JP2002185285A - 圧電薄膜共振子の電極構造及びその形成方法 - Google Patents
圧電薄膜共振子の電極構造及びその形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接着層との相互拡散がなく、基板への密着力
に優れた下部電極膜を備えた圧電薄膜共振子の電極構造
及びその形成方法を提供する。 【解決手段】 接着層として機能するＴｉＯX（０≦Ｘ
≦２）膜１１を介して、Ｐｔ電極膜（下部電極膜）３を
基板１上に配設するとともに、ＴｉＯX膜１１の酸素組
成Ｘの値を、基板１側からＰｔ電極膜（下部電極膜）３
側に向かって、膜厚方向に連続的に変化させる。また、
ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜１１の、基板１と接する界面
の組成（初期組成）がＴｉであり、Ｐｔ電極膜（下部電
極膜）３と接する界面の組成（最終組成）がＴｉＯ2で
あるように、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜１１の組成を制
御する。
に優れた下部電極膜を備えた圧電薄膜共振子の電極構造
及びその形成方法を提供する。 【解決手段】 接着層として機能するＴｉＯX（０≦Ｘ
≦２）膜１１を介して、Ｐｔ電極膜（下部電極膜）３を
基板１上に配設するとともに、ＴｉＯX膜１１の酸素組
成Ｘの値を、基板１側からＰｔ電極膜（下部電極膜）３
側に向かって、膜厚方向に連続的に変化させる。また、
ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜１１の、基板１と接する界面
の組成（初期組成）がＴｉであり、Ｐｔ電極膜（下部電
極膜）３と接する界面の組成（最終組成）がＴｉＯ2で
あるように、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜１１の組成を制
御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、電極構造に関
し、詳しくは、基板上に下部電極膜、圧電薄膜、上部電
極膜を順に積層形成してなる圧電薄膜共振子の電極構造
及びその形成方法に関する。
し、詳しくは、基板上に下部電極膜、圧電薄膜、上部電
極膜を順に積層形成してなる圧電薄膜共振子の電極構造
及びその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ペロブ
スカイト型の結晶構造を有する酸化物材料には、Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ 3、ＢａＴｉＯ3、リラクサー材料な
ど、優れた圧電特性を有するものが多く、これらペロブ
スカイト型酸化物材料を薄膜化して圧電共振子（圧電薄
膜共振子）に応用する試みが広く行われており、基板上
に下部電極膜、圧電薄膜、上部電極膜を順に積層形成し
てなる圧電薄膜共振子が開発されるに至っている。
スカイト型の結晶構造を有する酸化物材料には、Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ 3、ＢａＴｉＯ3、リラクサー材料な
ど、優れた圧電特性を有するものが多く、これらペロブ
スカイト型酸化物材料を薄膜化して圧電共振子（圧電薄
膜共振子）に応用する試みが広く行われており、基板上
に下部電極膜、圧電薄膜、上部電極膜を順に積層形成し
てなる圧電薄膜共振子が開発されるに至っている。
【０００３】ところで、ペロブスカイト型酸化物材料の
圧電特性を十分に引き出すためには、圧電薄膜を結晶化
するとともに、圧電薄膜を配向させることが必要である
が、通常、圧電薄膜の結晶化温度は４００℃以上と高
く、基板上に形成される下部電極膜と圧電薄膜との相互
拡散が問題となる。
圧電特性を十分に引き出すためには、圧電薄膜を結晶化
するとともに、圧電薄膜を配向させることが必要である
が、通常、圧電薄膜の結晶化温度は４００℃以上と高
く、基板上に形成される下部電極膜と圧電薄膜との相互
拡散が問題となる。
【０００４】なお、下部電極膜としては、通常、導電率
の高いＡｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄなどからなる金属膜が用
いられるが、基板との密着性を確保するために、下部電
極膜と基板との間にＴｉ膜を接着層として介在させるこ
とが多い。
の高いＡｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄなどからなる金属膜が用
いられるが、基板との密着性を確保するために、下部電
極膜と基板との間にＴｉ膜を接着層として介在させるこ
とが多い。
【０００５】このＴｉ膜は、基板と下部電極膜の密着性
を向上させ、下部電極膜の剥離防止に大きく貢献する
が、圧電薄膜を高温条件下で成膜する工程で著しい相互
拡散を生じ、圧電薄膜の絶縁性を劣化させるという深刻
な問題を引き起こす。
を向上させ、下部電極膜の剥離防止に大きく貢献する
が、圧電薄膜を高温条件下で成膜する工程で著しい相互
拡散を生じ、圧電薄膜の絶縁性を劣化させるという深刻
な問題を引き起こす。
【０００６】このような問題を解消するために、特開平
８−２１３５６０号では、接着層を構成する材料とし
て、ＲｕＯ2やＩｒＯ2などの酸化物が提案され、電気特
性の改善が図られている。また、特開平８−４５７８１
号には、ＴｉＯ2が有効な接着層となり得ることが開示
されている。
８−２１３５６０号では、接着層を構成する材料とし
て、ＲｕＯ2やＩｒＯ2などの酸化物が提案され、電気特
性の改善が図られている。また、特開平８−４５７８１
号には、ＴｉＯ2が有効な接着層となり得ることが開示
されている。
【０００７】しかしながら、ＲｕＯ2、ＩｒＯ2あるい
は、ＴｉＯ2などの酸化物材料を接着層を構成する材料
として用いた場合、基板と下部電極膜の密着力が、金属
Ｔｉ膜を接着層として用いた場合よりも小さくなり、圧
電共振子の信頼性が不十分になるという懸念があり、将
来において、実用上の障害となることが考えられる。
は、ＴｉＯ2などの酸化物材料を接着層を構成する材料
として用いた場合、基板と下部電極膜の密着力が、金属
Ｔｉ膜を接着層として用いた場合よりも小さくなり、圧
電共振子の信頼性が不十分になるという懸念があり、将
来において、実用上の障害となることが考えられる。
【０００８】本願発明は、かかる状況に鑑みてなされた
ものであり、接着層との相互拡散がなく、基板への密着
力に優れた下部電極膜を備えた圧電薄膜共振子の電極構
造及びその形成方法を提供することを目的とする。
ものであり、接着層との相互拡散がなく、基板への密着
力に優れた下部電極膜を備えた圧電薄膜共振子の電極構
造及びその形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願発明（請求項１）の圧電薄膜共振子の電極構造
は、基板上に下部電極膜、圧電薄膜、上部電極膜を順に
積層形成してなる圧電薄膜共振子の電極構造であって、
前記下部電極膜が、接着層として機能するＴｉＯX（０
≦Ｘ≦２）膜を介して基板上に配設されており、かつ、
前記ＴｉＯX膜の酸素組成Ｘの値が、前記基板側から前
記下部電極膜側に向かって、膜厚方向に連続的に変化し
ていることを特徴としている。
に、本願発明（請求項１）の圧電薄膜共振子の電極構造
