(57)【要約】      （修正有）【課題】フレキシブル基板上に形成されかつ従来と同等以上の圧電特性を有する圧電体薄膜素子、該圧電体薄膜素子を可能とする圧電体薄膜積層基板、および製造方法を提供する。【解決手段】圧電体薄膜積層基板の製造方法は、耐熱性を有する第１基板１の上に金属層３を形成する工程と、金属層３の上にKNN薄膜層４を形成する工程と、圧電体薄膜層４の上に第１接合/電極層５を形成する工程と、可撓性を有する第２基板６の上に第２接合/電極層５’を形成する工程と、第１接合/電極層５と第２接合/電極層５’とを接合して、圧電体薄膜層４を挟んで第１基板１と第２基板６とが一体化した複合基板８を得る工程と、複合基板８に対してウェットエッチングを行うことによって、圧電体薄膜層４を第２基板６の側に残して第１基板１を除去する工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体薄膜積層基板の製造方法であって、
耐熱性を有する第１基板の上に白金又は白金を主成分とする合金からなる金属層を形成する金属層形成工程と、
前記金属層の上にニオブ酸カリウムナトリウムからなる圧電体薄膜層を形成する圧電体薄膜層形成工程と、
前記圧電体薄膜層の上にクロム、タングステン、タンタル、金又はそれらの一を主成分とする合金からなる第１接合/電極層を形成する第１接合/電極層形成工程と、
可撓性を有する第２基板の上にクロム、タングステン、タンタル、金又はそれらの一を主成分とする合金からなる第２接合/電極層を形成する第２接合/電極層形成工程と、
前記第１接合/電極層と前記第２接合/電極層とを接合して、前記圧電体薄膜層を挟んで前記第１基板と前記第２基板とが一体化した複合基板を得る接合工程と、
前記複合基板に対してウェットエッチングを行うことによって、前記圧電体薄膜層を前記第２基板の側に残して前記第１基板を除去する除去工程とを有することを特徴とする圧電体薄膜積層基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電体薄膜積層基板の製造方法において、
前記除去工程は、エッチング液として塩酸と硝酸との混合液を用い、前記金属層を選択的にエッチングすることを特徴とする圧電体薄膜積層基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の圧電体薄膜積層基板の製造方法において、
前記第１基板は、その表面に酸化ケイ素膜を有する基板であり、
前記除去工程は、エッチング液としてフッ化アンモニウムとフッ酸との混合液を用い、前記酸化ケイ素膜を選択的にエッチングすることを特徴とする圧電体薄膜積層基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の圧電体薄膜積層基板の製造方法において、
前記接合工程は、ホットプレス接合又は超音波接合によってなされることを特徴とする圧電体薄膜積層基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の圧電体薄膜積層基板の製造方法において、
前記第２基板は、合成樹脂からなる基板であることを特徴とする圧電体薄膜積層基板の製造方法。
【請求項６】
圧電体薄膜素子の製造方法であって、
請求項１乃至請求項５に記載の製造方法によって製造された圧電体薄膜積層基板から所望形状の圧電体薄膜素子を切り出すカッティング工程を有することを特徴とする圧電体薄膜素子の製造方法。
【請求項７】
圧電体薄膜積層基板であって、
合成樹脂からなる基板の上に、クロム、タングステン、タンタル、金又はそれらの一を主成分とする合金からなる接合/電極層と、ニオブ酸カリウムナトリウムからなる圧電体薄膜層とがその順に形成されていることを特徴とする圧電体薄膜積層基板。
【請求項８】
請求項７に記載の圧電体薄膜積層基板において、
前記圧電体薄膜層の上に、白金又は白金を主成分とする合金からなる金属層が形成されていることを特徴とする圧電体薄膜積層基板。
【請求項９】
圧電体薄膜素子であって、
