(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイアモンドよりなる基板（１１）および前記基板の表面上に形成されたＳｃＡｌＮ膜（１２）を有する弾性表面波部材（１０）と、
前記ＳｃＡｌＮ膜の表面に形成され、前記弾性表面波部材に弾性表面波を励振させる銅よりなる櫛歯電極（２０）と、を備え、
前記弾性表面波の波長をλとしたとき、前記櫛歯電極の膜厚は、当該波長λの０．０５倍以上０．２０倍以下であり、
前記ＳｃＡｌＮ膜は、ＳｃとＡｌとの合計を１００ａｔ％としたときのＳｃ濃度が４３ａｔ％であり、前記ＳｃＡｌＮ膜の膜厚は前記弾性表面波の波長λの０．６倍であることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項２】
サファイアよりなる基板（１１）および前記基板の表面上に形成されたＳｃＡｌＮ膜（１２）を有する弾性表面波部材（１０）と、
前記ＳｃＡｌＮ膜の表面に形成され、前記弾性表面波部材に弾性表面波を励振させる銅よりなる櫛歯電極（２０）と、を備え、
前記弾性表面波の波長をλとしたとき、前記櫛歯電極の膜厚は、当該波長λの０．０５倍以上０．３５倍以下であり、
前記ＳｃＡｌＮ膜は、ＳｃとＡｌとの合計を１００ａｔ％としたときのＳｃ濃度が４３ａｔ％であり、前記ＳｃＡｌＮ膜の膜厚は前記弾性表面波の波長λの０．６倍であることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項３】
ダイアモンドよりなる基板（１１）および前記基板の表面上に形成されたＳｃＡｌＮ膜（１２）を有する弾性表面波部材（１０）と、
前記ＳｃＡｌＮ膜の表面に形成され、前記弾性表面波部材に弾性表面波を励振させるアルミニウムよりなる櫛歯電極（２０）と、を備え、
前記弾性表面波の波長をλとしたとき、前記櫛歯電極の膜厚は、当該波長λの０．０５倍以上０．２５倍以下であり、
前記ＳｃＡｌＮ膜は、ＳｃとＡｌとの合計を１００ａｔ％としたときのＳｃ濃度が４３ａｔ％であり、前記ＳｃＡｌＮ膜の膜厚は前記弾性表面波の波長λの０．６倍であることを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項４】
サファイアよりなる基板（１１）および前記基板の表面上に形成されたＳｃＡｌＮ膜（１２）を有する弾性表面波部材（１０）と、
前記ＳｃＡｌＮ膜の表面に形成され、前記弾性表面波部材に弾性表面波を励振させるアルミニウムよりなる櫛歯電極（２０）と、を備え、
前記弾性表面波の波長をλとしたとき、前記櫛歯電極の膜厚は、当該波長λの０．０５倍以上０．４２倍以下であり、
前記ＳｃＡｌＮ膜は、ＳｃとＡｌとの合計を１００ａｔ％としたときのＳｃ濃度が４３ａｔ％であり、前記ＳｃＡｌＮ膜の膜厚は前記弾性表面波の波長λの０．６倍であることを特徴とする弾性表面波素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体膜の表面に弾性表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ：以下ＳＡＷと略記する）を励振させる櫛歯電極を設けてなる弾性表面波素子に関し、特に圧電体膜として、スカンジウム含有窒化アルミニウム（以下、ＳｃＡｌＮと略記する）を用いたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のＳＡＷ素子としては、圧電体として例えばＬｉＴａＯ３（以下、ＬＴと略記する）からなる弾性表面波部材と、ＬＴの表面に形成され、弾性表面波部材に弾性表面波を励振させる櫛歯電極と、を備えたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このようなＳＡＷ素子としては、トランスバーサルフィルタ型や反射遅延型等の遅延型ＳＡＷ素子、あるいは、共振型ＳＡＷ素子が挙げられ、これらのＳＡＷ素子は、通信やセンサ等の各種用途に適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２４０１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＳＡＷ素子においては、圧電特性の向上、すなわち、電気機械結合係数を大きくすることが望まれている。電気機械結合係数は、電気的と機械的との変換能力を表す係数で、圧電効果の大きさを表す量の一つである。上記特許文献１では、ＬＴを圧電体として用いた構成において櫛歯電極の膜厚を特定することにより、圧電特性の向上が実現できるとされている。
【０００６】
これに対して、本発明者は、圧電体膜としてＳｃＡｌＮ膜を用いた構成、すなわち、基板の表面上にＳｃＡｌＮ膜が形成された弾性表面波部材を備える構成について検討した。ＳｃＡｌＮは、近年、ＳＡＷ素子において他の圧電体膜よりも高い電気機械結合係数が得られるものとして適用されている。
【０００７】
しかしながら、このＳｃＡｌＮ膜を用いたＳＡＷ素子の場合においても、電気機械結合係数のさらなる向上が望まれており、本発明者は、この場合について、櫛歯電極の膜厚と電気機械結合係数との関係を調査することとした。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＳｃＡｌＮ膜を用いたＳＡＷ素子において、櫛歯電極の膜厚を特定することにより、大きな電気機械結合係数を適切に実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、ＳｃＡｌＮ膜を用いたＳＡＷ素子の場合において、櫛歯電極の膜厚と電気機械結合係数との関係を調査するにあたって、電極膜厚としてはＳＡＷ（弾性表面波）の波長λで規格化した膜厚を採用するとともに、次の点を考慮することとした。
