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(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】P2023108895
(43)【公開日】2023-08-07
(54)【発明の名称】圧電装置およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H10N 30/853 20230101AFI20230731BHJP
H10N 30/87 20230101ALI20230731BHJP
H10N 30/06 20230101ALI20230731BHJP
H10N 30/30 20230101ALI20230731BHJP
【ＦＩ】
H01L41/187
H01L41/047
H01L41/29
H01L41/113
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022010193
(22)【出願日】2022-01-26
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(71)【出願人】
【識別番号】000191238
【氏名又は名称】日清紡マイクロデバイス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001128
【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】勅使河原 明彦
(72)【発明者】
【氏名】山田 英雄
(72)【発明者】
【氏名】榎本 哲也
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 愛美
(72)【発明者】
【氏名】櫻井 悠也
(72)【発明者】
【氏名】臼井 孝英
(72)【発明者】
【氏名】池上 尚克
(72)【発明者】
【氏名】片上 崇治
(57)【要約】
【課題】下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域でのマイクロクラックの発生を抑制する。
【解決手段】圧電装置１の製造方法において、絶縁膜１２の上に下部電極膜１４を形成した後、下部電極膜１４の上方の位置と、絶縁膜１２のうち下部電極膜１４が配置されていない非電極領域４０２の上方の位置との両方にわたって連続する下層ＳｃＡｌＮ膜１５を形成する。その後、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち非電極領域４０２の上方に位置するとともに絶縁膜１２の上面に沿う方向での下部電極膜１４の隣に位置する所定領域１５１に対して、イオン注入する。その後、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に、中間電極膜１６、上層ＳｃＡｌＮ膜１７、上部電極膜１８を順に形成する。
【選択図】図２
【解決手段】圧電装置１の製造方法において、絶縁膜１２の上に下部電極膜１４を形成した後、下部電極膜１４の上方の位置と、絶縁膜１２のうち下部電極膜１４が配置されていない非電極領域４０２の上方の位置との両方にわたって連続する下層ＳｃＡｌＮ膜１５を形成する。その後、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち非電極領域４０２の上方に位置するとともに絶縁膜１２の上面に沿う方向での下部電極膜１４の隣に位置する所定領域１５１に対して、イオン注入する。その後、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に、中間電極膜１６、上層ＳｃＡｌＮ膜１７、上部電極膜１８を順に形成する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電装置であって、
支持体本体部（４）と空間部（５）とを有する支持体（２）と、
少なくとも前記支持体本体部の上方に配置された下部電極膜（１４）と、
前記支持体本体部と前記空間部とのそれぞれの上方に配置され、前記下部電極膜の上方の位置および前記支持体本体部のうち前記下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置の両方にわたって連続しており、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）と、
前記下部電極膜の少なくとも一部の上方に配置され、前記下層ＳｃＡｌＮ膜の上に積層された中間電極膜（１６）と、
前記支持体本体部と前記空間部とのそれぞれの上方に配置され、前記中間電極膜の上および前記下層ＳｃＡｌＮ膜のうち前記中間電極膜が配置されていない領域の上に積層され、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）と、
前記中間電極膜の少なくとも一部の上方に配置され、前記上層ＳｃＡｌＮ膜の上に積層された上部電極膜（１８）と、を備え、
前記下層ＳｃＡｌＮ膜と前記上層ＳｃＡｌＮ膜とを含む積層体（３）のうち前記空間部の上方に位置する部分（３０２）は、メンブレン構造体であり、
前記下層ＳｃＡｌＮ膜は、前記支持体本体部の前記非電極領域の上方に位置するとともに、前記支持体本体部の上面に沿う方向での前記下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ）を有し、
前記所定領域での所定元素の濃度は、前記下層ＳｃＡｌＮ膜のうち前記メンブレン構造体を構成するメンブレン領域（１５２）と比較して、高くなっている、圧電装置。
支持体本体部（４）と空間部（５）とを有する支持体（２）と、
少なくとも前記支持体本体部の上方に配置された下部電極膜（１４）と、
前記支持体本体部と前記空間部とのそれぞれの上方に配置され、前記下部電極膜の上方の位置および前記支持体本体部のうち前記下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置の両方にわたって連続しており、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）と、
前記下部電極膜の少なくとも一部の上方に配置され、前記下層ＳｃＡｌＮ膜の上に積層された中間電極膜（１６）と、
前記支持体本体部と前記空間部とのそれぞれの上方に配置され、前記中間電極膜の上および前記下層ＳｃＡｌＮ膜のうち前記中間電極膜が配置されていない領域の上に積層され、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）と、
前記中間電極膜の少なくとも一部の上方に配置され、前記上層ＳｃＡｌＮ膜の上に積層された上部電極膜（１８）と、を備え、
前記下層ＳｃＡｌＮ膜と前記上層ＳｃＡｌＮ膜とを含む積層体（３）のうち前記空間部の上方に位置する部分（３０２）は、メンブレン構造体であり、
前記下層ＳｃＡｌＮ膜は、前記支持体本体部の前記非電極領域の上方に位置するとともに、前記支持体本体部の上面に沿う方向での前記下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ）を有し、
前記所定領域での所定元素の濃度は、前記下層ＳｃＡｌＮ膜のうち前記メンブレン構造体を構成するメンブレン領域（１５２）と比較して、高くなっている、圧電装置。
【請求項2】
前記所定元素は、Ａｌ、Ｓｃ、Ｎ、または、これらと同族の元素、あるいは、希ガス、あるいは、酸素である、請求項１に記載の圧電装置。
【請求項3】
前記所定領域（１５１Ｃ）のうち上側に位置する上側部分（１５１Ｃ１）と比較して、前記所定領域のうち前記上側部分よりも下側に位置する下側部分（１５１Ｃ２）での前記所定元素の濃度は、低くなっている、請求項１または２に記載の圧電装置。
【請求項4】
前記下側部分は、前記下層ＳｃＡｌＮ膜の下端からの厚さ（Ｔ４）が１００ｎｍの部分である、請求項３に記載の圧電装置。
【請求項5】
前記所定領域（１５１Ｄ）の少なくとも一部は、アモルファスである、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧電装置。
【請求項6】
圧電装置の製造方法であって、
支持体（２）の上に下部電極膜（１４）を形成することと、
前記下部電極膜の上方の位置と、前記支持体のうち前記下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置との両方にわたって連続し、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）を形成することと、
前記下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜（１６）を形成することと、
前記中間電極膜の形成前または形成後に、前記下層ＳｃＡｌＮ膜のうち前記非電極領域の上方に位置するとともに前記支持体の上面に沿う方向での前記下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ）に対して、イオン注入することと、
前記中間電極膜の上および前記下層ＳｃＡｌＮ膜のうち前記中間電極膜が配置されていない領域の上に、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）を形成することと、
