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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】P2023097954
(43)【公開日】2023-07-10
(54)【発明の名称】圧電素子
(51)【国際特許分類】
H04R 17/02 20060101AFI20230703BHJP
H10N 30/853 20230101ALI20230703BHJP
H10N 30/87 20230101ALI20230703BHJP
H10N 30/06 20230101ALI20230703BHJP
H04R 17/00 20060101ALI20230703BHJP
【ＦＩ】
H04R17/02
H01L41/187
H01L41/047
H01L41/29
H04R17/00 330H
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021214371
(22)【出願日】2021-12-28
(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】榎本 哲也
(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
【テーマコード（参考）】
5D004
5D019
【Ｆターム（参考）】
5D004AA01
5D004BB00
5D004CC01
5D004DD03
5D004FF01
5D019AA21
5D019BB01
5D019BB12
5D019BB25
5D019BB30
(57)【要約】
【課題】圧電膜の誘電正接を低減可能な圧電素子を提供すること。
【解決手段】
圧電素子は、支持面１２１を有する支持体１０と、支持面に設けられる振動部２０と、を備える。振動部は、支持体と振動部との積層方向において並んで設けられる第１電極６１、圧電膜５０および第２電極６２を有するとともに、第１電極と第２電極との間の電気抵抗値を増大させる絶縁膜８０を有する。第１電極は、支持面に設けられるとともに、積層方向に貫通して形成される開口部６１２および支持面側とは反対側に形成される第１電極面６１１を有する。圧電膜は、第１電極面において開口部を跨って設けられるとともに、第１電極面側とは反対側に形成される圧電膜面５０１を有する。第２電極は、圧電膜面に設けられる。絶縁膜は、第１電極と第２電極との間であって、積層方向において少なくとも一部が開口部と重なる位置に設けられる。
【選択図】図１
【解決手段】
圧電素子は、支持面１２１を有する支持体１０と、支持面に設けられる振動部２０と、を備える。振動部は、支持体と振動部との積層方向において並んで設けられる第１電極６１、圧電膜５０および第２電極６２を有するとともに、第１電極と第２電極との間の電気抵抗値を増大させる絶縁膜８０を有する。第１電極は、支持面に設けられるとともに、積層方向に貫通して形成される開口部６１２および支持面側とは反対側に形成される第１電極面６１１を有する。圧電膜は、第１電極面において開口部を跨って設けられるとともに、第１電極面側とは反対側に形成される圧電膜面５０１を有する。第２電極は、圧電膜面に設けられる。絶縁膜は、第１電極と第２電極との間であって、積層方向において少なくとも一部が開口部と重なる位置に設けられる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧電素子であって、
支持面（１２１）を有する支持体（１０）と、
前記支持面に設けられる振動部（２０）と、を備え、
前記振動部は、前記支持体と前記振動部との積層方向において並んで設けられる第１電極（６１）、圧電膜（５０）および第２電極（６２）を有するとともに、前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗値を増大させる絶縁部（８０）を有し、
前記第１電極は、前記支持面に設けられるとともに、前記積層方向に貫通して形成される開口部（６１２）および前記支持面側とは反対側に形成される第１電極面（６１１）を有し、
前記圧電膜は、前記第１電極面において前記開口部を跨って設けられるとともに、前記第１電極面側とは反対側に形成される圧電膜面（５０１）を有し、
前記第２電極は、前記圧電膜面に設けられており、
前記絶縁部は、前記第１電極と前記第２電極との間であって、前記積層方向において少なくとも一部が前記開口部と重なる位置に設けられる圧電素子。
支持面（１２１）を有する支持体（１０）と、
前記支持面に設けられる振動部（２０）と、を備え、
前記振動部は、前記支持体と前記振動部との積層方向において並んで設けられる第１電極（６１）、圧電膜（５０）および第２電極（６２）を有するとともに、前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗値を増大させる絶縁部（８０）を有し、
前記第１電極は、前記支持面に設けられるとともに、前記積層方向に貫通して形成される開口部（６１２）および前記支持面側とは反対側に形成される第１電極面（６１１）を有し、
前記圧電膜は、前記第１電極面において前記開口部を跨って設けられるとともに、前記第１電極面側とは反対側に形成される圧電膜面（５０１）を有し、
前記第２電極は、前記圧電膜面に設けられており、
前記絶縁部は、前記第１電極と前記第２電極との間であって、前記積層方向において少なくとも一部が前記開口部と重なる位置に設けられる圧電素子。
【請求項2】
前記絶縁部は、前記圧電膜面に設けられ、
前記第２電極は、前記絶縁部を跨って前記圧電膜面に設けられる請求項１に記載の圧電素子。
前記第２電極は、前記絶縁部を跨って前記圧電膜面に設けられる請求項１に記載の圧電素子。
【請求項3】
前記圧電膜は、前記積層方向に互いに並んで形成される第１圧電膜（５１）および第２圧電膜（５２）を有し、
前記第１圧電膜は、前記第１電極面に設けられるとともに、前記第１電極面側とは反対側に形成される第１圧電膜面（５１１）を有し、
前記絶縁部は、前記第１圧電膜面に設けられるとともに、前記開口部を通過して前記積層方向に切ったときの所定の断面において、前記開口部の全部と前記積層方向において重なっており、
前記第２圧電膜は、前記絶縁部を跨って前記第１圧電膜面に設けられる請求項１に記載の圧電素子。
前記第１圧電膜は、前記第１電極面に設けられるとともに、前記第１電極面側とは反対側に形成される第１圧電膜面（５１１）を有し、
前記絶縁部は、前記第１圧電膜面に設けられるとともに、前記開口部を通過して前記積層方向に切ったときの所定の断面において、前記開口部の全部と前記積層方向において重なっており、
前記第２圧電膜は、前記絶縁部を跨って前記第１圧電膜面に設けられる請求項１に記載の圧電素子。
【請求項4】
前記第１圧電膜および前記第２圧電膜は、スカンジウムを含んで構成されるとともに、前記第１圧電膜の単位質量当たりのスカンジウムの量が前記第２圧電膜の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して少ない請求項３に記載の圧電素子。
【請求項5】
前記圧電膜は、前記積層方向に互いに並んで形成される第１圧電膜（５１）と、第２圧電膜（５３）と、第３圧電膜（５２）と、を有し、
前記第１圧電膜は、前記第１電極面に設けられるとともに、前記第１電極面側とは反対側に形成される第１圧電膜面（５１１）を有し、
前記絶縁部は、前記第１圧電膜面に設けられるとともに、前記開口部を通過して前記積層方向に切ったときの所定の断面において、前記開口部の全部と前記積層方向において重なっており、
前記第２圧電膜は、前記絶縁部を跨って前記第１圧電膜面に設けられるとともに、前記第１圧電膜面側とは反対側に形成される第２圧電膜面（５１３）を有し、
前記第３圧電膜は、前記第２圧電膜面に設けられる請求項１に記載の圧電素子。
前記第１圧電膜は、前記第１電極面に設けられるとともに、前記第１電極面側とは反対側に形成される第１圧電膜面（５１１）を有し、
前記絶縁部は、前記第１圧電膜面に設けられるとともに、前記開口部を通過して前記積層方向に切ったときの所定の断面において、前記開口部の全部と前記積層方向において重なっており、
前記第２圧電膜は、前記絶縁部を跨って前記第１圧電膜面に設けられるとともに、前記第１圧電膜面側とは反対側に形成される第２圧電膜面（５１３）を有し、
前記第３圧電膜は、前記第２圧電膜面に設けられる請求項１に記載の圧電素子。
【請求項6】
前記第１圧電膜、前記第２圧電膜および前記第３圧電膜は、スカンジウムを含んで構成されるとともに、前記第１圧電膜の単位質量当たりのスカンジウムの量が、前記第２圧電膜および前記第３圧電膜の少なくともどちらか一方の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して少ない請求項５に記載の圧電素子。
【請求項7】
前記第１圧電膜は、前記第１圧電膜面が前記第１電極面に向かって窪んで構成される圧電膜空間（５１２）を形成する圧電膜窪部（５１３）を有し、
前記絶縁部は、前記圧電膜空間に設けられるとともに、前記圧電膜窪部側とは反対側に形成される絶縁面（８０ｄ）が、前記第１圧電膜面における前記圧電膜窪部とは異なる面と連続した平面を形成する請求項３ないし６のいずれか１つに記載の圧電素子。
前記絶縁部は、前記圧電膜空間に設けられるとともに、前記圧電膜窪部側とは反対側に形成される絶縁面（８０ｄ）が、前記第１圧電膜面における前記圧電膜窪部とは異なる面と連続した平面を形成する請求項３ないし６のいずれか１つに記載の圧電素子。
【請求項8】
前記絶縁部は、前記所定の断面における前記積層方向に直交する断面幅方向の一方側に、前記積層方向において前記開口部に重ならない第１拡張部（８０ａ）を有するとともに、前記断面幅方向の他方側に、前記積層方向において前記開口部に重ならない第２拡張部（８０ｂ）を有し、
前記第１拡張部および前記第２拡張部は、前記断面幅方向の大きさが、前記絶縁部が設けられる前記圧電膜の前記積層方向の寸法の４倍以上である請求項３ないし７のいずれか１つに記載の圧電素子。
前記第１拡張部および前記第２拡張部は、前記断面幅方向の大きさが、前記絶縁部が設けられる前記圧電膜の前記積層方向の寸法の４倍以上である請求項３ないし７のいずれか１つに記載の圧電素子。
【請求項9】
前記第２圧電膜は、結晶構造を有し、
前記絶縁部は、前記第２圧電膜の結晶構造が自己配向可能な部材を含んでいる請求項３ないし８のいずれか１つに記載の圧電素子。
前記絶縁部は、前記第２圧電膜の結晶構造が自己配向可能な部材を含んでいる請求項３ないし８のいずれか１つに記載の圧電素子。
【請求項10】
前記絶縁部は、前記支持体とは異なる部材で構成されるとともに、前記開口部が形成される部位に対応する位置に形成されている請求項１ないし９のいずれか１つに記載の圧電素子。
【請求項11】
前記絶縁部は、アモルファス構造を有するアモルファス膜を含んでいる請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の圧電素子。
【請求項12】
