JP2022051000A - 圧電素子及びその製造方法、並びに、表面弾性波素子及び圧電薄膜共振素子 - Google Patents

圧電素子及びその製造方法、並びに、表面弾性波素子及び圧電薄膜共振素子 Download PDF

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Abstract

【課題】高周波領域において安定に動作し、高い圧電性を備え、かつ、温度依存性が小さい、高性能な圧電素子を提供する。また、当該圧電素子を備える、表面弾性波素子を提供する。また、当該圧電素子を備える、圧電薄膜共振素子を提供する。また、当該圧電素子の製造方法を提供する。【解決手段】単結晶圧電膜を備え、前記単結晶圧電膜は、窒化アルミニウム膜を含み、前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、１．００°未満である、圧電素子。【選択図】図１

Description

本実施形態は、圧電素子及びその製造方法、並びに、表面弾性波素子及び圧電薄膜共振素子に関する。
小型化及び省電力化が強く求められているスマートフォンなどの携帯用機器において、その使用が急速に拡大しており、携帯用機器の無線通信システムにおいては、ＧＨｚ帯の高周波数を利用するデバイスの開発が盛んに行われている。これらの無線通信システムに用いられる高周波回路では、アナログ回路部分にＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）フィルタやＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）フィルタが使用されている。
上述のフィルタは、所望の周波数帯の信号のみを通過させて、その他の周波数の信号を遮断するためのものであり、例えば、ＲＦフィルタは複数の共振素子から構成され、梯子状に共振素子が接続されたラダー回路によって所望のフィルタ帯域を形成している。
フィルタの具体例としては、圧電素子である弾性表面波素子（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ：ＳＡＷＲ）を用いたフィルタであるＳＡＷフィルタが挙げられる。また、ＳＡＷフィルタは、利用する周波数の高周波数化と共に、特性向上の限界に近づいており、ＳＡＷフィルタの代替として、圧電素子である圧電薄膜共振素子（Ｆｉｌｍ Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ：ＦＢＡＲ）を用いたフィルタであるＦＢＡＲフィルタの開発が進められている。
ＳＡＷフィルタやＦＢＡＲフィルタは、圧電膜を備える。ＳＡＷフィルタでは、当該圧電膜の表面に櫛形電極（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＩＤＴ）を形成し、ＩＤＴにより励起された弾性表面波の共振特性を利用してフィルタの帯域を形成している。ＦＢＡＲフィルタでは、圧電膜を上下の電極で挟み込み、膜厚方向の縦振動を利用している。
圧電素子用の圧電膜材料としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）及びチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３；ＰＺＴ）などを挙げられる。高周波帯域におけるフィルタは、広い帯域幅、高い伝搬速度、及び温度安定性が求められており、圧電膜としては、高い圧電定数、高い伝搬速度、温度係数が小さい材料を用いることが求められている。
上記の要求に対して、窒化アルミニウムは、高周波帯域におけるフィルタの圧電素子用の圧電膜材料として非常に好ましいことが知られている。
特許文献１には、アルカリ土類金属及び／又は希土類元素を窒化アルミニウム薄膜に添加することにより、高特性で高性能な圧電薄膜共振子が得られることが記載されている。
特開２００２－３４４２７９号公報
しかし、スパッタリング法で形成した窒化アルミニウムは、薄膜化が容易であり、高周波化しやすいが、結晶粒界が多く存在する。結晶粒界は、薄膜の中に存在している多数の結晶（多結晶）の境界であり原子が不連続に並ぶ格子欠陥の１つであり、その特異な原子配列から材料の多様な機能の起源となる粒界は、幅が数ナノメートルという極めて微小な領域にしか存在しないにも関わらず、材料や素子等の総合的性能を決定付けることも少なくない。例えば、結晶粒界は材料の熱伝導性や振動の伝搬性を大きく低下させてしまう。
本実施形態の一態様は、高周波領域において安定に動作し、高い圧電性を備え、かつ、温度依存性が小さい、高性能な圧電素子を提供する。また、本実施形態の他の一態様は、当該圧電素子を備える、表面弾性波素子を提供する。また、本実施形態の他の一態様は、当該圧電素子を備える、圧電薄膜共振素子を提供する。また、本実施形態の他の一態様は、当該圧電素子の製造方法を提供する。
本実施形態は、ｃ軸に高配向する窒化アルミニウム膜を含む単結晶圧電膜を用いた圧電素子である。本実施形態の一態様は以下のとおりである。
本実施形態の一態様は、単結晶圧電膜を備え、前記単結晶圧電膜は、窒化アルミニウム膜を含み、前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、１．００°未満である、圧電素子である。
また、本実施形態の他の一態様は、下地基板と、前記下地基板上の単結晶圧電膜と、を備え、前記単結晶圧電膜は、窒化アルミニウム膜を含み、前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、１．００°未満である、圧電素子である。
また、本実施形態の他の一態様は、上述の圧電素子を備える、表面弾性波素子である。
また、本実施形態の他の一態様は、上述の圧電素子を備える、圧電薄膜共振素子である。
また、本実施形態の他の一態様は、下地基板上に窒化アルミニウム膜を含む単結晶圧電膜を形成し、前記窒化アルミニウム膜はＣＶＤ法及びＭＢＥ法からなる群より選択されるいずれかにより形成され、前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、１．００°未満である、圧電素子の製造方法である。
本実施形態によれば、高周波領域において安定に動作し、高い圧電性を備え、かつ、温度依存性が小さい、高性能な圧電素子を提供することができる。また、当該圧電素子を備える、表面弾性波素子を提供することができる。また、当該圧電素子を備える、圧電薄膜共振素子を提供することができる。また、当該圧電素子の製造方法を提供することができる。
