(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム及びニオブを含有する窒化アルミニウムからなる、圧電薄膜であって、
前記マグネシウム１００原子％に対して、前記ニオブを３１〜１２０原子％含有しており、
前記マグネシウム、ニオブ及びアルミニウムの含有量の総和に対する前記マグネシウム及びニオブの合計含有量が、１０〜６７原子％の範囲にあり、
前記ニオブが５価ニオブ及び４価ニオブを含む、圧電薄膜。
【請求項２】
前記マグネシウム及びニオブの合計含有量が、３０〜６３原子％の範囲にある、請求項１に記載の圧電薄膜。
【請求項３】
前記マグネシウム１００原子％に対して、前記ニオブを４４〜８７原子％含有している、請求項１または２に記載の圧電薄膜。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電薄膜の製造方法であって、
アルミニウムからなる第１のターゲットと、マグネシウムからなる第２のターゲットと、ニオブからなる第３のターゲットとを用い、窒素ガス雰囲気下で３元スパッタリング法により成膜する、圧電薄膜の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電薄膜の製造方法であって、
アルミニウム、マグネシウム及びニオブの合金からなるターゲットを用い、窒素ガス雰囲気下で１元スパッタリング法により成膜する、圧電薄膜の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電薄膜と、
前記圧電薄膜に接するように設けられた第１，第２の電極とを備える、圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電薄膜及び該圧電薄膜の製造方法、並びに上記圧電薄膜と第１，第２の電極とを備える圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スカンジウムを含有する窒化アルミニウムからなる圧電薄膜は、窒化アルミニウムからなる圧電薄膜と比較して、より高い圧電定数を示すことが知られている。しかしながら、スカンジウムは工業的に広く使用されていないため、非常に高価であり、安定的に入手することも困難であった。そのため、スカンジウム以外の元素を含有する窒化アルミニウムに関する研究が広くなされている。【０００３】
例えば、下記特許文献１においては、２価元素と４価元素とを含有する窒化アルミニウム膜及び２価元素と５価元素とを含有する窒化アルミニウム膜からなる圧電薄膜が開示されている。特許文献１では、２価元素であるＭｇと、４価元素であるＺｒとを含有する窒化アルミ二ウム膜において、得られた圧電薄膜の圧電定数が向上することが確認されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２１９７４３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、特許文献１では、その他の元素の組み合わせについては、第１原理計算に基づくシミュレーション結果が記載されているに過ぎない。シミュレーション結果は、理想的な原子モデルを構成できることを前提としているため、実際にはシミュレーション通りにならない場合が多い。実際には、原子の固溶限界や構造安定性などの問題が生じるからである。従って、特許文献１のシミュレーション結果から、より高い圧電定数を示し、かつ実用に供し得る組成を知ることはできない。【０００６】
本発明の目的は、スカンジウム以外の安価な元素を含有し、かつ圧電定数が高められた窒化アルミニウムからなる圧電薄膜及び該圧電薄膜の製造方法、並びに該圧電薄膜を備える圧電素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る圧電薄膜は、マグネシウム及びニオブを含有する窒化アルミニウムからなる、圧電薄膜であって、上記マグネシウム１００原子％に対して、上記ニオブを３１〜１２０原子％含有しており、上記マグネシウム、ニオブ及びアルミニウムの含有量の総和に対する、上記マグネシウム及びニオブの合計含有量が、１０〜６７原子％の範囲にある。【０００８】
