特開 2015-233042 圧電薄膜及びその製造方法、並びに圧電素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-233042(P2015-233042A)

(43)【公開日】2015年12月24日

(54)【発明の名称】圧電薄膜及びその製造方法、並びに圧電素子

(51)【国際特許分類】

   H01L 41/187 20060101AFI20151201BHJP

   C01G 27/00 20060101ALI20151201BHJP

   H03H 9/17 20060101ALI20151201BHJP

   H03H 3/02 20060101ALI20151201BHJP

   H01L 41/316 20130101ALI20151201BHJP

   H01L 41/113 20060101ALI20151201BHJP

   H04R 17/00 20060101ALI20151201BHJP

【ＦＩ】

   H01L41/187

   C01G27/00

   H03H9/17 F

   H03H3/02 B

   H01L41/316

   H01L41/113

   H04R17/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-118603(P2014-118603)

(22)【出願日】2014年6月9日

(71)【出願人】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(71)【出願人】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001232

【氏名又は名称】特許業務法人 宮▲崎▼・目次特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】梅田 圭一

(72)【発明者】

【氏名】本多 淳史

(72)【発明者】

【氏名】秋山 守人

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 智美

(72)【発明者】

【氏名】西久保 桂子

(72)【発明者】

【氏名】上原 雅人

【テーマコード（参考）】

4G048

5D004

5J108

【Ｆターム（参考）】

4G048AA01

4G048AB01

4G048AC01

4G048AD02

4G048AE05

5D004BB01

5D004CC01

5D004DD03

5D004GG00

5J108AA07

5J108AA09

5J108BB08

5J108CC04

5J108CC11

5J108DD01

5J108DD06

5J108DD09

5J108EE03

5J108EE05

5J108EE13

5J108KK07

5J108MM08

(57)【要約】

【課題】スカンジウム以外の安価な元素を含有し、かつ圧電特性に優れた圧電薄膜を提供する。
【解決手段】マグネシウム及びハフニウムを含有する窒化アルミニウムからなる圧電薄膜であって、前記マグネシウム１００原子％に対する前記ハフニウムの含有量が、８原子％以上、１００原子％未満であり、前記マグネシウム、ハフニウム及びアルミニウムの含有量の総和に対する前記マグネシウム及びハフニウムの合計含有量が、４７原子％以下の範囲にある、圧電薄膜。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

マグネシウム及びハフニウムを含有する窒化アルミニウムにより形成されている圧電薄膜であって、
前記マグネシウム１００原子％に対する前記ハフニウムの含有量が、８原子％以上、１００原子％未満の範囲にあり、
前記マグネシウム、ハフニウム及びアルミニウムの含有量の総和に対する前記マグネシウム及びハフニウムの合計含有量が、４７原子％以下の範囲にある、圧電薄膜。

【請求項2】

前記マグネシウム１００原子％に対する前記ハフニウムの含有量が、２６原子％以上、８５原子％以下の範囲にある、請求項１に記載の圧電薄膜。

【請求項3】

前記マグネシウム、ハフニウム及びアルミニウムの含有量の総和に対する前記マグネシウム及びハフニウムの合計含有量が、１７原子％以上、３８原子％以下の範囲にある、請求項１又は２に記載の圧電薄膜。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電薄膜の製造方法であって、
アルミニウムからなる第１のターゲットと、マグネシウムからなる第２のターゲットと、ハフニウムからなる第３のターゲットとを用いた３元スパッタリング法により成膜する、圧電薄膜の製造方法。

【請求項5】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電薄膜の製造方法であって、
アルミニウム、マグネシウム及びハフニウムの合金からなるターゲットを用いた１元スパッタリング法により成膜する、圧電薄膜の製造方法。

【請求項6】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電薄膜と、
前記圧電薄膜に接するように設けられた第１，第２の電極とを備える、圧電素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電薄膜及び該圧電薄膜の製造方法、並びに上記圧電薄膜と第１，第２の電極とを備える圧電素子に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、スカンジウムを含有する窒化アルミニウムからなる圧電薄膜は、高い圧電定数を示すことが知られている。一方で、スカンジウムは非常に高価であり、安定的に入手することも困難であった。そのため、スカンジウム以外の元素を含有する窒化アルミニウムに関する研究が広くなされている。

