JP2023035254A - 圧電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】被電極膜と貫通電極との接合性が低下することを抑制する。【解決手段】支持体１０と、支持体１０の絶縁膜１２上に配置され、圧電膜４０、および圧電膜４０と電気的に接続されると共に圧電膜４０上または圧電膜４０内に配置された被電極膜５２を有する電極膜５０を含み、支持体１０に支持される支持領域２１ａと、支持体１０から浮遊している振動領域２２ａ～２２ｄとを有する振動部２０と、支持体１０と振動部２０との積層方向に沿って配置され、支持領域２１ａにて被電極膜５２と電気的に接続される貫通電極６２ｂとを備える。そして、圧電膜４０と絶縁膜１２との間であって、積層方向において被電極膜５２のうちの貫通電極６２ｂと接続される部分と対向する部分には、絶縁膜１２よりも圧電膜４０の格子定数に近い材料で構成される、または絶縁膜１２よりも圧電膜４０が自己整合し易い材料で構成されるシード層８０が配置されるようにする。【選択図】図３

Description

本発明は、振動部を有する圧電素子に関するものである。

従来より、振動部を有する圧電素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この圧電素子は、支持体上に、圧電膜と当該圧電膜と電気的に接続される電極膜とを有する振動部が配置されて構成されている。

より詳しくは、支持体は、支持基板上に酸化膜が積層されて構成されており、振動部は、酸化膜上に配置されている。また、支持体には、凹部が形成されており、振動部は、支持体上に支持される支持領域と、支持体から浮遊した浮遊領域とを有する構成とされている。そして、電極膜は、圧電膜内や圧電膜上に配置されると共に浮遊領域から支持領域まで延設され、支持領域にて、支持体と振動部との積層方向に沿った貫通電極と電気的に接続される被電極膜を有している。なお、貫通電極は、支持体と振動部との積層方向に沿って被電極膜を露出させる孔部に配置されている。

特許第５９３６１５４号公報

上記の圧電素子では、酸化膜上に振動部が配置されているため、圧電膜の結晶性が低下し易く、この圧電膜上に配置される被電極膜も結晶性が低下し易くなる。そして、被電極膜に貫通電極を接続する際には、被電極膜を露出させる孔部を形成して当該孔部に貫通電極を配置する。しかしながら、被電極膜の結晶性が低下していると、孔部を形成する際に当該被電極膜をオーバーエッチング等してしまう可能性があり、貫通電極と被電極膜との接合性が低下する可能性がある。

本発明は上記点に鑑み、被電極膜と貫通電極との接合性が低下することを抑制できる圧電素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１では、支持体（１０）上に振動部（２０）が配置された圧電素子であって、支持基板（１１）と、支持基板上に配置された絶縁膜（１２）とを有する支持体と、支持体における絶縁膜上に配置され、圧電膜（４０）、および圧電膜と電気的に接続されると共に圧電膜上または圧電膜内に配置された被電極膜（５２、５３）を有する電極膜（５０）を含み、支持体に支持される支持領域（２１ａ）と、支持領域と繋がっていると共に支持体から浮遊している振動領域（２２ａ～２２ｄ）とを有する振動部と、支持体と振動部との積層方向に沿って配置され、支持領域にて被電極膜と電気的に接続される貫通電極（６２ｂ、６３ｂ）と、を備え、圧電膜と絶縁膜との間であって、積層方向において被電極膜のうちの貫通電極と接続される部分と対向する部分には、絶縁膜よりも圧電膜の格子定数に近い材料で構成される、または絶縁膜よりも圧電膜が自己整合し易い材料で構成されるシード層（８０）が配置されている。

これによれば、被電極膜のうちの貫通電極と接続される部分と対向する部分には、シード層が配置されている。このため、シード層上に配置される圧電膜の結晶性が崩れることを抑制でき、被電極膜のうちの貫通電極と接続される部分の結晶性が崩れることを抑制できる。したがって、被電極膜と貫通電極との接続信頼性が低下することを抑制できる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態における圧電素子の平面図である。 図１中のII－II線に沿った断面図である。 図１中のIII－III線に沿った断面図である。 圧電素子の製造工程を示す断面図である。 図４Ａに続く圧電素子の製造工程を示す断面図である。 図４Ｂに続く圧電素子の製造工程を示す断面図である。 図４Ｃに続く圧電素子の製造工程を示す断面図である。 図４Ｄに続く圧電素子の製造工程を示す断面図である。 図４Ｅに続く圧電素子の製造工程を示す断面図である。 図４Ｆに続く圧電素子の製造工程を示す断面図である。 第２実施形態における圧電素子の断面図である。 第３実施形態における圧電素子の断面図である。 第４実施形態における圧電素子の断面図である。 第５実施形態における圧電素子の断面図である。 第６実施形態における圧電素子の断面図である。 第７実施形態における圧電素子の断面図である。

