JPH08116101A - 圧電素子及びその製造方法 - Google Patents
圧電素子及びその製造方法Info
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- JPH08116101A JPH08116101A JP25053794A JP25053794A JPH08116101A JP H08116101 A JPH08116101 A JP H08116101A JP 25053794 A JP25053794 A JP 25053794A JP 25053794 A JP25053794 A JP 25053794A JP H08116101 A JPH08116101 A JP H08116101A
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- piezoelectric
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)膜を用いた
小型・軽量で精度の良好で、かつ低コストの圧電素子と
高度なマイクロマシンニング技術を用いずに製造できる
製造方法を提供する。 【構成】 貫通した空間部分のあるアルミナ製の素子保
持基板1に接続電極4を形成する。次に基板1の空間部
分にKBr粉体2を融解して空間部分が埋められた素子
基板を作成する。KBr充填部は研磨して平滑化し、こ
の表面上に片持梁型パターンのマスクを用いて膜面に対
して<100>方向にエピタキシャル成長したPt下部
電極3を形成する。さらにrfマグネトロンスパッタ法
でc軸に結晶配向したPZT膜5を形成し、その表面上
にAlの引出し電極膜6を形成する。このように作製さ
れた構造物を水洗い処理しKBr充填部分2を除去し、
圧電素子9を作製する。
小型・軽量で精度の良好で、かつ低コストの圧電素子と
高度なマイクロマシンニング技術を用いずに製造できる
製造方法を提供する。 【構成】 貫通した空間部分のあるアルミナ製の素子保
持基板1に接続電極4を形成する。次に基板1の空間部
分にKBr粉体2を融解して空間部分が埋められた素子
基板を作成する。KBr充填部は研磨して平滑化し、こ
の表面上に片持梁型パターンのマスクを用いて膜面に対
して<100>方向にエピタキシャル成長したPt下部
電極3を形成する。さらにrfマグネトロンスパッタ法
でc軸に結晶配向したPZT膜5を形成し、その表面上
にAlの引出し電極膜6を形成する。このように作製さ
れた構造物を水洗い処理しKBr充填部分2を除去し、
圧電素子9を作製する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は誘電体薄膜を用いた圧電
素子とその製造方法に関するものである。
素子とその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】圧電素子は、トランスデューサ、アクチ
ュエータ、圧力センサ、超音波振動子等として自動車、
電車等の交通産業、宇宙、航空産業、医療、工業計測等
の分野で需要が高まってきている。従来のセラミックを
用いた圧電素子が、半導体を用いた素子に置き換えられ
つつあり、小型化、高性能化、低価格性、高信頼性が期
待されている。半導体式の素子は、半導体技術およびマ
イクロマシニング技術を用いて製造される。例えば歪ゲ
ージ式の圧電素子は、例えば図9に示すような加速度セ
ンサ構造で、おもり部21、カンチレバー部22、ゲー
ジ抵抗部23より構成され、おもり部に加速度が加わる
ことで、カンチレバー部が歪み、ピエゾ抵抗効果によ
り、その上に形成された拡散層(ゲージ抵抗部:ピエゾ
抵抗素子)の電気抵抗値が変化する。4個のピエゾ抵抗
素子からなるホイートストーンブリッジ回路により、加
速度信号は電圧出力の形で検出することができる。半導
体を用いた素子の特徴としては、アンプ等の周辺回路も
一体化が可能であるため、部品点数・接続箇所の低減に
より小型化とともに高性能化が実現可能である。
ュエータ、圧力センサ、超音波振動子等として自動車、
電車等の交通産業、宇宙、航空産業、医療、工業計測等
の分野で需要が高まってきている。従来のセラミックを
用いた圧電素子が、半導体を用いた素子に置き換えられ
つつあり、小型化、高性能化、低価格性、高信頼性が期
待されている。半導体式の素子は、半導体技術およびマ
イクロマシニング技術を用いて製造される。例えば歪ゲ
ージ式の圧電素子は、例えば図9に示すような加速度セ
ンサ構造で、おもり部21、カンチレバー部22、ゲー
ジ抵抗部23より構成され、おもり部に加速度が加わる
ことで、カンチレバー部が歪み、ピエゾ抵抗効果によ
り、その上に形成された拡散層(ゲージ抵抗部:ピエゾ
抵抗素子)の電気抵抗値が変化する。4個のピエゾ抵抗
素子からなるホイートストーンブリッジ回路により、加
速度信号は電圧出力の形で検出することができる。半導
体を用いた素子の特徴としては、アンプ等の周辺回路も
一体化が可能であるため、部品点数・接続箇所の低減に
より小型化とともに高性能化が実現可能である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
半導体素子は、半導体技術を用いた集積化による小型化
が可能な反面、アルカリ性溶液による異方性エッチング
等のマイクロマシンニング技術を駆使して、おもり部や
カンチレバー部を形成する必要があるため、製造工程が
複雑になるという問題があった。例えば、カンチレバー
部を形成するのに異方性エッチング技術を用いるが、カ
ンチレバー部の厚み等を制御することが難しい。また、
耐衝撃性・耐共振性ということで、おもり部を支えるカ
ンチレバー部が複数個で構成されるセンサエレメントに
ついては、さらに各部の寸法等の精度が要求され、製造
工程がより高度かつ複雑になる。
半導体素子は、半導体技術を用いた集積化による小型化
が可能な反面、アルカリ性溶液による異方性エッチング
等のマイクロマシンニング技術を駆使して、おもり部や
カンチレバー部を形成する必要があるため、製造工程が
複雑になるという問題があった。例えば、カンチレバー
部を形成するのに異方性エッチング技術を用いるが、カ
ンチレバー部の厚み等を制御することが難しい。また、
耐衝撃性・耐共振性ということで、おもり部を支えるカ
ンチレバー部が複数個で構成されるセンサエレメントに
ついては、さらに各部の寸法等の精度が要求され、製造
工程がより高度かつ複雑になる。
【0004】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、小型・軽量で精度がよく、かつコストの安価な圧電
素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
め、小型・軽量で精度がよく、かつコストの安価な圧電
素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の第1番目の圧電素子は、貫通した空間部分
のある素子保持基板の上に、電極膜Aと(100)面配
向を有する電極膜Bと、前記電極膜Aと前記電極膜Bと
の間に存在する圧電性誘電体膜を少なくとも備えた片持
梁型の多層膜構造体を固着したという構成を備えたもの
である。
め、本発明の第1番目の圧電素子は、貫通した空間部分
のある素子保持基板の上に、電極膜Aと(100)面配
向を有する電極膜Bと、前記電極膜Aと前記電極膜Bと
の間に存在する圧電性誘電体膜を少なくとも備えた片持
梁型の多層膜構造体を固着したという構成を備えたもの
である。
【0006】次に本発明の第2番目の圧電素子は、貫通
した空間部分のある素子保持基板の上に、電極膜Aと
(100)面配向を有する電極膜Bと、前記電極膜Aと