【0003】

例えば、下記特許文献１においては、２価元素と４価元素とを含有する窒化アルミニウム膜や、２価元素と５価元素とを含有する窒化アルミニウム膜からなる圧電薄膜が開示されている。特許文献１では、アルミニウム原子１４個、２価元素１個、４価元素１個及び窒素原子１６個を含有する圧電薄膜の圧電定数等のシミュレーション結果が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−２１９７４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１におけるシミュレーションでは、理想的な原子モデルを構成できることを前提としているため、シミュレーション通りにならないことが多かった。実際には、原子の固溶限界や構造安定性などの問題が生じるからである。また、特許文献１では、上記のように特定の組成におけるシミュレーション結果が示されているにすぎない。従って、特許文献１のシミュレーション結果から、より高い圧電定数を示し、かつ実用に供し得る組成を知ることはできなかった。

【0006】

本発明の目的は、スカンジウム以外の安価な元素を含有し、かつ圧電特性に優れた圧電薄膜及び該圧電薄膜の製造方法、並びに該圧電薄膜を備える圧電素子を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願発明者らは、鋭意検討した結果、マグネシウム及びハフニウムを含有する窒化アルミニウムにより形成されている圧電薄膜における、ハフニウムの含有量と、マグネシウム及びハフニウムの合計含有量とを特定の範囲に限定することで、上記課題を達成できることを見出し、本発明を成すに至った。

【0008】

すなわち、本発明に係る圧電薄膜は、マグネシウム及びハフニウムを含有する窒化アルミニウムにより形成されている圧電薄膜であって、上記マグネシウム１００原子％に対する上記ハフニウムの含有量が、８原子％以上、１００原子％未満の範囲にあり、上記マグネシウム、ハフニウム及びアルミニウムの含有量の総和に対する上記マグネシウム及びハフニウムの合計含有量が、４７原子％以下の範囲にある。

【0009】

本発明に係る圧電薄膜は、好ましくは、上記マグネシウム１００原子％に対する上記ハフニウムの含有量が、２６原子％以上、８５原子％以下の範囲にある。

【0010】

本発明に係る圧電薄膜は、好ましくは、上記マグネシウム、ハフニウム及びアルミニウムの含有量の総和に対する上記マグネシウム及びハフニウムの合計含有量が、１７原子％以上、３８原子％以下の範囲にある。

【0011】

本発明に係る圧電薄膜の製造方法のある広い局面では、上記圧電薄膜の製造方法であって、アルミニウムからなる第１のターゲットと、マグネシウムからなる第２のターゲットと、ハフニウムからなる第３のターゲットとを用いた３元スパッタリング法により成膜する。

【0012】

本発明に係る圧電薄膜の製造方法の他の広い局面では、上記圧電薄膜の製造方法であって、アルミニウム、マグネシウム及びハフニウムの合金からなるターゲットを用いた１元スパッタリング法により成膜する。

【0013】

本発明に係る圧電素子は、上記圧電薄膜と、上記圧電薄膜に接するように設けられた第１，第２の電極を備える。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る圧電薄膜は、マグネシウム及びハフニウムを特定の割合で含有する窒化アルミニウムにより形成されているため、スカンジウムを含有する窒化アルミニウム膜より安価に製造できる。

【0015】

また、本発明に係る圧電薄膜では、マグネシウム及びハフニウムの含有量が特定の範囲に限定されているため、圧電特性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、マグネシウム（Ｍｇ）及びハフニウム（Ｈｆ）を含有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）圧電薄膜において、Ｍｇの含有量を１３原子％に固定し、Ｈｆの含有量を変化させたときの、Ｈｆの含有量と圧電定数ｄ_３３との関係を示す図である。

