JP7033846B2 - 圧電素子 - Google Patents
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Description
この発明の一実施形態では、前記第1圧電体膜は、AlNまたはAlNを含む材料からなる。
この発明の一実施形態では、前記第1圧電体膜と前記第2電極との間に、前記第1圧電体膜と前記第2電極との間の密着性を高めるための密着層が形成されている。
この発明の一実施形態では、前記密着層は、導電性の金属酸化膜を含む。
この発明の一実施形態では、前記密着層は、絶縁性の金属酸化膜を含む。
この発明の一実施形態では、前記絶縁性の金属酸化膜は、Al2O3、ZrO2およびTiO2のいずれかを含む。
この発明の一実施形態では、前記第2圧電体膜は、PbおよびTiを含む強誘電性酸化物からなる。
この発明の一実施形態では、前記第2圧電体膜は、Biを含む強誘電性酸化物からなる。
この発明の一実施形態では、前記第2圧電体膜は、K、NaおよびNbを含む強誘電性酸化物からなる。
この発明の一実施形態では、前記第2圧電体膜は、BaおよびTiを含む強誘電性酸化物からなる。
この発明の一実施形態では、前記第2電極は、前記密着層上に形成されたTi膜と、前記Ti膜上に形成されたPt膜との積層膜からなる。
図1は、この発明の一実施形態に係る圧電素子が適用された圧電素子モジュールの図解的な平面図である。図2は、図1のII-II線に沿う図解的な断面図である。図3は、図1のA部を拡大して示す図解的な部分拡大断面図である。
圧電素子モジュール1は、表面2aおよび裏面2bを有する基板2と、基板2の表面2aに形成された振動板3と、振動板3における基板2側とは反対側の表面に形成された圧電素子4とを含む。
圧電素子4は、振動板3上に形成された第1電極11と、第1電極11上に形成された第1圧電体膜12と、第1圧電体膜12上に形成された密着層13と、密着層13上に形成された第2電極14と、第2電極14上に形成された第2圧電体膜15と、第2圧電体膜15上に形成された第3電極16とを含む。
第1圧電体膜12は、第1電極11の表面のほぼ全域に形成されている。第1圧電体膜12には、平面視において、開口部5の1辺の中間部と、基板2の対応する1辺の中間部との間位置に長方形状の開口部12aが形成されており、第1電極11の表面が開口部12aを介して露出している。この露出部分は、第1電極11を外部に接続するためのパッド部11aを構成している。第1圧電体膜12は、この実施形態では、AlN(アルミナイトライド)膜からなる。第1圧電体膜12の厚さは、たとえば1μm程度である。
主電極部16Aは、平面視において、基板2の開口部5の天面部とほぼ相似でかつ開口部5の天面部よりも小さい長方形状である。主電極部16Aの長手方向の長さは、開口部5の天面部の長手方向の長さよりも短く形成されている。主電極部16Aの短手方向に沿う両端縁は、開口部5の天面部の対応する両端縁に対して所定間隔をあけて内側に配置されている。また、主電極部16Aの短手方向の幅は、開口部5の天面部の短手方向の幅よりも短く形成されている。主電極部16Aの長手方向に沿う両側縁は、開口部5の天面部の対応する両側縁に対して所定間隔をあけて内側に配置されている。
第3電極16は、第2圧電体膜15上に形成されたIrOx(酸化イリジウム)膜25と、IrOx膜25上に形成されたIr(イリジウム)膜26との積層膜(IrOx/Ir積層膜)からなる。IrOx膜25の厚さは50nm程度であり、Ir膜26の厚さは50nm程度である。
前述したように、この実施形態では、第1圧電体膜12は、AlN(アルミナイトライド)膜からなる。第1圧電体膜12は、たとえばSc(スカンジウム)、Nb(ニオブ)およびMg(マグネシウム)のうちの少なくとも1つの金属が添加されたAlN膜から構成されてもよい。
前述の実施形態では、第1圧電体膜12を含む第1圧電素子4Aと、第1圧電体膜12とは異なる材料から構成された第2圧電体膜15を含む第2圧電素子4Bとが積層配置された新たな構造の圧電素子が得られる。
まず、図4に示すように、基板2の表面2aの全面に振動板3が形成される。ただし、基板2としては、最終的な基板2の厚さより厚いものが用いられる。具体的には、スパッタ法によって、シリコン基板2の表面にAlN膜(たとえば45nm厚)が形成される。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