前記電極膜Bとの間に存在する圧電性誘電体膜を少なく
とも備えた両端支持型の多層膜構造体を固着したという
構成を備えたものである。
した空間部分のある素子保持基板の上に、電極膜Aと
(100)面配向を有する電極膜Bと、前記電極膜Aと
前記電極膜Bとの間に存在する圧電性誘電体膜を少なく
とも備えた両端支持型の多層膜構造体を固着したという
構成を備えたものである。
【0007】前記した本発明の第1、2番目の素子構成
においては、(100)面配向を有する電極膜Bが、P
t電極膜及び導電性NiO電極膜から選ばれる少なくと
も一つであることが好ましい。
においては、(100)面配向を有する電極膜Bが、P
t電極膜及び導電性NiO電極膜から選ばれる少なくと
も一つであることが好ましい。
【0008】また前記構成においては、(100)面配
向を有する電極B膜が、(100)面配向の岩塩型結晶
構造酸化物膜の表面上に(100)面配向させたPt電
極膜であることが好ましい。
向を有する電極B膜が、(100)面配向の岩塩型結晶
構造酸化物膜の表面上に(100)面配向させたPt電
極膜であることが好ましい。
【0009】また前記構成においては、(100)面配
向を有する電極膜Bが、金属電極膜の表面上に(10
0)面配向させた導電性NiO電極膜であることが好ま
しい。
向を有する電極膜Bが、金属電極膜の表面上に(10
0)面配向させた導電性NiO電極膜であることが好ま
しい。
【0010】また前記構成においては、岩塩型結晶構造
酸化物膜がMgO、NiO、及びCoOから選ばれる少
なくとも一つの膜であることが好ましい。
酸化物膜がMgO、NiO、及びCoOから選ばれる少
なくとも一つの膜であることが好ましい。
【0011】また前記構成においては、圧電性誘電体膜
がチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)膜であることが好ま
しい。
がチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)膜であることが好ま
しい。
【0012】次に本発明の第1番目の製造方法は、貫通
した空間部分のある素子保持基板の前記空間部分にアル
カリハライドを埋め込み、表面を平滑にして、基板を作
製し、前記基板上に片持梁型パターンのマスクを用い
て、(100)面配向の岩塩型結晶構造酸化物膜、(1
00)面配向のPt電極膜、圧電性誘電体膜、電極膜を
順次形成した後、水洗して上記のアルカリハライド部を
除去するという構成を備えたものである。
した空間部分のある素子保持基板の前記空間部分にアル
カリハライドを埋め込み、表面を平滑にして、基板を作
製し、前記基板上に片持梁型パターンのマスクを用い
て、(100)面配向の岩塩型結晶構造酸化物膜、(1
00)面配向のPt電極膜、圧電性誘電体膜、電極膜を
順次形成した後、水洗して上記のアルカリハライド部を
除去するという構成を備えたものである。
【0013】次に本発明の第2番目の製造方法は、貫通
した空間部分のある素子保持基板の前記空間部分にアル
カリハライドを埋め込み、表面を平滑にして、基板を作
製し、前記基板上に両端支持型パターンのマスクを用い
て、(100)面配向の岩塩型結晶構造酸化物膜、(1
00)面配向のPt電極膜、圧電性誘電体膜、電極膜を
順次形成した後、水洗して上記のアルカリハライド部を
除去するという構成を備えたものである。
した空間部分のある素子保持基板の前記空間部分にアル
カリハライドを埋め込み、表面を平滑にして、基板を作
製し、前記基板上に両端支持型パターンのマスクを用い
て、(100)面配向の岩塩型結晶構造酸化物膜、(1
00)面配向のPt電極膜、圧電性誘電体膜、電極膜を
順次形成した後、水洗して上記のアルカリハライド部を
除去するという構成を備えたものである。
【0014】次に本発明の第3番目の製造方法は、貫通
した空間部分のある素子保持基板の前記空間部分にアル
カリハライドを埋め込み、表面を平滑にして、基板を作
製し、前記基板上に片持梁型パターンのマスクを用い
て、金属電極膜、(100)面配向の導電性NiO膜、
圧電性誘電体膜、電極膜を順次形成した後、水洗して上
記のアルカリハライド部を除去するという構成を備えた
ものである。
した空間部分のある素子保持基板の前記空間部分にアル
カリハライドを埋め込み、表面を平滑にして、基板を作
製し、前記基板上に片持梁型パターンのマスクを用い
て、金属電極膜、(100)面配向の導電性NiO膜、
圧電性誘電体膜、電極膜を順次形成した後、水洗して上
記のアルカリハライド部を除去するという構成を備えた
ものである。
【0015】次に本発明の第4番目の製造方法は、貫通
した空間部分のある素子保持基板の前記空間部分にアル
カリハライドを埋め込み、表面を平滑にして、基板を作
製し、前記基板上に両端支持型パターンのマスクを用い
て、金属電極膜、(100)面配向の導電性NiO膜、
圧電性誘電体膜、電極膜を順次形成した後、水洗して上
記のアルカリハライド部を除去するという構成を備えた
ものである。
した空間部分のある素子保持基板の前記空間部分にアル
カリハライドを埋め込み、表面を平滑にして、基板を作
製し、前記基板上に両端支持型パターンのマスクを用い
て、金属電極膜、(100)面配向の導電性NiO膜、
圧電性誘電体膜、電極膜を順次形成した後、水洗して上
記のアルカリハライド部を除去するという構成を備えた
ものである。
【0016】次に本発明の第5番目の製造方法は、貫通
した空間部分のある素子保持基板のその空間部分にアル
カリハライドを埋め込み、表面を平滑にして、基板を作
製し、前記基板上に片持梁型パターンのマスクを用い
て、(100)面配向の導電性NiO膜、圧電性誘電体
膜、電極膜を順次形成した後、水洗して上記のアルカリ
ハライド基版を除去するという構成を備えたものであ
る。
した空間部分のある素子保持基板のその空間部分にアル
カリハライドを埋め込み、表面を平滑にして、基板を作
製し、前記基板上に片持梁型パターンのマスクを用い
て、(100)面配向の導電性NiO膜、圧電性誘電体
膜、電極膜を順次形成した後、水洗して上記のアルカリ
ハライド基版を除去するという構成を備えたものであ
る。
【0017】次に本発明の第6番目の製造方法は、貫通
した空間部分のある素子保持基板のその空間部分にアル
カリハライドを埋め込み、表面を平滑にして、基板を作
製し、前記基板上に片持梁型パターンのマスクを用い
て、(100)面配向の導電性NiO膜、圧電性誘電体
膜、電極膜を順次形成した後、水洗して上記のアルカリ
ハライド基版を除去するという構成を備えたものであ
る。
した空間部分のある素子保持基板のその空間部分にアル
カリハライドを埋め込み、表面を平滑にして、基板を作
製し、前記基板上に片持梁型パターンのマスクを用い
て、(100)面配向の導電性NiO膜、圧電性誘電体
膜、電極膜を順次形成した後、水洗して上記のアルカリ
ハライド基版を除去するという構成を備えたものであ
る。
【0018】前記した本発明の第1〜6番目の製造方法
においては、アルカリハライド基板が,KCl、KB
r、KI、AgCl、TlCl、TlBr、CsBr及
びCsIから選ばれる少なくとも一つの材料であること
が好ましい。
においては、アルカリハライド基板が,KCl、KB
r、KI、AgCl、TlCl、TlBr、CsBr及
びCsIから選ばれる少なくとも一つの材料であること
が好ましい。
【0019】また前記した本発明の第1〜6番目の製造
方法においては、圧電性誘電体膜がチタン酸ジルコン酸
鉛膜であることが好ましい。
方法においては、圧電性誘電体膜がチタン酸ジルコン酸
鉛膜であることが好ましい。
【0020】また前記した本発明の第1、2番目の製造
方法においては、岩塩型結晶構造酸化物膜がMgO、N
