CN116896976A - 压电膜集成器件及其制造方法、以及声学振动传感器 - Google Patents

压电膜集成器件及其制造方法、以及声学振动传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN116896976A
CN116896976A CN202310217695.8A CN202310217695A CN116896976A CN 116896976 A CN116896976 A CN 116896976A CN 202310217695 A CN202310217695 A CN 202310217695A CN 116896976 A CN116896976 A CN 116896976A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
single crystal
piezoelectric film
integrated device
substrate
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
Application number
CN202310217695.8A
Other languages
English (en)
Inventor
古田裕典
小酒达
铃木贵人
谷川兼一
石川琢磨
北岛由隆
小西晃雄
金森广晃
饭塚猛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Aibo Piezoelectric Strategy Co ltd
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Nissan Aibo Piezoelectric Strategy Co ltd
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Aibo Piezoelectric Strategy Co ltd, Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Nissan Aibo Piezoelectric Strategy Co ltd
Publication of CN116896976A publication Critical patent/CN116896976A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/101—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical and mechanical input and output, e.g. having combined actuator and sensor parts
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/076—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by vapour phase deposition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0207—Driving circuits
    • B06B1/0215—Driving circuits for generating pulses, e.g. bursts of oscillations, envelopes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0651—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element of circular shape
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
    • H10N30/093—Forming inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/704—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/704—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
    • H10N30/706—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings characterised by the underlying bases, e.g. substrates
    • H10N30/708—Intermediate layers, e.g. barrier, adhesion or growth control buffer layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8536—Alkaline earth metal based oxides, e.g. barium titanates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8542—Alkali metal based oxides, e.g. lithium, sodium or potassium niobates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8548—Lead-based oxides
    • H10N30/8554—Lead-zirconium titanate [PZT] based
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/877—Conductive materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B2201/00—Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/50—Application to a particular transducer type
