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特開2023-29042圧電膜、共振子、フィルタ、積層体、剥離積層体および共振子の製造方法
(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】P2023029042
(43)【公開日】2023-03-03
(54)【発明の名称】圧電膜、共振子、フィルタ、積層体、剥離積層体および共振子の製造方法
(51)【国際特許分類】
H10N 30/853 20230101AFI20230224BHJP
H10N 30/076 20230101ALI20230224BHJP
H03H 9/17 20060101ALI20230224BHJP
H03H 9/56 20060101ALI20230224BHJP
C30B 29/38 20060101ALI20230224BHJP
C30B 23/02 20060101ALI20230224BHJP
C23C 14/06 20060101ALI20230224BHJP
【ＦＩ】
H01L41/187
H01L41/316
H03H9/17 G
H03H9/56
C30B29/38 C
C30B23/02
C23C14/06 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021135110
(22)【出願日】2021-08-20
(71)【出願人】
【識別番号】000002004
【氏名又は名称】昭和電工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100149113
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 謹矢
(72)【発明者】
【氏名】利根川 翔
(72)【発明者】
【氏名】坂脇 彰
(72)【発明者】
【氏名】遠藤 大三
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 浩太
【テーマコード（参考）】
4G077
4K029
5J108
【Ｆターム（参考）】
4G077AA03
4G077AB08
4G077BE11
4G077BE13
4G077DA11
4G077HA11
4K029AA04
4K029AA06
4K029AA07
4K029AA08
4K029BA02
4K029BA03
4K029BA04
4K029BA05
4K029BA06
4K029BA08
4K029BA11
4K029BA13
4K029BA17
4K029BA58
4K029BB02
4K029BB09
4K029CA05
4K029DC33
4K029DC34
4K029FA06
4K029GA01
5J108AA07
5J108BB01
5J108BB08
5J108EE03
(57)【要約】
【課題】結晶性の高い圧電膜、およびこれを備える共振子、フィルタ等を提供する。
【解決手段】共振により必要な周波数の電波を取り出す圧電体を含む圧電膜であり、圧電体は、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、ミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＸ線ロッキングカーブの半値幅が、１０°以下である圧電膜。
【選択図】図２
【解決手段】共振により必要な周波数の電波を取り出す圧電体を含む圧電膜であり、圧電体は、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、ミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＸ線ロッキングカーブの半値幅が、１０°以下である圧電膜。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
共振により必要な周波数の電波を取り出す圧電体を含む圧電膜であり、
前記圧電体は、
ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、
ミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＸ線ロッキングカーブの半値幅が、１０°以下である圧電膜。
前記圧電体は、
ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、
ミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＸ線ロッキングカーブの半値幅が、１０°以下である圧電膜。
【請求項2】
前記ＳｃＡｌＮおよび前記ＡｌＮは、単結晶である請求項１に記載の圧電膜。
【請求項3】
前記ＳｃＡｌＮおよび前記ＡｌＮは、ミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＸ線回折により６０°周期のピークが観察される請求項１に記載の圧電膜。
【請求項4】
前記ＳｃＡｌＮおよび前記ＡｌＮは、電子線回折像で１つの晶帯軸が観察される請求項１に記載の圧電膜。
【請求項5】
前記ＳｃＡｌＮは、ＳｃｘＡｌｙＮ（ｘ＋ｙ＝１）の組成で表したときに、０＜ｘ≦０．５である請求項１に記載の圧電膜。
【請求項6】
共振により必要な周波数の電波を取り出す圧電体を含む圧電膜であり、
前記圧電体は、
ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、
前記ＳｃＡｌＮおよび前記ＡｌＮは、単結晶からなる圧電膜。
前記圧電体は、
ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、
前記ＳｃＡｌＮおよび前記ＡｌＮは、単結晶からなる圧電膜。
【請求項7】
前記ＳｃＡｌＮおよび前記ＡｌＮは、六方晶系であるとともに、当該六方晶系のａｂ面内で回転方向が揃いｃ軸方向に伸びる柱状のドメインが並んだ構造である請求項６に記載の圧電膜。
【請求項8】
基板と、
前記基板の上に配される下部電極層と、
前記下部電極層の上に形成され、請求項１乃至７の何れか１項に記載の圧電膜と、
前記圧電膜上に形成され、金属元素を含む単結晶からなる上部電極層と、
を有する共振子。
前記基板の上に配される下部電極層と、
前記下部電極層の上に形成され、請求項１乃至７の何れか１項に記載の圧電膜と、
前記圧電膜上に形成され、金属元素を含む単結晶からなる上部電極層と、
を有する共振子。
【請求項9】
前記上部電極層は、当該上部電極層の結晶系が立方晶であるときは、前記ＳｃＡｌＮまたは前記ＡｌＮとの格子不整合度が－２５％以上２％以下の範囲となる請求項８に記載の共振子。
【請求項10】
前記上部電極層は、六方晶である請求項８に記載の共振子。
【請求項11】
前記圧電膜は、ミラー指数が（０００２）の格子面でのＸ線ロッキングカーブの半値幅が、２．５°以下である請求項８に記載の共振子。
【請求項12】
前記上部電極層は、
前記ＡｌＮまたは前記ＳｃＡｌＮを、ＳｃｘＡｌｙＮ（ｘ＋ｙ＝１）の組成で表したときに０≦ｘ≦０．３のときは、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、ＺｒＮ、Ｔｉの中から選ばれる少なくとも１つからなり、０．３＜ｘ≦０．５のときは、Ｃｏ、Ｒｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、ＺｒＮ、Ｔｉの中から選ばれる少なくとも１つからなる請求項８に記載の共振子。
前記ＡｌＮまたは前記ＳｃＡｌＮを、ＳｃｘＡｌｙＮ（ｘ＋ｙ＝１）の組成で表したときに０≦ｘ≦０．３のときは、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、ＺｒＮ、Ｔｉの中から選ばれる少なくとも１つからなり、０．３＜ｘ≦０．５のときは、Ｃｏ、Ｒｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、ＺｒＮ、Ｔｉの中から選ばれる少なくとも１つからなる請求項８に記載の共振子。
【請求項13】
前記基板は、サファイア、Ｓｉ、石英、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３およびＳｉＣの中から選ばれる何れかの組成を有する請求項８に記載の共振子。
【請求項14】
請求項８乃至１３の何れか１項に記載の共振子を有し、
前記共振子に備えられる圧電膜により必要な周波数の電波を取り出すフィルタ。
前記共振子に備えられる圧電膜により必要な周波数の電波を取り出すフィルタ。
【請求項15】
基板と、当該基板の上に配され金属元素を含む単結晶からなる電極層と、当該基板と当該電極層との間に形成され当該電極層の結晶配合性を向上させるバッファ層と、当該電極層の上に形成され、請求項１乃至７の何れか１項に記載の圧電膜からなる圧電層と、を備える積層体。
【請求項16】
請求項１５に記載の積層体から、前記圧電層および前記電極層を、前記バッファ層および前記基板から剥離した剥離積層体。
【請求項17】
基板と、当該基板の上に配され金属元素を含む単結晶からなる電極層と、当該基板と当該電極層との間に形成され当該電極層の結晶配合性を向上させるバッファ層と、当該電極層の上に形成され、圧電体からなる圧電層と、を備える積層体を形成する積層体形成工程と、
前記積層体上に、金属を含む第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、
前記基板とは別の第２の基板の表面に、金属を含む第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、
前記第２の基板の前記第２の金属層に、前記積層体上に形成された前記第１の金属層を貼り付ける貼付工程と、
前記積層体から前記基板および前記バッファ層を剥離する剥離工程と、
を含み、
前記積層体の前記圧電層は、共振により必要な周波数の電波を取り出す圧電体を含み、当該圧電体は、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、ミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＸ線ロッキングカーブの半値幅が、１０°以下である共振子の製造方法。
前記積層体上に、金属を含む第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、
前記基板とは別の第２の基板の表面に、金属を含む第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、
前記第２の基板の前記第２の金属層に、前記積層体上に形成された前記第１の金属層を貼り付ける貼付工程と、
前記積層体から前記基板および前記バッファ層を剥離する剥離工程と、
を含み、
前記積層体の前記圧電層は、共振により必要な周波数の電波を取り出す圧電体を含み、当該圧電体は、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、ミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＸ線ロッキングカーブの半値幅が、１０°以下である共振子の製造方法。
【請求項18】
基板と、当該基板の上に配され金属を含む単結晶からなる電極層と、当該基板と当該電極層との間に形成され当該電極層の結晶配合性を向上させるバッファ層と、当該電極層の上に形成され、圧電体からなる圧電層と、を備える積層体を形成する積層体形成工程と、
前記積層体上に、金属を含む第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、
前記基板とは別の第２の基板の表面に、金属を含む第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、
前記第２の基板の前記第２の金属層に、前記積層体上に形成された前記第１の金属層を貼り付ける貼付工程と、
前記積層体から前記基板および前記バッファ層を剥離する剥離工程と、
を含み、
前記積層体の前記圧電層は、共振により必要な周波数の電波を取り出す圧電体を含み、当該圧電体は、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、当該ＳｃＡｌＮおよび当該ＡｌＮは、単結晶からなる共振子の製造方法。
前記積層体上に、金属を含む第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、