iO及びCoOから選ばれる少なくとも一つの膜である
ことが好ましい。
方法においては、岩塩型結晶構造酸化物膜がMgO、N
iO及びCoOから選ばれる少なくとも一つの膜である
ことが好ましい。
【0021】
【作用】前記した本発明の第1番目の圧電素子の構成に
よれば、貫通した空間部分のある素子保持基板の上に、
電極膜Aと(100)面配向を有する電極膜Bと、前記
電極膜Aと前記電極膜Bとの間に存在する圧電性誘電体
膜を少なくとも備えた片持梁型の多層膜構造体を固着し
たという構成を備えたことにより、小型・軽量で精度が
大変良く、かつコストの安価な圧電素子を実現できる。
すなわち、(100)面配向を有する電極膜Bを用いた
ことにより、例えば2〜10μm程度の薄膜化ができ、
かつこの膜は検出感度が高く、強度も実用的には十分で
あるため、小型・軽量で精度が高いものとなる。さら
に、半導体を用いた同用途の素子における寸法精度が必
要なマイクロマシンニングの高度な技術を用いることも
必要ないので、コストも安価なものとすることができ
る。
よれば、貫通した空間部分のある素子保持基板の上に、
電極膜Aと(100)面配向を有する電極膜Bと、前記
電極膜Aと前記電極膜Bとの間に存在する圧電性誘電体
膜を少なくとも備えた片持梁型の多層膜構造体を固着し
たという構成を備えたことにより、小型・軽量で精度が
大変良く、かつコストの安価な圧電素子を実現できる。
すなわち、(100)面配向を有する電極膜Bを用いた
ことにより、例えば2〜10μm程度の薄膜化ができ、
かつこの膜は検出感度が高く、強度も実用的には十分で
あるため、小型・軽量で精度が高いものとなる。さら
に、半導体を用いた同用途の素子における寸法精度が必
要なマイクロマシンニングの高度な技術を用いることも
必要ないので、コストも安価なものとすることができ
る。
【0022】次に本発明の第2番目の圧電素子の構成に
よれば、貫通した空間部分のある素子保持基板の上に、
電極膜Aと(100)面配向を有する電極膜Bと、前記
電極膜Aと前記電極膜Bとの間に存在する圧電性誘電体
膜を少なくとも備えた両端支持型の多層膜構造体を固着
したという構成を備えたことにより、小型・軽量で精度
が良く、強度も良好でかつコストの安価な圧電素子を実
現できる。すなわち、(100)面配向を有する電極膜
Bを用いたことにより、例えば2〜10μm程度の薄膜
化ができ、かつこの膜は検出感度が高く、強度もさらに
安定しているため、小型・軽量で精度が高いものとな
る。さらに、半導体を用いた同用途の素子における寸法
精度が必要なマイクロマシンニングの高度な技術を用い
ることも必要ないので、コストも安価なものとすること
ができる。
よれば、貫通した空間部分のある素子保持基板の上に、
電極膜Aと(100)面配向を有する電極膜Bと、前記
電極膜Aと前記電極膜Bとの間に存在する圧電性誘電体
膜を少なくとも備えた両端支持型の多層膜構造体を固着
したという構成を備えたことにより、小型・軽量で精度
が良く、強度も良好でかつコストの安価な圧電素子を実
現できる。すなわち、(100)面配向を有する電極膜
Bを用いたことにより、例えば2〜10μm程度の薄膜
化ができ、かつこの膜は検出感度が高く、強度もさらに
安定しているため、小型・軽量で精度が高いものとな
る。さらに、半導体を用いた同用途の素子における寸法
精度が必要なマイクロマシンニングの高度な技術を用い
ることも必要ないので、コストも安価なものとすること
ができる。
【0023】前記した本発明の第1、2番目の圧電素子
の構成において、(100)面配向を有する電極膜B
が、Pt電極膜及び導電性NiO電極膜から選ばれる少
なくとも一つという構成を用いれば、さらに小型・軽量
で精度が良く、かつコストの安価な圧電素子を実現でき
る。
の構成において、(100)面配向を有する電極膜B
が、Pt電極膜及び導電性NiO電極膜から選ばれる少
なくとも一つという構成を用いれば、さらに小型・軽量
で精度が良く、かつコストの安価な圧電素子を実現でき
る。
【0024】また前記した本発明の第1、2番目の圧電
素子の構成において、(100)面配向を有する電極B
膜が、(100)面配向の岩塩型結晶構造酸化物膜の表
面上に(100)面配向させたPt電極膜を用いれば、
さらに小型・軽量で精度が良く、かつコストの安価な圧
電素子を実現できる。
素子の構成において、(100)面配向を有する電極B
膜が、(100)面配向の岩塩型結晶構造酸化物膜の表
面上に(100)面配向させたPt電極膜を用いれば、
さらに小型・軽量で精度が良く、かつコストの安価な圧
電素子を実現できる。
【0025】また前記した本発明の第1、2番目の圧電
素子の構成において、(100)面配向を有する電極膜
Bが、金属電極膜の表面上に(100)面配向させた導
電性NiO電極膜を用いれば、さらに小型・軽量で精度
が良く、かつコストの安価な圧電素子を実現できる。
素子の構成において、(100)面配向を有する電極膜
Bが、金属電極膜の表面上に(100)面配向させた導
電性NiO電極膜を用いれば、さらに小型・軽量で精度
が良く、かつコストの安価な圧電素子を実現できる。
【0026】また前記において、岩塩型結晶構造酸化物
膜がMgO、NiO、及びCoOから選ばれる少なくと
も一つの膜であるという構成によれば、電極Bに(10
0)面配向を容易に転写できる。
膜がMgO、NiO、及びCoOから選ばれる少なくと
も一つの膜であるという構成によれば、電極Bに(10
0)面配向を容易に転写できる。
【0027】また前記した本発明の第1、2番目の圧電
素子の構成において、圧電性誘電体膜がチタン酸ジルコ
ン酸鉛(PZT)膜であるという構成によれば、圧電特
性に優れたものとなり、使用に応じた検出感度を高くす
ることができる。
素子の構成において、圧電性誘電体膜がチタン酸ジルコ
ン酸鉛(PZT)膜であるという構成によれば、圧電特
性に優れたものとなり、使用に応じた検出感度を高くす
ることができる。
【0028】次に本発明の第1〜6番目の製造方法の構
成によれば、前記圧電素子を効率よく、合理的に製造で
きる。例えば水溶性のアルカリハライドを埋め込んだ基
板上に保持膜を介して素子膜を形成した後、水洗により
アルカリハライド部分を除去する製造工程であるため、
小型でかつ低価格な片持梁型あるいは両端支持型の圧電
素子構造を容易に製造できる。
成によれば、前記圧電素子を効率よく、合理的に製造で
きる。例えば水溶性のアルカリハライドを埋め込んだ基
板上に保持膜を介して素子膜を形成した後、水洗により
アルカリハライド部分を除去する製造工程であるため、
小型でかつ低価格な片持梁型あるいは両端支持型の圧電
素子構造を容易に製造できる。
【0029】前記において、アルカリハライドとして
は、例えばKCl、KBr、KI、AgCl、TlC
l、TlBr、CsBr及びCsIから選ばれる少なく
とも一つの材料を使用できる。
は、例えばKCl、KBr、KI、AgCl、TlC
l、TlBr、CsBr及びCsIから選ばれる少なく
とも一つの材料を使用できる。
【0030】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。
に説明する。
【0031】(実施例1)本実施例の圧電素子9は、図
1に示すように、両表面に引出し電極膜31、4が形成
されたPZT膜5(厚さ5μm)が、1mm角の貫通し
た空間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアルミ
ナ製のセンサ保持基板1に固着された片持梁型の構造の
ものである。
1に示すように、両表面に引出し電極膜31、4が形成
されたPZT膜5(厚さ5μm)が、1mm角の貫通し
た空間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアルミ
ナ製のセンサ保持基板1に固着された片持梁型の構造の
ものである。
【0032】以上のように構成された圧電素子9の製造
方法について説明する。その製造工程を図3に示す。
方法について説明する。その製造工程を図3に示す。
【0033】1mm角の貫通した空間部分のある大きさ
が5mm角で1mm厚のアルミナ製の素子保持基板1
に、Pdペーストを塗布し1050℃で焼成することに
より、接続電極4を形成した。続いて、上記のセンサ基
板の空間部分に、KBr粉体を詰め固めた後、そのま
ま、減圧下、740℃で加熱することによりKBrを融
解して、空間部分が埋められた素子基板を作製した。K
Br充填部は表面を研磨して平滑化した。このようにし
て作製したKBr充填部分2を有する基板の表面上に、
片持梁型のパターンのマスクを用いて、プラズマMOC
VD法で同表面に対して垂直方向が<100>方向に結
晶配向した岩塩型結晶構造酸化物のMgO膜30(厚さ
2μm)を形成した。この膜形成には、CVD原料ガス
にマグネシウムアセチルアセトナートの蒸気および酸素
の混合ガスを用い、素子保持基板1を400℃に加熱し
て行った。次に、スパッタ法によりPt膜を膜面に対し
て<100>方向に1μm厚でエピタキシャル成長させ
て、引出し電極膜31を形成した。さらに、rfマグネ
トロンスパッタ法でその引出し電極31の表面上に厚み
5μmのc軸に結晶配向したPZT膜5を形成し、その
表面上にスパッタ法でAl膜の引出し電極膜6を形成し
た。このように作製された構造物を水洗い処理すること
により、KBr充填部2を除去し、乾燥した後、素子保
持基板1の表面上に予め、Pdペーストを焼成して形成
された接続電極4に上記の多層膜の引出し電極膜6が接
触するように、導電性接着剤8を用いて接着し、圧電素
子9を作製した。
が5mm角で1mm厚のアルミナ製の素子保持基板1
に、Pdペーストを塗布し1050℃で焼成することに
より、接続電極4を形成した。続いて、上記のセンサ基
板の空間部分に、KBr粉体を詰め固めた後、そのま
ま、減圧下、740℃で加熱することによりKBrを融
解して、空間部分が埋められた素子基板を作製した。K
Br充填部は表面を研磨して平滑化した。このようにし
て作製したKBr充填部分2を有する基板の表面上に、
片持梁型のパターンのマスクを用いて、プラズマMOC
VD法で同表面に対して垂直方向が<100>方向に結
晶配向した岩塩型結晶構造酸化物のMgO膜30(厚さ
2μm)を形成した。この膜形成には、CVD原料ガス
にマグネシウムアセチルアセトナートの蒸気および酸素
の混合ガスを用い、素子保持基板1を400℃に加熱し
て行った。次に、スパッタ法によりPt膜を膜面に対し
て<100>方向に1μm厚でエピタキシャル成長させ
て、引出し電極膜31を形成した。さらに、rfマグネ
トロンスパッタ法でその引出し電極31の表面上に厚み
5μmのc軸に結晶配向したPZT膜5を形成し、その
表面上にスパッタ法でAl膜の引出し電極膜6を形成し
た。このように作製された構造物を水洗い処理すること
により、KBr充填部2を除去し、乾燥した後、素子保
持基板1の表面上に予め、Pdペーストを焼成して形成
された接続電極4に上記の多層膜の引出し電極膜6が接
触するように、導電性接着剤8を用いて接着し、圧電素
子9を作製した。
【0034】これは圧電特性を示すPZT膜4がわずか
2μm厚のMgO膜30、1μm厚のPt膜31で支え
られているだけにもかかわらず、十分に強度があり、ク
ラック等による電極の導通切れが皆無にできることがわ
かった。
2μm厚のMgO膜30、1μm厚のPt膜31で支え
られているだけにもかかわらず、十分に強度があり、ク
ラック等による電極の導通切れが皆無にできることがわ
かった。
【0035】また、<100>方向に結晶配向した岩塩
型結晶構造酸化物のMgO膜30の代わりに同じく、そ
れぞれ、ニッケルアセチルアセトナートおよびコバルト
アセチルアセトナートを原料ガスとして用いたプラズマ
MOCVD法で製造された、<100>方向に結晶配向
したNiO膜およびCoO膜を用いた場合も、全く同様
のセンサエレメントが作製できることがわかった。
型結晶構造酸化物のMgO膜30の代わりに同じく、そ
れぞれ、ニッケルアセチルアセトナートおよびコバルト
アセチルアセトナートを原料ガスとして用いたプラズマ
MOCVD法で製造された、<100>方向に結晶配向
したNiO膜およびCoO膜を用いた場合も、全く同様
のセンサエレメントが作製できることがわかった。
【0036】また、KBrの代わりに、同じアルカリハ
ライド材料のKCl、KI、AgCl、TlCl、Tl
Br、CsBr、CsIのいずれかの充填剤を用いた場
合も、全く同様のセンサエレメントが作製できることが
わかった。
ライド材料のKCl、KI、AgCl、TlCl、Tl
Br、CsBr、CsIのいずれかの充填剤を用いた場
合も、全く同様のセンサエレメントが作製できることが
わかった。
【0037】(実施例2)本実施例の圧電素子10は、
図2に示すように、両表面に引出し電極膜31、4が形
成されたPZT膜5(厚さ5μm)が、1mm角の貫通
した空間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアル
ミナ製のセンサ保持基板1に固着された両端支持型の構
造のものである。
図2に示すように、両表面に引出し電極膜31、4が形
成されたPZT膜5(厚さ5μm)が、1mm角の貫通
した空間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアル
ミナ製のセンサ保持基板1に固着された両端支持型の構
造のものである。
【0038】以上のように構成された圧電素子10の製
造方法について説明する。その製造工程は実施例1とほ
ぼ同じで図3で示される。
造方法について説明する。その製造工程は実施例1とほ
ぼ同じで図3で示される。
【0039】実施例1と同じく、1mm角の貫通した空
間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアルミナ製
の素子保持基板1に、Pdペーストを塗布し1050℃
で焼成することにより、接続電極4を形成した。続い
て、上記のセンサ基板の空間部分に、KBr粉体を詰め
固めた後、そのまま、減圧下、740℃で加熱すること
によりKBrを融解して、空間部分が埋められた素子基
板を作製した。KBr充填部は表面を研磨して平滑化し
た。このようにして作製したKBr充填部分2を有する
基板の表面上に、両端支持型のパターンのマスクを用い
て、プラズマMOCVD法で同表面に対して垂直方向が
<100>方向に結晶配向した岩塩型結晶構造酸化物の
MgO膜30(厚さ2μm)を形成した。この膜形成に
は、CVD原料ガスにマグネシウムアセチルアセトナー
トの蒸気および酸素の混合ガスを用い、素子保持基板1
を400℃に加熱して行った。次に、スパッタ法により
Pt膜を膜面に対して<100>方向に1μm厚でエピ
タキシャル成長させて、引出し電極膜31を形成した。
さらに、rfマグネトロンスパッタ法でその引出し電極
31の表面上に厚み5μmのc軸に結晶配向したPZT
膜5を形成し、その表面上にスパッタ法でAl膜の引出
し電極膜6を形成した。このように作製された構造物を
水洗い処理することにより、KBr充填部2を除去し、
乾燥した後、素子保持基板1の表面上に予め、Pdペー
ストを焼成して形成された接続電極4に上記の多層膜の
引出し電極膜6が接触するように、導電性接着剤8を用
いて接着し、圧電素子10を作製した。
間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアルミナ製
