JP6130085B1 - 圧電素子および圧電素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、上記第1の局面による圧電素子において、好ましくは、下部電極は、基板上または下地膜上に形成された第1下部電極層と、第1下部電極層上に形成され、第1下部電極層とは異なる材料により形成された第2下部電極層と、第2下部電極層上に形成され、結晶化された金属酸化物により形成され、圧電層に接する第3下部電極層とを含み、第2下部電極層の厚さは、第1下部電極層の厚さよりも大きい。
また、この場合、好ましくは、第1下部電極層は、チタンにより形成されており、第2下部電極層は、白金により形成されている。
また、上記第2の局面による圧電素子の製造方法において、好ましくは、下部電極を形成する工程は、基板上または下地膜上に第1下部電極層を形成する工程と、第1下部電極層上に第1下部電極層とは異なる材料により第2下部電極層を形成する工程と、第2下部電極層上に金属酸化物を結晶化して圧電層に接する第3下部電極層を形成する工程とを含み、第2下部電極層を形成する工程では、第2下部電極層の厚さが第1下部電極層の厚さよりも大きくなるように第2下部電極層を形成する。
また、この場合、好ましくは、第1下部電極層は、チタンにより形成し、第2下部電極層は、白金により形成する。
また、上記第2の局面による圧電素子の製造方法において、好ましくは、上部電極上に上部電極を覆うように絶縁層を形成する工程をさらに備える。
この発明の第3の局面による圧電素子は、電子機器に組み込まれる圧電素子であって、基板上または下地膜上に形成された下部電極と、下部電極上に形成された圧電層と、圧電層上に形成された上部電極と、上部電極上に形成され、上部電極を覆う絶縁層とを備え、上部電極は、少なくとも圧電層との境界部がアモルファス状の部分を含む金属酸化物により形成された第1電極層と、第1電極層上に形成された第2電極層とを含み、下部電極は、圧電層との境界部が結晶化された金属酸化物により形成されている。
また、上記第3の局面による圧電素子において、好ましくは、下部電極は、基板上または下地膜上に形成された第1下部電極層と、第1下部電極層上に形成され、第1下部電極層とは異なる材料により形成された第2下部電極層と、第2下部電極層上に形成され、結晶化された金属酸化物により形成され、圧電層に接する第3下部電極層とを含み、第2下部電極層の厚さは、第1下部電極層の厚さよりも大きい。
また、この場合、好ましくは、第1下部電極層は、チタンにより形成されており、第2下部電極層は、白金により形成されている。
また、上記第3の局面による圧電素子において、好ましくは、上部電極上に沿って形成され、絶縁層とともに上部電極を覆う引出配線をさらに備える。
また、上記第3の局面による圧電素子において、好ましくは、絶縁層は、下部電極の上面と、圧電層の側面と、上部電極の上面とに沿って覆うように配置されている。
また、上記第3の局面による圧電素子において、好ましくは、絶縁層は、下部電極の上面と、圧電層の側面と、圧電層の縁部上面と、上部電極の上面とに沿って覆うように配置されている。
また、上記第3の局面による圧電素子において、好ましくは、絶縁層は、下部電極の上面と、圧電層の側面と、圧電層の縁部上面と、上部電極の上面とに沿って覆うように配置され、上部電極上に沿って形成され、絶縁層とともに上部電極を覆う引出配線をさらに備える。
図1および図2を参照して、本発明の一実施形態による圧電素子100の構成について説明する。
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
次に、図3および図4を参照して、本実施形態による圧電素子100の評価を行った実験結果(実施例)について説明する。なお、図3および図4に示す実施例では、上部電極4の第1上部電極層41は、SROにより形成されている。
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
2 下部電極
3 圧電層
4 上部電極
5 絶縁層(保護層)
6 引出配線(保護層)
41 第1上部電極層(第1電極層)
42 第2上部電極層(第2電極層、保護層)
43 第3上部電極層(第3電極層、保護層)
100 圧電素子
Claims (19)
- 電子機器に組み込まれる圧電素子であって、
基板上または下地膜上に形成された下部電極と、
前記下部電極上に形成された圧電層と、
前記圧電層上に形成された上部電極とを備え、
前記上部電極は、少なくとも前記圧電層との境界部がアモルファス状の部分を含む金属酸化物により形成された第1電極層と、前記第1電極層上に形成された第2電極層とを含み、
前記下部電極は、前記圧電層との境界部が結晶化された金属酸化物により形成されている、圧電素子。 - 前記下部電極は、前記基板上または前記下地膜上に形成された第1下部電極層と、前記第1下部電極層上に形成され、前記第1下部電極層とは異なる材料により形成された第2下部電極層と、前記第2下部電極層上に形成され、結晶化された金属酸化物により形成され、前記圧電層に接する第3下部電極層とを含み、