前記絶縁部は、空隙を含んで構成されている請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、圧電素子に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、基板として機能するプレート状の振動板と、第１電極と、第２電極と、第１電極および第２電極の間に設けられる圧電体層とを備える圧電素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。この圧電素子において、第１電極は、基板の表面である第１の面に窪んで形成される凹部の内部に充填されており、当該第１の面と連続した平面を構成する上面を有する。また、圧電体層は、基板の第１の面および第１電極の上面が構成する連続した平面の上において、基板および第１電極を跨って形成されている。
【0003】
そして、特許文献１には、圧電体層の結晶成長の界面である基板の第１の面および第１電極の上面を連続した平面状に形成することで、圧電体層が結晶化する際の結晶成長が安定することが記載されている。以下、圧電体層を圧電膜とも呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１２－５９７７０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、発明者の鋭意検討によれば、基板および電極が連続した平面状に形成されても基板と電極との接続部分では僅かな段差が生じる。このため、基板および電極に跨って圧電膜を形成する際に、基板と電極との接続部分において結晶の異常粒が発生する虞があることが分かった。また、互いに異なる材料で構成される基板および電極に跨って圧電膜を形成する場合、圧電膜の当該跨る部分における結晶の配向性が乱れる虞があることが分かった。
【0006】
これら結晶の異常粒の発生や結晶の配向性の乱れは、圧電膜の誘電正接を悪化させ、圧電素子の感度を悪化させる要因となる。
【0007】
本開示は、圧電膜の誘電正接を低減可能な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】
【0008】
請求項１に記載の発明は、
圧電素子であって、
支持面（１２１）を有する支持体（１０）と、
支持面に設けられる振動部（２０）と、を備え、
振動部は、支持体と振動部との積層方向において並んで設けられる第１電極（６１）、圧電膜（５０）および第２電極（６２）を有するとともに、第１電極と第２電極との間の電気抵抗値を増大させる絶縁部（８０）を有し、
第１電極は、支持面に設けられるとともに、積層方向に貫通して形成される開口部（６１２）および支持面側とは反対側に形成される第１電極面（６１１）を有し、
圧電膜は、第１電極面において開口部を跨って設けられるとともに、第１電極面側とは反対側に形成される圧電膜面（５０１）を有し、
第２電極は、圧電膜面に設けられており、
絶縁部は、第１電極と第２電極との間であって、積層方向において少なくとも一部が開口部と重なる位置に設けられる。
圧電素子であって、
支持面（１２１）を有する支持体（１０）と、
支持面に設けられる振動部（２０）と、を備え、
振動部は、支持体と振動部との積層方向において並んで設けられる第１電極（６１）、圧電膜（５０）および第２電極（６２）を有するとともに、第１電極と第２電極との間の電気抵抗値を増大させる絶縁部（８０）を有し、
第１電極は、支持面に設けられるとともに、積層方向に貫通して形成される開口部（６１２）および支持面側とは反対側に形成される第１電極面（６１１）を有し、
圧電膜は、第１電極面において開口部を跨って設けられるとともに、第１電極面側とは反対側に形成される圧電膜面（５０１）を有し、
第２電極は、圧電膜面に設けられており、
絶縁部は、第１電極と第２電極との間であって、積層方向において少なくとも一部が開口部と重なる位置に設けられる。
【0009】
これによれば、積層方向において開口部と重なる位置に設けられる絶縁部によって、第１電極膜と第２電極膜との間の電気抵抗値を増加させることができる。このため、圧電膜における開口部に跨る部位に結晶性の異常が生じる場合であっても、絶縁部が設けられていない場合に比較して圧電膜の誘電正接の悪化を低減することができる。
【0010】
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】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
【0013】
【0014】
【0015】
支持体１０は、積層方向Ｄ１に並んで形成される支持基板１１および絶縁層１２を有する。支持基板１１は、例えば、シリコン基板等で構成されている。絶縁層１２は、支持基板１１上に形成され、例えば、酸化膜等で構成されている。絶縁層１２は、振動部２０が配置される支持面１２１を有する。
【0016】
振動部２０は、音圧等の圧力に応じた圧力検出信号を出力するセンシング部３０を構成するものであり、支持面１２１上に配置されている。そして、支持体１０には、振動部２０における内縁側を浮遊させるための凹部１０ａが形成されている。このため、振動部２０は、支持面１２１上に配置された支持領域２１ａと、支持領域２１ａと繋がっているとともに凹部１０ａ上で浮遊する浮遊領域２１ｂとを有する構成となっている。なお、凹部１０ａは、振動部２０側の開口端の形状が平面略矩形状とされている。したがって、浮遊領域２１ｂは、平面略矩形状とされている。
【0017】
浮遊領域２１ｂには、図２および図３に示すように、当該浮遊領域２１ｂを積層方向Ｄ１に貫通する分離用スリット４０が形成されている。本実施形態の分離用スリット４０は、浮遊領域２１ｂを４分割するように形成されている。詳しくは、分離用スリット４０は、浮遊領域２１ｂの中心部Ｃを通り、浮遊領域２１ｂの相対する角部に向かって延設されるように、２本形成されている。言い換えると、分離用スリット４０は、平面略矩形状とされた浮遊領域２１ｂの各角部から中心部Ｃに向かって延設されるとともに、中心部Ｃにて各分離用スリット４０が交差するように形成されている。
【0018】
これにより、浮遊領域２１ｂは、平面略三角形状とされた第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄに分離されている。具体的には、浮遊領域２１ｂは、浮遊領域２１ｂの中心部Ｃに向かって延びる長さが等しい２つの辺および当該２つの辺に連なる底辺を有する平面略二等辺三角形状の第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄによって構成されている。
【0019】
特に限定されるものではないが、本実施形態では、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄ同士の間隔、すなわち分離用スリット４０の幅が１μｍ程度とされている。また、本実施形態の分離用スリット４０は、浮遊領域２１ｂ内で終端するように形成されているが、支持領域２１ａまで延設されていてもよい。
【0020】
そして、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄは、上記の構成とされることにより、支持領域２１ａ側の端部が固定端とされ、支持領域２１ａと反対側の先端部が自由端とされたカンチレバーとされている。すなわち、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄは、支持領域２１ａと繋がった状態となっているとともに、片持ち支持された状態となっている。以下、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄにおける固定端側を第１領域Ｒ１、自由端側が第２領域Ｒ２とも呼ぶ。
【0021】
振動部２０は、シード層３１、圧電膜５０および圧電膜５０と接続される電極膜６０を有する。シード層３１は、支持面１２１上に形成され、例えば、薄膜形状の窒化アルミニウム、すなわちＡｌＮなどによって構成される。
【0022】
電極膜６０は、下層電極膜６１および上層電極膜６２を有する。振動部２０は、圧電膜５０の浮遊領域２１ｂに位置付けられる部位が下層電極膜６１および上層電極膜６２に挟み込まれた状態となっている。また、下層電極膜６１は、シード層３１を介して支持面１２１上に形成されている。下層電極膜６１は、支持面１２１側とは反対側に下層電極面６１１を有する。
【0023】
上層電極膜６２は、圧電膜５０上に形成されている。圧電膜５０は、下層電極面６１１側とは反対側に、上層電極膜６２が設けられる圧電膜面５０１を有する。換言すれば、上層電極膜６２は、圧電膜面５０１上に形成されている。
【0024】
また、振動部２０は、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値を増大させる後述の絶縁膜８０を有する。絶縁膜８０は、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間に設けられている。下層電極膜６１は、第１電極に対応し、下層電極面６１１は第１電極面に対応し、上層電極膜６２は、第２電極に対応し、絶縁膜８０が絶縁部に対応する。
【0025】
下層電極膜６１および上層電極膜６２は、エッチング法によって成膜されており、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに形成されている。また、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに形成される下層電極膜６１および上層電極膜６２は、平面略三角形状とされた第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄに対応する形状で形成されている。すなわち、下層電極膜６１および上層電極膜６２は、平面略三角形状で形成されており、当該三角形状の面積が第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄの面積より小さく形成されている。また、下層電極膜６１および上層電極膜６２は、積層方向Ｄ１において、少なくとも互いの一部が重なっている。本実施形態の下層電極膜６１および上層電極膜６２は、積層方向Ｄ１において互いの全てが重なっており、外縁が略同じ形状で形成されている。
【0026】
そして、本実施形態の下層電極膜６１および上層電極膜６２は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄにおける第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２のそれぞれに形成されている。また、第１領域Ｒ１に形成された下層電極膜６１および上層電極膜６２は、支持領域２１ａまで延設されていない。なお、第１領域Ｒ１に形成された下層電極膜６１および上層電極膜６２は、支持領域２１ａまで延設されて形成されていてもよい。下層電極膜６１および上層電極膜６２は、不図示の電気配線を介し、図２に示した支持領域２１ａに設けられる電極部７０に接続されている。
【0027】
第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに形成される下層電極膜６１および上層電極膜６２は、基本的な構成が互いに等しい。また、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれの下層電極膜６１と上層電極膜６２との間に形成される絶縁膜８０は、基本的な構成が互いに等しい。このため、以下では、第１振動領域２２ａに形成される下層電極膜６１、上層電極膜６２、絶縁膜８０の詳細について説明し、第２振動領域２２ｂ～第４振動領域２２ｄに形成される下層電極膜６１、上層電極膜６２、絶縁膜８０の詳細な説明を省略する場合がある。
【0028】