    • B06B2201/55—Piezoelectric transducer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

压电膜集成器件及其制造方法、以及声学振动传感器。在同一基板上设置2种以上的单晶压电膜，由此，提高压电膜集成器件的性能。压电膜集成器件具有：基板(33)；第1电极(34a)，其设置于基板(33)上；第2电极(34b)，其设置于基板(33)上；作为第1单晶压电膜(15)的单晶PZT膜，其设置于第1电极(34a)上；作为第2单晶压电膜(25)的单晶AlN膜，其设置于第2电极(34b)上，具有与第1单晶压电膜(15)的晶体构造不同的晶体构造；第3电极(16)，其设置于第1单晶压电膜(15)上；以及第4电极(26)，其设置于第2单晶压电膜(25)上。

Description

压电膜集成器件及其制造方法、以及声学振动传感器
技术领域
本发明涉及压电膜集成器件及其制造方法、以及声学振动传感器。
背景技术
以往，公开有如下技术：在同一基板上形成不同种类的多晶压电膜，构成超声波传感器(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2021-166220号公报
但是，在现有装置中，在同一基板上配置有多个多晶压电膜的情况下，无法得到高性能的压电膜集成器件。
发明内容
本发明的目的在于，提供在同一基板上设置有2种以上的单晶压电膜的高性能的压电膜集成器件及其制造方法、以及具有压电膜集成器件的声学振动传感器。
本发明的压电膜集成器件的特征在于，该压电膜集成器件具有：基板；第1电极，其设置于所述基板上；第2电极，其设置于所述基板上；第1单晶压电膜，其设置于所述第1电极上；第2单晶压电膜，其设置于所述第2电极上，具有与所述第1单晶压电膜的晶体构造不同的晶体构造；第3电极，其设置于所述第1单晶压电膜上；以及第4电极，其设置于所述第2单晶压电膜上。
根据本发明，在同一基板上设置2种以上的单晶压电膜，由此，能够提高压电膜集成器件和声学振动传感器的性能。
附图说明
图1是概略地示出实施方式1的压电膜集成器件的构造的侧视图。
图2是概略地示出图1的压电膜集成器件的构造的俯视图。
图3是沿S3-S3线切断图2的压电膜集成器件的剖视图。
图4是概略地示出图1的压电膜集成器件的构造的仰视图。
图5是概略地示出包含作为单晶压电膜的单晶PZT膜的外延生长膜的构造的剖视图。
图6是示出图5的单晶PZT膜的晶体构造的图。
图7是概略地示出图5的外延生长膜的晶体构造的图。
图8是概略地示出包含作为单晶压电膜的单晶AlN膜的外延生长膜的构造的剖视图。
图9的(A)是概略地示出图8的单晶SRO膜、单晶Pt和单晶ZrO2的晶体的(111)面的图，(B)是示出单晶SRO的晶体的晶格常数的图。
图10的(A)是概略地示出图8的单晶AlN膜的晶体构造的图，(B)是示出单晶AlN的晶体的晶格常数的图。
图11是示出图1的压电膜集成器件的制造方法的流程图。
图12的(A)和(B)是概略地示出图11的步骤ST102中的第1电极和第2电极的构造的剖视图和俯视图。
图13的(A)和(B)是概略地示出图11的步骤ST103中的第1外延生长膜的构造的俯视图和剖视图。
图14的(A)和(B)是概略地示出图11的步骤ST104中的第1外延生长膜的构造的俯视图和剖视图。
图15是概略地示出图11的步骤ST105中的第1外延生长膜的保持工艺的剖视图。
图16是概略地示出图11的步骤ST105中的牺牲层的蚀刻工艺的剖视图。
图17的(A)和(B)是概略地示出图11的步骤ST106中的第2外延生长膜的构造的俯视图和剖视图。
图18的(A)和(B)是概略地示出图11的步骤ST107中的第2外延生长膜的构造的俯视图和剖视图。
图19是概略地示出图11的步骤ST108中的第2外延生长膜的保持工艺的剖视图。
图20是概略地示出图11的步骤ST108中的牺牲层的蚀刻工艺的剖视图。
图21是概略地示出图11的步骤ST109中的第1外延生长膜和第2外延生长膜的粘贴工艺的剖视图。
图22是概略地示出图11的步骤ST110中的压电膜集成器件的构造的剖视图。
图23是示出作为第1单晶压电膜的单晶PZT膜的晶体c轴和作为第2单晶压电膜的单晶AlN膜的晶体c轴的图。
图24是概略地示出使用实施方式1的半导体集成器件的声学振动传感器的结构的图。
图25是示出声学振动传感器的动作原理的图。
图26是概略地示出实施方式1的变形例的压电膜集成器件的构造的侧视图。
图27是概略地示出图26的压电膜集成器件的构造的俯视图。
图28是沿S28-S28线切断图27的压电膜集成器件的剖视图。
图29是概略地示出图26的压电膜集成器件的构造的仰视图。
图30是概略地示出实施方式2的压电膜集成器件的构造的侧视图。
图31是概略地示出图30的压电膜集成器件的构造的俯视图。
图32是沿S32-S32线切断图31的压电膜集成器件的剖视图。
图33是示出图30的压电膜集成器件的制造方法的流程图。
图34是概略地示出图33的步骤ST202中的第1外延生长膜的构造的剖视图。
图35是概略地示出图33的步骤ST203中的第1外延生长膜(单片)的构造的剖视图。
图36是概略地示出图33的步骤ST208中的第1外延生长膜(单片)和第2外延生长膜(单片)的构造的剖视图。
图37是概略地示出图33的步骤ST209中的压电膜集成器件的构造的剖视图。
图38是概略地示出实施方式3的压电膜集成器件的构造的侧视图。
图39是概略地示出图38的压电膜集成器件的构造的俯视图。
图40是沿S40-S40线切断图39的压电膜集成器件的剖视图。
图41是示出图38的压电膜集成器件的制造方法的流程图。
图42是概略地示出图41的步骤ST302中的第2外延生长膜的构造的剖视图。
图43是概略地示出图41的步骤ST303中的第2外延生长膜(单片)的构造的剖视图。
图44是概略地示出图41的步骤ST308中的第1外延生长膜(单片)和第2外延生长膜(单片)的构造的剖视图。
图45是概略地示出图41的步骤ST309中的压电膜集成器件的构造的剖视图。
图46是概略地示出包含单晶PZT膜的外延生长膜的构造的剖视图。
图47是概略地示出包含单晶AlN膜的外延生长膜的构造的剖视图。
