JP2003031863A - 圧電体薄膜素子 - Google Patents
圧電体薄膜素子Info
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- JP2003031863A JP2003031863A JP2001217998A JP2001217998A JP2003031863A JP 2003031863 A JP2003031863 A JP 2003031863A JP 2001217998 A JP2001217998 A JP 2001217998A JP 2001217998 A JP2001217998 A JP 2001217998A JP 2003031863 A JP2003031863 A JP 2003031863A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電体薄膜の結晶化熱処理条件に影響され
ず、製造に厳密な制御を必要としない〈１１１〉方位へ
高配向したＰＺＴ系の圧電体薄膜素子圧を提供する。 【解決手段】 （１１１）配向のＰｔ下部電極とその上
に形成された（１１１）配向の圧電体薄膜とで、その格
子面間隔の差がＰｔ下部電極の（１１１）面間隔に対し
て２％以内となるように製造する。
ず、製造に厳密な制御を必要としない〈１１１〉方位へ
高配向したＰＺＴ系の圧電体薄膜素子圧を提供する。 【解決手段】 （１１１）配向のＰｔ下部電極とその上
に形成された（１１１）配向の圧電体薄膜とで、その格
子面間隔の差がＰｔ下部電極の（１１１）面間隔に対し
て２％以内となるように製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータや
センサ等に用いる圧電体薄膜素子に関するものである。
センサ等に用いる圧電体薄膜素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｐｂ，Ｚｒ，ＴｉおよびＯを主成分とす
る圧電体（以下、ＰＺＴと称する）の薄膜は、圧電定数
が高いのでアクチュエータ、センサ等によく用いられて
いる。バルク状のＰＺＴは、相境界組成の近傍で高い圧
電定数を示し、自発分極方向である〈１１１〉方位で圧
電定数が大きくなる。多結晶のバルクでは、各結晶粒の
面方向がランダムになっているため、圧電定数は各面方
位の平均的な値になってしまう。
る圧電体（以下、ＰＺＴと称する）の薄膜は、圧電定数
が高いのでアクチュエータ、センサ等によく用いられて
いる。バルク状のＰＺＴは、相境界組成の近傍で高い圧
電定数を示し、自発分極方向である〈１１１〉方位で圧
電定数が大きくなる。多結晶のバルクでは、各結晶粒の
面方向がランダムになっているため、圧電定数は各面方
位の平均的な値になってしまう。
【０００３】ＰＺＴの薄膜は、一般にスパッタリング
法、ゾルゲル法等により製造される。スパッタリング法
では、金属あるいは酸化物ターゲットを用いて常温でＰ
ＺＴ薄膜を成膜し、６００〜８００℃程度の温度で熱処
理し、結晶化させる。ゾルゲル法では、有機金属化合物
等を含む有機物を基板上にコーティングし、熱分解後
に、６００〜８００℃程度の温度で熱処理し、結晶化さ
せる。スパッタリング法及びゾルゲル法ともに、成膜し
て得られるＰＺＴ薄膜は、バルク状の場合と異なり、成
膜条件によりある特定の面方位に優先配向する。
法、ゾルゲル法等により製造される。スパッタリング法
では、金属あるいは酸化物ターゲットを用いて常温でＰ
ＺＴ薄膜を成膜し、６００〜８００℃程度の温度で熱処