合成樹脂からなる基板の上に、クロム、タングステン、タンタル、金又はそれらの一を主成分とする合金からなる接合/電極層と、ニオブ酸カリウムナトリウムからなる圧電体薄膜層とがその順に形成されていることを特徴とする圧電体薄膜素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体薄膜素子に関し、特に、フレキシブル基板上に非鉛系圧電体を具備する圧電体薄膜積層基板、圧電体薄膜素子、およびそれらの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、圧電体の圧電効果を利用する素子であり、圧電体への電圧印加に対して変位や振動を発生するアクチュエータや、圧電体への応力変形に対して電圧を発生する応力センサなどの機能性電子部品として広く利用されている。これまでアクチュエータや応力センサに利用されている圧電体としては、大きな圧電特性を有するチタン酸ジルコン酸鉛系の強誘電体（組成式：Pb(Zr1-xTix)O3、PZTと呼ばれる）が広く用いられてきた。
【０００３】
PZTは、鉛を含有する特定有害物質であるが、現在のところ圧電材料として代替できる適当な市販品が存在しないため、RoHS指令（電気・電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限に関する欧州議会及び理事会指令）の適用免除対象となっている。しかしながら、世界的に地球環境保全の要請はますます強まっており、鉛を含有しない圧電体（非鉛系圧電材料）を使用した圧電素子の開発が強く望まれている。また、近年における各種電子機器への小型化・軽量化の要求に伴って、薄膜技術を利用した圧電体薄膜素子の要求が高まっている。
【０００４】
非鉛系圧電材料を使用した圧電体薄膜素子として、例えば特許文献１には、基板上に、下部電極、圧電薄膜、及び上部電極を有する圧電薄膜素子において、上記圧電薄膜を、組成式(NaxKyLiz)NbO3（0＜x＜1、0＜y＜1、0≦z＜1、x＋y＋z＝1）で表記されるアルカリニオブ酸化物系のペロブスカイト化合物で構成される誘電体薄膜とし、その圧電薄膜と上記下部電極の間に、バッファ層として、ペロブスカイト型結晶構造を有し、かつ、(001)、(100)、(010)、及び(111)のいずれかの面方位に高い配向度で配向され易い材料の薄膜を設けたことを特徴とする圧電薄膜素子が開示されている。特許文献１によると、鉛フリーのニオブ酸リチウムカリウムナトリウム薄膜を用いた圧電薄膜素子で、十分な圧電特性が得られるとされている。
【０００５】
一方、近年、光・熱・振動・電波など様々な形態で環境に存在するエネルギーを回収して電力に変換するエネルギーハーベスティング（環境発電）技術の開発が急速に発展している。圧電素子は、振動エネルギーを電力に変換するデバイス（振動発電デバイス）として利用することができる。圧電素子を振動発電デバイスに適用する場合、圧電素子は上述した小型化・軽量化に加えて高い柔軟性を有することが望まれる。
【０００６】
例えば、特許文献２には、樹脂基板と、該基板上に成膜された、有機高分子樹脂からなるマトリックス中に複数の無機圧電体が分散されてなるコンポジット圧電体膜を備えたことを特徴とする積層構造体が開示されている。特許文献２によると、圧電体膜として、圧電性能が良好な無機圧電体がフレキシブルな有機高分子樹脂マトリックス中に分散されたコンポジット圧電体膜を備えているため、圧電性能が良好なフレキシブル圧電デバイスを提供することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１９３０２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８１８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、圧電体薄膜素子は薄膜形成技術を用いて製造されることから、一般的に基板を加熱しながら圧電体薄膜が成膜される。しかしながら、高品質な圧電体薄膜を成膜するための加熱温度は、フレキシブル基板として用いられる合成樹脂の耐熱温度を超えることが多いため、合成樹脂からなるフレキシブル基板をそのまま利用することができない。一方、合成樹脂からなるフレキシブル基板の耐熱温度以下で圧電体薄膜を成膜すると、高い圧電特性を有する圧電体薄膜を成膜できない問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載の技術は、有機高分子樹脂マトリックス中に無機圧電体が分散されており、無機圧電体同士の接合が少なくなり易くかつ無機圧電体結晶の配向制御が困難なことから、より高い圧電特性の要求への対応が困難であるという問題がある。