は、基板上に下部電極膜、圧電薄膜、上部電極膜を順に
積層形成してなる圧電薄膜共振子の電極構造であって、
前記下部電極膜が、接着層として機能するＴｉＯX（０
≦Ｘ≦２）膜を介して基板上に配設されており、かつ、
前記ＴｉＯX膜の酸素組成Ｘの値が、前記基板側から前
記下部電極膜側に向かって、膜厚方向に連続的に変化し
ていることを特徴としている。
【００１０】本願発明（請求項１）の圧電薄膜共振子の
電極構造は、接着層として機能するＴｉＯX（０≦Ｘ≦
２）膜を介して、下部電極膜を基板上に配設するととも
に、ＴｉＯX膜の酸素組成Ｘの値を、基板側から下部電
極膜側に向かって、膜厚方向に連続的に変化させるよう
にしており、膜厚方向の所定の位置では金属Ｔｉの割合
を高くする（すなわち、酸素組成Ｘの値を小さくする）
ことにより密着性を向上させることが可能になる一方、
膜厚方向の他の所定の位置ではＴｉ酸化物の割合を高く
する（すなわち、酸素組成Ｘの値を大きくする）ことに
より、十分なバリア性を確保することができる。その結
果、特性が良好で、電極の密着性に優れた信頼性の高い
圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
電極構造は、接着層として機能するＴｉＯX（０≦Ｘ≦
２）膜を介して、下部電極膜を基板上に配設するととも
に、ＴｉＯX膜の酸素組成Ｘの値を、基板側から下部電
極膜側に向かって、膜厚方向に連続的に変化させるよう
にしており、膜厚方向の所定の位置では金属Ｔｉの割合
を高くする（すなわち、酸素組成Ｘの値を小さくする）
ことにより密着性を向上させることが可能になる一方、
膜厚方向の他の所定の位置ではＴｉ酸化物の割合を高く
する（すなわち、酸素組成Ｘの値を大きくする）ことに
より、十分なバリア性を確保することができる。その結
果、特性が良好で、電極の密着性に優れた信頼性の高い
圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
【００１１】また、請求項２の圧電薄膜共振子の電極構
造は、前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の、前記基板と接
する界面の組成（初期組成）がＴｉであり、前記下部電
極膜と接する界面の組成（最終組成）がＴｉＯ2である
ことを特徴としている。
造は、前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の、前記基板と接
する界面の組成（初期組成）がＴｉであり、前記下部電
極膜と接する界面の組成（最終組成）がＴｉＯ2である
ことを特徴としている。
【００１２】請求項２の圧電薄膜共振子の電極構造にお
いては、ＴｉＯX膜の、基板と接する界面の組成がＴｉ
（すなわち、酸素組成Ｘが０の金属Ｔｉ）となるように
しているので、下層電極膜の基板への密着性を十分に向
上させることが可能になり、また、下部電極膜と接する
界面の組成が酸化物であるＴｉＯ2（すなわち、酸素組
成Ｘが２のＴｉ酸化物）となるようにしているので、十
分なバリア性を確保することが可能になり、本願発明を
より実効あらしめることができる。
いては、ＴｉＯX膜の、基板と接する界面の組成がＴｉ
（すなわち、酸素組成Ｘが０の金属Ｔｉ）となるように
しているので、下層電極膜の基板への密着性を十分に向
上させることが可能になり、また、下部電極膜と接する
界面の組成が酸化物であるＴｉＯ2（すなわち、酸素組
成Ｘが２のＴｉ酸化物）となるようにしているので、十
分なバリア性を確保することが可能になり、本願発明を
より実効あらしめることができる。
【００１３】また、請求項３の圧電薄膜共振子の電極構
造は、前記下部電極膜が、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、及びＰｄ
からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなる
単層膜、又は、該少なくとも１種の金属からなる単層膜
を２以上組み合わせた多層構造膜であることを特徴とし
ている。
造は、前記下部電極膜が、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、及びＰｄ
からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなる
単層膜、又は、該少なくとも１種の金属からなる単層膜
を２以上組み合わせた多層構造膜であることを特徴とし
ている。
【００１４】本願発明の圧電薄膜共振子の電極構造にお
いては、下部電極膜の構成材料及び下部電極膜の構成に
ついては特別の制約はないが、下部電極膜の構成材料と
して、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、及びＰｄからなる群より選ば
れる少なくとも１種の金属を用い、下部電極膜を、これ
らの金属からなる単層膜、あるいは、かかる単層膜を２
以上組み合わせた多層構造膜とした場合、基板への密着
性が良好な電極を備え、かつ、所望の特性を備えた信頼
性の高い圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
いては、下部電極膜の構成材料及び下部電極膜の構成に
ついては特別の制約はないが、下部電極膜の構成材料と
して、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、及びＰｄからなる群より選ば
れる少なくとも１種の金属を用い、下部電極膜を、これ
らの金属からなる単層膜、あるいは、かかる単層膜を２
以上組み合わせた多層構造膜とした場合、基板への密着
性が良好な電極を備え、かつ、所望の特性を備えた信頼
性の高い圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
【００１５】また、本願発明（請求項４）の電極構造の
形成方法は、基板上に下部電極膜、圧電薄膜、上部電極
膜を順に積層形成してなる圧電薄膜共振子の電極構造の
形成方法であって、前記基板上に、接着層として機能す
る、酸素組成Ｘの値が膜厚方向に連続的に変化するＴｉ
ＯX（０≦Ｘ≦２）膜を形成する工程と、前記ＴｉＯ
X（０≦Ｘ≦２）膜上に前記下部電極膜を形成する工程
とを具備することを特徴としている。
形成方法は、基板上に下部電極膜、圧電薄膜、上部電極
膜を順に積層形成してなる圧電薄膜共振子の電極構造の
形成方法であって、前記基板上に、接着層として機能す
る、酸素組成Ｘの値が膜厚方向に連続的に変化するＴｉ
ＯX（０≦Ｘ≦２）膜を形成する工程と、前記ＴｉＯ
X（０≦Ｘ≦２）膜上に前記下部電極膜を形成する工程
とを具備することを特徴としている。
【００１６】本願発明（請求項４）の電極構造の形成方
法は、基板上に、接着層として機能する、酸素組成Ｘの
値が膜厚方向に連続的に変化するＴｉＯX（０≦Ｘ≦
２）膜を形成する工程と、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜上
に下部電極膜を形成する工程とを備えており、この方法
を用いることにより、本願請求項１〜３のいずれかに記
載の圧電薄膜共振子の電極構造を確実に形成することが
可能になる。
法は、基板上に、接着層として機能する、酸素組成Ｘの
値が膜厚方向に連続的に変化するＴｉＯX（０≦Ｘ≦