前記上層ＳｃＡｌＮ膜の上に上部電極膜（１８）を形成することと、を含む、圧電装置の製造方法。
支持体（２）の上に下部電極膜（１４）を形成することと、
前記下部電極膜の上方の位置と、前記支持体のうち前記下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置との両方にわたって連続し、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）を形成することと、
前記下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜（１６）を形成することと、
前記中間電極膜の形成前または形成後に、前記下層ＳｃＡｌＮ膜のうち前記非電極領域の上方に位置するとともに前記支持体の上面に沿う方向での前記下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ）に対して、イオン注入することと、
前記中間電極膜の上および前記下層ＳｃＡｌＮ膜のうち前記中間電極膜が配置されていない領域の上に、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）を形成することと、
前記上層ＳｃＡｌＮ膜の上に上部電極膜（１８）を形成することと、を含む、圧電装置の製造方法。
【請求項7】
前記イオン注入することにおいては、イオン種として、Ａｌ、Ｓｃ、Ｎ、または、これらと同族の元素、あるいは、希ガス、あるいは、酸素が用いられる、請求項６に記載の圧電装置の製造方法。
【請求項8】
前記イオン注入することにおいては、前記下層ＳｃＡｌＮ膜の形成途中に、１回または複数回、イオン注入が行われる、請求項６または７に記載の圧電装置の製造方法。
【請求項9】
前記イオン注入することにおいては、前記所定領域（１５１Ｃ）のうち上側に位置する上側部分（１５１Ｃ１）に対するイオン注入量と比較して、前記所定領域のうち前記上側部分よりも下側に位置する下側部分（１５１Ｃ２）に対するイオン注入量を少なくする、請求項６ないし８のいずれか１つに記載の圧電装置の製造方法。
【請求項10】
前記下側部分は、前記下層ＳｃＡｌＮ膜の下端からの厚さ（Ｔ４）が１００ｎｍの部分である、請求項９に記載の圧電装置の製造方法。
【請求項11】
前記イオン注入することにおいては、イオン注入することによって、前記所定領域（１５１Ｄ）の少なくとも一部をアモルファス化させる、請求項６ないし１０のいずれか１つに記載の圧電装置の製造方法。
【請求項12】
圧電装置の製造方法であって、
支持体（２）の上に下部電極膜（１４）を形成することと、
前記下部電極膜の上方の位置と、前記支持体のうち前記下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置との両方にわたって連続し、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）を形成することと、
前記下層ＳｃＡｌＮ膜のうち前記非電極領域の上方に位置するとともに前記支持体の上面に沿う方向での前記下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１Ｅ）に対して、レーザ光（Ｌａ）を照射して加熱することと、
前記レーザ光の照射後に、前記下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜（１６）を形成することと、
前記中間電極膜の上および前記下層ＳｃＡｌＮ膜のうち前記中間電極膜が配置されていない領域の上に、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）を形成することと、
前記上層ＳｃＡｌＮ膜の上に上部電極膜（１８）を形成することと、を含む、圧電装置の製造方法。
支持体（２）の上に下部電極膜（１４）を形成することと、
前記下部電極膜の上方の位置と、前記支持体のうち前記下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置との両方にわたって連続し、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）を形成することと、
前記下層ＳｃＡｌＮ膜のうち前記非電極領域の上方に位置するとともに前記支持体の上面に沿う方向での前記下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１Ｅ）に対して、レーザ光（Ｌａ）を照射して加熱することと、
前記レーザ光の照射後に、前記下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜（１６）を形成することと、
前記中間電極膜の上および前記下層ＳｃＡｌＮ膜のうち前記中間電極膜が配置されていない領域の上に、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）を形成することと、
前記上層ＳｃＡｌＮ膜の上に上部電極膜（１８）を形成することと、を含む、圧電装置の製造方法。
【請求項13】
前記レーザ光を照射して加熱することにおいては、加熱温度は６００℃以上１０００℃以下である、請求項１２に記載の圧電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧電装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、圧電装置の製造方法において、圧電膜の一部に対して、イオン注入またはレーザ光を照射することによって、変性部を形成することが記載されている。これは、圧電膜の面に沿った横方向の圧電膜の収縮によるクラックの発生を抑えるために行われる。すなわち、圧電膜をゾルゲル法などで形成し、焼成する際に、圧電膜が横方向に収縮することで、圧電膜にクラックが発生する。圧電膜の面積が大きいほど、圧電膜に生じる横方向の応力が大きく、クラックが発生しやすい。そこで、変性部によって圧電膜を横方向に複数の部分に分割することで、横方向に発生する応力を分断し、クラックの発生を抑える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－１７９５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、圧電装置として、支持体の上に配置された下部電極膜と、下部電極膜の上方の位置および支持体のうち下部電極膜が配置されていない非電極領域の上方の位置の両方にわたって連続して配置された下層ＳｃＡｌＮ膜と、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に配置された中間電極膜と、中間電極膜の上に配置された上層ＳｃＡｌＮ膜と、上層ＳｃＡｌＮ膜の上に配置された上部電極膜と、を備えるものがある。この構造の圧電装置の製造では、支持体の上に下部電極膜を形成することが行われる。その後、下部電極膜の上方の位置と、支持体の非電極領域の上方の位置との両方にわたって連続して、下層ＳｃＡｌＮ膜を形成することが行われる。その後、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に、中間電極膜と、上層ＳｃＡｌＮ膜と、上部電極膜とを順に形成することが行われる。
【0005】
ここで、下層ＳｃＡｌＮ膜の形成後において、下層ＳｃＡｌＮ膜のうち支持体の非電極領域の上に位置するとともに支持体の上面に沿う方向での下部電極膜の隣に位置する所定領域では、下部電極膜の有無による段差により、局所的に引張り応力が生じた状態、または、他の領域よりも小さな圧縮応力が生じた状態となる。このため、この所定領域の結晶性は、他の領域よりも悪い。
【0006】
この状態で、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に、中間電極膜と、上層ＳｃＡｌＮ膜とが形成されると、これらの膜応力が、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域に印加される。これにより、中間電極膜および上層ＳｃＡｌＮ膜の形成前に所定領域に生じていた引張り応力が増大する。または、中間電極膜および上層ＳｃＡｌＮ膜の形成前に所定領域に生じていた小さな圧縮応力が大きな引張り応力に変わる。所定領域に生じている引張り応力が大きいと、所定領域にマイクロクラックが発生する。このマイクロクラックは、下部電極膜と中間電極膜の間に電流が流れやすい経路（すなわち、リークパス）となる。このため、マイクロクラックの発生を抑制することが求められる。
【0007】
本発明は上記点に鑑みて、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域でのマイクロクラックの発生を抑制することができる圧電装置およびその製造方法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】
【0008】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明によれば、
圧電装置は、
支持体本体部（４）と空間部（５）とを有する支持体（２）と、
少なくとも支持体本体部の上方に配置された下部電極膜（１４）と、