本発明に係る圧電薄膜のある特定の局面では、上記マグネシウム及びニオブの合計含有量が、３０〜６３原子％の範囲にある。【０００９】
本発明に係る圧電薄膜の他の特定の局面では、上記マグネシウム１００原子％に対して、上記ニオブを４４〜８７原子％含有している。【００１０】
本発明に係る圧電薄膜のさらに他の特定の局面では、上記ニオブが５価ニオブ及び４価ニオブが含む。【００１１】
本発明に係る圧電薄膜の製造方法では、アルミニウムからなる第１のターゲットと、マグネシウムからなる第２のターゲットと、ニオブからなる第３のターゲットとを用い、窒素ガス雰囲気下で３元スパッタリング法により成膜することにより上記圧電薄膜を得る。【００１２】
本発明に係る圧電薄膜の他の製造方法では、アルミニウム、マグネシウム及びニオブの合金からなるターゲットを用い、窒素ガス雰囲気下で１元スパッタリング法により成膜することにより上記圧電薄膜を得る。【００１３】
本発明に係る圧電素子は、本発明に従って構成された圧電薄膜と、上記圧電薄膜に接するように設けられた第１，第２の電極とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、スカンジウム以外の安価なマグネシウム及びニオブを含有し、かつ圧電定数が高められた窒化アルミニウムからなる圧電薄膜及びその製造方法、並びに該圧電薄膜を備える圧電素子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、マグネシウム（Ｍｇ）とニオブ（Ｎｂ）とを含有する窒化アルミニウム（ＭｇＮｂＡｌＮ）において、Ｍｇの含有量を８．１原子％に固定し、Ｎｂの含有量を変化させた場合の、Ｎｂの含有量と圧電定数ｄ３３との関係を示す図である。
【図２】図２は、Ｎｂの含有量を変化させた場合のＭｇ及びＮｂを含有するＡｌＮのＸ線回折プロファイルである。
【図３】図３は、Ｍｇ１００原子％に対するＮｂの含有量を４４原子％、５０原子％及び８７原子％とし、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量をそれぞれ変化させた場合の、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量と、圧電定数ｄ３３との関係を示す図である。
【図４】図４は、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量を変化させた場合のＭｇ及びＮｂを含有するＡｌＮのＸ線回折プロファイルである。
【図５】図５は、従来のＳｃ含有ＡｌＮにおけるＳｃ含有量と圧電定数ｄ３３との関係を示す図である。
【図６】図６は、３元スパッタリング法により成膜する際に用いる装置の簡略図である。
【図７】図７は、１元スパッタリング法により成膜する際に用いる装置の簡略図である。
【図８】図８は、本発明に係る圧電素子を用いた第１の実施形態である圧電マイクロフォンの断面図である。
【図９】図９（ａ）は、本発明に係る圧電素子を用いた第２の実施形態である幅広がり振動子の斜視図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う部分の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の圧電素子を用いた第３の実施形態である厚み縦振動子の断面図である。
【図１１】本発明の圧電薄膜をＨＡＸＰＥＳ（Ｈａｒｄ  Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により解析した結果を示す図である。
【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、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
