JP6365690B2 - 圧電デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、圧電デバイスの製造方法に関するものである。
従来より、"CMOS-Compatible AlN Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers", Stefon Shelton et al., 2009 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 402-405（非特許文献１）などに開示されているように、基板と、基板の上方に設けられた圧電体層および電極とを備える、圧電デバイスが知られている。このような圧電デバイスは、フィルタ、アクチュエータ、センサ、ｐＭＵＴ（piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers）などに用いられる。
このような圧電デバイスの一例として、米国特許出願公開ＵＳ２０１０／０１９５８５１Ａ１（特許文献１）の段落００１７〜００２３、図１Ａ、図１Ｂには、トランスデューサと、基板と、温度補償素子とを備えるＭＥＭＳデバイスが開示されている。トランスデューサは、たとえば屈曲振動する圧電超音波トランスデューサであり、基板の上方に配置されている。温度補償素子は、たとえばヒータ素子であり、トランスデューサの周囲かつ下面側であって、基板上に配置されている。
これらの圧電デバイスには、製造時に生じる共振周波数のばらつき（以下「周波数ばらつき」ともいう。）が大きいという問題がある。周波数ばらつきを決める要因としては、それぞれの厚み、長さなどの寸法などいくつかある。特に、最も重要な要因は、メンブレン部を構成する部材の応力である。メンブレン部を構成する部材とは、圧電体層、電極などである。
メンブレン部を構成する部材の応力は、スパッタリング法やゾルゲル法などの製造方法によって変化しうる。ＡｌＮからなる圧電体層はスパッタリング法によって形成されることが多い。ＡｌＮからなる圧電体層をスパッタリング法で形成する場合、基板の温度分布や、プラズマの分布によって、圧電体層の応力がウェハ面内で大きくばらつくことがある。この結果、圧電デバイスの周波数ばらつきが大きくなる。
特開平１０−２５６５７０号公報（特許文献２）の段落００１８〜００３２には、薄膜デバイスにおいて、優れた特性の薄膜を形成するために、基板の上に形成された局部加熱層としてのヒータで基板を加熱した状態で圧電体材料からなる薄膜を形成することが開示されている。
特開２００２−２６００７号公報（特許文献３）の段落００１２〜００１３には、内部応力を制御することで薄膜構造体の共振周波数を調整することができると記載されている。この文献の段落００４０〜００５１においては、窒化シリコン薄膜構造体の一部であるシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法にて４００℃以下の基板温度で形成することが記載されている。段落００５２〜００５６においては、窒化シリコン薄膜構造体のシリコン窒化膜を真空中で４００℃以下の温度で熱処理することが記載されている。段落００５７〜００５９においては、窒化シリコン薄膜構造体のシリコン窒化膜をレーザー照射により熱処理することも記載されている。
特開２０１１−２１１７４１号公報（特許文献４）では、ＭＥＭＳ共振器の共振周波数調整方法が記載されている。この文献の段落００１５、段落００２７、段落００３５、段落００４３、段落００４６によれば、多結晶シリコンなどからなる梁構造を抵抗加熱することによって、梁構造の材料を変化させたり取り除いたりすることとしている。この文献では、このように、材料を変化させたり取り除いたりすることによってＭＥＭＳ共振器の共振周波数の調整が行なわれている。
"CMOS-Compatible AlN Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers", Stefon Shelton et al., 2009 IEEE International Ultrasonics Symposium Proceedings, pp. 402-405
ＡｌＮからなる圧電体層の応力の大きさには、スパッタリング法における基板の温度分布やプラズマの分布が影響する。したがって、特許文献２に記載の薄膜の製造方法を採用するだけでは、製造時に生じる共振周波数のばらつきが大きいという問題が解決されるとは限らない。
特許文献３では、窒化シリコン膜以外の膜（層）については言及されていない上に、特許文献３に記載の方法では、４００℃を超える高温での熱処理についてはＡｌなどの配線材料が溶けたり基板に拡散したりしてしまうので、好ましくない旨が記載されている。したがって、特許文献３に記載の方法は、４００℃を超える温度での熱処理には適していない。
特許文献４に記載されたＭＥＭＳ共振器の共振周波数調整方法では、梁構造の材料が変化することおよび／または取り除くことによって共振周波数を変化させようとするものであるので、共振周波数の変化量が小さく、調整範囲が限られている。特許文献４に記載の方法では、実際に必要な調整をするには変化量が不十分である。
そこで、本発明は、製造時に生じる共振周波数のばらつきを小さくすることができる圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に基づく圧電デバイスの製造方法は、基板と、上記基板によって直接または間接的に支持され、上記基板より上側に配置されたメンブレン状または梁状である振動部とを備え、上記振動部は圧電体層を含む、圧電デバイスの製造方法であって、上記振動部を形成する工程と、上記振動部の少なくとも一部を含む領域に対して局所的に熱処理を施すことによって上記振動部の共振周波数を調整する工程とを含む。
上記発明において好ましくは、上記共振周波数を調整する工程では、上記熱処理によって、上記振動部が有する応力を調整する。
上記発明において好ましくは、上記振動部を形成する工程では、目標とする共振周波数の値に対応する残留応力の値よりも引張応力側に偏った残留応力を上記振動部が含むように、上記振動部を形成し、上記共振周波数を調整する工程では、上記熱処理によって、上記振動部が含む残留応力の量を圧縮応力側に向けて変動させる。
上記発明において好ましくは、上記振動部はヒータを備えており、上記共振周波数を調整する工程は、上記ヒータを駆動することによって行なわれる。
上記発明において好ましくは、上記共振周波数を調整する工程は、上記振動部の少なくとも一部にレーザ光を照射することによって行なわれる。
上記発明において好ましくは、上記振動部を形成する工程では、上記レーザ光を受光するための受光部を上記振動部に形成し、上記レーザ光を照射する際には、上記受光部に向けて上記レーザ光を照射する。
上記発明において好ましくは、上記振動部の共振周波数を測定する工程を含み、上記熱処理は、上記共振周波数を測定する工程の測定結果を踏まえて行なわれる。
上記発明において好ましくは、上記共振周波数を調整する工程の後で、再び共振周波数を測定する工程を含む。