２）膜を形成する工程と、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜上
に下部電極膜を形成する工程とを備えており、この方法
を用いることにより、本願請求項１〜３のいずれかに記
載の圧電薄膜共振子の電極構造を確実に形成することが
可能になる。
【００１７】また、請求項５の電極構造の形成方法は、
前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を、真空蒸着法、マグネ
トロンスパッタリング法、及びレーザーアブレーション
法からなる群より選ばれる少なくとも１つの方法により
成膜するとともに、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の成膜工
程における酸化ガスの流量を調整することによって酸素
組成Ｘの値を制御し、酸素組成Ｘの値を膜厚方向に連続
的に変化させるようにしたことを特徴としている。
前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を、真空蒸着法、マグネ
トロンスパッタリング法、及びレーザーアブレーション
法からなる群より選ばれる少なくとも１つの方法により
成膜するとともに、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の成膜工
程における酸化ガスの流量を調整することによって酸素
組成Ｘの値を制御し、酸素組成Ｘの値を膜厚方向に連続
的に変化させるようにしたことを特徴としている。
【００１８】ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を、真空蒸着
法、マグネトロンスパッタリング法、及びレーザーアブ
レーション法からなる群より選ばれる少なくとも１つの
方法により形成するとともに、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）
膜の成膜工程における酸化ガスの流量を調整することに
よって酸素組成Ｘの値を制御し、酸素組成Ｘの値を膜厚
方向に連続的に変化させるようにした場合、膜厚方向の
所定の位置では金属Ｔｉの割合を高くする（すなわち、
酸素組成Ｘの値を小さくする）ことにより密着性を向上
させることが可能になる一方、膜厚方向の他の所定の位
置ではＴｉ酸化物の割合を高くする（すなわち、酸素組
成Ｘの値を大きくする）ことにより、十分なバリア性を
確保することができる。その結果、特性が良好で、電極
の密着性に優れた信頼性の高い圧電薄膜共振子を得るこ
とが可能になる。
法、マグネトロンスパッタリング法、及びレーザーアブ
レーション法からなる群より選ばれる少なくとも１つの
方法により形成するとともに、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）
膜の成膜工程における酸化ガスの流量を調整することに
よって酸素組成Ｘの値を制御し、酸素組成Ｘの値を膜厚
方向に連続的に変化させるようにした場合、膜厚方向の
所定の位置では金属Ｔｉの割合を高くする（すなわち、
酸素組成Ｘの値を小さくする）ことにより密着性を向上
させることが可能になる一方、膜厚方向の他の所定の位
置ではＴｉ酸化物の割合を高くする（すなわち、酸素組
成Ｘの値を大きくする）ことにより、十分なバリア性を
確保することができる。その結果、特性が良好で、電極
の密着性に優れた信頼性の高い圧電薄膜共振子を得るこ
とが可能になる。
【００１９】また、請求項６の電極構造の形成方法は、
金属Ｔｉ単層膜を、真空蒸着法、マグネトロンスパッタ
リング法、及びレーザーアブレーション法からなる群よ
り選ばれる少なくとも１つの方法により形成した後、酸
素雰囲気中又は大気中で熱処理を行って金属Ｔｉ単層膜
を酸化させることにより、酸素組成Ｘの値が膜厚方向に
連続的に変化するＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を形成する
ことを特徴としている。
金属Ｔｉ単層膜を、真空蒸着法、マグネトロンスパッタ
リング法、及びレーザーアブレーション法からなる群よ
り選ばれる少なくとも１つの方法により形成した後、酸
素雰囲気中又は大気中で熱処理を行って金属Ｔｉ単層膜
を酸化させることにより、酸素組成Ｘの値が膜厚方向に
連続的に変化するＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を形成する
ことを特徴としている。
【００２０】金属Ｔｉ単層膜を、真空蒸着法、マグネト
ロンスパッタリング法、及びレーザーアブレーション法
からなる群より選ばれる少なくとも１つの方法により形
成した後、酸素雰囲気中又は大気中で熱処理を行って金
属Ｔｉ単層膜を酸化させ、酸素組成Ｘの値が膜厚方向に
連続的に変化するＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を形成する
ようにした場合にも、酸素組成Ｘの値を制御して、膜厚
方向の所定の位置では金属Ｔｉの割合を高くすることに
より密着性を向上させることが可能になる一方、膜厚方
向の他の所定の位置ではＴｉ酸化物の割合を高くするこ
とにより、十分なバリア性を確保することができる。そ
の結果、特性が良好で、電極の密着性に優れた信頼性の
高い圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
ロンスパッタリング法、及びレーザーアブレーション法
からなる群より選ばれる少なくとも１つの方法により形
成した後、酸素雰囲気中又は大気中で熱処理を行って金
属Ｔｉ単層膜を酸化させ、酸素組成Ｘの値が膜厚方向に
連続的に変化するＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を形成する
ようにした場合にも、酸素組成Ｘの値を制御して、膜厚
方向の所定の位置では金属Ｔｉの割合を高くすることに
より密着性を向上させることが可能になる一方、膜厚方
向の他の所定の位置ではＴｉ酸化物の割合を高くするこ
とにより、十分なバリア性を確保することができる。そ
の結果、特性が良好で、電極の密着性に優れた信頼性の
高い圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
【００２１】また、請求項７の電極構造の形成方法は、
前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の酸素組成Ｘの値を膜厚
方向に連続的に変化させるにあたって、前記基板と接す
る界面におけるＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の組成（初期
組成）がＴｉであり、成膜の進行に伴って酸素組成Ｘの
値が大きくなり、前記下部電極膜と接する界面における
ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の組成（最終組成）がＴｉＯ2
となるように変化させることを特徴としている。
前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の酸素組成Ｘの値を膜厚
方向に連続的に変化させるにあたって、前記基板と接す
る界面におけるＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の組成（初期
