(57)【要約】【課題】    本発明の目的は、耐電圧特性に優れた圧電素子を提供することにある。【解決手段】    当該圧電素子は、支持基板上に配置される第１の電極と、前記第１の電極上に配置され、第１の圧電薄膜、および、該第１の圧電薄膜と物質的に不連続に形成される第２の圧電薄膜が順次積層する圧電層であって、前記第１の圧電薄膜は、第１の鉛化合物層、および、該第１の鉛化合物層内を厚み方向に縦断する第１の鉛導電体、を含み、前記第２の圧電薄膜は、第２の鉛化合物層、および、前記第１の鉛導電体とは連続せずに、該第２の鉛化合物層内を厚み方向に縦断する第２の鉛導電体、を含む圧電層と、前記圧電層上に配置される第２の電極と、を含む。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）鉛原料を備える鉛蒸発源を含む複数の蒸発源の上方に、基板を配設する工程と、
ｂ）前記複数の蒸発源と前記基板との間に第１のプラズマを導入し、該複数の蒸発源から鉛原料を含む複数の蒸発原料を蒸発させ、該蒸発した蒸発原料を該第１のプラズマにより活性化し、該活性化した蒸発原料を該基板表面に供給される反応ガスと反応させて、該基板表面に鉛化合物を含む第１の蒸着膜を蒸着する工程と、
ｃ）前記第１の蒸着膜表面に第２のプラズマを照射して、該第１の蒸着膜をエッチングする工程と、
ｄ）前記複数の蒸発源と表面をエッチングした前記第１の蒸着膜との間に前記第１のプラズマに導入し、該複数の蒸発源から鉛原料を含む複数の蒸発原料を蒸発させ、該蒸発した蒸発原料を該第１のプラズマにより活性化し、該活性化した蒸発原料を前記反応ガスと反応させて、該第１の蒸着膜表面に鉛化合物を含む第２の蒸着膜を蒸着する工程と、
を有する圧電素子の製造方法。
【請求項２】
前記工程ｃ）において、前記複数の蒸発源と前記第１の蒸着膜との間に導入されるべきプラズマを磁場により偏向させたプラズマが、前記第２のプラズマとして、該第１の蒸着膜に照射される請求項１記載の圧電素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２のプラズマのプラズマ電子密度が、前記第１のプラズマのプラズマ電子密度よりも低い請求項１または２記載の圧電素子の製造方法。
【請求項４】
前記工程ｂ）において、前記第１の蒸着膜が、複数の結晶粒からなる第１の鉛化合物層、および、該第１の鉛化合物層の結晶粒界を充填するとともに、該第１の鉛化合物層表面を覆う第１の鉛導電層、を含んで蒸着され、
前記工程ｃ）において、前記第２のプラズマの照射により、前記第１の鉛導電層における前記第１の鉛化合物層表面を覆う部分がエッチングされる請求項１〜３いずれか１項記載の圧電素子の製造方法。
【請求項５】
前記複数の蒸発源が、鉛蒸発源のほかに、ジルコニウム原料を備えるジルコニウム蒸発源、および、チタン原料を備えるチタン蒸発源を含み、
前記反応ガスが、酸素ガスを含む請求項１〜４いずれか１項記載の圧電素子の製造方法。
【請求項６】
支持基板と、
前記支持基板上に配置される第１の電極と、
前記第１の電極上に配置され、第１の圧電薄膜、および、該第１の圧電薄膜と物質的に不連続に形成される第２の圧電薄膜が順次積層する圧電層であって、
前記第１の圧電薄膜は、第１の鉛化合物層、および、該第１の鉛化合物層内を厚み方向に縦断する第１の鉛導電体、を含み、
前記第２の圧電薄膜は、第２の鉛化合物層、および、前記第１の鉛導電体とは連続せずに、該第２の鉛化合物層内を厚み方向に縦断する第２の鉛導電体、を含む
圧電層と、
前記圧電層上に配置される第２の電極と、
を含む圧電素子。
【請求項７】
前記第１および第２の鉛化合物層が、それぞれ複数の結晶粒から構成され、
前記第１および第２の鉛導電体が、それぞれ前記第１および第２の鉛化合物層の結晶粒界に形成される請求項６記載の圧電素子。
【請求項８】
前記第１の鉛導電体上には、前記第２の鉛化合物層を構成する結晶粒が配置される請求項７記載の圧電素子。
【請求項９】
前記第１および第２の鉛化合物層が、それぞれＰＺＴを含有し、
前記第１および第２の鉛導電体が、それぞれ鉛、酸化鉛、または、前記第１および第２の鉛化合物層よりも鉛含有量が多いＰＺＴを含有する請求項６〜８いずれか１項記載の圧電素子。