【００１０】
したがって本発明の目的は、上記課題を解決し、フレキシブル基板上に形成されかつ従来と同等以上の圧電特性を有する圧電体薄膜素子、該圧電体薄膜素子を可能とする圧電体薄膜積層基板、およびそれらの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（I）本発明の１つの態様は、上記目的を達成するため、圧電体薄膜積層基板の製造方法であって、耐熱性を有する第１基板の上に白金又は白金を主成分とする合金からなる金属層を形成する金属層形成工程と、前記金属層の上にニオブ酸カリウムナトリウムからなる圧電体薄膜層を形成する圧電体薄膜層形成工程と、前記圧電体薄膜層の上にクロム、タングステン、タンタル、金又はそれらの一を主成分とする合金からなる第１接合/電極層を形成する第１接合/電極層形成工程と、可撓性を有する第２基板の上にクロム、タングステン、タンタル、金又はそれらの一を主成分とする合金からなる第２接合/電極層を形成する第２接合/電極層形成工程と、前記第１接合/電極層と前記第２接合/電極層とを接合して、前記圧電体薄膜層を挟んで前記第１基板と前記第２基板とが一体化した複合基板を得る接合工程と、前記複合基板に対してウェットエッチングを行うことによって、前記圧電体薄膜層を前記第２基板の側に残して前記第１基板を除去する除去工程とを有することを特徴とする圧電体薄膜積層基板の製造方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、上記の本発明に係る圧電体薄膜積層基板の製造方法において、以下のような改良や変更を加えることができる。
（i）前記除去工程は、エッチング液として塩酸と硝酸との混合液を用い、前記金属層を選択的にエッチングする。
（ii）前記第１基板は、その表面に酸化ケイ素膜を有する基板であり、前記除去工程は、エッチング液としてフッ化アンモニウムとフッ酸との混合液を用い、前記酸化ケイ素膜を選択的にエッチングする。
（iii）前記接合工程は、ホットプレス接合又は超音波接合によってなされる。
（iv）前記第２基板は、合成樹脂からなる基板である。
【００１３】
（II）本発明の他の態様は、上記目的を達成するため、圧電体薄膜素子の製造方法であって、上記の製造方法によって製造された圧電体薄膜積層基板から所望形状の圧電体薄膜素子を切り出すカッティング工程を有することを特徴とする圧電体薄膜素子の製造方法を提供する。
【００１４】
（III）本発明の更に他の態様は、上記目的を達成するため、圧電体薄膜積層基板または圧電体薄膜素子であって、合成樹脂からなる基板の上に、クロム、タングステン、タンタル、金又はそれらの一を主成分とする合金からなる接合/電極層と、ニオブ酸カリウムナトリウムからなる圧電体薄膜層とがその順に形成されていることを特徴とする圧電体薄膜積層基板または圧電体薄膜素子を提供する。
【００１５】
また、本発明は、上記の本発明に係る圧電体薄膜積層基板または圧電体薄膜素子において、以下のような改良や変更を加えることができる。
（v）前記圧電体薄膜層の上に、白金又は白金を主成分とする合金からなる金属層が形成されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、フレキシブル基板上に形成されかつ従来と同等以上の圧電特性を有する圧電体薄膜素子、該圧電体薄膜素子を可能とする圧電体薄膜積層基板、およびそれらの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るKNN圧電体薄膜層を具備する基板の製造工程の一例を示す拡大断面模式図である。