理し、結晶化させる。ゾルゲル法では、有機金属化合物
等を含む有機物を基板上にコーティングし、熱分解後
に、６００〜８００℃程度の温度で熱処理し、結晶化さ
せる。スパッタリング法及びゾルゲル法ともに、成膜し
て得られるＰＺＴ薄膜は、バルク状の場合と異なり、成
膜条件によりある特定の面方位に優先配向する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、ＰＺＴ薄膜を自
発分極方向である〈１１１〉方位に優先配向させたい場
合、その配向性は成膜条件によって左右され、特に結晶
化の熱処理の昇温速度に大きく影響されるので、〈１１
１〉への配向度の高いＰＺＴ薄膜を安定に製造するに
は、結晶化熱処理の昇温速度を厳密に制御する必要があ
る。この昇温速度の制御には、熱処理装置で一度に熱処
理する量の影響、同装置の稼働初期と連続稼働時とでの
環境差等を吸収する制御も必要となるので、結局、熱処
理装置も高価になってしまうという欠点があった。
発分極方向である〈１１１〉方位に優先配向させたい場
合、その配向性は成膜条件によって左右され、特に結晶
化の熱処理の昇温速度に大きく影響されるので、〈１１
１〉への配向度の高いＰＺＴ薄膜を安定に製造するに
は、結晶化熱処理の昇温速度を厳密に制御する必要があ
る。この昇温速度の制御には、熱処理装置で一度に熱処
理する量の影響、同装置の稼働初期と連続稼働時とでの
環境差等を吸収する制御も必要となるので、結局、熱処
理装置も高価になってしまうという欠点があった。
【０００５】本発明はかかる事情に鑑みて提案されたも
のであり、結晶化熱処理の昇温速度に大きく影響され
ず、安定して〈１１１〉方位へ優先配向した圧電体薄膜
素子を提供することを目的とする。
のであり、結晶化熱処理の昇温速度に大きく影響され
ず、安定して〈１１１〉方位へ優先配向した圧電体薄膜
素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｐｔ下部電極
と、Ｐｔ下部電極上に形成されたＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉおよ
びＯを主成分とするペロブスカイト型圧電体薄膜とを少
なくとも備えた圧電体薄膜素子で、このペロブスカイト
型圧電体薄膜の（１１１）の面間隔とＰｔ下部電極の
（１１１）の面間隔との差が、Ｐｔ下部電極の（１１
１）の面間隔に対して２％以内であることを特徴とする
ものである。
と、Ｐｔ下部電極上に形成されたＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉおよ
びＯを主成分とするペロブスカイト型圧電体薄膜とを少
なくとも備えた圧電体薄膜素子で、このペロブスカイト
型圧電体薄膜の（１１１）の面間隔とＰｔ下部電極の
（１１１）の面間隔との差が、Ｐｔ下部電極の（１１
１）の面間隔に対して２％以内であることを特徴とする
ものである。
【０００７】上記の圧電体薄膜素子は、圧電体薄膜の結
晶化熱処理の昇温速度に関わらず〈１１１〉方位への配
向度が高いため、圧電特性が優れ、特性バラツキも小さ
く、より安定に製造できる。
晶化熱処理の昇温速度に関わらず〈１１１〉方位への配
向度が高いため、圧電特性が優れ、特性バラツキも小さ
く、より安定に製造できる。
【０００８】本発明のペロブスカイト型圧電体薄膜の
（１１１）面の面間隔の調整は特に限定されず、結果的
に上記の条件を満たせばよい。調整方法の一つとして、
例えば、圧電体薄膜の組成制御がある。その一つの例と