【請求項１０】
高真空に排気可能なチャンバと、
前記チャンバ内下面に配置され、蒸発原料を収容することができる複数の蒸発源と、
前記チャンバ内上面に配置され、基板を保持することができる基板ホルダと、
前記チャンバ内の前記複数の蒸発源と前記基板ホルダとの間の空間にプラズマを導入することができるプラズマガンと、
前記プラズマを磁場により偏向し、該プラズマを前記基板ホルダに保持される基板表面に照射することができる磁場発生手段と、
を備える蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛を含有する圧電薄膜を含む圧電素子、その圧電素子を製造する方法、および、その圧電素子を製造する際に使用する蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）等に代表される、鉛（Ｐｂ）を含む多元系酸化物強誘電体は、優れた圧電性や焦電性、電気光学特性等を有し、様々な電子デバイスへ応用されている。たとえば、特許文献１には、ＰＺＴを圧電層に用いた圧電素子が開示されている。当該圧電層は、結晶系の異なる圧電材料からなる層（ＰＴＯ層およびＰＺＯ層）が、各層ごとに柱状結晶を並べた状態で交互に積層された構成を有している。
【０００３】
ＰＺＴ等を用いた圧電層は、たとえば、真空蒸着法やイオンプレーティング法等により形成することができる。たとえば、特許文献２には、圧力勾配型アーク放電プラズマガンで生成した高密度プラズマで、蒸発源から蒸発した各種原料蒸気を活性化し、プラズマにより活性化された酸素雰囲気中で、基板上にＰＺＴを蒸着する、アーク放電反応式イオンプレーティング法、が開示されている。また、特許文献３には、ＰＺＴを効率的に蒸着するために、高密度プラズマを磁場により偏向して蒸発源に直接照射し、蒸発源の加熱およびそのソースガスの活性化を同時に行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０９９６３６号公報
【特許文献２】特許４１３８１９６号公報
【特許文献３】特許４８０７９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、鉛を含有する圧電層を含む圧電素子であって、従来よりも耐電圧特性を向上させた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】
【０００６】
本発明の第１の観点によれば、ａ）鉛原料を備える鉛蒸発源を含む複数の蒸発源の上方に、基板を配設する工程と、ｂ）前記複数の蒸発源と前記基板との間に第１のプラズマを導入し、該複数の蒸発源から鉛原料を含む複数の蒸発原料を蒸発させ、該蒸発した蒸発原料を該第１のプラズマにより活性化し、該活性化した蒸発原料を該基板表面に供給される反応ガスと反応させて、該基板表面に鉛化合物を含む第１の蒸着膜を蒸着する工程と、ｃ）前記第１の蒸着膜表面に第２のプラズマを照射して、該第１の蒸着膜をエッチングする工程と、ｄ）前記複数の蒸発源と表面をエッチングした前記第１の蒸着膜との間に前記第１のプラズマに導入し、該複数の蒸発源から鉛原料を含む複数の蒸発原料を蒸発させ、該蒸発した蒸発原料を該第１のプラズマにより活性化し、該活性化した蒸発原料を前記反応ガスと反応させて、該第１の蒸着膜表面に鉛化合物を含む第２の蒸着膜を蒸着する工程と、を有する圧電素子の製造方法、が提供される。
【０００７】
本発明の第２の観点によれば、支持基板と、前記支持基板上に配置される第１の電極と、前記第１の電極上に配置され、第１の圧電薄膜、および、該第１の圧電薄膜と物質的に不連続に形成される第２の圧電薄膜が順次積層する圧電層であって、前記第１の圧電薄膜は、第１の鉛化合物層、および、該第１の鉛化合物層内を厚み方向に縦断する第１の鉛導電体、を含み、前記第２の圧電薄膜は、第２の鉛化合物層、および、前記第１の鉛導電体とは連続せずに、該第２の鉛化合物層内を厚み方向に縦断する第２の鉛導電体、を含む圧電層と、前記圧電層上に配置される第２の電極と、を含む圧電素子、が提供される。
【０００８】