図１は、表面弾性波素子の基本構造を説明する図である。 図２は、圧電薄膜共振素子の基本構造を説明する図である。 図３は、本実施形態に係る表面弾性波素子１００Ａを説明する断面図である。 図４は、本実施形態に係る表面弾性波素子１００Ｂを説明する断面図である。 図５は、本実施形態に係る表面弾性波素子１００Ｃを説明する断面図である。 図６は、本実施形態に係る表面弾性波素子１００Ｄを説明する断面図である。 図７は、本実施形態に係る表面弾性波素子１００Ｅを説明する断面図である。 図８は、本実施形態に係る表面弾性波素子１００Ｆを説明する断面図である。 図９は、本実施形態に係る表面弾性波素子１００Ｇを説明する断面図である。 図１０は、本実施形態に係る表面弾性波素子１００Ｈを説明する断面図である。 図１１は、本実施形態に係る圧電薄膜共振素子２００Ａを説明する断面図である。 図１２は、本実施形態に係る圧電薄膜共振素子２００Ｂを説明する断面図である。 図１３は、本実施形態に係る圧電薄膜共振素子２００Ｃを説明する断面図である。 図１４は、本実施形態に係る圧電薄膜共振素子２００Ｄを説明する断面図である。 図１５は、本実施形態に係る圧電薄膜共振素子２００Ｅを説明する断面図である。 図１６は、実施例におけるサンプル１の（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトルを示す図である。 図１７は、実施例におけるサンプル２の（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトルを示す図である。 図１８は、実施例におけるサンプル３の（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトルを示す図である。 図１９は、実施例におけるサンプル４の（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトルを示す図である。 図２０は、実施例におけるサンプル５の（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトルを示す図である。
次に、図面を参照して、本実施形態について説明する。以下に説明する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
また、以下に示す実施形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。本実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
具体的な本実施形態の一態様は、以下の通りである。
＜１＞ 単結晶圧電膜を備え、前記単結晶圧電膜は、窒化アルミニウム膜を含み、前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、１．００°未満である、圧電素子。
＜２＞ 下地基板と、前記下地基板上の単結晶圧電膜と、を備え、前記単結晶圧電膜は、窒化アルミニウム膜を含み、前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、１．００°未満である、圧電素子。
＜３＞ 前記下地基板は、シリコン（１１１）基板、活性層がシリコン（１１１）であるＳＯＩ基板、ＳｉＣ基板、及びサファイア基板からなる群より選択されるいずれかである、＜２＞に記載の圧電素子。
＜４＞ 前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、未満である、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の圧電素子。
＜５＞ 前記窒化アルミニウム膜の膜厚は、７０ｎｍ以上である、＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載の圧電素子。
＜６＞ 前記窒化アルミニウム膜の膜厚は、１００ｎｍ以上である、＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載の圧電素子。
＜７＞ 前記単結晶圧電膜は、積層膜であり、前記積層膜は、前記窒化アルミニウム膜上に薄膜を備え、前記薄膜は、窒化ガリウム膜、窒化アルミニウムガリウム膜、スカンジウムを含む窒化アルミニウム膜、酸化シリコン膜、及び負の線膨張係数をもつ薄膜、からなる群より選択される少なくとも１種である、＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載の圧電素子。
＜８＞ ＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の圧電素子を備える、表面弾性波素子。
＜９＞ ＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の圧電素子を備える、圧電薄膜共振素子。
＜１０＞ 下地基板上に窒化アルミニウム膜を含む単結晶圧電膜を形成し、前記窒化アルミニウム膜はＣＶＤ法及びＭＢＥ法からなる群より選択されるいずれかにより形成され、前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、１．００°未満である、圧電素子の製造方法。
＜１１＞ 前記下地基板は、シリコン（１１１）基板、活性層がシリコン（１１１）であるＳＯＩ基板、ＳｉＣ基板、及びサファイア基板からなる群より選択されるいずれかである、＜１０＞に記載の圧電素子の製造方法。
＜１２＞ 前記窒化アルミニウム膜は、ＭＯＣＶＤ法により形成される、＜１０＞又は＜１１＞に記載の圧電素子の製造方法。
＜１３＞ 前記窒化アルミニウム膜は、トリメチルアルミニウム及びアンモニアを用い、前記下地基板を９００～１１００℃、成膜時の圧力を１０～１５ｋＰａとしてＭＯＣＶＤ法により形成される、＜１２＞に記載の圧電素子の製造方法。
＜１４＞ 前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、０．３６°未満である、＜１０＞～＜１３＞のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
＜１５＞ 前記窒化アルミニウム膜の膜厚は、７０ｎｍ以上である、＜１０＞～＜１４＞のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