の素子保持基板1に、Pdペーストを塗布し1050℃
で焼成することにより、接続電極4を形成した。続い
て、上記のセンサ基板の空間部分に、KBr粉体を詰め
固めた後、そのまま、減圧下、740℃で加熱すること
によりKBrを融解して、空間部分が埋められた素子基
板を作製した。KBr充填部は表面を研磨して平滑化し
た。このようにして作製したKBr充填部分2を有する
基板の表面上に、両端支持型のパターンのマスクを用い
て、プラズマMOCVD法で同表面に対して垂直方向が
<100>方向に結晶配向した岩塩型結晶構造酸化物の
MgO膜30(厚さ2μm)を形成した。この膜形成に
は、CVD原料ガスにマグネシウムアセチルアセトナー
トの蒸気および酸素の混合ガスを用い、素子保持基板1
を400℃に加熱して行った。次に、スパッタ法により
Pt膜を膜面に対して<100>方向に1μm厚でエピ
タキシャル成長させて、引出し電極膜31を形成した。
さらに、rfマグネトロンスパッタ法でその引出し電極
31の表面上に厚み5μmのc軸に結晶配向したPZT
膜5を形成し、その表面上にスパッタ法でAl膜の引出
し電極膜6を形成した。このように作製された構造物を
水洗い処理することにより、KBr充填部2を除去し、
乾燥した後、素子保持基板1の表面上に予め、Pdペー
ストを焼成して形成された接続電極4に上記の多層膜の
引出し電極膜6が接触するように、導電性接着剤8を用
いて接着し、圧電素子10を作製した。
【0040】これは実施例1と同様、圧電特性を示すP
ZT膜4がわずか2μm厚のMgO膜30、1μm厚の
Pt膜3のみに支えられているだけにもかかわらず、十
分に強度があり、クラック等による電極の導通切れが皆
無にできることがわかった。
ZT膜4がわずか2μm厚のMgO膜30、1μm厚の
Pt膜3のみに支えられているだけにもかかわらず、十
分に強度があり、クラック等による電極の導通切れが皆
無にできることがわかった。
【0041】また実施例1と同様、<100>方向に結
晶配向した岩塩型結晶構造酸化物のMgO膜30の代わ
りに同じく、それぞれ、ニッケルアセチルアセトナート
およびコバルトアセチルアセトナートを原料ガスとして
用いたプラズマMOCVD法で製造された、<100>
方向に結晶配向したNiO膜およびCoO膜を用いた場
合も、全く同様のセンサエレメントが作製できることが
わかった。
晶配向した岩塩型結晶構造酸化物のMgO膜30の代わ
りに同じく、それぞれ、ニッケルアセチルアセトナート
およびコバルトアセチルアセトナートを原料ガスとして
用いたプラズマMOCVD法で製造された、<100>
方向に結晶配向したNiO膜およびCoO膜を用いた場
合も、全く同様のセンサエレメントが作製できることが
わかった。
【0042】また実施例1と同様、KBrの代わりに、
同じアルカリハライド材料のKCl、KI、AgCl、
TlCl、TlBr、CsBr、CsIのいずれかの充
填剤を用いた場合も、全く同様のセンサエレメントが作
製できることがわかった。
同じアルカリハライド材料のKCl、KI、AgCl、
TlCl、TlBr、CsBr、CsIのいずれかの充
填剤を用いた場合も、全く同様のセンサエレメントが作
製できることがわかった。
【0043】(実施例3)本実施例の圧電素子11は、
図4に示すように、両表面に引出し電極膜32、4が形
成されたPZT膜5(厚さ5μm)が、1mm角の貫通
した空間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアル
ミナ製のセンサ保持基板1に固着された片持梁型の構造
のものである。
図4に示すように、両表面に引出し電極膜32、4が形
成されたPZT膜5(厚さ5μm)が、1mm角の貫通
した空間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアル
ミナ製のセンサ保持基板1に固着された片持梁型の構造
のものである。
【0044】以上のように構成された圧電素子11の製
造方法について説明する。その製造工程は実施例1とほ
ぼ同じで図6で示される。
造方法について説明する。その製造工程は実施例1とほ
ぼ同じで図6で示される。
【0045】実施例1と同じく、1mm角の貫通した空
間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアルミナ製
の素子保持基板1に、Pdペーストを塗布し1050℃
で焼成することにより、接続電極4を形成した。続い
て、上記のセンサ基板の空間部分に、KBr粉体を詰め
固めた後、そのまま、減圧下、740℃で加熱すること
によりKBrを融解して、空間部分が埋められた素子基
板を作製した。KBr充填部は表面を研磨して平滑化し
た。このようにして作製したKBr充填部分2を有する
基板の表面上に、片持梁型のパターンのマスクを用い
て、スパッタ法により、金属Ni膜32(厚さ0.8μ
m)を形成し、さらにその表面上に、プラズマMOCV
D法で同表面に対して垂直方向が<100>方向に結晶
配向した岩塩型結晶構造酸化物のNiO膜33(Li添
加)(厚さ0.4μm)を形成した。この膜形成には、
CVD原料ガスにニッケルアセチルアセトナートの蒸気
とLiジピバロイルメタンキレートの蒸気および酸素の
混合ガスを用い、素子保持基板1を400℃に加熱して
行った。さらに、rfマグネトロンスパッタ法でそのN
iO膜33の表面上に厚み5μmのc軸に結晶配向した
PZT膜5を形成し、その表面上にスパッタ法でAl膜
の引出し電極膜6を形成した。このように作製された構
造物を水洗い処理することにより、KBr充填部2を除
去し、乾燥した後、素子保持基板1の表面上に予め、P
dペーストを焼成して形成された接続電極4に上記の多
層膜の引出し電極膜6が接触するように、導電性接着剤
8を用いて接着し、圧電素子11を作製した。
間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアルミナ製
の素子保持基板1に、Pdペーストを塗布し1050℃
で焼成することにより、接続電極4を形成した。続い
て、上記のセンサ基板の空間部分に、KBr粉体を詰め
固めた後、そのまま、減圧下、740℃で加熱すること
によりKBrを融解して、空間部分が埋められた素子基
板を作製した。KBr充填部は表面を研磨して平滑化し
た。このようにして作製したKBr充填部分2を有する
基板の表面上に、片持梁型のパターンのマスクを用い
て、スパッタ法により、金属Ni膜32(厚さ0.8μ
m)を形成し、さらにその表面上に、プラズマMOCV
D法で同表面に対して垂直方向が<100>方向に結晶
配向した岩塩型結晶構造酸化物のNiO膜33(Li添
加)(厚さ0.4μm)を形成した。この膜形成には、
CVD原料ガスにニッケルアセチルアセトナートの蒸気
とLiジピバロイルメタンキレートの蒸気および酸素の
混合ガスを用い、素子保持基板1を400℃に加熱して
行った。さらに、rfマグネトロンスパッタ法でそのN
iO膜33の表面上に厚み5μmのc軸に結晶配向した
PZT膜5を形成し、その表面上にスパッタ法でAl膜
の引出し電極膜6を形成した。このように作製された構
造物を水洗い処理することにより、KBr充填部2を除
去し、乾燥した後、素子保持基板1の表面上に予め、P
dペーストを焼成して形成された接続電極4に上記の多
層膜の引出し電極膜6が接触するように、導電性接着剤
8を用いて接着し、圧電素子11を作製した。
【0046】これは実施例1と同様、圧電特性を示すP
ZT膜4がわずか0.8μm厚の金属Ni膜32と0.
4μm厚のNiO膜(Li添加)33のみに支えられて
いるにもかかわらず、十分に強度があり、クラック等に
よる電極の導通切れが皆無にできることがわかった。
ZT膜4がわずか0.8μm厚の金属Ni膜32と0.