本発明の第３の観点によれば、高真空に排気可能なチャンバと、前記チャンバ内下面に配置され、蒸発原料を収容することができる複数の蒸発源と、前記チャンバ内上面に配置され、基板を保持することができる基板ホルダと、前記チャンバ内の前記複数の蒸発源と前記基板ホルダとの間の空間にプラズマを導入することができるプラズマガンと、前記プラズマを磁場により偏向し、前記基板ホルダに保持される基板表面に該プラズマを照射することができる磁場発生手段と、を有する蒸着装置、が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
耐電圧特性に優れた圧電素子をより簡便に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１Ａは、アーク放電反応式イオンプレーティング装置の構成例を示す概略側面図であり、図１Ｂは、圧電層（第１および第２の蒸着膜）を形成する基板を示す断面図である。
【図２】図２Ａは、アーク放電反応式イオンプレーティング装置を使用して、基板表面に第１の蒸着膜を蒸着する様子を示す概略側面図であり、図２Ｂは、基板表面に蒸着される第１の蒸着膜を示す断面図である。
【図３】図３Ａは、アーク放電反応式イオンプレーティング装置を使用して、第１の蒸着膜表面にプラズマを照射する様子を示す概略側面図であり、図３Ｂは、プラズマ照射により表面がエッチングされた第１の蒸着膜を示す断面図である。
【図４】図４Ａは、アーク放電反応式イオンプレーティング装置を使用して、第１の蒸着膜（第１の圧電薄膜）表面に第２の蒸着膜を蒸着する様子を示す概略断面図であり、図４Ｂは、第１の蒸着膜（第１の圧電薄膜）表面に蒸着される第２の蒸着膜を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、ＰＺＴを圧電層に用いた圧電素子の製造方法について説明する。なお、圧電層には、ＰＺＴに限らず、ＰＬＺＴなど、圧電性を有する鉛化合物を用いることができる。
【００１２】
図１Ａは、圧電層を形成する際に用いるアーク放電反応性イオンプレーティング（ＡＤＲＩＰ）装置１００を示す概略側面図である。ＡＤＲＩＰ装置１００は、反応チャンバ（メインチャンバ）１０１に、主に、基板ホルダ１０４，各種蒸発源１０６〜１０８，ガス供給機構１０９，プラズマガン１１０および電磁石１４０等が取り付けられた構成である。
【００１３】
反応チャンバ１０１には真空排気装置１３０が接続されており、反応チャンバ１０１内を高真空（１ｘ１０−４Ｐａ以上の真空度、圧力としては１ｘ１０−４Ｐａ以下）に排気することが可能である。また、反応チャンバ１０１の上面を貫通して回転軸１０２が設けられており、背面に輻射加熱方式のヒータ１０３が設けられた基板ホルダ１０４が接続されている。なお、基板ホルダ１０４は、基板１０５を保持できる機構を備える。さらに、反応チャンバ１０１の上面を貫通して、反応ガス供給機構１０９が設けられている。反応ガス供給機構１０９は、基板１０５表面に反応ガス、たとえば酸素（Ｏ２）を供給することができる。
【００１４】
反応チャンバ１０１の底部には、各種蒸発源１０６〜１０８が備えられている。各種蒸発源１０６〜１０８は、たとえば各種蒸発原料がカーボン製ルツボに充填された構成を有している。各種蒸発原料は、たとえば電子ビーム照射により、加熱・蒸発される。基板１０５表面にＰＺＴを形成する場合、各種蒸発源１０６〜１０８として、それぞれ鉛（Ｐｂ）原料，ジルコニウム（Ｚｒ）原料，チタン（Ｔｉ）原料を備える蒸発源が用いられる。
【００１５】
反応チャンバ１０１の側面には、陽極、陰極、磁場発生コイル等を備えたプラズマガン１１０が設けられている。プラズマガン１１０は、外部から導入されるＡｒ，Ｈｅ等の不活性ガス（放電ガス）を、陰極および陽極の間のアーク放電により電離・活性化する。そして、磁場発生コイルが発生する磁場および放電ガスの圧力勾配によって、基板１０５と各種蒸発源１０６〜１０８との間に、ＡｒイオンおよびＨｅイオン等を含有するプラズマを導出する。
【００１６】
反応チャンバ１０１の外側、たとえば外側上面には、たとえば電磁石１４０等の磁場発生手段が設けられている。電磁石１４０は、発生させる磁場により、基板１０５と各種蒸発源１０６〜１０８との間に導入されるプラズマを偏向し、そのプラズマを基板１０５表面に照射する。