【0029】
具体的には、下層電極膜６１は、図３に示すように、下層第１スリット６１２によって、平面略二等辺三角形状の下層内側電極膜６１ａと、平面略台形状の下層外側電極膜６１ｂとの２つに分割されている。さらに、平面略台形状の下層外側電極膜６１ｂは、２つの下層第２スリット６１３によって、互いに異なる形状の３つの平面略台形状に分割されている。下層第１スリット６１２および下層第２スリット６１３は、下層電極膜６１を積層方向Ｄ１に貫通して形成されている。
【0030】
下層第１スリット６１２は、平面略二等辺三角形状の下層電極膜６１における底辺が延びる方向に沿って形成されている。すなわち、下層第１スリット６１２は、積層方向Ｄ１に直交する平面において、第１振動領域２２ａの底辺の中央から中心部Ｃに向かう方向に直交する方向に沿って形成されている。以下、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれの下層第１スリット６１２が延びる方向をスリット方向Ｄ２、スリット方向Ｄ２および積層方向Ｄ１に直交する方向をスリット幅方向Ｄ３とも呼ぶ。下層第１スリット６１２は開口部に対応し、スリット幅方向Ｄ３は断面幅方向に対応する。
【0031】
また、２つの下層第２スリット６１３は、平面略二等辺三角形状の下層電極膜６１における底辺を三等分する２点それぞれから下層内側電極膜６１ａの略中心に向かって延設されるように形成されている。このように形成される２つの下層第２スリット６１３は、互いに交差しない。
【0032】
上層電極膜６２は、図２に示すように、上層第１スリット６２２によって、平面略二等辺三角形状の上層内側電極膜６２ａと、平面略台形状の上層外側電極膜６２ｂとの２つに分割されている。さらに、平面略台形状の上層外側電極膜６２ｂは、２つの上層第２スリット６２３によって、互いに異なる形状の３つの平面略台形状に分割されている。上層第１スリット６２２および上層第２スリット６２３は、上層電極膜６２を積層方向Ｄ１に貫通して形成されている。
【0033】
上層第１スリット６２２は、スリット方向Ｄ２に沿って形成されている。すなわち、上層第１スリット６２２は、積層方向Ｄ１に直交する平面において、スリット幅方向Ｄ３に直交する方向に沿って形成されている。
【0034】
また、上層第１スリット６２２は、図１に示すように、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重ならないように、下層第１スリット６１２の形成位置に対してスリット幅方向Ｄ３にずれて形成されている。具体的には、上層第１スリット６２２は、下層第１スリット６１２に比較して支持領域２１ａに近い位置に形成されている。換言すれば、上層第１スリット６２２は、下層第１スリット６１２に比較して浮遊領域２１ｂの中心部Ｃから離れた位置に形成されている。上層第１スリット６２２は、上層内側電極膜６２ａを第２領域Ｒ２に位置付けるとともに、上層外側電極膜６２ｂを第１領域Ｒ１に位置付ける位置に形成されている。
【0035】
また、２つの上層第２スリット６２３は、平面略二等辺三角形状の上層電極膜６２における底辺を三等分する２点それぞれから上層内側電極膜６２ａの略中心に向かって延設されるように２本形成されている。このように形成される２つの上層第２スリット６２３は、互いに交差しない。また、２つの上層第２スリット６２３は、積層方向Ｄ１において下層第２スリット６１３と重なる位置に形成されている。
【0036】
このように形成される圧電素子１は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれにおいて、下層内側電極膜６１ａおよび上層内側電極膜６２ａが積層方向Ｄ１において圧電膜５０を介して互いに対向する。また、圧電素子１は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれにおいて、３つの下層外側電極膜６１ｂおよび３つの上層外側電極膜６２ｂが積層方向Ｄ１において圧電膜５０を介して互いに対向する。
【0037】
さらに、圧電素子１は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれにおいて、３つの下層外側電極膜６１ｂの一部および上層内側電極膜６２ａの一部が積層方向Ｄ１において圧電膜５０を介して互いに対向する。ただし、圧電素子１は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれにおいて、下層内側電極膜６１ａおよび上層外側電極膜６２ｂが積層方向Ｄ１において対向しない。
【0038】
本実施形態では、下層内側電極膜６１ａのスリット幅方向Ｄ３における固定端側の端部が上層内側電極膜６２ａのスリット幅方向Ｄ３における固定端側の端部よりも自由端側に位置付けられている。これに対して、下層外側電極膜６１ｂのスリット幅方向Ｄ３における自由端側の端部は、上層外側電極膜６２ｂのスリット幅方向Ｄ３における自由端側の端部よりも自由端側に位置付けられている。
【0039】
また、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに形成される下層電極膜６１は、下層配線部６１ｃを介して互いに電気的に直列に接続されている。また、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに形成される上層電極膜６２は、上層配線部６２ｃを介して互いに電気的に直列に接続されている。
【0040】
これにより、浮遊領域２１ｂは、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれにおいて、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間に容量が構成された状態となる。
【0041】
特に限定されるものではないが、本実施形態では、下層電極膜６１および上層電極膜６２は、モリブデンで構成されている。なお、下層電極膜６１および上層電極膜６２は、モリブデンの他に、チタン、プラチナ、アルミニウム、ルテニウム、シリコン等のいずれか１つを主成分とする金属材料を用いて構成されていてもよい。また、下層電極膜６１および上層電極膜６２を構成するこれらの材料は、絶縁層１２よりも圧電膜５０に格子状数が近い材料である。
【0042】
圧電膜５０は、下層第１スリット６１２および下層第２スリット６１３が形成された下層電極膜６１の下層電極面６１１に形成されている。すなわち、圧電膜５０は、下層第１スリット６１２および下層第２スリット６１３に充填されるとともに、下層第１スリット６１２および下層第２スリット６１３を跨って下層電極面６１１上に形成されている。
【0043】
特に限定されるものではないが、本実施形態では、圧電膜５０は、スカンジウムを含んで構成される。例えば、圧電膜５０は、窒化スカンジウムアルミニウム、すなわちＳｃＡｌＮで構成される。
【0044】
圧電膜５０が窒化スカンジウムアルミニウムで構成される場合、圧電膜５０の単位質量当たりに含まれるスカンジウムの質量を多くするほど圧電素子１の音圧の検出感度を向上させ易い。すなわち、窒化スカンジウムアルミニウムで構成される圧電膜５０におけるスカンジウムの濃度が高いほど圧電素子１の音圧の検出感度を向上させ易い。このため、本実施形態では、圧電膜５０を、比較的スカンジウムの濃度が高い窒化スカンジウムアルミニウムで構成している。
【0045】
また、本実施形態のセンシング部３０は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれにおける電荷の変化を１つの圧力検出信号として出力するように構成されている。つまり、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄは、電気的に直列に接続されている。
【0046】
続いて、絶縁膜８０について説明する。本実施形態の絶縁膜８０は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに形成される下層電極膜６１と上層電極膜６２との間であって、積層方向Ｄ１において少なくとも一部が下層第１スリット６１２と重なる位置に設けられている。具体的には、絶縁膜８０は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれにおける下層電極面６１１から離れた位置において、下層電極面６１１と上層電極膜６２との間に略平面薄膜形状に形成されている。本実施形態では、絶縁膜８０は、下層電極面６１１上に形成された圧電膜５０の圧電膜面５０１上に設けられており、圧電膜５０と上層電極膜６２との間に挟み込まれている。
【0047】
また、絶縁膜８０は、積層方向Ｄ１において、下層第１スリット６１２におけるスリット方向Ｄ２の一方側の端部から他方側の端部に至るまで重なる位置に形成されている。さらに、絶縁膜８０は、図１に示すように、積層方向Ｄ１に切ったときの断面において、下層第１スリット６１２の全部と積層方向Ｄ１において重なっており、下層第１スリット６１２を跨って形成されている。換言すれば、絶縁膜８０は、積層方向Ｄ１から視て、図１に示す断面において、下層第１スリット６１２の全部を覆っている。
【0048】
そして、絶縁膜８０は、スリット幅方向Ｄ３の大きさが、下層第１スリット６１２におけるスリット幅方向Ｄ３の大きさよりも大きく形成されている。ただし、絶縁膜８０は、図１に示す断面において、上層第１スリット６２２と積層方向Ｄ１において重ならない位置に形成されている。
【0049】
ここで、絶縁膜８０は、図１に示す断面におけるスリット幅方向Ｄ３の一方側に、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２に重ならない第１拡張部８０ａを有する。また、絶縁膜８０は、図１に示す断面におけるスリット幅方向Ｄ３の他方側に、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２に重ならない第２拡張部８０ｂを有する。
【0050】
第１拡張部８０ａは、スリット幅方向Ｄ３の大きさである第１拡張幅Ｌ１が、圧電膜５０の積層方向Ｄ１の寸法である圧電膜厚ｔの４倍以上に設定されている。また、第２拡張部８０ｂは、スリット幅方向Ｄ３の大きさである第２拡張幅Ｌ２が、圧電膜厚ｔの４倍以上に設定されている。なお、図１においては、圧電膜５０を見易くするため、第１拡張部８０ａおよび第２拡張部８０ｂの積層方向Ｄ１の寸法に比較して圧電膜５０の積層方向Ｄ１の寸法を拡大して記載している。
【0051】
そして、絶縁膜８０は、支持体１０とは異なる部材であって、圧電膜５０に比較して電気抵抗値が大きく、且つ、圧電膜５０に比較して誘電率が小さい部材で構成されている。例えば、絶縁膜８０は、原子が不規則に配列したアモルファス状態で固体化され、比較的欠陥密度が小さい、または、欠陥が無いアモルファス膜を含んで構成されている。具体的には、絶縁膜８０は、窒化ケイ素、すなわちＳｉＮ、酸化アルミニウム、すなわちＡｌ２Ｏ３、窒化アルミニウム、すなわちＡＬＮ、二酸化ケイ素、すなわちＳｉＯ２等で構成される。絶縁膜８０は、スパッタ法やＣＶＤ（Chemical Vapor Depositionの略）法等によって、圧電膜面５０１上に成膜されている。
【0052】