上記発明において好ましくは、上記振動部は、上記圧電体層の下側に配置された下部電極と、上記振動部において上記圧電体層を挟んで上記下部電極の少なくとも一部に対向するように上記圧電体層の上側に配置された上部電極とを備え、上記上部電極および上記圧電体層を覆うように保護膜が設けられている。
上記発明において好ましくは、上記基板は貫通孔または凹部を有し、上記貫通孔または凹部を少なくとも部分的に覆うように支持層を備え、上記振動部の上記圧電体層は上記支持層を介する形で上記基板によって支持されている。
上記発明において好ましくは、上記圧電体層は、ＡｌＮ、ＫＮＮおよびＰＺＴからなる群から選択されたいずれかを主材料とする。
上記発明において好ましくは、上記下部電極および上記上部電極は、ＷまたはＭｏを主材料とする。
上記発明において好ましくは、上記保護膜はＡｌＮ、ＳｉおよびＳｉＮからなる群から選択されたいずれかを主材料とする。
上記発明において好ましくは、上記支持層はＡｌＮ、ＳｉおよびＳｉＮからなる群から選択されたいずれかを主材料とする。
本発明によれば、振動部の少なくとも一部を含む領域に対して局所的に熱処理を施すことによって振動部の共振周波数を調整する工程を含んでいるので、振動部の共振周波数は適正なものとなる。したがって、製造時に生じる共振周波数のばらつきを小さくすることができる。
（実施の形態１）
図１〜図８を参照して、本発明に基づく実施の形態１における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法のフローチャートを図１に示す。
図１〜図８を参照して、本発明に基づく実施の形態１における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法のフローチャートを図１に示す。
本実施の形態における圧電デバイスの製造方法は、基板と、前記基板によって直接または間接的に支持され、前記基板より上側に配置されたメンブレン状または梁状である振動部とを備え、前記振動部は圧電体層を含む、圧電デバイスの製造方法であって、前記振動部を形成する工程Ｓ１と、前記振動部の少なくとも一部を含む領域に対して局所的に熱処理を施すことによって前記振動部の共振周波数を調整する工程Ｓ２とを含む。好ましくは、共振周波数を調整する工程Ｓ２では、前記熱処理によって、前記振動部が有する応力を調整する。
本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図２および図３に示す。図２は平面図であり、図３は図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図である。説明の便宜のため、図２では保護膜７を取り去った状態で示している。保護膜７がある状態であっても、各パッド部８においては保護膜７に開口部が設けられており、保護膜７の上側からでもパッド部８に対して電気的に接続可能な構成となっている。本実施の形態で製造される圧電デバイス１０１においては、メンブレン部１７が振動部である。
この圧電デバイス１０１は、たとえばｐＭＵＴとして用いられるものである。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法では、圧電デバイス１０１を製造するために以下の各工程を行なう。
まず、振動部を形成する工程Ｓ１を行なう。工程Ｓ１には以下の工程が含まれる。図４に示すように、基板４としてのシリコン基板に、支持層５としてのＡｌＮ膜を、厚み５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下となるようにスパッタ法を用いて成膜する。続いて、支持層５の上面を覆うようにモリブデン膜を厚み１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下となるように成膜し、このモリブデン膜をパターニングする。これによって、図５に示すように、ヒーター１および駆動受信用下部電極３が形成される。ヒーター１は駆動受信用下部電極３を取り囲むようにミアンダ状に形成される。続いて、図６に示すように、圧電体層６とするためのＡｌＮ膜を、厚み５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下となるようにスパッタ法を用いて成膜し、必要に応じてパターニングする。続いて、図７に示すように、モリブデン膜を成膜し、パターニングする。これによって、駆動受信用上部電極２が形成される。続いて、保護膜７とするためのＡｌＮ膜を、厚み１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下となるように形成する。こうして、図８に示すような構造が得られる。
ここまでに示したようなＡｌＮ膜や電極としてのモリブデン膜を形成する際には、基板４に温度分布が存在することや、スパッタのプラズマ密度が基板表面に分布をもつことから、成膜される膜が有する応力は面内で分布をもつことになる。この分布は面内で１００ＭＰａ以上の違いとなるのが一般的である。成膜された膜が１００ＭＰａの応力をもつとしたとき、ｐＭＵＴのように、面外振動をするような素子は、応力の影響でメンブレンが圧縮されたり引っ張られたりすることで、共振周波数にばらつきが生じる。たとえば、共振周波数が３００ｋＨｚとなるように設計したとしても、面内でたとえば２５０ｋＨｚから５００ｋＨｚまでばらつくことになる。
続いて、パッド部８となる部分の電極を露出させるために保護膜７および圧電膜６をエッチングする。パッド部８として電極が露出した部分（図示せず）においては電極を覆うようにアルミニウム膜を形成する。
続いて、基板４の裏面から、支持層５に到達するまで基板４をエッチングする。このようにして、図２および図３に示した構造が得られる。言い換えれば、基板４に貫通孔１８が形成され、この貫通孔１８の上側に残る部分はメンブレン部１７となる。ここまでが振動部を形成する工程Ｓ１に相当する。ここでは振動部としてのメンブレン部１７が形成された。
ただし、上述のように、ここまでの時点では、この圧電デバイスは成膜された各層に大きな応力ばらつきをもっており、結果として大きな周波数ばらつきをもつことになる。
続いて、局所的に熱処理を施すことによって振動部の共振周波数を調整する工程Ｓ２を行なう。すなわち、ヒータ１に接続されているパッド部８を利用してヒータ１に通電する。これによりミアンダ状のヒータ１が発熱する。この発熱によってメンブレン部１７に対する局所的な熱処理を行なう。この熱処理のことは「アニール処理」ともいう。ヒータ１は熱容量が極めて小さいので、１００ｍＷ〜１０００ｍＷ程度通電すると１秒未満の極めて短時間に急速に５００℃〜９００℃または９００℃以上にまで局所的に加熱することが可能である。ここで目標とする温度は成膜のスパッタ時の成膜温度以上、好ましくは９００℃以上に加熱する。このような熱処理を終えることによって、共振周波数が調整された圧電デバイス１０１が得られる。