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、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態の圧電素子について、図１～図３を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の圧電素子は、スマートフォンやＡＩ（artificial intelligenceの略）スピーカ等に搭載される圧電マイク等に用いられると好適である。また、本実施形態の圧電素子は、超音波センサ等に用いられると好適である。

圧電素子は、図１～図３に示されるように、支持体１０と、支持体１０上に配置された振動部２０とを備え、平面形状が矩形状とされている。支持体１０は、一面１１ａを有する支持基板１１と、支持基板１１の一面１１ａ上に形成された絶縁膜１２とを有している。なお、支持基板１１は、例えば、シリコン基板等で構成され、絶縁膜１２は、酸化膜等で構成されている。

支持体１０には、振動部２０における内縁側を浮遊させるための凹部１０ａが形成されている。このため、振動部２０は、支持体１０上に配置された支持領域２１ａと、支持領域２１ａと繋がっていると共に凹部１０ａ上で浮遊する浮遊領域２１ｂとを有する構成となっている。本実施形態の凹部１０ａは、振動部２０側の開口端の形状が平面矩形状とされている。したがって、浮遊領域２１ｂの全体は、平面矩形状とされている。

また、本実施形態の振動部２０には、外縁部分に絶縁膜１２の外縁部分を露出させる開口部２０ａが形成されている。絶縁膜１２には、外縁部分に支持基板１１の外縁部分を露出させる開口部１２ａが形成されている。このため、支持基板１１の外縁部分は、絶縁膜１２および振動部２０から露出した状態となっている。なお、絶縁膜１２に形成された開口部１２ａおよび振動部２０に形成された開口部２０ａは、圧電素子を製造する際のダイシング工程を容易にするものであり、必ずしも形成されていなくてもよい。以下では、圧電素子において、振動部２０が配置されている領域を素子領域Ｒとする。

浮遊領域２１ｂには、当該浮遊領域２１ｂを厚さ方向に貫通するスリット３０が形成されている。本実施形態のスリット３０は、浮遊領域２１ｂを４分割するように形成されている。詳しくは、スリット３０は、浮遊領域２１ｂの中心部Ｃを通り、浮遊領域２１ｂの相対する角部に向かって延設されるように、２本形成されている。言い換えると、スリット３０は、平面矩形状とされた浮遊領域２１ｂの各角部から中心部Ｃに向かって延設されると共に、中心部Ｃにて各スリット３０が交差するように形成されている。これにより、浮遊領域２１ｂは、略平面三角形状とされた第１～第４振動領域２２ａ～２２ｄに分離されている。特に限定されるものではないが、本実施形態では、各振動領域２２ａ～２２ｄ同士の間隔（すなわち、スリット３０の幅）が１μｍ程度とされている。また、本実施形態のスリット３０は、支持領域２１ａまで延設されているが、浮遊領域２１ｂ内で終端するように形成されていてもよい。

そして、第１～第４振動領域２２ａ～２２ｄは、上記の構成とされることにより、支持領域２１ａ側の端部が固定端とされ、支持領域２１ａと反対側の先端部が自由端とされたカンチレバーとされている。

振動部２０は、圧電膜４０および圧電膜４０と接続される電極膜５０を有する構成とされている。具体的には、圧電膜４０は、下層圧電膜４１と、下層圧電膜４１上に積層される上層圧電膜４２とを有している。なお、下層圧電膜４１および上層圧電膜４２は、窒化アルミニウムスカンジウム（以下では、単にＳｃＡｌＮともいう）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の鉛フリーの圧電セラミックス等を用いて構成されている。また、下層圧電膜４１および上層圧電膜４２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等を用いて構成される。

電極膜５０は、圧電膜４０と接続されるように各振動領域２２ａ～２２ｄに形成されており、モリブデン（Ｍｏ）を用いて構成されている。但し、電極膜５０は、モリブデンの他に、チタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、ルテニウム（Ｒｕ）等のいずれか１つを主成分とする金属材料を用いて構成されていてもよい。なお、電極膜５０を構成するこれらの材料は、絶縁膜１２よりも圧電膜４０に格子状数が近い材料である。