图48是概略地示出实施方式1的变形例1的压电膜集成器件的构造的剖视图。
图49是概略地示出图48的压电膜集成器件的构造的俯视图。
标号说明
100、100a、200、300、500：压电膜集成器件；400：声学振动传感器；11、21：生长基板(单晶Si基板)；15：单晶PZT膜(第1单晶压电膜)；16：Pt膜(第3电极)；14、24：SRO膜(取向膜)；25：单晶AlN膜(第2单晶压电膜)；26：Pt膜(第4电极)；31：SiO2部；32：单晶Si部；33、50、60：SOI基板(基板)；34a：Pt膜(第1电极)；34b：Pt膜(第2电极)；71～74：孔；116：Pt膜；126：Pt膜。
具体实施方式
下面，参照附图对实施方式的压电膜集成器件及其制造方法、以及声学振动传感器进行说明。以下的实施方式只不过是例子，能够在本发明的范围内进行各种变更。在本申请中，压电膜集成器件是在相同的基板上设置有2个以上的单晶压电膜的器件。此外，在本申请中，声学振动传感器是如下传感器：输出声学振动波，检测声学振动波的反射波，由此检测检测对象物的状态(例如，距离、形状、运动等)。声学振动传感器也被称作“超声波传感器”。一般而言，此外，在本申请中，声学振动波由声波和超声波中的至少一方构成。即，声学振动波由声波、或超声波、或声波和超声波双方构成。
《1》实施方式1
《1-1》压电膜集成器件100的构造
图1是概略地示出实施方式1的压电膜集成器件100的构造的侧视图。图2是概略地示出压电膜集成器件100的构造的俯视图。图3是沿S3-S3线切断图2的压电膜集成器件100的剖视图。图4是概略地示出压电膜集成器件100的构造的仰视图。
压电膜集成器件100具有作为基板的SOI基板33、设置于SOI基板33上的作为第1电极的白金(Pt)膜34a、以及设置于SOI基板33上的作为第2电极的Pt膜34b。如图2所示，Pt膜34a和34b通过形成于SOI基板33的布线层而与连接器40连接。SOI是Silicon On Insulator(绝缘硅)。此外，也可以在SOI基板33内形成用于驱动压电膜集成器件100而使其产生声学振动波的驱动电路和使用声学振动波的检测信号进行处理的处理电路等。
压电膜集成器件100具有：设置于Pt膜34a上的作为第1单晶压电膜的单晶PZT膜15、以及设置于Pt膜34b上且具有与第1单晶压电膜的晶体构造不同的晶体构造的作为第2单晶压电膜的单晶AlN膜25。PZT是锆钛酸铅。AlN是氮化铝。作为第1单晶压电膜，也可以代替单晶PZT膜15而使用单晶铌酸钾钠(单晶KNN)膜或单晶钛酸钡(单晶BaTiO3)膜等这样的由其他单晶材料构成的压电膜。作为第2单晶压电膜，也可以代替单晶AlN膜25而使用单晶钽酸锂(单晶LiTaO3)膜或单晶铌酸锂(单晶LiNbO3)膜等这样的其他单晶材料的压电膜。第1单晶压电膜是产生声学振动波的压电体，优选为可得到比第2单晶压电膜的振动振幅大的振动振幅的压电体。第2单晶压电膜是检测声学振动波(或其反射波)的压电体，优选为比第1单晶压电膜的检测灵敏度高的检测灵敏度的压电体。
此外，压电膜集成器件100具有设置于单晶PZT膜15上的作为第3电极的Pt膜16、以及设置于单晶AlN膜25上的作为第4电极的Pt膜26。并且，压电膜集成器件100具有绝缘膜35a和35b、以及形成于绝缘膜35a和35b上的布线膜36a和36b。
SOI基板33具有Si基板30、作为绝缘膜的氧化硅(SiO2)部31和单晶硅(单晶Si)部32。在SiO2部31和单晶硅(单晶Si)部32的单晶PZT膜15和单晶AlN膜25的下部区域(即与压电膜重叠的区域)蚀刻Si基板30，由此形成孔71和孔72，位于形成有孔71、72(腔)的区域的SiO2部31和单晶硅(单晶Si)部32具有作为振动板的功能。此外，形成作为与Si基板30不同的材料的氧化硅(SiO2)部31，并使其具有作为蚀刻停止层的功能，由此，能够防止因蚀刻的影响引起的振动板厚度的偏差。作为基板，也可以代替SOI基板33而使用玻璃基板或有机膜基板这样的由其他材料构成的基板。在SOI基板33的Si基板30上形成有使SiO2部31露出的孔71和72。孔71和72形成为与单晶PZT膜15和单晶AlN膜25的形状分别对应的开口形状即圆形。由单晶PZT膜15产生的声学振动波从孔71输出，单晶AlN膜25通过孔72来检测声学振动波的反射波。
单晶PZT膜15是具有与Pt膜34a的表面平行的晶面即(001)面且粘贴于Pt膜34a的表面的外延生长膜。单晶AlN膜25是具有与Pt膜34b的表面平行的晶面即(0001)面且粘贴于Pt膜34b的表面的外延生长膜。单晶PZT膜15的厚度一般在10nm～10μm的范围内，优选在100nm～5μm的范围内。此外，单晶AlN膜25的厚度一般在10nm～10μm的范围内，优选在100nm～2μm的范围内。Pt膜34a和Pt膜34b形成于相同的SOI基板33的上表面。Pt膜34a的表面和Pt膜34b的表面处于相互平行的关系。Pt膜34a的表面(上表面)和单晶PZT膜15的晶面即(001)面通过分子间力接合。Pt膜34b的表面(上表面)和单晶AlN膜25的晶面即(0001)面通过分子间力接合。这些接合不需要使用粘接剂。为了通过分子间力良好地接合它们，优选Pt膜34a和Pt膜34b的表面粗糙度在10nm以下。因此，也可以进行使Pt膜34a和Pt膜34b的表面平滑化的处理。
此外，单晶PZT膜15的晶体c轴方向和单晶AlN膜25的晶体c轴方向处于平行关系。关于这一点，使用图23在后面叙述。
《1-2》单晶PZT膜的构造
图5是概略地示出包含单晶PZT膜15的外延生长膜的构造的剖视图。图6是示出图5的单晶PZT膜15的晶体构造的图。图7是概略地示出图5的外延生长膜的晶体构造的图。另外，在图7中，纵向上的尺寸比横向上的尺寸缩小得大。
图5的外延生长膜形成于作为单晶Si基板的生长基板11上。图5的外延生长膜具有依次层叠单晶的氧化锆(ZrO2)膜12、单晶的Pt膜13、单晶的SRO膜14、单晶PZT膜15和单晶的Pt膜16而成的构造。生长基板11是上表面为(100)面的基板的一例。ZrO2膜12是具有立方晶系的晶体构造且上表面为(100)面的取向膜的一例。Pt膜13是具有立方晶系的晶体构造且上表面为(100)面的导电膜的一例。SRO膜14是SrRuO3膜(钌酸锶膜)，是取向膜的一例。单晶PZT膜15是振动输出用的单晶压电膜的一例。在单晶PZT膜15包含具有钙钛矿型构造的复合氧化物的情况下，能够使单晶PZT膜15在生长基板11上以正方晶系显示来(001)取向并外延生长。在单晶PZT膜15上还外延生长有具有立方晶系的晶体构造且(100)取向的Pt膜16。