【００１０】
櫛歯電極は、典型的にはリフトオフプロセスで形成されるが、当該電極の膜厚が薄い方が作りやすいため、通常、櫛歯電極の膜厚は、最大でも０．０５λ（ＳＡＷの波長λの０．０５倍）未満とされていた。
【００１１】
たとえば、櫛歯電極における電極の線幅と電極間隔（Ｌｉｎｅ  ａｎｄ  Ｓｐａｃｅ）は、０．２５λと０．２５λであり、この場合、良好な露光のためにはレジスト厚さは０．１５λ程度となる。そして、リフトオフのためには櫛歯電極の厚さは、最大でも０．０５λ未満が望ましいため、従来では、櫛歯電極の膜厚を０．０５λ以上とする理由は、特に無かった。
【００１２】
この点を考慮しつつ、本発明者は、鋭意検討した結果、ＳｃＡｌＮ膜を用いたＳＡＷ素子の場合、櫛歯電極の膜厚を０．０５λ以上にて大きくしていくことで、電気機械結合係数を大幅に大きいものにできることを見出した。
【００１３】
そして、櫛歯電極の膜厚を０．０５λ以上としたときに、どの程度まで当該膜厚を大きくしても、従来と同等もしくはそれ以上の大きな電気機械結合係数を実現できるか、について、計算による実験を行った。
【００１４】
また、基板としては、ＳＡＷ素子に典型的なダイアモンド基板、Ｓｉ基板、サファイア基板を用い、櫛歯電極としては、これも典型的な銅、アルミニウムを用いた。そして、各材質の組み合わせについて、上記実験を行った。
【００１５】
そして、各組み合わせについて、０．０５λ以上の櫛歯電極の膜厚において、従来と同等もしくはそれ以上の大きな電気機械結合係数を実現可能な当該膜厚の範囲を、上記計算による実験から求めることができた（後述の図４〜図９参照）。請求項１〜４に記載の発明は、このような実験検討の結果、創出されたものである。
【００１６】
請求項１に記載の発明では、ダイアモンドよりなる基板（１１）および基板の表面上に形成されたＳｃＡｌＮ膜（１２）を有する弾性表面波部材（１０）と、ＳｃＡｌＮ膜の表面に形成され、弾性表面波部材に弾性表面波を励振させる銅よりなる櫛歯電極（２０）と、を備え、弾性表面波の波長をλとしたとき、櫛歯電極の膜厚は、当該波長λの０．０５倍以上０．２０倍以下であり、ＳｃＡｌＮ膜は、ＳｃとＡｌとの合計を１００ａｔ％としたときのＳｃ濃度が４３ａｔ％であり、ＳｃＡｌＮ膜の膜厚は弾性表面波の波長λの０．６倍であることを特徴とする弾性表面波素子が提供される。
【００１７】
本発明のように、櫛歯電極の膜厚を０．０５λ以上０．２０λ以下と特定することにより、ＳｃＡｌＮ膜を用いたＳＡＷ素子において、大きな電気機械結合係数を適切に実現することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明では、サファイアよりなる基板（１１）および基板の表面上に形成されたＳｃＡｌＮ膜（１２）を有する弾性表面波部材（１０）と、ＳｃＡｌＮ膜の表面に形成され、弾性表面波部材に弾性表面波を励振させる銅よりなる櫛歯電極（２０）と、を備え、弾性表面波の波長をλとしたとき、櫛歯電極の膜厚は、当該波長λの０．０５倍以上０．３５倍以下であり、ＳｃＡｌＮ膜は、ＳｃとＡｌとの合計を１００ａｔ％としたときのＳｃ濃度が４３ａｔ％であり、ＳｃＡｌＮ膜の膜厚は弾性表面波の波長λの０．６倍であることを特徴とする弾性表面波素子が提供される。
【００２１】
本発明のように、櫛歯電極の膜厚を０．０５λ以上０．３５λ以下と特定することにより、ＳｃＡｌＮ膜を用いたＳＡＷ素子において、大きな電気機械結合係数を適切に実現することができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明では、ダイアモンドよりなる基板（１１）および基板の表面上に形成されたＳｃＡｌＮ膜（１２）を有する弾性表面波部材（１０）と、ＳｃＡｌＮ膜の表面に形成され、弾性表面波部材に弾性表面波を励振させるアルミニウムよりなる櫛歯電極（２０）と、を備え、弾性表面波の波長をλとしたとき、櫛歯電極の膜厚は、当該波長λの０．０５倍以上０．２５倍以下であり、ＳｃＡｌＮ膜は、ＳｃとＡｌとの合計を１００ａｔ％としたときのＳｃ濃度が４３ａｔ％であり、ＳｃＡｌＮ膜の膜厚は弾性表面波の波長λの０．６倍であることを特徴とする弾性表面波素子が提供される。
【００２３】
本発明のように、櫛歯電極の膜厚を０．０５λ以上０．２５λ以下と特定することにより、ＳｃＡｌＮ膜を用いたＳＡＷ素子において、大きな電気機械結合係数を適切に実現することができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明では、サファイアよりなる基板（１１）および基板の表面上に形成されたＳｃＡｌＮ膜（１２）を有する弾性表面波部材（１０）と、ＳｃＡｌＮ膜の表面に形成され、弾性表面波部材に弾性表面波を励振させるアルミニウムよりなる櫛歯電極（２０）と、を備え、弾性表面波の波長をλとしたとき、櫛歯電極の膜厚は、当該波長λの０．０５倍以上０．４２倍以下であり、ＳｃＡｌＮ膜は、ＳｃとＡｌとの合計を１００ａｔ％としたときのＳｃ濃度が４３ａｔ％であり、ＳｃＡｌＮ膜の膜厚は弾性表面波の波長λの０．６倍であることを特徴とする弾性表面波素子が提供される。