そして、本実施形態では、電極膜５０として、下層圧電膜４１の下方に形成された下層電極膜５１と、下層圧電膜４１と上層圧電膜４２との間に形成された中間電極膜５２と、上層圧電膜４２の上方に形成された上層電極膜５３とが形成されている。なお、下層電極膜５１と中間電極膜５２とは、下層圧電膜４１を挟んで対向するように配置されている。中間電極膜５２と上層電極膜５３とは、上層圧電膜４２を挟んで対向するように配置されている。

ここで、本実施形態の圧電素子は、後述するように、各振動領域２２ａ～２２ｄが振動することで変化する電荷を検出信号として出力する。そして、本実施形態の圧電素子は、第１～第４振動領域２２ａ～２２ｄにおける電荷の変化を１つの圧力検出信号として出力するように構成されている。具体的には、第１～第４振動領域２２ａ～２２ｄの電極膜５０は、図示しない配線部を介して電気的に直列に接続されている。より詳しくは、第１振動領域２２ａ～２２ｄは、いわゆるバイモルフ構造とされており、各振動領域２２ａ～２２ｄに形成される各下層電極膜５１、各中間電極膜５２、各上層電極膜５３がそれぞれ並列に接続されつつ、各振動領域２２ａ～２２ｄ間が直列に接続されている。

そして、圧電素子には、第１～第４振動領域２２ａ～２２ｄの電極膜５０が直列に接続されたものの端部となる部分と接続されるように、第１電極部６１および第２電極部６２が形成されている。具体的には、第１電極部６１は、第１貫通電極６１ｂおよび第１パッド部６１ｃを有する構成とされており、支持領域２１ａにて、第１振動領域２２ａに形成された下層電極膜５１および上層電極膜５３と接続されるように形成されている。第２電極部６２は、第２貫通電極６２ｂおよび第２パッド部６２ｃを有する構成とされており、支持領域２１ａにて、第４振動領域２２ｄに形成された中間電極膜５２と電気的に接続されるように形成されている。

より詳しくは、図２に示されるように、第１振動領域２２ａに形成された下層電極膜５１および上層電極膜５３は、支持領域２１ａまで延設されている。そして、上層圧電膜４２、下層圧電膜４１を貫通して下層電極膜５１を露出させるように第１孔部６１ａが形成され、第１貫通電極６１ｂは、下層電極膜５１と電気的に接続されるように第１孔部６１ａに配置されている。第１パッド部６１ｃは、第１貫通電極６１ｂおよび上層電極膜５３と電気的に接続されるように、上層圧電膜４２上に配置されている。

また、図３に示されるように、第４振動領域２２ｄに形成された中間電極膜５２は、支持領域２１ａまで延設されている。そして、上層圧電膜４２を貫通して中間電極膜５２を露出させるように第２孔部６２ａが形成され、第２貫通電極６２ｂは、中間電極膜５２と電気的に接続されるように第２孔部６２ａに配置されている。第２パッド部６２ｃは、第２貫通電極６２ｂと電気的に接続されるように、上層圧電膜４２上に配置されている。なお、本実施形態では、中間電極膜５２が被電極膜に相当し、下層電極膜５１が下地電極膜に相当する。

さらに、本実施形態の振動部２０は、支持体１０側に、下層圧電膜４１および下層電極膜５１が配置されるバッファ層７０を有している。なお、バッファ層７０は、絶縁膜１２よりも下層電極膜５１に格子定数が近い材料で構成されている。言い換えると、バッファ層７０は、絶縁膜１２よりも下層電極膜５１が格子整合し易い材料で構成されている。このようなバッファ層７０は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等で構成される。

ここで、本実施形態のバッファ層７０は、浮遊領域２１ｂとなる部分の全体に形成されている。また、バッファ層７０は、支持体１０と振動部２０との積層方向（以下では、単に積層方向ともいう）において、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分と対向するように形成されている。そして、下層電極膜５１は、バッファ層７０上の全領域に形成されており、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分と対向する部分を含むように形成されている。つまり、下層圧電膜４１と支持体１０（すなわち、絶縁膜１２）との間において、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分と対向する部分には、バッファ層７０および下層電極膜５１が配置されている。

以下では、下層圧電膜４１と支持体１０（すなわち、絶縁膜１２）との間において、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分と対向する部分に配置されている層をシード層８０ともいう。このため、本実施形態のシード層８０は、下層電極膜５１およびバッファ層７０で構成されている。そして、本実施形態のシード層８０は、積層方向において、第２貫通電極６２ｂ（すなわち、第２孔部６２ａ）よりも面積が広くされており、第２貫通電極６２ｂがシード層８０内に位置するように形成されている。