前記基板とは別の第２の基板の表面に、金属を含む第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、
前記第２の基板の前記第２の金属層に、前記積層体上に形成された前記第１の金属層を貼り付ける貼付工程と、
前記積層体から前記基板および前記バッファ層を剥離する剥離工程と、
を含み、
前記積層体の前記圧電層は、共振により必要な周波数の電波を取り出す圧電体を含み、当該圧電体は、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、当該ＳｃＡｌＮおよび当該ＡｌＮは、単結晶からなる共振子の製造方法。
【請求項19】
前記剥離工程は、前記基板および前記バッファ層をともに剥離する請求項１７または１８に記載の共振子の製造方法。
【請求項20】
前記剥離工程は、前記基板を剥離した後に前記バッファ層を剥離する請求項１７または１８に記載の共振子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧電膜、共振子、フィルタ、積層体、剥離積層体、共振子の製造方法に関する。
【0002】
例えば、携帯電話やスマートフォンで通信をする場合、フィルタを用いて、アンテナで受信した電波の中から、必要な周波数の電波を取り出すことが必要となる。このようなフィルタとして、共振子を利用したフィルタが存在する。この共振子は、例えば、電極の上に圧電体からなる圧電膜が積層する構造をなす。
【背景技術】
【0003】
公報記載の従来技術として、スカンジウムを含有する窒化アルミニウム薄膜を備えており、窒化アルミニウム薄膜におけるスカンジウムの含有率は、スカンジウムの原子数とアルミニウムの原子数との総量を１００原子％としたとき、０．５～５０原子％である圧電体薄膜が存在する（特許文献１参照）。
また、公報記載の従来技術として、少なくとも窒素ガスを含む雰囲気下において、アルミニウムとスカンジウムとでスパッタリングするスパッタリング工程を含むスカンジウムを含有する窒化アルミニウム薄膜を備えた圧電体薄膜の製造方法が存在する。この製造方法におけるスパッタリング工程では、基板温度を５～４５０℃の範囲で、スカンジウムの含有率が０．５～５０原子％の範囲となるようにスパッタリングする（特許文献２参照）。
さらに、公報記載の従来技術として、スパッタリングにより得られ、かつスカンジウムアルミニウム窒化物からなる圧電体薄膜が存在する。その炭素原子の含有率は２．５ａｔ％以下である。圧電体薄膜の製造にあたっては、少なくとも窒素ガスを含む雰囲気下で、炭素原子の含有率が５ａｔ％以下のスカンジウムアルミニウム合金ターゲット材からスカンジウムとアルミニウムとを基板上に同時にスパッタリングする（特許文献３参照）。
また、公報記載の従来技術として、少なくとも窒素ガスを含む雰囲気下において、アルミニウムとスカンジウムとでスパッタリングするスパッタリング工程を含むスカンジウムを含有する窒化アルミニウム薄膜を備えた圧電体薄膜の製造方法が存在する。この製造方法におけるスパッタリング工程では、基板温度を５～４５０℃の範囲で、スカンジウムの含有率が０．５～５０原子％の範囲となるようにスパッタリングする（特許文献２参照）。
さらに、公報記載の従来技術として、スパッタリングにより得られ、かつスカンジウムアルミニウム窒化物からなる圧電体薄膜が存在する。その炭素原子の含有率は２．５ａｔ％以下である。圧電体薄膜の製造にあたっては、少なくとも窒素ガスを含む雰囲気下で、炭素原子の含有率が５ａｔ％以下のスカンジウムアルミニウム合金ターゲット材からスカンジウムとアルミニウムとを基板上に同時にスパッタリングする（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９－１０９２６号公報
【特許文献2】特開２０１１－１５１４８号公報
【特許文献3】特開２０１４－２３６０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
昨今は、通信の大容量化による混雑が顕著になり、マルチバンド化とともに、高周波数化による高速化および広帯域化による大容量化が進められている。
この場合、圧電膜には、隣接バンドとの混線を防ぐとともに低損失性を図るために、高いＱ値が求められる。また、圧電膜には、電波の周波数規格を満たすための広い帯域幅に対応することが求められる。そして、Ｑ値および帯域の双方について要求される特性を実現するには、圧電膜の結晶性をよくすることが求められる。
本発明は、結晶性の高い圧電膜、およびこれを備える共振子、フィルタ等を提供することを目的とする。
この場合、圧電膜には、隣接バンドとの混線を防ぐとともに低損失性を図るために、高いＱ値が求められる。また、圧電膜には、電波の周波数規格を満たすための広い帯域幅に対応することが求められる。そして、Ｑ値および帯域の双方について要求される特性を実現するには、圧電膜の結晶性をよくすることが求められる。
本発明は、結晶性の高い圧電膜、およびこれを備える共振子、フィルタ等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】
【0006】
かくして本発明によれば、共振により必要な周波数の電波を取り出す圧電体を含む圧電膜であり、圧電体は、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、ミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＸ線ロッキングカーブの半値幅が、１０°以下である圧電膜が提供される。
ここで、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮは、単結晶であるようにすることができる。
また、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮは、ミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＸ線回折により６０°周期のピークが観察されるようにすることができる。
さらに、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮは、電子線回折像で１つの晶帯軸が観察されるようにすることができる。
またさらに、ＳｃＡｌＮは、ＳｃｘＡｌｙＮ（ｘ＋ｙ＝１）の組成で表したときに、０＜ｘ≦０．５であるようにすることができる。
ここで、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮは、単結晶であるようにすることができる。
また、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮは、ミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＸ線回折により６０°周期のピークが観察されるようにすることができる。
さらに、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮは、電子線回折像で１つの晶帯軸が観察されるようにすることができる。
またさらに、ＳｃＡｌＮは、ＳｃｘＡｌｙＮ（ｘ＋ｙ＝１）の組成で表したときに、０＜ｘ≦０．５であるようにすることができる。
【0007】
また、本発明によれば、共振により必要な周波数の電波を取り出す圧電体を含む圧電膜であり、圧電体は、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮは、単結晶からなる圧電膜が提供される。
ここで、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮは、六方晶系であるとともに、六方晶系のａｂ面内で回転方向が揃いｃ軸方向に伸びる柱状のドメインが並んだ構造であるようにすることができる。
ここで、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮは、六方晶系であるとともに、六方晶系のａｂ面内で回転方向が揃いｃ軸方向に伸びる柱状のドメインが並んだ構造であるようにすることができる。
【0008】
さらに、本発明によれば、基板と、基板の上に配される下部電極層と、下部電極層の上に形成され、上記記載の圧電膜と、圧電膜上に形成され、金属元素を含む単結晶からなる上部電極層と、を有する共振子が提供される。
さらに、上部電極層は、上部電極層の結晶系が立方晶であるときは、ＳｃＡｌＮまたはＡｌＮとの格子不整合度が－２５％以上２％以下の範囲となるようにすることができる。
またさらに、上部電極層は、六方晶であるようにすることができる。
そして、圧電膜は、ミラー指数が（０００２）の格子面でのＸ線ロッキングカーブの半値幅が、２．５°以下であるようにすることができる。
また、上部電極層は、ＡｌＮまたはＳｃＡｌＮを、ＳｃｘＡｌｙＮ（ｘ＋ｙ＝１）の組成で表したときに０≦ｘ≦０．３のときは、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、ＺｒＮ、Ｔｉの中から選ばれる少なくとも１つからなり、０．３＜ｘ≦０．５のときは、Ｃｏ、Ｒｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、ＺｒＮ、Ｔｉの中から選ばれる少なくとも１つからなるようにすることができる。
さらに、基板は、サファイア、Ｓｉ、石英、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３およびＳｉＣの中から選ばれる何れかの組成を有するようにすることができる。
さらに、上部電極層は、上部電極層の結晶系が立方晶であるときは、ＳｃＡｌＮまたはＡｌＮとの格子不整合度が－２５％以上２％以下の範囲となるようにすることができる。
またさらに、上部電極層は、六方晶であるようにすることができる。
そして、圧電膜は、ミラー指数が（０００２）の格子面でのＸ線ロッキングカーブの半値幅が、２．５°以下であるようにすることができる。
また、上部電極層は、ＡｌＮまたはＳｃＡｌＮを、ＳｃｘＡｌｙＮ（ｘ＋ｙ＝１）の組成で表したときに０≦ｘ≦０．３のときは、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、ＺｒＮ、Ｔｉの中から選ばれる少なくとも１つからなり、０．３＜ｘ≦０．５のときは、Ｃｏ、Ｒｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、ＺｒＮ、Ｔｉの中から選ばれる少なくとも１つからなるようにすることができる。
さらに、基板は、サファイア、Ｓｉ、石英、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３およびＳｉＣの中から選ばれる何れかの組成を有するようにすることができる。
【0009】
またさらに、本発明によれば、上記記載の共振子を有し、共振子に備えられる圧電膜により必要な周波数の電波を取り出すフィルタが提供される。
そして、本発明によれば、基板と、基板の上に配され金属元素を含む単結晶からなる電極層と、基板と電極層との間に形成され電極層の結晶配合性を向上させるバッファ層と、電極層の上に形成され、上記圧電膜からなる圧電層と、を備える積層体が提供される。
さらに、本発明によれば、上記積層体から、圧電層および電極層を、バッファ層および基板から剥離した剥離積層体が提供される。
そして、本発明によれば、基板と、基板の上に配され金属元素を含む単結晶からなる電極層と、基板と電極層との間に形成され電極層の結晶配合性を向上させるバッファ層と、電極層の上に形成され、上記圧電膜からなる圧電層と、を備える積層体が提供される。
さらに、本発明によれば、上記積層体から、圧電層および電極層を、バッファ層および基板から剥離した剥離積層体が提供される。
【0010】
そして、本発明によれば、基板と、基板の上に配され金属元素を含む単結晶からなる電極層と、基板と電極層との間に形成され電極層の結晶配合性を向上させるバッファ層と、電極層の上に形成され、圧電体からなる圧電層と、を備える積層体を形成する積層体形成工程と、積層体上に、金属を含む第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、基板とは別の第２の基板の表面に、金属を含む第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、第２の基板の第２の金属層に、積層体上に形成された第１の金属層を貼り付ける貼付工程と、積層体から基板およびバッファ層を剥離する剥離工程と、を含み、積層体の圧電層は、共振により必要な周波数の電波を取り出す圧電体を含み、圧電体は、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、ミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＸ線ロッキングカーブの半値幅が、１０°以下である共振子の製造方法が提供される。