【図２】本発明に係るKNN圧電体薄膜層を具備する基板の製造工程の他の一例を示す拡大断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明者等は、PZT（Pb(Zr1-xTix)O3）と同等の圧電特性を期待できる非鉛系圧電材料としてKNN（(K1-xNax)NbO3）に着目し、圧電特性を損なうことなく該材料をフレキシブル基板上に形成する方法について鋭意検討した。その結果、ホットプレス接合や超音波接合によって互いに接合が可能でありかつ特定のエッチング液に対して不活性である金属を利用することによって、あらかじめ圧電体薄膜層を形成した基板から、該圧電体薄膜層をフレキシブル基板に転写することが可能であることを見出した。本発明は、該知見に基づいて完成されたものである。
【００１９】
以下、図面を参照しながら圧電体薄膜積層基板の製造手順に沿って、本発明に係る実施形態を説明する。ただし、本発明は、ここで取り上げた実施の形態に限定されることはなく、発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。
【００２０】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係るKNN圧電体薄膜層を具備する基板の製造工程の一例を示す拡大断面模式図である。なお、以下の説明では、洗浄工程や乾燥工程を省略するが、それらの工程は必要に応じて適宜行われることが好ましい。
【００２１】
はじめに、第１基板1を用意する。第１基板1は、高い圧電特性を示す圧電体薄膜層を形成するために、後述する圧電体薄膜層形成工程のプロセス温度に十分耐える耐熱性と高い表面平坦性とを有することが好ましい。また、第１基板1は、後述する除去工程で剥がしてしまうことから、安価であることが好ましい。第１基板1の材料としては、例えば、シリコン（Si）、石英ガラス、砒化ガリウム（GaAs）、サファイア（Al2O3）、ステンレス鋼等の金属、酸化マグネシウム（MgO）、チタン酸ストロンチウム（SrTiO3）を用いることができる。基板1が導電性材料からなる場合は、その表面に電気絶縁膜（例えば酸化膜）を有していることが好ましい。酸化膜の形成方法に特段の限定はないが、例えば、熱酸化処理や化学気相成長（Chemical Vapor Deposition、CVD）法を好適に用いることができる。上記の中では、熱酸化膜付きのシリコン基板が特に好ましい。
【００２２】
（金属層形成工程）
本工程では、第１基板1上に金属層3を形成する（図１（ａ）参照）。金属層3の材料は、特に限定されないが、白金（Pt）又はPtを主成分とする合金を用いることが好ましい。また、金属層3の形成方法に特段の限定は無いが、例えば、スパッタ法を好適に用いることができる。なお、図示しないが、圧電体薄膜層4の結晶配向度を高めるために（言い換えると、圧電特性を高めるために）、第１基板1と金属層3との間に中間層を設けてもよい。
【００２３】
（圧電体薄膜形成工程）
本工程では、金属層3上に圧電体薄膜層4を形成する（図１（ａ）参照）。圧電体の材料としては、KNN（(K1-xNax)NbO3、0.4≦ x ≦0.7）を用いることが好ましい。圧電体薄膜層4の形成方法としては、KNN焼結体ターゲットを用いたスパッタ法や電子ビーム蒸着法が好ましい。スパッタ法や電子ビーム蒸着法は、成膜再現性、成膜速度及びランニングコストの面で優れていることに加えて、KNN結晶の配向性を制御することが可能であるためである。形成する圧電体薄膜層4は、KNN結晶の結晶系が擬立方晶であり、薄膜の主表面が(001)面に優先配向されているものが、圧電特性上好ましい。
【００２４】
なお、圧電体薄膜層4は、合計5原子％以下の範囲でリチウム（Li）、タンタル（Ta）、アンチモン（Sb）、カルシウム（Ca）、銅（Cu）、バリウム（Ba）及びチタン（Ti）の不純物を含んでいてもよい。
【００２５】
また、圧電体薄膜層4を形成した時点で、基板全体（圧電体薄膜層が形成された基板）の曲率半径が20 mより大きいことが好ましい。これは、基板全体の反りが小さいことを意味する。基板全体の反りが小さいほど、後述する接合工程が良好になされる。基板全体の曲率半径が20 m以下であると、接合工程において接合不良（例えば、不完全な接合箇所）が生じ易くなる。
【００２６】
（第１接合/電極層形成工程）