4μm厚のNiO膜(Li添加)33のみに支えられて
いるにもかかわらず、十分に強度があり、クラック等に
よる電極の導通切れが皆無にできることがわかった。
【0047】また実施例1と同様、KBrの代わりに、
同じアルカリハライド材料のKCl、KI、AgCl、
TlCl、TlBr、CsBr、CsIのいずれかの充
填剤を用いた場合も、全く同様のセンサエレメントが作
製できることがわかった。
同じアルカリハライド材料のKCl、KI、AgCl、
TlCl、TlBr、CsBr、CsIのいずれかの充
填剤を用いた場合も、全く同様のセンサエレメントが作
製できることがわかった。
【0048】(実施例4)本実施例の圧電素子12は、
図5に示すように、両表面に引出し電極膜32、4が形
成されたPZT膜5(厚さ5μm)が、1mm角の貫通
した空間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアル
ミナ製のセンサ保持基板1に固着された両端支持型の構
造のものである。
図5に示すように、両表面に引出し電極膜32、4が形
成されたPZT膜5(厚さ5μm)が、1mm角の貫通
した空間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアル
ミナ製のセンサ保持基板1に固着された両端支持型の構
造のものである。
【0049】以上のように構成された圧電素子11の製
造方法について説明する。その製造工程は実施例3とほ
ぼ同じで図6で示される。
造方法について説明する。その製造工程は実施例3とほ
ぼ同じで図6で示される。
【0050】実施例1と同じく、1mm角の貫通した空
間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアルミナ製
の素子保持基板1に、Pdペーストを塗布し1050℃
で焼成することにより、接続電極4を形成した。続い
て、上記のセンサ基板の空間部分に、KBr粉体を詰め
固めた後、そのまま、減圧下、740℃で加熱すること
によりKBrを融解して、空間部分が埋められた素子基
板を作製した。KBr充填部は表面を研磨して平滑化し
た。このようにして作製したKBr充填部分2を有する
基板の表面上に、両端支持型のパターンのマスクを用い
て、スパッタ法により、金属Ni膜32(厚さ0.8μ
m)を形成し、さらにその表面上に、プラズマMOCV
D法で同表面に対して垂直方向が<100>方向に結晶
配向した岩塩型結晶構造酸化物のNiO膜33(Li添
加)(厚さ0.4μm)を形成した。この膜形成には、
CVD原料ガスにニッケルアセチルアセトナートの蒸気
とLiジピバロイルメタンキレートの蒸気および酸素の
混合ガスを用い、素子保持基板1を400℃に加熱して
行った。さらに、rfマグネトロンスパッタ法でそのN
iO膜33の表面上に厚み5μmのc軸に結晶配向した
PZT膜5を形成し、その表面上にスパッタ法でAl膜
の引出し電極膜6を形成した。このように作製された構
造物を水洗い処理することにより、KBr充填部2を除
去し、乾燥した後、素子保持基板1の表面上に予め、P
dペーストを焼成して形成された接続電極4に上記の多
層膜の引出し電極膜6が接触するように、導電性接着剤
8を用いて接着し、圧電素子11を作製した。
間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアルミナ製
の素子保持基板1に、Pdペーストを塗布し1050℃
で焼成することにより、接続電極4を形成した。続い
て、上記のセンサ基板の空間部分に、KBr粉体を詰め
固めた後、そのまま、減圧下、740℃で加熱すること
によりKBrを融解して、空間部分が埋められた素子基
板を作製した。KBr充填部は表面を研磨して平滑化し
た。このようにして作製したKBr充填部分2を有する
基板の表面上に、両端支持型のパターンのマスクを用い
て、スパッタ法により、金属Ni膜32(厚さ0.8μ
m)を形成し、さらにその表面上に、プラズマMOCV
D法で同表面に対して垂直方向が<100>方向に結晶
配向した岩塩型結晶構造酸化物のNiO膜33(Li添
加)(厚さ0.4μm)を形成した。この膜形成には、
CVD原料ガスにニッケルアセチルアセトナートの蒸気
とLiジピバロイルメタンキレートの蒸気および酸素の
混合ガスを用い、素子保持基板1を400℃に加熱して
行った。さらに、rfマグネトロンスパッタ法でそのN
iO膜33の表面上に厚み5μmのc軸に結晶配向した
PZT膜5を形成し、その表面上にスパッタ法でAl膜
の引出し電極膜6を形成した。このように作製された構
造物を水洗い処理することにより、KBr充填部2を除
去し、乾燥した後、素子保持基板1の表面上に予め、P
dペーストを焼成して形成された接続電極4に上記の多
層膜の引出し電極膜6が接触するように、導電性接着剤
8を用いて接着し、圧電素子11を作製した。
【0051】これは実施例3と同様、圧電特性を示すP
ZT膜4がわずか0.8μm厚の金属Ni膜32と0.
4μm厚のNiO膜(Li添加)33のみに支えられて
いるにもかかわらず、十分に強度があり、クラック等に
よる電極の導通切れが皆無にできることがわかった。
ZT膜4がわずか0.8μm厚の金属Ni膜32と0.
4μm厚のNiO膜(Li添加)33のみに支えられて
いるにもかかわらず、十分に強度があり、クラック等に
よる電極の導通切れが皆無にできることがわかった。
【0052】また実施例3と同様、KBrの代わりに、
同じアルカリハライド材料のKCl、KI、AgCl、
TlCl、TlBr、CsBr、CsIのいずれかの充
填剤を用いた場合も、全く同様のセンサエレメントが作
製できることがわかった。
同じアルカリハライド材料のKCl、KI、AgCl、
TlCl、TlBr、CsBr、CsIのいずれかの充
填剤を用いた場合も、全く同様のセンサエレメントが作
製できることがわかった。
【0053】(実施例5)本実施例の圧電素子13は、
図7に示すように、両表面に引出し電極膜34、4が形
成されたPZT膜5(厚さ5μm)が、1mm角の貫通
した空間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアル
ミナ製のセンサ保持基板1に固着された片持梁型の構造
のものである。
図7に示すように、両表面に引出し電極膜34、4が形
成されたPZT膜5(厚さ5μm)が、1mm角の貫通
した空間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアル
ミナ製のセンサ保持基板1に固着された片持梁型の構造
のものである。
【0054】以上のように構成された圧電素子13の製
造方法について説明する。その製造工程は実施例1とほ
ぼ同じで図9で示される。
造方法について説明する。その製造工程は実施例1とほ
ぼ同じで図9で示される。
【0055】実施例1と同じく、1mm角の貫通した空
間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアルミナ製
の素子保持基板1に、Pdペーストを塗布し1050℃
で焼成することにより、接続電極4を形成した。続い
て、上記のセンサ基板の空間部分に、KBr粉体を詰め
固めた後、そのまま、減圧下、740℃で加熱すること
によりKBrを融解して、空間部分が埋められた素子基
板を作製した。KBr充填部は表面を研磨して平滑化し
た。このようにして作製したKBr充填部分2を有する
基板の表面上に、片持梁型のパターンのマスクを用い
て、その表面上に、プラズマMOCVD法で同表面に対
して垂直方向が<100>方向に結晶配向した岩塩型結
晶構造酸化物のNiO膜34(Li添加)(厚さ0.4
μm)を形成した。この膜形成には、CVD原料ガスに
ニッケルアセチルアセトナートの蒸気とLiジピバロイ
ルメタンキレートの蒸気および酸素の混合ガスを用い、
素子保持基板1を400℃に加熱して行った。さらに、
rfマグネトロンスパッタ法でそのNiO膜34の表面
上に厚み5μmのc軸に結晶配向したPZT膜5を形成
し、その表面上にスパッタ法でAl膜の引出し電極膜6
を形成した。このように作製された構造物を水洗い処理
することにより、KBr充填部2を除去し、乾燥した
後、素子保持基板1の表面上に予め、Pdペーストを焼
成して形成された接続電極4に上記の多層膜の引出し電
極膜6が接触するように、導電性接着剤8を用いて接着
し、圧電素子13を作製した。
間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアルミナ製
の素子保持基板1に、Pdペーストを塗布し1050℃
で焼成することにより、接続電極4を形成した。続い
て、上記のセンサ基板の空間部分に、KBr粉体を詰め
固めた後、そのまま、減圧下、740℃で加熱すること
によりKBrを融解して、空間部分が埋められた素子基
板を作製した。KBr充填部は表面を研磨して平滑化し
た。このようにして作製したKBr充填部分2を有する
基板の表面上に、片持梁型のパターンのマスクを用い
て、その表面上に、プラズマMOCVD法で同表面に対
して垂直方向が<100>方向に結晶配向した岩塩型結
晶構造酸化物のNiO膜34(Li添加)(厚さ0.4
μm)を形成した。この膜形成には、CVD原料ガスに
ニッケルアセチルアセトナートの蒸気とLiジピバロイ
ルメタンキレートの蒸気および酸素の混合ガスを用い、
素子保持基板1を400℃に加熱して行った。さらに、