組成）がＴｉであり、成膜の進行に伴って酸素組成Ｘの
値が大きくなり、前記下部電極膜と接する界面における
ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の組成（最終組成）がＴｉＯ2
となるように変化させることを特徴としている。
【００２２】酸素組成Ｘの値を膜厚方向に連続的に変化
させるにあたって、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の、基板
と接する界面の組成（初期組成）がＴｉ（すなわち、酸
素組成Ｘが０の金属Ｔｉ）であり、下部電極膜と接する
界面の組成（最終組成）がＴｉＯ2（すなわち、酸素組
成Ｘが２のＴｉ酸化物）であるような態様で変化させる
ことにより、特性が良好で、電極の密着性に優れた信頼
性の高い圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
させるにあたって、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の、基板
と接する界面の組成（初期組成）がＴｉ（すなわち、酸
素組成Ｘが０の金属Ｔｉ）であり、下部電極膜と接する
界面の組成（最終組成）がＴｉＯ2（すなわち、酸素組
成Ｘが２のＴｉ酸化物）であるような態様で変化させる
ことにより、特性が良好で、電極の密着性に優れた信頼
性の高い圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
【００２３】また、請求項８の電極構造の形成方法は、
前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜上に前記下部電極膜を形
成する工程において、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、及びＰｄから
なる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなる単層
膜、又は、該少なくとも１種の金属からなる単層膜を２
以上組み合わせた多層構造膜を形成することを特徴とし
ている。
前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜上に前記下部電極膜を形
成する工程において、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、及びＰｄから
なる群より選ばれる少なくとも１種の金属からなる単層
膜、又は、該少なくとも１種の金属からなる単層膜を２
以上組み合わせた多層構造膜を形成することを特徴とし
ている。
【００２４】本願発明の電極構造の形成方法において
は、下部電極膜の構成材料及び下部電極膜の構成につい
ては特別の制約はないが、下部電極膜の構成材料とし
て、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、及びＰｄからなる群より選ばれ
る少なくとも１種の金属を用い、下部電極膜を、これら
の金属からなる単層膜、あるいは、かかる単層膜を２以
上組み合わせた多層構造膜とすることにより、基板への
密着性が良好で、所望の特性を備えた信頼性の高い圧電
薄膜共振子を確実に得ることが可能になる。
は、下部電極膜の構成材料及び下部電極膜の構成につい
ては特別の制約はないが、下部電極膜の構成材料とし
て、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、及びＰｄからなる群より選ばれ
る少なくとも１種の金属を用い、下部電極膜を、これら
の金属からなる単層膜、あるいは、かかる単層膜を２以
上組み合わせた多層構造膜とすることにより、基板への
密着性が良好で、所望の特性を備えた信頼性の高い圧電
薄膜共振子を確実に得ることが可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の圧電薄膜共振子
の電極構造及び電極構造の形成方法についての実施の形
態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明
する。なお、以下の各実施形態では、図１(ａ)，(ｂ)に
示すように、表面がＳｉＯ2膜２により被覆され、振動
部６に対応する部分の裏面側には、振動部６の振動を阻
害しないように、エッチングによりダイヤフラム部７が
設けられた基板（Ｓｉ基板）１上に、下部電極膜３，圧
電薄膜４、上部電極膜５を順に積層形成してなる圧電薄
膜共振子における電極構造及びその形成方法を例にとっ
て説明する。
の電極構造及び電極構造の形成方法についての実施の形
態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明
する。なお、以下の各実施形態では、図１(ａ)，(ｂ)に
示すように、表面がＳｉＯ2膜２により被覆され、振動
部６に対応する部分の裏面側には、振動部６の振動を阻
害しないように、エッチングによりダイヤフラム部７が
設けられた基板（Ｓｉ基板）１上に、下部電極膜３，圧
電薄膜４、上部電極膜５を順に積層形成してなる圧電薄
膜共振子における電極構造及びその形成方法を例にとっ
て説明する。
【００２６】［実施形態１］ まず、基板として、熱酸化することによりＳｉの表面
を膜厚５００nmのＳｉＯ2膜で被覆した基板（Ｓｉ基
板）を用意する。 そして、この基板をマグネトロンスパッタリング装置
の基板ホルダーに取り付け、背圧５×１０-5Ｐａ程度ま
で真空吸引を行った後、Ａｒガスをチャンバー内に導入
する。 それから、金属Ｔｉをターゲットとして用い、Ａｒガ
ス圧を０．１〜０．５Ｐａとして、時間制御により膜厚
１０nmのＴｉ膜を形成する。 それから、放電を継続したままチャンバー内にＯ2ガ
スを導入し、反応性スパッタリングによりＴｉＯx膜の
成膜を開始する。初期のＯ2ガス流量はＡｒ２０SCCMに
対して１SCCMとし、その後連続的にＯ2ガス流量を１０S
CCMまで増加させることにより、全膜厚が５０nmのＴｉ
Ｏx膜を成膜する。 そして、この時点で一旦放電を停止し、カソードをＰ
ｔに切り替えた後、再びＡｒガスを導入して下部電極膜
であるＰｔ膜（膜厚２００nm）の成膜を行う。
を膜厚５００nmのＳｉＯ2膜で被覆した基板（Ｓｉ基
板）を用意する。 そして、この基板をマグネトロンスパッタリング装置
の基板ホルダーに取り付け、背圧５×１０-5Ｐａ程度ま
で真空吸引を行った後、Ａｒガスをチャンバー内に導入
する。 それから、金属Ｔｉをターゲットとして用い、Ａｒガ
ス圧を０．１〜０．５Ｐａとして、時間制御により膜厚
１０nmのＴｉ膜を形成する。 それから、放電を継続したままチャンバー内にＯ2ガ
スを導入し、反応性スパッタリングによりＴｉＯx膜の
成膜を開始する。初期のＯ2ガス流量はＡｒ２０SCCMに
対して１SCCMとし、その後連続的にＯ2ガス流量を１０S
CCMまで増加させることにより、全膜厚が５０nmのＴｉ
Ｏx膜を成膜する。 そして、この時点で一旦放電を停止し、カソードをＰ
ｔに切り替えた後、再びＡｒガスを導入して下部電極膜
であるＰｔ膜（膜厚２００nm）の成膜を行う。
【００２７】これにより、図２に示すように、表面がＳ
ｉＯ2膜２により被覆された基板１上に、接着層として
