層（ＳｉＯ２薄膜）４を順に積層して形成した基板が採用される。
【００３９】基板６１上には、ＩＣ６２と発振器６３とを電気的に接続するための配線６６がパターニングされている。ＩＣ６２及び配線６６が例えば金線等のワイヤー線６７によって接続され、発振器６３及び配線６６が金線等のワイヤー線６８によって接続されることにより、ＩＣ６２と発振器６３とが配線６６を介して電気的に接続されている。
【００４０】また、上記のＶＣＳＯは、ＩＣ６２と発振器（表面弾性波素子）６３を同一基板上に集積させて形成させることも可能である。
図６に、ＩＣ６２と発振器６３とを集積させたＶＣＳＯの概略図を示す。
なお、本図中においては、発振器６３は、第１の実施形態における表面弾性波素子の構造を有するものとし、図１及び図５と同一の構成部材には、同一の符号を付している。
【００４１】図６に示すように、ＶＣＳＯは、ＩＣ６２と発振器６３とにおいて、Ｓｉ基板６１（１）を共有させて形成されている。ＩＣ６２と、発振器６３に備えられた電極６５ａとは、不図示であるが電気的に接続されている。本発明では、ＩＣ６２を構成するトランジスタとして、特に、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を採用することを特徴としている。これによれば、基板６１の材質をＳｉに限定させることなく、例えば、Ｓｉ基板上にダイヤモンド状炭素膜を形成させた基板や、Ｓｉ３Ｎ４やＳｉＣ等の膜を形成させた基板上にトランジスタを形成させることが可能となり、ＶＣＳＯ等の発振器の用途により、種々の構成を形成することが可能となる。
【００４２】更に、ＩＣ６２を構成するトランジスタとしてＴＦＴを採用することにより、本発明では、まず、Ｓｉ基板（第１の基板）６１上に、発振器（表面弾性波素子）６３を形成させ、その後、Ｓｉ基板６１とは別の第２の基板上で形成させたＴＦＴを、Ｓｉ基板６１上に転写させて、ＴＦＴと発振器６３を集積させるので、基板上にＴＦＴを直接形成させることが困難か、形成させることが適さない材料であっても、転写により好適に形成させることが可能となる。転写方法については、種々の方法が採用可能であるが、特に、特開平１１−２６７３３号公報に記載の転写方法が好適に採用できる。
【００４３】
図５及び図６に示したＶＣＳＯは、例えば、図７に示すＰＬＬ回路のＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）として用いられる。ここで、ＰＬＬ回路について簡単に説明する。
【００４４】
図７は、ＰＬＬ回路の基本構成を示すブロック図である。
図７に示すように、ＰＬＬ回路は、位相比較器７１、低域フィルタ７２、増幅器７３、及びＶＣＯ７４から構成される。位相比較器７１は、入力端子７０から入力される信号の位相（又は周波数）とＶＣＯ７４から出力される信号の位相（又は周波数）とを比較し、その差に応じて値が設定される誤差電圧信号を出力する。低域フィルタ７２は、位相比較器７１から出力される誤差電圧信号の位置の低周波成分のみを通過させ、増幅器７３は、低域フィルタ７２から出力される信号を増幅する。ＶＣＯ７４は、入力される電圧値に応じて発振する周波数がある範囲で連続的に変化する発振回路である。ＰＬＬ回路は、入力端子７０から入力される位相（又は周波数）とＶＣＯ７４から出力される信号の位相（又は周波数）との差が減少するように動作し、ＶＣＯ７４から出力される信号の周波数を入力端子７０から入力される信号の周波数に同期させる。ＶＣＯ７４から出力される信号の周波数が入力端子７０から入力される信号の周波数に同期すると、その後は一定の位相差を除いて入力端子７０から入力される信号に一致し、また、入力信号の変化に追従するような信号を出力する。
【００４５】
〔第５実施形態〕
図８は、本実施形態の電子回路の電気的構成を示すブロック図である。
なお、図８に示す電子回路は、例えば、図９に示す携帯電話機１００の内部に設けられる回路である。
図９は、本実施形態による電子機器の１つとしての携帯電話機の外観の一例を示す斜視図である。
図９に示した携帯電話機１００は、アンテナ１０１、受話器１０２、送話器１０３、液晶表示部１０４、及び操作釦部１０５等を備えて構成されている。
【００４６】
図８に示した電子回路は、図９に示す携帯電話機１００内に設けられる電子回路の基本構成を示し、送話器８０、送信信号処理回路８１、送信ミキサ８２、送信フィルタ８３、送信電力増幅器８４、送受分波器８５、アンテナ８６ａ，８６ｂ、低雑音増幅器８７、受信フィルタ８８、受信ミキサ８９、受信信号処理回路９０、受話器９１、周波数シンセサイザ９２、制御回路９３、及び入力／表示回路９４を含んで構成される。なお、現在実用化されている携帯電話機は、周波数変換処理を複数回行っているため、その回路構成はより複雑となっている。
【００４７】
送話器８０は、例えば音波信号を電気信号に変換するマイクロフォン等で実現され、図９に示す携帯電話機１００中の送話器１０３に相当するものである。送信信号処理回路８１は、送話器８０から出力される電気信号に対して、例えばＤ／Ａ変換処理、変調処理等の処理を施す回路である。送信ミキサ８２は、周波数シンセサイザ９２から出力される信号を用いて送信信号処理回路８１から出力される信号をミキシングする。なお、送信ミキサ８２に供給される信号の周波数は、例えば３８０ＭＨｚ程度である。送信フィルタ８３は、中間周波数（以下、「ＩＦ」と表記する）の必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットする。なお、送信フィルタ８３から出力される信号は図示していない変換回路によりＲＦ信号に変換される。このＲＦ信号の周波数は、例えば１．９ＧＨｚ程度である。送信電力増幅器８４は、送信フィルタ８３から出力されるＲＦ信号の電力を増幅し、送受分波器８５へ出力する。