（圧電薄膜及びその製造方法）
本願発明者らは、スカンジウム（Ｓｃ）以外の安価な元素であり、かつ窒化アルミニウム（ＡｌＮ）に含有させることで、上記ＡｌＮからなる圧電薄膜の圧電定数を高め得る元素について鋭意検討を行った。その結果、Ｓｃより安価なマグネシウム（Ｍｇ）及びニオブ（Ｎｂ）を、ある特定範囲でＡｌＮに含有させることにより、ＡｌＮからなる圧電薄膜の圧電定数を向上させることができることを見出し、本発明を成すに至った。
【００１８】
上記特定範囲について、具体的には、Ｍｇ１００原子％に対するＮｂの含有量が３１〜１２０原子％の範囲にあることである。また、Ｍｇ、Ｎｂ及びＡｌＮの含有量の総和に対する、上記Ｍｇ及びＮｂの合計含有量が、１０〜６７原子％の範囲にあることである。これを、図１〜図５を参照してより具体的に説明する。
【００１９】
図１は、ＭｇとＮｂとを含有する窒化アルミニウム（ＭｇＮｂＡｌＮ）において、Ｍｇの含有量を８．１原子％に固定し、Ｎｂの含有量を変化させた場合の、Ｎｂの含有量と圧電定数ｄ３３との関係を示す図である。すなわち、（Ｍｇ０．０８１ＮｂＸＡｌ１−０．０８１−Ｘ）Ｎにおいて、Ｘの値を変化させた場合の、Ｎｂの含有量と圧電定数ｄ３３との関係を示す図である。
【００２０】
図１より、Ｎｂの含有量の増加に伴い、圧電定数ｄ３３が高められていることがわかる。特に、Ｍｇ８．１原子％に対するＮｂの含有量が２．５〜９．７原子％の場合、圧電定数ｄ３３が最も高められており、ＡｌＮの圧電定数ｄ３３（＝６．０ｐＣ／Ｎ）より圧電定数ｄ３３が大きくなっていることがわかる。
【００２１】
他方、Ｎｂの含有量が１０原子％より大きい場合、圧電定数ｄ３３は低下し、１３原子％以上で、圧電定数ｄ３３が０になっていることがわかる。
【００２２】
図２に、Ｎｂの含有量を変化させた場合のＭｇ及びＮｂを含有するＡｌＮのＸ線回折プロファイルを示す。図中実線は、図１におけるＮｂの含有量が７．１原子％の場合のプロファイルであり、破線は、図１におけるＮｂの含有量が１７．１原子％の場合のプロファイルである。
【００２３】
図２より、Ｎｂの含有量が１７．１原子％である場合、Ｎｂの含有量が７．１原子％の場合と比較して、回折ピークが低角側にシフトしている。このことから、Ｎｂの含有量が１７．１原子％のＡｌＮでは、相転移が起こっていることがわかる。よって、Ｎｂの含有量が９．７原子％より大きい場合、上記相転移により、圧電定数ｄ３３が急激に低下していることが明らかとなった。
【００２４】
従って、本発明においては、Ｍｇ８．１原子％に対するＮｂの含有量が２．５〜９．７原子％、すなわちＭｇ１００原子％に対するＮｂの含有量が３１〜１２０原子％の範囲とすることにより、ＡｌＮ膜からなる圧電薄膜の圧電定数ｄ３３を高めることができる。
【００２５】
図３は、Ｍｇ１００原子％に対するＮｂの含有量を４４原子％、５０原子％及び８７原子％とし、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量をそれぞれ変化させた場合の、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量と、圧電定数ｄ３３との関係を示す図である。例えばＮｂの含有量を５０原子％とした場合には、（Ｍｇ２Ｎｂ）ＹＡｌ１−ＹＮにおいて、Ｙの値を変化させた場合のＭｇ及びＮｂの合計含有量と圧電定数ｄ３３との関係を示す。実線はＭｇ１００原子％に対するＮｂの含有量を５０原子％としたときの結果を示し、破線は８７％としたときの結果を示し、一点鎖線は４４原子％としたときの結果を示す。
【００２６】