支持体本体部と空間部とのそれぞれの上方に配置され、下部電極膜の上方の位置および支持体本体部のうち下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置の両方にわたって連続しており、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）と、
下部電極膜の少なくとも一部の上方に配置され、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に積層された中間電極膜（１６）と、
支持体本体部と空間部とのそれぞれの上方に配置され、中間電極膜の上および下層ＳｃＡｌＮ膜のうち中間電極膜が配置されていない領域の上に積層され、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）と、
中間電極膜の少なくとも一部の上方に配置され、上層ＳｃＡｌＮ膜の上に積層された上部電極膜（１８）と、を備え、
下層ＳｃＡｌＮ膜と上層ＳｃＡｌＮ膜とを含む積層体（３）のうち空間部の上方に位置する部分（３０２）は、メンブレン構造体であり、
下層ＳｃＡｌＮ膜は、支持体本体部の非電極領域の上方に位置するとともに、支持体本体部の上面に沿う方向での下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ）を有し、
所定領域での所定元素の濃度は、下層ＳｃＡｌＮ膜のうちメンブレン構造体を構成するメンブレン領域（１５２）と比較して、高くなっている。
圧電装置は、
支持体本体部（４）と空間部（５）とを有する支持体（２）と、
少なくとも支持体本体部の上方に配置された下部電極膜（１４）と、
支持体本体部と空間部とのそれぞれの上方に配置され、下部電極膜の上方の位置および支持体本体部のうち下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置の両方にわたって連続しており、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）と、
下部電極膜の少なくとも一部の上方に配置され、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に積層された中間電極膜（１６）と、
支持体本体部と空間部とのそれぞれの上方に配置され、中間電極膜の上および下層ＳｃＡｌＮ膜のうち中間電極膜が配置されていない領域の上に積層され、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）と、
中間電極膜の少なくとも一部の上方に配置され、上層ＳｃＡｌＮ膜の上に積層された上部電極膜（１８）と、を備え、
下層ＳｃＡｌＮ膜と上層ＳｃＡｌＮ膜とを含む積層体（３）のうち空間部の上方に位置する部分（３０２）は、メンブレン構造体であり、
下層ＳｃＡｌＮ膜は、支持体本体部の非電極領域の上方に位置するとともに、支持体本体部の上面に沿う方向での下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ）を有し、
所定領域での所定元素の濃度は、下層ＳｃＡｌＮ膜のうちメンブレン構造体を構成するメンブレン領域（１５２）と比較して、高くなっている。
【0009】
この圧電装置は、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域に対してイオン注入することで製造される。圧電装置の製造時に、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域にイオン注入することで、所定領域に圧縮応力を付加することができる。このため、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜と上層ＳｃＡｌＮ膜とが形成されることで、下層ＳｃＡｌＮ膜に引張り応力が付加されても、所定領域に圧縮応力が生じた状態を保つことができる。または、所定領域に引張り応力が生じた状態であっても、その引張り応力の値を低くすることができる。よって、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域でのマイクロクラックの発生を抑制することができる。
【0010】
また、請求項６に記載の発明によれば、
圧電装置の製造方法は、
支持体（２）の上に下部電極膜（１４）を形成することと、
下部電極膜の上方の位置と、支持体のうち下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置との両方にわたって連続し、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）を形成することと、
下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜（１６）を形成することと、
中間電極膜の形成前または形成後に、下層ＳｃＡｌＮ膜のうち非電極領域の上方に位置するとともに支持体の上面に沿う方向での下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ）に対して、イオン注入することと、
中間電極膜の上および下層ＳｃＡｌＮ膜のうち中間電極膜が配置されていない領域の上に、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）を形成することと、
上層ＳｃＡｌＮ膜の上に上部電極膜（１８）を形成することと、を含む。
圧電装置の製造方法は、
支持体（２）の上に下部電極膜（１４）を形成することと、
下部電極膜の上方の位置と、支持体のうち下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置との両方にわたって連続し、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）を形成することと、
下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜（１６）を形成することと、
中間電極膜の形成前または形成後に、下層ＳｃＡｌＮ膜のうち非電極領域の上方に位置するとともに支持体の上面に沿う方向での下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ）に対して、イオン注入することと、
中間電極膜の上および下層ＳｃＡｌＮ膜のうち中間電極膜が配置されていない領域の上に、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）を形成することと、
上層ＳｃＡｌＮ膜の上に上部電極膜（１８）を形成することと、を含む。
【0011】
これによれば、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域にイオン注入することで、所定領域に圧縮応力を付加することができる。このため、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜と上層ＳｃＡｌＮ膜とが形成されることで、下層ＳｃＡｌＮ膜に引張り応力が付加されても、所定領域に圧縮応力が生じた状態を保つことができる。または、所定領域に引張り応力が生じた状態であっても、その引張り応力の値を低くすることができる。よって、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域でのマイクロクラックの発生を抑制することができる。
【0012】
また、請求項１２に記載の発明によれば、
圧電装置の製造方法は、
支持体（２）の上に下部電極膜（１４）を形成することと、
下部電極膜の上方の位置と、支持体のうち下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置との両方にわたって連続し、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）を形成することと、
下層ＳｃＡｌＮ膜のうち非電極領域の上方に位置するとともに支持体の上面に沿う方向での下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１Ｅ）に対して、レーザ光（Ｌａ）を照射して加熱することと、
レーザ光の照射後に、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜（１６）を形成することと、
中間電極膜の上および下層ＳｃＡｌＮ膜のうち中間電極膜が配置されていない領域の上に、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）を形成することと、
上層ＳｃＡｌＮ膜の上に上部電極膜（１８）を形成することと、を含む。
圧電装置の製造方法は、
支持体（２）の上に下部電極膜（１４）を形成することと、
下部電極膜の上方の位置と、支持体のうち下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置との両方にわたって連続し、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）を形成することと、
下層ＳｃＡｌＮ膜のうち非電極領域の上方に位置するとともに支持体の上面に沿う方向での下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１Ｅ）に対して、レーザ光（Ｌａ）を照射して加熱することと、