なお、本実施形態では、バッファ層７０および下層電極膜５１は、素子領域Ｒの外縁端部まで形成されていない。このため、下層圧電膜４１における外縁部分は、絶縁膜１２上にそのまま配置されている。

以上が本実施形態における圧電素子の構成である。このような圧電素子は、各振動領域２２ａ～２２ｄに音圧等の圧力が印加されると、各振動領域２２ａ～２２ｄが振動する。そして、例えば、各振動領域２２ａ～２２ｄの先端部側（すなわち、自由端側）が上方に変位した場合、下層圧電膜４１には引張応力が発生し、上層圧電膜４２には圧縮応力が発生する。したがって、第１電極部６１および第２電極部６２から当該電荷を取り出すことにより、音圧等の圧力が検出される。

次に、上記圧電素子の製造方法について、図４Ａ～図４Ｇを参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、ウェハ状の支持体１０を用いて圧電素子を製造する例について説明するが、予めチップ単位に分割された支持体１０を用いて圧電素子を製造するようにしてもよい。

まず、図４Ａに示されるように、支持基板１１上に絶縁膜１２が配置された支持体１０を用意する。なお、図４Ａの支持体１０は、実際には、ダイシングラインを介して複数の素子構成領域が一体化されたウェハ状とされている。

次に、図４Ｂに示されるように、支持体１０上にバッファ層７０および下層電極膜５１を順に成膜し、図示しないマスクを用いて所定形状にパターニングする。本実施形態では、バッファ層７０および下層電極膜５１は、浮遊領域２１ｂとなる部分に配置されるようにパターニングされる。また、バッファ層７０および下層電極膜５１は、第１貫通電極６１ｂと接続される部分、および積層方向において第２貫通電極６２ｂと対向する部分（すなわち、シード層８０を構成する部分）を含むようにパターニングされる。

なお、バッファ層７０および下層電極膜５１は、一般的なスパッタ法やＣＶＤ（Chemical Vapor Depositionの略）法等によって成膜される。また、後述する下層圧電膜４１、中間電極膜５２、上層圧電膜４２、上層電極膜５３も一般的なスパッタ法やＣＶＤ法等によって成膜される。

続いて、図４Ｃに示されるように、下層圧電膜４１および中間電極膜５２を成膜する。この際、下層電極膜５１は、モリブデンで構成されている。このため、下地膜としての絶縁膜１２上に下層圧電膜４１を形成する場合と比較して、下地膜としての下層電極膜５１上に下層圧電膜４１を形成する場合には、下層圧電膜４１と下層電極膜５１との格子状数の差が小さくなる。したがって、下層電極膜５１上の部分では、下層圧電膜４１と下層電極膜５１とが格子整合し易くなることで下層圧電膜４１の結晶性が崩れ難くなり、下層圧電膜４１のうちのシード層８０上に位置する部分の結晶性も崩れ難くなる。これにより、中間電極膜５２は、下層圧電膜４１を挟んで下層電極膜５１と対向する部分の結晶性が崩れ難くなる。すなわち、中間電極膜５２は、シード層８０と対向する部分の結晶性が崩れ難くなる。

なお、下層圧電膜４１および中間電極膜５２は、下地膜としての下層電極膜５１上に形成される部分の結晶性が崩れ難くなっているため、浮遊領域２１ｂでは、全体的に結晶性が崩れ難くなっている。

続いて、図４Ｄに示されるように、上層圧電膜４２を成膜して圧電膜４０を構成する。また、上層電極膜５３を成膜すると共に図示しないマスクを用いて所定形状にパターニングすることにより、電極膜５０を構成する。

次に、図４Ｅに示されるように、中間電極膜５２を露出させる第２孔部６２ａを形成する。この際、上記のように、中間電極膜５２は、シード層８０と対向する部分の結晶性が崩れることが抑制されている。つまり、中間電極膜５２は、第２孔部６２ａから露出する部分の結晶性が崩れることが抑制されている。言い換えると、中間電極膜５２は、第２貫通電極６２ｂと接続される部分の結晶性が崩れることが抑制されている。このため、第２孔部６２ａを形成する際、中間電極膜５２をオーバーエッチングし過ぎることを抑制できる。また、中間電極膜５２をオーバーエッチングし過ぎることを抑制できるため、第２孔部６２ａを形成する際に何度も外観検査をする必要がなく、製造工程が増加することも抑制できる。なお、特に図示しないが、この工程では、図４Ｅとは別断面において、下層電極膜５１を露出させる第１孔部６１ａも形成する。