【図2】図２は、マグネシウム（Ｍｇ）及びハフニウム（Ｈｆ）を含有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）圧電薄膜において、ＭｇとＨｆとの含有量比を２：１に固定し、Ｍｇ、Ｈｆ及びアルミニウム（Ａｌ）の含有量の総和に対するＭｇ及びＨｆの合計含有量を変化させたときの、Ｍｇ及びＨｆの合計含有量と、圧電定数ｄ_３３との関係を示す図である。

【図3】図３は、３元スパッタリング法により成膜する際に用いる装置の簡略図である。

【図4】図４は、１元スパッタリング法により成膜する際に用いる装置の簡略図である。

【図5】図５は、本発明に係る圧電素子を用いた第１の実施形態である圧電マイクロフォンの断面図である。

【図6】図６（ａ）は、本発明に係る圧電素子を用いた第２の実施形態である幅広がり振動子の斜視図である。（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う部分の断面図である。

【図7】図７は、本発明の圧電素子を用いた第３の実施形態である厚み縦振動子の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0018】

（圧電薄膜）
本発明に係る圧電薄膜は、マグネシウム（Ｍｇ）及びハフニウム（Ｈｆ）を含有する窒化アルミニウム（ＡｌＮ）により形成されている。上記Ｍｇ及びＨｆを含有するＡｌＮは、ＡｌＮのＡｌが、Ｍｇ及びＨｆにより置換されることにより形成されている。

【0019】

上記Ｍｇ１００原子％に対する上記Ｈｆの含有量は、８原子％以上、１００原子％未満の範囲にあり、上記Ｍｇ、Ｈｆ及びＡｌの含有量の総和に対する上記Ｍｇ及びＨｆの合計含有量は、４７原子％以下の範囲にある。

【0020】

このように、本発明においては、Ｍｇ及びＨｆによりＡｌＮのＡｌが置換されており、かつＭｇ及びＨｆの含有量が上記範囲にあるため、希少元素であるスカンジウム（Ｓｃ）を含有する圧電薄膜よりも安価にターゲットを製造することができ、しかも圧電特性に優れた圧電薄膜を得ることができる。

【0021】

以下、図１及び図２を参照して、本発明に係る圧電薄膜について、より具体的に説明する。

【0022】

図１は、Ｍｇ及びＨｆを含有するＡｌＮ圧電薄膜において、Ｍｇの含有量を１３原子％に固定し、Ｈｆの含有量を変化させたときの、Ｈｆの含有量と圧電定数ｄ_３３との関係を示す図である。

【0023】

すなわち、（Ｈｆ_ＸＭｇ_０．１３Ａｌ_{１−０．１３−Ｘ}）Ｎにより形成されている圧電薄膜において、Ｘの値を変化させたときの、Ｈｆの含有量と圧電定数ｄ_３３との関係を示す図である。

【0024】

なお、図１のグラフを得るに際しては、Ｍｇからなるターゲットと、Ａｌからなるターゲットと、Ｈｆからなるターゲットとを用い、以下の条件で、後述する３元スパッタリング法によりＨｆ含有量が異なる圧電薄膜を成膜し、測定に供した。

【0025】

Ｍｇターゲット出力： １０Ｗ
Ａｌターゲット出力： １８０Ｗ
Ｈｆターゲット出力： ０Ｗ〜４０Ｗ
スパッタリング圧： ０．２５Ｐａ
基板温度： ４００℃
Ａｒ：Ｎ_２ガス比： ６０：４０
成膜時間： 約４時間

【0026】

図１より、Ｍｇの含有量１３原子％に対するＨｆの含有量が１．０７原子％以上、すなわちＭｇの含有量１００原子％に対するＨｆの含有量が８原子％以上のとき、圧電薄膜の圧電定数ｄ_３３が６．５ｐＣ／Ｎ以上と高められていることがわかる。