機能するＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜１１、すなわち、Ｔ
ｉ層（Ｘ＝０）（最下層）１２、ＴｉＯx層（０＜Ｘ＜
２）（中間層）１３、ＴｉＯ2層（Ｘ＝２）（表面層）
１４が連続して成膜されたＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜
（接着層）１１が形成され、さらに、接着層１１上に、
下層電極膜であるＰｔ電極膜３が形成された電極構造が
形成される。そして、このＰｔ電極膜３の上に圧電薄膜
４、上部電極膜５を順次形成することにより、図１に示
すような圧電薄膜共振子が形成される。
ｉＯ2膜２により被覆された基板１上に、接着層として
機能するＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜１１、すなわち、Ｔ
ｉ層（Ｘ＝０）（最下層）１２、ＴｉＯx層（０＜Ｘ＜
２）（中間層）１３、ＴｉＯ2層（Ｘ＝２）（表面層）
１４が連続して成膜されたＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜
（接着層）１１が形成され、さらに、接着層１１上に、
下層電極膜であるＰｔ電極膜３が形成された電極構造が
形成される。そして、このＰｔ電極膜３の上に圧電薄膜
４、上部電極膜５を順次形成することにより、図１に示
すような圧電薄膜共振子が形成される。
【００２８】［特性の確認］ Ｐｔ電極膜へのＴｉの拡散の有無の確認 上記実施形態の方法により形成したＰｔ電極膜に真空中
で熱処理を施し、ＴｉＯ2（０≦Ｘ≦２）膜との間の相
互拡散の状態を調べた。なお、熱処理温度（アニール温
度）は、圧電薄膜（ペロブスカイト型圧電材料）の結晶
化温度を考慮して５００℃とした。そして、アニール後
におけるＰｔ電極膜中へのＴｉの拡散状態を、オージェ
電子分光の深さ方向組成分析により調べた結果、Ｐｔ電
極膜中へのＴｉの拡散はまったく認められないことが確
認された。
で熱処理を施し、ＴｉＯ2（０≦Ｘ≦２）膜との間の相
互拡散の状態を調べた。なお、熱処理温度（アニール温
度）は、圧電薄膜（ペロブスカイト型圧電材料）の結晶
化温度を考慮して５００℃とした。そして、アニール後
におけるＰｔ電極膜中へのＴｉの拡散状態を、オージェ
電子分光の深さ方向組成分析により調べた結果、Ｐｔ電
極膜中へのＴｉの拡散はまったく認められないことが確
認された。
【００２９】密着性評価試験 Ｐｔ電極膜（下部電極膜）の基板への密着性を調べるた
め、Ｐｔ電極膜が形成された基板上に、密着強度評価用
のテープを貼り付けた後、テープを基板に対して直角を
保ったまま剥がして行くテープ剥離試験を行った。この
テープ剥離試験において、下部電極膜のハガレはまった
く発生せず、十分な密着性を有していることが確認され
た。
め、Ｐｔ電極膜が形成された基板上に、密着強度評価用
のテープを貼り付けた後、テープを基板に対して直角を
保ったまま剥がして行くテープ剥離試験を行った。この
テープ剥離試験において、下部電極膜のハガレはまった
く発生せず、十分な密着性を有していることが確認され
た。
【００３０】以上の結果から、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）
膜１１を構成するＴｉＯ2層（表面層）１４及びＴｉＯx
層（中間層）１３により相互拡散が防止されるととも
に、金属Ｔｉ層（最下層）１２により下部電極膜の密着
性が確保され、本願発明の目的が達成されることが確認
された。
膜１１を構成するＴｉＯ2層（表面層）１４及びＴｉＯx
層（中間層）１３により相互拡散が防止されるととも
に、金属Ｔｉ層（最下層）１２により下部電極膜の密着
性が確保され、本願発明の目的が達成されることが確認
された。
【００３１】［実施形態２］ まず、基板として、熱酸化することによりＳｉの表面
を膜厚５００nmのＳｉＯ2膜で被覆した基板（Ｓｉ基
板）を用意する。 そして、この基板をマグネトロンスパッタリング装置
の基板ホルダーに取り付け、背圧５×１０-5Ｐａ程度ま
で真空吸引を行った後、Ａｒガスをチャンバー内に導入
する。 それから、金属Ｔｉをターゲットとして用い、Ａｒガ
ス圧を０．１〜０．５Ｐａとして、時間制御により膜厚
５０nmのＴｉ単層膜を形成した後、一旦放電を停止す
る。 そして、放電を停止した状態で、チャンバー内にＯ2
ガスを導入し、輻射式ヒータを用いてＴｉ単層膜の表面
を加熱して、表面にＴｉ酸化膜を形成した後、Ｏ2の導
入を停止する。 次いで、カソードをＰｔに切り替えた後、再びＡｒガ
スを導入して下部電極膜であるＰｔ膜（膜厚２００nm）
の成膜を行う。
を膜厚５００nmのＳｉＯ2膜で被覆した基板（Ｓｉ基
板）を用意する。 そして、この基板をマグネトロンスパッタリング装置
の基板ホルダーに取り付け、背圧５×１０-5Ｐａ程度ま
で真空吸引を行った後、Ａｒガスをチャンバー内に導入
する。 それから、金属Ｔｉをターゲットとして用い、Ａｒガ
ス圧を０．１〜０．５Ｐａとして、時間制御により膜厚
５０nmのＴｉ単層膜を形成した後、一旦放電を停止す
る。 そして、放電を停止した状態で、チャンバー内にＯ2
ガスを導入し、輻射式ヒータを用いてＴｉ単層膜の表面
を加熱して、表面にＴｉ酸化膜を形成した後、Ｏ2の導
入を停止する。 次いで、カソードをＰｔに切り替えた後、再びＡｒガ
スを導入して下部電極膜であるＰｔ膜（膜厚２００nm）
の成膜を行う。
【００３２】これにより、上記実施形態１の場合と同様
（図２参照）に、表面がＳｉＯ2膜２により被覆された
基板１上に、接着層として機能するＴｉＯX（０≦Ｘ≦
２）膜１１が形成され、さらに、接着層１１上に、下層
電極膜であるＰｔ電極膜３が形成された電極構造が形成
される。そして、このＰｔ電極膜３の上に圧電薄膜４、
上部電極膜５を順次形成することにより、図１に示すよ
うな圧電薄膜共振子が形成される。
（図２参照）に、表面がＳｉＯ2膜２により被覆された
基板１上に、接着層として機能するＴｉＯX（０≦Ｘ≦
２）膜１１が形成され、さらに、接着層１１上に、下層
電極膜であるＰｔ電極膜３が形成された電極構造が形成
される。そして、このＰｔ電極膜３の上に圧電薄膜４、
上部電極膜５を順次形成することにより、図１に示すよ
うな圧電薄膜共振子が形成される。
【００３３】また、特性を確認するため、上記実施形態
１の場合と同様にして、Ｐｔ電極膜へのＴｉの拡散の有
無及び、基板へのＰｔ電極膜の密着性を調べた結果、上
記実施形態１の場合と同様に、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）
膜１１を構成するＴｉＯ2層（表面層）１４及びＴｉＯx
層（中間層）１３により相互拡散が防止されるととも
に、金属Ｔｉ層（最下層）１２により下部電極膜の密着
性が確保され、本願発明の目的が達成されることが確認
された。
１の場合と同様にして、Ｐｔ電極膜へのＴｉの拡散の有
無及び、基板へのＰｔ電極膜の密着性を調べた結果、上
記実施形態１の場合と同様に、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）
膜１１を構成するＴｉＯ2層（表面層）１４及びＴｉＯx
層（中間層）１３により相互拡散が防止されるととも
に、金属Ｔｉ層（最下層）１２により下部電極膜の密着
性が確保され、本願発明の目的が達成されることが確認
された。