【0011】
また、本発明によれば、基板と、基板の上に配され金属を含む単結晶からなる電極層と、基板と電極層との間に形成され電極層の結晶配合性を向上させるバッファ層と、電極層の上に形成され、圧電体からなる圧電層と、を備える積層体を形成する積層体形成工程と、積層体上に、金属を含む第１の金属層を形成する第１の金属層形成工程と、基板とは別の第２の基板の表面に、金属を含む第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程と、第２の基板の第２の金属層に、積層体上に形成された第１の金属層を貼り付ける貼付工程と、積層体から基板およびバッファ層を剥離する剥離工程と、を含み、積層体の圧電層は、共振により必要な周波数の電波を取り出す圧電体を含み、圧電体は、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とし、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮは、単結晶からなる共振子の製造方法が提供される。
【0012】
ここで、剥離工程は、基板およびバッファ層をともに剥離するようにすることができる。
また、剥離工程は、基板を剥離した後にバッファ層を剥離するようにすることができる。
また、剥離工程は、基板を剥離した後にバッファ層を剥離するようにすることができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、結晶性の高い圧電膜、およびこれを備える共振子、フィルタ等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本実施の形態が適用される共振子を説明する図である。
【図2】圧電層を作成するために使用する積層体について示した図である。
【図3】（ａ）～（ｂ）は、圧電層、下部電極層、バッファ層、基板の結晶性と、電気機械結合係数ｋ２との関係について示した図である。
【図4】本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８ＮのＦＷＨＭが小さい場合の面内Ｘ線回折の結果を示している。
【図5】（ａ）は、本実施の形態が適用されるＡｌＮのＴＥＭ（Transmission Electron Microscope：透過電子顕微鏡）像を示した図である。（ｂ）は、本実施の形態が適用されるＡｌＮの電子回折パターンを示した図である。（ｃ）は、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８ＮのＴＥＭ像を示した図である。（ｄ）は、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの電子回折パターンを示した図である。（ｅ）は、多結晶のＡｌＮのＴＥＭ像を示した図である。（ｆ）は、多結晶のＡｌＮの電子回折パターンを示した図である。
【図6】（ａ）は、本実施の形態が適用されるＡｌＮのＴＥＭ（Transmission Electron Microscope：透過電子顕微鏡）像を示した図である。（ｂ）は、本実施の形態が適用されるＡｌＮの電子回折パターンを示した図である。（ｃ）は、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８ＮのＴＥＭ像を示した図である。（ｄ）は、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの電子回折パターンを示した図である。（ｅ）は、多結晶のＡｌＮのＴＥＭ像を示した図である。（ｆ）は、多結晶のＡｌＮの電子回折パターンを示した図である。
【図8】（ａ）は、本実施の形態が適用されるＡｌＮの高倍率ＴＥＭ像である。（ｂ）は、（ａ）の高倍率ＴＥＭ像を説明した図である。
【図9】（ａ）～（ｄ）は、本実施の形態が適用されるＡｌＮと、従来のＡｌＮとの差異をまとめた図である。
【図10】（ａ）～（ｅ）は、格子不整合度を算出する際に使用する原子間距離ｘについて示した図である。
【図11】電極層と圧電層との格子不整合度の具体例について示した表である。
【図12】積層体の製造方法を説明したフローチャートである。
【図13】成膜したバッファ層、電極層および圧電層について示した図である。
【図14】共振子を製造する方法について示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
＜共振子１００の全体説明＞
図１は、本実施の形態が適用される共振子１００を説明する図である。
図示する共振子１００は、支持体である基板１１０と、下側に形成される電極である下部電極層１２０と、圧電体からなる圧電層（圧電膜）１３０と、上側に形成される電極である上部電極層１４０とを備える。基板１１０、下部電極層１２０、圧電層１３０および上部電極層１４０の各層は、この順で、下方から上方に向け、積層されている。なお、下方、上方等の向きを表す文言は、これらの各層の積層の状態を便宜上説明するため、図中での向きを表すのに使用する用語である。よって、共振子１００が実際に使用されるときに、各層がこの向きに配されるとは、限らない。
＜共振子１００の全体説明＞
図１は、本実施の形態が適用される共振子１００を説明する図である。
図示する共振子１００は、支持体である基板１１０と、下側に形成される電極である下部電極層１２０と、圧電体からなる圧電層（圧電膜）１３０と、上側に形成される電極である上部電極層１４０とを備える。基板１１０、下部電極層１２０、圧電層１３０および上部電極層１４０の各層は、この順で、下方から上方に向け、積層されている。なお、下方、上方等の向きを表す文言は、これらの各層の積層の状態を便宜上説明するため、図中での向きを表すのに使用する用語である。よって、共振子１００が実際に使用されるときに、各層がこの向きに配されるとは、限らない。
【0016】
基板１１０は、第２の基板の一例であり下部電極層１２０、圧電層１３０、上部電極層１４０を支持するための支持基板である。この支持基板は、圧電層１３０の薄膜を成長させるための基板とは別の基板である。また、本実施の形態では、基板１１０として、例えば、シリコン（Ｓｉ）の単結晶基板を使用する。そして、基板１１０は、下部に空洞１１１を有する。
【0017】
下部電極層１２０は、基板１１０の上に形成される。下部電極層１２０で使用される材料は、特に限られるものではない。下部電極層１２０は、Ｒｕ（ルテニウム）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｐｔ（白金）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）などにより形成することができる。
圧電層１３０は、下部電極層１２０の上に形成され、圧電体からなる。そして詳しくは後述するが、圧電体による圧電効果を利用して、必要な周波数の電波を選別して取り出す。
上部電極層１４０は、電極層の一例であり、圧電層１３０上に形成される。上部電極層１４０は、金属元素を含む単結晶からなる。上部電極層１４０は、下部電極層１２０と同じ金属により形成してもよく、異なる金属から形成してもよい。
圧電層１３０は、下部電極層１２０の上に形成され、圧電体からなる。そして詳しくは後述するが、圧電体による圧電効果を利用して、必要な周波数の電波を選別して取り出す。
上部電極層１４０は、電極層の一例であり、圧電層１３０上に形成される。上部電極層１４０は、金属元素を含む単結晶からなる。上部電極層１４０は、下部電極層１２０と同じ金属により形成してもよく、異なる金属から形成してもよい。
【0018】
つまり、共振子１００は、圧電層１３０が下部電極層１２０と上部電極層１４０とに挟まれる構造となる。下部電極層１２０、圧電層１３０、上部電極層１４０は、例えば、スパッタにより形成することができる。
【0019】
共振子１００は、例えば、バンドパスフィルタ（Band-Pass Filter：ＢＰＦ）に用いることができる。また、共振子１００は、特に、ＢＡＷ（Bulk Acoustic Wave）フィルタに用いることが好ましい。なお、図示する共振子１００は、ＦＢＡＲ型(Film Bulk Acoustic Resonator)のＢＡＷフィルタである。ＦＢＡＲ型のＢＡＷフィルタでは、共振器の下部に空洞（キャビティ）１１１を設ける。そしてこれにより、基板１１０に束縛されないで、圧電層１３０を自由に振動させる。さらに、圧電層１３０がスパッタなどにより薄く形成でき、また、弾性表面波を利用するＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）型のフィルタのように、微細なパターンで電極を設ける必要がない。そのため高周波化が図りやすい特徴を有する。
【0020】
ＢＡＷは、３次元的な拡がりを持つ媒質中を伝搬する弾性波である。この場合、ＢＡＷは、圧電層１３０を媒質とし、圧電層１３０の厚み方向に縦振動し伝搬する。そして、弾性波により圧電層１３０を共振させる。この場合、入力される電波により圧電層１３０を共振させる。そして、圧電層１３０が、共振する周波数の範囲は、入力される電波の中で取り出したい周波数の範囲である。この周波数の範囲は、圧電層１３０の厚み、組成などを変化させることで、調整することができる。
そして、共振による振動が生じると、圧電層１３０により電気信号への変換が行われる。即ち、圧電層１３０の共振を利用することで、予め定められた周波数の範囲の電波を取り出し、電気信号に変換できる。
そして、共振による振動が生じると、圧電層１３０により電気信号への変換が行われる。即ち、圧電層１３０の共振を利用することで、予め定められた周波数の範囲の電波を取り出し、電気信号に変換できる。
【0021】
共振子１００を高周波のバンドパスフィルタとして用いた場合、Ｑ値と広い帯域幅の両立が求められる。Ｑ値は、選択度（Quality Factor）であり、選択できる周波数の鋭さを表す。Ｑ値が大きい場合、隣接する周波数帯に対し、混線を防ぐための急峻性および低損失性に優れる。帯域幅は、選択できる周波数の幅であり、バンドパスフィルタを通過できる電波の最高周波数と最低周波数の差である。帯域幅が広いと、フィルタを利用する機器の周波数規格を満たすことがより容易になる。帯域幅は、圧電層１３０を構成する圧電体の電気機械結合係数ｋ２に比例する。電気機械結合係数ｋ２は、圧電効果の効率を表す量である。Ｑ値や電気機械結合係数ｋ２は、より大きいことが好ましい。
【0022】
そして、両者の積であるｋ２Ｑは、バンドパスフィルタの性能指数と考えることができる。このｋ２Ｑは、圧電層１３０を構成する圧電体の特性で決まる。従来、圧電体として、例えば、ＡｌＮやＳｃＡｌＮを使用することが試みられている。しかし、従来のＡｌＮでは、帯域幅が不足する。また、従来のＳｃＡｌＮでは、帯域幅は増加するが、Ｑ値が減少する。つまり、従来は、帯域幅とＱ値との両立が困難であった。
【0023】
本実施の形態の圧電層１３０は、単結晶とする。圧電層１３０を単結晶とすることで、共振子１００をバンドパスフィルタとして用いた場合、高いＱ値が得られるとともに、広い帯域幅が得られることが期待できる。即ち、高いＱ値と広い帯域幅の双方を両立できることが期待できる。
【0024】
＜圧電層１３０を作成するための積層体＞
次に、このような単結晶の圧電層１３０を作成するための積層体について説明する。
図２は、圧電層１３０を作成するために使用する積層体２００について示した図である。
図示する積層体２００は、基板２１０と、中間層であるバッファ層２２０と、電極となる電極層２３０と、圧電体からなる圧電層（圧電膜）２４０とを備える。
基板２１０は、バッファ層２２０、電極層２３０、圧電層２４０をスパッタ法により薄膜として成長させるための成長用基板である。そのため、基板２１０は、単結晶の基板とする。
バッファ層２２０は、基板２１０と電極層２３０との間に形成され、電極層２３０の結晶配向性を向上させるための中間層である。
電極層２３０は、図１の共振子１００中の上部電極層１４０に対応する。よって、電極層２３０は、金属元素を含む単結晶からなる。
圧電層２４０は、図１の共振子１００中の圧電層１３０に対応する。よって、圧電層２４０は、圧電体からなる。