図３より、Ｍｇ１００原子％に対するＮｂの含有量を４４原子％、５０原子％及び８７原子％としたいずれの場合においても、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量の増加に伴い、圧電定数ｄ３３が高められていることがわかる。特に、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量が１０原子％〜６７原子％の場合、圧電定数ｄ３３が特に高められており、ＡｌＮの圧電定数ｄ３３（＝６．０ｐＣ／Ｎ）より圧電定数ｄ３３が大きくなっていることがわかる。Ｍｇ及びＮｂの合計含有量が１０原子％〜６７原子％の範囲では、Ｍｇ１００原子％に対するＮｂの含有量を４４原子％とした場合よりもＮｂの含有量を８７原子％とした場合のほうが圧電定数ｄ３３は高い。さらに、上記範囲において、Ｍｇ１００原子％に対するＮｂの含有量を８７原子％とした場合よりもＮｂの含有量を５０原子％とした場合のほうが圧電定数ｄ３３は高い。
【００２７】
他方、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量が６７原子％より大きい場合、圧電定数ｄ３３は低下していることがわかる。
【００２８】
図４に、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量を変化させた場合のＭｇ及びＮｂを含有するＡｌＮのＸ線回折プロファイルを示す。図中実線は、図３におけるＭｇ及びＮｂの合計含有量が５５原子％の場合のプロファイルであり、破線は、図３におけるＭｇ及びＮｂの合計含有量の含有量が６６原子％の場合のプロファイルである。
【００２９】
図４より、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量が６６原子％である場合、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量が５５原子％の場合と比較して、回折ピークがブロードになっている。このことから、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量が６６原子％のＡｌＮでは、ｃ軸配向膜の結晶構造が崩れ、圧電性が急激に低下していることがわかる。
【００３０】
よって、本発明においては、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量を１０原子％〜６７原子％の範囲とすることにより、ＡｌＮ膜からなる圧電薄膜の圧電定数を高めることができる。また、図３から明らかなように、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量を３０原子％〜６３原子％としたときに、圧電定数ｄ３３がより一層高められている。よって、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量は、３０原子％〜６３原子％であることが好ましい。
【００３１】
上述したように、図３において、Ｍｇ及びＮｂの合計含有量が６６原子％以上のＡｌＮでは、圧電定数ｄ３３が急激に低下している。他方、図５に従来のＳｃ含有ＡｌＮにおけるＳｃ含有量と圧電定数ｄ３３との関係を示すが、この場合、圧電定数ｄ３３が急激に低下しているのは５０原子％以上である。このことから、Ｍｇ及びＮｂ含有ＡｌＮでは、Ｓｃ含有ＡｌＮと比較して、より多くのＡｌを置換した場合も圧電定数ｄ３３が低下しないという、シミュレーションでは分かり得ない事実が明らかとなった。
【００３２】
図１１は、本発明の圧電薄膜をＨＡＸＰＥＳ（Ｈａｒｄ  Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により解析した結果を示す図である。解析対象としての圧電薄膜のＸ線の入射面と、ＨＡＸＰＥＳに用いる検出器とがなす角度を検出角度とすると、実線は検出角度を８０°としたときの結果を示す。破線は検出角度を３０°としたときの結果を示し、一点鎖線は検出角度を１５°としたときの結果を示す。
【００３３】
