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公開番号2025103513
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023220951
出願日2023-12-27
発明の名称圧電膜を有する積層基板、積層基板の製造方法、及び圧電素子
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人
主分類H10N 30/853 20230101AFI20250702BHJP()
要約【課題】圧電膜を有する積層基板において、圧電膜の配向性の低下を抑制しつつ、基板と圧電膜との間の密着性を向上させる。
【解決手段】基板と、基板上に製膜された、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含むアルカリニオブ酸化物で構成される圧電膜と、を備え、基板のうち、圧電膜が製膜された基板の面から、圧電膜が製膜された基板の面とは反対側の面に向かって1μmの深さまでの範囲にわたる領域をSIMS分析した際、カリウムの濃度が5E15cm^-3以下であり、ナトリウムの濃度が5E15cm^-3以下であり、圧電膜を構成する結晶の(001)面方位への配向率が96%以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板上に製膜された、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含むアルカリニオブ酸化物で構成される圧電膜と、を備え、
前記基板のうち、前記圧電膜が製膜された前記基板の面から、前記圧電膜が製膜された前記基板の前記面とは反対側の面に向かって１μｍの深さまでの範囲にわたる領域をＳＩＭＳ分析した際、カリウムの濃度が５Ｅ１５ｃｍ
－３
以下であり、ナトリウムの濃度が５Ｅ１５ｃｍ
－３
以下であり、
前記圧電膜を構成する結晶の（００１）面方位への配向率が９６％以上である、
積層基板。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
前記圧電膜の圧電定数ｅ
３１
が７Ｃ／ｍ
２
以上である請求項１に記載の積層基板。
【請求項３】
前記基板は、半導体基板、樹脂基板、ガラス基板、及び金属基板のうちのいずれかである、請求項１又は２に記載の積層基板。
【請求項４】
前記基板は、シリコン基板であり、
前記基板には、半導体素子が形成されている、
請求項１又は２に記載の積層基板。
【請求項５】
前記基板には、前記半導体素子を保護する保護膜が形成されている、請求項４に記載の積層基板。
【請求項６】
基板を用意する工程と、
前記基板上に、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含むアルカリニオブ酸化物で構成される圧電膜をスパッタリング法により製膜する工程と、を備え、
前記圧電膜を製膜する工程では、製膜温度を４００℃以上５００℃未満とし、酸素分圧を０．００２５Ｐａ以上０．０１Ｐａ未満とし、雰囲気圧力を０．０３Ｐａ以上０．１Ｐａ未満とする、
積層基板の製造方法。
【請求項７】
基板と、
前記基板上に製膜された、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含むアルカリニオブ酸化物で構成される圧電膜と、を備え、
前記基板のうち、前記圧電膜が製膜された前記基板の面から、前記圧電膜が製膜された前記基板の前記面とは反対側の面に向かって１μｍの深さまでの範囲にわたる領域をＳＩＭＳ分析した際、カリウムの濃度が５Ｅ１５ｃｍ
－３
以下であり、ナトリウムの濃度が５Ｅ１５ｃｍ
－３
以下であり、
前記圧電膜を構成する結晶の（００１）面方位への配向率が９６％以上である、
圧電素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧電膜を有する積層基板、積層基板の製造方法、及び圧電素子に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
圧電体は、センサ、アクチュエータ等の機能性電子部品に広く利用されている。圧電体の材料としては、鉛系材料、特に、組成式Ｐｂ（Ｚｒ
１－ｘ
Ｔｉ
ｘ
）Ｏ
３
で表されるＰＺＴ系の強誘電体が広く用いられている。ＰＺＴ系の圧電体は鉛を含有しているため、公害防止の面等から好ましくない。そこで、鉛非含有の圧電材料として、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含む圧電材料（ＫＮＮ）が提案されており、基板と、基板上に製膜された下部電極膜と、下部電極膜上に、ＫＮＮを用いて製膜された圧電膜を有する積層基板が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００７－１８４５１３号公報
特開２００８－１５９８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、圧電膜を有する積層基板において、圧電膜の配向性の低下を抑制しつつ、基板と圧電膜との間の密着性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様によれば、
基板と、
前記基板上に製膜された、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含むアルカリニオブ酸化物で構成される圧電膜と、を備え、
前記基板のうち、前記圧電膜が製膜された前記基板の面から、前記圧電膜が製膜された前記基板の前記面とは反対側の面に向かって１μｍの深さまでの範囲にわたる領域をＳＩＭＳ分析した際、カリウムの濃度が５Ｅ１５ｃｍ
－３
以下であり、ナトリウムの濃度が５Ｅ１５ｃｍ
－３
以下であり、
前記圧電膜を構成する結晶の（００１）面方位への配向率が９６％以上である、
積層基板又は圧電素子が提供される。
【０００６】
本開示の他の態様によれば、
基板を用意する工程と、
前記基板上に、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含むアルカリニオブ酸化物で構成される圧電膜をスパッタリング法により製膜する工程と、を備え、
前記圧電膜を製膜する工程では、製膜温度を４００℃以上５００℃未満とし、酸素分圧を０．００２５Ｐａ以上０．０１Ｐａ未満とし、雰囲気圧力を０．０３Ｐａ以上０．１Ｐａ未満とする、
積層基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、圧電膜を有する積層基板において、圧電膜の配向性の低下を抑制しつつ、基板と圧電膜との間の密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の一態様にかかる圧電積層体の断面構造の一例を示す図である。
本開示の一態様にかかる簡易圧電素子の構造の一例を示す図である。
本開示の一態様にかかる圧電素子の概略構成の一例を示す図である。
本開示の一態様にかかる圧電デバイスモジュールの概略構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本開示の一態様＞
以下、本開示の一態様について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（１）積層基板の構成
図１に示すように、本態様にかかる圧電膜を有する積層基板（積層体）１０（以下、積層体１０とも称する）は、基板１と、基板１上に製膜された下部電極膜２と、下部電極膜２上に製膜された圧電膜（圧電薄膜）３と、圧電膜３上に製膜された上部電極膜４と、を備えている。なお、本開示における「製膜」によって得られた膜は、基板１上に直接堆積させた膜であり、基板１上に貼り合わせた（接合した）膜を含まない。
（【００１１】以降は省略されています）

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