続いて、図４Ｆに示されるように、第２孔部６２ａを埋め込むように金属膜を成膜することで第２貫通電極６２ｂを形成する。そして、上層圧電膜４２上に成膜された金属膜をパターニングすることで第２パッド部６２ｃを形成する。なお、図４Ｆとは別断面では、第１孔部６１ａを埋め込むように金属膜が成膜されて第１貫通電極６１ｂが形成され、上層圧電膜４２上に成膜された金属膜がパターニングされて第１パッド部６１ｃが形成される。これにより、第１電極部６１および第２電極部６２が構成される。

その後は、図４Ｇに示されるように、適宜図示しないマスクを配置してエッチングを行うことにより、スリット３０や凹部１０ａを形成する。また、本実施形態では、ダイシング工程を容易にするため、ダイシングラインに位置する圧電膜４０を除去して開口部２０ａを形成すると共に、絶縁膜１２を除去して開口部１２ａを形成する。そして、ダイシングラインに沿ってチップ単位に分割する。これにより、支持体１０上に振動部２０が配置された上記の圧電素子が製造される。

なお、本実施形態では、ウェハ状の支持体１０を用いて圧電素子を製造する例について説明したが、予めチップ単位に分割された支持基板１１を用いて圧電素子を製造するようにしてもよい。

以上説明した本実施形態によれば、下層圧電膜４１と絶縁膜１２との間には、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分と対向する部分にシード層８０が配置されている。このため、シード層８０上に配置される下層圧電膜４１の結晶性が崩れることを抑制でき、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分の結晶性が崩れることを抑制できる。したがって、中間電極膜５２と第２貫通電極６２ｂとの接続信頼性が低下することを抑制できる。

また、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分の結晶性が崩れることを抑制できるため、中間電極膜５２を露出させる第２孔部６２ａを形成する際、中間電極膜５２がオーバーエッチングされることを抑制できる。したがって、中間電極膜５２と第２貫通電極６２ｂとの接続信頼性が低下することを抑制できる。

さらに、中間電極膜５２がオーバーエッチングされることを抑制できるため、中間電極膜５２を露出させる第２孔部６２ａを形成する際、第２孔部６２ａの深さを何度も確認しなくてもよくなり、製造工程の簡略化を図ることができる。

そして、中間電極膜５２がオーバーエッチングされることを抑制できるため、本実施形態のようにウェハ状の支持体１０を用いて圧電素子を製造する際、第２孔部６２ａが形成される場所毎のエッチングばらつきを少なくできる。したがって、第２孔部６２ａが適切に形成されないという不具合が発生することを抑制でき、歩留まりが低下することを抑制できる。

（１）本実施形態では、シード層８０は、積層方向において、第２貫通電極６２ｂよりも面積が広くされている。このため、第２貫通電極６２ｂ（すなわち、第２孔部６２ａ）の位置ずれ等が発生したとしても、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分と対向する部分にシード層８０が配置されていないという不具合が発生することを抑制できる。

（２）本実施形態では、シード層８０は、バッファ層７０および下層電極膜５１で構成されている、このため、シード層８０をバッファ層７０および下層電極膜５１と異なる材料で構成する場合と比較して、製造工程が増加することを抑制できる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、バッファ層７０および下層電極膜５１の形状を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の圧電素子は、図５に示されるように、バッファ層７０および下層電極膜５１が素子領域Ｒの外縁端部まで延設されている。言い換えると、バッファ層７０および下層電極膜５１は、支持領域２１ａの全体および浮遊領域２１ｂの全体に渡って形成されている。そして、下層圧電膜４１は、全領域が下層電極膜５１上に形成されている。

以上説明した本実施形態によれば、下層圧電膜４１と絶縁膜１２との間には、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分と対向する部分にシード層８０が配置されている。このため、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分の結晶性が崩れることを抑制でき、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（１）本実施形態によれば、バッファ層７０および下層電極膜５１は、素子領域Ｒの外縁端部まで形成されている。そして、下層圧電膜４１は、全領域が下層電極膜５１上に形成されている。このため、下層圧電膜４１および中間電極膜５２の全領域にて結晶性が崩れることを抑制でき、信頼性の向上を図ることができる。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対し、バッファ層７０および下層電極膜５１の形状を変更したものである。その他に関しては、第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の圧電素子は、図６に示されるように構成されている。具体的には、バッファ層７０および下層電極膜５１は、シード層８０となる部分と、浮遊領域２１ｂに配置される部分との間が区画用スリット８１によって区画されている。言い換えると、本実施形態では、バッファ層７０および下層電極膜５１は、支持領域２１ａ上に配置されてシード層８０となる部分を含み、支持領域２１ａにて中間電極膜５２と対向する部分と、浮遊領域２１ｂに配置される部分とが区画用スリット８１によって区画されている。