“ZrO2膜12(100)取向”是指具有立方晶系的晶体构造的ZrO2膜12的(100)面沿着生长基板11的(100)面形成，即与生长基板11的(100)面平行。此外，“平行”包含生长基板11的上表面与ZrO2膜12的(100)面所成的角度为20°以下的情况。此外，关于“取向”的意思，在其他膜之间也同样如此。
表1示出生长基板11的单晶Si的晶格常数、ZrO2膜12的ZrO2的晶格常数、Pt膜13的Pt的晶格常数、SRO膜14的SRO的晶格常数和单晶PZT膜15的单晶PZT的晶格常数。
[表1]
Si的晶格常数为0.543nm，ZrO2的晶格常数为0.511nm，ZrO2的晶格常数相对于Si的晶格常数的不匹配小至6.1％，因此，ZrO2的晶格常数相对于Si的晶格常数的匹配性较好。因此，如作为示意图的图7所示，能够使作为取向膜的ZrO2膜12在由生长基板11的(100)面构成的主表面上外延生长。因此，能够使ZrO2膜12在生长基板11的(100)面上以立方晶系的晶体构造(100)取向，能够提高ZrO2膜12的结晶性。
在ZrO2膜12是具有立方晶系的晶体构造且(100)取向的氧化锆膜的情况下，ZrO2膜12以沿着作为生长基板11的主表面的上表面的<100>方向与沿着生长基板11的上表面的<100>方向平行的方式取向。
另外，ZrO2膜12的沿着生长基板11的上表面的<100>方向与沿着生长基板11的上表面的<100>方向平行不仅包含ZrO2膜12的<100>方向与沿着基板11的上表面的<100>方向完全平行的情况，还包含氧化锆膜12的<100>方向与沿着生长基板11的上表面的<100>方向所成的角度为20°以下这样的情况。此外，不仅ZrO2膜12，关于其他层的膜的面内的取向也同样如此。
另一方面，如表1所示，ZrO2的晶格常数为0.511nm，Pt的晶格常数为0.392nm，但当Pt在平面内旋转45°时，对角线的长度为0.554nm，该对角线的长度相对于ZrO2的晶格常数的不匹配小至8.1％。因此，能够使Pt膜13在ZrO2膜12的(100)面上外延生长。
此外，如表1所示，Pt的晶格常数为0.392nm，SRO的晶格常数为0.390～0.393nm，SRO的晶格常数相对于Pt的晶格常数的不匹配小至0.5％以下。因此，SRO的晶格常数相对于Pt的晶格常数的匹配性较好，如图7所示，能够使SRO膜14在Pt膜13的(100)面上外延生长。因此，能够使SRO膜14在Pt膜13的(100)面上以非立方晶系显示来(100)取向，能够提高SRO膜14的结晶性。
在单晶PZT膜15包含具有正方晶系的晶体构造且(001)取向的PZT膜的情况下，锆钛酸铅膜以沿着锆钛酸铅膜的生长基板11的上表面的<100>方向与沿着生长基板11的上表面的<100>方向平行的方式取向。
在(001)取向的单晶PZT膜15上，对Pt膜16进行(100)取向的外延生长并作为电极成膜。单晶PZT膜15上的电极膜是最上层，因此，也可以通过其他制造方法形成。
《1-3》单晶AlN膜的构造
图8是概略地示出包含作为单晶压电膜的单晶AlN膜25的外延生长膜的构造的剖视图。图9的(A)是概略地示出单晶的SRO膜、单晶的Pt膜和单晶的ZrO2膜的晶体的(111)面的图，图9的(B)是示出单晶SRO的晶体的晶格常数的图。图10的(A)是概略地示出单晶AlN膜25的晶体构造的图，图10的(B)是示出单晶AlN膜25的晶体的晶格常数的图。
图8的外延生长膜例如形成于作为单晶Si基板的生长基板21上。外延生长膜具有依次层叠ZrO2膜22、Pt膜23、SRO膜24、单晶AlN膜25和Pt膜26而成的构造。生长基板21是上表面为(111)面的基板的一例。ZrO2膜22是具有立方晶系的晶体构造且上表面为(111)面的取向膜的一例。Pt膜23是具有立方晶系的晶体构造且上表面为(111)面的导电膜的一例。SRO膜24是SrRuO3膜。单晶AlN膜25是振动检测用(即输入用)的单晶压电膜的一例。Pt膜26是上部电极的一例。在图9的(A)中，示出从上俯视SRO立方晶系的(111)面的形状。此外，在图10的(A)中，示出从上俯视AlN六方晶系的晶面即(0001)面的形状。
在单晶AlN膜25由氮化铝的六方晶系构成的情况下，能够使单晶AlN膜25在生长基板21上以六方晶系显示来(0001)取向并外延生长。在单晶AlN膜25上还外延生长具有立方晶系的晶体构造且(100)取向的Pt膜26。
“ZrO2膜22(111)取向”是指具有立方晶系的晶体构造的ZrO2膜22的(111)面沿着生长基板21的(111)面，即与生长基板21的(111)面平行。此外，“平行”包含ZrO2膜22的(111)面与生长基板21的主表面所成的角度为20°以下这样的情况。此外，关于其他层之间的取向，也同样如此。
表2示出Si的晶格常数、ZrO2的晶格常数、Pt的晶格常数、SRO的晶格常数和单晶AlN的晶格常数。
[表2]
Si的晶格常数为0.543nm，ZrO2的晶格常数为0.511nm，ZrO2的晶格常数相对于Si的晶格常数的不匹配小至6.1％，因此，ZrO2的晶格常数相对于Si的晶格常数的匹配性较好。因此，能够使ZrO2膜22在由生长基板21的(111)面构成的主表面上外延生长。因此，能够使ZrO2膜22在生长基板21的(111)面上以立方晶系的晶体构造(111)取向，能够提高ZrO2膜22的结晶性。在图9的(A)中，示出立方晶系的(111)面。
在作为取向膜的ZrO2膜22是具有立方晶系的晶体构造且(111)取向的氧化锆膜的情况下，ZrO2膜22以沿着作为生长基板21的主表面的上表面的<111>方向与沿着生长基板21的上表面的<111>方向平行的方式取向。
另外，ZrO2膜22的沿着生长基板21的上表面的<111>方向与沿着生长基板21的上表面的<111>方向平行不仅包含ZrO2膜22的<111>方向与沿着生长基板21的上表面的<111>方向完全平行的情况，还包含ZrO2膜22的<111>方向与沿着生长基板21的上表面的<111>方向所成的角度为20°以下这样的情况。此外，关于其他层的膜之间的取向，也同样如此。