【００２７】
本発明のように、櫛歯電極の膜厚を０．０５λ以上０．４２λ以下と特定することにより、ＳｃＡｌＮ膜を用いたＳＡＷ素子において、大きな電気機械結合係数を適切に実現することができる。
【００２８】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるＳＡＷ素子を示す斜視図である。
【図２】図１中の一点鎖線Ａ−Ａに沿った概略断面図である。
【図３】第１実施形態にかかる櫛歯電極の膜厚と電気機械結合係数との関係を求めるためのシミュレーションに用いたＳｃＡｌＮ膜の各特性を示す図表である。
【図４】第１実施形態にかかる櫛歯電極の膜厚と電気機械結合係数との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる櫛歯電極の膜厚と電気機械結合係数との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第３実施形態にかかる櫛歯電極の膜厚と電気機械結合係数との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第４実施形態にかかる櫛歯電極の膜厚と電気機械結合係数との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第５実施形態にかかる櫛歯電極の膜厚と電気機械結合係数との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第６実施形態にかかる櫛歯電極の膜厚と電気機械結合係数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００３１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかるＳＡＷ素子（弾性表面波素子）１について、図１を参照して述べる。このＳＡＷ素子は、物理量としての圧力（たとえばエンジン燃焼圧）や荷重を検出する物理量センサとして適用されるものである。
【００３２】
図１に示されるように、ＳＡＷ素子１は、チップ状の弾性表面波部材（以下、ＳＡＷ部材と言う）１０と、ＳＡＷ部材１０に形成された電極２０、３０とを備えている。
【００３３】
ＳＡＷ部材１０に形成された電極は、ＳＡＷ部材１０にＳＡＷ（弾性表面波）を励振させる櫛歯電極２０と、櫛歯電極２０から伝搬されたＳＡＷを反射させる反射器３０である。ＳＡＷ部材１０の表面のうち櫛歯電極２０と反射器３０との間の領域が、ＳＡＷが伝搬する伝搬路４０を構成している。櫛歯電極２０と反射器３０と伝搬路４０とによって、反射遅延型のＳＡＷ素子１が構成されている。
【００３４】
櫛歯電極２０は、互いに平行に延びている複数の櫛歯部２１を有する一対の電極から構成されている。反射器３０は、複数の直線状の電極が互いに平行かつ櫛歯部２１と平行に配置されたものである。
【００３５】
櫛歯電極２０の共振周波数相当の高周波信号（バースト信号）が櫛歯電極２０に印加されることにより櫛歯電極２０が駆動される。そして、櫛歯電極２０の駆動によってＳＡＷ部材１０にＳＡＷが励振され、ＳＡＷが櫛歯電極２０の櫛歯部２１に対して垂直な方向に伝搬する。図１中のＤ１矢印方向がＳＡＷの伝搬方向を示しており、Ｄ２矢印方向がＳＡＷの伝搬方向に対して垂直な方向を示している。
【００３６】
これら櫛歯電極２０および反射器３０は、リフトオフプロセスにより一括して形成されたもので、ともに銅よりなる。ここで、櫛歯電極２０および反射器３０を構成する銅とは、純Ｃｕ以外にも、Ｃｕを主成分として微量の不純物が含有されたもの、あるいは、Ｃｕを主成分とする合金をも含むものである。
【００３７】
なお、本明細書でいうＳＡＷは、レイリー波型弾性表面波を意味し、レイリー波型弾性表面波の各モードのうち、最低次モードである１次モードがレイリー波であり、２次モードがセザワ波である。本実施形態では、ＳＡＷとして、レイリー波型弾性表面波のモードが２次モードであるセザワ波が用いられる。すなわち、セザワ波を励振するように、櫛歯電極２０が構成されている。
【００３８】
図２に示すように、ＳＡＷ部材１０は、非圧電性の基板１１としてのダイアモンドよりなる基板１１（以下、ダイアモンド基板１１と言う）と、ダイアモンド基板１１の表面上に直接形成された圧電性膜であるＳｃＡｌＮ（スカンジウム含有窒化アルミニウム）膜１２と、を有するＳｃＡｌＮ／ダイアモンド構造である。
【００３９】
ダイアモンド基板１１としては、面方位（００１）、ＳＡＷ伝搬方向＜１００＞のものが用いられる。これらの条件のとき、ＳＡＷ特性が良好になる。
【００４０】
ＳｃＡｌＮ膜１２は、ＡｌＮにＳｃを添加した膜であり、スパッタ等により形成される。ＳｃＡｌＮ膜１２のＳｃ濃度は、ＳｃとＡｌの合計を１００原子％（ａｔ％）としたとき、４０〜５０ａｔ％とすることが好ましい。この場合に、圧電定数を最も高くできる。なお、本実施形態では、ＳｃＡｌＮ膜１２におけるダイアモンド基板１１側とは反対側の表面１２ａ（図２中の上面１２ａ）上に電極２０、３０が形成されている。
【００４１】
本実施形態のＳＡＷ素子１は、次のようにして、圧力または荷重を検出する。
【００４２】