本実施の形態で、バッファ層２２０および圧電層２４０は、ＡｌＮを主成分とする単結晶である。ここで、ＡｌＮを主成分とするとは、ＡｌＮをモル比で５０％以上含むことを指す。バッファ層２２０および圧電層２４０は、ＡｌＮの単結晶に代えて、ＳｃＡｌＮの単結晶を主成分としてもよい。バッファ層２２０、電極層２３０および圧電層２４０について詳しくは、後述する。
次に、このような単結晶の圧電層１３０を作成するための積層体について説明する。
図２は、圧電層１３０を作成するために使用する積層体２００について示した図である。
図示する積層体２００は、基板２１０と、中間層であるバッファ層２２０と、電極となる電極層２３０と、圧電体からなる圧電層（圧電膜）２４０とを備える。
基板２１０は、バッファ層２２０、電極層２３０、圧電層２４０をスパッタ法により薄膜として成長させるための成長用基板である。そのため、基板２１０は、単結晶の基板とする。
バッファ層２２０は、基板２１０と電極層２３０との間に形成され、電極層２３０の結晶配向性を向上させるための中間層である。
電極層２３０は、図１の共振子１００中の上部電極層１４０に対応する。よって、電極層２３０は、金属元素を含む単結晶からなる。
圧電層２４０は、図１の共振子１００中の圧電層１３０に対応する。よって、圧電層２４０は、圧電体からなる。
本実施の形態で、バッファ層２２０および圧電層２４０は、ＡｌＮを主成分とする単結晶である。ここで、ＡｌＮを主成分とするとは、ＡｌＮをモル比で５０％以上含むことを指す。バッファ層２２０および圧電層２４０は、ＡｌＮの単結晶に代えて、ＳｃＡｌＮの単結晶を主成分としてもよい。バッファ層２２０、電極層２３０および圧電層２４０について詳しくは、後述する。
【0025】
本実施の形態では、バッファ層２２０および圧電層２４０は、ＳｃＡｌＮおよびＡｌＮの何れか一方の組成を主成分とする単結晶である。ＳｃＡｌＮは、ＡｌＮのＡｌが、Ｓｃに置換した組成であると考えることができる。よって、ＳｃｘＡｌｙＮ（ｘ＋ｙ＝１）と表記することもできる。この場合、ｘは、０以上０．５以下であることが好ましく、ｙは、０．５以上１．０以下であることが好ましい。ｘが０．５を超えるとＳｃＡｌＮの結晶系が変わり、圧電性が小さくなるからである。また、結晶性を高くする観点から、ｘは、０．００５以上０．３５以下であることが好ましく、ｙは、０．６５以上０．９９５以下であることがさらに好ましい。また、圧電層２４０の圧電性を高くする観点からは、ｘは、０．３５以上０．５以下であることが好ましく、ｙは、０．５以上０．６５以下であることが好ましい。実際には、圧電層２４０に要求される特性を満たす結晶性や、圧電層２４０に要求される圧電性の観点から、ｘ、ｙを適宜定めることになる。なお本実施の形態では、ＳｃＡｌＮとして、主に、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの組成を有するものを使用する。
また、電極層２３０は、上述したように単結晶のＲｕが主成分である。バッファ層２２０、電極層２３０および圧電層２４０は、詳しくは後述するが、例えば、スパッタ法により形成することができる。この際に、バッファ層２２０、電極層２３０および圧電層２４０を上記材料の組み合わせとすることで、これら各層を単結晶にしやすくなる。
また、電極層２３０は、上述したように単結晶のＲｕが主成分である。バッファ層２２０、電極層２３０および圧電層２４０は、詳しくは後述するが、例えば、スパッタ法により形成することができる。この際に、バッファ層２２０、電極層２３０および圧電層２４０を上記材料の組み合わせとすることで、これら各層を単結晶にしやすくなる。
【0026】
図３（ａ）～（ｂ）は、圧電層２４０、電極層２３０、バッファ層２２０、基板２１０の結晶性と、電気機械結合係数ｋ２との関係について示した図である。
ここでは、Ｎｏ．Ａ１～Ａ３、Ｂ１～Ｂ４で示す、電極層２３０／バッファ層２２０／基板２１０の結晶性として対するＸＲＣ（X-ray Rocking Curve：Ｘ線ロッキングカーブ法）の結果を示している。そして、それぞれの電気機械結合係数ｋ２を示している。
Ｎｏ．Ａ１～Ａ３では、圧電層２４０として、ＡｌＮ（厚さ１μｍ）を使用した。また、電極層２３０として、Ｒｕを使用し、バッファ層２２０として、ＡｌＮを使用した。そして、基板２１０として、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）を用いた。また、Ｎｏ．Ｂ１～Ｂ４では、圧電層２４０として、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎ（厚さ１μｍ）を使用した。また、電極層２３０として、Ｒｕを使用し、バッファ層２２０として、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎを使用した。そして、基板２１０として、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）を用いた。
ここでは、Ｎｏ．Ａ１～Ａ３、Ｂ１～Ｂ４で示す、電極層２３０／バッファ層２２０／基板２１０の結晶性として対するＸＲＣ（X-ray Rocking Curve：Ｘ線ロッキングカーブ法）の結果を示している。そして、それぞれの電気機械結合係数ｋ２を示している。
Ｎｏ．Ａ１～Ａ３では、圧電層２４０として、ＡｌＮ（厚さ１μｍ）を使用した。また、電極層２３０として、Ｒｕを使用し、バッファ層２２０として、ＡｌＮを使用した。そして、基板２１０として、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）を用いた。また、Ｎｏ．Ｂ１～Ｂ４では、圧電層２４０として、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎ（厚さ１μｍ）を使用した。また、電極層２３０として、Ｒｕを使用し、バッファ層２２０として、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎを使用した。そして、基板２１０として、サファイア（Ｓａｐｐｈｉｒｅ）を用いた。
【0027】
ＸＲＣの結果は、Ｎｏ．Ａ１～Ａ３では、電極層２３０であるＲｕのミラー指数が、（０００２）面、圧電層２４０であるＡｌＮのミラー指数が、（０００２）面および（１１－２０）面の３つについて、ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum：半値幅）を示している。また、Ｎｏ．Ｂ１～Ｂ４では、電極層２３０であるＲｕのミラー指数が、（０００２）面、圧電層２４０であるＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎのミラー指数が、（０００２）面および（１１－２０）面の３つについて、ＦＷＨＭを示している。ＦＷＨＭは、その値が小さいほど、結晶性がよいことを示す。なお、この場合、ＡｌＮの成長面は、（０００１）面であり、（１１－２０）面は、表面に垂直な面である。
なお、ミラー指数や後述する晶帯軸の記載の方法として、通常は、負数である場合、オーバーバーを使用して負数であることを示すが、ここでは、記載の都合上、負数である場合は、「－」（マイナス）を用いる。
なお、ミラー指数や後述する晶帯軸の記載の方法として、通常は、負数である場合、オーバーバーを使用して負数であることを示すが、ここでは、記載の都合上、負数である場合は、「－」（マイナス）を用いる。
【0028】
Ｎｏ．Ａ１～Ａ３、Ｂ１～Ａ４では、これらのＦＷＨＭが小さいほど、電気機械結合係数ｋ２が大きくなることがわかる。この場合、ＡｌＮのミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＦＷＨＭが、１０°以下であることが必要である。また、ＦＷＨＭが、７°以下であることがさらに好ましい。
【0029】
図４は、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８ＮのＦＷＨＭが小さい場合の面内Ｘ線回折の結果を示している。
面内Ｘ線回折は、Ｉｎ ｐｌａｉｎｅ ＸＲＤとも呼ばれ、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの結晶性を評価することができる。このＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの測定した面のミラー指数は、（１１－２０）である。つまり、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎ層の表面に垂直な面である。図示するように、面内Ｘ線回折では、６０°周期のピークが現れる。これにより、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの表面は、６回対称の構造を有し、結晶性が良好な単結晶であることがわかる。なお、面内Ｘ線回折で、６０°周期のピークが現れるのは、ＡｌＮの場合も同様である。
面内Ｘ線回折は、Ｉｎ ｐｌａｉｎｅ ＸＲＤとも呼ばれ、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの結晶性を評価することができる。このＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの測定した面のミラー指数は、（１１－２０）である。つまり、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎ層の表面に垂直な面である。図示するように、面内Ｘ線回折では、６０°周期のピークが現れる。これにより、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの表面は、６回対称の構造を有し、結晶性が良好な単結晶であることがわかる。なお、面内Ｘ線回折で、６０°周期のピークが現れるのは、ＡｌＮの場合も同様である。
【0030】
図５（ａ）および図６（ａ）は、本実施の形態が適用されるＡｌＮのＴＥＭ（Transmission Electron Microscope：透過電子顕微鏡）像を示した図である。この場合、上方が、結晶成長方向であり、ＡｌＮの結晶軸は、［０００１］である。
また、図５（ｂ）、図６（ｂ）は、本実施の形態が適用されるＡｌＮの電子回折パターンを示した図である。この電子回折パターンは、図５（ｂ）では、図５（ａ）の円内に電子線ビームを照射することで取得した。この円として表される電子線ビームの直径は、約２００ｎｍである。また、図６（ｂ）では、図６（ａ）の円内に電子線ビームを照射することで取得した。この円として表される電子線ビームの直径は、約５００ｎｍである。
図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、本実施の形態が適用されるＡｌＮでは、ミラー指数として、（０００２）面と、（１－１００）面とが観測される。この場合の晶帯軸は、［１１－２０］の１つである。これは、電子回折パターンとして１つの晶帯軸が観察される、と言うこともできる。つまり、本実施の形態が適用されるＡｌＮは、結晶性に優れた単結晶であることを示す。またこのＡｌＮは、ｃ軸方向とともにａｂ面内回転が制御されており、３軸配向している、と言うこともできる。この場合、ＡｌＮは、ａｂ面内で回転方向が揃い、ｃ軸方向に伸びた状態の柱状のドメイン１種類からなる。そしてこのドメインが、並んだ構造となる。
なお、ミラー指数や晶帯軸の記載の方法として、図にあるように、通常は、負数である場合、オーバーバーを使用して負数であることを示すが、ここでは、記載の都合上、負数である場合は、「－」（マイナス）を用いる。
また、図５（ｂ）、図６（ｂ）は、本実施の形態が適用されるＡｌＮの電子回折パターンを示した図である。この電子回折パターンは、図５（ｂ）では、図５（ａ）の円内に電子線ビームを照射することで取得した。この円として表される電子線ビームの直径は、約２００ｎｍである。また、図６（ｂ）では、図６（ａ）の円内に電子線ビームを照射することで取得した。この円として表される電子線ビームの直径は、約５００ｎｍである。
図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、本実施の形態が適用されるＡｌＮでは、ミラー指数として、（０００２）面と、（１－１００）面とが観測される。この場合の晶帯軸は、［１１－２０］の１つである。これは、電子回折パターンとして１つの晶帯軸が観察される、と言うこともできる。つまり、本実施の形態が適用されるＡｌＮは、結晶性に優れた単結晶であることを示す。またこのＡｌＮは、ｃ軸方向とともにａｂ面内回転が制御されており、３軸配向している、と言うこともできる。この場合、ＡｌＮは、ａｂ面内で回転方向が揃い、ｃ軸方向に伸びた状態の柱状のドメイン１種類からなる。そしてこのドメインが、並んだ構造となる。