本工程では、成膜した圧電体薄膜層4上に第１接合/電極層5を形成する（図１（ｂ）参照）。第１接合/電極層5は、後述する接合工程において接着層として機能する層であり、最終的な圧電体薄膜素子において電極として機能する層である。第１接合/電極層5の材料としては、ホットプレス接合や超音波接合によって機械的・電気的接合が容易であり、かつ所定のエッチング液に対して不活性な金属材料が好ましい。例えば、クロム（Cr）、タングステン（W）、タンタル（Ta）、金（Au）、又はそれらの一を主成分とする合金を好適に用いることができる。
【００２７】
第１接合/電極層5の形成方法としては、スパッタ法や電子ビーム蒸着法など、従前の成膜技術を用いることができる。また、第１接合/電極層5の厚さは、20 nm以上200 nm以下が好ましい。第１接合/電極層5の厚さが20 nm未満であると、接合工程において接合不良（例えば、不完全な接合箇所）が生じ易くなる。また、200 nmを超えると、基板材料や圧電体との熱膨張率の差異に起因する熱応力が大きくなり、基板全体の反りを発生させる要因となる。
【００２８】
（第２接合/電極層形成工程）
本工程では、第２基板6の上に第２接合/電極層5’を形成する（図１（ｂ’）参照）。まず、第２基板6を用意する。第２基板6は、最終的な圧電体薄膜素子に求められる可撓性と機械的強度とを有していることが好ましい。第２基板6の材料としては、上記要求を満たす合成樹脂が好ましく、例えば、ポリイミド、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。
【００２９】
第１接合/電極層5と同様に、第２接合/電極層5’は、接合工程において接着層として機能する層であり、最終的な圧電体薄膜素子において電極として機能する層である。第２接合/電極層5’の材料としても、第１接合/電極層5と同様の金属材料を好適に用いることができる。接合工程における接着性の観点からは、第１接合/電極層5と第２接合/電極層5’との材料が同一であることは好ましいが、機械的特性やコストの観点から異なっていてもよい。
【００３０】
第２接合/電極層5’の形成方法および厚さに関しては、第１の接合/電極層5と同様である。
【００３１】
（接合工程）
本工程では、上記で用意した第１接合/電極層5と第２接合/電極層5’とを対向させて接合し、圧電体薄膜層4を挟んで第１基板1と第２基板6とが一体化した複合基板8を得る（図１（ｃ）参照）。接合により、第１接合/電極層5と第２接合/電極層5’とは一体となって、接合/電極層7になる。接合方法としては、ホットプレス接合や超音波接合を好適に用いることができる。接合条件は、第２基板6の熱的性質（例えば耐熱性）および圧電体薄膜層4の損傷防止を考慮して適宜設定される。
【００３２】
（除去工程）
本工程では、複合基板8に対してウェットエッチングを行うことによって金属層3を選択的に除去し、圧電体薄膜層4を第２基板6の側に残して第１基板1を剥離する（図１（ｄ）参照）。エッチング液としては、塩酸と硝酸との混合液（例えば、体積比＝4：1）を好適に用いることができる。本工程により、圧電体薄膜層4にダメージを与えることなく、フレキシブル基板（第２基板6）上にKNNの圧電体薄膜層4が形成された圧電体薄膜積層基板10を得ることができる。
【００３３】
なお、上述したような第１基板1を剥離することに替えて、第１基板1をエッチングによって選択的に除去してもよい（図示せず）。例えば、第１基板1として二酸化ケイ素（SiO2）を用いた場合、エッチング液としてフッ化アンモニウムとフッ化水素との混合液（例えば、体積比＝7：1）を用いて、第１基板1をエッチング除去することができる。この場合、圧電体薄膜層4上の金属層3は、エッチングストッパーとして機能し残存することから、最終的な圧電体薄膜素子において金属層3を電極層として利用することができる。
【００３４】
［第２の実施形態］