本実施の形態では、ヒータ１に通電して発熱させることによってメンブレン部１７に対する局所的な熱処理を行なうこととしているが、メンブレン部１７を成膜温度以上に加熱することで、ＡｌＮ膜やＭｏ膜の結晶性が改善される。具体的には、膜中に不純物してとりこまれたＡｒガスが膜中から放出されることや、格子間に位置していたＡｌやＭｏの原子が適切な位置に再配置される。また熱処理後に冷却される過程でも、既にメンブレン形状であるため、基板４との間での熱応力はさほどかからず、結果として、初期の周波数ばらつきが大きく改善されたｐＭＵＴを作製することができる。
以上のように、本実施の形態における製造方法は、振動部の少なくとも一部を含む領域に対して局所的に熱処理を施すことによって前記振動部の共振周波数を調整する工程を含んでいるので、振動部の共振周波数は適正なものとなる。したがって、製造時に生じる共振周波数のばらつきを小さくすることができる。熱処理が施されるのは、振動部の全てであることが好ましいが、必ずしも全体でなくてもよい。また、この熱処理の際に同時に振動部以外の部分に対しても熱処理が施されてもよい。ただし、圧電デバイスの全体にとっては、熱処理はあくまで局所的なものである。
本実施の形態では、メンブレン部１７に形成したヒータ１を用いて加熱するので、熱容量が小さく、極めて短時間で熱処理をすることができる。また、本実施の形態では、最終の商品形態またはそれに近い状態で、熱処理により共振周波数を調整することができる。本実施の形態では、局所的に加熱することが可能であるので、パッド部８のアルミニウム合金や、ダイボンドに用いられた接着剤などのように耐熱性が低い材料が周辺に存在していても問題なく所望の箇所を狙って局所的に熱処理を行なうことができる。
本実施の形態では、局所的な熱処理をするためにヒータを利用していたが、熱処理の方法はこれに限らない。ただし、本実施の形態で示したように、振動部はヒータを備えており、共振周波数を調整する工程Ｓ２は、ヒータを駆動することによって行なわれることが好ましい。このようにヒータを利用することにより、容易に確実に所望の箇所を選択して熱処理を行なうことができる。
膜が有する内部応力と共振周波数との関係、および、膜が有する内部応力と電気機械結合係数Ｋとの関係の計算結果を図９に示す。三角形のドットで示されているのは、共振周波数であり、左側の縦軸で読み取るべきものである。正方形のドットで示されているのは電気機械結合係数Ｋであり、右側の縦軸で読み取るべきものである。電気機械結合係数Ｋは大きくなればなるほど好ましい。
このグラフから読み取れるように、共振周波数は、無応力状態すなわち応力０ＭＰａ（以下「ゼロ応力」ともいう。）の状態からやや圧縮応力寄りで最も低くなる。この最も低い点を境として、この点よりも引張側においても圧縮側においても共振周波数が高くなっていくことがわかる。
一方、図９のグラフからは、電気機械結合係数Ｋは、ゼロ応力の状態から圧縮側にずれた点で最大となることがわかる。
熱処理時間と共振周波数との関係、および、熱処理時間と位相の最大角との関係の計算結果を図１０に示す。四角形のドットで示されているのは、共振周波数であり、左側の縦軸で読み取るべきものである。三角形のドットで示されているのは位相の最大角であり、右側の縦軸で読み取るべきものである。位相の最大角は大きくなるほど好ましい。位相の最大角が＋９０°となるのが最も好ましい状態である。位相の最大角が負である場合には絶対値が小さくなるほど好ましい。
図１０のグラフから以下のことが読み取れる。当初は引張側であった圧電デバイスにおいて、熱処理により内部応力が圧縮側に変化するにつれて、最初は共振周波数が下がっていく。やがて、ゼロ応力の点の付近を境に、共振周波数は増加に転じる。また、熱処理を長く施していくうちに位相の最大角も徐々に大きくなっている。このことから、熱処理を長く施すことで共振特性も改善していることがわかる。この現象は、次のように説明することができる。
当初は引張状態であったメンブレン部は、引張応力によって大きく拘束されているため、変位しにくい状態であるものが、応力が減ることによって、変位しやすくなる。これが応力０の点を超え、圧縮応力側になると、今度はメンブレン部が変形し、上に凸または下に凸の形状となる。このような形状になったことにより共振周波数が上がっていると思われる。
以上から、引張応力側で形成したデバイスに対して、熱処理を行ない、ゼロ応力から圧縮側に変化させていくことで、所望の周波数への調整と共振特性を改善することができる。ここでいう共振特性の改善とは、電気機械結合係数Ｋが大きくなること、および、位相の最大角が大きくなることである。
振動部を形成する工程Ｓ１では、目標とする共振周波数の値に対応する残留応力の値よりも引張応力側に偏った残留応力を振動部が含むように、振動部を形成し、共振周波数を調整する工程Ｓ２では、熱処理によって、振動部が含む残留応力の量を圧縮応力側に向けて変動させることが好ましい。すなわち、図９における共振周波数の曲線に注目すれば、左寄りの高くなっている部分から右側の低くなっている部分に向かうように変動させることが好ましい。このような方向性で所望の幅だけ変動させることは、図１０を参考に熱処理の時間の長さを決定することによって可能である。この方法を採用することにより、所望の共振周波数を有する圧電デバイスを得ることができる。
本実施の形態における製造方法で製造される圧電デバイス１０１においては、振動部は、圧電体層６の下側に配置された下部電極としての駆動受信用下部電極３と、振動部において圧電体層６を挟んで前記下部電極の少なくとも一部に対向するように圧電体層６の上側に配置された上部電極としての駆動受信用上部電極２とを備え、前記上部電極および圧電体層６を覆うように保護膜７が設けられていることが好ましい。このように保護膜７が設けられていれば、圧電体層６が通電に起因する熱処理による酸化から保護されるので、信頼性を高めることができる。
本実施の形態における製造方法で製造される圧電デバイス１０１においては、基板４は貫通孔または凹部を有し、この貫通孔または凹部を少なくとも部分的に覆うように支持層５を備え、振動部の圧電体層６は支持層５を介する形で基板４によって支持されていることが好ましい。このように支持層５を介在させておくことによって、振動部の強度を増すことができる。
本実施の形態で示したように、駆動受信用の電極と、ヒータのための電極すなわちヒータ電極とを別々に設けておくことが可能であり、そのように構成した場合、ｐＭＵＴとしての駆動および受信の機能とヒータの機能とを独立に別々の電極によって使用することができる。
本実施の形態で示した圧電デバイスの構成では、メンブレン部１７において、ヒータ１と、ｐＭＵＴとしての駆動受信用の電極とは、別々の位置に配置されており、相互に干渉しない。
１つの圧電デバイスで送信と受信とを兼ねて行なう場合もあるが、送信用と受信用とで別々の圧電デバイスを用意し、送信用と受信用とからなる１つのペアの圧電デバイスとする場合、このペア間での感度ばらつきが問題となるが、本実施の形態では、熱処理を行なうことによって共振周波数のばらつきは小さくなるので、ペア間での感度ばらつきについても小さくすることが可能である。
（実施の形態２）