rfマグネトロンスパッタ法でそのNiO膜34の表面
上に厚み5μmのc軸に結晶配向したPZT膜5を形成
し、その表面上にスパッタ法でAl膜の引出し電極膜6
を形成した。このように作製された構造物を水洗い処理
することにより、KBr充填部2を除去し、乾燥した
後、素子保持基板1の表面上に予め、Pdペーストを焼
成して形成された接続電極4に上記の多層膜の引出し電
極膜6が接触するように、導電性接着剤8を用いて接着
し、圧電素子13を作製した。
【0056】これは実施例1と同様、圧電特性を示すP
ZT膜4がわずか0.4μm厚のNiO膜(Li添加)
34のみに支えられているにもかかわらず、十分に強度
があり、クラック等による電極の導通切れが皆無にでき
ることがわかった。
ZT膜4がわずか0.4μm厚のNiO膜(Li添加)
34のみに支えられているにもかかわらず、十分に強度
があり、クラック等による電極の導通切れが皆無にでき
ることがわかった。
【0057】また実施例1と同様、KBrの代わりに、
同じアルカリハライド材料のKCl、KI、AgCl、
TlCl、TlBr、CsBr、CsIのいずれかの充
填剤を用いた場合も、全く同様のセンサエレメントが作
製できることがわかった。
同じアルカリハライド材料のKCl、KI、AgCl、
TlCl、TlBr、CsBr、CsIのいずれかの充
填剤を用いた場合も、全く同様のセンサエレメントが作
製できることがわかった。
【0058】(実施例6)本実施例の圧電素子14は、
図8に示すように、両表面に引出し電極膜34、4が形
成されたPZT膜5(厚さ5μm)が、1mm角の貫通
した空間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアル
ミナ製のセンサ保持基板1に固着された両端支持型の構
造のものである。
図8に示すように、両表面に引出し電極膜34、4が形
成されたPZT膜5(厚さ5μm)が、1mm角の貫通
した空間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアル
ミナ製のセンサ保持基板1に固着された両端支持型の構
造のものである。
【0059】以上のように構成された圧電素子14の製
造方法について説明する。その製造工程は実施例5とほ
ぼ同じで図9で示される。
造方法について説明する。その製造工程は実施例5とほ
ぼ同じで図9で示される。
【0060】実施例1と同じく、1mm角の貫通した空
間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアルミナ製
の素子保持基板1に、Pdペーストを塗布し1050℃
で焼成することにより、接続電極4を形成した。続い
て、上記のセンサ基板の空間部分に、KBr粉体を詰め
固めた後、そのまま、減圧下、740℃で加熱すること
によりKBrを融解して、空間部分が埋められた素子基
板を作製した。KBr充填部は表面を研磨して平滑化し
た。このようにして作製したKBr充填部分2を有する
基板の表面上に、両端支持型のパターンのマスクを用い
て、その表面上に、プラズマMOCVD法で同表面に対
して垂直方向が<100>方向に結晶配向した岩塩型結
晶構造酸化物のNiO膜34(Li添加)(厚さ0.4
μm)を形成した。この膜形成には、CVD原料ガスに
ニッケルアセチルアセトナートの蒸気とLiジピバロイ
ルメタンキレートの蒸気および酸素の混合ガスを用い、
素子保持基板1を400℃に加熱して行った。さらに、
rfマグネトロンスパッタ法でそのNiO膜34の表面
上に厚み5μmのc軸に結晶配向したPZT膜5を形成
し、その表面上にスパッタ法でAl膜の引出し電極膜6
を形成した。このように作製された構造物を水洗い処理
することにより、KBr充填部2を除去し、乾燥した
後、素子保持基板1の表面上に予め、Pdペーストを焼
成して形成された接続電極4に上記の多層膜の引出し電
極膜6が接触するように、導電性接着剤8を用いて接着
し、圧電素子14を作製した。
間部分のある大きさが5mm角で1mm厚のアルミナ製
の素子保持基板1に、Pdペーストを塗布し1050℃
で焼成することにより、接続電極4を形成した。続い
て、上記のセンサ基板の空間部分に、KBr粉体を詰め
固めた後、そのまま、減圧下、740℃で加熱すること
によりKBrを融解して、空間部分が埋められた素子基
板を作製した。KBr充填部は表面を研磨して平滑化し
た。このようにして作製したKBr充填部分2を有する
基板の表面上に、両端支持型のパターンのマスクを用い
て、その表面上に、プラズマMOCVD法で同表面に対
して垂直方向が<100>方向に結晶配向した岩塩型結
晶構造酸化物のNiO膜34(Li添加)(厚さ0.4
μm)を形成した。この膜形成には、CVD原料ガスに
ニッケルアセチルアセトナートの蒸気とLiジピバロイ
ルメタンキレートの蒸気および酸素の混合ガスを用い、
素子保持基板1を400℃に加熱して行った。さらに、
rfマグネトロンスパッタ法でそのNiO膜34の表面
上に厚み5μmのc軸に結晶配向したPZT膜5を形成
し、その表面上にスパッタ法でAl膜の引出し電極膜6
を形成した。このように作製された構造物を水洗い処理
することにより、KBr充填部2を除去し、乾燥した
後、素子保持基板1の表面上に予め、Pdペーストを焼
成して形成された接続電極4に上記の多層膜の引出し電
極膜6が接触するように、導電性接着剤8を用いて接着
し、圧電素子14を作製した。
【0061】これは実施例5と同様、圧電特性を示すP
ZT膜4がわずか0.4μm厚のNiO膜(Li添加)
34のみに支えられているにもかかわらず、十分に強度
があり、クラック等による電極の導通切れが皆無にでき
ることがわかった。
ZT膜4がわずか0.4μm厚のNiO膜(Li添加)
34のみに支えられているにもかかわらず、十分に強度
があり、クラック等による電極の導通切れが皆無にでき
ることがわかった。
【0062】また実施例5と同様、KBrの代わりに、
同じアルカリハライド材料のKCl、KI、AgCl、
TlCl、TlBr、CsBr、CsIのいずれかの充
填剤を用いた場合も、全く同様のセンサエレメントが作
製できることがわかった。
同じアルカリハライド材料のKCl、KI、AgCl、
TlCl、TlBr、CsBr、CsIのいずれかの充
填剤を用いた場合も、全く同様のセンサエレメントが作
製できることがわかった。
【0063】
【発明の効果】本発明によれば、製造される圧電素子
は、半導体式のような寸法精度が必要なマイクロマシン
ニングの高度な技術を用いることなく、高性能な圧電素
子が安価に実現できるので、それを用いた加速度センサ
が従来に比べて低価格で製造できることになる。従っ
て、圧電素子利用の分野でより広い範囲に使用できるこ
とになるという効果が生じて、実用面で極めて有効であ
る。
は、半導体式のような寸法精度が必要なマイクロマシン
ニングの高度な技術を用いることなく、高性能な圧電素
子が安価に実現できるので、それを用いた加速度センサ
が従来に比べて低価格で製造できることになる。従っ
て、圧電素子利用の分野でより広い範囲に使用できるこ
とになるという効果が生じて、実用面で極めて有効であ
る。
【図1】本発明の実施例1の圧電素子の外観図
【図2】本発明の実施例2の圧電素子の外観図
【図3】本発明の実施例1、2の圧電素子の製造工程を
示すフロー図
示すフロー図
【図4】本発明の実施例3の圧電素子の外観図
【図5】本発明の実施例4の圧電素子の外観図
【図6】本発明の実施例3、4の圧電素子の製造工程を
示すフロー図
示すフロー図
【図7】本発明の実施例5の圧電素子の外観図
【図8】本発明の実施例6の圧電素子の外観図
【図9】本発明の実施例5、6の圧電素子の製造工程を
示すフロー図
示すフロー図
【図10】歪ゲージ式の半導体加速度センサエレメント
の一部切り裂き外観図
の一部切り裂き外観図
1 素子保持基板 2 KBr充填部分 3 Pt下部電極膜 4 接続電極 5 PZT膜 6 導電性接着剤 7 センサ保持基板 8 接続電極 9 接続電極 10 接着剤 11 加速度センサエレメント 12 導電性NiO膜 13 金属Ni膜 15 Ni−Cr電極膜 16 導電性ペースト 17 Au線 18 接続電極 19 接続電極 20 接着剤 21 おもり部 22 カンチレバー部 23 ゲージ抵抗部(ピエゾ抵抗素子) 24 接続電極 25 上部ストッパウエハ 26 センシングウエハ 27 下部ストッパウエハ 28 エアギャップ 31 おもり部 32 上部対向電極 33 おもり電極(可動電極) 34 下部対向電極 35 上部ガラス 36 シリコン 37 下部ガラス 38 エアギャップ 101 KBr充填部分 106 導電性ペースト 108 接続電極 109 接続電極 111 加速度センサエレメント 112 導電性NiO膜 211 加速度センサエレメント 208 接続電極 209 接続電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/84 A 41/22 (72)発明者 鳥井 秀雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高山 良一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 平尾 孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (16)