櫛歯電極２０を駆動させることにより、ＳＡＷ部材１０の表面にＳＡＷを励振させ、反射器３０で反射したＳＡＷを櫛歯電極２０で受信する。このとき、ＳＡＷ部材１０が外部からの圧力や荷重を受けると、ＳＡＷ部材１０が反り変形する。すなわち、圧力や荷重によってＳＡＷ部材１０が歪みを受ける。
【００４３】
これにより、ＳＡＷ部材１０の伝搬路４０の長さ等が変化するため、櫛歯電極２０で励起され、反射器３０で反射して櫛歯電極２０で受信したＳＡＷの位相が圧力に応じて変化する。そこで、この位相の変化量を検出し、検出した位相変化量と、位相変化量と圧力または荷重との関係とに基づいて、圧力または荷重を算出する。なお、ＳＡＷの位相は図示しない位相検出回路で検出され、位相変化量の算出や位相変化量からの圧力や荷重の算出は図示しない演算部で実行される。
【００４４】
このようなＳＡＷ素子１において、本実施形態では、ＳＡＷの波長をλとしたとき、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３は、当該波長λの０．０５倍以上０．２０倍以下とされている。この櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３は、図２に示されるように、ＳｃＡｌＮ膜１２の厚さ方向に沿った櫛歯部２１の厚さ寸法である。
【００４５】
櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を上記した０．０５λ以上０．２０λ以下の範囲に特定した根拠について述べる。なお、反射器３０は、櫛歯電極２０と同時に一括して形成されるので、櫛歯電極２０と同じ膜厚のものとなる。
【００４６】
本発明者は、ＳｃＡｌＮ膜１２を用いた本実施形態のＳＡＷ素子１において、圧電特性の向上を図るために、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３と、ＳＡＷ部材１０にてＳＡＷを励振させるための電気機械結合係数との関係をシミュレーションにより調べた。櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３は、ＳＡＷの波長λで規格化した膜厚（規格化膜厚）とし、当該波長λに依存しないものとした。
【００４７】
ここで、この電気機械結合係数を求めるシミュレーションに用いたＳｃＡｌＮ膜１２は、ＳｃとＡｌとの合計を１００ａｔ％としたときのＳｃ濃度が４３ａｔ％であり、膜厚が０．６λ（ＳＡＷ波長の０．６倍）であるものとした。そして、このＳｃＡｌＮ膜１２の各特性、すなわち弾性定数、圧電ｅ定数および誘電率については、図３に示される表に記載してある。
【００４８】
また、当該シミュレーションに用いたダイアモンド基板１１および銅よりなる櫛歯電極２０の各特性、すなわち、これら基板１１の弾性定数および誘電率と、櫛歯電極２０の弾性定数および誘電率とについては、一般的な値を用いた。
【００４９】
図４は、このシミュレーションの結果を示すもので、ここでは、ＳＡＷのうち最も電気機械結合係数が高くなる２次モードであるセザワ波について示してある。図４に示されるように、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３と電気機械結合係数との関係については、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０から増加していくに伴い、電気機械結合係数は、いったん増加した後、減少していく傾向がみられた。図４では、その増加のピークは、膜厚Ｄ３が０．１２λ程度にある。
【００５０】
ここで、上述したように、従来における櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３は０．０５λ未満であることから、電気機械結合係数を従来と同等以上の大きなものとするための目安値は、図４のグラフにおいて膜厚Ｄ３＝０に外挿したときの電気機械結合係数の値とした。
【００５１】
そして、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．２０λのときに、電気機械結合係数は、膜厚Ｄ３＝０に外挿したときの電気機械結合係数の値と同等になる。これにより、図４から、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．０５λ以上０．２０λ以下の範囲であれば、従来と同等以上の大きな電気機械結合係数を実現できることがわかる。以上が、本実施形態における櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３の範囲を特定したことの根拠である。
【００５２】
そして、本実施形態のように、ＳｃＡｌＮ膜１２を用いたＳＡＷ素子１において、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．０５λ以上０．２０λ以下と特定することにより、従来と同等かそれ以上の大きな電気機械結合係数を適切に実現することができるのである。
【００５３】
なお、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．２０λまで厚くすることは、リフトオフプロセスにより実現できる。そして、このように櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．２０λまで厚くすることで、配線抵抗を下げたり、反射係数を高くしたりという効果が期待できる。