絶縁膜８０は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれにおける下層電極膜６１に形成される下層第１スリット６１２それぞれに対応する位置に複数形成されている。すなわち、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに形成される絶縁膜８０は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれの下層第１スリット６１２が形成される部位に対応する位置に島状に分布して互いに離隔して形成されている。そして、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれの上層電極膜６２は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに設けられる絶縁膜８０を跨って圧電膜面５０１上に設けられている。
【0053】
このような構成される圧電素子１は、センシング部３０である第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄに音圧が印加されると、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄが振動する。この場合、例えば、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれの第２領域Ｒ２側、すなわち自由端側が上方に変位した場合、圧電膜５０の下方側の部位に引張応力が発生し、圧電膜５０の上方側の部位に圧縮応力が発生する。したがって、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに設けられる下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電荷を取り出すことにより、音圧が検出される。
【0054】
また、圧電素子１は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄにおいて、第１領域Ｒ１側が固定端とされ、第２領域Ｒ２側の先端部が自由端とされた片持ち支持構造で構成されている。このため、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに設けられる圧電膜５０に発生する応力は、片持ち支持構造で構成されない場合に比較して音圧の検出感度を向上させることができる。
【0055】
また、下層第１スリット６１２および上層第１スリット６２２は、積層方向Ｄ１において互いに重ならないようにスリット幅方向Ｄ３にずれて形成されている。このため、下層第１スリット６１２および上層第１スリット６２２が積層方向Ｄ１において互いに重なる位置に形成される場合に比較して、センシング部３０の剛性が低下し難い。このため、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれが変位する際に、センシング部３０が破損し難くなる。
【0056】
ところで、本実施形態の圧電膜５０は、窒化スカンジウムアルミニウムで構成されている。また、当該圧電膜５０は、モリブデンを用いてエッチングによって形成された下層電極膜６１の下層電極面６１１上において、下層第１スリット６１２に跨って成膜される。このため、下層電極膜６１とは異なる部材によって構成される圧電膜５０が下層電極面６１１上に成膜されるにあたり、圧電膜５０は、下層第１スリット６１２に跨って形成される部位において結晶化する際の結晶成長が安定し難い。したがって、圧電膜５０には、下層第１スリット６１２に跨る部位に結晶の異常粒が発生し、結晶性異常部Ｄが発生する。
【0057】
そして、結晶の異常粒の発生に起因する結晶性異常部Ｄは、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２から離れるほど、下層第１スリット６１２の縁を基準に、下層第１スリット６１２の中心から離れるように拡散して発生する。換言すれば、結晶性異常部Ｄは、下層電極面６１１における下層第１スリット６１２が形成される部位から上層電極膜６２に向かって放射線状に拡がる。なお、図１に示す破線は、圧電膜５０に発生する結晶性異常部Ｄを示す。
【0058】
このような結晶性異常部Ｄの発生は、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値を減少させ、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間においてリーク電流が流れる要因となる。そして、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間にリーク電流が流れると、圧電素子１の誘電正接、すなわち誘電損失が悪化し、圧電素子１の音圧の検出感度が悪化する要因となる。また、本実施形態の圧電膜５０は、窒化スカンジウムアルミニウムで構成されるところ、モリブデンで形成された下層電極面６１１上に窒化スカンジウムアルミニウムを形成する場合、スカンジウムの濃度が高いほど結晶性異常部Ｄが発生し易い。
【0059】
圧電素子１の誘電正接ｔａｎδは、以下の数式１で表される。
【0060】
（数１）
ｔａｎδ＝１／ω×Ｒｐ×Ｃｐ
なお、数式１において、ωは、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間に発生する電界の角周波数を示す。また、Ｒｐは、圧電素子１の電気抵抗値を示す。そして、Ｃｐは、圧電素子１の静電容量を示す。また、数式１で表される圧電素子１の誘電正接ｔａｎδは、圧電素子１の電気抵抗値Ｒｐ、すなわち下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値が大きいほど小さくなる。
ｔａｎδ＝１／ω×Ｒｐ×Ｃｐ
なお、数式１において、ωは、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間に発生する電界の角周波数を示す。また、Ｒｐは、圧電素子１の電気抵抗値を示す。そして、Ｃｐは、圧電素子１の静電容量を示す。また、数式１で表される圧電素子１の誘電正接ｔａｎδは、圧電素子１の電気抵抗値Ｒｐ、すなわち下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値が大きいほど小さくなる。
【0061】
これに対して、本実施形態では、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値を増大させる絶縁膜８０が、下層電極面６１１と上層電極膜６２との間であって、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重なる位置に設けられている。
【0062】
これによれば、絶縁膜８０によって、圧電膜５０における積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重なる部位の下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値を増加させることができる。このため、圧電膜５０における下層第１スリット６１２に跨る部位に結晶性異常部Ｄが生じる場合であっても、圧電膜５０の誘電正接ｔａｎδの悪化を低減することができる。したがって、絶縁膜８０が設けられていない場合に比較して、圧電素子１の音圧の検出感度を向上させることができる。
【0063】
特に、本実施形態の圧電素子１は、圧電膜５０が比較的スカンジウムの濃度が高い窒化スカンジウムアルミニウムで構成されることに起因して、結晶性異常部Ｄが発生し易い構成である。しかしながら、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間に絶縁膜８０を設けることによって、圧電膜５０の誘電正接ｔａｎδの悪化を低減することができる。このため、スカンジウムの濃度を比較的高くすることによって圧電素子１の音圧の検出感度を向上させつつ、スカンジウムの濃度を比較的高くすることに起因する圧電素子１の音圧の検出感度の低下を抑制することができる。
【0064】
また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【0065】
（１）上記実施形態では、絶縁膜８０は、圧電膜面５０１に設けられる。上層電極膜６２は、絶縁膜８０を跨って圧電膜面５０１に設けられる。
【0066】
これによれば、絶縁膜８０を圧電膜５０の内部に形成する構成に比較して容易に絶縁膜８０を圧電素子１に配置することができる。
【0067】
（２）上記実施形態では、絶縁膜８０は、図１に示す断面における積層方向Ｄ１に直交するスリット幅方向Ｄ３の一方側に、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２に重ならない第１拡張部８０ａを有する。さらに、絶縁膜８０は、スリット幅方向Ｄ３の他方側に、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２に重ならない第２拡張部８０ｂを有する。そして、第１拡張部８０ａおよび第２拡張部８０ｂは、スリット幅方向Ｄ３の大きさが、絶縁膜８０が設けられる圧電膜５０の積層方向Ｄ１の寸法の４倍以上に形成されている。
【0068】
ところで、圧電膜５０に発生する結晶の異常粒に起因する結晶性異常部Ｄは、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２から離れるほど、下層第１スリット６１２の縁を基準に、下層第１スリット６１２の中心から離れるように拡散して発生する。このため、圧電膜５０に発生する結晶性異常部Ｄは、上層電極膜６２に近づくほど、積層方向Ｄ１に直交する断面において、断面積が大きくなる。
【0069】
そして、結晶性異常部Ｄが下層第１スリット６１２から上層電極膜６２に至った際に、結晶性異常部Ｄの積層方向Ｄ１に直交する断面積が最大となる。発明者の鋭意検討によれば、結晶性異常部Ｄが上層電極膜６２に至った際の下層第１スリット６１２の縁から結晶性異常部Ｄの端部までのスリット幅方向Ｄ３における距離は、圧電膜厚ｔの約４倍であることが分かった。
【0070】
また、このように上層電極膜６２に向かって拡散して結晶性異常部Ｄが発生する圧電膜５０において、絶縁膜８０が結晶性異常部Ｄの発生部位を覆う範囲が大きいほど下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値が大きくできることが分かった。
【0071】
ここで、図４において、絶縁膜８０を圧電膜面５０１に設ける際において、絶縁膜８０の積層方向Ｄ１に直交する断面積を変化させた際の下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値を測定した実験結果を示す。
【0072】
当該実験では、下層第１スリット６１２のスリット幅方向Ｄ３の大きさと絶縁膜８０のスリット幅方向Ｄ３の大きさとを等しく設定した場合を基準とした。そして、下層第１スリット６１２のスリット幅方向Ｄ３の大きさに対して絶縁膜８０のスリット幅方向Ｄ３の大きさを変化させた際の下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値の変化を測定した。
【0073】