なお、ミラー指数や晶帯軸の記載の方法として、図にあるように、通常は、負数である場合、オーバーバーを使用して負数であることを示すが、ここでは、記載の都合上、負数である場合は、「－」（マイナス）を用いる。
【0031】
図５（ｃ）、図６（ｃ）は、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８ＮのＴＥＭ像を示した図である。この場合も、上方が、結晶成長方向であり、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの結晶軸は、［０００１］である。
また、図５（ｄ）、図６（ｄ）は、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの電子回折パターンを示した図である。この電子回折パターンは、図５（ｄ）では、図５（ｃ）の円内に電子線ビームを照射することで取得した。また、図６（ｄ）では、図６（ｃ）の円内に電子線ビームを照射することで取得した。電子線ビームの直径は、図５（ａ）、図６（ａ）の場合と同じである。
図５（ｄ）、図６（ｄ）に示すように、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎでは、ミラー指数として、（０００２）面と、（１－１００）面とが観測される。この場合の晶帯軸は、［１１－２０］の１つである。即ち、この場合も、電子回折パターンとして１つの晶帯軸が観察される、と言うことができる。つまり、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎは、結晶性に優れた単結晶であることを示す。またこのＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎも、３軸配向している、と言うこともできる。この場合、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎは、ａｂ面内で回転方向が揃い、ｃ軸方向に伸びた状態の柱状のドメイン１種類からなる。そしてこのドメインが、並んだ構造となる。
また、図５（ｄ）、図６（ｄ）は、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの電子回折パターンを示した図である。この電子回折パターンは、図５（ｄ）では、図５（ｃ）の円内に電子線ビームを照射することで取得した。また、図６（ｄ）では、図６（ｃ）の円内に電子線ビームを照射することで取得した。電子線ビームの直径は、図５（ａ）、図６（ａ）の場合と同じである。
図５（ｄ）、図６（ｄ）に示すように、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎでは、ミラー指数として、（０００２）面と、（１－１００）面とが観測される。この場合の晶帯軸は、［１１－２０］の１つである。即ち、この場合も、電子回折パターンとして１つの晶帯軸が観察される、と言うことができる。つまり、本実施の形態が適用されるＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎは、結晶性に優れた単結晶であることを示す。またこのＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎも、３軸配向している、と言うこともできる。この場合、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎは、ａｂ面内で回転方向が揃い、ｃ軸方向に伸びた状態の柱状のドメイン１種類からなる。そしてこのドメインが、並んだ構造となる。
【0032】
図５（ｅ）、図６（ｅ）は、多結晶のＡｌＮのＴＥＭ像を示した図である。この場合も、上方が、結晶成長方向であり、ＡｌＮの結晶軸は、［０００１］である。
また、図５（ｆ）、図６（ｆ）は、多結晶のＡｌＮの電子回折パターンを示した図である。この電子回折パターンは、図５（ｆ）では、図５（ｅ）の円内に電子線ビームを照射することで取得した。また、図６（ｆ）では、図６（ｅ）の円内に電子線ビームを照射することで取得した。電子線ビームの直径は、図５（ａ）、図６（ａ）の場合と同じである。
図５（ｆ）、図６（ｆ）に示すように、多結晶のＡｌＮでは、ミラー指数として、（０００２）面、（１－１００）面の他に、（１１－２０）面が観測される。この場合の晶帯軸は、［１１－２０］、［１－１００］の２つである。即ち、この場合は、電子回折パターンとして２つの晶帯軸が観察される、と言うことができる。これによりこのＡｌＮは、多結晶であることがわかる。また、図５（ｅ）に［１１－２０］の箇所と、［１－１００］の箇所とを図示している。つまり、このＡｌＮは、ｃ軸配向しているが、ａｂ面内回転が制御されていない。この場合、ＡｌＮは、ａｂ面内で互いに３０°回転した状態であり、かつｃ軸方向に伸びた状態の柱状のドメイン２種類が混在する。そしてこのドメインが、並んだ構造となる。
また、図５（ｆ）、図６（ｆ）は、多結晶のＡｌＮの電子回折パターンを示した図である。この電子回折パターンは、図５（ｆ）では、図５（ｅ）の円内に電子線ビームを照射することで取得した。また、図６（ｆ）では、図６（ｅ）の円内に電子線ビームを照射することで取得した。電子線ビームの直径は、図５（ａ）、図６（ａ）の場合と同じである。
図５（ｆ）、図６（ｆ）に示すように、多結晶のＡｌＮでは、ミラー指数として、（０００２）面、（１－１００）面の他に、（１１－２０）面が観測される。この場合の晶帯軸は、［１１－２０］、［１－１００］の２つである。即ち、この場合は、電子回折パターンとして２つの晶帯軸が観察される、と言うことができる。これによりこのＡｌＮは、多結晶であることがわかる。また、図５（ｅ）に［１１－２０］の箇所と、［１－１００］の箇所とを図示している。つまり、このＡｌＮは、ｃ軸配向しているが、ａｂ面内回転が制御されていない。この場合、ＡｌＮは、ａｂ面内で互いに３０°回転した状態であり、かつｃ軸方向に伸びた状態の柱状のドメイン２種類が混在する。そしてこのドメインが、並んだ構造となる。
【0033】
図７（ａ）～（ｃ）は、図５、６で示したＡｌＮ、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの結晶構造および結晶面について示した図である。
図示するように、ＡｌＮ、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎは、六方晶系であり、ウルツ鉱型の結晶構造をなす。このうち、図７（ａ）は、六方晶系の（０００１）面（（０００２）面、ｃ面）を表す。また、図７（ｂ）は、六方晶系の（１１－２０）面（ａ面）を表す。さらに、図７（ｃ）は、六方晶系の（１－１００）面（ｍ面）を表す。このうち、（０００１）面と（１１－２０）面により形成される晶帯軸が、［１－１００］となる。即ち、図５（ｂ）、（ｄ）、図６（ｂ）、（ｄ）の場合に対応する。また、（０００１）面と（１－１００）面により形成される晶帯軸が、［１１－２０］となる。即ち、図５（ｆ）、図６（ｆ）の場合は、２つの晶帯軸が観察され、（１１－２０）面と（１－１００）面が混在していることになる。
図示するように、ＡｌＮ、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎは、六方晶系であり、ウルツ鉱型の結晶構造をなす。このうち、図７（ａ）は、六方晶系の（０００１）面（（０００２）面、ｃ面）を表す。また、図７（ｂ）は、六方晶系の（１１－２０）面（ａ面）を表す。さらに、図７（ｃ）は、六方晶系の（１－１００）面（ｍ面）を表す。このうち、（０００１）面と（１１－２０）面により形成される晶帯軸が、［１－１００］となる。即ち、図５（ｂ）、（ｄ）、図６（ｂ）、（ｄ）の場合に対応する。また、（０００１）面と（１－１００）面により形成される晶帯軸が、［１１－２０］となる。即ち、図５（ｆ）、図６（ｆ）の場合は、２つの晶帯軸が観察され、（１１－２０）面と（１－１００）面が混在していることになる。
【0034】
図８（ａ）は、本実施の形態が適用されるＡｌＮの高倍率ＴＥＭ像である。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）の高倍率ＴＥＭ像を説明した図である。
この場合、ＡｌＮは、電極層２３０であるＲｕ上に、３つの柱状ドメインＤｍ１～Ｄｍ３が存在する。これらの柱状ドメインＤｍ１～Ｄｍ３間には、らせん転位が存在する。また、柱状ドメインＤｍ２の中央部には、積層欠陥が存在している。
この場合、ＡｌＮは、電極層２３０であるＲｕ上に、３つの柱状ドメインＤｍ１～Ｄｍ３が存在する。これらの柱状ドメインＤｍ１～Ｄｍ３間には、らせん転位が存在する。また、柱状ドメインＤｍ２の中央部には、積層欠陥が存在している。
【0035】
図９（ａ）～（ｄ）は、本実施の形態が適用されるＡｌＮと、従来のＡｌＮとの差異をまとめた図である。このうち図９（ａ）は、本実施の形態が適用されるＡｌＮについての特徴点をまとめた図である。また、図９（ｂ）は、従来のＡｌＮについての特徴点をまとめた図である。なお、ここでは、ＡｌＮについて記載しているが、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎでも同様である。また、ここでは、結晶方位と、ドメイン構造について特徴点を示している。
【0036】
まず、結晶方位については、図９（ａ）に示すように、本実施の形態が適用されるＡｌＮは、全面にわたり３軸配向しており、単結晶である。このときの晶帯軸は、［１１－２０］である。
【0037】
対して、図９（ｂ）に示すように、従来のＡｌＮは、ｃ軸配向しているが３軸配向していない。そして、従来のＡｌＮは、多結晶である。このときの晶帯軸は、［１１－２０］および［１－１００］である。
【0038】
ドメイン構造は、図８で例示した柱状ドメインの構造である。ドメイン構造は、図９（ａ）に示すように、本実施の形態が適用されるＡｌＮは、らせん転位により隔てられた数十ｎｍ径の柱状構造が存在する。そして、柱状ドメイン内部で積層欠陥がある場合もある。
図９（ｃ）は、この柱状ドメインの回転方向について示した図であり、図８（ａ）のＶＩＩＩｃ方向から柱状ドメインを見た図である。柱状ドメインの回転方向は、図９（ｃ）で示すように、ａｂ面内で回転方向が揃い、１種類しかない。
図９（ｃ）は、この柱状ドメインの回転方向について示した図であり、図８（ａ）のＶＩＩＩｃ方向から柱状ドメインを見た図である。柱状ドメインの回転方向は、図９（ｃ）で示すように、ａｂ面内で回転方向が揃い、１種類しかない。
【0039】
対して、図９（ｂ）に示すように、従来のＡｌＮは、２０ｎｍ～８０ｎｍ径の柱状構造が存在する。
図９（ｄ）は、この柱状ドメインの回転方向について示した図である。柱状ドメインの回転方向は、図９（ｄ）で示すように、ａｂ面内で隣り合う柱状ドメインを見たときに、これらは互いに３０°回転方向がずれている。よってａｂ面内で回転方向が制御されておらず、これらの柱状のドメインが混在する。
なお、柱状構造の径は、上述したＴＥＭ像から判断することができる。
図９（ｄ）は、この柱状ドメインの回転方向について示した図である。柱状ドメインの回転方向は、図９（ｄ）で示すように、ａｂ面内で隣り合う柱状ドメインを見たときに、これらは互いに３０°回転方向がずれている。よってａｂ面内で回転方向が制御されておらず、これらの柱状のドメインが混在する。
なお、柱状構造の径は、上述したＴＥＭ像から判断することができる。
【0040】
＜電極層２３０＞
なお、上述した例では、電極層２３０は、Ｒｕ（ルテニウム）を使用したが、これに限られるものではない。ただし、電極層２３０として使用できる金属としては、圧電層２４０が、電極層２３０上に結晶性に優れた状態で形成できることが求められる。圧電層２４０を構成するＡｌＮやＳｃＡｌＮは、六方晶であるため、この金属が、六方晶であるときは、圧電層２４０を電極層２３０上に結晶性に優れた状態で形成できる。例えば、スパッタ法により電極層２３０上に圧電層２４０を形成する際には、六方晶の金属の（０００１）面上に、同じく六方晶のＡｌＮ（０００１）面、ＳｃＡｌＮ（０００１）面がエピタキシャル成長する。つまり、ＡｌＮやＳｃＡｌＮは、成長面が（０００１）面である。またこれは、ＡｌＮやＳｃＡｌＮは、成長面がｃ面である、あるいはｃ軸方向に成長すると言うこともできる。