【0027】

さらに、Ｍｇの含有量１３原子％に対するＨｆの含有量が３．４原子％以上、１１．１原子％以下のとき、すなわちＭｇの含有量１００原子％に対するＨｆの含有量が２６原子％以上、８５原子％以下のとき、圧電薄膜の圧電定数ｄ_３３が９．０ｐＣ／Ｎ以上と、より一層高められている。しかも、この場合においては、Ｈｆ濃度が変動しても圧電定数ｄ_３３が安定していることから、より量産に適している。

【0028】

従って、本発明においては、Ｍｇ１００原子％に対するＨｆの含有量は、２６原子％以上、８５原子％以下の範囲にあることが好ましい。

【0029】

図２は、Ｍｇ及びＨｆを含有するＡｌＮ圧電薄膜において、ＭｇとＨｆとの含有量比を２：１に固定し、Ｍｇ、Ｈｆ及びＡｌの含有量の総和に対するＭｇ及びＨｆの合計含有量を変化させたときの、Ｍｇ及びＨｆの合計含有量と、圧電定数ｄ_３３との関係を示す図である。

【0030】

すなわち、（ＨｆＭｇ_２）_ＹＡｌ_１−ＹＮにより形成されている圧電薄膜において、Ｙの値を変化させた場合の、Ｍｇ、Ｈｆ及びＡｌの含有量の総和に対するＭｇ及びＨｆの合計含有量と、圧電定数ｄ_３３との関係を示す図である。

【0031】

なお、図２のグラフを得るに際しては、Ｍｇからなるターゲットと、Ａｌからなるターゲットと、Ｈｆからなるターゲットとを用い、以下の条件で、後述する３元スパッタリング法によりＨｆ及びＭｇの含有量が異なる圧電薄膜を成膜し、測定に供した。

【0032】

Ｍｇターゲット出力： ０Ｗ〜３０Ｗ
Ａｌターゲット出力： １８０Ｗ
Ｈｆターゲット出力： ０Ｗ〜９０Ｗ
スパッタリング圧： ０．２５Ｐａ
基板温度： ４００℃
Ａｒ：Ｎ_２ガス比： ６０：４０
成膜時間： 約４時間

【0033】

図２より、Ｍｇ及びＨｆの合計含有量が４７原子％以下のとき、圧電定数ｄ_３３が、６．５ｐＣ／Ｎ以上と高められていることがわかる。さらに、Ｍｇ及びＨｆの合計含有量が１７原子％〜３８原子％のとき、圧電定数ｄ_３３が９．０ｐＣ／Ｎ以上と、より一層高められており、Ｍｇ及びＨｆの合計含有量が２８原子％のとき、圧電定数ｄ_３３が最も高められていることがわかる。

【0034】

従って、本発明においては、Ｍｇ、Ｈｆ及びＡｌの含有量の総和に対するＭｇ及びＨｆの合計含有量が、１７原子％以上、３８原子％以下の範囲にあることが好ましく、Ｍｇ及びＨｆの合計含有量が、２８原子％であることがより好ましい。

【0035】

以上より、本発明においては、Ｍｇ１００原子％に対する上記Ｈｆの含有量が、８原子％以上、１００原子％未満の範囲にあるとき、圧電定数ｄ_３３が高められ、Ｍｇ１００原子％に対する上記Ｈｆの含有量が、２６原子％以上、８５原子％未満の範囲にあるとき、圧電定数ｄ_３３がより一層高められる。

【0036】

また、Ｍｇ、Ｈｆ及びＡｌの含有量の総和に対するＭｇ及びＨｆの合計含有量が４７原子％以下の範囲にあるとき、圧電定数ｄ_３３が高められ、Ｍｇ及びＨｆの合計含有量が、１７原子％以上、３８原子％以下の範囲にあるとき、圧電定数ｄ_３３がより一層高められ、Ｍｇ及びＨｆの合計含有量が、２８原子％であるとき、圧電定数ｄ_３３がさらに一層高められる。

【0037】

このように、本発明は、本願発明者らが鋭意検討した結果、理想的な結晶構造を用いた第１原理計算に基づくシミュレーションでは知ることができない、実用に供し得る組成を初めて見出すことによりなされたものである。