図４に示すように、下層第１スリット６１２のスリット幅方向Ｄ３の大きさに対して絶縁膜８０のスリット幅方向Ｄ３の大きさが小さい場合、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値が基準より小さくなる。また、下層第１スリット６１２のスリット幅方向Ｄ３の大きさに対して絶縁膜８０のスリット幅方向Ｄ３の大きさが大きい場合、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値が基準より大きくなる。すなわち、本実施形態のように、絶縁膜８０が積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２に重ならない第１拡張部８０ａおよび第２拡張部８０ｂを有する構成とした場合、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値を基準より大きくできる。
【0074】
そして、第１拡張幅Ｌ１および第２拡張幅Ｌ２が、圧電膜５０の積層方向Ｄ１の寸法、すなわち圧電膜厚ｔの４倍に設定した場合、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値がほぼ最大値となる。換言すれば、第１拡張部８０ａおよび第２拡張部８０ｂを有する絶縁膜８０が圧電膜面５０１における結晶性異常部Ｄの形成範囲の全てを覆うことによって、圧電素子１の電気抵抗値Ｒｐをほぼ最大にできる。
【0075】
なお、第１拡張幅Ｌ１および第２拡張幅Ｌ２を圧電膜厚ｔの４倍より大きく設定した場合、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値がほぼ一定となる。このため、第１拡張部８０ａおよび第２拡張部８０ｂは、スリット幅方向Ｄ３の大きさが、絶縁膜８０が設けられる圧電膜５０の積層方向Ｄ１の寸法の４倍以上に形成されている。そして、本実施形態では、第１拡張部８０ａおよび第２拡張部８０ｂは、スリット幅方向Ｄ３の大きさを必要以上に大きく形成していない。第１拡張部８０ａおよび第２拡張部８０ｂは、スリット幅方向Ｄ３の大きさが、絶縁膜８０が設けられる圧電膜５０の積層方向Ｄ１の寸法の１００倍以下に形成されている。
【0076】
このため、本実施形態によれば、第１拡張幅Ｌ１および第２拡張幅Ｌ２を圧電膜厚ｔの４倍より小さく設定する場合に比較して、圧電膜５０の結晶性異常部Ｄに起因する誘電正接ｔａｎδの悪化をさらに低減することができる。また、第１拡張部８０ａおよび第２拡張部８０ｂのスリット幅方向Ｄ３の大きさを必要以上に大きくしないことによって、下層電極膜６１および上層電極膜６２の互いの電極の有効範囲を確保できる。
【0077】
（３）上記実施形態では、絶縁膜８０は、支持体１０とは異なる部材で構成されるとともに、下層第１スリット６１２が形成される部位に対応する位置に形成されている。
【0078】
ところで、圧電素子１は、外部温度の変化によって変形する虞があるところ、互いに異なる部材で構成される支持体１０および絶縁膜８０の熱膨張係数の差によって、圧電素子１が積層方向Ｄ１に反る虞がある。これに対して、絶縁膜８０を下層第１スリット６１２に対応する部位のみに限定して形成することで、外部温度の変化によって圧電素子１が変形する際に、絶縁膜８０を圧電膜面５０１上の全体に形成する場合に比較して圧電素子１の反りを抑制することができる。したがって、本実施形態の圧電素子１の上記構成によって、外部温度の変化に起因する音圧の検出結果のバラツキを抑制することができ、圧電素子１の音圧の検出感度を上昇させることができる。
【0079】
（４）上記実施形態では、絶縁膜８０は、アモルファス構造を有するアモルファス膜を含んでいる構成されている。
【0080】
これによれば、絶縁膜８０が、アモルファス膜を含んでいない場合に比較して、圧電膜５０における下層第１スリット６１２を跨る部位に生じる結晶性異常部Ｄが積層方向Ｄ１に伝達され難くなる。したがって、圧電膜５０における下層第１スリット６１２を跨る部位に生じる結晶性異常部Ｄに起因する圧電膜５０の誘電正接ｔａｎδの悪化をさらに低減することができる。
【0081】
なお、本実施形態の圧電素子１を製造するには、まず、支持基板１１上に絶縁層１２が配置された支持体１０を用意し、当該支持体１０上に、シード層３１、下層電極膜６１および圧電膜５０をこの順に成膜する。下層電極膜６１は、モリブデンで構成される。圧電膜５０は、比較的スカンジウムの濃度が高い窒化スカンジウムアルミニウムで構成される。
【0082】
そして、圧電膜５０の圧電膜面５０１上であって、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重なる位置に絶縁膜８０をパターニングによって成膜し、当該絶縁膜８０を跨って圧電膜面５０１上に上層電極膜６２を成膜する。絶縁膜８０は、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、二酸化ケイ素で構成される。上層電極膜６２は、モリブデンで構成されている。これら、下層電極膜６１および上層電極膜６２は、一般的なエッチング法等によって成膜される。また、圧電膜５０および絶縁膜８０一般的なスパッタ法やＣＶＤ法等によって成膜される。これにより、支持体１０上に振動部２０が配置された上記の圧電素子１が製造される。
【0083】
（第１実施形態の変形例）
上述の第１実施形態では、絶縁膜８０が、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、二酸化ケイ素等で構成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、絶縁膜８０は、これら窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、二酸化ケイ素のうちのいずれか２つ以上の部材が積層されて形成される構成であってもよい。
上述の第１実施形態では、絶縁膜８０が、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、二酸化ケイ素等で構成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、絶縁膜８０は、これら窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、二酸化ケイ素のうちのいずれか２つ以上の部材が積層されて形成される構成であってもよい。
【0084】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図５を参照して説明する。本実施形態では、圧電膜５０の構成および絶縁膜８０の形成位置が第１実施形態と相違している。これ以外は、第１実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第２実施形態について、図５を参照して説明する。本実施形態では、圧電膜５０の構成および絶縁膜８０の形成位置が第１実施形態と相違している。これ以外は、第１実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0085】
本実施形態の圧電膜５０は、下層電極面６１１に設けられる下層圧電膜５１と、下層圧電膜５１上に積層される上層圧電膜５２とに分割されている。すなわち、圧電膜５０は、積層方向Ｄ１に並んで形成される下層圧電膜５１および上層圧電膜５２を有する。つまり、振動部２０における下層圧電膜５１および上層圧電膜５２は、下層電極膜６１と上層電極膜６２とで挟み込まれた状態となっている。
【0086】
そして、本実施形態のセンシング部３０は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄがバイモルフ構造とされており、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに下層圧電膜５１および上層圧電膜５２が形成されている。第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄに形成されるそれぞれの下層圧電膜５１および上層圧電膜５２は、積層方向Ｄ１の寸法が互いに略等しくなっている。また、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２それぞれの積層方向Ｄ１の寸法は、第１実施形態の圧電膜５０の積層方向Ｄ１の寸法の略半分である。
【0087】
また、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄに形成されるそれぞれの下層圧電膜５１は、下層電極面６１１側とは反対側に下層圧電膜面５１１を有する。そして、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄに形成されるそれぞれの上層圧電膜５２は、下層圧電膜面５１１側とは反対側に上層圧電膜面５２１を有する。本実施形態の下層圧電膜５１は、第１圧電膜に対応し、下層圧電膜面５１１は、第１圧電膜面に対応し、上層圧電膜５２は、第２圧電膜に対応する。
【0088】
本実施形態の絶縁膜８０は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに形成される下層電極膜６１と上層電極膜６２との間であって、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重なる位置に設けられている。具体的には、絶縁膜８０は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに形成される下層圧電膜面５１１上であって、下層電極面６１１から離れた位置に略平面薄膜形状に形成されている。また、絶縁膜８０は、第１実施形態と同様に、アモルファス膜を含んで構成されている。
【0089】
絶縁膜８０は、図５に示すように、積層方向Ｄ１に切ったときの断面において、下層第１スリット６１２の全部と積層方向Ｄ１において重なっており、下層第１スリット６１２を跨って形成されている。また、絶縁膜８０は、図５に示す断面に示すように、第１拡張部８０ａおよび第２拡張部８０ｂを有する。
【0090】
第１拡張部８０ａは、第１拡張幅Ｌ１が、下層圧電膜５１の積層方向Ｄ１の寸法である第１圧電膜厚ｔ１の４倍以上となるように形成されている。また、第２拡張部８０ｂは、第２拡張幅Ｌ２が、第１圧電膜厚ｔ１の４倍以上となるように形成されている。ただし、本実施形態の絶縁膜８０における第１拡張幅Ｌ１および第２拡張幅Ｌ２は、第１実施形態の絶縁膜８０における第１拡張幅Ｌ１および第２拡張幅Ｌ２より小さく形成されている。
【0091】
また、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２は、第１実施形態と同様に、窒化スカンジウムアルミニウムで構成されている。そして、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２は、互いの単位質量当たりに含まれるスカンジウムの質量が略等しくなっている。すなわち、窒化スカンジウムアルミニウムで構成される下層圧電膜５１および上層圧電膜５２は、スカンジウムの濃度が互いに略等しくなっている。
【0092】
そして、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれの上層圧電膜５２は、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれに設けられる絶縁膜８０を跨って下層圧電膜面５１１上に設けられている。また、第１振動領域２２ａ～第４振動領域２２ｄそれぞれの上層電極膜６２は、上層圧電膜面５２１上に形成されている。