なお、上述した例では、電極層２３０は、Ｒｕ（ルテニウム）を使用したが、これに限られるものではない。ただし、電極層２３０として使用できる金属としては、圧電層２４０が、電極層２３０上に結晶性に優れた状態で形成できることが求められる。圧電層２４０を構成するＡｌＮやＳｃＡｌＮは、六方晶であるため、この金属が、六方晶であるときは、圧電層２４０を電極層２３０上に結晶性に優れた状態で形成できる。例えば、スパッタ法により電極層２３０上に圧電層２４０を形成する際には、六方晶の金属の（０００１）面上に、同じく六方晶のＡｌＮ（０００１）面、ＳｃＡｌＮ（０００１）面がエピタキシャル成長する。つまり、ＡｌＮやＳｃＡｌＮは、成長面が（０００１）面である。またこれは、ＡｌＮやＳｃＡｌＮは、成長面がｃ面である、あるいはｃ軸方向に成長すると言うこともできる。
【0041】
一方、金属が立方晶であるときは、電極層２３０と圧電層２４０との格子定数の相違が問題になる。この場合、電極層２３０と圧電層２４０を構成するＳｃＡｌＮまたはＡｌＮとの格子不整合度が－２５％以上２％以下の範囲となることが必要である。この場合、立方晶である金属のｆｃｃ（１１１）面またはｂｃｃ（１１０）面の上に、六方晶のＡｌＮ（０００１）面、ＳｃＡｌＮ（０００１）面が成長する。
【0042】
「格子不整合度」は、電極層２３０と圧電層２４０との原子間距離の差Δｘと電極層２３０の原子間距離ｘとの比である、Δｘ／ｘとして表すことができる。格子不整合度があったとしても、この値が小さければ、電極層２３０上に圧電層２４０を形成できる。例えば、スパッタ法により電極層２３０上に圧電層２４０を形成する際に、電極層２３０上に圧電層２４０の薄膜をエピタキシャル成長させることができる。この場合、電極層２３０上に圧電層２４０を構成するＡｌＮやＳｃＡｌＮの格子がゆがむことにより、これらの層の界面での格子の連続性を保ちつつ、圧電層２４０が、エピタキシャル成長する。
格子不整合度は、電極層２３０と圧電層２４０とが双方とも六方晶であるときは、双方の格子定数の単なる比でよい。一方、電極層２３０が立方晶であり、圧電層２４０が六方晶であるときは、３次元的に見方を変更する必要がある。
格子不整合度は、電極層２３０と圧電層２４０とが双方とも六方晶であるときは、双方の格子定数の単なる比でよい。一方、電極層２３０が立方晶であり、圧電層２４０が六方晶であるときは、３次元的に見方を変更する必要がある。
【0043】
図１０（ａ）～（ｅ）は、格子不整合度を算出する際に使用する原子間距離ｘについて示した図である。
このうち、図１０（ａ）は、立方晶のｆｃｃ（１００）面を示し、図１０（ｂ）は、立方晶のｆｃｃ（１１１）面を示す。図１０（ａ）の場合、ｘは、格子定数をａｆｃｃとすると、ｘ（＝ａｘ （１００））は、ａｘ （１００）＝ａｆｃｃとなり、格子定数ａｆｃｃが、そのまま使用できる。対して、図１０（ｂ）の場合、格子定数をａｆｃｃとすると、ｘ（＝ａｘ （１１１））は、ａｘ （１１１）＝（√２／２）ａｆｃｃとなり、格子定数ａｆｃｃをそのまま使用することができない。よって、立方晶である金属のｆｃｃ（１１１）面の上に、六方晶のＡｌＮ（０００１）面、ＳｃＡｌＮ（０００１）面を成長させるときは、格子定数ａｆｃｃはそのまま使用できず、原子間距離ｘとして、（√２／２）ａｆｃｃを使用する。
このうち、図１０（ａ）は、立方晶のｆｃｃ（１００）面を示し、図１０（ｂ）は、立方晶のｆｃｃ（１１１）面を示す。図１０（ａ）の場合、ｘは、格子定数をａｆｃｃとすると、ｘ（＝ａｘ （１００））は、ａｘ （１００）＝ａｆｃｃとなり、格子定数ａｆｃｃが、そのまま使用できる。対して、図１０（ｂ）の場合、格子定数をａｆｃｃとすると、ｘ（＝ａｘ （１１１））は、ａｘ （１１１）＝（√２／２）ａｆｃｃとなり、格子定数ａｆｃｃをそのまま使用することができない。よって、立方晶である金属のｆｃｃ（１１１）面の上に、六方晶のＡｌＮ（０００１）面、ＳｃＡｌＮ（０００１）面を成長させるときは、格子定数ａｆｃｃはそのまま使用できず、原子間距離ｘとして、（√２／２）ａｆｃｃを使用する。
【0044】
また、図１０（ｃ）は、立方晶のｂｃｃ（１００）面を示し、図１０（ｄ）は、立方晶のｂｃｃ（１１０）面を示す。図１０（ｃ）の場合、格子定数をａｂｃｃとすると、ｘ（＝ａｘ
（１００））は、ａｘ
（１００）＝ａｂｃｃとなり、格子定数ａｂｃｃが、そのまま使用できる。また、図１０（ｄ）の場合、ｘは、格子定数をａｂｃｃとすると、ｘ（＝ａｘ
（１１０））は、ａｘ
（１１０）＝ａｂｃｃとなり、この場合も格子定数ａｂｃｃをそのまま使用することができる。
さらに、図１０（ｅ）は、六方晶の（０００１）面を示している。図１０（ｅ）の場合、格子定数をａｈｃｐとすると、ｘ（＝ａｘ （０００１））は、ａｘ （０００１）＝ａｈｃｐとなり、格子定数ａｈｃｐが、そのまま使用できる。よって、立方晶である金属のｂｃｃ（１１０）面の上に、六方晶のＡｌＮ（０００１）面、ＳｃＡｌＮ（０００１）面を成長させるときは、格子定数ａｆｃｃを、原子間距離ｘとしてそのまま使用できる。
さらに、図１０（ｅ）は、六方晶の（０００１）面を示している。図１０（ｅ）の場合、格子定数をａｈｃｐとすると、ｘ（＝ａｘ （０００１））は、ａｘ （０００１）＝ａｈｃｐとなり、格子定数ａｈｃｐが、そのまま使用できる。よって、立方晶である金属のｂｃｃ（１１０）面の上に、六方晶のＡｌＮ（０００１）面、ＳｃＡｌＮ（０００１）面を成長させるときは、格子定数ａｆｃｃを、原子間距離ｘとしてそのまま使用できる。
【0045】
ただし、実際の結晶系では、図１０（ａ）～（ｅ）で示す原子間距離ｙも存在する。例えば、図１０（ｄ）の立方晶のｂｃｃ（１１０）面の場合、ｙ＝√２ｘである。また、例えば、図１０（ｅ）の六方晶の（０００１）面の場合、ｙ＝√３ｘである。よって、実際にエピタキシャル成長をするときは、ｘの値が整合しても、ｙの値は整合せず、歪んでいることになる。
つまり、原子間距離ｘとは、電極層２３０と圧電層２４０とが接合するそれぞれの面内における、最も近い原子同士の距離を指す。
つまり、原子間距離ｘとは、電極層２３０と圧電層２４０とが接合するそれぞれの面内における、最も近い原子同士の距離を指す。
【0046】
図１１は、電極層２３０と圧電層２４０との格子不整合度の具体例について示した表である。
図１１では、電極層２３０を構成する材料の種類（「金属」として図示）、結晶構造、エピタキシャル成長面（「Epitaxial planeとして図示」）、格子定数、原子間距離ｘ、格子不整合度を示している。このうち、結晶構造は、ｆｃｃやｂｃｃが立方晶、ｈｅｘａｇｏｎａｌが、六方晶を示す。また、格子不整合度は、ＡｌＮを基準とする場合、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎを基準とする場合、Ｓｃ０．５Ａｌ０．５Ｎを基準とする場合の３通りについて示している。さらに、金属の他、ＡｌＮ、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎ、Ｓｃ０．５Ａｌ０．５Ｎ、ＺｒＮについて併せて図示している。また、電極層２３０を構成する材料は、圧電層２４０の（０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が、２．５°以下になるものを選択することが好ましい。即ち、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が、２．５°以下であれば、結晶性は良好であるが、２．５°を超えると結晶性が良好とは言えない。
これらの観点から、電極層２３０を構成する材料は、ＡｌＮまたはＳｃＡｌＮを、ＳｃｘＡｌｙＮ（ｘ＋ｙ＝１）の組成で表したときに０≦ｘ≦０．３のときは、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、ＺｒＮ、Ｔｉの中から選ばれる少なくとも１つからなることが好ましい。また、この材料は、ＡｌＮまたはＳｃＡｌＮを、ＳｃｘＡｌｙＮ（ｘ＋ｙ＝１）の組成で表したときに０．３＜ｘ≦０．５のときは、Ｃｏ、Ｒｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、ＺｒＮ、Ｔｉの中から選ばれる少なくとも１つからなることが好ましい。また、これら単体だけでなく、合金でもよい。
図１１では、電極層２３０を構成する材料の種類（「金属」として図示）、結晶構造、エピタキシャル成長面（「Epitaxial planeとして図示」）、格子定数、原子間距離ｘ、格子不整合度を示している。このうち、結晶構造は、ｆｃｃやｂｃｃが立方晶、ｈｅｘａｇｏｎａｌが、六方晶を示す。また、格子不整合度は、ＡｌＮを基準とする場合、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎを基準とする場合、Ｓｃ０．５Ａｌ０．５Ｎを基準とする場合の３通りについて示している。さらに、金属の他、ＡｌＮ、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎ、Ｓｃ０．５Ａｌ０．５Ｎ、ＺｒＮについて併せて図示している。また、電極層２３０を構成する材料は、圧電層２４０の（０００２）面のＸ線ロッキングカーブの半値幅が、２．５°以下になるものを選択することが好ましい。即ち、Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が、２．５°以下であれば、結晶性は良好であるが、２．５°を超えると結晶性が良好とは言えない。
これらの観点から、電極層２３０を構成する材料は、ＡｌＮまたはＳｃＡｌＮを、ＳｃｘＡｌｙＮ（ｘ＋ｙ＝１）の組成で表したときに０≦ｘ≦０．３のときは、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、ＺｒＮ、Ｔｉの中から選ばれる少なくとも１つからなることが好ましい。また、この材料は、ＡｌＮまたはＳｃＡｌＮを、ＳｃｘＡｌｙＮ（ｘ＋ｙ＝１）の組成で表したときに０．３＜ｘ≦０．５のときは、Ｃｏ、Ｒｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、ＺｒＮ、Ｔｉの中から選ばれる少なくとも１つからなることが好ましい。また、これら単体だけでなく、合金でもよい。
【0047】
＜基板２１０＞
上述した例では、基板２１０は、サファイアを使用したが、これに限られるものではない。ただし、基板は、サファイア、Ｓｉ、石英、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３およびＳｉＣの中から選ばれる何れかの組成を有するものを使用することが好ましい。これらの基板２１０であれば、基板２１０上に、ＡｌＮまたはＳｃＡｌＮからなるバッファ層２２０をエピタキシャル成長することがより容易になる。
上述した例では、基板２１０は、サファイアを使用したが、これに限られるものではない。ただし、基板は、サファイア、Ｓｉ、石英、ＳｒＴｉＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３およびＳｉＣの中から選ばれる何れかの組成を有するものを使用することが好ましい。これらの基板２１０であれば、基板２１０上に、ＡｌＮまたはＳｃＡｌＮからなるバッファ層２２０をエピタキシャル成長することがより容易になる。
【0048】
＜積層体２００の製造方法の説明＞
次に、積層体２００を製造する方法の説明を行う。
次に、積層体２００を製造する方法の説明を行う。
【0049】
図１２は、積層体２００の製造方法を説明したフローチャートである。
また、図１３は、このとき基板２１０上に成膜したバッファ層２２０、電極層２３０および圧電層２４０について示した図である。
まず、サファイアの単結晶基板であり、ｃ面が表面である基板２１０をスパッタ装置に入れて加熱し、水分を除去する（ステップ１０１）。基板２１０は、１０００Ｗの出力で３０ｓの加熱を２回行った。このとき、基板２１０は、約４００℃～５００℃に達する。
また、図１３は、このとき基板２１０上に成膜したバッファ層２２０、電極層２３０および圧電層２４０について示した図である。
まず、サファイアの単結晶基板であり、ｃ面が表面である基板２１０をスパッタ装置に入れて加熱し、水分を除去する（ステップ１０１）。基板２１０は、１０００Ｗの出力で３０ｓの加熱を２回行った。このとき、基板２１０は、約４００℃～５００℃に達する。
【0050】