レーザ光の照射後に、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜（１６）を形成することと、
中間電極膜の上および下層ＳｃＡｌＮ膜のうち中間電極膜が配置されていない領域の上に、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）を形成することと、
上層ＳｃＡｌＮ膜の上に上部電極膜（１８）を形成することと、を含む。
【0013】
これによれば、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域を局所的に加熱することで、所定領域に圧縮応力を付加することができる。このため、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜と上層ＳｃＡｌＮ膜とが形成されることで、下層ＳｃＡｌＮ膜に引張り応力が付加されても、所定領域に圧縮応力が生じた状態を保つことができる。または、所定領域に引張り応力が生じた状態であっても、その引張り応力の値を低くすることができる。よって、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域でのマイクロクラックの発生を抑制することができる。
【0014】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】第１実施形態の圧電装置の断面図である。
【図3】第１実施形態の圧電装置の製造工程を示す断面図である。
【図7】比較例１の圧電装置の一部の断面図である。
【図8】第２実施形態の圧電装置の製造工程を示す断面図である。
【図11】第３実施形態の圧電装置の製造工程を示す断面図である。
【図12】第４実施形態の圧電装置の製造工程を示す断面図である。
【図13】第５実施形態の圧電装置の製造工程を示す断面図である。
【図14】第６実施形態の圧電装置の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【0017】
（第１実施形態）
図１に示す本実施形態の圧電装置１は、マイクとして用いられる。圧電装置１は、支持体２と、圧電膜積層体３とを備える。
図１に示す本実施形態の圧電装置１は、マイクとして用いられる。圧電装置１は、支持体２と、圧電膜積層体３とを備える。
【0018】
支持体２は、圧電膜積層体３を支持する。支持体２は、支持体本体部４と空間部５とを有する。支持体本体部４は、基板１１と、基板１１の上に配置された絶縁膜１２とを含む。基板１１は、シリコン（Ｓｉ）等で構成される。絶縁膜１２は、酸化シリコン等の絶縁材料で構成される。絶縁膜１２の上面が、支持体本体部４の上面を構成している。空間部５は、支持体２の中央部に配置されている。
【0019】
圧電膜積層体３は、支持体本体部４に支持されている。圧電膜積層体３は、支持体本体部４と空間部５とのそれぞれの上にわたって配置されている。圧電膜積層体３のうち支持体本体部４の上に位置する部分である固定部３０１は、支持体本体部４に固定されている。圧電膜積層体３のうち空間部５の上に位置する部分である浮遊部３０２は、浮遊した状態である。浮遊部３０２は、他の領域よりも薄肉のメンブレン構造体である。浮遊部３０２には、スリット３０３が形成されている。このため、浮遊部３０２における支持体本体部４から離れた側の端部は、固定されていない自由端である。浮遊部３０２における支持体本体部４側の端部は、固定されている固定端である。このように、浮遊部３０２は、カンチレバー（すなわち、一端が自由端であって他端が固定端である片持ち構造）である。
【0020】
図１、２に示すように、圧電膜積層体３は、圧電膜を含む複数の膜が積層されている。具体的には、圧電膜積層体３は、複数の膜として、ＡｌＮ膜１３と、下部電極膜１４と、下層ＳｃＡｌＮ膜１５と、中間電極膜１６と、上層ＳｃＡｌＮ膜１７と、上部電極膜１８とを含む。
【0021】
ＡｌＮ膜１３は、ＡｌＮ（すなわち、窒化アルミニウム）で構成される膜である。ＡｌＮ膜１３は、ＡｌＮ膜１３の上に形成される下部電極膜１４および下層ＳｃＡｌＮ膜１５を構成する材料の結晶性の向上のために用いられるバッファ膜である。下部電極膜１４は、主としてＭｏで構成される金属膜である。下部電極膜１４は、Ｍｏ以外の金属元素を含む金属材料で構成されてもよい。
【0022】
ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４は、支持体本体部４と空間部５とのそれぞれの上方に配置されている。ＡｌＮ膜１３のうち支持体本体部４の上方に位置する部分は、支持体本体部４の上面に接している。下部電極膜１４は、ＡｌＮ膜１３の上面に接して、ＡｌＮ膜１３の上に積層されている。下部電極膜１４およびＡｌＮ膜１３は、所定の同じ平面パターンとされている。
【0023】
ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４は、支持体本体部４の上方の位置から圧電膜積層体３の自由端となっている先端の位置まで連続して配置されている。しかしながら、ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４は、空間部５の上方において、圧電膜積層体３の自由端となっている先端よりも支持体本体部４側に配置されてもよい。
【0024】
また、図１の左側に示すように、ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４の一部は、支持体本体部４の上方の位置であって、中間電極膜１６および上部電極膜１８よりも空間部５から離れた位置にあり、後述する第１コンタクトビア２１２と接続されている。
【0025】
図２に示すように、支持体本体部４の上方の位置に、ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４のそれぞれの端部がある。このため、支持体本体部４は、その上方にＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４が配置された電極領域４０１と、その上方にＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４が配置されていない非電極領域４０２とを有する。
【0026】
下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、多結晶のＳｃＡｌＮ（すなわち、スカンジウム含有窒化アルミニウム）で構成される圧電膜である。ＳｃＡｌＮで構成されるとは、主成分がＳｃＡｌＮであることを意味し、下層ＳｃＡｌＮ膜１５にＳｃＡｌＮ以外の成分が含まれてもよい。図１に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、支持体本体部４と空間部５とのそれぞれの上方に配置されている。空間部５の上方の位置において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、下部電極膜１４の上面に接している。図２に示すように、支持体本体部４の上方の位置において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、下部電極膜の上方の位置および支持体本体部４のうち非電極領域４０２の上方の位置の両方にわたって連続している。より具体的には、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、下部電極膜１４の上面および支持体本体部４の非電極領域４０２の上面の両方に接して連続している。
【0027】
中間電極膜１６は、主としてＭｏで構成される金属膜である。中間電極膜１６は、Ｍｏ以外の金属元素を含む金属材料で構成されてもよい。図１に示すように、中間電極膜１６は、支持体本体部４と空間部５とのそれぞれの上方に配置されている。中間電極膜１６は、下部電極膜１４の少なくとも一部の上方に配置されている。中間電極膜１６は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上面に接して、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に積層されている。中間電極膜１６は、他の膜を介して、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に積層されてもよい。
【0028】
図１に示すように、中間電極膜１６の一部は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を挟んで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の厚さ方向で、下部電極膜１４の一部と対向している。また、図１の右側に示すように、中間電極膜１６の他の一部は、支持体本体部４の上方の位置であって、下部電極膜１４および上部電極膜１８よりも、空間部５から離れた位置にあり、後述する第２コンタクトビア２２２と接続されている。
【0029】