另一方面，ZrO2的晶格常数为0.511nm，Pt的晶格常数为0.392nm，但当Pt在平面内旋转45°时，对角线的长度为0.554nm，该对角线的长度相对于ZrO2的晶格常数的不匹配小至8.1％，因此，能够使Pt膜23在ZrO2膜22的(111)面上外延生长。
此外，Pt的晶格常数为0.392nm，SRO的晶格常数为0.390～0.393nm，SRO的晶格常数相对于Pt的晶格常数的匹配性较好。因此，如图9的(A)和(B)所示，能够使SRO膜24在Pt膜23的(111)面上外延生长。因此，能够使SRO膜24在Pt膜23的(111)面上以非立方晶系显示来(111)取向，能够提高SRO膜24的结晶性。SRO膜的(111)面的对角线的长度为0.552～0.556nm，如图10的(B)所示，相对于AlN六方晶系的宽度0.539nm的不匹配小至2.8％，能够使单晶AlN膜25在SRO膜24(111)面上以(0001)取向外延生长。
在单晶AlN膜25包含具有六方晶系的晶体构造且(0001)取向的氮化铝膜的情况下，以单晶AlN膜25的沿着生长基板21的上表面的<111>方向与生长基板21的上表面的<111>方向平行的方式取向。图10的(A)和(B)中示出六方晶系的(0001)面。在(0001)取向的单晶AlN膜25上，还对Pt膜26进行(111)取向的外延生长，并作为电极成膜。单晶AlN膜25上的电极膜是最上层，因此，也可以通过其他制造方法形成。
《1-4》制造方法
对使用形成于单晶Si的上表面为(100)面的生长基板11的单晶PZT膜15和形成于单晶Si的上表面为(111)面的生长基板21的单晶AlN膜25来制造压电膜集成器件100的方法进行说明。
图11是示出压电膜集成器件100的制造方法的流程图。图12的(A)和(B)示出图11的步骤ST102。图13的(A)和(B)示出图11的步骤ST103，图14的(A)和(B)示出图11的步骤ST104，图15和图16示出图11的步骤ST105。图17的(A)和(B)示出图11的步骤ST106，图18的(A)和(B)示出图11的步骤ST107，图19和图20示出图11的步骤ST108。图21示出图11的步骤ST109，图22示出图11的步骤ST110。
首先，在作为器件基板的SOI基板33上形成布线层(步骤ST101)。接着，如图12的(A)和(B)所示，在SOI基板33的主表面上形成作为第1电极的Pt膜34a和作为第2电极的Pt膜34b。
此外，如图13的(A)和(B)所示，使SRO膜14、单晶PZT膜15、Pt膜16在作为第1生长基板的生长基板11上外延生长(步骤ST103)，如图14的(A)和(B)所示，通过蚀刻使单晶PZT膜15的形状成为圆形(步骤ST104)。然后，如图15所示，利用作为保持部件的压印件80保持由单晶PZT膜15和Pt膜16构成的单片，如图16所示，蚀刻作为牺牲层的SRO膜14而剥离出单片，将其移动到作为器件基板的SOI基板33上(步骤ST105)。
此外，如图17的(A)和(B)所示，使SRO膜24、单晶AlN膜25、Pt膜26在作为第2生长基板的生长基板21上外延生长(步骤ST106)，如图18的(A)和(B)所示，通过蚀刻使单晶AlN膜25的形状成为圆形(步骤ST107)。然后，如图19所示，利用作为保持部件的压印件80保持由单晶AlN膜25和Pt膜26构成的单片，如图20所示，蚀刻作为牺牲层的SRO膜24而剥离出单片，将其移动到SOI基板33上(步骤ST108)。
接着，如图21所示，将由单晶PZT膜15和Pt膜16构成的单片(第1外延生长膜)粘贴于作为第1电极的Pt膜34a上，将由单晶AlN膜25和Pt膜26构成的单片(第2外延生长膜)粘贴于作为第2电极的Pt膜34b上(步骤ST109)。接着，在单晶PZT膜15和Pt膜16上形成绝缘膜35a和布线膜36a，在单晶AlN膜25和Pt膜26上形成绝缘膜35b和布线膜36b。
图23是示出作为第1单晶压电膜的单晶PZT膜15和作为第2单晶压电膜的单晶AlN膜25的晶体c轴的图。如图23所示，在粘贴时，如图所示以c轴平行的方式配置AlN的六方晶系和PZT的立方晶系的相位关系，由此，单晶PZT膜15的压电振动驱动和单晶AlN膜25的压电振动接收的效率最大化。
在粘贴后，在SOI基板33上形成绝缘膜35a和35b，在各电极形成布线膜36a和36b而与规定的布线图案连接。
如图24所示，将SOI基板33蚀刻至SiO2部31，由此，使压电元件的背侧变薄，生成振动板。控制SOI基板33的各层厚，由此，能够使振动板的厚度成为期望的厚度。
《1-5》声学振动传感器
图24概略地示出使用实施方式1的半导体集成器件的声学振动传感器400的结构。图25示出声学振动传感器的动作原理。单晶PZT膜15的上下电极与驱动接收电路41连接，对单晶PZT膜15的电极施加可听域的频率或比可听域更高的频率的交流偏压，由此，单晶PZT膜15在厚度方向上振动，SiO2部31也同样振动。与此相伴，放射声学振动波，被检测对象物90弹回的反射波使粘贴有单晶AlN膜25的SOI基板33的振动板振动。由驱动接收电路41放大通过振动在单晶AlN膜25中激励出的电荷，控制电路(控制部)42利用接收反射波的时间差Δt，运算到检测对象物90的距离。控制电路42和驱动接收电路41由电气电路或信息处理装置构成。
《1-6》变形例
图26是概略地示出实施方式1的变形例的压电膜集成器件100a的构造的侧视图。图27是概略地示出压电膜集成器件100a的构造的俯视图。图28是沿S28-S28线切断图27的压电膜集成器件100a的剖视图。图29是概略地示出压电膜集成器件100的构造的仰视图。也可以在将SOI基板33蚀刻至SiO2部31时，使孔73、74的形状成为四边形等圆形以外的形状。孔73、74的形状优选为与压电元件的平面形状对应的形状。
《1-7》效果
如以上说明的那样，因晶格常数和晶体构造不同这样的理由，使很难在同一SOI基板33上外延生长的单晶PZT膜15和单晶AlN膜25在不同的生长基板上单晶外延生长，从生长基板剥离，粘贴于公共的SOI基板33上，由此，能够制作高性能的压电膜集成器件100。
此外，单晶PZT膜15的压电常数高于多晶PZT膜，因此，能够容易地增大振动的振幅。
此外，单晶AlN膜25的相对介电常数低于多晶AlN膜，因此，能够提高振动的接收灵敏度。