図２は、本発明に係るKNN圧電体薄膜層を具備する基板の製造工程の他の一例を示す拡大断面模式図である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第１基板1’がその表面に酸化ケイ素膜2を有する点（例えば、図２（ａ）参照）と、複合基板8’（図２（ｃ）参照）に対して除去工程においてウェットエッチングを行って酸化ケイ素膜2を選択的に除去する点（図２（ｄ）参照）とにある。他の工程（金属層形成工程、圧電体薄膜層形成工程、第１接合/電極層形成工程、第２接合/電極層形成工程、接合工程）は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００３５】
以下、第１の実施形態と異なる除去工程についてのみ説明する。
【００３６】
（除去工程）
本工程では、接合工程で得た圧電体薄膜層4を挟んで第１基板1’と第２基板6とが一体化した複合基板8’（図２（ｃ）参照）に対してウェットエッチングを行うことによって酸化ケイ素膜2を選択的に除去し、圧電体薄膜層4及び金属層3を第２基板6の側に残して第１基板1’を剥離する（図２（ｄ）参照）。エッチング液としては、フッ化アンモニウムとフッ酸（フッ化水素酸）との混合液（例えば、体積比＝7：1）を好適に用いることができる。本工程により、圧電体薄膜層4にダメージを与えることなく、フレキシブル基板（第２基板6）上にKNNの圧電体薄膜層4が形成された圧電体薄膜積層基板10’を得ることができる。なお、本実施形態においては、圧電体薄膜層4上に金属層3が残存していることから、最終的な圧電体薄膜素子において金属層3を電極層として利用することができる。
【００３７】
［第３の実施形態］
上述した第１の実施形態または第２の実施形態によって得られた圧電体薄膜積層基板に対して、所望形状に切り出すカッティング工程を行うことにより、フレキシブル基板上に形成された圧電体薄膜素子を得ることができる。なお、必要に応じて、圧電体薄膜層4を所望形状に加工するエッチング工程を行ってもよい。
【００３８】
ここで、第１の実施形態によって得られた圧電体薄膜積層基板10では、圧電体薄膜層4の表面（接合/電極層7と反対側の面）に電極層を形成する電極層形成工程が必要である。電極層形成工程に特段の限定はなく、従前の方法（例えば、フォトリソグラフィ・リフトオフプロセス）を利用できる。電極層の材料としては、例えば、アルミニウム（Al）、金（Au）、ニッケル（Ni）、Pt等を好適に用いることができる。電極層形成工程は、カッティング工程の前に行ってもよいし、カッティング工程の後に行ってもよい。
【００３９】
一方、第２の実施形態によって得られた圧電体薄膜積層基板10’では、前述したように、圧電体薄膜層4上に金属層3が残存していることから、金属層3を電極層として利用することができる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例に基づいてより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４１】
（フレキシブル基板を用いた圧電体薄膜積層基板の作製）
図１，２に示した製造工程に沿って、合成樹脂製のフレキシブル基板上にKNN薄膜が形成された圧電体薄膜積層基板を作製した。第１基板としては、熱酸化膜付きSi基板（(100)面方位の4インチウェハ、ウェハ厚さ0.525 mm、熱酸化膜厚さ500 nm）を用いた。
【００４２】
はじめに、形成する圧電体薄膜層4の結晶配向度を高めるために、中間層として厚さ1.9 nmのTi層をSi基板の熱酸化膜上にRFマグネトロンスパッタ法により成膜した。続いて、金属層3として厚さ250 nmのPt層をTi層上にRFマグネトロンスパッタ法により成膜した（図２（ａ）参照）。中間層及び金属層のスパッタ成膜条件は、基板温度250℃、放電パワー200 W、Ar雰囲気、圧力2.5 Paとした。
【００４３】
次に、金属層3上に、圧電体薄膜層4として厚さ2μmの(K0.35Na0.65)NbO3をRFマグネトロンスパッタ法により成膜した（図２（ａ）参照）。KNN薄膜のスパッタ成膜条件は、基板温度520℃、放電パワー700 W、酸素ガスとアルゴンガスの混合雰囲気（混合比：O2 / Ar＝0.005）、圧力1.3 Paとした。
【００４４】