中間電極膜１６は、支持体本体部４の上方の位置から圧電膜積層体３の自由端となっている先端の位置まで連続して延び広がっている。しかしながら、中間電極膜１６は、空間部５の上方において、圧電膜積層体３の自由端となっている先端よりも支持体本体部４側に配置されてもよい。
【0030】
上層ＳｃＡｌＮ膜１７は、多結晶のＳｃＡｌＮで構成される圧電膜である。ＳｃＡｌＮで構成されるとは、主成分がＳｃＡｌＮであることを意味し、上層ＳｃＡｌＮ膜１７にＳｃＡｌＮ以外の成分が含まれてもよい。上層ＳｃＡｌＮ膜１７は、支持体本体部４と空間部５とのそれぞれの上方に配置されている。上層ＳｃＡｌＮ膜１７は、中間電極膜１６の上および下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち中間電極膜１６が配置されていない領域の上に積層されている。
【0031】
上部電極膜１８は、主としてＭｏで構成される金属膜である。上部電極膜１８は、Ｍｏ以外の金属元素を含む金属材料で構成されてもよい。上部電極膜１８は、支持体本体部４と空間部５とのそれぞれの上方に配置されている。上部電極膜１８は、中間電極膜１６の少なくとも一部の上方に配置されている。上部電極膜１８の一部は、上層ＳｃＡｌＮ膜１７を挟んで、中間電極膜１６の一部と対向している。上部電極膜１８は、上層ＳｃＡｌＮ膜１７の上面に接して、上層ＳｃＡｌＮ膜１７の上に積層されている。上部電極膜１８は、他の膜を介して、上層ＳｃＡｌＮ膜１７の上に積層されてもよい。
【0032】
上部電極膜１８は、支持体本体部４の上方の位置から圧電膜積層体３の自由端となっている先端の位置まで連続して配置されている。しかしながら、上部電極膜１８は、空間部５の上方において、圧電膜積層体３の自由端となっている先端よりも支持体本体部４側に配置されてもよい。
【0033】
また、図１に示すように、圧電装置１は、圧電膜積層体３の一部を覆う保護膜２０と、下部電極膜１４に接続された下部コンタクト電極部２１と、中間電極膜１６に接続された中間コンタクト電極部２２とを備える。保護膜２０は、支持体本体部４の上方に配置されている。
【0034】
下部コンタクト電極部２１は、支持体本体部４の上方に配置されている。下部コンタクト電極部２１は、保護膜２０、上層ＳｃＡｌＮ膜１７および下層ＳｃＡｌＮ膜１５を貫通する第１貫通孔２１１に設けられた第１コンタクトビア２１２と、保護膜２０の上に設けられ、第１コンタクトビア２１２に接続された第１配線２１３とを含む。
【0035】
中間コンタクト電極部２２は、支持体本体部４の上方であって、下部コンタクト電極部２１が配置された位置とは別の位置に配置されている。中間コンタクト電極部２２は、保護膜２０および上層ＳｃＡｌＮ膜１７を貫通する第２貫通孔２２１に設けられた第２コンタクトビア２２２と、保護膜１０の上に設けられ、第２コンタクトビア２２２に接続された第２配線２２３とを含む。
【0036】
次に、上記した構造の圧電装置１の製造方法について説明する。図３に示すように、支持体２を構成する絶縁膜１２の上に所定の平面形状の下部電極膜１４を形成することが行われる。図３は、図２に対応する部位の支持体２および下部電極膜１４等の断面図であり、基板１１の図示が省略されている。
【0037】
具体的には、図示しない基板１１の上に絶縁膜１２を形成する。その後、絶縁膜１２の上にＡｌＮ膜１３、下部電極膜１４を順に形成する。その後、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、下部電極膜１４とＡｌＮ膜１３との両方を同じ平面形状にパターニングする。絶縁膜１２の上に、下部電極膜１４とＡｌＮ膜１３のそれぞれの端部が位置する。このため、絶縁膜１２は、ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４が配置された電極領域４０１と、ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４が配置されていない非電極領域４０２とを有する。
【0038】
続いて、図４に示すように、下部電極膜１４の上に下層ＳｃＡｌＮ膜１５を形成することが行われる。このとき、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、下部電極膜１４の上方の位置と絶縁膜１２の非電極領域４０２の上方の位置との両方にわたって連続して形成される。より具体的には、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、下部電極膜１４の上面と絶縁膜１２の非電極領域４０２の上面との両方に接して連続して形成される。
【0039】
そして、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成完了後に、図５に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入することが行われる。形成完了後とは、形成予定の膜厚とされた下層ＳｃＡｌＮ膜１５が形成されたことを意味する。
【0040】
このとき、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の全域に、イオン注入すると、カンチレバーである図１中の浮遊部３０２の応力設計が崩れる。そこで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち所定領域１５１を除く領域を覆うレジストマスク３１を形成する。これにより、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち図１中の浮遊部３０２を構成する領域に対してイオン注入を行わず、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に対してイオン注入する。この所定領域１５１は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち絶縁膜１２の非電極領域４０２の上に位置するとともに絶縁膜１２の上面に沿う方向での下部電極膜１４の隣に位置する領域である。より具体的には、この所定領域１５１は、下部電極膜１４の端部から下層ＳｃＡｌＮ膜１５の膜厚Ｔ１以下の所定距離Ｄ１までの領域である。
【0041】
また、イオン注入された元素が後工程の熱処理で活性化すると、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の絶縁抵抗が低下し、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の導電化に至ってしまう。そこで、イオン種として、Ａｌ、Ｓｃ、Ｎ、または、これらと同族の元素、あるいは、希ガス、あるいは、酸素が用いられる。これにより、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の絶縁抵抗の低下を抑制することができる。なお、本実施形態で用いられるイオン種は、１つであるが、複数であってもよい。イオン注入した後、レジストマスク３１が除去される。
【0042】
続いて、図６に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に、所定の平面形状の中間電極膜１６を形成することが行われる。中間電極膜１６は、下部電極膜１４の少なくとも一部の上方に配置される。続いて、中間電極膜１６の上に、上層ＳｃＡｌＮ膜１７を形成することが行われる。上層ＳｃＡｌＮ膜１７は、中間電極膜１６の上および下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち中間電極膜１６が形成されていない領域の上に配置される。上層ＳｃＡｌＮ膜１７は、下部電極膜１４の上方の位置から絶縁膜１２の非電極領域４０２の上方の位置にわたって配置される。続いて、上層ＳｃＡｌＮ膜１７の上に所定の平面形状の上部電極膜１８を形成することが行われる。上部電極膜１８は、中間電極膜１６の少なくとも一部の上方に配置される。
【0043】
その後、図示しないが、圧電膜積層体３に対するフォトリソグラフィおよびエッチングにより、スリット３０３を形成することが行われる。また、図示しないが、支持体２に対するフォトリソグラフィおよびエッチングにより、支持体２の空間部５を形成することが行われる。なお、スリット３０３と空間部５とのそれぞれを形成する時期は、変更可能である。
【0044】
このようにして、本実施形態の圧電装置１が製造される。上記の通り、本実施形態の圧電装置１の製造方法では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に対してイオン注入が行われる。このため、製造後の圧電装置１では、図２に示される下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち所定領域１５１での所定元素の濃度は、図１に示される下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうちカンチレバーを構成するカンチレバー領域１５２と比較して高い。比較する所定元素は、同じ元素である。所定元素は、上記したイオン種のいずれかの元素である。カンチレバー領域１５２は、メンブレン構造体を構成するメンブレン領域に対応する。
【0045】