ＨＡＸＰＥＳにおいては、ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）に用いられているＸ線よりもエネルギーが高いＸ線が用られる。より具体的には、ＸＰＳに用いられているＸ線のエネルギーは１ｋｅＶ程度であるのに対し、ＨＡＸＰＥＳに用いられているＸ線のエネルギーは８ｋｅＶ以上である。ＸＰＳでは、解析対象の表面から数ｎｍ程度の深さしか解析することができない。これに対し、ＨＡＸＰＥＳでは、高いエネルギーのＸ線を用いることにより、解析対象の表面から３０ｎｍ程の深さを解析することができる。すなわち、ＨＡＸＰＥＳにより、解析対象のバルクにおける結合状態を評価し得る。
【００３４】
図１１に示されているように、検出角度を１５°とした場合、破線Ｂ、Ｃ及びＤの位置の結合エネルギーにおいて、それぞれ、ピークが存在する。検出角度３０°とした場合及び８０°とした場合も同様に、破線Ｂ、Ｃ及びＤの位置の結合エネルギーにおいて、それぞれ、ピークが存在する。破線Ｂの位置の結合エネルギーにおけるピークは、５価ニオブのピークに相当する。破線Ｃの位置の結合エネルギーにおけるピークは、５価ニオブ及び４価ニオブのピークに相当する。破線Ｄの位置の結合エネルギーにおけるピークは、４価ニオブのピークに相当する。よって、ＨＡＸＰＥＳを用いることにより、圧電薄膜を構成するニオブには、５価ニオブだけではなく、４価ニオブも含まれていることが新たに明らかになった。なお、図１１に示されているように、上記圧電薄膜には、３価ニオブは含まれていない。
【００３５】
本発明に係る圧電薄膜は、薄膜形成法により形成することができる。上記薄膜形成法としては、スパッタリング法や、ＣＶＤ法等が挙げられるが、スパッタリング法により製造することが好ましい。特に好ましくは、図６に示す３元スパッタリング装置又は図７に示す１元スパッタリング装置を用いてスパッタリングを行う。
【００３６】
図６に示すスパッタリング装置では、Ａｌからなる第１のターゲット２と、Ｍｇからなる第２のターゲット３と、Ｎｂからなる第３のターゲット４とを用い、窒素（Ｎ２）ガス雰囲気下で３元スパッタリング法により、基板１に成膜する。また、第１のターゲット２としてＡｌＮからなるターゲットを用いてもよい。３元スパッタリング法においては、第１，第２及び第３のターゲットパワーの比率を変えることによりＡｌ、Ｍｇ及びＮｂの含有量の調節を行うことができる。
【００３７】
図７に示すスパッタリング装置では、Ａｌ、Ｍｇ及びＮｂの合金からなるターゲット５を用い、窒素（Ｎ２）ガス雰囲気下で１元スパッタリング法により成膜する。１元スパッタリング法においては、予めＡｌ、Ｍｇ及びＮｂの含有量の異なる合金を用意することにより、Ａｌ、Ｍｇ及びＮｂの含有量の調節を行うことができる。
【００３８】
また、Ａｌ、Ｍｇ及びＮｂの合金からなるターゲットを用いる１元スパッタリング法では、６インチや８インチといった大型のウエハ上へ、均一な膜厚分布と圧電性分布で成膜が可能である。Ｓｃ含有ＡｌＮにおいても、Ｓｃ及びＡｌの合金からなるターゲットが用いられるが、非常に高価であるため、Ａｌ、Ｍｇ及びＮｂの合金からなるターゲット５を用いることで大幅に製品価格を下げることができる。
【００３９】
なお、上記スパッタリングは、Ｎ２ガス雰囲気下でなくとも、Ｎ２ガス及びアルゴンガス（Ａｒ）の混合ガス雰囲気下で行ってもよい。また、上記基板１の温度としては、室温〜４５０℃で行うことが好ましい。
【００４０】
（圧電素子）
本発明に係る圧電素子は、上述の本発明に係る圧電薄膜と、上記圧電薄膜に接するように設けられた第１，第２の電極とを備える。以下、図面を参照しつつ、本発明に係る圧電素子を用いた具体的な実施形態を説明する。
【００４１】
（第１の実施形態）
図８は、第１の実施形態である圧電マイクロフォン１１の断面図である。圧電マイクロフォン１１は、筒状の支持体１２、シリコン酸化膜１６、第１，第２の電極の１４，１５、圧電薄膜１３及び第１，第２の接続電極１７，１８により構成されている。
【００４２】
筒状の支持体１２は、高抵抗シリコンやガラス、ＧａＡｓ等の適宜の材料からなる。本実施形態では、筒状の支持体１２は、シリコンからなる。筒状の支持体１２の上面には、筒状の支持体１２を覆うようにシリコン酸化膜１６が設けられている。