以上説明した本実施形態によれば、下層圧電膜４１と絶縁膜１２との間には、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分と対向する部分にシード層８０が配置されている。このため、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分の結晶性が崩れることを抑制でき、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（１）本実施形態では、バッファ層７０および下層電極膜５１は、シード層８０となる部分と浮遊領域２１ｂに配置される部分との間が区画用スリット８１によって区画されている。このため、検出精度が低下することを抑制することができる。すなわち、シード層８０となる部分は中間電極膜５２と対向する部分であるため、シード層８０を構成する下層電極膜５１と中間電極膜５２との間には寄生容量が構成される。このため、区画用スリット８１を形成することにより、シード層８０に起因する寄生容量によって検出精度が低下することを抑制できる。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第２実施形態に対し、シード層８０の構成を変更したものである。その他に関しては、第２実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の圧電素子は、図７に示されるように構成されている。具体的には、バッファ層７０は、上記第２実施形態と同様に素子領域Ｒの外縁端部まで延設されているが、下層電極膜５１は、第２貫通電極６２ｂと対向する部分まで延設されていない。つまり、本実施形態のシード層８０は、バッファ層７０のうちの第２貫通電極６２ｂと対向する部分で構成されている。言い換えると、シード層８０は、バッファ層７０のみで構成されている。なお、バッファ層７０は、窒化アルミニウムで構成されており、絶縁膜１２よりも下層圧電膜４１の格子定数に近い材料である。

以上説明した本実施形態によれば、下層圧電膜４１と絶縁膜１２との間には、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分と対向する部分にシード層８０が配置されている。このため、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分の結晶性が崩れることを抑制でき、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（１）本実施形態では、シード層８０がバッファ層７０のみで構成されている。このため、支持領域２１ａにて不要な寄生容量が構成されることを抑制できる。したがって、上記第３実施形態のように区画用スリット８１を形成しなくても、検出精度が低下することを抑制できる。

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、バッファ層７０を備えない構成としたものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の圧電素子は、図８に示されるように、バッファ層７０が備えられていない。そして、下層電極膜５１は、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分と対向する部分を含むように形成されている。このため、本実施形態のシード層８０は、下層電極膜５１のうちの第２貫通電極６２ｂと対向する部分で構成されている。言い換えると、本実施形態のシード層８０は、下層電極膜５１のみで構成されている。

以上説明した本実施形態によれば、下層圧電膜４１と絶縁膜１２との間には、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分と対向する部分にシード層８０が配置されている。このため、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分の結晶性が崩れることを抑制でき、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（１）本実施形態のように、シード層８０を下層電極膜５１のみで構成するようにしても、シード層８０を形成することにより、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分の結晶性が崩れることを抑制できる。このため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、シード層８０の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の圧電素子は、図９に示されるように、シード層８０は、バッファ層７０および下層電極膜５１と異なる材料で構成されている。本実施形態では、シード層８０は、圧電膜４０よりもスカンジウムの濃度が低いＳｃＡｌＮを用いて構成されている。

そして、圧電膜４０は、ＳｃＡｌＮで構成され、スカンジウムの濃度が３０％以上の高濃度ＳｃＡｌＮとされている。

以上説明した本実施形態によれば、下層圧電膜４１と絶縁膜１２との間には、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分と対向する部分にシード層８０が配置されている。このため、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分の結晶性が崩れることを抑制でき、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（１）本実施形態では、シード層８０が圧電膜４０よりもスカンジウムの濃度が低いＳｃＡｌＮを用いて構成されている。このため、下層圧電膜４１がスカンジウムの濃度が高いＳｃＡｌＮで構成されていても、シード層８０上の下層圧電膜４１の結晶性が崩れることを抑制できる。