次に、本実施形態の効果について、図７に示す比較例１の圧電装置Ｊ１と対比して説明する。比較例１の圧電装置Ｊ１の製造方法は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入を行わずに、圧電装置Ｊ１を製造する点で、本実施形態と異なる。圧電装置Ｊ１の製造方法および圧電装置Ｊ１の他の構成は、本実施形態の圧電装置１の製造方法および圧電装置１と同じである。
【0046】
比較例１の製造方法によって圧電装置Ｊ１を製造する場合、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成時において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｚでは、下部電極膜１４の有無による段差により、局所的に引張り応力が生じた状態、または、他の領域よりも小さな圧縮応力が生じた状態となる。このため、この所定領域１５１Ｚの結晶性は、他の領域よりも悪い。所定領域１５１Ｚは、本実施形態の所定領域１５１と同じ場所である。
【0047】
この状態で、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に、下部電極膜１４の上方の位置から非電極領域４０２の上方の位置にわたって、中間電極膜１６と上層ＳｃＡｌＮ膜１７とが順に形成されると、これらの膜応力が、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｚに印加される。これにより、中間電極膜１６および上層ＳｃＡｌＮ膜１７の形成前に所定領域１５１Ｚに生じていた引張り応力が増大する。または、中間電極膜１６および上層ＳｃＡｌＮ膜１７の形成前に所定領域１５１Ｚに生じていた小さな圧縮応力が大きな引張り応力に変わる。所定領域１５１Ｚに生じている引張り応力が大きいと、所定領域１５１ＺにマイクロクラックＣ１が発生する。このマイクロクラックＣ１は、下部電極膜１４と中間電極膜１６との間に電流が流れやすい経路（すなわち、リークパス）となりうる。このため、マイクロクラックＣ１が発生すると、下部電極膜１４と中間電極膜１６との間で形成されるキャパシタンスの誘電損失が増加する。これが、マイクとしてのノイズにつながることで、マイクの特性が劣化する。
【0048】
これに対して、本実施形態の圧電装置１の製造方法は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成後であって、中間電極膜１６の形成前に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に対してイオン注入を行うことを含む。
【0049】
これによれば、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１にイオン注入することで、所定領域１５１に圧縮応力を付加することができる。このため、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に中間電極膜１６と上層ＳｃＡｌＮ膜１７とが形成されることで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に引張り応力が付加されても、所定領域１５１に圧縮応力が生じた状態を保つことができる。または、所定領域１５１に引張り応力が生じた状態であっても、その引張り応力の値を低くすることができる。よって、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１でのマイクロクラックＣ１の発生を抑制することができる。
【0050】
ここで、所定領域１５１に圧縮応力を付加するためのイオン注入量の一例について言及する。本発明者の実験結果によれば、注入したイオンの膜中濃度にして、１×１０１８ａｔｍｓ／ｃｍ３で、約１００ＭＰａの応力シフトが得られた。これは、例えば、膜厚が５００ｎｍの膜に対するイオン注入量で表現すると、５×１０１３ａｔｍｓ／ｃｍ２である。また、応力シフト量は、注入したイオンの膜中濃度にほぼ比例することがわかっている。なお、上記の実験結果は、Ｓｉ、Ｍｇのそれぞれを注入した場合の実験結果であり、両者の間で大きな差異はない。したがって、イオン半径的にその中間であるＳｃやＡｌをイオン注入した場合も同等の結果が得られると言える。
【0051】
また、本実施形態の圧電装置１では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち所定領域１５１での所定元素の濃度は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうちカンチレバー領域１５２と比較して高い。これは、所定領域１５１に対する上記したイオン注入によって実現される。すなわち、本実施形態の圧電装置１は、上記した圧電装置１の製造方法によって製造される。このため、本実施形態の圧電装置１によれば、上記した圧電装置１の製造方法と同じ効果が得られる。
【0052】
また、本実施形態の製造方法では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうちカンチレバー領域１５２に対してイオン注入を行っていないが、カンチレバーの応力制御を目的として、ある程度のイオン注入を行ってもよい。この場合であっても、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１の所定元素の濃度は、下層ＳｃＡｌＮ膜のうちカンチレバー領域１５２と比較して高い。
【0053】
また、本実施形態の製造方法では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に対してのイオン注入において、イオン種として、Ａｌ、Ｓｃ、Ｎ、または、これらと同族の元素、あるいは、希ガス、あるいは、酸素が用いられる。しかしながら、イオン注入の後工程で熱処理が行われない場合、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の絶縁抵抗の低下が許容される場合等においては、イオン種として他の元素が用いられてもよい。
【0054】
また、本実施形態の圧電装置１のうち図２に示す部分では、中間コンタクト電極部２２との接続のために、中間電極膜１６は、下部電極膜１４の上方の位置から非電極領域４０２の上方の位置にわたって配置される。しかしながら、圧電装置１のうち図２に示す部分以外では、中間電極膜１６は、下部電極膜１４の上方の位置に配置されていればよく、非電極領域４０２の上方の位置に配置されていなくてもよい。この場合であっても、圧電装置１の製造において、上層ＳｃＡｌＮ膜１７が形成されたときに、少なくとも上層ＳｃＡｌＮ膜１７の膜応力が、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に印加されることで、比較例１の圧電装置Ｊ１の課題が生じるからである。
【0055】
（第２実施形態）
本実施形態は、圧電装置１の製造方法において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成途中に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入することが行われる点で、第１実施形態と異なる。具体的には、下部電極膜１４を所定の平面形状にパターニングした後、図８に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を形成するときに、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の成膜を中断する。このとき、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成途中の膜厚Ｔ２は、最終的な膜厚Ｔ３よりも小さい。例えば、最終的な膜厚Ｔ３は５００ｎｍであり、形成途中の膜厚Ｔ２は２５０ｎｍである。
本実施形態は、圧電装置１の製造方法において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成途中に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入することが行われる点で、第１実施形態と異なる。具体的には、下部電極膜１４を所定の平面形状にパターニングした後、図８に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を形成するときに、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の成膜を中断する。このとき、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成途中の膜厚Ｔ２は、最終的な膜厚Ｔ３よりも小さい。例えば、最終的な膜厚Ｔ３は５００ｎｍであり、形成途中の膜厚Ｔ２は２５０ｎｍである。
【0056】
続いて、図９に示すように、形成途中の下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ａに対して、イオン注入する。この所定領域１５１Ａは、絶縁膜１２の上面に沿う方向での範囲が第１実施形態の所定領域１５１と同じである。このイオン注入は、レジストマスク３２を用いて、第１実施形態でのイオン注入と同じ方法で行われる。レジストマスク３２は、レジストマスク３１と同じ位置に形成される。
【0057】