図１１〜図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態２における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法のフローチャートは図１と同じである。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図１１および図１２に示す。図１１は圧電デバイス１０２の平面図であり、図１２は図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線に関する矢視断面図である。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様であるが、以下の点で異なる。
図１１〜図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態２における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法のフローチャートは図１と同じである。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図１１および図１２に示す。図１１は圧電デバイス１０２の平面図であり、図１２は図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線に関する矢視断面図である。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様であるが、以下の点で異なる。
本実施の形態では、共振周波数を調整する工程Ｓ２は、振動部の少なくとも一部にレーザ光を照射することによって行なわれる。図１２にはその一例としてレーザ光５１が照射される様子が示されている。ここでは、圧電デバイス１０２のうち振動部としてのメンブレン部１７の全体にレーザ光５１が照射されている。レーザ光５１は、メンブレン部１７の内部だけでなくメンブレン部１７以外の部分に対しても照射されていてもよいが、実際に必要なのはメンブレン部１７への照射である。レーザ光５１は、メンブレン部１７の全体に漏れなく照射される必要はなく、レーザ照射の結果の熱処理が振動部としてのメンブレン部１７の全体に行きわたる程度の範囲に照射されていれば足りる。
本実施の形態では、レーザ光の照射を行なっているので、レーザ光が照射された部分では温度が上昇し、熱処理が行なわれる。このような方法で振動部の熱処理を行なうこととしても、実施の形態１で述べたのと同様の効果を得ることができる。
図１２に示した例では、メンブレン部１７のほぼ全体にレーザ光５１が照射されていたが、メンブレン部１７の主な材料が透明でレーザ光５１を吸収しにくい場合もある。そのような場合には、図１３に示すように、駆動受信用上部電極２などのいずれかの膜パターンを不透明な材料で形成し、そのような不透明な膜パターンが存在する範囲にのみレーザ光５１を照射することとしてもよい。このとき、不透明な材料として、耐熱性の高いモリブデンを用いることが好ましい。透明な部分にレーザ光５１が照射されても吸収率が悪く、振動部に対する熱処理としては効率が悪いことになるが、不透明な膜パターンが存在する領域にレーザ光５１の照射を行なうこととすれば、吸収率が高くなり、照射を受けた膜パターンから周辺への熱伝導を利用すれば、効率良く熱処理を行なうことができる。
メンブレン部１７の材料が完全な透明である場合に限らず、透過率が高い材料である場合にも同様のことがいえる。
（実施の形態３）
図１４〜図１５を参照して、本発明に基づく実施の形態３における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法のフローチャートは図１と同じである。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図１４および図１５に示す。図１４は圧電デバイス１０３の平面図であり、図１５は図１４におけるＸＶ−ＸＶ線に関する矢視断面図である。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様であるが、以下の点で異なる。
図１４〜図１５を参照して、本発明に基づく実施の形態３における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法のフローチャートは図１と同じである。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図１４および図１５に示す。図１４は圧電デバイス１０３の平面図であり、図１５は図１４におけるＸＶ−ＸＶ線に関する矢視断面図である。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様であるが、以下の点で異なる。
本実施の形態においては、振動部を形成する工程Ｓ１では、レーザ光５１を受光するための受光部５２を振動部としてのメンブレン部１７に形成し、レーザ光５１を照射する際には、受光部５２に向けてレーザ光５１を照射する。
振動部の中でレーザ光５１を吸収しにくい領域がある場合には、そのままではレーザ光による昇温が十分にできずに熱処理が局所的に不十分となるおそれがあるが、本実施の形態で示したように、補助的に受光部５２を設けることによってレーザ光５１の吸収率を高めることができ、振動部に対する熱処理をより均一に行なうことができる。受光部５２はレーザ光を受光して熱に変換するためのものであるので、光の吸収率が高い材料で形成されることが好ましい。受光部５２は導電性を有する必要はないが、電極パターンを形成する際に、同時に導電体膜をパターニングすることによって形成してもよい。
本実施の形態で示した受光部５２はあくまで一例であり、受光部の個数、位置、サイズ、形状はここに示したものに限らない。受光部は他の形状であってもよい。受光部は複数個に分かれていてもよい。受光部は振動部から一部がはみ出すように配置されていてもよい。
ここまでに述べた各実施の形態における圧電デバイスの製造方法によれば、上述のように所望の箇所に所望の程度だけ局所的に熱処理を施すことができるので、周波数ばらつきを低減することができる。
なお、上述のいずれの実施の形態においてもいえることだが、振動部を９００℃以上に加熱する際は、ＡｌＮ膜の酸化を防ぐために、Ｎ2雰囲気中で行なうことが好ましい。また、９００℃以上に加熱する際もＡｌＮとＭｏとの線膨張係数が互いに近いこと、ＡｌＮおよびＭｏの融点が極めて高いこと、ＡｌＮ膜に関しては、キュリー温度が１０００℃以上であって極めて高いことから、圧電性能が損なわれることはなく、したがって、ｐＭＵＴとしての性能が損なわれることはない。また、圧電膜と支持膜との膜厚比をなるべく１：１に近づけることで、熱応力によるメンブレン部１７の変形や破壊を抑えることが可能である。
なお、これまでの各実施の形態では圧電体層６としてＡｌＮ膜を用いる例を示したが、圧電体層６はＡｌＮ膜に限らない。圧電体層６は、たとえばＺｎＯ膜で形成してもよく、あるいは、ＡｌＮ膜にＳｃなどをドープした材料で形成してもよい。
圧電体層６は、ＡｌＮ、ＫＮＮおよびＰＺＴからなる群から選択されたいずれかを主材料とすることが好ましい。このようにすれば、圧電性が大きく、性能が優れた圧電デバイスを得ることができる。
これまでの各実施の形態では、ヒータ１を支持層５の上面に配置する例を示したが、この構成に限らない。ヒータ１を圧電体層６の上面に配置してもよい。