すなわち、下層圧電膜４１としてＳｃＡｌＮを用いた場合には、スカンジウムの濃度が高くなるほど格子定数が大きくなる。そして、本発明者らの検討によれば、下層圧電膜４１をスカンジウムの濃度が３０％以上の高濃度ＳｃＡｌＮで構成した場合には、下層電極膜５１をモリブデン等で構成したとしても、下層圧電膜４１の結晶性が崩れることを十分に抑制できない可能性があることが確認された。このため、本実施形態では、シード層８０を圧電膜４０よりもスカンジウムの濃度が低いＳｃＡｌＮを用いて構成している。これにより、下層圧電膜４１が同じ材料上に成膜されるため、シード層８０上の下層圧電膜４１の結晶性が崩れることを抑制できる。したがって、中間電極膜５２のうちの第２貫通電極６２ｂと接続される部分の結晶性が崩れることを抑制でき、中間電極膜５２と第２貫通電極６２ｂとの接続信頼性が低下することを抑制できる。なお、上記では圧電膜４０を高濃度ＳｃＡｌＮとした場合について説明したが、本実施形態は、圧電膜４０が低濃度ＳｃＡｌＮとされていても適用可能である。

（第６実施形態の変形例）
上記第６実施形態の変形例について説明する。上記第６実施形態において、シード層８０は、他の材料を用いて構成されていてもよい。例えば、シード層８０は、モリブデン、チタン、プラチナ、アルミニウム、ルテニウム等のいずれか１つを主成分とする金属材料の酸化物を用いて構成されていてもよい。なお、ここでの酸化物は、異なる価数を含むものであり、特定の価数の酸化物に限定されるものではない。また、シード層８０は、例えば、アモルファス材料を用いて構成されていてもよい。但し、シード層８０をこれらの材料を用いて構成する場合、下層圧電膜４１は、低濃度ＳｃＡｌＮやＡｌＮ等で構成されると好ましい。

そして、シード層８０をこのような材料を用いて構成した場合、本発明者らの検討によれば、シード層８０上に配置される下層圧電膜４１は、下地膜となるシード層８０の影響を受け難く、自己整合によって結晶性が崩れ難いことが確認された。このため、シード層８０は、絶縁膜１２よりも下層圧電膜４１が自己整合し易くなる材料で構成されていてもよい。

（第７実施形態）
第７実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、振動部２０の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の圧電素子は、図１０に示されるように、圧電膜４０が１層で構成されており、中間電極膜５２が形成されていない。そして、圧電膜４０上には、上層電極膜５３を覆うように絶縁膜９０が配置されている。

絶縁膜９０には、絶縁膜９０を貫通して上層電極膜５３を露出させるように孔部６３ａが形成されており、孔部６３ａには、上層電極膜５３と接続される貫通電極６３ｂが配置されている。また、絶縁膜９０上には、貫通電極６３ｂと電気的に接続されるようにパッド部６３ｃが形成されている。なお、本実施形態では、上層電極膜５３が被電極膜に相当する。

バッファ層７０および下層電極膜５１は、上層電極膜５３における貫通電極６３ｂと接続される部分と対向する部分を含むように形成されている。そして、シード層８０は、バッファ層７０および下層電極膜５１のうちの上層電極膜５３における貫通電極６３ｂと接続される部分と対向する部分で構成されている。なお、本実施形態のシード層８０は、積層方向において、貫通電極６３ｂより面積が大きくなるように構成されている。

以上説明した本実施形態によれば、圧電膜４０と絶縁膜１２との間には、上層電極膜５３のうちの貫通電極６３ｂと接続される部分と対向する部分にシード層８０が配置されている。このため、上層電極膜５３のうちの貫通電極６３ｂと接続される部分の結晶性が崩れることを抑制でき、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（１）本実施形態のように、圧電膜４０は１つの層で構成されていてもよい。このような圧電素子としても、圧電膜４０上に配置されて貫通電極６３ｂと接続される上層電極膜５３の結晶性が崩れることを抑制することにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

例えば、上記各実施形態において、浮遊領域２１ｂは、平面形状が矩形状ではなく、五角形状、六角形状、八角形状等の多角形状とされていてもよい。また、浮遊領域２１ｂに形成される振動領域２２ａ～２２ｄの数は適宜変更可能である。さらに、圧電素子は、平面形状が矩形状ではなく、五角形状や六角形状等の多角形状とされていてもよい。

また、上記各実施形態において、圧電素子には、振動部２０に形成される開口部２０ａや絶縁膜１２に形成される開口部１２ａが形成されていなくてもよい。

さらに、上記各実施形態において、各振動領域２２ａ～２２ｄは、それぞれの電荷を検出信号として出力するようにしてもよい。この場合には、各振動領域２２ａ～２２ｄの下層電極膜５１および上層電極膜５３に第１電極部６１が接続され、各振動領域２２ａ～２２ｄの中間電極膜５２に第２電極部６２が接続される。