続いて、図１０に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の成膜を再開し、最終的な膜厚Ｔ３まで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を成膜する。これにより、下層ＳｃＡｌＮ膜１５が形成される。
【0058】
本実施形態では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の成膜を再開して最終的な膜厚まで積み増した分に対してのイオン注入は、行われない。このため、製造後の圧電装置１において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１のうち下側に位置する下側部分での所定元素の濃度は、所定領域１５１のうち下側部分よりも上側に位置する上側部分と比較して高い。下側部分は、イオン注入された所定領域１５１Ａに対応する。
【0059】
圧電装置１の製造方法の他の構成および圧電装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。本実施形態によっても第１実施形態と同じ効果が得られる。また、本実施形態によれば、下記の効果が得られる。
【0060】
本実施形態と異なり、最終的な膜厚Ｔ３とされた下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入する場合、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下側部分まで、イオンを注入するには、加速電圧を上げることが必要となる。加速電圧を上げると、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上側部分を通過するイオン量が多くなり、上側部分の結晶性が劣化し、リーク電流が増える可能性がある。
【0061】
これに対して、本実施形態によれば、形成途中の下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入するので、加速電圧を上げなくて済む。また、イオンの通過による上側部分の結晶性の劣化を回避することができる。
【0062】
なお、本実施形態では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成途中に、イオン注入を１回行うが、イオン注入を複数回行ってもよい。すなわち、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成が複数回中断され、それぞれの中断後にイオン注入を行ってもよい。
【0063】
（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態の圧電装置１の製造方法に対して、イオン注入の工程を追加したものである。具体的には、第２実施形態と同様に、図１０に示すように、イオン注入後に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の成膜を再開し、最終的な膜厚Ｔ３まで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を成膜する。その後、第２実施形態と異なり、図１１に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち最終的な膜厚まで積み増した分の所定領域１５１Ｂに対して、イオン注入することが行われる。この所定領域１５１Ｂは、絶縁膜１２の上面に沿う方向での範囲が第１実施形態の所定領域１５１と同じである。このイオン注入は、レジストマスク３３を用いて、第１実施形態でのイオン注入と同じ方法で行われる。レジストマスク３３は、レジストマスク３１と同じ位置に形成される。
本実施形態は、第２実施形態の圧電装置１の製造方法に対して、イオン注入の工程を追加したものである。具体的には、第２実施形態と同様に、図１０に示すように、イオン注入後に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の成膜を再開し、最終的な膜厚Ｔ３まで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を成膜する。その後、第２実施形態と異なり、図１１に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち最終的な膜厚まで積み増した分の所定領域１５１Ｂに対して、イオン注入することが行われる。この所定領域１５１Ｂは、絶縁膜１２の上面に沿う方向での範囲が第１実施形態の所定領域１５１と同じである。このイオン注入は、レジストマスク３３を用いて、第１実施形態でのイオン注入と同じ方法で行われる。レジストマスク３３は、レジストマスク３１と同じ位置に形成される。
【0064】
このとき、所定領域１５１のうち上側部分（すなわち、所定領域１５１Ｂ）の所定元素の濃度を、所定領域１５１のうち下側部分（すなわち、所定領域１５１Ａ）での所定元素の濃度と同じとする、または、所定領域１５１のうち下側部分での所定元素の濃度よりも低くする。なお、所定領域１５１のうち上側部分の所定元素の濃度を、所定領域１５１のうち下側部分での所定元素の濃度よりも高くしてもよい。
【0065】
このように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成途中と、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成完了後とのそれぞれの時期に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入してもよい。本実施形態によっても、第２実施形態と同じ効果が得られる。
【0066】
（第４実施形態）
図１２に示すように、本実施形態では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入することにおいて、所定領域１５１Ｃのうち上側に位置する上側部分１５１Ｃ１に対するイオン注入量と比較して、所定領域１５１Ｃのうち上側部分１５１Ｃ１よりも下側に位置する下側部分１５１Ｃ２に対するイオン注入量を少なくする。この所定領域１５１Ｃは、第１実施形態の所定領域１５１と同じ範囲である。このため、製造後の圧電装置１では、上側部分１５１Ｃ１と比較して、下側部分１５１Ｃ２での所定元素の濃度は、低くなっている。下側部分１５１Ｃ２は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下端からの厚さＴ４が１００ｎｍの部分であることが好ましい。圧電装置１の製造方法の他の構成および圧電装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。
図１２に示すように、本実施形態では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入することにおいて、所定領域１５１Ｃのうち上側に位置する上側部分１５１Ｃ１に対するイオン注入量と比較して、所定領域１５１Ｃのうち上側部分１５１Ｃ１よりも下側に位置する下側部分１５１Ｃ２に対するイオン注入量を少なくする。この所定領域１５１Ｃは、第１実施形態の所定領域１５１と同じ範囲である。このため、製造後の圧電装置１では、上側部分１５１Ｃ１と比較して、下側部分１５１Ｃ２での所定元素の濃度は、低くなっている。下側部分１５１Ｃ２は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下端からの厚さＴ４が１００ｎｍの部分であることが好ましい。圧電装置１の製造方法の他の構成および圧電装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。
【0067】
下層ＳｃＡｌＮ膜１５の成膜において、成長初期の膜は、圧縮応力が付加された状態になりやすい。このため、所定領域１５１Ｃの下側部分１５１Ｃ２、特に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下端からの厚さＴ４が１００ｎｍの部分に、イオン注入をしなくてもよく、上側部分１５１Ｃ１に対してイオン注入することで、第１実施形態と同じ効果が得られる。
【0068】
なお、下側部分１５１Ｃ２は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下端からの厚さＴ４が１００ｎｍの部分であることが好ましいが、これに限られない。下側部分１５１Ｃ２の下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下端からの厚さＴ４は、１００ｎｍよりも大きくてもよい。
【0069】
（第５実施形態）
図１３に示すように、本実施形態では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入することにおいて、イオン注入することによって、所定領域１５１Ｄの全部をアモルファス化させる。この所定領域１５１Ｄは、第１実施形態の所定領域１５１と同じ範囲である。このとき、アモルファス化させるために、イオン注入量、注入深さは、膜中濃度が１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３となるように、選ばれる。このため、製造後の圧電装置１では、所定領域１５１Ｄの全部は、アモルファスである。