＜１６＞ 前記窒化アルミニウム膜の膜厚は、１００ｎｍ以上である、＜１０＞～＜１５＞のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
＜１７＞ 前記単結晶圧電膜は、積層膜であり、前記積層膜は、前記窒化アルミニウム膜上に薄膜を形成し、前記薄膜は、窒化ガリウム膜、窒化アルミニウムガリウム膜、スカンジウムを含む窒化アルミニウム膜、酸化シリコン膜、及び負の線膨張係数をもつ薄膜、からなる群より選択される少なくとも１種である、＜１０＞～＜１６＞のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
＜１８＞ エッチング、研削、及び研磨からなる群より選択される少なくとも１種により前記下地基板を剥離する、＜１０＞～＜１７＞のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
＜圧電素子＞
本実施形態に係る圧電素子について説明する。
本実施形態の圧電素子は、少なくとも単結晶圧電膜を備え、その圧電素子の具体的な用途は特に限定されなく、例えば、圧電素子は、ＳＡＷフィルタ及びＦＢＡＲフィルタ等に利用することができる。
ここで、ＳＡＷフィルタに用いられる表面弾性波素子及びＦＢＡＲフィルタに用いられる圧電薄膜共振素子について図面を用いて説明する。
（表面弾性波素子）
図１は、本実施形態の圧電素子を備える表面弾性波素子の基本構造の一例である。
表面弾性波素子１０は、圧電膜１１と、圧電膜１１上の電極１２と、電極１２と電気的に接続する配線１４と、電極１２と電気的に接続する配線１５と、を備える。電極１２は、櫛形電極（ＩＤＴ）であることが好ましく、圧電膜１１表面に設けられた電極１２（ＩＤＴ）に外部から配線１４を介して信号が入力されると、電極１２により励起された表面弾性波１３が他の電極１２を伝搬し、配線１５を介して信号が外部へ出力される。
なお、本明細書等において、「電気的に接続」とは、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に限定されない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極、配線、スイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、容量素子、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。
圧電膜１１は単結晶圧電膜であり、当該単結晶圧電膜は、窒化アルミニウム膜を含み、窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ：ＦＷＨＭ）は、１．００°未満であり、好ましくは０．５０°未満、さらに好ましくは０．３６°未満である。なお、窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおけるＦＷＨＭは、小さいほど配向性が高いことを意味する。
上記の圧電膜１１は、ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む。高配向性及び高結晶性である単結晶のｃ軸配向した結晶領域を有する窒化アルミニウム膜は、結晶粒界が少ない。このため、圧電膜１１がｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含むことにより、結晶粒界による表面弾性波の減衰を抑制でき、高周波領域において安定に動作し、低損失、広帯域幅、及び高伝搬速度等の高い圧電性を備え、かつ、温度依存性が小さい、表面弾性波素子１０を得ることができる。
また、表面弾性波素子１０（フィルタ）などの共振周波数は電極１２（ＩＤＴ）の櫛歯の間隔によって決定されている。
さらに、圧電膜１１に含まれる窒化アルミニウム膜の膜厚は、高配向性の観点から、例えば、７０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。圧電膜１１は、積層膜であってもよく、具体的には、例えば、窒化アルミニウム膜と、窒化アルミニウム膜上の、窒化ガリウム膜、窒化アルミニウムガリウム膜、スカンジウムを含む窒化アルミニウム膜、酸化シリコン膜、及び負の線膨張係数をもつ薄膜、からなる群より選択されるいずれかの薄膜と、の積層構造である。なお、窒化アルミニウム膜上に設けられる薄膜の膜厚は、窒化アルミニウム膜の高い圧電性及び温度依存性を阻害しない範囲であれば、特に限定されることはない。
上述の窒化ガリウム膜、窒化アルミニウムガリウム膜、及びスカンジウムを含む窒化アルミニウム膜は圧電性の高い薄膜であるため、ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜と積層して用いることにより、より高い圧電性を有する表面弾性波素子１０を得ることができる。
また、優れた温度安定性を持つ酸化シリコン膜及び負の線膨張係数をもつ薄膜を、ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜と積層して用いることにより、より温度依存性が小さい表面弾性波素子１０を得ることができる。
負の線膨張係数をもつ材料としては、例えば、Ｓｃ２Ｗ３Ｏ１２（２５℃付近における線膨張係数：－２．２×１０－６／℃）、Ｌｕ２Ｗ３Ｏ１２（２５℃付近における線膨張係数：－６．８×１０－６／℃）、及びＺｒＷ２Ｏ８（２５℃付近における線膨張係数：－８．７×１０－６／℃）などのタングステン酸化物；Ｍｎ３ＸＮ（ＸはＣｕ－Ｓｎ、Ｚｎ－Ｓｎ等、最大の線膨張係数：－３０×１０－６／℃）などのマンガン窒化物；Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２（線膨張係数：－０．８×１０－６／℃）、Ｌｉ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・ｎＳｉＯ２（線膨張係数：－０．４×１０－６／℃）などのアルミニウム酸化物；ＬａＣｕＦｅ４Ｏ１２（１２０℃付近での相転移によって相転移前の線膨張係数より－１％の巨大な負の線膨張係数を有する）；Ｃａ２ＲｕＯ３．７４（－１３８～７２℃における線膨張係数：－１１５×１０－６／℃）など層状ペロブスカイト構造をもつルテニウム酸化物、及びＳｍ０．７８Ｙ０．２２Ｓ（－１７３～４２℃における線膨張係数：－６５×１０－６／℃）などの希土類硫化物であるサマリウムイットリウム硫化物等が挙げられるがこれらに限られない。