- 【請求項1】貫通した空間部分のある素子保持基板の上
に、電極膜Aと(100)面配向を有する電極膜Bと、
前記電極膜Aと前記電極膜Bとの間に存在する圧電性誘
電体膜を少なくとも備えた片持梁型の多層膜構造体を固
着した圧電素子。 - 【請求項2】貫通した空間部分のある素子保持基板の上
に、電極膜Aと(100)面配向を有する電極膜Bと、
前記電極膜Aと前記電極膜Bとの間に存在する圧電性誘
電体膜を少なくとも備えた両端支持型の多層膜構造体を
固着した圧電素子。 - 【請求項3】(100)面配向を有する電極膜Bが、P
t電極膜及び導電性NiO電極膜から選ばれる少なくと
も一つである請求項1または2に記載の圧電素子。 - 【請求項4】(100)面配向を有する電極B膜が、
(100)面配向の岩塩型結晶構造酸化物膜の表面上に
(100)面配向させたPt電極膜である請求項1また
は2に記載の圧電素子。 - 【請求項5】(100)面配向を有する電極膜Bが、金
属電極膜の表面上に(100)面配向させた導電性Ni
O電極膜である請求項1または2に記載の圧電素子。 - 【請求項6】岩塩型結晶構造酸化物膜がMgO、Ni
O、及びCoOから選ばれる少なくとも一つの膜である
請求項4に記載の圧電素子。 - 【請求項7】圧電性誘電体膜がチタン酸ジルコン酸鉛
(PZT)膜である請求項1または2に記載の圧電素
子。 - 【請求項8】貫通した空間部分のある素子保持基板の前
記空間部分にアルカリハライドを埋め込み、表面を平滑
にして、基板を作製し、前記基板上に片持梁型パターン
のマスクを用いて、(100)面配向の岩塩型結晶構造
酸化物膜、(100)面配向のPt電極膜、圧電性誘電
体膜、電極膜を順次形成した後、水洗して上記のアルカ
リハライド部を除去する圧電素子の製造方法。 - 【請求項9】貫通した空間部分のある素子保持基板の前
記空間部分にアルカリハライドを埋め込み、表面を平滑
にして、基板を作製し、前記基板上に両端支持型パター
ンのマスクを用いて、(100)面配向の岩塩型結晶構
造酸化物膜、(100)面配向のPt電極膜、圧電性誘
電体膜、電極膜を順次形成した後、水洗して上記のアル
カリハライド部を除去する圧電素子の製造方法。 - 【請求項10】貫通した空間部分のある素子保持基板の
前記空間部分にアルカリハライドを埋め込み、表面を平
滑にして、基板を作製し、前記基板上に片持梁型パター
ンのマスクを用いて、金属電極膜、(100)面配向の
導電性NiO膜、圧電性誘電体膜、電極膜を順次形成し
た後、水洗して上記のアルカリハライド部を除去する圧
電素子の製造方法。 - 【請求項11】貫通した空間部分のある素子保持基板の
前記空間部分にアルカリハライドを埋め込み、表面を平
滑にして、基板を作製し、前記基板上に両端支持型パタ
ーンのマスクを用いて、金属電極膜、(100)面配向
の導電性NiO膜、圧電性誘電体膜、電極膜を順次形成
した後、水洗して上記のアルカリハライド部を除去する
圧電素子の製造方法。 - 【請求項12】貫通した空間部分のある素子保持基板の
その空間部分にアルカリハライドを埋め込み、表面を平
滑にして、基板を作製し、前記基板上に片持梁型パター
ンのマスクを用いて、(100)面配向の導電性NiO
膜、圧電性誘電体膜、電極膜を順次形成した後、水洗し
て上記のアルカリハライド基版を除去する圧電素子の製
造方法。 - 【請求項13】貫通した空間部分のある素子保持基板の
その空間部分にアルカリハライドを埋め込み、表面を平
滑にして、基板を作製し、前記基板上に片持梁型パター
ンのマスクを用いて、(100)面配向の導電性NiO
膜、圧電性誘電体膜、電極膜を順次形成した後、水洗し
て上記のアルカリハライド基版を除去する圧電素子の製
造方法。 - 【請求項14】アルカリハライド基板が,KCl、KB
r、KI、AgCl、TlCl、TlBr、CsBr及
びCsIから選ばれる少なくとも一つの材料である請求
項8〜13のいずれかに記載の圧電素子の製造方法。 - 【請求項15】圧電性誘電体膜がチタン酸ジルコン酸鉛
膜である請求項8〜13のいずれかに記載の圧電素子の
製造方法。 - 【請求項16】岩塩型結晶構造酸化物膜がMgO、Ni
O及びCoOから選ばれる少なくとも一つの膜である請
求項8または9記載の圧電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25053794A JPH08116101A (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 圧電素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25053794A JPH08116101A (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 圧電素子及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08116101A true JPH08116101A (ja) | 1996-05-07 |
Family
ID=17209384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25053794A Pending JPH08116101A (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 圧電素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08116101A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000059824A1 (de) * | 1999-03-31 | 2000-10-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur herstellung von freitragenden mikrostrukturen, von dünnen flachteilen oder von membranen und verwendung nach diesem verfahren hergestellter mikrostrukturen als widerstandsgitter in einer einrichtung zur messung schwacher gasströmungen |
US6719410B2 (en) | 1999-12-13 | 2004-04-13 | Fujistu Limited | Ink jet head and manufacturing method thereof |
CN107192849A (zh) * | 2017-06-11 | 2017-09-22 | 杭州电子科技大学 | 一种基于热对流原理的微机械加速度传感器的设计及其制作方法 |
CN108217581A (zh) * | 2017-01-20 | 2018-06-29 | 迈尔森电子(天津)有限公司 | 一种mems压电传感器及其制作方法 |
-
1994
- 1994-10-17 JP JP25053794A patent/JPH08116101A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000059824A1 (de) * | 1999-03-31 | 2000-10-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur herstellung von freitragenden mikrostrukturen, von dünnen flachteilen oder von membranen und verwendung nach diesem verfahren hergestellter mikrostrukturen als widerstandsgitter in einer einrichtung zur messung schwacher gasströmungen |
US6719410B2 (en) | 1999-12-13 | 2004-04-13 | Fujistu Limited | Ink jet head and manufacturing method thereof |
CN108217581A (zh) * | 2017-01-20 | 2018-06-29 | 迈尔森电子(天津)有限公司 | 一种mems压电传感器及其制作方法 |
US10913093B2 (en) | 2017-01-20 | 2021-02-09 | Memsen Electronics Inc. | Micro-electro-mechanical system piezoelectric transducer and method for manufacturing the same |
CN108217581B (zh) * | 2017-01-20 | 2021-03-16 | 迈尔森电子(天津)有限公司 | 一种mems压电传感器及其制作方法 |
CN107192849A (zh) * | 2017-06-11 | 2017-09-22 | 杭州电子科技大学 | 一种基于热对流原理的微机械加速度传感器的设计及其制作方法 |
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