図１３に示すように、本実施形態では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入することにおいて、イオン注入することによって、所定領域１５１Ｄの全部をアモルファス化させる。この所定領域１５１Ｄは、第１実施形態の所定領域１５１と同じ範囲である。このとき、アモルファス化させるために、イオン注入量、注入深さは、膜中濃度が１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３となるように、選ばれる。このため、製造後の圧電装置１では、所定領域１５１Ｄの全部は、アモルファスである。
【0070】
圧電装置１の製造方法の他の構成および圧電装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。本実施形態によっても、第１実施形態と同じ効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、次の効果が得られる。
【0071】
下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｄが多結晶の状態である場合、粒界にリークパスが形成される可能性がある。これに対して、本実施形態によれば、所定領域１５１Ｄがアモルファスの状態であり、粒界が存在しないので、リークパスの形成を回避することができる。
【0072】
なお、本実施形態では、圧電装置１の製造方法において、イオン注入することによって、所定領域１５１Ｄの全部をアモルファス化させるが、所定領域１５１Ｄのうち一部のみを、アモルファス化させてもよい。この場合であっても、所定領域１５１Ｄのうちアモルファスの状態である部分において、上記した効果が得られる。
【0073】
以上の通り、圧電装置１の製造方法において、イオン注入することによって、所定領域１５１Ｄの少なくとも一部をアモルファス化させればよい。圧電装置１において、所定領域１５１Ｄの少なくとも一部がアモルファスであればよい。また、第２～第４実施形態において、所定領域１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃの少なくとも一部をアモルファス化させてもよい。
【0074】
（第６実施形態）
図１４に示すように、本実施形態では、第１実施形態の圧電装置１の製造方法において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を形成した後に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に対して、イオン注入することにかえて、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｅに対して、レーザ光Ｌａを照射して加熱することを行う。所定領域１５１Ｅは、第１実施形態の所定領域１５１と同じ範囲である。
図１４に示すように、本実施形態では、第１実施形態の圧電装置１の製造方法において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を形成した後に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に対して、イオン注入することにかえて、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｅに対して、レーザ光Ｌａを照射して加熱することを行う。所定領域１５１Ｅは、第１実施形態の所定領域１５１と同じ範囲である。
【0075】
このときの所定領域１５１Ｅの加熱温度は、所定領域１５１Ｅに圧縮応力を付加することができる温度とされる。このような温度は、例えば、６００℃以上である。また、ＳｃＡｌＮの結晶性の劣化を防止するために、加熱温度は、１０００℃以下であることが好ましい。
【0076】
レーザ光Ｌａを照射するレーザ加工機としては、ＣＯ２、ファイバーなどの市販のレーザ加工機を用いることができる。ただし、波長の短いレーザ光ほどビーム径を小さくすることが可能であり、昇温領域を限定しやすいため、波長の短いレーザ光を照射するレーザ加工機を用いることが好ましい。
【0077】
このレーザ光Ｌａを照射して加熱するときでは、図１に示される下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうちカンチレバー領域１５２は、加熱処理されない。
【0078】
レーザ光Ｌａの照射後に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に中間電極膜１６を形成することが行われる。圧電装置１の製造方法の他の工程は、第１実施形態と同じである。圧電装置１の構成は、第１実施形態と同じである。
【0079】
本実施形態の圧電装置１の製造方法によれば、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｅを局所的に加熱することで、所定領域１５１Ｅに圧縮応力を付加することができる。このため、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に中間電極膜１６と上層ＳｃＡｌＮ膜１７とが形成されることで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に引張り応力が付加されても、所定領域１５１Ｅに圧縮応力が生じた状態を保つことができる。または、所定領域１５１Ｅに引張り応力が生じた状態であっても、その引張り応力の値を低くすることができる。よって、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｅでのマイクロクラックの発生を抑制することができる。
（他の実施形態）
（他の実施形態）
【0080】
（１）第１～第５実施形態では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してのイオン注入は、中間電極膜１６の形成前に行われる。しかしながら、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してのイオン注入は、中間電極膜１６の形成後に行われてもよい。この場合、中間電極膜１６越しにイオン注入する。
【0081】
（２）上記した各実施形態では、支持体本体部４は、基板１１と絶縁膜１２とを含む。しかしながら、支持体本体部４は、絶縁膜１２を含まず、基板１１のみで構成されてもよい。また、支持体本体部４は、基板１１と絶縁膜１２に加えて、他の部材を含んでもよい。
【0082】
（３）上記した各実施形態では、下部電極膜１４は、ＡｌＮ膜１３を介して、支持体本体部４の上方に配置されている。しかしながら、下部電極膜１４は、支持体本体部４の上面に接した状態で、支持体本体部４の上方に配置されてもよい。
【0083】
（４）上記した各実施形態では、圧電装置１の製造において、図３に示すように、ＡｌＮ膜１３は、下部電極膜１４と同じ平面形状にパターニングされる。しかしながら、ＡｌＮ膜１３は、必ずしも下部電極膜１４と同じ平面形状にパターニングされなくてもよい。例えば、下部電極膜１４が所定の平面形状にパターニングされるとき、ＡｌＮ膜１３はエッチング除去されなくてもよい。この場合においても、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、下部電極膜１４の上方の位置と絶縁膜１２の非電極領域４０２の上方の位置との両方にわたって連続して形成される。この場合、図４と異なり、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、非電極領域４０２の上にＡｌＮ膜１３を介して配置されるため、非電極領域４０２の上面に接していない。しかしながら、この場合においても、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下側には、下部電極膜１４の有無による段差が有り、各実施形態と同じことを行うことで、各実施形態と同じ効果が得られる。
【0084】
（５）上記した各実施形態では、図１に示すように、浮遊部３０２にスリット３０３が形成されることで、浮遊部３０２はカンチレバーとされている。しかしながら、浮遊部３０２にスリット３０３が形成されていなくてもよい。すなわち、浮遊部３０２はカンチレバーでなくてもよい。
【0085】
（６）上記した各実施形態では、圧電装置１は、マイクとして用いられる。しかしながら、圧電装置１は、マイク以外のセンサに用いられてもよい。
【0086】
（７）本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【0087】
２ 支持体
４ 支持体本体部
５ 空間部
１４ 下部電極膜
１５ 下層ＳｃＡｌＮ膜
１５１ 所定領域
１６ 中間電極膜
１７ 上層ＳｃＡｌＮ膜
１８ 上部電極膜
４ 支持体本体部
５ 空間部
１４ 下部電極膜
１５ 下層ＳｃＡｌＮ膜
１５１ 所定領域
１６ 中間電極膜
１７ 上層ＳｃＡｌＮ膜
１８ 上部電極膜
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】