そして、上記第１～第６実施形態において、シード層８０は、積層方向において、第２貫通電極６２ｂより面積が小さくされていてもよい。同様に、上記第７実施形態において、シード層８０は、積層方向において、貫通電極６３ｂより面積が小さくされていてもよい。

そして、上記各実施形態を組み合わせることもできる。例えば、上記第２実施形態を上記第６実施形態に組み合わせ、シード層８０を外縁端部まで形成するようにしてもよい。この場合、シード層８０は、絶縁膜１２上において、バッファ層７０が配置される領域と異なる全領域上に配置されていてもよい。また、上記第３実施形態を上記第５実施形態に組み合わせ、区画用スリット８１を形成するようにしてもよい。そして、上記第２～第６実施形態を上記第７実施形態に組み合わせ、圧電膜４０が１層で構成される圧電素子としてもよい。

１０ 支持体
１１ 支持基板
１２ 絶縁膜
２０ 振動部
２２ａ～２２ｄ 第１～第４振動領域
４０ 圧電膜
５０ 電極膜
５１ 下層電極膜（下地電極膜）
５２、５３ 被電極膜（中間電極膜、上層電極膜）
６２ｂ、６３ｂ 第２、第３貫通電極
８０ シード層

Claims (10)

1. 支持体（１０）上に振動部（２０）が配置された圧電素子であって、
   支持基板（１１）と、前記支持基板上に配置された絶縁膜（１２）とを有する前記支持体と、
   前記支持体における絶縁膜上に配置され、圧電膜（４０）、および前記圧電膜と電気的に接続されると共に前記圧電膜上または前記圧電膜内に配置された被電極膜（５２、５３）を有する電極膜（５０）を含み、前記支持体に支持される支持領域（２１ａ）と、前記支持領域と繋がっていると共に前記支持体から浮遊している振動領域（２２ａ～２２ｄ）とを有する前記振動部と、
   前記支持体と前記振動部との積層方向に沿って配置され、前記支持領域にて前記被電極膜と電気的に接続される貫通電極（６２ｂ、６３ｂ）と、を備え、
   前記圧電膜と前記絶縁膜との間であって、前記積層方向において前記被電極膜のうちの前記貫通電極と接続される部分と対向する部分には、前記絶縁膜よりも前記圧電膜の格子定数に近い材料で構成される、または前記絶縁膜よりも前記圧電膜が自己整合し易い材料で構成されるシード層（８０）が配置されている圧電素子。
2. 前記シード層は、前記積層方向において、前記被電極膜のうちの前記貫通電極と接続される部分よりも面積が大きくされている請求項１に記載の圧電素子。
3. 前記シード層は、前記振動部の外縁端部まで延設されている請求項１または２に記載の圧電素子。
4. 前記振動部は、前記振動領域に、前記圧電膜より前記支持体側に配置されるバッファ層（７０）と、前記バッファ層と前記圧電膜との間に配置される前記電極膜としての下地電極膜（５１）とを有し、
   前記シード層は、前記バッファ層が前記支持領域まで延設されて構成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧電素子。
5. 前記シード層は、前記バッファ層および前記下地電極膜が前記支持領域まで延設されて構成されている請求項４に記載の圧電素子。
6. 前記振動部は、前記振動領域に、前記圧電膜より前記支持体側に配置される前記電極膜としての下地電極膜（５１）を有し、
   前記シード層は、前記下地電極膜が前記支持領域まで延設されて構成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧電素子。
7. 前記下地電極膜は、前記シード層を構成する部分と前記振動領域に形成された部分との間に形成された区画用スリット（８１）によって区画されている請求項５または６に記載の圧電素子。
8. 前記シード層は、モリブデン、チタン、プラチナ、アルミニウム、ルテニウムのいずれか１つを主成分とする金属材料を含んで構成されている請求項５ないし７のいずれか１つに記載の圧電素子。
9. 前記シード層は、モリブデン、チタン、プラチナ、アルミニウム、ルテニウムのいずれか１つを主成分とする金属材料の酸化物、またはアモルファス材料を含んで構成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧電素子。
10. 前記圧電膜は、窒化アルミニウムスカンジウムで構成されており、
    前記シード層は、前記圧電膜よりもスカンジウムの濃度が低い窒化アルミニウムスカンジウムを含んで構成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の圧電素子。

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