して、該圧電体薄膜の主成分であるＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，
Ｏの内のＰｂの一部をＢｉで置換したものが挙げられ
る。またほかの一例として、該圧電体薄膜の主成分であ
るＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｏの内のＺｒおよびＴｉから選ば
れる少なくとも一種の一部をＮｂ，ＮｉおよびＺｎから
選ばれる少なくとも一種で置換したものが挙げられる。
（１１１）面の面間隔の調整は特に限定されず、結果的
に上記の条件を満たせばよい。調整方法の一つとして、
例えば、圧電体薄膜の組成制御がある。その一つの例と
して、該圧電体薄膜の主成分であるＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，
Ｏの内のＰｂの一部をＢｉで置換したものが挙げられ
る。またほかの一例として、該圧電体薄膜の主成分であ
るＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｏの内のＺｒおよびＴｉから選ば
れる少なくとも一種の一部をＮｂ，ＮｉおよびＺｎから
選ばれる少なくとも一種で置換したものが挙げられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の圧電体薄膜素子の概略の
構成例を、図１に断面図で示した。基板１上にＰｔ下部
電極２があり、Ｐｔ下部電極２の上にペロブスカイト型
圧電体薄膜３が形成され、その上に上部電極４（例えば
Ｐｔ）が形成されている。Ｐｔ下部電極２と上部電極４
との間に電圧を印加すれば、圧電体薄膜３は伸縮の動作
をする。
構成例を、図１に断面図で示した。基板１上にＰｔ下部
電極２があり、Ｐｔ下部電極２の上にペロブスカイト型
圧電体薄膜３が形成され、その上に上部電極４（例えば
Ｐｔ）が形成されている。Ｐｔ下部電極２と上部電極４
との間に電圧を印加すれば、圧電体薄膜３は伸縮の動作
をする。
【００１０】Ｐｔ下部電極２は（１１１）に優先配向さ
れている。このＰｔ下部電極２上に、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｏを主成分とするペロブスカイト構造の圧電体薄膜
３を形成する。この形成方法は、（１１１）に優先配向
したＰｔ下部電極２上に、スパッタリング法、ゾルゲル
法等を用い、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｏを主成分とする膜を
成膜し、この膜を熱処理し、ペロブスカイト構造の圧電
体薄膜３とする。
れている。このＰｔ下部電極２上に、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔ
ｉ，Ｏを主成分とするペロブスカイト構造の圧電体薄膜
３を形成する。この形成方法は、（１１１）に優先配向
したＰｔ下部電極２上に、スパッタリング法、ゾルゲル
法等を用い、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｏを主成分とする膜を
成膜し、この膜を熱処理し、ペロブスカイト構造の圧電
体薄膜３とする。
【００１１】スパッタリング法を例とし、更に説明す
る。圧電体薄膜３の組成となる金属あるいは金属酸化物
ターゲットを用い、不活性ガス、必要に応じて酸素ガス
も混合、の雰囲気中で成膜する。この膜を６００〜８０
０℃で結晶化熱処理して、ペロブスカイト構造の圧電体
薄膜３を形成する。