また、圧電膜１１は、ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜と、圧電性の高い薄膜（窒化ガリウム膜、窒化アルミニウムガリウム膜、又はスカンジウムを含む窒化アルミニウム膜）と、温度安定性に優れる薄膜（酸化シリコン膜又は負の線膨張係数をもつ薄膜）と、を含む積層膜であってもよい。このような構成の圧電膜１１を用いることにより、より高い圧電性を有し、かつ、より温度依存性が小さい表面弾性波素子１０を得ることができる。
ｃ軸に高配向する窒化アルミニウム膜は、下地基板上にＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法又は及びＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシー）法を用いて形成することができ、結晶をよりｃ軸に高配向させる観点から、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相成長）法を用いて形成することがより好ましい。
ｃ軸に高配向する窒化アルミニウム膜は、例えば、原料ガスとして、窒素原料ガス及びＩＩＩ族元素原料ガスを用い、下地基板を９００～１１００℃に加熱、成膜時の圧力を１０～１５ｋＰａ、成膜レートを７～１０ｎｍ／ｍｉｎ、Ｖ／ＩＩＩ流量比（ＩＩＩ族元素原料ガスの流量比に対する窒素原料ガスの流量比の比率）を２３０～２７０としてＭＯＣＶＤ法により形成することができる。
上述の窒素原料ガスとしては、例えば、アンモニア等が挙げられる。また、ＩＩＩ族元素原料ガスとしては、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）などの有機金属ガス等が挙げられる。有機金属ガスは、窒素ガスや水素ガスをキャリアガスとして混合された状態で成膜室に供給されることが好ましい。なお、成膜室には、これらの原料ガスに加えて、別途、窒素ガスや水素ガスを供給してもよい。原料ガスとしては、アンモニア及びトリメチルアルミニウムを用いることが好ましい。
また、下地基板の結晶性は、下地基板上に形成される窒化アルミニウム膜の結晶性に寄与するため、高結晶性を有する下地基板を用いる。下地基板は、窒化アルミニウム膜の種結晶として機能し、当該種結晶を核として結晶成長させてｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を形成することができる。
下地基板としては、例えば、シリコン（１１１）基板、活性層がシリコン（１１１）であるＳＯＩ基板、ＳｉＣ基板、及びサファイア基板等が挙げられる。これらの基板は上述の種結晶としての機能を有するため、ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を形成することができる。
また、以下に示す条件を適用すると、ｃ軸が高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を得やすくなるため好ましい。
まずは、成膜時に用いるガス中の不純物を低減する。成膜時に含まれる不純物を低減することで、不純物によって結晶状態が崩れることを抑制でき、ｃ軸が高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を得やすくなる。
次に、下地基板の上面に微細な凹凸を有すると結晶成長を阻害する要因となるうるため、下地基板の上面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等で平坦化処理すると、ｃ軸が高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を得やすくなる。
また、圧電膜１１を形成した後、下地基板を圧電膜１１からエッチング、研削、及び研磨等により剥離し、圧電膜１１の剥離面に基板などの他の構造体を貼り合わせてもよく、圧電膜１１を備える表面弾性波素子などの圧電素子を他の構造体に容易に搭載することができる。
電極１２としては、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法で形成されたモリブデン、タングステン、白金とチタンとの積層膜、アルミニウム、金とクロムとの積層膜などが挙げられる。
配線１４及び配線１５としては、例えば、スパッタリング法や真空蒸着法で形成された銅、銀、パラジウム、イリジウム、白金、金などが挙げられる。
本実施形態によれば、圧電膜にｃ軸が高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を用いることにより、高周波領域において安定に動作し、高い圧電性を備え、かつ、温度依存性が小さい、高性能な表面弾性波素子などの圧電素子を提供することができる。
（圧電薄膜共振素子）
図２は、本実施形態の圧電素子を備える圧電薄膜共振素子の基本構造の一例である。
圧電薄膜共振素子２０は、基板２１と、基板２１上の下部電極２２と、下部電極２２の一部を覆うようにして基板２１上の圧電膜２３と、圧電膜２３上の上部電極２４と、を備える。圧電膜２３は下部電極２２及び上部電極２４で挟まれており、これらをまとめて圧電積層構造体ともいう。圧電薄膜共振素子２０は、入力される高周波の信号に対して、圧電膜２３が縦振動を起こし、その振動が圧電膜２３の厚さ方向において共振を起こして生じる共振振動（バルク弾性波２５）を利用している。
基板２１は、圧電積層構造体（下部電極２２、圧電膜２３、上部電極２４）を支持するための基板であり、圧電膜２３（圧電積層構造体）を自由に振動させるために、圧電積層構造体が形成されている下部は中空になっている。
基板２１としては、例えば、シリコン（１１１）基板、活性層がシリコン（１１１）であるＳＯＩ基板、ＳｉＣ基板、及びサファイア基板等が挙げられる。
また、基板２１に中空を形成する方法としては、エッチング法などを用いることができる。
下部電極２２及び上部電極２４は、圧電膜２３に電界を加えるための電極である。下部電極２２及び上部電極２４としては、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法で形成されたモリブデン、タングステン、白金とチタンとの積層膜、アルミニウム、金とクロムとの積層膜などが挙げられる。