【００３４】［実施形態３］ まず、基板として、熱酸化することによりＳｉの表面
を膜厚５００nmのＳｉＯ2膜で被覆した基板（Ｓｉ基
板）を用意する。 そして、この基板をマグネトロンスパッタリング装置
の基板ホルダーに取り付け、背圧５×１０-5Ｐａ程度ま
で真空吸引を行った後、Ａｒガスをチャンバー内に導入
する。 それから、金属Ｔｉをターゲットとして用い、Ａｒガ
ス圧を０．１〜０．５Ｐａとして、時間制御により膜厚
５０nmのＴｉ単層膜を形成した後、放電を停止し、表面
にＴｉ単層膜が形成された基板を一旦チャンバーから取
り出す。 そして、取り出された基板をオーブンに入れて、大気
中でアニールを施し、Ｔｉ単層膜の表面にＴｉ酸化膜を
形成する。 次いで、カソードをＰｔに切り替えた後、再びＡｒガ
スを導入して下部電極層であるＰｔ膜（膜厚２００nm）
の成膜を行う。
を膜厚５００nmのＳｉＯ2膜で被覆した基板（Ｓｉ基
板）を用意する。 そして、この基板をマグネトロンスパッタリング装置
の基板ホルダーに取り付け、背圧５×１０-5Ｐａ程度ま
で真空吸引を行った後、Ａｒガスをチャンバー内に導入
する。 それから、金属Ｔｉをターゲットとして用い、Ａｒガ
ス圧を０．１〜０．５Ｐａとして、時間制御により膜厚
５０nmのＴｉ単層膜を形成した後、放電を停止し、表面
にＴｉ単層膜が形成された基板を一旦チャンバーから取
り出す。 そして、取り出された基板をオーブンに入れて、大気
中でアニールを施し、Ｔｉ単層膜の表面にＴｉ酸化膜を
形成する。 次いで、カソードをＰｔに切り替えた後、再びＡｒガ
スを導入して下部電極層であるＰｔ膜（膜厚２００nm）
の成膜を行う。
【００３５】これにより、上記実施形態１の場合と同様
（図２参照）に、表面がＳｉＯ2膜２により被覆された
基板１上に、接着層として機能するＴｉＯX（０≦Ｘ≦
２）膜１１が形成され、さらに、接着層１１上に、下層
電極膜であるＰｔ電極膜３が形成された電極構造が形成
される。そして、このＰｔ電極膜３の上に圧電薄膜４、
上部電極膜５を順次形成することにより、図１に示すよ
うな圧電薄膜共振子が形成される。
（図２参照）に、表面がＳｉＯ2膜２により被覆された
基板１上に、接着層として機能するＴｉＯX（０≦Ｘ≦
２）膜１１が形成され、さらに、接着層１１上に、下層
電極膜であるＰｔ電極膜３が形成された電極構造が形成
される。そして、このＰｔ電極膜３の上に圧電薄膜４、
上部電極膜５を順次形成することにより、図１に示すよ
うな圧電薄膜共振子が形成される。
【００３６】また、特性を確認するため、上記実施形態
１の場合と同様にして、Ｐｔ電極膜へのＴｉの拡散の有
無及び、基板へのＰｔ電極膜の密着性を調べた結果、上
記実施形態１の場合と同様に、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）
膜１１を構成するＴｉＯ2層（表面層）１４及びＴｉＯx
層（中間層）１３により相互拡散が防止されるととも
に、金属Ｔｉ層（最下層）１２により下部電極膜の密着
性が確保され、本願発明の目的が達成されることが確認
された。
１の場合と同様にして、Ｐｔ電極膜へのＴｉの拡散の有
無及び、基板へのＰｔ電極膜の密着性を調べた結果、上
記実施形態１の場合と同様に、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）
膜１１を構成するＴｉＯ2層（表面層）１４及びＴｉＯx
層（中間層）１３により相互拡散が防止されるととも
に、金属Ｔｉ層（最下層）１２により下部電極膜の密着
性が確保され、本願発明の目的が達成されることが確認
された。
【００３７】なお、上記実施形態１〜３では、下部電極
膜がＰｔ電極膜の単層膜である場合を例にとって説明し
たが、下部電極膜を構成する材料としては、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ａｌ、Ｐｄなどの種々の材料を用いることが可能で
ある。また、電極膜の構造としては、単層膜としたり、
これらの金属からなる単層膜を２以上組み合わせた多層
構造膜としたりすることが可能である。
膜がＰｔ電極膜の単層膜である場合を例にとって説明し
たが、下部電極膜を構成する材料としては、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ａｌ、Ｐｄなどの種々の材料を用いることが可能で
ある。また、電極膜の構造としては、単層膜としたり、
これらの金属からなる単層膜を２以上組み合わせた多層
構造膜としたりすることが可能である。
【００３８】なお、本願発明は、上記実施形態１〜３に
限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内におい
て、種々の応用、変形を加えることが可能である。
限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内におい
て、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００３９】
【発明の効果】上述のように、本願発明（請求項１）の
圧電薄膜共振子の電極構造は、接着層として機能するＴ
ｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を介して、下部電極膜を基板上
に配設するとともに、ＴｉＯX膜の酸素組成Ｘの値を、
基板側から下部電極膜側に向かって、膜厚方向に連続的
に変化させるようにしているので、膜厚方向の所定の位
置では金属Ｔｉの割合を高くして（すなわち、酸素組成
Ｘの値を小さくして）、密着性を向上させることが可能
になる一方、膜厚方向の他の所定の位置ではＴｉ酸化物
の割合を高くする（すなわち、酸素組成Ｘの値を大きく
する）ことにより、十分なバリア性を確保することがで
きる。その結果、特性が良好で、電極の密着性に優れた
信頼性の高い圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
圧電薄膜共振子の電極構造は、接着層として機能するＴ
ｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を介して、下部電極膜を基板上
に配設するとともに、ＴｉＯX膜の酸素組成Ｘの値を、
基板側から下部電極膜側に向かって、膜厚方向に連続的
に変化させるようにしているので、膜厚方向の所定の位
置では金属Ｔｉの割合を高くして（すなわち、酸素組成
Ｘの値を小さくして）、密着性を向上させることが可能
になる一方、膜厚方向の他の所定の位置ではＴｉ酸化物
の割合を高くする（すなわち、酸素組成Ｘの値を大きく
する）ことにより、十分なバリア性を確保することがで
きる。その結果、特性が良好で、電極の密着性に優れた
信頼性の高い圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
【００４０】また、請求項２の圧電薄膜共振子の電極構
造のように、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の、基板と接す
る界面の組成（初期組成）がＴｉであり、下部電極膜と
接する界面の組成（最終組成）がＴｉＯ2であるよう
に、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の組成を制御するように