【0038】

本発明に係る圧電薄膜は、上記のように圧電定数ｄ_３３が高められているため、上記圧電薄膜を用いた共振子の比帯域が大きくなり、広帯域なフィルタを形成することができる。

【0039】

また、上記圧電薄膜を用いた圧電薄膜を用いた共振子の共振抵抗は低くなるため、発振安定性に優れ、低消費電力の発振器を形成することができる。

【0040】

（圧電薄膜の製造方法）
本発明に係る圧電薄膜は、薄膜形成法により形成することができる。上記薄膜形成法としては、スパッタリング法や、ＣＶＤ法等が挙げられるが、スパッタリング法により製造することが好ましい。特に好ましくは、図３に示す３元スパッタリング装置又は図４に示す１元スパッタリング装置を用いてスパッタリングを行う。

【0041】

図３に示すスパッタリング装置では、Ａｌからなる第１のターゲット２と、Ｍｇからなる第２のターゲット３と、Ｈｆからなる第３のターゲット４とを用い、窒素（Ｎ_２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスの混合雰囲気下で３元スパッタリング法により、基板１に成膜する。なお、第１のターゲット２としてＡｌＮからなるターゲットを用いてもよい。３元スパッタリング法においては、第１，第２及び第３のターゲットパワーの比率を変えることによりＡｌ、Ｍｇ及びＨｆの含有量を調節することができる。

【0042】

図４に示すスパッタリング装置では、Ａｌ、Ｍｇ及びＨｆの合金からなる合金ターゲット５を用い、Ｎ_２ガスとＡｒガスの混合雰囲気下で１元スパッタリング法により成膜する。１元スパッタリング法においては、予めＡｌ、Ｍｇ及びＨｆの含有量が異なる合金ターゲット５を用意することにより、Ａｌ、Ｍｇ及びＨｆの含有量の調節を行うことができる。なお、合金ターゲット５は、真空溶解法や、焼結法などを用いて作製することができる。または、Ａｌのターゲットの上にＭｇやＨｆの金属片を置いたり、Ａｌのターゲットに凹み穴をあけてＭｇやＨｆの金属片を埋め込んだものでもよい。

【0043】

また、Ａｌ、Ｍｇ及びＨｆの合金からなる合金ターゲット５を用いる１元スパッタリング法では、６インチや８インチといった大型のウエハ上へ、均一な膜厚分布と圧電性分布で成膜が可能である。Ｓｃ含有ＡｌＮにおいても、Ｓｃ及びＡｌの合金からなるターゲットが用いられるが、非常に高価であるため、Ａｌ、Ｍｇ及びＨｆの合金からなる合金ターゲット５を用いることで大幅に製品価格を下げることができる。

【0044】

なお、上記スパッタリングは、上記基板１の温度としては、室温〜４５０℃で行うことが好ましい。

【0045】

（圧電素子）
本発明に係る圧電素子は、上述の本発明に係る圧電薄膜と、上記圧電薄膜に接するように設けられた第１，第２の電極とを備える。以下、図面を参照しつつ、本発明に係る圧電素子を用いた具体的な実施形態を説明する。

【0046】

［第１の実施形態］
図５は、第１の実施形態である圧電マイクロフォン１１の断面図である。圧電マイクロフォン１１は、筒状の支持体１２、シリコン酸化膜１６、第１，第２の電極１４，１５、圧電薄膜１３及び第１，第２の接続電極１７，１８により構成されている。

【0047】

筒状の支持体１２は、高抵抗シリコンやガラス、ＧａＡｓ等の適宜の材料からなる。本実施形態では、筒状の支持体１２は、シリコンからなる。筒状の支持体１２の上面には、筒状の支持体１２を覆うようにシリコン酸化膜１６が設けられている。

【0048】

シリコン酸化膜１６の上には、第１の電極１４が設けられている。第１の電極１４は、円板形状である。第１の電極１４は、筒状の支持体１２の開口部を閉成するように設けられている。また、第１の電極１４は、外部から音圧が加わると振動する部分である。

【0049】

第１の電極１４の上には、ドーナツ板状である圧電薄膜１３が設けられている。圧電薄膜１３の上面には、圧電薄膜１３を覆うように、第２の電極１５が設けられている。

【0050】

本実施形態に係る圧電マイクロフォン１１では、外部からの音圧により第１の電極１４が振動すると、圧電薄膜１３が変形する。そして、上記圧電薄膜１３の変形に対応して、第１，第２の電極１４，１５から音圧に応じた電気信号を得ることが可能となる。

【0051】

第２の電極１５の上面には、外部電極と接続するための第１，第２の接続電極１７，１８が設けられている。第１の接続電極１７は、ビアホール電極部１７ａを有する。第１の接続電極１７が第１の電極１４に、第２の接続電極１８が第２の電極１５に接続されるように設けられている。

【0052】

本実施形態において、第１の電極１４は、抵抗率１．５ｍΩ・ｃｍ以下のリンドープＳｉにより構成される。また、第２の電極１５は、Ａｌにより構成される。なお、各材料の厚みについては、特に限定されるものではないが、例えば、本実施形態においては、第１の電極１４が４００ｎｍ、圧電薄膜１３が５００ｎｍ、第２の電極１５が５０ｎｍのものが用いられている。

【0053】

また、上記圧電薄膜１３は、上述した本発明に係るＭｇ及びＨｆを含有するＡｌＮにより構成される圧電薄膜１３である。そのため、ＡｌＮを用いる場合よりも圧電定数ｄ_３３が大きい。従って、圧電マイクロフォン１１の感度を十分に高めることができる。

【0054】

［第２の実施形態］
図６（ａ）は、第２の実施形態である幅広がり振動子２１の斜視図である。幅広がり振動子２１は、幅広がり振動を利用する圧電振動子である。上記幅広がり振動子２１は、支持部２２ａ，２２ｂと、振動体としての振動板２３と、連結部２４ａ，２４ｂとを備える。

【0055】

振動板２３は矩形板状であり、長さ方向と幅方向とを有している。振動板２３は、連結部２４ａ，２４ｂを介して、支持部２２ａ，２２ｂに接続されている。すなわち、振動板２３は、支持部２２ａ，２２ｂにより支持されている。振動板２３は、交番電界が印加されると、幅拡がり振動モードで幅方向に振動する振動体である。

【0056】

連結部２４ａ，２４ｂの一端は、振動板２３の短辺側の側面中央に接続されている。上記振動板２３の短辺側の側面中央は、幅拡がり振動のノードとなっている。

【0057】

支持部２２ａ，２２ｂは、連結部２４ａ，２４ｂの他端に接続されている。支持部２２ａ，２２ｂは、連結部２４ａ，２４ｂの両側に延びている。支持部２２ａ，２２ｂの長さは、特に限定されないが、本実施形態においては、振動板２３の短辺と同じ長さである。

【0058】

図６（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う部分の断面図である。図６（ｂ）に示すように、振動板２３は、シリコン酸化膜１６、基板３２、第１，第２の電極１４，１５及び圧電薄膜１３により構成されている。

【0059】

より具体的には、基板３２上に、圧電薄膜１３が設けられている。第１，第２の電極１４，１５は、圧電薄膜１３を挟むように設けられている。基板３２の下方には、シリコン酸化膜１６が設けられている。

【0060】

本実施形態において、基板３２は、抵抗率：１ｍΩ・ｃｍ、濃度：７Ｘ１０^１９／ｃｍ^３のｎ型Ｓｉ層である。

【0061】

なお、第１の電極１４と、第２の電極１５の間には、図示しない保護層であるシード層を設けてもよい。

【0062】

本実施形態においては、第１，第２の電極１４，１５は、Ｍｏにより構成されている。また、上記シード層はＡｌＮにより構成されている。なお、各材料の厚みについて、特に限定されるものではないが、例えば、本実施形態においては、基板３２が１０μｍ、シリコン酸化膜１６が４００ｎｍ、第１，第２の電極１４，１５が１００ｎｍ、圧電薄膜１３が１０００ｎｍ、第２の電極１５が５０ｎｍ、シード層が２０ｎｍのものが用いられている。

【0063】

なお、第２の実施形態においても、上記圧電薄膜１３は、本発明に係るＭｇ及びＨｆを含有するＡｌＮからなる圧電薄膜１３により構成される。そのため、ＡｌＮを用いる場合よりも圧電定数ｄ_３３が大きい。従って広帯域で共振抵抗が小さい振動子を構成できる。よって、周波数可変範囲が広く、かつ低消費電力のＴＣＸＯを提供することができる。

【0064】

［第３の実施形態］
図７には、第３の実施形態である厚み縦振動子３１の断面図を示す。厚み縦振動子３１は、音響反射層３３を有する圧電振動子である。上記厚み縦振動子３１は、基板３２、音響反射層３３、圧電薄膜１３及び第１，第２の電極１４，１５により構成される。

【0065】

基板３２の上面に、音響反射層３３が設けられている。音響反射層３３は、相対的に高い音響インピーダンス層３３ｂ，３３ｄと、相対的に低い音響インピーダンス層３３ａ，３３ｃ，３３ｅとを交互に積層した構造を有する。

【0066】

音響反射層３３の上には、圧電薄膜１３が設けられている。また、第１，第２の電極１４，１５は、圧電薄膜１３を挟むように設けられている。

【0067】

本実施形態において、第１，第２の電極１４，１５は、モリブデンにより構成される。また、上記相対的に高い音響インピーダンス層３３ｂ，３３ｄは、タングステンにより構成され、上記相対的に低い音響インピーダンス層３３ａ，３３ｃ，３３ｅは、酸化シリコンにより形成される。

【0068】

このような音響反射層３３を有する公知の圧電振動子においても、本発明に係るＭｇ及びＨｆを含有するＡｌＮからなる圧電薄膜１３を用いることにより、広帯域と良好な温度特性とが両立できたフィルタ／ＤＰＸを提供することができる。

【0069】

本発明に係る圧電素子は、上述した第１〜第３の実施形態に限定されず、例えば高感度センサとしてのジャイロセンサや、加速度センサ等、様々な用途で使用することができる。

【0070】

次に、具体的な実験例につき説明する。

【0071】

（実験例）
下記の条件で、Ａｌからなる第１のターゲットと、Ｍｇからなる第２のターゲットと、Ｈｆからなる第３のターゲットとを用い、３元スパッタリング法により成膜した。

【0072】

基板温度： ４００℃
Ａｒ：Ｎ_２ガス比： ６０：４０
ガス圧： ０．５５Ｐａ
組成： Ｍｇ_０．１５Ｈｆ_０．２３Ａｌ_０．６２Ｎ

【0073】

実験例１で得られた圧電薄膜の圧電定数ｄ_３３は、１１．２ｐＣ／Ｎであり、ＭｇおよびＨｆを含有していないＡｌＮの圧電定数ｄ_３３（６．５ｐＣ／Ｎ）と比較して十分に高められていることを確認できた。

【符号の説明】

【0074】

１・・・基板
２・・・第１のターゲット
３・・・第２のターゲット
４・・・第３のターゲット
５・・・合金ターゲット
１１・・・圧電マイクロフォン
１２・・・筒状の支持体
１３・・・圧電薄膜
１４・・・第１の電極
１５・・・第２の電極
１６・・・シリコン酸化膜
１７，１８・・・第１，第２の接続電極
１７ａ・・・ビアホール電極部
２１・・・幅広がり振動子
２２ａ，２２ｂ・・・支持部
２３・・・振動板
２４ａ，２４ｂ・・・連結部
３１・・・厚み縦振動子
３２・・・基板
３３・・・音響反射層
３３ａ，３３ｃ，３３ｅ・・・相対的に低い音響インピーダンス層
３３ｂ，３３ｄ・・・相対的に高い音響インピーダンス層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】