圧電膜２３は、上述の圧電膜１１と同様に、単結晶圧電膜であり、当該単結晶圧電膜は、ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む。また、圧電膜２３は上述の圧電膜１１と同様に、積層膜であってもよい。なお、圧電膜２３の形成方法等の詳細は、圧電膜１１の説明を援用することができる。
高配向性及び高結晶性である単結晶のｃ軸配向した結晶領域を有する窒化アルミニウム膜は結晶欠陥や結晶粒界が少ない。このため、圧電膜２３がｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含むことにより、結晶欠陥や結晶粒界によるバルク弾性波の減衰を抑制でき、高周波領域において安定に動作し、低損失、広帯域幅、及び高伝搬速度等の高い圧電性を備え、かつ、温度依存性が小さい、圧電薄膜共振素子２０を得ることができる。
本実施形態によれば、圧電膜にｃ軸が高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を用いることにより、高周波領域において安定に動作し、高い圧電性を備え、かつ、温度依存性が小さい、高性能な圧電薄膜共振素子などの圧電素子を提供することができる。
次に、上述した表面弾性波素子及び圧電薄膜共振素子の具体的な構造の一例を、図面を用いて説明する。
（表面弾性波素子１００Ａ）
図３に示す表面弾性波素子１００Ａは、下地基板１１０と、下地基板１１０上の圧電膜１１１と、圧電膜１１１上の櫛形電極１１２と、を備える。下地基板１１０は、上述の表面弾性波素子において説明した下地基板の説明を援用することができる。圧電膜１１１は、ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む。高結晶性を有する下地基板１１０が窒化アルミニウム膜の種結晶として機能し、当該単結晶を核として結晶成長させて上記のｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を形成することができる。圧電膜１１１の物性や形成方法等の詳細は、圧電膜１１の説明を援用することができる。櫛形電極１１２は、電極１２の説明を援用することができる。
下地基板１１０は圧電膜１１１より線膨張係数が小さい。このため、下地基板１１０及び圧電膜１１１を備える表面弾性波素子１００Ａは、温度安定性に優れている。ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む圧電膜１１１の作用だけでなく、線膨張係数が小さい下地基板１１０の作用によって、高い圧電性を備え、かつ、より温度依存性が小さい表面弾性波素子１００Ａを得ることができる。
（表面弾性波素子１００Ｂ）
図４に示す表面弾性波素子１００Ｂは、基板１１５と、基板１１５上の酸化シリコン膜１１３、酸化シリコン膜１１３上の圧電膜１１１と、圧電膜１１１上の櫛形電極１１２と、を備える。表面弾性波素子１００Ｂにおける表面弾性波素子１００Ａとの違いは、酸化シリコン膜１１３が設けられている基板１１５を下地基板１１０の代わりに設けている点である。
表面弾性波素子１００Ｂは、表面弾性波素子１００Ａにおいて下地基板１１０を用いて圧電膜１１１を形成した後、下地基板１１０を圧電膜１１１からエッチング、研削、及び研磨等により剥離し、圧電膜１１１の剥離面に酸化シリコン膜１１３が設けられている基板１１５を貼り合わせることにより製造することができる。
酸化シリコン膜１１３は、線膨張係数が小さい。このため、酸化シリコン膜１１３及び圧電膜１１１を備える表面弾性波素子１００Ｂは、温度安定性に優れている。ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む圧電膜１１１の作用だけでなく、線膨張係数が小さい酸化シリコン膜１１３の作用によって、高い圧電性を備え、かつ、より温度依存性が小さい表面弾性波素子１００Ｂを得ることができる。
（表面弾性波素子１００Ｃ）
図５に示す表面弾性波素子１００Ｃは、下地基板１１０と、下地基板１１０上の圧電膜１１１と、圧電膜１１１上の櫛形電極１１２と、圧電膜１１１上の接着剤１１４と、接着剤１１４上の基板１２０と、を備える。表面弾性波素子１００Ｃにおける表面弾性波素子１００Ａとの違いは、さらに接着剤１１４及び基板１２０を設けている点である。
基板１２０は、補助基板として機能する。基板１２０は中空が形成されており、接着剤１１４を介して圧電膜１１１と接着している。基板１２０に形成されている中空の雰囲気は真空又は窒素など不活性ガスで充填されている。また、基板１２０は、櫛形電極１１２と接しない。基板１２０としては、例えば、シリコン基板又はガラス基板等が挙げられる。また、接着剤１１４は、圧電膜１１１と基板１２０とを接着できるものであれば特に限定されなく、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。
基板１２０は、線膨張係数が小さい。このため、基板１２０及び圧電膜１１１を備える表面弾性波素子１００Ｃは、高温時に横方向（圧電膜１１１の厚さ方向に垂直な方向）への伸びを抑える事ができるので、温度安定性に優れている。ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む圧電膜１１１の作用だけでなく、線膨張係数が小さい基板１２０の作用によって、高い圧電性を備え、かつ、より温度依存性が小さい表面弾性波素子１００Ｃを得ることができる。
（表面弾性波素子１００Ｄ）
図６に示す表面弾性波素子１００Ｄは、ＳＯＩ基板１３０と、ＳＯＩ基板１３０上の圧電膜１１１と、圧電膜１１１上の櫛形電極１１２と、を備える。表面弾性波素子１００Ｄにおける表面弾性波素子１００Ａとの違いは、ＳＯＩ基板１３０を下地基板１１０の代わりに設けている点である。なお、表面弾性波素子１００Ｄは、圧電膜１１１が薄膜である圧電薄膜を備えているため、薄膜弾性波素子ともいう。
ＳＯＩ基板１３０は、シリコン膜１３１と、酸化シリコン膜１３２と、シリコン（１１１）である活性層１３３と、を含む。シリコン膜１３１は開口部が設けられており、酸化シリコン膜１３２の裏面が露出している。当該開口部は、シリコン膜１３１をエッチングすることにより形成することができる。
酸化シリコン膜１３２は、線膨張係数が小さい。このため、酸化シリコン膜１３２を備える表面弾性波素子１００Ｄは、温度安定性に優れている。
活性層１３３は、上述の下地基板１１０と同様に、高結晶性を有する活性層１３３が窒化アルミニウム膜の種結晶として機能し、当該単結晶を核として結晶成長させて上記のｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を形成することができる。