【0093】
このように、本実施形態の圧電素子１において、絶縁膜８０は、下層圧電膜面５１１に設けられ、下層第１スリット６１２を通過して積層方向Ｄ１に切ったときの図５に示す断面において、下層第１スリット６１２の全部と積層方向Ｄ１において重なっている。そして、上層圧電膜５２は、絶縁膜８０を跨って下層圧電膜面５１１に設けられる。
【0094】
これによれば、絶縁膜８０を下層圧電膜５１の下層圧電膜面５１１上に形成することによって、上層圧電膜面５２１上に形成する構成に比較して、絶縁膜８０を下層第１スリット６１２に近付けることができる。
【0095】
ところで、第１実施形態で記載したように、下層第１スリット６１２を跨る部位に生じる結晶性異常部Ｄは、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２から離れるほど、下層第１スリット６１２の縁を基準に、放射線状に拡散して発生する。そして、結晶性異常部Ｄの積層方向Ｄ１に直交する断面積は、下層第１スリット６１２から離れるにしたがい大きくなる。
【0096】
このため、拡散して発生する結晶性異常部Ｄの拡散範囲の全てを覆うように絶縁膜８０を形成する場合、絶縁膜８０を配置する位置が下層第１スリット６１２から離れるほど絶縁膜８０のスリット幅方向Ｄ３の大きさを大きくする必要がある。
【0097】
これに対して、本実施形態では絶縁膜８０を下層圧電膜面５１１上に形成することによって、上層圧電膜面５２１上に形成する場合に比較して、絶縁膜８０を下層第１スリット６１２に近付けることができる。これによれば、絶縁膜８０を積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２の全部と重なるように形成する際に、絶縁膜８０を上層圧電膜面５２１上に形成する場合に比較して、絶縁膜８０の積層方向Ｄ１に直交する断面積を小さくすることができる。
【0098】
このため、下層電極膜６１と上層電極膜６２とが対向する範囲のうち絶縁膜８０を挟まない部位を大きくできる。すなわち、下層電極膜６１および上層電極膜６２の互いの電極の有効範囲を拡大できる。
【0099】
また、絶縁膜８０を下層圧電膜面５１１上に形成することによって、結晶性異常部Ｄが下層電極膜６１から上層電極膜６２に向かって発生する際に、上層圧電膜５２における絶縁膜８０を跨る部位の上方に結晶性異常部Ｄが発生し難くなる。すなわち、下層圧電膜５１に結晶性異常部Ｄが発生する場合であっても、リーク電流が下層電極膜６１から上層電極膜６２へ流れ難くなる。したがって、下層圧電膜５１の結晶性異常部Ｄに起因する誘電正接ｔａｎδの悪化を低減しつつ、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の静電容量を確保できる。
【0100】
なお、本実施形態の圧電素子１を製造するには、下層電極膜６１上に、下層圧電膜５１、絶縁膜８０、および上層圧電膜５２をこの順に成膜することにより、支持体１０上に振動部２０が配置された上記の構成とすることができる。
【0101】
（第２実施形態の第１の変形例）
上述の第２実施形態では、絶縁膜８０が略平面薄膜形状に形成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、絶縁膜８０は、図６に示すように、下層第１スリット６１２に向かって窪んで形成される絶縁窪部８０ｃを有する構成であってもよい。すなわち、絶縁膜８０は、くさび形状に形成されていてもよい。
上述の第２実施形態では、絶縁膜８０が略平面薄膜形状に形成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、絶縁膜８０は、図６に示すように、下層第１スリット６１２に向かって窪んで形成される絶縁窪部８０ｃを有する構成であってもよい。すなわち、絶縁膜８０は、くさび形状に形成されていてもよい。
【0102】
これによれば、絶縁窪部８０ｃによって、下層圧電膜５１の結晶性異常部Ｄが発生する部位において、積層方向Ｄ１に直交する平面方向の電気抵抗値を増加させて、リーク電流が当該平面方向に流れることを抑制できる。
【0103】
（第２実施形態の第２の変形例）
上述の第２実施形態では、絶縁膜８０がアモルファス膜を含んでいる構成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、絶縁膜８０は、上層圧電膜５２の結晶構造が自己配向可能な部材を含んで構成されていてもよい。例えば、絶縁膜８０は、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、五酸化タンタル等の材料を含んで構成されてもよい。
上述の第２実施形態では、絶縁膜８０がアモルファス膜を含んでいる構成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、絶縁膜８０は、上層圧電膜５２の結晶構造が自己配向可能な部材を含んで構成されていてもよい。例えば、絶縁膜８０は、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、五酸化タンタル等の材料を含んで構成されてもよい。
【0104】
これによれば、絶縁膜８０が、上層圧電膜５２の結晶構造が自己配向可能な部材を含んでいない構成に比較して上層圧電膜５２の電気抵抗値を向上させることができる。したがって、圧電膜５０における下層第１スリット６１２を跨る部位に生じる結晶性異常部Ｄに起因する圧電膜５０の誘電正接ｔａｎδの悪化をさらに低減することができる。
【0105】
（第２実施形態の第３の変形例）
上述の第２実施形態では、平面形状の下層圧電膜面５１１上に絶縁膜８０が形成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、図７に示すように、絶縁膜８０は、下層圧電膜面５１１において下層電極面６１１に向かって窪んで構成される圧電膜空間５１２を形成する圧電膜窪部５１３に充填される構成であってもよい。この場合、絶縁膜８０は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polisherの略）法やエッチバック法等によって、下層圧電膜面５１１における圧電膜窪部５１３とは異なる面と連続した平面を形成する構成であってもよい。
上述の第２実施形態では、平面形状の下層圧電膜面５１１上に絶縁膜８０が形成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、図７に示すように、絶縁膜８０は、下層圧電膜面５１１において下層電極面６１１に向かって窪んで構成される圧電膜空間５１２を形成する圧電膜窪部５１３に充填される構成であってもよい。この場合、絶縁膜８０は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polisherの略）法やエッチバック法等によって、下層圧電膜面５１１における圧電膜窪部５１３とは異なる面と連続した平面を形成する構成であってもよい。
【0106】
これによれば、上層圧電膜５２が形成される部位が連続した平面状になる。このため、上層圧電膜５２が結晶化する際に結晶の異常の発生が抑制されるので、誘電正接ｔａｎδの悪化を低減することができる。
【0107】
（第２実施形態の第４の変形例）
上述の第２実施形態では、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２の積層方向Ｄ１の寸法が互いに略等しくなっている例について説明したが、これに限定されない。例えば、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２は、積層方向Ｄ１の寸法が互いに異なっていてもよい。すなわち、下層圧電膜５１は、積層方向Ｄ１の寸法が上層圧電膜５２の積層方向Ｄ１の寸法よりも小さくてもよいし、大きくてもよい。
上述の第２実施形態では、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２の積層方向Ｄ１の寸法が互いに略等しくなっている例について説明したが、これに限定されない。例えば、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２は、積層方向Ｄ１の寸法が互いに異なっていてもよい。すなわち、下層圧電膜５１は、積層方向Ｄ１の寸法が上層圧電膜５２の積層方向Ｄ１の寸法よりも小さくてもよいし、大きくてもよい。
【0108】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図８を参照して説明する。本実施形態では、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２のスカンジウムの濃度が互い異なる点が第２実施形態と相違している。これ以外は、第２実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第２実施形態と異なる部分について主に説明し、第２実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第３実施形態について、図８を参照して説明する。本実施形態では、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２のスカンジウムの濃度が互い異なる点が第２実施形態と相違している。これ以外は、第２実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第２実施形態と異なる部分について主に説明し、第２実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0109】
本実施形態の圧電膜５０は、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２がスカンジウムを含む窒化スカンジウムアルミニウムで構成されている。そして、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２は、スカンジウムの濃度が互い異なって形成されている。具体的には、図８に示すように、下層圧電膜５１の単位質量当たりのスカンジウムの量が上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して少なくなっている。すなわち、下層圧電膜５１は、上層圧電膜５２に比較してスカンジウムの濃度が低くなっている。なお、本実施形態の下層圧電膜５１のスカンジウムの濃度は、第２実施形態における下層圧電膜５１および上層圧電膜５２のスカンジウムの濃度よりも低くなっている。
【0110】
なお、図８において、スカンジウムの濃度の差異をハッチングのピッチの差異で表している。そして、ハッチングのピッチが小さい上層圧電膜５２に比較してハッチングのピッチが大きい下層圧電膜５１が上層圧電膜５２よりもスカンジウムの濃度が小さくなっている。
【0111】
ところで、第１実施形態で記載したように、圧電素子１は、圧電膜５０の単位質量当たりに含まれるスカンジウムの質量を多くするほど圧電素子１の音圧の検出感度を向上させ易い。しかしながら、圧電素子１は、圧電膜５０の単位質量あたりのスカンジウムの量が多いほど、圧電膜５０における下層第１スリット６１２を跨る部位に結晶性異常部Ｄが発生し易い。
【0112】