【００４８】
送受分波器８５は、送信電力増幅器８４から出力されるＲＦ信号をアンテナ８６ａ，８６ｂへ出力し、アンテナ８６ａ，８６ｂから電波の形で送信する。また、送受分波器８５はアンテナ８６ａ，８６ｂで受信した受信信号を分波して、低雑音増幅器８７へ出力する。なお、送受信分波器８５から出力される受信信号の周波数は、例えば２．１ＧＨｚ程度である。低雑音増幅器８７は送受分波器８５からの受信信号を増幅する。尚、低雑音増幅器８７から出力される信号は、図示していない変換回路によりＩＦに変換される。
【００４９】
受信フィルタ８８は、図示していない変換回路により変換されたＩＦの必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットする。受信ミキサ８９は、周波数シンセサイザ９２から出力される信号を用いて送信信号処理回路８１から出力される信号をミキシングする。なお、受信ミキサ８９に供給される中間周波数は、例えば１９０ＭＨｚ程度である。受信信号処理回路９０は受信ミキサ８９から出力される信号に対して、例えばＡ／Ｄ変換処理、復調処理等の処理を施す回路である。受話器９１は、例えば電気信号を音波に変換する小型スピーカ等で実現され、図９に示す携帯電話機１００中の受話器１０２に相当するものである。
【００５０】
周波数シンセサイザ９２は、送信ミキサ８２へ供給する信号（例えば、周波数３８０ＭＨｚ程度）及び受信ミキサ８９へ供給する信号（例えば、周波数１９０ＭＨｚ）を生成する回路である。なお、周波数シンセサイザ９２は、例えば７６０ＭＨｚの発振周波数で発信するＰＬＬ回路を備え、このＰＬＬ回路から出力される信号を分周して周波数が３８０ＭＨｚの信号を生成し、更に分周して周波数が１９０ＭＨｚの信号を生成する。制御回路９３は、送信信号処理回路８１、受信信号処理回路９０、周波数シンセサイザ９２、及び入力／表示回路９４を制御することにより携帯電話機の全体動作を制御する。入力／表示回路９４は、図９に示す携帯電話機１００の使用者に対して機器の状態を表示したり、操作者の指示を入力するためのものであり、例えば図９に示す携帯電話機１００の液晶表示部１０４及び操作釦部１０５に相当する。
【００５１】
以上の構成の電子回路において、送信フィルタ８３及び受信フィルタ８８として、図３に示した周波数フィルタが用いられている。フィルタリングする周波数（通過させる周波数）は、送信ミキサ８２から出力される信号の内の必要となる周波数、及び、受信ミキサ８９で必要となる周波数に応じて送信フィルタ８３及び受信フィルタ８８で個別に設定されている。また、周波数シンセサイザ９２内に設けられるＰＬＬ回路は、図７に示したＰＬＬ回路のＶＣＯ７４として、図４に示した発振器又は図５及び図６に示した発振器（ＶＣＳＯ）を設けたものである。
【００５２】
〔第６実施形態〕
図９は、本実施形態の携帯電話機の斜視図である。
この図において、１００は携帯電話、１０１はアンテナ、１０２は受話器、１０３は送話器、１０４は液晶表示部、１０５は操作釦部である。
【００５３】
以上、本発明の実施形態による表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器及びその製造方法、電子回路、及び電子機器について説明したが、本発明は、上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。
例えば、上記実施形態においては電子機器として携帯電話機を、電子回路として携帯電話機内に設けられる電子回路を一例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、携帯電話機に限定される訳ではなく、種々の移動体通信機器及びその内部に設けられる電子回路に適用することができる。
【００５４】
更に、移動体通信機器のみならずＢＳ及びＣＳ放送を受信するチューナ等の据置状態で使用される通信機器及びその内部に設けられる電子回路にも適用することができる。更には、通信キャリアとして空中を伝播する電波を使用する通信機器のみならず、同軸ケーブル中を伝播する高周波信号又は光ケーブル中を伝播する光信号を用いるＨＵＢ等の電子機器及びその内部に設けられる電子回路にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る表面弾性波素子を示す断面図である。
【図２】第２の実施形態に係る表面弾性波素子を示す断面図である。
【図３】第３の実施形態に係る周波数フィルタを示す斜視図である。
【図４】第４の実施形態に係る発振器を示す斜視図である。
【図５】図４の発振器をＶＣＳＯに応用した一例を示す概略図である。
【図６】図４の発振器をＶＣＳＯに応用した一例を示す概略図である。
【図７】ＰＬＬ回路の基本構成を示すブロック図である。
【図８】第５の実施形態に係る電子回路の構成を示すブロック図である。
【図９】第６の実施形態に係る携帯電話機を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，６１・・・基板、２・・・第１の圧電体層（圧電薄膜）、３・・・第２の圧電体層（圧電薄膜）、４・・・保護膜、５・・・電極、６・・・導電膜、７・・・圧電体層（圧電薄膜）、４１・・・ＩＤＴ電極（第１の電極）、４２・・・ＩＤＴ電極（第２の電極）、５１，６５ａ・・・電気信号印加用電極、５２，５３，６５ｂ，６５ｃ・・・共振用電極、６２・・・ＩＣ（ＴＦＴ，発振回路）
【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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