ＳＯＩ基板１３０を用いることにより、表面弾性波素子１００Ｄは、温度安定性に優れている。ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む圧電膜１１１の作用だけでなく、ＳＯＩ基板１３０の作用によって、高い圧電性を備え、かつ、より温度依存性が小さい表面弾性波素子１００Ｄを得ることができる。
（表面弾性波素子１００Ｅ）
図７に示す表面弾性波素子１００Ｅは、ＳＯＩ基板１３０と、ＳＯＩ基板１３０上の圧電膜１１１と、圧電膜１１１上の櫛形電極１１２と、を備える。表面弾性波素子１００Ｅにおける表面弾性波素子１００Ｄとの違いは、ＳＯＩ基板１３０中の活性層１３３の裏面が露出している点である。なお、表面弾性波素子１００Ｅは、薄膜弾性波素子である。
表面弾性波素子１００Ｄと同様に、ＳＯＩ基板１３０を用いることにより、表面弾性波素子１００Ｅは、温度安定性に優れている。ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む圧電膜１１１の作用だけでなく、ＳＯＩ基板１３０の作用によって、高い圧電性を備え、かつ、より温度依存性が小さい表面弾性波素子１００Ｅを得ることができる。
（表面弾性波素子１００Ｆ）
図８に示す表面弾性波素子１００Ｆは、ＳＯＩ基板１４０と、ＳＯＩ基板１４０上の圧電膜１１１と、圧電膜１１１上の櫛形電極１１２と、圧電膜１１１上の基板１２０と、を備える。表面弾性波素子１００Ｆにおける表面弾性波素子１００Ｄとの違いは、基板１２０を設けている点である。なお、表面弾性波素子１００Ｅは、薄膜弾性波素子である。
ＳＯＩ基板１４０は、シリコン膜１４１と、酸化シリコン膜１４２と、シリコン（１１１）である活性層１４３と、を含む。なお、シリコン膜１４１、酸化シリコン膜１４２、シリコン（１１１）である活性層１４３は、上述のシリコン膜１３１、酸化シリコン膜１３２、シリコン（１１１）である活性層１３３の説明を援用することができる。
また、圧電膜１１１と基板１２０とは接着されており、例えば、上述の接着剤１１４を用いて接着することができる。
表面弾性波素子１００Ｃ及び表面弾性波素子１００Ｄと同様に、基板１２０及びＳＯＩ基板１４０を用いることにより、表面弾性波素子１００Ｆは、温度安定性に優れている。ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む圧電膜１１１の作用だけでなく、基板１２０及びＳＯＩ基板１４０の作用によって、高い圧電性を備え、かつ、より温度依存性が小さい表面弾性波素子１００Ｆを得ることができる。
（表面弾性波素子１００Ｇ）
図９に示す表面弾性波素子１００Ｇは、下地基板１１０と、下地基板１１０上の圧電膜１１１と、圧電膜１１１上の圧電膜１５０と、圧電膜１５０上の櫛形電極１１２と、を備える。表面弾性波素子１００Ｇにおける表面弾性波素子１００Ａとの違いは、さらに圧電膜１５０を設けている点である。
圧電膜１５０は、スパッタリング法により形成されたスカンジウムを含む窒化アルミニウム膜であり、例えば、スカンジウムを０．５～３５原子％含有する窒化アルミニウム膜を用いることができる。スカンジウムを含む窒化アルミニウム膜は、圧電性が高いため、ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜と積層して用いることにより、高い圧電性を備え、かつ、より高い圧電性を有する表面弾性波素子１００Ｇを得ることができる。
（表面弾性波素子１００Ｈ）
図１０に示す表面弾性波素子１００Ｈは、下地基板１１０と、下地基板１１０上の圧電膜１１１と、圧電膜１１１上の圧電膜１５０と、圧電膜１５０上の櫛形電極１１２と、を備える。表面弾性波素子１００Ｈにおける表面弾性波素子１００Ｇとの違いは、圧電膜１１１の裏面が露出している点である。
表面弾性波素子１００Ｇと同様に、ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜とスカンジウムを含む窒化アルミニウム膜と積層して用いることにより、高い圧電性を備え、かつ、より高い圧電性を有する表面弾性波素子１００Ｈを得ることができる。
（圧電薄膜共振素子２００Ａ）
図１１に示す圧電薄膜共振素子２００Ａは、下地基板２１０と、下地基板２１０上の下部電極２１１と、下部電極２１１上の圧電膜２１３と、圧電膜２１３上の上部電極２１４と、を備える。上部電極２１４は配線２２４を介して下部電極２１１と電気的に接続されている。下地基板２１０は、上述の表面弾性波素子において説明した下地基板の説明を援用することができる。圧電膜２１３は、ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む。高結晶性を有する下地基板２１０が窒化アルミニウム膜の種結晶として機能し、当該単結晶を核として結晶成長させて上記のｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を形成することができる。圧電膜２１３の物性や形成方法等の詳細は、圧電膜１１の説明を援用することができる。
下部電極２１１としては、下部電極２２の説明を援用することができる。圧電薄膜共振素子２００Ａでは、シリコンを含む下部電極２１１であってもよく、例えば、シリコン基板に高濃度でドーピングして導電性を与えたものを下部電極２１１として用いてもよい。上部電極２１４としては、上部電極２４の説明を援用することができる。
下部電極２１１は線膨張係数が小さい。このため、下部電極２１１及び圧電膜２１３を備える圧電薄膜共振素子２００Ａは、温度安定性に優れている。ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む圧電膜２１３の作用だけでなく、線膨張係数が小さい下部電極２１１の作用によって、高い圧電性を備え、かつ、より温度依存性が小さい圧電薄膜共振素子２００Ａを得ることができる。
（圧電薄膜共振素子２００Ｂ）
図１２に示す圧電薄膜共振素子２００Ｂは、下地基板２１０と、下地基板２１０上の酸化シリコン膜２１５と、酸化シリコン膜２１５上の下部電極２１１と、下部電極２１１上の圧電膜２１３と、圧電膜２１３上の上部電極２１４と、を備える。圧電薄膜共振素子２００Ｂにおける圧電薄膜共振素子２００Ａとの違いは、酸化シリコン膜２１５が設けられている点である。