した場合、下層電極膜の基板への密着性を十分に向上さ
せることが可能になるとともに、十分なバリア性を確保
することが可能になり、本願発明をより実効あらしめる
ことができる。
造のように、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の、基板と接す
る界面の組成（初期組成）がＴｉであり、下部電極膜と
接する界面の組成（最終組成）がＴｉＯ2であるよう
に、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の組成を制御するように
した場合、下層電極膜の基板への密着性を十分に向上さ
せることが可能になるとともに、十分なバリア性を確保
することが可能になり、本願発明をより実効あらしめる
ことができる。
【００４１】また、請求項３の圧電薄膜共振子の電極構
造のように、下部電極膜の構成材料として、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ａｌ、及びＰｄからなる群より選ばれる少なくとも
１種の金属を用い、下部電極膜を、これらの金属からな
る単層膜、あるいは、かかる単層膜を２以上組み合わせ
た多層構造膜とした場合、基板への密着性が良好な電極
を備え、かつ、所望の特性を備えた信頼性の高い圧電薄
膜共振子を得ることができるようになる。
造のように、下部電極膜の構成材料として、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ａｌ、及びＰｄからなる群より選ばれる少なくとも
１種の金属を用い、下部電極膜を、これらの金属からな
る単層膜、あるいは、かかる単層膜を２以上組み合わせ
た多層構造膜とした場合、基板への密着性が良好な電極
を備え、かつ、所望の特性を備えた信頼性の高い圧電薄
膜共振子を得ることができるようになる。
【００４２】また、本願発明（請求項４）の電極構造の
形成方法は、基板上に、接着層として機能する、酸素組
成Ｘの値が膜厚方向に連続的に変化するＴｉＯX（０≦
Ｘ≦２）膜を形成する工程と、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）
膜上に下部電極膜を形成する工程とを備えているので、
この方法を用いることにより請求項１〜３のいずれかに
記載の圧電薄膜共振子の電極構造を確実に形成すること
が可能になる。
形成方法は、基板上に、接着層として機能する、酸素組
成Ｘの値が膜厚方向に連続的に変化するＴｉＯX（０≦
Ｘ≦２）膜を形成する工程と、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）
膜上に下部電極膜を形成する工程とを備えているので、
この方法を用いることにより請求項１〜３のいずれかに
記載の圧電薄膜共振子の電極構造を確実に形成すること
が可能になる。
【００４３】また、請求項５の電極構造の形成方法のよ
うに、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を、真空蒸着法、マグ
ネトロンスパッタリング法、及びレーザーアブレーショ
ン法からなる群より選ばれる少なくとも１つの方法によ
り形成するとともに、ＴｉＯ X（０≦Ｘ≦２）膜の成膜
工程における酸化ガスの流量を調整することによって酸
素組成Ｘの値を制御し、酸素組成Ｘの値を膜厚方向に連
続的に変化させるようにした場合、膜厚方向の所定の位
置では金属Ｔｉの割合を高くする（すなわち、酸素組成
Ｘの値を小さくする）ことにより密着性を向上させるこ
とが可能になる一方、膜厚方向の他の所定の位置ではＴ
ｉ酸化物の割合を高くする（すなわち、酸素組成Ｘの値
を大きくする）ことにより、十分なバリア性を確保する
ことができる。その結果、特性が良好で、電極の密着性
に優れた信頼性の高い圧電薄膜共振子を得ることが可能
になる。
うに、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を、真空蒸着法、マグ
ネトロンスパッタリング法、及びレーザーアブレーショ
ン法からなる群より選ばれる少なくとも１つの方法によ
り形成するとともに、ＴｉＯ X（０≦Ｘ≦２）膜の成膜
工程における酸化ガスの流量を調整することによって酸
素組成Ｘの値を制御し、酸素組成Ｘの値を膜厚方向に連
続的に変化させるようにした場合、膜厚方向の所定の位
置では金属Ｔｉの割合を高くする（すなわち、酸素組成
Ｘの値を小さくする）ことにより密着性を向上させるこ
とが可能になる一方、膜厚方向の他の所定の位置ではＴ
ｉ酸化物の割合を高くする（すなわち、酸素組成Ｘの値
を大きくする）ことにより、十分なバリア性を確保する
ことができる。その結果、特性が良好で、電極の密着性
に優れた信頼性の高い圧電薄膜共振子を得ることが可能
になる。
【００４４】また、請求項６の電極構造の形成方法のよ
うに、金属Ｔｉ単層膜を、真空蒸着法、マグネトロンス
パッタリング法、及びレーザーアブレーション法からな
る群より選ばれる少なくとも１つの方法により形成した
後、酸素雰囲気中又は大気中で熱処理を行って金属Ｔｉ
単層膜を酸化させ、酸素組成Ｘの値が膜厚方向に連続的
に変化するＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を形成するように
した場合にも、酸素組成Ｘの値を制御して、膜厚方向の
所定の位置では金属Ｔｉの割合を高くすることにより密
着性を向上させることが可能になる一方、膜厚方向の他
の所定の位置ではＴｉ酸化物の割合を高くすることによ
り、十分なバリア性を確保することができる。その結
果、特性が良好で、電極の密着性に優れた信頼性の高い
圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
うに、金属Ｔｉ単層膜を、真空蒸着法、マグネトロンス
パッタリング法、及びレーザーアブレーション法からな
る群より選ばれる少なくとも１つの方法により形成した
後、酸素雰囲気中又は大気中で熱処理を行って金属Ｔｉ
単層膜を酸化させ、酸素組成Ｘの値が膜厚方向に連続的
に変化するＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を形成するように
した場合にも、酸素組成Ｘの値を制御して、膜厚方向の
所定の位置では金属Ｔｉの割合を高くすることにより密
着性を向上させることが可能になる一方、膜厚方向の他
の所定の位置ではＴｉ酸化物の割合を高くすることによ
り、十分なバリア性を確保することができる。その結
果、特性が良好で、電極の密着性に優れた信頼性の高い
圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
【００４５】また、請求項７の電極構造の形成方法のよ
うに、酸素組成Ｘの値を膜厚方向に連続的に変化させる
にあたって、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の、基板と接す
る界面の組成（初期組成）がＴｉ（すなわち、酸素組成
Ｘが０の金属Ｔｉ）であり、下部電極膜と接する界面の
組成（最終組成）がＴｉＯ2（すなわち、酸素組成Ｘが
２のＴｉ酸化物）であるような態様で変化させることに
より、特性が良好で、電極の密着性に優れた信頼性の高
い圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