る。圧電体薄膜３の組成となる金属あるいは金属酸化物
ターゲットを用い、不活性ガス、必要に応じて酸素ガス
も混合、の雰囲気中で成膜する。この膜を６００〜８０
０℃で結晶化熱処理して、ペロブスカイト構造の圧電体
薄膜３を形成する。
【００１２】結晶化熱処理をされた圧電体薄膜３はＰ
ｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｏを主成分とするもので、これら元素
で構成される圧電体材料はＰＺＴとして知られている。
ＰＺＴはＰｂＺｒＯ3とＰｂＴｉＯ3の固溶体からなり、
ＺｒとＴｉの比率は圧電特性や結晶の配向性等の必要な
条件に応じて選定する。
ｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｏを主成分とするもので、これら元素
で構成される圧電体材料はＰＺＴとして知られている。
ＰＺＴはＰｂＺｒＯ3とＰｂＴｉＯ3の固溶体からなり、
ＺｒとＴｉの比率は圧電特性や結晶の配向性等の必要な
条件に応じて選定する。
【００１３】図２は結晶のペロブスカイト構造を示す図
で、面や格子点に配置するＡ元素、Ｂ元素、Ｏ（酸素元
素）を示している。ＰＺＴの主成分元素を当てはめる
と、Ａ元素の位置にＰｂが配置され、Ｂ元素の位置にＺ
ｒかＴｉが配置されている構造となり、これは圧電体薄
膜３のベースの結晶構造となる。
で、面や格子点に配置するＡ元素、Ｂ元素、Ｏ（酸素元
素）を示している。ＰＺＴの主成分元素を当てはめる
と、Ａ元素の位置にＰｂが配置され、Ｂ元素の位置にＺ
ｒかＴｉが配置されている構造となり、これは圧電体薄
膜３のベースの結晶構造となる。
【００１４】図３には、このようにＰｔ下部電極２上に
圧電体薄膜３を形成させた状態のサンプルのＸ線回折プ
ロファイル例を示してある。Ｐｔ下部電極２からのＸ線
反射ピークをＰｔ（１１１）、圧電体薄膜３からのＸ線
反射ピークをＰＺＴ（１１１）、ＰＺＴ（１１０）、Ｐ
ＺＴ（１００）のように、結晶面に対応させて示した。
圧電体薄膜３を形成させた状態のサンプルのＸ線回折プ
ロファイル例を示してある。Ｐｔ下部電極２からのＸ線
反射ピークをＰｔ（１１１）、圧電体薄膜３からのＸ線
反射ピークをＰＺＴ（１１１）、ＰＺＴ（１１０）、Ｐ
ＺＴ（１００）のように、結晶面に対応させて示した。
【００１５】圧電体薄膜３の〈１１１〉方位の配向度
（〈１１１〉配向度）は、次のように求めた。ＰＺＴ
（１１１）、ＰＺＴ（１１０）、ＰＺＴ（１００）のＸ
線反射ピーク強度をそれぞれＩ（１１１）、Ｉ（１１
０）、Ｉ（１００）とし、次式から求められる〈１１
１〉配向度を％で表現した。
（〈１１１〉配向度）は、次のように求めた。ＰＺＴ
（１１１）、ＰＺＴ（１１０）、ＰＺＴ（１００）のＸ
線反射ピーク強度をそれぞれＩ（１１１）、Ｉ（１１
０）、Ｉ（１００）とし、次式から求められる〈１１
１〉配向度を％で表現した。
【００１６】
【数１】〈１１１〉配向度＝Ｉ（１１１）／〔Ｉ（１１
１）＋Ｉ（１１０）＋Ｉ（１００）〕
１）＋Ｉ（１１０）＋Ｉ（１００）〕
【００１７】次に、圧電体薄膜３の（１１１）の面間隔
ｄ1とＰｔ下部電極２の（１１１）の面間隔ｄ2の求め方
を、図３を用いて説明する。図３の横軸の角度は２θ
（°）で示され、ＰＺＴ（１１１）がピークになる角度
２θ1及びＰｔ（１１１）がピークになる角度２θ2を図
３から求める。一般に、Ｘ線の波長をλ（使用したＸ線
源はＣｏ）とし、Ｘ線の反射ピークが生じる角度を２θ
とすると、面間隔ｄ＝（λ／２ｓｉｎθ）となり、θ1
とθ2を上式に代入すると、それぞれｄ１とｄ２が求め