【００５４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかるＳＡＷ素子について述べる。本実施形態のＳＡＷ素子は、上記第１実施形態のＳＡＷ素子１において、ＳＡＷ部材１０の基板１１をＳｉよりなる基板１１（以下、Ｓｉ基板１１という）としたもので、基板１１の材質を変えたところが相違する。本実施形態では、この相違点を中心に述べることとする。
【００５５】
このように、本実施形態のＳＡＷ素子は、ＳＡＷ部材１０がＳｃＡｌＮ／Ｓｉ構造とされている。このＳｉ基板１１としては、面方位（００１）、ＳＡＷ伝搬方向＜１００＞を使用するものが用いられる。
【００５６】
そして、本実施形態においては、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３は、ＳＡＷの波長λの０．０５倍以上０．４０倍以下とされている。
【００５７】
本実施形態における櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３の範囲の根拠について述べる。本実施形態のＳＡＷ素子についても、上記第１実施形態と同様の要領で、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３と電気機械結合係数との関係をシミュレーションにより調べた。
【００５８】
このシミュレーションに用いたＳｃＡｌＮ膜１２のＳｃ濃度、膜厚および各特性（上記図３参照）は、上記第１実施形態と同様であり、また、当該シミュレーションに用いたＳｉ基板１１および銅よりなる櫛歯電極２０の各特性（弾性定数および誘電率）については、一般的な値を用いた。
【００５９】
図５は、このシミュレーションの結果を示すもので、ここでも、ＳＡＷのうち最も電気機械結合係数が高くなる２次モードであるセザワ波について示してある。図５に示されるように、本実施形態においても、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０から増加していくに伴い、電気機械結合係数は、いったん増加した後、減少していく傾向がみられた。
【００６０】
そして、上記第１実施形態と同様、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．０５λ以上の範囲において、電気機械結合係数を従来と同等以上の大きなものとするための目安値は、図５のグラフにおいて膜厚Ｄ３＝０に外挿したときの電気機械結合係数の値とした。
【００６１】
図５によれば、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．４０λのときに、電気機械結合係数は、の膜厚Ｄ３＝０に外挿したときの電気機械結合係数の値と同等になる。これにより、図５から、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．０５λ以上０．４０λ以下の範囲であれば、従来と同等以上の大きな電気機械結合係数を実現できることがわかる。以上が、本実施形態における櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３の範囲を特定したことの根拠である。
【００６２】
そして、本実施形態のように、ＳｃＡｌＮ膜１２を用いたＳＡＷ素子において、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．０５λ以上０．４０λ以下と特定することにより、従来と同等かそれ以上の大きな電気機械結合係数を適切に実現することができるのである。
【００６３】
なお、本実施形態においても、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．４０λまで厚くすることは、リフトオフプロセスにより実現できる。そして、このように櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．４０λまで厚くすることで、配線抵抗を下げたり、反射係数を高くしたりという効果が期待できる。
【００６４】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態にかかるＳＡＷ素子について述べる。本実施形態のＳＡＷ素子は、上記第１実施形態のＳＡＷ素子１において、ＳＡＷ部材１０の基板１１をサファイアよりなる基板１１（以下、サファイア基板１１という）としたもので、基板１１の材質を変えたところが相違する。本実施形態では、この相違点を中心に述べることとする。
【００６５】
このように、本実施形態のＳＡＷ素子は、ＳＡＷ部材１０がＳｃＡｌＮ／サファイア構造とされている。このサファイア基板１１としては、たとえば、基板表面の面方位がＣ面であり、ＳＡＷの伝搬方向をａ面内の方向またはこの方向から６０°単位で回転した方向とするものが用いられる。これらの条件のとき、ＳＡＷ特性が良好になる。
【００６６】
そして、本実施形態においては、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３は、ＳＡＷの波長λの０．０５倍以上０．３５倍以下とされている。
【００６７】