支持層５、保護膜７の材料は、ＡｌＮに限定されず、線膨張係数がＡｌＮと近い他の材料であってもよい。支持層５、保護膜７の材料は、たとえば、シリコンやＳｉＮであってもよい。圧電体層６の材料がＫＮＮまたはＰＺＴである場合、支持層５の材料はＫＮＮまたはＰＺＴであってもよい。
通常、同時に複数の圧電デバイスが製造される。この場合、複数の圧電デバイスに対して同時並行的に工程が進行する。従来であれば同時並行的に処理されて製造される複数の圧電デバイスの相互間でも共振周波数のばらつきが生じると考えられるが、これまでの各実施の形態では、複数の圧電デバイスの各々の振動部を狙って同じ条件でのエネルギを一斉に付与することができるので、一度に同じ条件で熱処理が行なわれる。これによって、同時に製造される複数の圧電デバイス間の周波数ばらつきを抑えることができる。
（実施の形態４）
振動部に設けられたヒータへの通電または振動部へのレーザ光の照射は、個別の圧電デバイスに対して行なうこともできるので、さらに、個別の圧電デバイスにおいて所望の周波数を得るために、室温で、共振周波数測定→熱処理→共振周波数測定→熱処理→…のサイクルを繰り返して、周波数ばらつきを抑えることも可能である。このような方法を採用することによって、周波数ばらつきが小さい複数の圧電デバイスを短時間で形成することが可能である。
振動部に設けられたヒータへの通電または振動部へのレーザ光の照射は、個別の圧電デバイスに対して行なうこともできるので、さらに、個別の圧電デバイスにおいて所望の周波数を得るために、室温で、共振周波数測定→熱処理→共振周波数測定→熱処理→…のサイクルを繰り返して、周波数ばらつきを抑えることも可能である。このような方法を採用することによって、周波数ばらつきが小さい複数の圧電デバイスを短時間で形成することが可能である。
図１６を参照して、本発明に基づく実施の形態４における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法のフローチャートを図１６に示す。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法は、基本的には実施の形態１で説明したものと同様であるが、以下の点で異なる。
本実施の形態における圧電デバイスの製造方法は、振動部の共振周波数を測定する工程Ｓ３を含み、工程Ｓ２の熱処理は、共振周波数を測定する工程Ｓ３の測定結果を踏まえて行なわれる。
本実施の形態では、実際の測定結果の情報を利用することができるので、より的確な条件でヒータの駆動を行なうことができる。
（実施の形態５）
図１７を参照して、本発明に基づく実施の形態５における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法のフローチャートを図１７に示す。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法は、基本的には実施の形態４で説明したものと同様であるが、以下の点で異なる。
図１７を参照して、本発明に基づく実施の形態５における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法のフローチャートを図１７に示す。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法は、基本的には実施の形態４で説明したものと同様であるが、以下の点で異なる。
本実施の形態における圧電デバイスの製造方法は、共振周波数を調整する工程Ｓ２の後で、再び共振周波数を測定する工程Ｓ４を含む。
本実施の形態では、工程Ｓ２の熱処理によって変化した後の共振周波数を把握することができるので、共振周波数が所望の値になったか否かを確認することができる。また、さらに熱処理を繰り返す場合には、前回の熱処理後の共振周波数の値の情報を利用して、より的確な条件で熱処理を行なうことができる。
このように熱処理を行なう工程と共振周波数を測定する工程とを繰り返すこととすれば、圧電デバイスの共振周波数を所望の周波数に調整することが可能である。
なお、このように局所的に熱処理を施すことによって共振周波数を調整する工程Ｓ２は、図１８に示すように、基板エッチングの工程より後でダイシングの工程より前に行なうこととしてもよいが、図１９に示すように、パッケージングの工程まで終えた後で行なうこととしてもよい。図１８および図１９でいう「薄膜形成およびパターニング」とは基板４より上側の構造を、成膜およびパターニングの繰り返しによって行なうことを意味する。「基板エッチング」とは、基板４に対して裏面からエッチングすることによって貫通孔１８を形成し、これによって、メンブレン部１７を形成する工程を意味する。「ダイシング」とは、１枚の大きな基板上で複数の圧電デバイスを作製している場合に、個別の圧電デバイスに切り分ける工程を意味する。
図１８における上の２つの工程を合わせたものは、振動部を形成する工程Ｓ１に相当する。図１９においても同様である。
（実施の形態６）
図２および図３を再び参照し、本発明に基づく実施の形態６における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態では、圧電デバイスの構造自体は実施の形態１で説明したものと同様であるが、主に材料が異なる。文中の符号は、図２および図３におけるものを用いる。
図２および図３を再び参照し、本発明に基づく実施の形態６における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態では、圧電デバイスの構造自体は実施の形態１で説明したものと同様であるが、主に材料が異なる。文中の符号は、図２および図３におけるものを用いる。
本実施の形態では、圧電体層６の材料として、ＫＮＮ（ニオブ酸ナトリウムカリウム：（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ3）やＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）などペロブスカイト型の強誘電体を用いる。本実施の形態では、基板４および支持層５をなすものとしてＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いる。このＳＯＩ基板は、下から順に、シリコン層、酸化膜、活性層の順に積層された構造となっている。活性層はシリコンからなる。
本実施の形態では、このＳＯＩ基板の活性層を支持層５として使用する。Ｓｉの活性層の厚みは２μｍ以上１０μｍ以下である。このＳＯＩ基板上にＰｔ／Ｔｉの積層膜からなる下部電極を１００ｎｍ程度成膜し、パターニングし、ヒータ１および駆動受信用下部電極３を形成する。この上に基板温度６００℃程度で、ＰＺＴ膜をスパッタリングで１０００ｎｍ〜３０００ｎｍ形成する。その上にＰｔ／Ｔｉからなる上部電極を形成する。Ｐｔは酸化に強いので、保護膜は特に必要としない。図３に示した圧電デバイス１０１は保護膜７を備えていたが、本実施の形態における圧電デバイスには保護膜７は備わっていない。上部電極に含まれるＰｔ膜およびＰＺＴ膜をスパッタ法で成膜した場合、ＡｌＮと同様の理由で、ＳＯＩ基板の面内で大きな応力分布をもつことになる。また、たとえ、Ｓｏｌ−Ｇｅｌ法のような他の手法を用いてＰＺＴ膜を成膜した場合にも、ＳＯＩ基板の面内で焼成温度分布が存在することから応力分布を持つことになる。