られる。
ｄ1とＰｔ下部電極２の（１１１）の面間隔ｄ2の求め方
を、図３を用いて説明する。図３の横軸の角度は２θ
（°）で示され、ＰＺＴ（１１１）がピークになる角度
２θ1及びＰｔ（１１１）がピークになる角度２θ2を図
３から求める。一般に、Ｘ線の波長をλ（使用したＸ線
源はＣｏ）とし、Ｘ線の反射ピークが生じる角度を２θ
とすると、面間隔ｄ＝（λ／２ｓｉｎθ）となり、θ1
とθ2を上式に代入すると、それぞれｄ１とｄ２が求め
られる。
【００１８】既述した方法で、圧電体薄膜３の組成と結
晶化熱処理の条件（熱処理の昇温速度等）を変えて、圧
電体薄膜素子のサンプルを作製した。Ｘ線ディフラクト
メータ（不図示）を使用して、Ｘ線をサンプルへ照射
し、２０から６０°程度に渡って走査させ、図３のよう
なＸ線回折プロファイルを計測した。
晶化熱処理の条件（熱処理の昇温速度等）を変えて、圧
電体薄膜素子のサンプルを作製した。Ｘ線ディフラクト
メータ（不図示）を使用して、Ｘ線をサンプルへ照射
し、２０から６０°程度に渡って走査させ、図３のよう
なＸ線回折プロファイルを計測した。
【００１９】各種サンプルのプロファイルについて、圧
電体薄膜３の〈１１１〉配向度、圧電体薄膜３の（１１
１）面間隔ｄ1、Ｐｔ下部電極２の（１１１）面間隔ｄ2
を計測し、算出した。面間隔は、例えば、圧電体薄膜へ
添加する元素の種類や添加量に依存して変化させる。
電体薄膜３の〈１１１〉配向度、圧電体薄膜３の（１１
１）面間隔ｄ1、Ｐｔ下部電極２の（１１１）面間隔ｄ2
を計測し、算出した。面間隔は、例えば、圧電体薄膜へ
添加する元素の種類や添加量に依存して変化させる。
【００２０】その結果、ｄ1とｄ2との差が、ｄ2に対し
て２％以内になるように設計すれば、〈１１１〉配向度
はほぼ１００％の一定値に保たれ、従来問題であった圧
電体薄膜３の結晶化熱処理での昇温速度の影響は除外さ
れ、高性能品を安定に製造できるようになった。
て２％以内になるように設計すれば、〈１１１〉配向度
はほぼ１００％の一定値に保たれ、従来問題であった圧
電体薄膜３の結晶化熱処理での昇温速度の影響は除外さ
れ、高性能品を安定に製造できるようになった。
【００２１】更に、前記２％以内になるように、圧電体
薄膜３の（１１１）面間隔を設計するための好ましい例
として、１）圧電体薄膜３の主成分の内のＰｂの一部を
Ｂｉで置換する、２）圧電体薄膜３の主成分の内のＺｒ
及びＴｉの少なくとも一種の一部を、Ｎｂ，Ｎｉ及びＺ
ｎの少なくとも一種で置換するということが挙げられ
る。
薄膜３の（１１１）面間隔を設計するための好ましい例
として、１）圧電体薄膜３の主成分の内のＰｂの一部を
Ｂｉで置換する、２）圧電体薄膜３の主成分の内のＺｒ
及びＴｉの少なくとも一種の一部を、Ｎｂ，Ｎｉ及びＺ
ｎの少なくとも一種で置換するということが挙げられ
る。
【００２２】
【実施例】圧電体薄膜素子を、図４の部分断面図を用い
て、より具体的に一実施例を説明する。先ず、直径約７
５ｍｍで厚さが５２５μｍのＳｉ単結晶基板５を用意す
る。基板５の上面は（１００）になっていて、その表面
には０．３μｍのＳｉＯ2熱酸化膜６が被覆されてい
る。
て、より具体的に一実施例を説明する。先ず、直径約７
５ｍｍで厚さが５２５μｍのＳｉ単結晶基板５を用意す
る。基板５の上面は（１００）になっていて、その表面
には０．３μｍのＳｉＯ2熱酸化膜６が被覆されてい
る。
【００２３】マグネトロンスパッタ装置を用い、ＳｉＯ
2熱酸化膜６の上にＴｉ膜７を５０ｎｍの厚さに成膜し
た。成膜時のガス圧は０．５Ｐａで、１ｋＷのＲＦパワ