うに、酸素組成Ｘの値を膜厚方向に連続的に変化させる
にあたって、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の、基板と接す
る界面の組成（初期組成）がＴｉ（すなわち、酸素組成
Ｘが０の金属Ｔｉ）であり、下部電極膜と接する界面の
組成（最終組成）がＴｉＯ2（すなわち、酸素組成Ｘが
２のＴｉ酸化物）であるような態様で変化させることに
より、特性が良好で、電極の密着性に優れた信頼性の高
い圧電薄膜共振子を得ることが可能になる。
【００４６】また、請求項８の電極構造の形成方法のよ
うに、下部電極膜の構成材料として、Ｐｔ、Ａｕ、Ａ
ｌ、及びＰｄからなる群より選ばれる少なくとも１種の
金属を用い、下部電極膜を、これらの金属からなる単層
膜、あるいは、かかる単層膜を２以上組み合わせた多層
構造膜とするようにした場合、基板への密着性が良好
で、所望の特性を備えた信頼性の高い圧電薄膜共振子を
確実に得ることが可能になる。
うに、下部電極膜の構成材料として、Ｐｔ、Ａｕ、Ａ
ｌ、及びＰｄからなる群より選ばれる少なくとも１種の
金属を用い、下部電極膜を、これらの金属からなる単層
膜、あるいは、かかる単層膜を２以上組み合わせた多層
構造膜とするようにした場合、基板への密着性が良好
で、所望の特性を備えた信頼性の高い圧電薄膜共振子を
確実に得ることが可能になる。
【図１】本願発明の電極構造を有する下部電極膜を備え
た圧電薄膜共振子の構造を示す図であり、(ａ)は正面断
面図、(ｂ)は平面図である。
た圧電薄膜共振子の構造を示す図であり、(ａ)は正面断
面図、(ｂ)は平面図である。
【図２】本願発明の一実施形態にかかる電極構造を備え
た圧電薄膜共振子の下部電極膜の構造を模式的に示す断
面図である。
た圧電薄膜共振子の下部電極膜の構造を模式的に示す断
面図である。
１ 基板（Ｓｉ基板） ２ ＳｉＯ2膜 ３ Ｐｔ電極膜（下部電極膜） ４ 圧電薄膜 ５ 上部電極膜 ６ 振動部 ７ ダイヤフラム部 １１ ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜（接着層） １２ Ｔｉ層（最下層） １３ ＴｉＯx層（中間層） １４ ＴｉＯ2層（表面層）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 孝裕 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 4K029 AA06 BA17 BA48 BB01 BB02 BC00 BD00 CA02 CA06 DB20 EA04 FA07 GA01 5F058 BA10 BD01 BD04 BD05 BF12 BF17 BF29 BF73 5J108 BB04 CC04 CC11 EE07 FF03 FF05 KK02 MM14
Claims (8)
- 【請求項１】基板上に下部電極膜、圧電薄膜、上部電極
膜を順に積層形成してなる圧電薄膜共振子の電極構造で
あって、 前記下部電極膜が、接着層として機能するＴｉＯX（０
≦Ｘ≦２）膜を介して基板上に配設されており、かつ、 前記ＴｉＯX膜の酸素組成Ｘの値が、前記基板側から前
記下部電極膜側に向かって、膜厚方向に連続的に変化し
ていることを特徴とする圧電薄膜共振子の電極構造。 - 【請求項２】前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の、前記基
板と接する界面の組成（初期組成）がＴｉであり、前記
下部電極膜と接する界面の組成（最終組成）がＴｉＯ2
であることを特徴とする請求項１記載の圧電薄膜共振子
の電極構造。 - 【請求項３】前記下部電極膜が、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、及
びＰｄからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属か
らなる単層膜、又は、該少なくとも１種の金属からなる
単層膜を２以上組み合わせた多層構造膜であることを特
徴とする請求項１又は２記載の圧電薄膜共振子の電極構
造。 - 【請求項４】基板上に下部電極膜、圧電薄膜、上部電極
膜を順に積層形成してなる圧電薄膜共振子の電極構造の
形成方法であって、 前記基板上に、接着層として機能する、酸素組成Ｘの値
が膜厚方向に連続的に変化するＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）
膜を形成する工程と、 前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜上に前記下部電極膜を形
成する工程とを具備することを特徴とする電極構造の形
成方法。 - 【請求項５】前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜を、真空蒸
着法、マグネトロンスパッタリング法、及びレーザーア
ブレーション法からなる群より選ばれる少なくとも１つ
の方法により成膜するとともに、ＴｉＯX（０≦Ｘ≦
２）膜の成膜工程における酸化ガスの流量を調整するこ
とによって酸素組成Ｘの値を制御し、酸素組成Ｘの値を
膜厚方向に連続的に変化させるようにしたことを特徴と
する請求項４記載の電極構造の形成方法。 - 【請求項６】金属Ｔｉ単層膜を、真空蒸着法、マグネト
ロンスパッタリング法、及びレーザーアブレーション法
からなる群より選ばれる少なくとも１つの方法により形
成した後、酸素雰囲気中又は大気中で熱処理を行って金
属Ｔｉ単層膜を酸化させることにより、酸素組成Ｘの値
が膜厚方向に連続的に変化するＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）
膜を形成することを特徴とする請求項４記載の電極構造
の形成方法。 - 【請求項７】前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の酸素組成
Ｘの値を膜厚方向に連続的に変化させるにあたって、前
記基板と接する界面におけるＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜
の組成（初期組成）がＴｉであり、成膜の進行に伴って
酸素組成Ｘの値が大きくなり、前記下部電極膜と接する
界面におけるＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜の組成（最終組
成）がＴｉＯ2となるように変化させることを特徴とす
る請求項４〜６のいずれかに記載の電極構造の形成方
法。 - 【請求項８】前記ＴｉＯX（０≦Ｘ≦２）膜上に前記下
部電極膜を形成する工程において、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ、
及びＰｄからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属
からなる単層膜、又は、該少なくとも１種の金属からな
る単層膜を２以上組み合わせた多層構造膜を形成するこ
とを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の電極構
造の形成方法。
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