これに対して、本実施形態の圧電素子１は、下層第１スリット６１２を跨って構成される下層圧電膜５１の単位質量あたりのスカンジウムの量が上層圧電膜５２の単位質量あたりのスカンジウムの量に比較して少なく形成されている。このため、下層圧電膜５１における下層第１スリット６１２を跨る部位への結晶性異常部Ｄの発生を抑制することができる。したがって、下層圧電膜５１の単位質量当たりのスカンジウムの量が上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して多い構成に比較して、下層圧電膜５１に発生する結晶性異常部Ｄに起因する誘電正接ｔａｎδの悪化を低減することができる。
【0113】
（第３実施形態の変形例）
上述の第３実施形態では、下層圧電膜５１の単位質量当たりのスカンジウムの量が上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して少なくなっている例について説明したが、これに限定されない。下層圧電膜５１の単位質量当たりのスカンジウムの量が上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して多い構成であってもよい。
上述の第３実施形態では、下層圧電膜５１の単位質量当たりのスカンジウムの量が上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して少なくなっている例について説明したが、これに限定されない。下層圧電膜５１の単位質量当たりのスカンジウムの量が上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して多い構成であってもよい。
【0114】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図９を参照して説明する。本実施形態では、圧電膜５０の構成が第２実施形態および第３実施形態と相違している。これ以外は、第２実施形態または第３実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第２実施形態および第３実施形態と異なる部分について主に説明し、第２実施形態および第３実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第４実施形態について、図９を参照して説明する。本実施形態では、圧電膜５０の構成が第２実施形態および第３実施形態と相違している。これ以外は、第２実施形態または第３実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第２実施形態および第３実施形態と異なる部分について主に説明し、第２実施形態および第３実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0115】
本実施形態の圧電膜５０は、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２に加えて下層圧電膜５１と上層圧電膜５２との間に設けられる中間圧電膜５３を有する。すなわち、圧電膜５０は、積層方向Ｄ１に下層圧電膜５１と、中間圧電膜５３と、上層圧電膜５２とが積層方向Ｄ１においてこの順に並んで形成される。つまり、振動部２０は、下層圧電膜５１と、中間圧電膜５３と、上層圧電膜５２とが下層電極膜６１と上層電極膜６２とで挟み込まれた状態となっている。
【0116】
中間圧電膜５３は、積層方向Ｄ１の寸法が下層圧電膜５１および上層圧電膜５２の積層方向Ｄ１の寸法に比較して小さくなっている。また、下層圧電膜５１および上層圧電膜５２は、積層方向Ｄ１の寸法が互いに略等しくなっている。そして、下層圧電膜５１、中間圧電膜５３および上層圧電膜５２それぞれの積層方向Ｄ１の寸法の合計が、第１実施形態の圧電膜５０の積層方向Ｄ１の寸法となっている。
【0117】
下層圧電膜５１は、下層電極面６１１側とは反対側に下層圧電膜面５１１を有する。中間圧電膜５３は、下層圧電膜面５１１側とは反対側に中間圧電膜面５３１を有する。上層圧電膜５２は、中間圧電膜面５３１側とは反対側に上層圧電膜面５２１を有する。本実施形態の下層圧電膜５１は、第１圧電膜に対応し、下層圧電膜面５１１は、第１圧電膜面に対応し、中間圧電膜５３は、第２圧電膜に対応し、中間圧電膜面５３１は第２圧電膜面に対応し、上層圧電膜５２は、第３圧電膜に対応する。
【0118】
本実施形態の絶縁膜８０は、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間であって、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重なる位置に設けられている。具体的には、絶縁膜８０は、下層圧電膜面５１１上であって、下層電極面６１１から離れた位置に略平面薄膜形状に形成されている。
【0119】
また、絶縁膜８０は、図９に示すように、積層方向Ｄ１に切ったときの断面において、下層第１スリット６１２の全部と積層方向Ｄ１において重なっており、下層第１スリット６１２を跨って形成されている。
【0120】
また、下層圧電膜５１、中間圧電膜５３および上層圧電膜５２は、第２実施形態と同様に、窒化スカンジウムアルミニウムで構成されている。そして、下層圧電膜５１および中間圧電膜５３は、上層圧電膜５２に比較してスカンジウムの濃度が異なって形成されている。具体的には、下層圧電膜５１および中間圧電膜５３の単位質量当たりのスカンジウムの量が上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して少なくなっている。
【0121】
すなわち、下層圧電膜５１および中間圧電膜５３は、上層圧電膜５２に比較してスカンジウムの濃度が低くなっている。また、下層圧電膜５１および中間圧電膜５３は、互いの単位質量当たりに含まれるスカンジウムの質量が略等しくなっている。すなわち、下層圧電膜５１および中間圧電膜５３におけるスカンジウムの濃度が互いに略等しくなっている。
【0122】
そして、上層圧電膜５２は、絶縁膜８０を跨って中間圧電膜面５３１上に設けられている。また、上層電極膜６２は、上層圧電膜面５２１上に形成されている。
【0123】
このように、本実施形態の圧電素子１において、絶縁膜８０は、下層圧電膜面５１１に設けられ、下層第１スリット６１２を通過して積層方向Ｄ１に切ったときの断面において、下層第１スリット６１２の全部と積層方向Ｄ１において重なっている。
【0124】
これによれば、中間圧電膜面５３１上または上層圧電膜面５２１上に形成する構成に比較して、絶縁膜８０を下層第１スリット６１２に近付けることができる。このため、絶縁膜８０を積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２の全部と重なるように形成する際に、絶縁膜８０を中間圧電膜面５３１または上層圧電膜面５２１に形成する構成に比較して、絶縁膜８０の積層方向Ｄ１に直交する断面積を小さくできる。
【0125】
したがって、下層電極膜６１と上層電極膜６２とが対向する範囲のうち絶縁膜８０を挟まない部位を大きくできる。すなわち、下層電極膜６１および上層電極膜６２の互いの電極の有効範囲を拡大できる。したがって、圧電膜５０の結晶性異常部Ｄに起因する誘電正接ｔａｎδの悪化を低減しつつ、下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の静電容量を確保できる。
【0126】
また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【0127】
（１）上記実施形態では、下層圧電膜５１、中間圧電膜５３および上層圧電膜５２は、スカンジウムを含んで構成される。下層圧電膜５１の単位質量当たりのスカンジウムの量は、中間圧電膜５３および上層圧電膜５２のうちの一方である上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して少ない。
【0128】
これによれば、下層圧電膜５１の単位質量当たりのスカンジウムの量が上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して多い構成に比較して、上層圧電膜５２に結晶性異常部Ｄを発生し難くできる。このため、圧電素子１の誘電正接ｔａｎδの悪化を低減することができる。
【0129】
また、本実施形態では、中間圧電膜５３の単位質量当たりのスカンジウムの量も上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して少ない。このため、中間圧電膜５３の単位質量当たりのスカンジウムの量が上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して多い構成に比較して、中間圧電膜５３が結晶化する際に結晶性異常部Ｄの発生を抑制できる。したがって、中間圧電膜面５３１上に形成される上層電極膜６２の結晶性を向上させることができる。
【0130】
（第４実施形態の第１の変形例）
上述の第４実施形態では、平面形状の下層圧電膜面５１１上に絶縁膜８０が形成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、図１０に示すように、下層圧電膜５１は、下層圧電膜面５１１に、下層電極面６１１に向かって窪んで構成される圧電膜空間５１２を形成する圧電膜窪部５１３を有する構成であってもよい。具体的には、圧電膜窪部５１３は、スリット幅方向Ｄ３の大きさが下層第１スリット６１２より大きい大窪部５１３ａと、スリット幅方向Ｄ３の大きさが下層第１スリット６１２より小さい小窪部５１３ｂとを有する。すなわち、大窪部５１３ａは、スリット幅方向Ｄ３の大きさが小窪部５１３ｂより大きく形成されている。
上述の第４実施形態では、平面形状の下層圧電膜面５１１上に絶縁膜８０が形成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、図１０に示すように、下層圧電膜５１は、下層圧電膜面５１１に、下層電極面６１１に向かって窪んで構成される圧電膜空間５１２を形成する圧電膜窪部５１３を有する構成であってもよい。具体的には、圧電膜窪部５１３は、スリット幅方向Ｄ３の大きさが下層第１スリット６１２より大きい大窪部５１３ａと、スリット幅方向Ｄ３の大きさが下層第１スリット６１２より小さい小窪部５１３ｂとを有する。すなわち、大窪部５１３ａは、スリット幅方向Ｄ３の大きさが小窪部５１３ｂより大きく形成されている。
【0131】
そして、大窪部５１３ａおよび小窪部５１３ｂは、中間圧電膜５３側から下層電極膜６１側に向かってこの順に積層方向Ｄ１に並んで形成されている。大窪部５１３ａは、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重ならない部位に有する。また、小窪部５１３ｂの全ては、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重なっている。
【0132】
また、絶縁膜８０は、圧電膜空間５１２に設けられる。そして、絶縁膜８０は、大窪部５１３ａに設けられる部位の一部が積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重なっている。また、絶縁膜８０は、小窪部５１３ｂに設けられる部位の全部が積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重なっている。また、絶縁膜８０は、圧電膜窪部５１３側とは反対側に形成される絶縁面８０ｄが、積層方向Ｄ１に直交する平面状に形成されている。そして、当該絶縁面８０ｄは、ＣＭＰ法やエッチバック法等によって下層圧電膜面５１１における圧電膜窪部５１３とは異なる面と連続した平面を形成する。