続いて、裏面からＳＯＩ基板のシリコン層を、酸化膜に到達するまで、エッチングする。この後に必要に応じて酸化膜は除去する。こうしてメンブレン状の振動部が形成される。
この後、Ｐｔ／Ｔｉの積層膜からなるヒータ１に通電することで、振動部に対する局所的な熱処理を行なう。この場合、熱処理は、成膜温度以上の温度である７００℃以上９００℃以下程度で行なうことが好ましい。なお、熱処理温度がキュリー温度を超えるので、ｐＭＵＴとして使用する際には分極処理が必要である。そこで、圧電体層６の上下面に駆動受信用として形成した電極間に適切な電圧を加えて、圧電体層６の分極の向きを揃える分極処理を行なう。
本実施の形態においても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。本実施の形態では、ＡｌＮよりも圧電性が高い材料を用いているので、良好な圧電特性を有する圧電デバイスを得ることができる。
本実施の形態では、ヒータ１を設けておいてこのヒータ１に通電することによって振動部に対する局所的な熱処理を行なったが、ヒータを設ける代わりに、実施の形態２で説明したようにレーザ光を照射する方法によって熱処理を行なってもよい。
（ｐＭＵＴ以外の用途）
ここまでの実施の形態では、圧電デバイスがｐＭＵＴとして用いられる場合を前提に説明してきたが、圧電デバイスの用途はｐＭＵＴに限らない。ＲＦフィルタ、ＭＥＭＳ発振子などとして圧電デバイスが用いられる場合においてもこのような共振周波数調整の技術を用いることができる。
ここまでの実施の形態では、圧電デバイスがｐＭＵＴとして用いられる場合を前提に説明してきたが、圧電デバイスの用途はｐＭＵＴに限らない。ＲＦフィルタ、ＭＥＭＳ発振子などとして圧電デバイスが用いられる場合においてもこのような共振周波数調整の技術を用いることができる。
（ｐＭＵＴの構造の変形例）
ここまでの実施の形態では、メンブレン部１７のうち外周部にヒータ１を配置した構成のｐＭＵＴを示したが、ｐＭＵＴとしての圧電デバイスには他の構成も考えられる。以下に、実施の形態７〜１０として説明する。
ここまでの実施の形態では、メンブレン部１７のうち外周部にヒータ１を配置した構成のｐＭＵＴを示したが、ｐＭＵＴとしての圧電デバイスには他の構成も考えられる。以下に、実施の形態７〜１０として説明する。
（実施の形態７）
図２０、図２１を参照して、本発明に基づく実施の形態７における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図２０および図２１に示す。図２０は圧電デバイス１０４の平面図であり、図２１は、図２０におけるＸＸＩ−ＸＸＩ線に関する矢視断面図である。
図２０、図２１を参照して、本発明に基づく実施の形態７における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図２０および図２１に示す。図２０は圧電デバイス１０４の平面図であり、図２１は、図２０におけるＸＸＩ−ＸＸＩ線に関する矢視断面図である。
説明の便宜のため、図２０では保護膜７を取り去った状態で示している。保護膜７がある状態であっても、各パッド部８においては保護膜７に開口部が設けられており、保護膜７の上側からでもパッド部８に対して電気的に接続可能な構成となっている。このことは、実施の形態８〜１０においても同様である。
本実施の形態では圧電デバイス１０４を製造する。圧電デバイス１０４では、図２１に示すように、メンブレン部１７の外周部において圧電体層６を挟むように駆動受信用上部電極２および駆動受信用下部電極３が配置されている。これらの電極に取り囲まれるようにして、メンブレン部１７の中央部において支持層５の上面にヒータ１が配置されている。ヒータ１はミアンダ状の部分を含んでいる。圧電デバイス１０４では、メンブレン部１７が振動部である。
このような構成のｐＭＵＴとしての圧電デバイスを製造する際にも、これまでに説明した実施の形態における圧電デバイスの製造方法を採用することができる。すなわち、ヒータ１に通電することによって、振動部としてのメンブレン部１７に対して局所的な熱処理を行なうことができ、周波数ばらつきを低減することができる。
（実施の形態８）
図２２、図２３を参照して、本発明に基づく実施の形態８における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図２２および図２３に示す。図２２は圧電デバイス１０５の平面図であり、図２３は、図２２におけるＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
図２２、図２３を参照して、本発明に基づく実施の形態８における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図２２および図２３に示す。図２２は圧電デバイス１０５の平面図であり、図２３は、図２２におけるＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
本実施の形態では圧電デバイス１０５を製造する。圧電デバイス１０５では、図２２に示すようにスリット９が設けられることによって、片持ち梁構造となっている。片持ち梁部１９の根元側部分において圧電体層６を挟むように駆動受信用上部電極２および駆動受信用下部電極３が配置されている。片持ち梁部１９の先端側部分において支持層５の上面にヒータ１が配置されている。ヒータ１はミアンダ状の部分を含んでいる。圧電デバイス１０５では、片持ち梁部１９が振動部である。片持ち梁構造の圧電デバイスにおいては、片持ち梁部は根元側部分のみで支持されているので、片持ち梁部内の応力は解放されており、一般的に周波数ばらつきは小さい。しかしながら、片持ち梁部が上方向または下方向に反ったり、片持ち梁部内で変形の度合いが異なったりすることがある。
本実施の形態で説明したような構成のｐＭＵＴとしての圧電デバイスを製造する際にも、これまでに説明した実施の形態における圧電デバイスの製造方法を採用することができる。すなわち、ヒータ１に通電することによって、振動部としての片持ち梁部１９に対して局所的な熱処理を行なうことができ、変形の度合いを低減することができる。変形の度合いが低減されることによって、周波数ばらつきが低減される。
（実施の形態９）
図２４を参照して、本発明に基づく実施の形態９における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図２４に示す。図２４は圧電デバイス１０６の平面図である。
図２４を参照して、本発明に基づく実施の形態９における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図２４に示す。図２４は圧電デバイス１０６の平面図である。