此外，以往，为了形成不同种类的压电膜，利用保护层暂时覆盖一个压电膜，在形成另一个压电膜后删除保护层等工序复杂，并且，在各工序的处理中施加热，由此，残留应力应变残留于压电膜，导致作为传感器的效率恶化。在实施方式1的制造方法中，使用了作为单晶压电膜的外延生长膜的粘贴，因此，能够在没有残留应力应变的状态下构成压电膜集成器件和声学振动传感器。
《2》实施方式2
《2-1》构造
图30是概略地示出压电膜集成器件200的构造的侧视图。图31是概略地示出压电膜集成器件200的构造的俯视图。图32是沿S32-S32线切断图31的压电膜集成器件200的剖视图。
在实施方式1中，使单晶PZT膜15和单晶AlN膜25双方在生长基板11和21上分别生长，并粘贴于SOI基板33的Pt膜上，但在实施方式2中，使单晶PZT膜15在SOI基板50上外延生长。SOI基板50的上表面由(100)面构成。因此，能够通过与实施方式1的情况相同的处理，使单晶PZT膜15的单晶外延生长。
《2-2》制造方法
图33是示出压电膜集成器件200的制造方法的流程图。图34示出图33的步骤ST201、ST202，图35示出图33的步骤ST203。图36示出图33的步骤ST208，图37示出图33的步骤ST209。
首先，如图34所示，在作为器件基板的SOI基板50的主表面上形成ZrO2膜12和作为电极层的Pt膜13(步骤ST201)。接着，如图34所示，使SRO膜14、单晶PZT膜15、Pt膜16在Pt膜13上外延生长，形成由SRO膜14、单晶PZT膜15和Pt膜16构成的外延生长膜(步骤ST202)。接着，如图35所示，通过蚀刻使包含单晶PZT膜15的外延生长膜的形状成为期望的形状(例如，圆形)(步骤ST203)。接着，蚀刻作为电极层的Pt膜13，形成作为第1电极的Pt膜34a和作为第2电极的Pt膜34b。
接着，利用作为保持部件的压印件80保持由单晶AlN膜25和Pt膜26构成的单片，如图36所示，蚀刻作为牺牲层的SRO膜24而剥离出单片，将其移动到作为器件基板的SOI基板50上，并粘贴于SOI基板50上(步骤ST205～ST208)。在此，将另外形成有实施方式1中说明的单晶AlN膜25的膜粘贴于电极上。在粘贴时，通过检查等确认单晶PZT膜15的晶体取向，如图23所示，使单晶PZT膜15的晶体取向与单晶AlN膜25的晶体取向一致。单晶PZT膜15的方向固定在SOI基板50上，因此，调整单晶AlN膜25的粘贴角度。此外，也可以在图35所示的蚀刻工序时确认了晶体取向后，以成为与实施方式1相同的方向的方式进行掩模而形成压电膜。如图37所示，在单晶PZT膜15和Pt膜16上形成绝缘膜35a和布线膜(引出布线)36a，在单晶AlN膜25和Pt膜26上形成绝缘膜35b和布线膜(引出布线)36b。
然后，与实施方式1的情况同样，蚀刻SOI基板50而制造图30～图32所示的压电膜集成器件200。
《2-3》效果
在实施方式2中，通过将包含单晶AlN膜25的外延生长膜粘贴于具有外延生长的单晶PZT膜15的SOI基板50上的Pt膜34b上，与实施方式1的情况同样，能够得到单晶且高性能的压电膜集成器件。
在实施方式2中，与实施方式1相比，单晶PZT膜15的校准精度提高。因此，在实施方式2中，与实施方式1、3相比，声学振动波的输出性能提高。
关于上述以外，实施方式2与实施方式1相同。
《3》实施方式3
《3-1》构造
图38是概略地示出压电膜集成器件300的构造的侧视图。图39是概略地示出压电膜集成器件300的构造的俯视图。图40是沿S40-S40线切断图39的压电膜集成器件的剖视图。
在实施方式1中，使单晶PZT膜15和单晶AlN膜25双方在生长基板11和21上分别生长，并粘贴于SOI基板33的Pt膜上，但在实施方式3中，使单晶AlN膜25在SOI基板60上外延生长。SOI基板60的上表面由(111)面构成。因此，能够通过与实施方式1的情况相同的处理，使单晶AlN膜25的单晶外延生长。
《3-2》制造方法
图41是示出压电膜集成器件300的制造方法的流程图。图42示出图41的步骤ST301、ST302，图43示出图41的步骤ST303，图44示出图41的步骤ST308，图45示出图41的步骤ST309。
首先，如图42所示，在作为器件基板的SOI基板60的主表面上形成ZrO2膜22和作为电极层的Pt膜23(步骤ST301)。接着，如图42所示，使SRO膜24、单晶AlN膜25、Pt膜26在Pt膜23上外延生长而形成由SRO膜24、单晶AlN膜25和Pt膜26构成的外延生长膜(步骤ST302)。接着，如图43所示，通过蚀刻使包含单晶AlN膜25的外延生长膜的形状成为期望的形状(例如，圆形)(步骤ST303)。接着，蚀刻作为电极层的Pt膜23而形成作为第1电极的Pt膜34a和作为第2电极的Pt膜34b。
接着，利用作为保持部件的压印件80保持由单晶PZT膜15和Pt膜16构成的单片，如图44所示，蚀刻作为牺牲层的SRO膜14而剥离出单片，将其移动到作为器件基板的SOI基板60上，并粘贴于SOI基板60上(步骤ST305～ST308)。在此，将另外形成有实施方式1中说明的单晶PZT膜15的膜粘贴于电极上。在粘贴时，通过检查等确认单晶AlN膜25的晶体取向，如图23所示，使单晶PZT膜15的晶体取向与单晶AlN膜25的晶体取向一致。单晶AlN膜25的方向固定在SOI基板60上，因此，调整单晶PZT膜15的粘贴角度。此外，也可以在图43所示的蚀刻工序时确认了晶体取向后，以成为与实施方式1相同的方向的方式进行掩模而形成压电膜。
形成绝缘膜35a和35b，通过布线膜(引出布线)36a和36b将压电膜的电极与电极图案连接(步骤ST309)。然后，与实施方式1的情况同样，蚀刻SOI基板60而制造图38～图40所示的压电膜集成器件300。
《3-3》效果
在实施方式3中，通过将单晶PZT膜15粘贴于具有外延生长的单晶AlN膜25的SOI基板60上的电极，与实施方式1同样，能够得到单晶且高性能的压电膜集成器件300。
在实施方式3中，与实施方式1相比，单晶AlN膜25的校准精度提高。因此，在实施方式3中，与实施方式1、2相比，声学振动波的检测灵敏度、S/N比提高。
关于上述以外，实施方式3与实施方式1或2相同。
《4》变形例1