本実施形態における櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３の範囲の根拠について述べる。本実施形態のＳＡＷ素子についても、上記第１実施形態と同様の要領で、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３と電気機械結合係数との関係をシミュレーションにより調べた。
【００６８】
このシミュレーションに用いたＳｃＡｌＮ膜１２のＳｃ濃度、膜厚および各特性（上記図３参照）は、上記第１実施形態と同様であり、また、当該シミュレーションに用いたサファイア基板１１および銅よりなる櫛歯電極２０の各特性（弾性定数および誘電率）については、一般的な値を用いた。
【００６９】
図６は、このシミュレーションの結果を示すもので、ここでも、上記同様、セザワ波について示してある。図６に示されるように、本実施形態においても、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０から増加していくに伴い、電気機械結合係数は、いったん増加した後、減少していく傾向がみられた。
【００７０】
そして、上記第１実施形態と同様、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．０５λ以上の範囲において、電気機械結合係数を従来と同等以上の大きなものとするための目安値は、図６のグラフにおいて膜厚Ｄ３＝０に外挿したときの電気機械結合係数の値とした。
【００７１】
図６によれば、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．３５λのときに、電気機械結合係数は、の膜厚Ｄ３＝０に外挿したときの電気機械結合係数の値と同等になる。これにより、図６から、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．０５λ以上０．４０λ以下の範囲であれば、従来と同等以上の大きな電気機械結合係数を実現できることがわかる。以上が、本実施形態における櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３の範囲を特定したことの根拠である。
【００７２】
そして、本実施形態のように、ＳｃＡｌＮ膜１２を用いたＳＡＷ素子において、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．０５λ以上０．３５λ以下と特定することにより、従来と同等かそれ以上の大きな電気機械結合係数を適切に実現することができるのである。
【００７３】
なお、本実施形態においても、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．３５λまで厚くすることは、リフトオフプロセスにより実現できる。そして、このように櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．３５λまで厚くすることで、配線抵抗を下げたり、反射係数を高くしたりという効果が期待できる。
【００７４】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態にかかるＳＡＷ素子について述べる。本実施形態のＳＡＷ素子は、上記第１実施形態のＳＡＷ素子１において、櫛歯電極２０の材質を銅からアルミニウムに変えたところが相違する。本実施形態では、この相違点を中心に述べることとする。
【００７５】
つまり、本実施形態のＳＡＷ素子においては、櫛歯電極２０と、これに一括して形成される反射器３０とは、ともにアルミニウムよりなる。ここで、櫛歯電極２０および反射器３０を構成するアルミニウムとは、純Ａｌ以外にも、Ａｌを主成分として微量の不純物が含有されたもの、あるいは、Ａｌを主成分とする合金をも含むものである。
【００７６】
そして、本実施形態においては、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３は、ＳＡＷの波長λの０．０５倍以上０．２５倍以下とされている。この本実施形態における膜厚Ｄ３の範囲についても、上記第１実施形態と同様の要領で、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３と電気機械結合係数との関係をシミュレーションにより調べた結果を根拠とするものである。
【００７７】
このシミュレーションに用いたＳｃＡｌＮ膜１２のＳｃ濃度、膜厚および各特性（上記図３参照）は、上記第１実施形態と同様であり、また、当該シミュレーションに用いたダイアモンド基板１１およびアルミニウムよりなる櫛歯電極２０の各特性（弾性定数および誘電率）については、一般的な値を用いた。
【００７８】
図７は、このシミュレーションの結果を示すもので、ここでも、上記同様、セザワ波について示してある。図７に示されるように、本実施形態においても、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０から増加していくに伴い、電気機械結合係数は、いったん増加した後、減少していく傾向がみられた。
【００７９】
そして、上記第１実施形態と同様、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．０５λ以上の範囲において、電気機械結合係数を従来と同等以上の大きなものとするための目安値は、図７のグラフにおいて膜厚Ｄ３＝０に外挿したときの電気機械結合係数の値とした。