本実施の形態では圧電デバイス１０６を製造する。圧電デバイス１０６では、図２４に示すように２本のスリット９が平行に設けられることによって、両持ち梁構造となっている。両持ち梁部の根元側部分すなわち図２４における左端部および右端部において圧電体層６を挟むように駆動受信用上部電極２および駆動受信用下部電極３が配置されている。両持ち梁部の中央部において支持層５の上面にヒータ１が配置されている。ヒータ１はミアンダ状の部分を含んでいる。圧電デバイス１０６では、両持ち梁部が振動部である。
このような構成のｐＭＵＴとしての圧電デバイスを製造する際にも、これまでに説明した実施の形態における圧電デバイスの製造方法を採用することができる。すなわち、ヒータ１に通電することによって、振動部としての両持ち梁部に対して局所的な熱処理を行なうことができ、周波数ばらつきを低減することができる。
（実施の形態１０）
図２５を参照して、本発明に基づく実施の形態１０における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図２５に示す。図２５は圧電デバイス１０７の平面図である。
図２５を参照して、本発明に基づく実施の形態１０における圧電デバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における圧電デバイスの製造方法によって製造される圧電デバイスの一例を図２５に示す。図２５は圧電デバイス１０７の平面図である。
本実施の形態では圧電デバイス１０７を製造する。圧電デバイス１０７では、実施の形態１で示したものと同様のメンブレン部を備えている。圧電デバイス１０７ではこのメンブレン部が振動部である。圧電デバイス１０７では、図２５に示すように、メンブレン部において支持層５の上面にミアンダ状に形成された配線がヒータ１と駆動受信用下部電極３とを兼ねている。ヒータ１兼駆動受信用下部電極３と重なるように駆動受信用上部電極２が配置されている。圧電体層６は、駆動受信用上部電極２と駆動受信用下部電極３とによって挟まれている。
このような構成のｐＭＵＴとしての圧電デバイスを製造する際にも、これまでに説明した実施の形態における圧電デバイスの製造方法を採用することができる。すなわち、ヒータ１に通電することによって、振動部としてのメンブレン部に対して局所的な熱処理を行なうことができ、周波数ばらつきを低減することができる。
なお、実施の形態７〜１０においては、ヒータ１を設けておいてこのヒータ１に通電することによって振動部に局所的な熱処理を行なうものとして説明したが、振動部に対する熱処理の方法はこれに限らず、実施の形態２に説明したように、レーザ光を照射することによってもよい。このような方法によっても、所望の局所的な熱処理を行なうことができる。振動部に少なくとも一部を含む領域に対する局所的な熱処理をレーザ光の照射によって行なう場合は、振動部にヒータを予め設けておくことは必ずしも必要ではない。
なお、上述の各実施の形態において、下部電極および上部電極は、ＷまたはＭｏを主材料とすることが好ましい。このようにすれば、９００℃を超えるような高温であっても下部電極および上部電極には耐性があるので、共振周波数の調整のための振動部に対する局所的な熱処理を行なう際にはそのような高温を用いることができる。したがって、共振周波数の調整を短時間で行なうことができる。
上述の各実施の形態において、保護膜７はＡｌＮ、ＳｉおよびＳｉＮからなる群から選択されたいずれかを主材料とすることが好ましい。このようにすれば、９００℃を超えるような高温であっても保護膜７には耐性があるので、共振周波数の調整のための振動部に対する局所的な熱処理を行なう際にはそのような高温を用いることができる。したがって、共振周波数の調整を短時間で行なうことができる。
上述の各実施の形態において、支持層５はＡｌＮ、ＳｉおよびＳｉＮからなる群から選択されたいずれかを主材料とすることが好ましい。このようにすれば、９００℃を超えるような高温であっても支持層５には耐性があるので、共振周波数の調整のための振動部に対する局所的な熱処理を行なう際にはそのような高温を用いることができる。したがって、共振周波数の調整を短時間で行なうことができる。
（実施の形態１１）
図２６および図２７を参照して、本発明に基づく実施の形態１１における圧電デバイスの製造方法について説明する。図２７は、図２６におけるＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に関する矢視断面図である。
図２６および図２７を参照して、本発明に基づく実施の形態１１における圧電デバイスの製造方法について説明する。図２７は、図２６におけるＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に関する矢視断面図である。
説明の便宜のため、図２６では保護膜７を取り去った状態で示している。保護膜７がある状態であっても、各パッド部８においては保護膜７に開口部が設けられており、保護膜７の上側からでもパッド部８に対して電気的に接続可能な構成となっている。このことは、実施の形態１２，１３においても同様である。
本実施の形態では圧電デバイス１０８を製造する。圧電デバイス１０８は、実施の形態１で示した圧電デバイス１０１と似ているが、圧電デバイス１０１と異なり、バイモルフ構造となっている。すなわち、圧電デバイス１０８においては、圧電膜が２層構造となっており、これらの圧電膜の各々に個別に電圧を印加できるように電極が３層構造となっている。図２７に断面図で示すように、圧電デバイス１０８は、２つの圧電膜として第１圧電膜６ａおよび第２圧電膜５ａを備える。圧電デバイス１０８は、３つの電極として、駆動受信用第１電極２ａと、駆動受信用第２電極３ａと、駆動受信用第３電極１１とを備えている。これら３つの電極は平面的に見ればほぼ同じ領域を占めている。これら３つの電極は厚み方向に互いに離隔している。
圧電デバイス１０８は、基板４の上側に、下部保護膜１０、第２圧電膜５ａ、第１圧電膜６ａ、上部保護膜７ａをこの順に含んでいる。下部保護膜１０と第２圧電膜５ａとの間には駆動受信用第３電極１１が配置されている。駆動受信用第３電極１１は下部保護膜１０の上面に形成されている。第２圧電膜５ａと第１圧電膜６ａとの間には駆動受信用第２電極３ａおよびヒータ１が配置されている。これらは第２圧電膜５ａの上面に形成されている。第１圧電膜６ａと上部保護膜７ａとの間には駆動受信用第１電極２ａが配置されている。駆動受信用第１電極２ａは第１圧電膜６ａの上面に形成されている。
メンブレン部１７として露出する部分の最下面は下部保護膜１０によって覆われている。
このような構成のｐＭＵＴとしての圧電デバイス１０８を製造する際にも、これまでに説明した実施の形態における圧電デバイスの製造方法を採用することができる。すなわち、ヒータ１に通電することによって、メンブレン部１７の熱処理を行なうことができ、周波数ばらつきを低減することができる。
（実施の形態１２）
図２８および図２９を参照して、本発明に基づく実施の形態１２における圧電デバイスの製造方法について説明する。図２９は、図２８におけるＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に関する矢視断面図である。