变形例1的压电膜集成器件500在粘贴于SOI基板33上的Pt膜(第1电极)34a上的外延生长膜由Pt膜116、单晶PZT膜15和Pt膜16构成，且粘贴于SOI基板33上的Pt膜(第2电极)34b上的外延生长膜由Pt膜126、单晶AlN膜25和Pt膜26构成这一点上，与粘贴于Pt膜34a上的外延生长膜由单晶PZT膜15和Pt膜16构成，且粘贴于Pt膜34b上的外延生长膜由单晶AlN膜25和Pt膜26构成的实施方式1的压电膜集成器件100不同。关于这一点以外，变形例1的压电膜集成器件500与实施方式1的压电膜集成器件100相同。
图46是示出使Pt膜13、SRO膜14、Pt膜116、单晶PZT膜15和Pt膜16在Si基板11上的ZrO2膜12上依次外延生长而成的状态的剖视图。图47是示出使Pt膜23、SRO膜24、Pt膜126、单晶AlN膜25和Pt膜26在Si基板21上的ZrO2膜22上依次外延生长而成的状态的剖视图。
图48是概略地示出变形例1的压电膜集成器件500的构造的剖视图。图49是概略地示出图48的压电膜集成器件500的构造的俯视图。在图48和图49中，对与图1～图4(实施方式1)所示的结构相同或对应的结构标注与图1～图4中的标号相同的标号。在变形例1的压电膜集成器件500中，由Pt膜116、单晶PZT膜15和Pt膜16构成的外延生长膜(图46所示)粘贴于Pt膜34a，由Pt膜126、单晶AlN膜25和Pt膜26构成的外延生长膜(图47所示)粘贴于Pt膜34b。关于这一点以外，变形例1的压电膜集成器件500与实施方式1的压电膜集成器件100相同。
另外，也可以代替实施方式2的压电膜集成器件200(图30～图32所示)的由单晶PZT膜15和Pt膜16构成的外延生长膜，而使用由Pt膜116、单晶PZT膜15和Pt膜16构成的外延生长膜(图46所示)。此外，也可以代替实施方式2的压电膜集成器件200(图30～图32、图42～图45所示)的由单晶AlN膜25和Pt膜26构成的外延生长膜，而使用由Pt膜126、单晶AlN膜25和Pt膜26构成的外延生长膜(图47所示)。
《5》变形例2
实施方式的压电膜集成器件100、200、300和声学振动传感器400不仅能够用作距离传感器，还能够用作指纹传感器、静脉(脉搏)传感器等的其他传感器。
此外，根据矩阵状地排列有单晶PZT膜15与单晶AlN膜25的对的压电膜集成器件，能够检测检测对象物的面形状。

Claims (16)

1.一种压电膜集成器件，其特征在于，该压电膜集成器件具有：
基板；
第1电极，其设置于所述基板上；
第2电极，其设置于所述基板上；
第1单晶压电膜，其设置于所述第1电极上；
第2单晶压电膜，其设置于所述第2电极上，具有与所述第1单晶压电膜的晶体构造不同的晶体构造；
第3电极，其设置于所述第1单晶压电膜上；以及
第4电极，其设置于所述第2单晶压电膜上。
2.根据权利要求1所述的压电膜集成器件，其特征在于，
所述基板具有振动板，该振动板设置于所述第1单晶压电膜和所述第2单晶压电膜的下部区域。
3.根据权利要求2所述的压电膜集成器件，其特征在于，
所述基板是具有Si基板、SiO2部和单晶Si部的SOI基板，
所述振动板具有所述SiO2部和所述单晶Si部。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的压电膜集成器件，其特征在于，
所述第1单晶压电膜是单晶PZT膜或单晶KNN膜或单晶钛酸钡膜，
所述第2单晶压电膜是单晶AlN膜或单晶钽酸锂膜或单晶铌酸锂膜。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的压电膜集成器件，其特征在于，
所述第1单晶压电膜是具有与所述第1电极的表面平行的晶面即(001)面的外延生长膜。
6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的压电膜集成器件，其特征在于，
所述第1单晶压电膜是具有与所述第1电极的表面平行的晶面即(001)面且粘贴于所述第1电极的表面的外延生长膜。
7.根据权利要求1～4中的任意一项所述的压电膜集成器件，其特征在于，
该压电膜集成器件还具有形成于所述第1电极上的SRO膜，
所述第1单晶压电膜是具有与所述SRO膜的表面平行的晶面即(001)面且形成于所述SRO膜的表面上的外延生长膜。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的压电膜集成器件，其特征在于，
所述第2单晶压电膜是具有与所述第2电极的表面平行的晶面即(0001)面的外延生长膜。
9.根据权利要求1～7中的任意一项所述的压电膜集成器件，其特征在于，
所述第2单晶压电膜是具有与所述第2电极的表面平行的晶面即(0001)面且粘贴于所述第2电极的表面的外延生长膜。
10.根据权利要求1～6中的任意一项所述的压电膜集成器件，其特征在于，
该压电膜集成器件还具有形成于所述第2电极上的SRO膜，
所述第2单晶压电膜是具有与所述SRO膜的表面平行的晶面即(0001)面且形成于所述SRO膜的表面上的外延生长膜。
11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的压电膜集成器件，其特征在于，
所述第1单晶压电膜的晶体c轴方向与所述第2单晶压电膜的晶体c轴方向处于平行关系。
12.一种声学振动传感器，其特征在于，
该声学振动传感器具有权利要求1～11中的任意一项所述的所述压电膜集成器件，
所述第1单晶压电膜输出由声波和超声波中的至少一方构成的声学振动波，
所述第2单晶压电膜检测所述声学振动波的反射波。
13.一种压电膜集成器件的制造方法，其特征在于，
使包含第1单晶压电膜的第1外延生长膜在生长基板的第1晶面上生长，
使包含第2单晶压电膜的第2外延生长膜在其他生长基板的第2晶面上生长，所述第2单晶压电膜具有与所述第1单晶压电膜的晶体构造不同的晶体构造，
在具有电极的基板上粘贴从所述生长基板剥离的所述第1外延生长膜，在所述基板上粘贴从所述其他生长基板剥离的所述第2外延生长膜。
14.一种压电膜集成器件的制造方法，其特征在于，
使包含第1单晶压电膜的第1外延生长膜在具有电极的基板的第1晶面上生长，
使包含第2单晶压电膜的第2外延生长膜在生长基板的第2晶面上生长，所述第2单晶压电膜具有与所述第1单晶压电膜的晶体构造不同的晶体构造，
在所述基板的所述电极上粘贴从所述生长基板剥离的所述第2外延生长膜。
15.一种压电膜集成器件的制造方法，其特征在于，
使包含第1单晶压电膜的第1外延生长膜在生长基板的第1晶面上生长，