ーで成膜した。Ｔｉ膜７の上に、ガス圧０．５Ｐａ、Ｒ
Ｆパワー０．５ｋＷでＰｔ膜を２００ｎｍ厚さ成膜し、
Ｐｔ下部電極２を形成した。
2熱酸化膜６の上にＴｉ膜７を５０ｎｍの厚さに成膜し
た。成膜時のガス圧は０．５Ｐａで、１ｋＷのＲＦパワ
ーで成膜した。Ｔｉ膜７の上に、ガス圧０．５Ｐａ、Ｒ
Ｆパワー０．５ｋＷでＰｔ膜を２００ｎｍ厚さ成膜し、
Ｐｔ下部電極２を形成した。
【００２４】次いで、Ｐｂ，Ｚｒ，ＴｉおよびＯを主成
分とする組成のターゲットを用い、マグネトロンスパッ
タ装置で常温下、ガス圧０．７Ｐａ、ガス成分Ａｒ／Ｏ
2比１／１、ＲＦパワー０．５ｋＷの条件で、Ｐｔ下部
電極２の上に圧電体材料膜を１μｍの厚さに成膜した。
ターゲットの組成と形成される圧電体薄膜３の（１１
１）面間隔との相関は広範な予備実験を行い、それを基
にＰｔ下部電極２の（１１１）面間隔と圧電体薄膜３の
（１１１）面間隔との差が１．４〜２．５％の範囲につ
いては、更に詳細にターゲット組成を変えた調査を行っ
た。
分とする組成のターゲットを用い、マグネトロンスパッ
タ装置で常温下、ガス圧０．７Ｐａ、ガス成分Ａｒ／Ｏ
2比１／１、ＲＦパワー０．５ｋＷの条件で、Ｐｔ下部
電極２の上に圧電体材料膜を１μｍの厚さに成膜した。
ターゲットの組成と形成される圧電体薄膜３の（１１
１）面間隔との相関は広範な予備実験を行い、それを基
にＰｔ下部電極２の（１１１）面間隔と圧電体薄膜３の
（１１１）面間隔との差が１．４〜２．５％の範囲につ
いては、更に詳細にターゲット組成を変えた調査を行っ
た。
【００２５】前記した厚さ１μｍの圧電体材料膜を、電
気炉を用い、酸素雰囲気で７００℃熱処理を１０分間行
い、結晶化させて圧電体薄膜３を形成した。その際の、
昇温速度を０．１、１、１０、５０℃／ｓｅｃの４種類
について調べた。
気炉を用い、酸素雰囲気で７００℃熱処理を１０分間行
い、結晶化させて圧電体薄膜３を形成した。その際の、
昇温速度を０．１、１、１０、５０℃／ｓｅｃの４種類
について調べた。
【００２６】〈１１１〉への配向性は、既述の図３のよ
うなＸ線回折プロファイルから求めた。Ｘ線回折の条件
は、ＣｏのＫα線を用い、加速電圧は４０ｋＶとし、加
速電流を４０ｍＡにした。
うなＸ線回折プロファイルから求めた。Ｘ線回折の条件
は、ＣｏのＫα線を用い、加速電圧は４０ｋＶとし、加
速電流を４０ｍＡにした。
【００２７】圧電体薄膜３の（１１１）面間隔とＰｔ下
部電極２の（１１１）面間隔との差の割合に対する、各
昇温速度で成膜した圧電体薄膜３の〈１１１〉配向度を
図５に示す。
部電極２の（１１１）面間隔との差の割合に対する、各
昇温速度で成膜した圧電体薄膜３の〈１１１〉配向度を
図５に示す。
【００２８】図５から、圧電体薄膜３の（１１１）面間
隔とＰｔ下部電極２の（１１１）面間隔との差が２％を
超える場合、圧電体薄膜３の〈１１１〉配向度が結晶化
熱処理の昇温速度により大きく影響されるのに対し、圧
電体薄膜３の（１１１）面間隔とＰｔ下部電極２の（１
１１）面間隔との差が２％以下の場合、結晶化熱処理の
温度速度に関わらず、〈１１１〉配向度はほぼ１００％
と安定していることがわかる。
隔とＰｔ下部電極２の（１１１）面間隔との差が２％を
超える場合、圧電体薄膜３の〈１１１〉配向度が結晶化
熱処理の昇温速度により大きく影響されるのに対し、圧
電体薄膜３の（１１１）面間隔とＰｔ下部電極２の（１
１１）面間隔との差が２％以下の場合、結晶化熱処理の
温度速度に関わらず、〈１１１〉配向度はほぼ１００％
と安定していることがわかる。