次に、基板２１０上にバッファ層２２０として、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの薄膜を成膜する（ステップ１０２）。このとき、本実施の形態では、Ｈｉ－ｐｕｌｓｅ（ハイパルス）スパッタ法を使用してバッファ層２２０の成膜を行う。Ｈｉ－ｐｕｌｓｅスパッタ法は、基板２１０とターゲットとの間にパルスにて電圧を印加する。そして、スパッタ装置内に導入されたスパッタガスをプラズマ化して、ターゲットに衝突させ、ターゲットから遊離した成分を基板２１０上に成膜する。この場合、ターゲットは、Ｓｃを２０％含有したＡｌであり、スパッタガスとして、Ａｒ（アルゴン）とＮ２（窒素）を１：１の比率で混合したガスを使用する。また、スパッタガスの圧力を０．７３Ｐａとする。そして、基板２１０とターゲットとの間の電圧を９２９Ｖとして、電流を２．５Ａとする。また、パルス条件は、１０００Ｈｚ、パルス幅を２０μｓとする。即ち、このときのデューティ比は、２％になる。遊離したターゲットの成分は、プラズマ化した窒素と反応し、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎとなる。バッファ層２２０は、厚さが、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。バッファ層２２０の厚さが１０ｎｍ未満であると、島状成長し、表面をうまく覆うことが出来ない。また、バッファ層２２０の厚さが１００ｎｍを超えると転移や欠陥が生じやすい。
なお、ターゲットとして、Ｓｃを２０％含有したＡｌを使用したため、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎが成膜したが、ターゲット中のＳｃとＡｌの比率を変更することで、成膜するＳｃＡｌＮ中のＳｃとＡｌとの比率を変更することができる。
なお、ターゲットとして、Ｓｃを２０％含有したＡｌを使用したため、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎが成膜したが、ターゲット中のＳｃとＡｌの比率を変更することで、成膜するＳｃＡｌＮ中のＳｃとＡｌとの比率を変更することができる。
【0051】
そして、バッファ層２２０を成膜した基板２１０を再加熱する（ステップ１０３）。このとき、例えば、１０００Ｗの出力で３０ｓの加熱を１回行う。このとき、基板２１０は、約４００℃～５００℃に達する。これにより、次の電極層２３０を形成する際に、電極層２３０の結晶性が向上する。
【0052】
次に、バッファ層２２０上に電極層２３０として、Ｒｕの薄膜を成膜する（ステップ１０４）。このとき、本実施の形態では、Ｈｉ－ｐｕｌｓｅスパッタ法ではなく、通常のＤＣ（直流）スパッタ法を使用する。このとき、Ｒｕからなるターゲットを使用して、スパッタガスとして、Ａｒを使用する。また、スパッタガスは、例えば、圧力を０．５Ｐａとし、１０００Ｗの出力でスパッタを行う。電極層２３０は、厚さが、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。電極層２３０の厚さが１０ｎｍ未満であると、電極として上手く機能しない可能性がある。また、電極層２３０の厚さが１０００ｎｍを超えると圧電層と同等の厚みに達し、圧電性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【0053】
さらに、電極層２３０上に圧電層２４０として、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの薄膜を成膜する（ステップ１０５）。このとき、本実施の形態では、Ｈｉ－ｐｕｌｓｅスパッタ法を使用し、ＡｌとＳｃを含むターゲットを用いて圧電層２４０の成膜を行う。スパッタの条件は、ステップ１０２の場合と同様であるが、成膜時間は、数時間要する。このとき、基板２１０は、約２００℃～３５０℃で収束する。この圧電層２４０は、電極層２３０上の前面に形成される。圧電層２４０は、厚さが、１０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【0054】
なお、上述した場合では、バッファ層２２０および圧電層２４０を双方ともＳｃ０．２Ａｌ０．８Ｎとしたが、双方ともＡｌＮとしてもよい。つまり、バッファ層２２０および圧電層２４０は、双方ともＳｃＡｌＮまたはＡｌＮであることが好ましい。即ち、バッファ層２２０および圧電層２４０を双方とも同じ組成とする。この場合、ターゲットの交換が不要となる。ただし、バッファ層２２０および圧電層２４０の一方をＳｃＡｌＮとし、他方をＡｌＮとしてもよい。ただし、この場合、ターゲットの交換が必要となる。
【0055】
＜共振子１００の製造方法の説明＞
次に、積層体２００を使用した共振子１００の製造方法について説明する。
図１４（ａ）～（ｆ）は、共振子１００の製造方法について示した図である。
まず、図１２で説明した方法で積層体２００を形成する（積層体形成工程）。
次に、図１４（ａ）に示すように、積層体２００上に第１の金属層を形成する。第１の金属層は、スパッタにより形成することができる。第１の金属層は、下部電極層１２０（図１参照）の一部となるものである。なお、図１４（ａ）では、この第１の金属層を下部電極層１２０の一部を意味する下部電極層１２０ａとして図示している。よって、この工程は、積層体２００上に、金属を含む第１の金属層（下部電極層１２０ａ）を形成する第１の金属層形成工程として捉えることができる。
次に、積層体２００を使用した共振子１００の製造方法について説明する。
図１４（ａ）～（ｆ）は、共振子１００の製造方法について示した図である。
まず、図１２で説明した方法で積層体２００を形成する（積層体形成工程）。
次に、図１４（ａ）に示すように、積層体２００上に第１の金属層を形成する。第１の金属層は、スパッタにより形成することができる。第１の金属層は、下部電極層１２０（図１参照）の一部となるものである。なお、図１４（ａ）では、この第１の金属層を下部電極層１２０の一部を意味する下部電極層１２０ａとして図示している。よって、この工程は、積層体２００上に、金属を含む第１の金属層（下部電極層１２０ａ）を形成する第１の金属層形成工程として捉えることができる。
【0056】
次に、図１４（ｂ）に示すように、基板１１０上に第２の金属層を形成する。第２の金属層は、第１の金属層と同様に、スパッタにより形成することができる。第２の金属層は、下部電極層１２０（図１参照）の一部となるものである。なお、図１４（ｂ）では、この第２の金属層を下部電極層１２０の一部を意味する下部電極層１２０ｂとして図示している。よって、この工程は、基板２１０（図１４では、「Ｓａｐｐｈｉｒｅ基板」として図示）とは別の第２の基板（基板１１０）上に第２の金属層を形成する第２の金属層形成工程として捉えることができる。なお、基板１１０は、図１で説明したように、第２の基板の一例であり、シリコン（Ｓｉ）の単結晶基板である（図１４では、「Ｓｉ基板」として図示）。
下部電極層１２０ａ、１２０ｂは、Ｒｕ（ルテニウム）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｐｔ（白金）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）などを使用することができる。
下部電極層１２０ａ、１２０ｂは、Ｒｕ（ルテニウム）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｐｔ（白金）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）などを使用することができる。
【0057】
そして、図１４（ｃ）に示すように、第１の金属層（下部電極層１２０ａ）を形成した積層体２００の上面と、第２の金属層（下部電極層１２０ｂ）が形成された基板１１０の上面とを貼り付ける。よって、この工程は、第２の基板（基板１１０）の第２の金属層（下部電極層１２０ｂ）に、積層体２００上に形成された第１の金属層（下部電極層１２０ａ）を貼り付ける貼付工程として捉えることができる。これらを貼り付けるには、例えば、接合機を用い、熱や圧力を印加して接合させる。
その結果、図１４（ｃ）に示すように、基板１１０、下部電極層１２０ｂ、下部電極層１２０ａ、圧電層２４０（圧電層１３０）、電極層２３０（上部電極層１４０）、バッファ層２２０、基板２１０が積層した接合体が形成される。なお、下部電極層１２０ａおよび下部電極層１２０ｂは、下部電極層１２０として捉えることができる。
その結果、図１４（ｃ）に示すように、基板１１０、下部電極層１２０ｂ、下部電極層１２０ａ、圧電層２４０（圧電層１３０）、電極層２３０（上部電極層１４０）、バッファ層２２０、基板２１０が積層した接合体が形成される。なお、下部電極層１２０ａおよび下部電極層１２０ｂは、下部電極層１２０として捉えることができる。
【0058】
次に、積層体２００から基板２１０およびバッファ層２２０を剥離する（剥離工程）。これは、例えば、レーザリフトオフ装置を使用し、パルス発振の高密度ＵＶ（ultraviolet）レーザ光を用いて行うことができる。
このとき、図１４（ｆ）に示すように、基板２１０およびバッファ層２２０をともに剥離することができる場合がある。
一方、図１４（ｄ）に示すように、バッファ層２２０の少なくとも一部が、剥離できずに残る場合がある。図１４（ｄ）の場合、図１４（ｅ）に示すＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械研磨）により、バッファ層２２０を除去する。その結果、図１４（ｆ）に示す状態になる。この場合、基板２１０を剥離した後にバッファ層２２０を剥離する、と言うことができる。
また、図１４（ｆ）の状態は、積層体２００から、圧電層２４０および電極層２３０を、剥離した剥離積層体である、ということができる。
そしてこれらの工程の結果、図１４（ｆ）に示すように、基板１１０、下部電極層１２０、圧電層１３０、上部電極層１４０が積層した共振子１００を製造することができる。
このとき、図１４（ｆ）に示すように、基板２１０およびバッファ層２２０をともに剥離することができる場合がある。
一方、図１４（ｄ）に示すように、バッファ層２２０の少なくとも一部が、剥離できずに残る場合がある。図１４（ｄ）の場合、図１４（ｅ）に示すＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械研磨）により、バッファ層２２０を除去する。その結果、図１４（ｆ）に示す状態になる。この場合、基板２１０を剥離した後にバッファ層２２０を剥離する、と言うことができる。
また、図１４（ｆ）の状態は、積層体２００から、圧電層２４０および電極層２３０を、剥離した剥離積層体である、ということができる。
そしてこれらの工程の結果、図１４（ｆ）に示すように、基板１１０、下部電極層１２０、圧電層１３０、上部電極層１４０が積層した共振子１００を製造することができる。
【0059】
以上詳述した形態によれば、結晶性が良好なバッファ層２２０、電極層２３０を得ることができる。そして、その上に積層する圧電層２４０も結晶性を良好にすることができる。これは、単結晶をからなるバッファ層２２０、電極層２３０、圧電層２４０を得ることができる、と言うこともできる。
圧電層２４０の結晶性を良好にすることで、高いＱ値を有するとともに、広い帯域を有するフィルタを実現することができる共振子や高周波フィルタを製造することが期待できる。つまり、従来は、高いＱ値と広い帯域幅とはトレードオフの関係にあったが、本実施の形態のフィルタは、これらを両立することが期待できる。
また、圧電層２４０の結晶性を良好にすることで、粒界が少なくなり、低損失となる。その結果、高いＱ値を実現しやすい。また、本実施の形態の積層体は、基板２１０からエピタキシャル成長を行うことで、低損失となりやすく、やはり高いＱ値を実現しやすい。また、本実施の形態の積層体は、高熱伝導であり、耐電圧性に優れる。そのため、排熱性が良好であり、出力が１０Ｗ以上の基地局向けのフィルタとして使用できる。さらに長寿命が期待できる。
圧電層２４０の結晶性を良好にすることで、高いＱ値を有するとともに、広い帯域を有するフィルタを実現することができる共振子や高周波フィルタを製造することが期待できる。つまり、従来は、高いＱ値と広い帯域幅とはトレードオフの関係にあったが、本実施の形態のフィルタは、これらを両立することが期待できる。
また、圧電層２４０の結晶性を良好にすることで、粒界が少なくなり、低損失となる。その結果、高いＱ値を実現しやすい。また、本実施の形態の積層体は、基板２１０からエピタキシャル成長を行うことで、低損失となりやすく、やはり高いＱ値を実現しやすい。また、本実施の形態の積層体は、高熱伝導であり、耐電圧性に優れる。そのため、排熱性が良好であり、出力が１０Ｗ以上の基地局向けのフィルタとして使用できる。さらに長寿命が期待できる。