図２８および図２９を参照して、本発明に基づく実施の形態１２における圧電デバイスの製造方法について説明する。図２９は、図２８におけるＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に関する矢視断面図である。
本実施の形態では圧電デバイス１０９を製造する。圧電デバイス１０９は、実施の形態７で示した圧電デバイス１０４と似ているが、圧電デバイス１０４と異なり、バイモルフ構造となっている。バイモルフ構造の詳細は、実施の形態１１で説明したものと同様である。
このような構成のｐＭＵＴとしての圧電デバイス１０９を製造する際にも、これまでに説明した実施の形態における圧電デバイスの製造方法を採用することができる。すなわち、ヒータ１に通電することによって、メンブレン部１７の熱処理を行なうことができ、周波数ばらつきを低減することができる。
（実施の形態１３）
図３０および図３１を参照して、本発明に基づく実施の形態１３における圧電デバイスの製造方法について説明する。図３１は、図３０におけるＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線に関する矢視断面図である。
図３０および図３１を参照して、本発明に基づく実施の形態１３における圧電デバイスの製造方法について説明する。図３１は、図３０におけるＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線に関する矢視断面図である。
本実施の形態では圧電デバイス１１０を製造する。圧電デバイス１１０は、実施の形態８で示した圧電デバイス１０５と似ているが、圧電デバイス１０５と異なり、バイモルフ構造となっている。バイモルフ構造の詳細は、実施の形態１１で説明したものと同様である。
このような構成のｐＭＵＴとしての圧電デバイス１１０を製造する際にも、これまでに説明した実施の形態における圧電デバイスの製造方法を採用することができる。すなわち、ヒータ１に通電することによって、片持ち梁部１９の熱処理を行なうことができ、周波数ばらつきを低減することができる。
なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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を含むものである。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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を含むものである。
１ ヒータ、２ 駆動受信用上部電極、２ａ 駆動受信用第１電極、３ 駆動受信用下部電極、３ａ 駆動受信用第２電極、４ 基板、５ 支持層、５ａ 第２圧電膜、６ 圧電体層、６ａ 第１圧電膜、７ 保護膜、７ａ 上部保護膜、８ パッド部、９ スリット、１０ 下部保護膜、１１ 駆動受信用第３電極、１７ メンブレン部、１８ 貫通孔、１９ 片持ち梁部、５１ レーザ光、５２ 受光部、９１ 矢印、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９，１１０ 圧電デバイス。
Claims (13)
- 基板と、前記基板によって直接または間接的に支持され、前記基板より上側に配置されたメンブレン状または梁状である振動部とを備え、前記振動部は圧電体層を含む、圧電デバイスの製造方法であって、
前記振動部を形成する工程と、
前記振動部の少なくとも一部を含む領域に対して局所的に熱処理を施すことによって前記振動部の共振周波数を調整する工程とを含み、
前記振動部を形成する工程では、目標とする共振周波数の値に対応する残留応力の値よりも引張応力側に偏った残留応力を前記振動部が含むように、前記振動部を形成し、
前記共振周波数を調整する工程では、前記熱処理によって、前記振動部が含む残留応力の量を圧縮応力側に向けて変動させる、圧電デバイスの製造方法。 - 前記共振周波数を調整する工程では、前記熱処理によって、前記振動部が有する応力を調整する、請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記振動部はヒータを備えており、前記共振周波数を調整する工程は、前記ヒータを駆動することによって行なわれる、請求項１または２に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記共振周波数を調整する工程は、前記振動部の少なくとも一部にレーザ光を照射することによって行なわれる、請求項１または２に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記振動部を形成する工程では、前記レーザ光を受光するための受光部を前記振動部に形成し、
前記レーザ光を照射する際には、前記受光部に向けて前記レーザ光を照射する、請求項４に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記振動部の共振周波数を測定する工程を含み、
前記熱処理は、前記共振周波数を測定する工程の測定結果を踏まえて行なわれる、請求項１から５のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記共振周波数を調整する工程の後で、再び共振周波数を測定する工程を含む、請求項６に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記振動部は、前記圧電体層の下側に配置された下部電極と、前記振動部において前記圧電体層を挟んで前記下部電極の少なくとも一部に対向するように前記圧電体層の上側に配置された上部電極とを備え、
前記上部電極および前記圧電体層を覆うように保護膜が設けられている、請求項１から７のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記基板は貫通孔または凹部を有し、前記貫通孔または凹部を少なくとも部分的に覆うように支持層を備え、前記振動部の前記圧電体層は前記支持層を介する形で前記基板によって支持されている、請求項１から８のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記圧電体層は、ＡｌＮ、ＫＮＮおよびＰＺＴからなる群から選択されたいずれかを主材料とする、請求項１から９のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記下部電極および前記上部電極は、ＷまたはＭｏを主材料とする、請求項８に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記保護膜はＡｌＮ、ＳｉおよびＳｉＮからなる群から選択されたいずれかを主材料とする、請求項８に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記支持層はＡｌＮ、ＳｉおよびＳｉＮからなる群から選択されたいずれかを主材料とする、請求項９に記載の圧電デバイスの製造方法。
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