【００２９】以上のことから、Ｐｔ下部電極と、同電極
上にＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ及びＯを主成分とするペロブスカ
イト型圧電体薄膜とを少なくとも備えた圧電体薄膜素子
において、圧電体薄膜の（１１１）面間隔とＰｔ下部電
極の（１１１）面間隔との差の割合を２％以内とするこ
とで、圧電体薄膜の結晶化熱処理の昇温速度に関わら
ず、圧電体薄膜の〈１１１〉配向度をほぼ１００％とす
ることができ、高い圧電特性を安定して得ることができ
る。
上にＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ及びＯを主成分とするペロブスカ
イト型圧電体薄膜とを少なくとも備えた圧電体薄膜素子
において、圧電体薄膜の（１１１）面間隔とＰｔ下部電
極の（１１１）面間隔との差の割合を２％以内とするこ
とで、圧電体薄膜の結晶化熱処理の昇温速度に関わら
ず、圧電体薄膜の〈１１１〉配向度をほぼ１００％とす
ることができ、高い圧電特性を安定して得ることができ
る。
【００３０】
【発明の効果】本発明による圧電体薄膜素子は圧電特性
に優れ、特性バラツキも小さく、しかも安定に製造する
ことができる。
に優れ、特性バラツキも小さく、しかも安定に製造する
ことができる。
【図１】本発明の圧電体薄膜素子を説明するための概略
構成の断面図である。
構成の断面図である。
【図２】ペロブスカイト構造を説明するための図であ
る。
る。
【図３】（１１１）に優先配向したＸ線回折プロファイ
ルの一例である。
ルの一例である。
【図４】本発明の圧電体薄膜素子の部分断面図である。
【図５】本発明によるＰｔ下部電極と圧電体薄膜との
（１１１）面間隔の差と、〈１１１〉配向度との相関性
を示す図である。
（１１１）面間隔の差と、〈１１１〉配向度との相関性
を示す図である。
１…基板、２…Ｐｔ下部電極、３…圧電体薄膜、４…上
部電極、５…Ｓｉ単結晶基板、６…ＳｉＯ2熱酸化膜
部電極、５…Ｓｉ単結晶基板、６…ＳｉＯ2熱酸化膜
フロントページの続き
(72)発明者 二瓶 ゆかり
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ
ー株式会社内
(72)発明者 本多 順一
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ
ー株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｐｔ下部電極と、該Ｐｔ下部電極上に形
成されたＰｂ，Ｚｒ，ＴｉおよびＯを主成分とするペロ
ブスカイト型圧電体薄膜とを少なくとも備えてなる圧電
体薄膜素子において、前記ペロブスカイト型圧電体薄膜
の（１１１）の面間隔と前記Ｐｔ下部電極の（１１１）
の面間隔との差が、Ｐｔ下部電極の（１１１）の面間隔
に対して２％以内であることを特徴とする圧電体薄膜素
子。 - 【請求項２】 前記ペロブスカイト型圧電体薄膜の組成
が、Ｐｂ，Ｚｒ，ＴｉおよびＯを主成分とし、かつＰｂ
の一部をＢｉで置換したものであることを特徴とする請
求項１記載の圧電体薄膜素子。 - 【請求項３】 前記ペロブスカイト型圧電体薄膜の組成
が、Ｐｂ，Ｚｒ，ＴｉおよびＯを主成分とし、かつＺｒ
およびＴｉから選ばれる少なくとも一種の一部をＮｂ，
ＮｉおよびＺｎから選ばれる少なくとも一種で置換した
ものであることを特徴とする請求項１記載の圧電体薄膜
素子。
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