前記第2下部電極層の厚さは、前記第1下部電極層の厚さよりも大きい、請求項1に記載の圧電素子。 - 前記第1下部電極層は、チタンにより形成されており、
前記第2下部電極層は、白金により形成されている、請求項2に記載の圧電素子。 - 前記第1電極層の金属酸化物は、ルテニウム酸ストロンチウムを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧電素子。
- 前記第1電極層の厚さは、2nm以上40nm以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧電素子。
- 前記第2電極層は、還元性のある金属原子を含む、請求項5に記載の圧電素子。
- 前記第1電極層上には、100nm以上の保護層が設けられている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の圧電素子。
- 基板上または下地膜上に下部電極を形成する工程と、
前記下部電極上に圧電層を形成する工程と、
前記圧電層上に上部電極を形成する工程とを備え、
前記上部電極を形成する工程は、少なくとも前記圧電層との境界部がアモルファス状の部分を含む金属酸化物により形成された第1電極層を形成する工程と、前記第1電極層の前記金属酸化物が結晶化する温度未満の温度条件下により、前記第1電極層上に第2電極層を形成する工程とを含み、
前記下部電極を形成する工程は、前記圧電層との境界部を金属酸化物を結晶化して形成する工程を含む、圧電素子の製造方法。 - 前記下部電極を形成する工程は、前記基板上または前記下地膜上に第1下部電極層を形成する工程と、前記第1下部電極層上に前記第1下部電極層とは異なる材料により第2下部電極層を形成する工程と、前記第2下部電極層上に金属酸化物を結晶化して前記圧電層に接する第3下部電極層を形成する工程とを含み、
前記第2下部電極層を形成する工程では、前記第2下部電極層の厚さが前記第1下部電極層の厚さよりも大きくなるように前記第2下部電極層を形成する、請求項8に記載の圧電素子の製造方法。 - 前記第1下部電極層は、チタンにより形成し、
前記第2下部電極層は、白金により形成する、請求項9に記載の圧電素子の製造方法。 - 前記上部電極を形成する工程の後の全ての工程は、前記第1電極層の前記金属酸化物が結晶化する温度未満の温度条件下で行われるように構成されている、請求項8〜10のいずれか1項に記載の圧電素子の製造方法。
- 前記上部電極上に前記上部電極を覆うように絶縁層を形成する工程をさらに備える、請求項8〜11のいずれか1項に記載の圧電素子の製造方法。
- 電子機器に組み込まれる圧電素子であって、
基板上または下地膜上に形成された下部電極と、
前記下部電極上に形成された圧電層と、
前記圧電層上に形成された上部電極と、
前記上部電極上に形成され、前記上部電極を覆う絶縁層とを備え、
前記上部電極は、少なくとも前記圧電層との境界部がアモルファス状の部分を含む金属酸化物により形成された第1電極層と、前記第1電極層上に形成された第2電極層とを含み、
前記下部電極は、前記圧電層との境界部が結晶化された金属酸化物により形成されている、圧電素子。 - 前記下部電極は、前記基板上または前記下地膜上に形成された第1下部電極層と、前記第1下部電極層上に形成され、前記第1下部電極層とは異なる材料により形成された第2下部電極層と、前記第2下部電極層上に形成され、結晶化された金属酸化物により形成され、前記圧電層に接する第3下部電極層とを含み、
前記第2下部電極層の厚さは、前記第1下部電極層の厚さよりも大きい、請求項13に記載の圧電素子。 - 前記第1下部電極層は、チタンにより形成されており、
前記第2下部電極層は、白金により形成されている、請求項14に記載の圧電素子。 - 前記上部電極上に沿って形成され、前記絶縁層とともに前記上部電極を覆う引出配線をさらに備える、請求項13〜15のいずれか1項に記載の圧電素子。
- 前記絶縁層は、前記下部電極の上面と、前記圧電層の側面と、前記上部電極の上面とに沿って覆うように配置されている、請求項13〜16のいずれか1項に記載の圧電素子。
- 前記絶縁層は、前記下部電極の上面と、前記圧電層の側面と、前記圧電層の縁部上面と、前記上部電極の上面とに沿って覆うように配置されている、請求項13〜17のいずれか1項に記載の圧電素子。
- 前記絶縁層は、前記下部電極の上面と、前記圧電層の側面と、前記圧電層の縁部上面と、前記上部電極の上面とに沿って覆うように配置され、
前記上部電極上に沿って形成され、前記絶縁層とともに前記上部電極を覆う引出配線をさらに備える、請求項13〜18のいずれか1項に記載の圧電素子。
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