压电层叠体及压电元件的制作方法

本发明涉及一种压电层叠体及压电元件。

背景技术：

1、作为具有优异的压电性及强介电性的材料，已知有锆钛酸铅(pb(zr，ti)o3，以下称为pzt。)。pzt利用其强介电性而使用于非易失性存储器即feram(ferroelectric randomaccess memory：铁电随机存取存储器)。此外，近年来，通过融合mems(micro electro-mechanical systems：微机电系统)技术，具备pzt膜的mems压电元件逐渐被实际应用。pzt膜作为在基板上具备下部电极、压电膜、上部电极的压电元件中的压电膜来适用。该压电元件被开发成喷墨头(致动器)、微镜器件、角速度传感器、陀螺仪传感器及振动发电器件等各种器件。

2、在包含以上述pzt为代表的含有铅的钙钛矿型氧化物的压电膜中，在下部电极层上形成压电膜时，与下部电极层的界面容易生成杂质层即烧绿石相。由于烧绿石相为顺电性，因此当形成烧绿石相时，作为压电膜的介电常数及压电特性变差。将压电膜用作压电器件的情况下，压电膜的压电特性越高，则器件性能越良好，由于压电特性的降低导致器件性能的降低，因此希望压电特性高。因此，研究了通过抑制烧绿石相来提高压电特性的方法。

3、例如，在日本特开平11-233733号公报中，提出了在压电膜与下部电极层之间具备抑制烧绿石相的生长的片材层。

技术实现思路

1、发明要解决的技术课题

2、然而，如日本特开平11-233733号公报那样，在形成片材层时增加用于形成压电元件的工艺，具有增加制造成本的缺点。并且，片材层为绝缘性材料的情况下或者片材层的膜厚厚的情况下，在上下电极层之间施加的电场中，施加在压电膜的净电场降低，因此也具有作为压电元件的压电特性降低的缺点。

3、本发明的技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于以低成本提供压电特性高的压电层叠体及压电元件。

4、用于解决技术课题的手段

5、用于解决上述课题的具体方法包括以下方式。

6、＜1＞一种压电层叠体，其在基板上依次具备下部电极层、压电膜，其中，

7、下部电极层中的与压电膜接触的区域由金属层构成，金属层的(111)面相对于基板的表面具有1°以上的斜率，

8、压电膜包含含有pb的钙钛矿型氧化物。

9、＜2＞根据＜1＞所述的压电层叠体，其中，

10、构成金属层的金属为ir、pt、au、mo、ta及al中的至少1种。

11、＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的压电层叠体，其中，

12、下部电极层具备：第1层，由金属层构成；及第2层，与第1层相邻，并且设置于基板侧，

13、第2层将ti及w中的至少一种作为主成分，并且包含大于5at％且小于50at％的氧或氮。

14、＜4＞根据＜1＞至＜3＞中任一项所述的压电层叠体，其中，

15、在压电膜的x射线衍射图谱中，由下述式表示的压电膜中的烧绿石相相对于钙钛矿相的强度比率为2％以下。

16、py(222)/{pr(100)+pr(110)+pr(111)}×100％

17、py(222)为烧绿石相的(222)面的峰强度

18、pr(100)为钙钛矿相的(100)面的峰强度

19、pr(110)为钙钛矿相的(110)面的峰强度

20、pr(111)为钙钛矿相的(111)面的峰强度。

21、＜5＞根据＜1＞至＜4＞中任一项所述的压电层叠体，其中，

22、压电膜具有由多个柱状晶体构成的柱状晶体膜结构。

23、＜6＞根据＜5＞所述的压电层叠体，其中，

24、柱状晶体的(100)面或(001)面相对于基板的表面具有1°以上的斜率。

25、＜7＞一种压电元件，其具备：

26、＜1＞至＜6＞中任一项所述的压电层叠体；及

27、设置于压电层叠体的压电膜上的上部电极层。

28、＜8＞根据＜7＞所述的压电元件，其中，

29、上部电极层含有包含ir、pt、au、ti、mo、ta、ru及al中的至少1种的金属或金属氧化物。

30、发明效果

31、本发明的压电层叠体及压电元件具有高压电特性，并且能够以低成本制造。

技术特征：

1.一种压电层叠体，其在基板上依次具备下部电极层、压电膜，其中，

2.根据权利要求1所述的压电层叠体，其中，

3.根据权利要求1或2所述的压电层叠体，其中，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的压电层叠体，其中，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的压电层叠体，其中，

6.根据权利要求5所述的压电层叠体，其中，

7.一种压电元件，其具备：

8.根据权利要求7所述的压电元件，其中，

技术总结
本发明提供一种压电层叠体及压电元件，该压电层叠体在基板上依次具备下部电极层、压电膜，其中，下部电极层中的与压电膜接触的区域由金属层构成，金属层的(111)面相对于基板的表面具有1°以上的斜率，压电膜包含含有Pb的钙钛矿型氧化物。

技术研发人员：小林宏之,梅田贤一
受保护的技术使用者：富士胶片株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13