【００８０】
図７によれば、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．２５λのときに、電気機械結合係数は、の膜厚Ｄ３＝０に外挿したときの電気機械結合係数の値と同等になる。これにより、図７から、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．０５λ以上０．２５λ以下の範囲であれば、従来と同等以上の大きな電気機械結合係数を実現できることがわかる。以上が、本実施形態における櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３の範囲を特定したことの根拠である。
【００８１】
そして、本実施形態のように、ＳｃＡｌＮ膜１２を用いたＳＡＷ素子において、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．０５λ以上０．２５λ以下と特定することにより、従来と同等かそれ以上の大きな電気機械結合係数を適切に実現することができるのである。
【００８２】
なお、本実施形態においても、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．２５λまで厚くすることは、リフトオフプロセスにより実現できる。そして、このように櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．２５λまで厚くすることで、配線抵抗を下げたり、反射係数を高くしたりという効果が期待できる。
【００８３】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態にかかるＳＡＷ素子について述べる。本実施形態のＳＡＷ素子は、上記第２実施形態に示したＳＡＷ部材１０がＳｃＡｌＮ／Ｓｉ構造のＳＡＷ素子１において、櫛歯電極２０の材質を銅からアルミニウムに変えたところが相違する。本実施形態では、この相違点を中心に述べることとする。
【００８４】
つまり、本実施形態のＳＡＷ素子においては、ＳＡＷ部材１０がＳｃＡｌＮ／Ｓｉ構造であって、櫛歯電極２０と、これに一括して形成される反射器３０とは、ともにアルミニウムよりなる。ここで、櫛歯電極２０および反射器３０を構成するアルミニウムとは、上記第４実施形態と同様のものである。
【００８５】
そして、本実施形態においては、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３は、ＳＡＷの波長λの０．０５倍以上０．５５倍以下とされている。この本実施形態における膜厚Ｄ３の範囲についても、上記第１実施形態と同様の要領で、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３と電気機械結合係数との関係をシミュレーションにより調べた結果を根拠とするものである。
【００８６】
このシミュレーションに用いたＳｃＡｌＮ膜１２のＳｃ濃度、膜厚および各特性（上記図３参照）は、上記第１実施形態と同様であり、また、当該シミュレーションに用いたＳｉ基板１１およびアルミニウムよりなる櫛歯電極２０の各特性（弾性定数および誘電率）については、一般的な値を用いた。
【００８７】
図８は、このシミュレーションの結果を示すもので、ここでも、上記同様、セザワ波について示してある。図８に示されるように、本実施形態においても、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０から増加していくに伴い、電気機械結合係数は、いったん増加した後、減少していく傾向がみられた。
【００８８】
そして、上記第１実施形態と同様、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．０５λ以上の範囲において、電気機械結合係数を従来と同等以上の大きなものとするための目安値は、図８のグラフにおいて膜厚Ｄ３＝０に外挿したときの電気機械結合係数の値とした。
【００８９】
図８によれば、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．５５λのときに、電気機械結合係数は、の膜厚Ｄ３＝０に外挿したときの電気機械結合係数の値と同等になる。これにより、図８から、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．０５λ以上０．５５λ以下の範囲であれば、従来と同等以上の大きな電気機械結合係数を実現できることがわかる。以上が、本実施形態における櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３の範囲を特定したことの根拠である。
【００９０】
そして、本実施形態のように、ＳｃＡｌＮ膜１２を用いたＳＡＷ素子において、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．０５λ以上０．５５λ以下と特定することにより、従来と同等かそれ以上の大きな電気機械結合係数を適切に実現することができるのである。
【００９１】