【００４３】
シリコン酸化膜１６の上には、第１の電極１４が設けられている。第１の電極１４は、円板形状である。第１の電極１４は、筒状の支持体１２の開口部を閉成するように設けられている。また、第１の電極１４は、外部から音圧が加わると振動する部分である。
【００４４】
第１の電極１４の上には、ドーナツ板状である圧電薄膜１３が設けられている。圧電薄膜１３の上面には、圧電薄膜１３を覆うように、第２の電極１５が設けられている。
【００４５】
本実施形態に係る圧電マイクロフォン１１では、外部からの音圧により第１の電極１４が振動すると、圧電薄膜１３が変形する。そして、上記圧電薄膜１３の変形に対応して、第１，第２の電極１４，１５から音圧に応じた電気信号を得ることが可能となる。
【００４６】
第２の電極１５の上面には、外部電極と接続するための第１，第２の接続電極１７，１８が設けられている。第１の接続電極１７は、ビアホール電極部１７ａを有する。第１の接続電極１７が第１の電極１４に、第２の接続電極１８が第２の電極１５に接続されるように設けられている。
【００４７】
本実施形態において、第１の電極１４は、抵抗率１．５ｍΩｃｍ以下のリンドープＳｉにより構成される。また、第２の電極１５は、Ａｌにより構成される。なお、各材料の厚みについては、特に限定されるものではないが、例えば、本実施形態においては、第１の電極１４が４００ｎｍ、圧電薄膜１３が５００ｎｍ、第２の電極１５が５０ｎｍのものが用いられている。
【００４８】
また、上記圧電薄膜１３は、上述した本発明に係るＭｇ及びＮｂを含有するＡｌＮにより構成される圧電薄膜１３である。そのため、ＡｌＮを用いる場合よりも圧電定数ｄ３３が大きい。従って、第１の実施形態の圧電マイクロフォン１１は、高感度なマイクロフォンである。
【００４９】
（第２の実施形態）
図９（ａ）は、第２の実施形態である幅広がり振動子２１の斜視図である。幅広がり振動子２１は、幅広がり振動を利用する圧電振動子である。上記幅広がり振動子２１は、支持部２２ａ，２２ｂと、振動体としての振動板２３と、連結部２４ａ，２４ｂとを備える。
【００５０】
振動板２３は矩形板状であり、長さ方向と幅方向とを有している。振動板２３は、連結部２４ａ，２４ｂを介して、支持部２２ａ，２２ｂに接続されている。すなわち、振動板２３は、支持部２２ａ，２２ｂにより支持されている。振動板２３は、交番電界が印加されると、幅拡がり振動モードで幅方向に振動する振動体である。
【００５１】
連結部２４ａ，２４ｂの一端は、振動板２３の短辺側の側面中央に接続されている。上記振動板２３の短辺側の側面中央は、幅拡がり振動のノードとなっている。
【００５２】
支持部２２ａ，２２ｂは、連結部２４ａ，２４ｂの他端に接続されている。支持部２２ａ，２２ｂは、連結部２４ａ，２４ｂの両側に延びている。支持部２２ａ，２２ｂの長さは、特に限定されないが、本実施形態においては、振動板２３の短辺と同じ長さである。
【００５３】
図９（ｂ）は、図９（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う部分の断面図である。図９（ｂ）に示すように、振動板２３は、シリコン酸化膜１６、基板３２、第１，第２の電極１４，１５及び圧電薄膜１３により構成されている。
【００５４】
より具体的には、基板３２上に、圧電薄膜１３が設けられている。第１，第２の電極１４，１５は、圧電薄膜１３を挟むように設けられている。基板３２の下方には、シリコン酸化膜１６が設けられている。
【００５５】
本実施形態において、基板３２は、抵抗率：１ｍΩｃｍ、濃度：７Ｘ１０１９／ｃｍ３のｎ型Ｓｉ層である。
【００５６】
なお、第１の電極１４と、第２の電極１５の間には、図示しない保護層であるシード層を設けてもよい。
【００５７】