使包含第2单晶压电膜的第2外延生长膜在具有电极的基板的第2晶面上生长，所述第2单晶压电膜具有与所述第1单晶压电膜的晶体构造不同的晶体构造，
在所述基板的所述电极上粘贴从所述生长基板剥离的所述第1外延生长膜。
16.根据权利要求13～15中的任意一项所述的压电膜集成器件的制造方法，其特征在于，
所述第1单晶压电膜的晶体c轴方向与所述第2单晶压电膜的晶体c轴方向处于平行关系。
CN202310217695.8A 2022-03-30 2023-03-03 压电膜集成器件及其制造方法、以及声学振动传感器 Pending CN116896976A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022055799A JP2023147983A (ja) 2022-03-30 2022-03-30 圧電膜集積デバイス、その製造方法、及び音響振動センサ
JP2022-055799 2022-03-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116896976A true CN116896976A (zh) 2023-10-17

Family

ID=85511092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310217695.8A Pending CN116896976A (zh) 2022-03-30 2023-03-03 压电膜集成器件及其制造方法、以及声学振动传感器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230320219A1 (zh)
EP (1) EP4255157A1 (zh)
JP (1) JP2023147983A (zh)
CN (1) CN116896976A (zh)
TW (1) TW202347837A (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200055088A1 (en) * 2017-02-24 2020-02-20 Kyocera Corporation Ultrasonic sensor
US20220181541A1 (en) * 2019-03-07 2022-06-09 Advanced Material Technologies Inc. Film structure, piezoelectric film and superconductor film
JP2021166220A (ja) 2020-04-06 2021-10-14 住友化学株式会社 圧電積層体、圧電積層体の製造方法、および圧電素子

Also Published As

Publication number Publication date
EP4255157A1 (en) 2023-10-04
JP2023147983A (ja) 2023-10-13
US20230320219A1 (en) 2023-10-05
TW202347837A (zh) 2023-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11495728B2 (en) Piezoelectric device and method of manufacturing piezoelectric device
US9966524B2 (en) Ultrasonic probe, piezoelectric transducer, method of manufacturing ultrasonic probe, and method of manufacturing piezoelectric transducer
US6263734B1 (en) Piezoelectric acceleration sensor and method of detecting acceleration and manufacturing method thereof
US20130032906A1 (en) Ferroelectric device
US20130020910A1 (en) Vibration power generation device and method of making the same
US11706988B2 (en) Piezoelectric device and method of manufacturing the same
CN116896976A (zh) 压电膜集成器件及其制造方法、以及声学振动传感器
WO2021053884A1 (ja) 圧電素子およびその製造方法
CN116896975A (zh) 压电膜集成器件及其制造方法、以及声学振动传感器
US20240022186A1 (en) Piezoelectric device comprising flexible single crystalline piezoelectric linbo3 and/or litao3 films integrated on flexible substrate and methods for producing the same
JPH10173476A (ja) 音叉型圧電振動子
CN116896970A (zh) 压电体薄膜接合基板及其制造方法
CN116896971A (zh) 压电体薄膜接合基板及其制造方法
CN115711693A (zh) 压电传感器及其驱动方法、振动装置
JPWO2021131121A5 (zh)
US10608166B2 (en) Method for manufacturing a piezoelectric device
US20240069057A1 (en) Angular Velocity Detection Element And Angular Velocity Sensor
JPH11132873A (ja) 圧電検出器及びその製造方法
JP2007107990A (ja) 加速度センサ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication