特許 6787553 圧電素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6787553

(24)【登録日】2020年11月2日

(45)【発行日】2020年11月18日

(54)【発明の名称】圧電素子

(51)【国際特許分類】

   H04R 17/02 20060101AFI20201109BHJP

   H01L 41/113 20060101ALI20201109BHJP

   H01L 41/047 20060101ALI20201109BHJP

   H02N 2/18 20060101ALI20201109BHJP

【ＦＩ】

   H04R17/02

   H01L41/113

   H01L41/047

   H02N2/18

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-24729(P2017-24729)

(22)【出願日】2017年2月14日

(65)【公開番号】特開2018-133647(P2018-133647A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2019年12月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000191238

【氏名又は名称】新日本無線株式会社

(72)【発明者】

【氏名】山崎 王義

【審査官】 齊田 寛史

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５２７１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１０７３７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２５４９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３２３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０９７３１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｒ １７／０２

Ｈ０１Ｌ ４１／０４７

Ｈ０１Ｌ ４１／１１３

Ｈ０２Ｎ ２／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持基板に周囲が固定された圧電膜と、該圧電膜を挟んで配置する一対の電極とを備えた圧電素子において、
前記圧電膜は、少なくとも第１の圧電膜と第２の圧電膜を含む積層構造からなることと、
前記第１の圧電膜を挟んで配置する前記一対の電極を複数組備え、少なくとも第１の圧電素子および第２の圧電素子が形成されていることと、
前記第２の圧電膜を挟んで配置する前記一対の電極を複数組備え、少なくとも第３の圧電素子および第４の圧電素子が形成されていることと、
前記支持基板に固定された圧電膜の固定部側に、前記第１の圧電素子および前記第３の圧電素子を配置し、前記圧電膜の中心側に、前記第２の圧電素子および前記第４の圧電素子を配置していることと、
前記第１の圧電素子と前記第３の圧電素子が並列に接続し、前記第２の圧電素子と前記第４の圧電素子が並列に接続し、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子が直列に接続し、前記第３の圧電素子と前記第４の圧電素子が直列に接続していることと
前記第１の圧電素子と前記第３の圧電素子とが上下対称に積層形成され、前記第２の圧電素子と前記第４の圧電素子とが上下対称に積層形成されていることを特徴とする圧電素子。

【請求項2】

請求項１記載の圧電素子において、
前記第１乃至第４の圧電素子からなる圧電素子の組が、前記圧電膜の中心を通る区画線によって区画される複数の領域に、それぞれ配置していることを特徴とする圧電素子。

【請求項3】

請求項１又は２いずれか記載の圧電素子において、
前記並列に接続した圧電素子の組は、前記第１の圧電膜あるいは前記第２の圧電膜の表面、裏面あるいは膜間に配置された前記圧電素子の電極から連続する延長部により接続していることを特徴とする圧電素子。

【請求項4】

請求項１乃至３いずれか記載の圧電素子において、
振動により前記圧電膜が湾曲変位した場合に、該変位の変曲点により区画される領域毎に、少なくとも前記上下対称に積層形成された前記第１の圧電素子および前記第３の圧電素子からなる圧電素子の組と、前記第２の圧電素子および前記第４の圧電素子からなる圧電素子の組のいずれかが配置されていることを特徴とする圧電素子。

【請求項5】

請求項１乃至４いずれか記載の圧電素子において、
前記圧電膜は、音響圧力によって振動する膜であることを特徴とする圧電素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は圧電素子に関し、特に、高感度、低雑音の圧電素子に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、急速に需要が拡大しているスマートフォンには、小型、薄型で、組立のハンダリフロー工程の高温処理耐性を有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いたマイクロフォンが多く使われている。また、ＭＥＭＳマイクロフォンに限らず、その他のＭＥＭＳ素子が様々な分野で急速に普及してきている。

【0003】

この種のＭＥＭＳ素子の多くは、音響圧力等による振動板の振動変位を対向する固定板との容量変化としてとらえ、電気信号に変換して出力する容量素子である。しかし容量素子は、振動板と固定板との間隙の空気の流動によって生じる音響抵抗のために、信号雑音比の改善が限界になりつつある。

【0004】

そこで、圧電材料からなる薄膜（圧電膜）で構成される単一の振動板の歪みにより音響圧力等を電圧変化として取り出すことができる圧電素子が注目されている。

【0005】

ところで圧電素子では、音響圧力等がない場合に圧電膜の残留応力や温度変動が不要な信号として出力され特性を劣化させることが知られている。そこで、圧電膜の一端を自由端とする片持ち梁構造を採用することによって残留応力を解放する技術が開示されている（例えば特許文献１等）。

【0006】

図６に、片持ち梁構造の圧電素子の断面図を示す。図６に示すように、支持基板となるシリコン基板１に絶縁膜２を介して多層構造の圧電膜３ａ、３ｂが固定され、圧電膜３ａは上下から電極４ａと電極４ｂにより、圧電膜３ｂは電極４ｂと電極４ｃによりそれぞれ挟み込まれた構造となっている。圧電膜および電極はそれぞれ長方形の平面形状を有しており、一端がシリコン基板１に固定され、他端が自由端となっている。また電極４ａと電極４ｃは一方の配線電極５ａに接続し、電極４ｂは別の配線金属５ｂに接続されている。

【0007】

このような圧電素子では、音響圧力等を受けて圧電膜３ａが歪むとその内部に分極が起こり、電極４ａに接続する配線金属５ａと、電極４ｂに接続する配線金属５ｂから電圧信号を取り出すことが可能となる。同様に圧電膜３ｂが歪むとその内部に分極が起こり、電極４ｃに接続する配線金属５ａと、電極４ｂに接続する配線金属５ｂから電圧信号を取り出すことが可能となる。

【0008】

ところで、この種の圧電型ＭＥＭＳマイクロフォンでは、音響圧力に対する出力電圧の比、即ち感度が、容量型ＭＥＭＳマイクロフォンに比べて低いことが知られている。一般的に前者の感度は、後者の感度のおよそ１０分の１以下に留まる。

【0009】

そのため、増幅回路が必要となる。しかしながら、一般的なＣＭＯＳ半導体装置の製造方法に従い製造される増幅回路を備える構成とすると、信号雑音比は増幅回路に制限されてしまう。また微細化に優れたＣＭＯＳ技術により圧電素子を形成すると、微細化を必要としない圧電素子が占める面積が大きく、製造コストの増大を招いてしまう。そのため、圧電素子の感度向上が望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特許第５７０７３２３号公報

【特許文献2】特表２０１４−５１５２１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

従来の圧電型ＭＥＭＳ素子は、容量型ＭＥＭＳ素子の感度と比較して感度が低いという問題点があった。本発明はこのような問題点を解消し、感度の高い圧電素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、支持基板に周囲が固定された圧電膜と、該圧電膜を挟んで配置する一対の電極とを備えた圧電素子において、前記圧電膜は、少なくとも第１の圧電膜と第２の圧電膜を含む積層構造からなることと、前記第１の圧電膜を挟んで配置する前記一対の電極を複数組備え、少なくとも第１の圧電素子および第２の圧電素子が形成されていることと、前記第２の圧電膜を挟んで配置する前記一対の電極を複数組備え、少なくとも第３の圧電素子および第４の圧電素子が形成されていることと、前記支持基板に固定された圧電膜の固定部側に、前記第１の圧電素子および前記第３の圧電素子を配置し、前記圧電膜の中心側に、前記第２の圧電素子および前記第４の圧電素子を配置していることと、前記第１の圧電素子と前記第３の圧電素子が並列に接続し、前記第２の圧電素子と前記第４の圧電素子が並列に接続し、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子が直列に接続し、前記第３の圧電素子と前記第４の圧電素子が直列に接続していることと、前記第１の圧電素子と前記第３の圧電素子とが上下対称に積層形成され、前記第２の圧電素子と前記第４の圧電素子とが上下対称に積層形成されていることを特徴とする。

【0013】

本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の圧電素子において、前記第１乃至第４の圧電素子からなる圧電素子の組が、前記圧電膜の中心を通る区画線によって区画される複数の領域に、それぞれ配置していることを特徴とする。

【0014】

本願請求項３に係る発明は、請求項１又は２いずれか記載の圧電素子において、前記並列に接続した圧電素子の組は、前記第１の圧電膜あるいは前記第２の圧電膜の表面、裏面あるいは膜間に配置された前記圧電素子の電極から連続する延長部により接続していることを特徴とする。

【0015】

本願請求項４に係る発明は、請求項１乃至３いずれか記載の圧電素子において、振動により前記圧電膜が湾曲変位した場合に、該変位の変曲点により区画される領域毎に、少なくとも前記上下対称に積層形成された前記第１の圧電素子および前記第３の圧電素子からなる圧電素子の組と、前記第２の圧電素子および前記第４の圧電素子からなる圧電素子の組のいずれかが配置されていることを特徴とする。

【0016】

本願請求項５に係る発明は、請求項１乃至４いずれか記載の圧電素子において、前記圧電膜は、音響圧力によって振動する膜であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明の圧電素子は、第１の圧電膜に形成する圧電素子と第２の圧電膜に形成する圧電素子とを上下対称に重なり合うように配置することで、重なり合う圧電膜の残留応力や温度変動に起因して発生する圧電電圧を相互に相殺して圧電膜の残留応力の影響を低減した上で、音響圧力等によって生じる第１の圧電膜による圧電電圧と第２の圧電膜による圧電電圧を重畳させることで出力信号のレベルを上げることを可能としている。

【0018】

特に本発明では、複数の圧電素子を接続した圧電素子の組を複数接続する構成とすることで、圧電電圧が重畳し、出力信号のレベルを上げることを可能としている。

【0019】

また本発明によれば、圧電膜が振動により湾曲変形する際、その変位の変曲点により区画される領域毎に第１の圧電膜に形成する圧電素子と第２の圧電膜に形成する圧電素子との組を配置することで、区画された領域毎に、圧電膜の延伸方向で生じる引張応力領域と圧縮応力領域とでそれぞれ圧電素子を分離し、それぞれの領域で発生する電圧信号を重畳するように接続し、効率的に電気エネルギーに変換して取り出すことが可能となる。

【0020】

本発明によれば、圧電素子間の接続は圧電素子の電極を延長して行うことができ、圧電膜の変位に影響を与えるスルーホール等の接続手段を必要としない点でも、効率的に電気エネルギーに変換できるという利点がある。

【0021】

特に、本発明の圧電素子の圧電膜を音響圧力によって振動する厚さに設定し、音響トランスデューサとして使用した場合、高感度で信号雑音比の改善が期待される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１の実施例の圧電素子の電極の平面図である。

【図2】本発明の第１の実施例の圧電素子の一部断面図である。

【図3】本発明の第１の実施例の説明図である。

【図4】本発明の第１の実施例の説明図である。

【図5】本発明の第２の実施例の圧電素子の一部断面図である。

【図6】従来の圧電素子の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の圧電素子は、支持基板に圧電膜の周囲（振動板の外周部分）を固定した構造としている。圧電膜は少なくとも２層の圧電膜を含む積層構造とする。それぞれの圧電膜には、その一部を挟み込むように電極を配置した圧電素子が複数個形成され、各圧電素子を並列あるいは直列に接続する構成としている。特に本発明では、各圧電素子は上下対称に重なり合うように配置している。本発明は上記の構成とすることで、上下対称に重なり合う圧電素子の出力により残留応力や温度変動により生じる圧電電圧が相互に相殺され、信号雑音比の向上を図っている。また、上下対称に重なり合う圧電素子の組を所定の位置に配置することにより、信号を効率的に取り出すことができる構成としている。さらに本発明では、圧電素子の組を直列に接続する構成としている。以下、本発明の圧電素子を音響トランスデューサとして構成する場合を例にとり詳細に説明する。

【実施例1】

【0024】

本発明の第１の実施例について説明する。図１は第１の実施例の圧電素子の電極の平面図を、図２は図１に示す圧電素子の電極が配置される圧電素子のＡ面およびＢ面における断面図をそれぞれ模式的に示している。図１（ａ）に示すように、下層電極は複数の電極４ａ１〜４ａ４からなり、それぞれ隣接する２つの電極が接続した構造となっている。たとえば電極４ａ１は、２つの圧電素子を構成する２つの電極部分と、この電極部分を接続するための延長部とが一体となった構造となっている。同様に、図１（ｂ）に示すように、中間層電極も複数の電極４ｂ１〜４ｂ５からなり、電極４ｂ１〜４ｂ４は隣接する２つの電極が延長部を介して接続した構造であり、電極４ｂ５は独立した構造となっている。上層電極４ｃ１〜４ｃ４は、下層電極と同一の形状としている。

【0025】

図２に、圧電膜を挟んで図１に示す圧電素子の下層電極、中間層電極および上層電極を積層したＡ面およびＢ面の断面図を示す。図２に示すように、支持基板となるシリコン基板１上に、シリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）からなる絶縁膜２を介して、圧電膜３ａ、３ｂが積層形成している。圧電膜３ａ、３ｂは、絶縁膜２を介してシリコン基板１に周囲が固定されており、例えば円形の振動板を構成している。圧電膜は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いることができ、圧電性を示す結晶配向方向は、積層形成されたそれぞれの圧電薄膜で同一方向となるように形成している。なお、中央部にはベント穴を形成している。

【0026】

本実施例の圧電素子の構造について詳細に説明すると、圧電膜３ａの裏面側に下層電極となる電極４ａ１、電極４ａ２、電極４ａ３、電極４ａ４が形成されている。また圧電膜３ａの上面側であり圧電膜３ｂの下面側（膜間に相当）には、中間層電極となる電極４ｂ１、電極４ｂ２、電極４ｂ３、電極４ｂ４、電極４ｂ５が形成されており、電極４ｂ１は配線電極５ａに、電極４ｂ５は配線電極５ｂにそれぞれ接続している。さらに圧電膜３ｂの上面側には、上層電極となる電極４ｃ１、電極４ｃ２、電極４ｃ３、電極４ｃ４が形成されている。これらの電極は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、円形に配置されている。電極は、モリブデン（Ｍｏ）、プラチナ（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）等の金属薄膜で形成することができる。

【0027】

このように構成すると、図２に断面図を示すように、電極４ａ１、圧電膜３ａ（第１の圧電膜に相当）および電極４ｂ１が重なり合う領域で圧電素子Ｃ１（第１の圧電素子に相当）が形成される。同様に、電極４ａ１、圧電膜３ａおよび電極４ｂ２が重なり合う領域で圧電素子Ｃ２（第２の圧電素子に相当）、電極４ｃ１、圧電膜３ｂ（第２の圧電膜に相当）および電極４ｂ１が重なり合う領域で圧電素子Ｃ３（第３の圧電素子に相当）が、電極４ｃ１、圧電膜３ｂおよび電極４ｂ２が重なり合う領域で圧電素子Ｃ４（第４の圧電素子に相当）が形成される。

【0028】

同様に、電極４ａ２、圧電膜３ａおよび電極４ｂ２が重なり合う領域で圧電素子Ｃ５（図２の圧電素子Ｃ１に相当）が形成され、電極４ａ２、圧電膜３ａおよび電極４ｂ３が重なり合う領域で圧電素子Ｃ６（同様に圧電素子Ｃ２に相当）、電極４ｃ２、圧電膜３ｂおよび電極４ｂ２が重なり合う領域で圧電素子Ｃ７（圧電素子Ｃ３に相当）が、電極４ｃ２、圧電膜３ｂおよび電極４ｂ３が重なり合う領域で圧電素子Ｃ８（圧電素子Ｃ４に相当）が形成される。

【0029】

また、電極４ａ３、圧電膜３ａおよび電極４ｂ３が重なり合う領域で圧電素子Ｃ９（図２の圧電素子Ｃ１に相当）が形成され、電極４ａ３、圧電膜３ａおよび電極４ｂ４が重なり合う領域で圧電素子Ｃ１０（圧電素子Ｃ２に相当）、電極４ｃ３、圧電膜３ｂおよび電極４ｂ３が重なり合う領域で圧電素子Ｃ１１（圧電素子Ｃ３に相当）が、電極４ｃ３、圧電膜３ｂおよび電極４ｂ４が重なり合う領域で圧電素子Ｃ１２（圧電素子Ｃ４に相当）が形成される。

【0030】

さらに、電極４ａ４、圧電膜３ａおよび電極４ｂ４が重なり合う領域で圧電素子Ｃ１３（図２の圧電素子Ｃ１に相当）が形成され、電極４ａ４、圧電膜３ａおよび電極４ｂ５が重なり合う領域で圧電素子Ｃ１４（圧電素子Ｃ２に相当）、電極４ｃ４、圧電膜３ｂおよび電極４ｂ４が重なり合う領域で圧電素子Ｃ１５（圧電素子Ｃ３に相当）が、電極４ｃ４、圧電膜３ｂおよび電極４ｂ５が重なり合う領域で圧電素子Ｃ１６（圧電素子Ｃ４に相当）が形成される。

【0031】

ここで、例えば第１の圧電素子Ｃ１と第２の圧電素子Ｃ２は、圧電素子を構成する電極４ａ１を共通に使用することで対向する電極（それぞれ電極４ｂ１、電極４ｂ２）と重なり合っていない電極４ａ１の領域（延長部に相当）によって接続している。同様に第３の圧電素子Ｃ３と第４の圧電素子Ｃ４は、圧電素子を構成する電極４ｃ１を共通に使用することで、対向する電極（それぞれ電極４ｂ１、電極４ｂ２）と重なり合っていない電極４ｂ１の領域（延長部に相当）によって接続している。このような接続とすることで、圧電膜内にスルーホール等の圧電素子の変位に影響を与える接続手段を形成する必要がなくなる。

【0032】

その結果、第１の圧電素子Ｃ１と第２の圧電素子Ｃ２の直列接続と、第３の圧電素子Ｃ３と第４の圧電素子Ｃ４の直列接続とが並列接続する構成となる。本実施例では、この第１乃至第４の圧電素子に相当する圧電素子の組が４組直列に接続した構成となり、配線電極５ａと配線金属５ｂとの間に、これら圧電素子Ｃ１〜Ｃ１６が接続した構成となる。具体的には、図３に示す構成となる。図３において、第１の圧電素子Ｃ１、第３の圧電素子Ｃ３が圧電膜の外周側、即ち支持基板に固定されている固定部側の圧電膜上に配置され、第２の圧電素子Ｃ２、第４の圧電素子Ｃ４が圧電膜の中央側、即ち第１の圧電素子Ｃ１および第３の圧電素子Ｃ３が形成される領域と圧電膜の中心との間の圧電膜上に配置される。同様に、圧電素子Ｃ５、Ｃ７、Ｃ９、Ｃ１１、Ｃ１３およびＣ１５が圧電膜の固定部側に配置され、圧電素子Ｃ６、Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１２、Ｃ１４、Ｃ１６が圧電膜の中心側に配置される。

【0033】

また図２から明らかなように、第１の圧電素子Ｃ１と第３の圧電素子Ｃ３、第２の圧電素子Ｃ２と第４の圧電素子Ｃ４は、少なくとも各圧電素子を形成するよう領域において、電極４ｂ１、電極４ｂ２の厚さ方向の中心を通る面に対し、上下対称となっている。

【0034】

本発明の圧電素子を音響トランスデューサとして構成する場合、シリコン基板１に形成された空孔６から音響圧力が加わる。音響圧力を受けた圧電膜は、上方に湾曲変位する。その結果、圧電膜を構成する窒化アルミニウムに引張応力と圧縮応力が発生することになる。

【0035】

図４は、図２で説明した領域の圧電素子に音響圧力信号が印加され、圧電膜が上方に変位した場合の一例を示している。図４に示すように圧電膜に引張応力と圧縮応力が発生し、変位の変曲点によって圧電膜の応力の向きは２つの領域に分けられる。具体的には、円形の圧電膜が絶縁膜２を介してシリコン基板１に固定されている固定部近傍の外周部では、圧電膜３ａに引張応力が発生し、圧電膜３ｂには圧縮応力が発生する。一方、それより内側の中央部では、圧電膜３ａに圧縮応力が発生し、圧電膜３ｂには引張応力が発生する。このように変位の変曲点によって応力の向きが異なる２つの領域に分けられる。

【0036】

ところで、本実施例の圧電素子は、図２に示すように、圧電素子Ｃ１と圧電素子Ｃ２の直列接続と圧電素子Ｃ３と圧電素子Ｃ４の直列接続とが、並列に接続しており、さらに上下対称な構造としている。ここで、外周部で発生する電圧と中央部で発生する電圧は、それぞれ極性が逆で、同一の値とすることができ、残留応力や温度変動に起因する同相の電圧を相殺することが可能となる。

【0037】

また本実施例の圧電素子は、圧電素子Ｃ１乃至圧電素子Ｃ４からなる圧電素子の組が４組直列に接続した構造となっているため、音響圧力信号が印加されることに基づく４組の各圧電素子の組の出力信号（電圧）は、残留応力や温度変動に起因する信号を含まずに重畳加算され、音響圧力（Ｐ_a）に対する出力電圧（Ｖ_out）の比（Ｖ_out／Ｐ_a）で定義される音響トランスデューサとしての感度の増大を図ることが可能となる。

【0038】

なお、各電極の大きさ等は信号雑音比を最大化する観点から最適化されることが望ましい。これは配線電極５ａ、５ｂから見た等価的キャパシタの容量をＣ_outとした場合に、この等価的キャパシタに蓄えられるエネルギー（Ｃ_out・Ｖ_out²／２）を最大化するように各電極の大きさを決めればよい。

【0039】

具体的には、各圧電薄膜の膜厚、電極の大きさの一設計例を示す。例えば、入力する信号が人間の音声とし、振動部の共振周波数を２０ｋＨｚとする。また、スマートフォンのような電子機器に搭載することを想定した平面寸法とする。振動板の直径は８００μｍ、窒化アルミニウムからなる圧電膜３ａ、３ｂの厚さはともに０．３７μｍ、モリブデンからなる電極４ａ１〜４ａ４、電極４ｂ１〜４ｂ５、電極４ｃ１〜４ｃ４の厚さはいずれも５０ｎｍ、第１のコンデンサＣ１の一方の電極４ｂ１の外周部から内側に向かう電極の寸法を７５μｍ、さらに内側に向かって小さい扇型となっている電極４ｂ２の一部の中心からの外側に向かう電極の寸法を２３０μｍとする。

【0040】

このようにすると、第１の圧電素子Ｃ１と第３の圧電素子Ｃ３の組から出力される信号（容量値）と、第２の圧電素子Ｃ２と圧電素子Ｃ４の組から出力される信号（容量値）はほぼ等しくなり、さらに圧電素子Ｃ１〜Ｃ４の組からなる圧電素子の組に相当する４つの圧電素子の組についても同様となり、重畳された信号を得ることが可能となり、空孔６の容量を３ｍｍ³とした場合、１０ｍＶ／Ｐａ程度の感度となることが確認できた。

【実施例2】

【0041】

次に第２の実施例について説明する。一般的に窒化アルミニウム等の圧電膜をスパッタ法で堆積させる場合、圧電膜が堆積する表面（下地）の影響を受けることが知られている。上記第１の実施例で説明した圧電素子の場合、圧電膜３ｂを堆積させる際、下地表面にはモリブデンからなる電極４ｂ１等が形成されている部分と、電極が形成されず、圧電膜３ａが大きく露出している部分とがある。このような下地表面上に特性の揃った圧電膜を形成することが大変難しい。

【0042】

そこで、電極が形成されていない部分を電極と同一の材料で被覆すればよい。具体的には、下層電極となる電極４ａ１〜４ａ４と同時に、これらの電極が形成されていない領域に、これらの電極と接続しないダミー電極（図５に示す電極４ｄ１を含む電極）を形成する。同様に、中間層電極となる電極４ｂ１〜電極４ｂ５と同時に、これらの電極が形成されていない領域に、これらの電極と接続しないダミー電極（図５に示す電極４ｄ２を含む電極）を形成する。このように形成されたダミー電極により、特性の揃った圧電膜を形成することが可能となる。なお、上層電極となる電極４ｃ１〜４ｃと同時に、これらの電極が形成されていない領域、これらの電極と接続しない電極（図５に示す電極４ｄ３を含む電極）を形成することも可能である。このダミー電極を形成することで、中間層電極の厚さ方向の中心を通る面に対し、ほぼ上下対称となる構造とすることができ、引張と圧縮の応力がバランスして応力が零となる中央軸面を中間層電極面内とし、音響圧力を効率的に出力電圧として取り出すことが可能となる。

【0043】

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。具体的には、圧電膜として窒化アルミニウムに限定されるものでなく、窒化スカンジウムアルミニウム（Ａｌ_1-xＳｃ_xＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）も利用することが可能である。また、各電極の形状、接続する圧電素子の数や接続は、適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0044】

１：シリコン基板、２：絶縁膜、３a、３ｂ：圧電薄膜、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ：電極、５ａ、５ｂ：配線電極、６：空孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】