【0060】
なお、上述した例では、共振子１００をＦＢＡＲ型のＢＡＷフィルタに適用する例について説明したが、これに限られるものではない。例えば、ＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）型のＢＡＷフィルタに適用してもよい。ＳＭＲ型のＢＡＷフィルタは、共振子の下部に音響多層膜（ミラー層）を設け、これにより、弾性波を反射させる構成を採る。つまり、この場合、基板１１０には、空洞１１１を設けず、基板１１０と下部電極層１２０との間に音響多層膜（ミラー層）を成膜する。
【符号の説明】
【0061】
１００…共振子、１１０、２１０…基板、１２０…下部電極層、１３０、２４０…圧電層、１４０…上部電極層、２２０…バッファ層、２３０…電極層
【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】
【手続補正書】
【提出日】2022-03-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0028】
Ｎｏ．Ａ１～Ａ３、Ｂ１～Ａ４では、これらのＦＷＨＭが小さいほど、電気機械結合係数ｋ２が大きくなることがわかる。この場合、ＡｌＮ又はＳｃＡｌＮのミラー指数が（１１－２０）の格子面でのＦＷＨＭが、１０°以下であることが必要である。また、ＦＷＨＭが、７°以下であることがさらに好ましい。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0033】
図７（ａ）～（ｃ）は、図５、６で示したＡｌＮ、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの結晶構造および結晶面について示した図である。
図示するように、ＡｌＮ、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎは、六方晶系であり、ウルツ鉱型の結晶構造をなす。このうち、図７（ａ）は、六方晶系の（０００１）面（（０００２）面、ｃ面）を表す。また、図７（ｂ）は、六方晶系の（１１－２０）面（ａ面）を表す。さらに、図７（ｃ）は、六方晶系の（１－１００）面（ｍ面）を表す。このうち、（０００１）面と（１－１００）面により形成される晶帯軸が、［１１－２０］となる。即ち、図５（ｂ）、（ｄ）、図６（ｂ）、（ｄ）の場合に対応する。また、（０００１）面と（１１－２０）面により形成される晶帯軸が、［１－１００］となる。即ち、図５（ｆ）、図６（ｆ）の場合は、２つの晶帯軸が観察され、（１１－２０）面と（１－１００）面が混在していることになる。
図示するように、ＡｌＮ、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎは、六方晶系であり、ウルツ鉱型の結晶構造をなす。このうち、図７（ａ）は、六方晶系の（０００１）面（（０００２）面、ｃ面）を表す。また、図７（ｂ）は、六方晶系の（１１－２０）面（ａ面）を表す。さらに、図７（ｃ）は、六方晶系の（１－１００）面（ｍ面）を表す。このうち、（０００１）面と（１－１００）面により形成される晶帯軸が、［１１－２０］となる。即ち、図５（ｂ）、（ｄ）、図６（ｂ）、（ｄ）の場合に対応する。また、（０００１）面と（１１－２０）面により形成される晶帯軸が、［１－１００］となる。即ち、図５（ｆ）、図６（ｆ）の場合は、２つの晶帯軸が観察され、（１１－２０）面と（１－１００）面が混在していることになる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0042】
「格子不整合度」は、電極層２３０の原子間距離と圧電層２４０の原子間距離との差Δｘと電極層２３０の原子間距離ｘとの比である、Δｘ／ｘとして表すことができる。格子不整合度が存在しても、この値が小さければ、電極層２３０上に圧電層２４０を形成できる。例えば、スパッタ法により電極層２３０上に圧電層２４０を形成する際に、電極層２３０上に圧電層２４０の薄膜をエピタキシャル成長させることができる。この場合、電極層２３０上に圧電層２４０を構成するＡｌＮやＳｃＡｌＮの格子がゆがむことにより、これらの層の界面での格子の連続性を保ちつつ、圧電層２４０が、エピタキシャル成長する。
格子不整合度は、電極層２３０と圧電層２４０とが双方とも六方晶であるときは、双方の格子定数の単なる比でよい。一方、電極層２３０が立方晶であり、圧電層２４０が六方晶であるときは、３次元的に見方を変更する必要がある。
格子不整合度は、電極層２３０と圧電層２４０とが双方とも六方晶であるときは、双方の格子定数の単なる比でよい。一方、電極層２３０が立方晶であり、圧電層２４０が六方晶であるときは、３次元的に見方を変更する必要がある。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0043】
図１０（ａ）～（ｅ）は、格子不整合度を算出する際に使用する原子間距離ｘについて示した図である。
このうち、図１０（ａ）は、立方晶のｆｃｃ（１００）面（面心立方格子の（１００）面）を示し、図１０（ｂ）は、立方晶のｆｃｃ（１１１）面を示す。図１０（ａ）の場合、ｘは、格子定数をａｆｃｃとすると、ｘ（＝ａｘ （１００））は、ａｘ （１００）＝ａｆｃｃとなり、格子定数ａｆｃｃが、そのまま使用できる。対して、図１０（ｂ）の場合、格子定数をａｆｃｃとすると、ｘ（＝ａｘ （１１１））は、ａｘ （１１１）＝（√２／２）ａｆｃｃとなり、格子定数ａｆｃｃをそのまま使用することができない。よって、立方晶である金属のｆｃｃ（１１１）面の上に、六方晶のＡｌＮ（０００１）面、ＳｃＡｌＮ（０００１）面を成長させるときは、格子定数ａｆｃｃはそのまま使用できず、原子間距離ｘとして、（√２／２）ａｆｃｃを使用する。
このうち、図１０（ａ）は、立方晶のｆｃｃ（１００）面（面心立方格子の（１００）面）を示し、図１０（ｂ）は、立方晶のｆｃｃ（１１１）面を示す。図１０（ａ）の場合、ｘは、格子定数をａｆｃｃとすると、ｘ（＝ａｘ （１００））は、ａｘ （１００）＝ａｆｃｃとなり、格子定数ａｆｃｃが、そのまま使用できる。対して、図１０（ｂ）の場合、格子定数をａｆｃｃとすると、ｘ（＝ａｘ （１１１））は、ａｘ （１１１）＝（√２／２）ａｆｃｃとなり、格子定数ａｆｃｃをそのまま使用することができない。よって、立方晶である金属のｆｃｃ（１１１）面の上に、六方晶のＡｌＮ（０００１）面、ＳｃＡｌＮ（０００１）面を成長させるときは、格子定数ａｆｃｃはそのまま使用できず、原子間距離ｘとして、（√２／２）ａｆｃｃを使用する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0044】
また、図１０（ｃ）は、立方晶のｂｃｃ（１００）面（体心立方格子の（１００）面）を示し、図１０（ｄ）は、立方晶のｂｃｃ（１１０）面を示す。図１０（ｃ）の場合、格子定数をａｂｃｃとすると、ｘ（＝ａｘ
（１００））は、ａｘ
（１００）＝ａｂｃｃとなり、格子定数ａｂｃｃが、そのまま使用できる。また、図１０（ｄ）の場合、ｘは、格子定数をａｂｃｃとすると、ｘ（＝ａｘ
（１１０））は、ａｘ
（１１０）＝ａｂｃｃとなり、この場合も格子定数ａｂｃｃをそのまま使用することができる。よって、立方晶である金属のｂｃｃ（１１０）面の上に、六方晶のＡｌＮ（０００１）面、ＳｃＡｌＮ（０００１）面を成長させるときは、格子定数ａ
ｂｃｃ
を、原子間距離ｘとしてそのまま使用できる。
さらに、図１０（ｅ）は、六方晶の（０００１）面を示している。図１０（ｅ）の場合、格子定数をａｈｃｐとすると、ｘ（＝ａｘ （０００１））は、ａｘ （０００１）＝ａｈｃｐとなり、格子定数ａｈｃｐが、そのまま使用できる。よって、六方晶である金属の（０００１）面の上に、六方晶のＡｌＮ（０００１）面、ＳｃＡｌＮ（０００１）面を成長させるときは、格子定数ａ ｈｃｐ を、原子間距離ｘとしてそのまま使用できる。
さらに、図１０（ｅ）は、六方晶の（０００１）面を示している。図１０（ｅ）の場合、格子定数をａｈｃｐとすると、ｘ（＝ａｘ （０００１））は、ａｘ （０００１）＝ａｈｃｐとなり、格子定数ａｈｃｐが、そのまま使用できる。よって、六方晶である金属の（０００１）面の上に、六方晶のＡｌＮ（０００１）面、ＳｃＡｌＮ（０００１）面を成長させるときは、格子定数ａ ｈｃｐ を、原子間距離ｘとしてそのまま使用できる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0049】
図１２は、積層体２００の製造方法を説明したフローチャートである。
また、図１３は、このとき基板２１０上に成膜したバッファ層２２０、電極層２３０および圧電層２４０について示した図である。
まず、サファイアの単結晶基板であり、ｃ面が表面である基板２１０をスパッタ装置に入れて加熱し、水分を除去する（ステップ１０１）。基板２１０は、１０００Ｗの出力で３０ｓの加熱を２回行った。このとき、基板２１０の温度は、約４００℃～５００℃に達する。
また、図１３は、このとき基板２１０上に成膜したバッファ層２２０、電極層２３０および圧電層２４０について示した図である。
まず、サファイアの単結晶基板であり、ｃ面が表面である基板２１０をスパッタ装置に入れて加熱し、水分を除去する（ステップ１０１）。基板２１０は、１０００Ｗの出力で３０ｓの加熱を２回行った。このとき、基板２１０の温度は、約４００℃～５００℃に達する。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0051】
そして、バッファ層２２０を成膜した基板２１０を再加熱する（ステップ１０３）。このとき、例えば、１０００Ｗの出力で３０ｓの加熱を１回行う。このとき、基板２１０の温度は、約４００℃～５００℃に達する。これにより、次の電極層２３０を形成する際に、電極層２３０の結晶性が向上する。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0053】
さらに、電極層２３０上に圧電層２４０として、Ｓｃ０．２Ａｌ０．８Ｎの薄膜を成膜する（ステップ１０５）。このとき、本実施の形態では、Ｈｉ－ｐｕｌｓｅスパッタ法を使用し、ＡｌとＳｃを含むターゲットを用いて圧電層２４０の成膜を行う。スパッタの条件は、ステップ１０２の場合と同様であるが、成膜時間は、数時間要する。このとき、基板２１０の温度は、約２００℃～３５０℃で収束する。この圧電層２４０は、電極層２３０上の全面に形成される。圧電層２４０は、厚さが、１０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0059】
以上詳述した形態によれば、結晶性が良好なバッファ層２２０、電極層２３０を得ることができる。そして、その上に積層する圧電層２４０も結晶性を良好にすることができる。これは、単結晶からなるバッファ層２２０、電極層２３０、圧電層２４０を得ることができる、と言うこともできる。
圧電層２４０の結晶性を良好にすることで、高いＱ値を有するとともに、広い帯域を有するフィルタを実現することができる共振子や高周波フィルタを製造することが期待できる。つまり、従来は、高いＱ値と広い帯域幅とはトレードオフの関係にあったが、本実施の形態のフィルタは、これらを両立することが期待できる。
また、圧電層２４０の結晶性を良好にすることで、粒界が少なくなり、低損失となる。その結果、高いＱ値を実現しやすい。また、本実施の形態の積層体は、基板２１０からエピタキシャル成長を行うことで、低損失となりやすく、やはり高いＱ値を実現しやすい。また、本実施の形態の積層体は、高熱伝導であり、耐電圧性に優れる。そのため、排熱性が良好であり、出力が１０Ｗ以上の基地局向けのフィルタとして使用できる。さらに長寿命が期待できる。
圧電層２４０の結晶性を良好にすることで、高いＱ値を有するとともに、広い帯域を有するフィルタを実現することができる共振子や高周波フィルタを製造することが期待できる。つまり、従来は、高いＱ値と広い帯域幅とはトレードオフの関係にあったが、本実施の形態のフィルタは、これらを両立することが期待できる。
また、圧電層２４０の結晶性を良好にすることで、粒界が少なくなり、低損失となる。その結果、高いＱ値を実現しやすい。また、本実施の形態の積層体は、基板２１０からエピタキシャル成長を行うことで、低損失となりやすく、やはり高いＱ値を実現しやすい。また、本実施の形態の積層体は、高熱伝導であり、耐電圧性に優れる。そのため、排熱性が良好であり、出力が１０Ｗ以上の基地局向けのフィルタとして使用できる。さらに長寿命が期待できる。