JP6421828B2 - 圧電デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
上記発明において好ましくは、上記支持層はAlNを主材料とする。
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。
なお、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。
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。
実施の形態1,2では圧電デバイスをpMUTとして用いる例を示したが、pMUTにおいて、実際の使用時に、結露により水分が付着し、この水分が超音波の励振あるいは受信に影響を与える場合がある。この場合、周波数ばらつきを減らすために使用したヒータを使って、メンブレンを100度以上に加熱することで水分を除去することが可能である。あるいはこのヒータ電極の抵抗値を測定することで、温度センサとしても使用可能である。具体的には、図11に示すように例えば距離センサとして用いる場合、表面に付着した水分を蒸発させたりするために、このヒータを使用することが可能である。図11においては、送信側圧電デバイス41と受信側圧電デバイス42との組合せによって距離センサが構成されている。送信側圧電デバイス41と受信側圧電デバイス42とは、それぞれこれまでの実施の形態で説明したような製造方法で得られた圧電デバイスである。受信側圧電デバイス42は矢印91に示すように変位しうる。送信側圧電デバイス41から超音波45が送出され、受信側圧電デバイス42によって受信されることにより、距離Lを測定する。
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、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4〜7として説明する。
図12、図13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。図13は、図12におけるXIII−XIII線に関する矢視断面図である。
図14、図15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。図15は、図14におけるXV−XV線に関する矢視断面図である。
図16を参照して、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。
図17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。
図18および図19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。図19は、図18におけるXIX−XIX線に関する矢視断面図である。
図20および図21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。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22および図23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。図23は、図22におけるXXIII−XXIII線に関する矢視断面図である。
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。
Claims (10)
- 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圧電体層と、ヒータと、前記ヒータを駆動するためのヒータ電極とを備え、面外振動をする、圧電デバイスの製造方法であって、
前記圧電体層と前記ヒータと前記ヒータ電極とを形成する工程と、
前記ヒータ電極に通電することによって前記ヒータを駆動し、前記ヒータから発する熱によって、前記圧電デバイスの熱処理を行なう工程とを含む、圧電デバイスの製造方法。 - 共振周波数を測定する工程を含み、
前記圧電デバイスの熱処理を行なう工程では、前記共振周波数を測定する工程の測定結果を踏まえて周波数を調整して前記ヒータを駆動する、請求項1に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記圧電デバイスの熱処理を行なう工程の後で、再度共振周波数を測定する工程を含む、請求項2に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記圧電体層は、少なくとも一部が前記基板に重ならないメンブレン部となっており、少なくとも前記メンブレン部において前記圧電体層の下側に配置された下部電極と、前記メンブレン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、前記ヒータは前記メンブレン部に配置されている、請求項1から3のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
- 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4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覆うように支持層を備え、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5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6のいずれかに記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記保護膜はAlNを主材料とする、請求項5に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記支持層はAlNを主材料とする、請求項6に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記ヒータ電極は、WまたはMo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。
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