酸化シリコン膜２１５は、線膨張係数が小さい。このため、酸化シリコン膜２１５及び圧電膜２１３を備える圧電薄膜共振素子２００Ｂは、温度安定性に優れている。ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む圧電膜２１３の作用だけでなく、線膨張係数が小さい酸化シリコン膜２１５の作用によって、高い圧電性を備え、かつ、より温度依存性が小さい圧電薄膜共振素子２００Ｂを得ることができる。
（圧電薄膜共振素子２００Ｃ）
図１３に示す圧電薄膜共振素子２００Ｃは、下地基板２１０と、下部電極２１１と、圧電膜２１３と、上部電極２１４と、酸化シリコン膜２１６と、を備える。圧電薄膜共振素子２００Ｃにおける圧電薄膜共振素子２００Ａとの違いは、酸化シリコン膜２１６が設けられている点である。酸化シリコン膜２１６が下部電極２１１及び上部電極２１４で挟まれている点である。
酸化シリコン膜２１６は線膨張係数が小さい。このため、酸化シリコン膜２１６及び圧電膜２１３を備える圧電薄膜共振素子２００Ｃは、温度安定性に優れている。ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む圧電膜２１３の作用だけでなく、線膨張係数が小さい酸化シリコン膜２１６の作用によって、高い圧電性を備え、かつ、より温度依存性が小さい圧電薄膜共振素子２００Ｃを得ることができる。
（圧電薄膜共振素子２００Ｄ）
図１４に示す圧電薄膜共振素子２００Ｄは、下地基板２１０と、下部電極２１１と、圧電膜２１３と、上部電極２１４と、シリコン膜２１７と、を備える。圧電薄膜共振素子２００Ｄにおける圧電薄膜共振素子２００Ｃとの違いは、シリコン膜２１７が酸化シリコン膜２１６の代わりに設けている点である。
シリコン膜２１７は、上述の下地基板２１０と同様に、窒化アルミニウム膜の種結晶として機能し、当該単結晶を核として結晶成長させて上記のｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を形成することができる。ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜を含む圧電膜２１３の作用によって、高い圧電性を備え、かつ、温度依存性が小さい圧電薄膜共振素子２００Ｄを得ることができる。
（圧電薄膜共振素子２００Ｅ）
図１５に示す圧電薄膜共振素子２００Ｅは、下地基板２１０と、下地基板２１０上の圧電膜２１３と、圧電膜２１３上の圧電膜２５０と、下部電極２１１と、上部電極２１４と、を備える。圧電薄膜共振素子２００Ｅにおける圧電薄膜共振素子２００Ｃとの違いは、圧電膜２５０を酸化シリコン膜２１６の代わりに設けている点である。
圧電膜２５０は、スパッタリング法により形成されたスカンジウムを含む窒化アルミニウム膜であり、例えば、スカンジウムを０．５～３５原子％含有する窒化アルミニウム膜を用いることができる。スカンジウムを含む窒化アルミニウム膜は、圧電性が高いため、ｃ軸に高配向する結晶領域を有する窒化アルミニウム膜と積層して用いることにより、高い圧電性を備え、かつ、より高い圧電性を有する圧電薄膜共振素子２００Ｅを得ることができる。
以下に、実施例により本実施形態をさらに具体的に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。
以下に、本実施例で用いた圧電膜の製造方法を示す。
下地基板であるシリコン（１１１）基板を用意し、シリコン（１１１）基板上に圧電膜である窒化アルミニウム膜をＭＯＣＶＤ法により成膜した。成膜条件は以下の通りである。
下地基板温度：１０５０℃
成膜室圧力：１３ｋＰａ
原料ガス：ＴＭＡ及びアンモニア
キャリアガス：窒素ガス及び水素ガス
成膜レート：８．７ｎｍ／ｍｉｎ
Ｖ／ＩＩＩ流量比：２５１
上記の成膜条件で膜厚の異なる４種類のサンプルである窒化アルミニウム膜を成膜した。成膜したサンプル１の窒化アルミニウム膜の膜厚は、３４．４ｎｍ、サンプル２の窒化アルミニウム膜の膜厚は、６９．３ｎｍ、サンプル３の窒化アルミニウム膜の膜厚は、１０５．０ｎｍ、及びサンプル４の窒化アルミニウム膜の膜厚は、１９６．０ｎｍであった。
また、サンプル４の窒化アルミニウム膜上に窒化ガリウム膜を成膜したサンプル５も用意した。窒化ガリウム膜の成膜条件は以下の通りである。
下地基板温度：１０５０℃
成膜室圧力：１３ｋＰａ
原料ガス：ＴＭＧ及びアンモニア
キャリアガス：窒素ガス及び水素ガス
成膜レート：４３ｎｍ／ｍｉｎ
Ｖ／ＩＩＩ流量比：２３００
次に、サンプル１～５に対して、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ－Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を行い、結晶状態を評価した。ＸＲＤはマルバーン・パナリティカル社製のものを用いた。条件は、ωスキャンにて、走査範囲を５ｄｅｇ．（最大値が得られた角度をセンターにして±２．５ｄｅｇ．にて測定）、ステップ幅を０．０１ｄｅｇ．、走査速度を１．５ｄｅｇ．／分とした。
図１６はサンプル１の（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトル、図１７はサンプル２の（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトル、図１８はサンプル３の（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトル、図１９はサンプル４の（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトル、図２０はサンプル５の（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトルをそれぞれ示す。図１６～図２０において、縦軸はＸＲＤ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（ＸＲＤ強度：％）、横軸はＯｍｅｇａ （ａｒｃｓｅｃ）を示す。
図１６より、サンプル１の（００２）回折ピークにおけるＦＷＨＭは１．００７°であった。図１７より、サンプル２の（００２）回折ピークにおけるＦＷＨＭは０．６４１°であった。図１８より、サンプル３の（００２）回折ピークにおけるＦＷＨＭは０．４９３°であった。図１９より、サンプル４の（００２）回折ピークにおけるＦＷＨＭは０．３５３°であった。図２０より、サンプル５の（００２）回折ピークにおけるＦＷＨＭは０．３３４°であった。