なお、本実施形態においても、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．５５λまで厚くすることは、リフトオフプロセスにより実現できる。そして、このように櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．５５λまで厚くすることで、配線抵抗を下げたり、反射係数を高くしたりという効果が期待できる。
【００９２】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態にかかるＳＡＷ素子について述べる。本実施形態のＳＡＷ素子は、上記第３実施形態に示したＳＡＷ部材１０がＳｃＡｌＮ／サファイア構造のＳＡＷ素子１において、櫛歯電極２０の材質を銅からアルミニウムに変えたところが相違する。本実施形態では、この相違点を中心に述べることとする。
【００９３】
つまり、本実施形態のＳＡＷ素子においては、ＳＡＷ部材１０がＳｃＡｌＮ／サファイア構造であって、櫛歯電極２０と、これに一括して形成される反射器３０とは、ともにアルミニウムよりなる。ここで、櫛歯電極２０および反射器３０を構成するアルミニウムとは、上記第４実施形態と同様のものである。
【００９４】
そして、本実施形態においては、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３は、ＳＡＷの波長λの０．０５倍以上０．４２倍以下とされている。この本実施形態における膜厚Ｄ３の範囲についても、上記第１実施形態と同様の要領で、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３と電気機械結合係数との関係をシミュレーションにより調べた結果を根拠とするものである。
【００９５】
このシミュレーションに用いたＳｃＡｌＮ膜１２のＳｃ濃度、膜厚および各特性（上記図３参照）は、上記第１実施形態と同様であり、また、当該シミュレーションに用いたサファイア基板１１およびアルミニウムよりなる櫛歯電極２０の各特性（弾性定数および誘電率）については、一般的な値を用いた。
【００９６】
図９は、このシミュレーションの結果を示すもので、ここでも、上記同様、セザワ波について示してある。図９に示されるように、本実施形態においても、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０から増加していくに伴い、電気機械結合係数は、いったん増加した後、減少していく傾向がみられた。
【００９７】
そして、上記第１実施形態と同様、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．０５λ以上の範囲において、電気機械結合係数を従来と同等以上の大きなものとするための目安値は、図９のグラフにおいて膜厚Ｄ３＝０に外挿したときの電気機械結合係数の値とした。
【００９８】
図９によれば、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．４２λのときに、電気機械結合係数は、の膜厚Ｄ３＝０に外挿したときの電気機械結合係数の値と同等になる。これにより、図９から、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３が０．０５λ以上０．４２λ以下の範囲であれば、従来と同等以上の大きな電気機械結合係数を実現できることがわかる。以上が、本実施形態における櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３の範囲を特定したことの根拠である。
【００９９】
そして、本実施形態のように、ＳｃＡｌＮ膜１２を用いたＳＡＷ素子において、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．０５λ以上０．４２λ以下と特定することにより、従来と同等かそれ以上の大きな電気機械結合係数を適切に実現することができるのである。
【０１００】
なお、本実施形態においても、櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．４２λまで厚くすることは、リフトオフプロセスにより実現できる。そして、このように櫛歯電極２０の膜厚Ｄ３を０．４２λまで厚くすることで、配線抵抗を下げたり、反射係数を高くしたりという効果が期待できる。
【０１０１】
（他の実施形態）
なお、上記図１、図２では、反射遅延型等のＳＡＷ素子を示したが、その他にも、トランスバーサルフィルタ型ＳＡＷ素子や、共振型ＳＡＷ素子等であってもよい。また、ＳＡＷ素子の用途としては、センサ以外にも、通信等の各種用途が挙げられる。
【０１０２】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  弾性表面波部材（ＳＡＷ部材）
１１  基板
１２  ＳｃＡｌＮ膜
２０  櫛歯電極
【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】
0006432299.tif 000007
【図７】
0006432299.tif 000008
【図８】
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【図９】
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