本実施形態においては、第１，第２の電極１４，１５は、Ｍｏにより構成されている。また、上記シード層はＡｌＮにより構成されている。なお、各材料の厚みについて、特に限定されるものではないが、例えば、本実施形態においては、基板３２が１０μｍ、シリコン酸化膜１６が４００ｎｍ、第１の電極１４が１００ｎｍ、圧電薄膜１３が１０００ｎｍ、第２の電極１５が５０ｎｍ、シード層が２０ｎｍのものが用いられている。
【００５８】
なお、第２の実施形態においても、上記圧電薄膜１３は、本発明に係るＭｇ及びＮｂを含有するＡｌＮからなる圧電薄膜１３により構成される。そのため、ＡｌＮを用いる場合よりも圧電定数ｄ３３が大きい。従って広帯域で共振抵抗が小さい振動子となり、周波数可変範囲が広く、低消費電力なＴＣＸＯとなる。
【００５９】
（第３の実施形態）
図１０には、第３の実施形態である厚み縦振動子３１の断面図を示す。厚み縦振動子３１は、音響反射層３３を有する圧電振動子である。上記厚み縦振動子３１は、基板３２、音響反射層３３、圧電薄膜１３及び第１，第２の電極１４，１５により構成される。
【００６０】
基板３２の上面に、音響反射層３３が設けられている。音響反射層３３は、相対的に高い音響インピーダンス層３３ｂ，３３ｄと、相対的に低い音響インピーダンス層３３ａ，３３ｃ，３３ｅとを交互に積層した構造を有する。
【００６１】
音響反射層３３の上には、圧電薄膜１３が設けられている。また、第１，第２の電極１４，１５は、圧電薄膜１３を挟むように設けられている。
【００６２】
本実施形態において、第１，第２の電極１４，１５は、モリブデンにより構成される。また、上記相対的に高い音響インピーダンス層３３ｂ，３３ｄは、タングステンにより構成され、上記相対的に低い音響インピーダンス層３３ａ，３３ｃ，３３ｅは、酸化シリコンにより形成される。
【００６３】
このような音響反射層３３を有する公知の圧電振動子においても、本発明に係るＭｇ及びＮｂを含有するＡｌＮからなる圧電薄膜１３を用いることにより、広帯域と良好な温度特性とが両立できたフィルタ／ＤＰＸを作製することができる。
【００６４】
本発明に係る圧電素子は、上述した第１〜第３の実施形態に限定されず、例えば高感度センサとしてのジャイロセンサや、加速度センサ等、様々な用途で使用することができる。
【００６５】
次に、具体的な実験例につき説明する。
【００６６】
（実験例）
下記の条件で、アルミニウムからなる第１のターゲットと、マグネシウムからなる第２のターゲットと、ニオブからなる第３のターゲットとを用い、３元スパッタリング法により成膜した。
【００６７】
基板温度：４００℃
Ａｒ／Ｎ２ガス比：６０／４０
ガス圧：０．４５Ｐａ
組成：Ｍｇ０．３５Ｎｂ０．２０Ａｌ０．４５Ｎ
【００６８】
実験例で得られた圧電薄膜の圧電定数ｄ３３は、２０．４ｐＣ／Ｎであり、ＡｌＮの圧電定数ｄ３３（６ｐＣ／Ｎ）と比較して十分に高められていることを確認できた。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・基板
２・・・第１のターゲット
３・・・第２のターゲット
４・・・第３のターゲット
５・・・アルミニウム、マグネシウム及びニオブの合金からなるターゲット
１１・・・圧電マイクロフォン
２１・・・幅広がり振動子
３１・・・厚み縦振動子
１２・・・筒状の支持体
１３・・・圧電薄膜
１４・・・第１の電極
１５・・・第２の電極
１６・・・シリコン酸化膜
１７，１８・・・第１，第２の接続電極
１７ａ・・・ビアホール電極部
２２ａ，２２ｂ・・・支持部
２３・・・振動板
２４ａ，２４ｂ・・・連結部
３２・・・基板
３３・・・音響反射層
３３ａ，３３ｃ，３３ｅ・・・相対的に低い音響インピーダンス層
３３ｂ，３３ｄ・・・相対的に高い音響インピーダンス層
【図１】
0005932168.tif 000002
【図２】
0005932168.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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