2 基板
2a 表面
2b 裏面
3 振動板
4 圧電素子
5 開口部
11 第1電極
11a パッド部
12 第1圧電体膜
12a 開口部
13 密着層
13a 開口部
14 第2電極
14a 開口部
14b パッド部
15 第2圧電体膜
15a 開口部
15b 開口部
16 第3電極
16A 主電極部
16B 延長部
16Ba パッド部
21 IrOx膜
22 Ir層
23 Ti膜
24 Pt膜
25 IrOx膜
26 Ir層
52 第1圧電体材料膜
53 密着材料膜
54 第2電極膜
55 第2圧電体材料膜
56 第3電極膜
Claims (11)
- 第1電極と、
前記第1電極の一方の表面に形成された第1圧電体膜と、
前記第1圧電体膜における前記第1電極側とは反対側の表面上に配置された第2電極と、
前記第2電極における前記第1圧電体膜側とは反対側の表面に形成され、前記第1圧電体膜とは異なる材料からなる第2圧電体膜と、
前記第2圧電体膜上に形成された第3電極と、
前記第1圧電体膜と前記第2電極との間に形成され、前記第1圧電体膜と前記第2電極との間の密着性を高めるための密着層と、
前記第2圧電体膜に形成された第1の開口部と、
前記第2電極に形成され、平面視において前記第1の開口部と重なりかつ前記第1の開口部より平面視の面積が小さく、前記第1の開口部と連通する第2の開口部と、
前記密着層に形成され、平面視において前記第2の開口部と重なりかつ前記第2の開口部と平面視の面積がほぼ等しく、前記第2の開口部と連通する第3の開口部と、
前記第1圧電体膜に形成され、平面視においてにおいて前記第3の開口部と重なりかつ前記第3の開口部よりも平面視の面積が小さく、前記第3の開口部と連通する第4の開口部とを含み、
前記第1圧電体膜は、AlNまたはAlNを含む材料からなり、
前記第2電極は、TiおよびPtの少なくとも一方を含み、
前記密着層は、導電性の金属酸化膜を含む、圧電素子。 - 前記第1圧電体膜は、Sc、NbおよびMgのうちの少なくとも1つの金属が添加されたAlNからなる、請求項1に記載の圧電素子。
- 前記第1圧電体膜および前記第2圧電体膜のうちのいずれか一方の圧電体膜の圧電歪定数は、他方の圧電体膜よりも小さく、前記一方の圧電体膜の圧電電圧定数は、前記他方の圧電体膜よりも大きい、請求項1または2に記載の圧電素子。
- 前記導電性の金属酸化膜は、IrOx、RuOx、SrRuO3、LaNiOxおよびZnOのうちのいずれかを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 前記密着層は、前記第1圧電体膜上に形成されたIrO2膜と、前記IrO2膜上に形成されたIr膜との積層膜からなる、請求項1~4のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 前記第2圧電体膜は、PbおよびTiを含む強誘電性酸化物からなる、請求項1~5のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 前記第2圧電体膜は、Biを含む強誘電性酸化物からなる、請求項1~5のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 前記第2圧電体膜は、LiおよびNbを含む強誘電性酸化物からなる、請求項1~5のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 前記第2圧電体膜は、K、NaおよびNbを含む強誘電性酸化物からなる、請求項1~5のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 前記第2圧電体膜は、BaおよびTiを含む強誘電性酸化物からなる、請求項1~5のいずれか一項に記載の圧電素子。
- 前記第2電極は、前記密着層上に形成されたTi膜と、前記Ti膜上に形成されたPt膜との積層膜からなる、請求項1~9に記載の圧電素子。
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