【0133】
これによれば、中間圧電膜５３が形成される絶縁面８０ｄおよび下層圧電膜面５１１における圧電膜窪部５１３とは異なる面が連続した平面状になる。すなわち、中間圧電膜５３の結晶成長の界面である下層圧電膜面５１１および絶縁面８０ｄが連続した平面状になる。このため、中間圧電膜５３が結晶化する際に結晶の異常の発生を抑制し、上層電極膜６２の結晶性を向上させることができるので、誘電正接ｔａｎδの悪化を低減することができる。
【0134】
（第４実施形態の第２の変形例）
上述の第４実施形態では、下層圧電膜５１および中間圧電膜５３の単位質量当たりのスカンジウムの量が上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して少なくなっている。また、下層圧電膜５１および中間圧電膜５３は、互いの単位質量当たりに含まれるスカンジウムの質量が略等しくなっている例について説明したが、これに限定されない。
上述の第４実施形態では、下層圧電膜５１および中間圧電膜５３の単位質量当たりのスカンジウムの量が上層圧電膜５２の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して少なくなっている。また、下層圧電膜５１および中間圧電膜５３は、互いの単位質量当たりに含まれるスカンジウムの質量が略等しくなっている例について説明したが、これに限定されない。
【0135】
しかし、下層圧電膜５１の単位質量当たりのスカンジウムの量が中間圧電膜５３および上層圧電膜５２のうちの一方の単位質量当たりのスカンジウムの量に比較して少ない構成であれば、当該構成に限定されない。下層圧電膜５１、中間圧電膜５３および上層圧電膜５２それぞれの単位質量当たりのスカンジウムの量は、圧電素子１の用途等に応じて適宜設定されてもよい。
【0136】
例えば、中間圧電膜５３および上層圧電膜５２におけるスカンジウムの濃度が互いに略等しくなっていてもよい。または、下層圧電膜５１、中間圧電膜５３、上層圧電膜５２それぞれは、下層圧電膜５１、中間圧電膜５３、上層圧電膜５２の順に、単位質量当たりのスカンジウムの量が多くなる構成であってもよい。
【0137】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について、図１１を参照して説明する。本実施形態では、絶縁膜８０が空隙８１に置き換わっている点が第１実施形態と相違している。これ以外は、第１実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第５実施形態について、図１１を参照して説明する。本実施形態では、絶縁膜８０が空隙８１に置き換わっている点が第１実施形態と相違している。これ以外は、第１実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0138】
本実施形態では、図１１に示すように、圧電膜５０の圧電膜面５０１上に形成される上層電極膜６２に覆われるによって空隙８１が形成されている。すなわち、本実施形態の圧電素子１は、圧電膜５０と上層電極膜６２との間に隙間が形成されている。そして、空隙８１に存在する空気が絶縁材として機能する。本実施形態では、空隙８１が絶縁部に対応する。
【0139】
空隙８１は、図１１に示す断面におけるスリット幅方向Ｄ３の一方側に、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２に重ならない第１空隙部８１ａを有する。また、空隙８１は、図１１に示す断面におけるスリット幅方向Ｄ３の他方側に、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２に重ならない第２空隙部８１ｂを有する。第１空隙部８１ａおよび第２空隙部８１ｂは、スリット幅方向Ｄ３の大きさが、圧電膜５０の積層方向Ｄ１の寸法の４倍以上に設定されている。
【0140】
このような空隙８１は、例えば、圧電膜５０上に犠牲層を形成し、形成した犠牲層上に上層電極膜６２を形成後、当該犠牲層をエッチングによって除去することで圧電膜面５０１上に設けることができる。
【0141】
これによれば、空隙８１によって下層電極膜６１と上層電極膜６２との間の電気抵抗値を増加させることができる。このため、圧電膜５０における下層第１スリット６１２に跨る部位に結晶性異常部Ｄが生じる場合であっても、圧電膜５０の誘電正接ｔａｎδの悪化を低減することができる。したがって、空隙８１が設けられていない場合に比較して、圧電素子１の音圧の検出感度を向上させることができる。
【0142】
（第５実施形態の変形例）
上述の第５実施形態では、空隙８１が圧電膜面５０１上に形成される例について説明したが、これに限定されない。例えば、空隙８１は、図１２に示すように、圧電膜５０の内部に設けられる構成であってもよい。この場合、絶縁膜８０は、当該絶縁膜８０を形成するために圧電膜５０に形成される不図示のエッチングホールを用いるエッチング法によって圧電膜５０の一部を除去することによって形成することができる。
上述の第５実施形態では、空隙８１が圧電膜面５０１上に形成される例について説明したが、これに限定されない。例えば、空隙８１は、図１２に示すように、圧電膜５０の内部に設けられる構成であってもよい。この場合、絶縁膜８０は、当該絶縁膜８０を形成するために圧電膜５０に形成される不図示のエッチングホールを用いるエッチング法によって圧電膜５０の一部を除去することによって形成することができる。
【0143】
（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
【0144】
上述の第２実施形態および第３実施形態では、電極膜６０がシード層３１を介して支持面１２１上に配置された下層電極膜６１および上層圧電膜面５２１上に配置される上層電極膜６２を有する例について説明したが、これに限定されない。例えば、電極膜６０は、図１３に示すように、シード層３１を介して支持面１２１上に配置された下層電極膜６１と、下層圧電膜面５１１上に配置された中間電極膜６３と、上層圧電膜面５２１上に配置された上層電極膜６２とを有する構成であってもよい。すなわち、振動部２０は、下層圧電膜５１が下層電極膜６１と中間電極膜６３とで挟み込まれており、上層圧電膜５２が中間電極膜６３と上層電極膜６２とで挟み込まれた構成であってもよい。
【0145】
このように電極膜６０が構成される場合、電極膜６０は、下層電極膜６１および上層電極膜６２を電気的に接続させる第１電極部７１と、中間電極膜６３および上層電極膜６２を電気的に接続させる第２電極部７２とを有する。そして、上層電極膜６２は、第１電極部７１が設けられる上層電極膜６２および第２電極部７２が設けられる上層電極膜６２を電気的に接続させる電気配線層６２ｄを有する。このように構成される圧電素子１において、絶縁膜８０は、上層電極膜６２における電気配線層６２ｄが設けられる部位と下層電極膜６１との間であって、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重なる位置に設けられる構成であってもよい。
【0146】
具体的には、絶縁膜８０は、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重なる位置であれば、図１３に示すように、上層圧電膜面５２１上に形成されてもよい。また、絶縁膜８０は、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２と重なる位置であれば、図示しないが、下層圧電膜面５１１上に形成されてもよい。
【0147】
上述の実施形態では、絶縁膜８０が、積層方向Ｄ１に切ったときの断面において、下層第１スリット６１２の全部と積層方向Ｄ１において重なっている例について説明したが、これに限定されない。絶縁膜８０は、積層方向Ｄ１に切ったときの断面において、下層第１スリット６１２の一部と積層方向Ｄ１において重なっている構成であってもよい。
【0148】
上述の実施形態では、圧電膜５０が、スカンジウムを含んで構成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、圧電膜５０は、スカンジウムを含んでいない構成であってもよい。
【0149】
上述の実施形態では、絶縁膜８０が積層方向Ｄ１に切ったときの断面における積層方向Ｄ１に直交するスリット幅方向Ｄ３の一方側に、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２に重ならない第１拡張部８０ａを有する。また、絶縁膜８０は、スリット幅方向Ｄ３の他方側に、積層方向Ｄ１において下層第１スリット６１２に重ならない第２拡張部８０ｂを有する。そして、第１拡張部８０ａおよび第２拡張部８０ｂは、スリット幅方向Ｄ３の大きさが、絶縁膜８０が設けられる圧電膜５０の積層方向Ｄ１の寸法の４倍以上である例について説明したが、これに限定されない。
【0150】
例えば、絶縁膜８０は、第１拡張部８０ａおよび第２拡張部８０ｂを有さない構成であってもよい。すなわち、絶縁膜８０は、スリット幅方向Ｄ３の大きさが下層第１スリット６１２のスリット幅方向Ｄ３の大きさより小さい構成であってもよい。
【0151】
また、絶縁膜８０は、第１拡張部８０ａおよび第２拡張部８０ｂのスリット幅方向Ｄ３の大きさが、絶縁膜８０が設けられる圧電膜５０の積層方向Ｄ１の寸法の４倍より小さい構成でもよい。
【0152】
上述の実施形態では、絶縁膜８０が、下層第１スリット６１２が形成される部位に対応する位置に形成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、絶縁膜８０は、積層方向Ｄ１において下層電極膜６１および上層電極膜６２と重なる大きさで構成されていてもよい。
【0153】
上述の実施形態では、圧電素子１が音圧の圧力に応じた圧力検出信号を検出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、圧電素子１は、超音波を送信するとともに、送信した超音波が反射された反射波を受信する構成であってもよい。
【0154】
上述の実施形態において、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。
【0155】
上述の実施形態において、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ない。
【0156】
上述の実施形態において、構成要素等の形状、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形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
【符号の説明】
【0157】
１０ 支持体
２０ 振動部
５０ 圧電膜
６１ 第１電極
６２ 第２電極
８０ 絶縁膜
１２１ 支持面
５０１ 圧電膜面
６１１ 第１電極膜
６１２ 開口部
２０ 振動部
５０ 圧電膜
６１ 第１電極
６２ 第２電極
８０ 絶縁膜
１２１ 支持面
５０１ 圧電膜面
６１１ 第１電極膜
６１２ 開口部
【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】