次に、圧電体薄膜層4上に、第１接合/電極層5として厚さ100 nmのCrをRFマグネトロンスパッタ法により成膜した（図２（ｂ）参照）。また、第２基板6としてポリイミド基板を用い、第２基板6上に第２接合/電極層5’として厚さ100 nmのCrをRFマグネトロンスパッタ法により成膜した（図２（ｂ’）参照）。第１接合/電極層および第２接合/電極層のスパッタ成膜条件は、基板温度25℃、放電パワー50 W、Ar雰囲気、圧力0.8 Paとした。
【００４５】
次に、第１接合/電極層5と第２接合/電極層5’とを接合して、圧電体薄膜層を挟んで第１基板と第２基板とが一体化した複合基板8’を得た（図２（ｃ）参照）。接合装置としてはホットプレス装置（キヤノンマシナリー株式会社製、型式：HPM-13000A）を用いた。ホットプレス条件は、温度150℃、圧力1.87 MPaとした。また、超音波接合装置（株式会社ピーエムティー製、型式：UP500）を用いて接合した試料も別途用意した。超音波接合条件は、周波数28.5 kHz、出力1000 Nとした。
【００４６】
次に、接合複合基板8’に対してウェットエッチングによる除去工程を行い、圧電体薄膜層を第２基板の側に残して第１基板を剥離した。このとき、エッチング液としては、塩酸と硝酸との混合液（体積比＝1：4）と、フッ化アンモニウムとフッ酸との混合液（体積比＝7：1）とを用いた。エッチングは、室温（約25℃）で行った。
【００４７】
塩酸と硝酸との混合液を用いたウェットエッチングでは、金属層3が選択的にエッチングされ、圧電体薄膜積層基板10が得られた（図１（ｄ），（ｅ）参照）。一方、フッ化アンモニウムとフッ酸との混合液を用いたウェットエッチングでは、熱酸化膜（酸化ケイ素膜2）が選択的にエッチングされ、圧電体薄膜積層基板10’が得られた（図２（ｄ），（ｅ）参照）。
【００４８】
（参照試料としての圧電体薄膜積層基板の作製）
参照試料として、Si基板上にKNN薄膜が形成された従来の圧電体薄膜積層基板を作製した。上記と同じ熱酸化膜付きSi基板を用い、上記と同様にして図２（ｂ）に示した従来の圧電体薄膜積層基板を作製した。
【００４９】
（圧電体薄膜素子の作製と圧電特性の評価）
圧電体薄膜層4上に金属層3が残存している圧電体薄膜積層基板10’（図２（ｅ）参照）に対してカッティング工程を行い、本発明に係る圧電体薄膜素子を作製した。また、図２（ｂ）に示した従来の圧電体薄膜積層基板に対してダイシングを施し、参照用の圧電体薄膜素子を作製した。
【００５０】
本発明に係る圧電体薄膜素子および参照用の圧電体薄膜素子に対して、圧電特性の評価を行った。その結果、本発明に係る圧電体薄膜素子は、参照用の圧電体薄膜素子と同等の圧電特性を示した。
【００５１】
なお、上述した実施例において、第１接合/電極層5および第２接合/電極層5’としてCr膜に代えてW、Ta、Au膜を形成した場合であっても、Crの場合と同様に、フレキシブル基板上に形成されたKNN圧電体薄膜積層基板が得られることを別途確認した。
【００５２】
以上説明したように、本発明によれば、非鉛系圧電材料であるニオブ酸カリウムナトリウム（KNN）をフレキシブル基板上に形成できることが実証された。言い換えると、本発明は、圧電体薄膜の圧電特性を劣化させることなく、フレキシブル基板上に形成された圧電体薄膜素子およびその製造方法を提供することができる。
【００５３】
上述した実施形態および実施例は、本発明の理解を助けるために具体的に説明したものであり、本発明は、説明した全ての構成を備えることに限定されるものではない。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、削除・他の構成に置換・他の構成の追加をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
1，1’…第１基板、2…酸化ケイ素膜、3…金属層、4…圧電体薄膜層、
5…第１接合/電極層、5’…第２接合/電極層、6…第２基板、7…接合/電極層、
8，8’…複合基板、10，10’…圧電体薄膜積層基板。
【図１】
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【図２】
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