図１６～１９より、窒化アルミニウム膜の膜厚がサンプル２の窒化アルミニウム膜の膜厚以上、例えば、７０ｎｍ以上であると（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトルは鋭いピーク形状になり、（００２）回折ピークにおけるＦＷＨＭも１．００°未満と小さくなる。さらに、窒化アルミニウム膜の膜厚が１００ｎｍ以上であると（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトルはさらに鋭いピーク形状になり、（００２）回折ピークにおけるＦＷＨＭも０．５０°未満と小さくなることが分かった。
また、図２０より、窒化アルミニウム膜の上に窒化ガリウム膜を成膜したサンプル５は、窒化ガリウム膜の作用により、（００２）回折ピークにおけるＸＲＤスペクトルはさらに鋭いピーク形状になり、（００２）回折ピークにおけるＦＷＨＭもさらに小さくなることが分かった。
１０、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ、１００Ｈ 表面弾性波素子
１１、２３、１１１、１５０、２１３、２５０ 圧電膜
１２ 電極
１３ 表面弾性波
１４、１５ 配線
２０、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ、２００Ｅ 圧電薄膜共振素子
２１、１１５、１２０ 基板
２２、２１１ 下部電極
２４、２１４ 上部電極
２５ バルク弾性波
１１０、２１０ 下地基板
１１２ 櫛形電極
１１３、１３２、１４２、２１５、２１６ 酸化シリコン膜
１１４ 接着剤
１３０、１４０ ＳＯＩ基板
１３１、１４１、２１７ シリコン膜
１３３、１４３ 活性層
２２４ 配線

Claims (18)

  1. 単結晶圧電膜を備え、
    前記単結晶圧電膜は、窒化アルミニウム膜を含み、
    前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、１．００°未満である、圧電素子。
  2. 下地基板と、
    前記下地基板上の単結晶圧電膜と、を備え、
    前記単結晶圧電膜は、窒化アルミニウム膜を含み、
    前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、１．００°未満である、圧電素子。
  3. 前記下地基板は、シリコン（１１１）基板、活性層がシリコン（１１１）であるＳＯＩ基板、ＳｉＣ基板、及びサファイア基板からなる群より選択されるいずれかである、請求項２に記載の圧電素子。
  4. 前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、０．３６°未満である、請求項１～３のいずれか１項に記載の圧電素子。
  5. 前記窒化アルミニウム膜の膜厚は、７０ｎｍ以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載の圧電素子。
  6. 前記窒化アルミニウム膜の膜厚は、１００ｎｍ以上である、請求項１～５のいずれか１項に記載の圧電素子。
  7. 前記単結晶圧電膜は、積層膜であり、
    前記積層膜は、前記窒化アルミニウム膜上に薄膜を備え、
    前記薄膜は、窒化ガリウム膜、窒化アルミニウムガリウム膜、スカンジウムを含む窒化アルミニウム膜、酸化シリコン膜、及び負の線膨張係数をもつ薄膜、からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１～６のいずれか１項に記載の圧電素子。
  8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の圧電素子を備える、表面弾性波素子。
  9. 請求項１～７のいずれか１項に記載の圧電素子を備える、圧電薄膜共振素子。
  10. 下地基板上に窒化アルミニウム膜を含む単結晶圧電膜を形成し、
    前記窒化アルミニウム膜はＣＶＤ法及びＭＢＥ法からなる群より選択されるいずれかにより形成され、
    前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、１．００°未満である、圧電素子の製造方法。
  11. 前記下地基板は、シリコン（１１１）基板、活性層がシリコン（１１１）であるＳＯＩ基板、ＳｉＣ基板、及びサファイア基板からなる群より選択されるいずれかである、請求項１０に記載の圧電素子の製造方法。
  12. 前記窒化アルミニウム膜は、ＭＯＣＶＤ法により形成される、請求項１０又は請求項１１に記載の圧電素子の製造方法。
  13. 前記窒化アルミニウム膜は、トリメチルアルミニウム及びアンモニアを用い、前記下地基板を９００～１１００℃、成膜時の圧力を１０～１５ｋＰａとしてＭＯＣＶＤ法により形成される、請求項１２に記載の圧電素子の製造方法。
  14. 前記窒化アルミニウム膜の（００２）回折ピークにおける半値全幅は、０．３６°未満である、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
  15. 前記窒化アルミニウム膜の膜厚は、７０ｎｍ以上である、請求項１０～１４のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
  16. 前記窒化アルミニウム膜の膜厚、１００ｎｍ以上である、請求項１０～１５のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
  17. 前記単結晶圧電膜は、積層膜であり、
    前記積層膜は、前記窒化アルミニウム膜上に薄膜を形成し、
    前記薄膜は、窒化ガリウム膜、窒化アルミニウムガリウム膜、スカンジウムを含む窒化アルミニウム膜、酸化シリコン膜、及び負の線膨張係数をもつ薄膜、からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１０～１６のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
  18. エッチング、研削、及び研磨からなる群より選択される少なくとも１種により前記下地基板を剥離する、請求項１０～１７のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
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