【００１７】
なお、反応チャンバ１０１の側面には、サブチャンバ１２０が設けられている。サブチャンバ１２０は、高真空に排気が可能であり、また、基板１０５の収容が可能である。高真空に排気可能なサブチャンバ１２０を具備していることにより、反応チャンバ１０１内を高真空に維持したまま、基板１０５を反応チャンパ１０１に出し入れすることができる。
【００１８】
図１Ｂは、基板ホルダ１０４に保持される基板１０５の構成を示す断面図である。基板１０５は、たとえば、Ｓｉ基板１１および酸化シリコン膜１２を含む支持基板、ＴｉＯｘ層１３、および、Ｐｔ層１４を含む下側電極が積層する構成を有する。基板１０５は、たとえば、Ｓｉ基板１１表面に熱酸化により酸化シリコン膜１２を形成し、酸化シリコン膜１２上にスパッタリング法でＴｉＯｘ層１３およびＰｔ層１４を形成することにより作製することができる。
【００１９】
図２〜図４を参照して、ＡＤＲＩＰ装置１００を使用した圧電層の形成方法について説明する。
【００２０】
図２Ａに、基板１０５表面に第１の蒸着膜を蒸着する様子を示す。
【００２１】
まず、基板１０５を基板ホルダ１０４に配設する前に、反応チャンバ１０１内を、真空排気装置１３０により、たとえば１ｘ１０−４Ｐａ以上の高真空に排気する。このとき、基板１０５はサブチャンバ１２０内に収容されており、サブチャンバ１２０内も反応チャンバ１０１内と同程度の真空度に排気される。
【００２２】
次に、基板１０５をサブチャンバ１２０から反応チャンバ１０１に移動し、反応チャンバ１０１内の基板ホルダ１０４に配設する。続けて、輻射加熱方式のヒータ１０３により基板１０５の温度が６００℃になるように加熱する。
【００２３】
基板１０５の温度が約６００℃に達した後、プラズマガン１１０にＡｒガスを１ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍ、Ｈｅガスを５ｓｃｃｍ〜３００ｓｃｃｍ導入し、プラズマガン１１０の陰極と陽極との間に直流電圧を印加して、アーク放電プラズマ１１８を発生させる。そして、磁場発生コイルにより発生する磁場および放電ガスの圧力勾配によって、反応チャンバ１０１内にプラズマ１１８を導入する。
【００２４】
プラズマ１１８のプラズマ電子密度は、１×１０１０〜１×１０１２ｃｍ−３程度であることが望ましい。プラズマ１１８のプラズマ電子密度は、プラズマガン１１０の陰極と陽極との間に印加する電圧値を調整することにより制御することができる。
【００２５】
反応チャンバ１０１内にプラズマ１１８を導入した後、反応ガス供給機構１０９から酸素ガスを５０ｓｃｃｍ〜４００ｓｃｃｍ導入して高密度の酸素プラズマ及び酸素の活性種を生成する。なお、酸素ガスは、以降の工程において継続的に供給されることが好ましい。
【００２６】
その後、各種蒸発源１０６，１０７，１０８からそれぞれＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉ原料を蒸発させる。なお、各種蒸発原料の蒸発量は、Ｐｂ蒸発量がＺｒとＴｉの蒸発量の合計に対して１０倍までの範囲になるように、かつ、ＺｒとＴｉの蒸発量がほぼ同等になるように制御することが好ましい。各種蒸発原料の蒸発量は、各種原料に照射する電子ビームの強度を調整することにより制御することができ、また、水晶振動子式膜厚センサなどを用いることにより検出・監視することができる。
【００２７】
蒸発源１０６，１０７，１０８から蒸発した各種原料蒸気は、プラズマ１１８を通過する際に活性化されて、基板１０５に到達する。基板１０５表面において、各種原料蒸気と高密度の酸素プラズマ及び酸素の活性種とが反応することにより、基板１０５表面にＰＺＴを含む第１の蒸着膜が形成される。
【００２８】
図２Ｂに、基板１０５（Ｐｔ層１４）表面に形成される第１の蒸着膜１５ｘの断面図を示す。第１の蒸着膜１５ｘは、複数の結晶粒からなる第１のＰＺＴ層１５ａと、第１のＰＺＴ層１５ａの結晶粒界を充填するとともに、第１のＰＺＴ層１５ａ表面を覆う第１の鉛導電層１５ｂと、を含んで形成される。
【００２９】
第１のＰＺＴ層１５ａは、比較的化学量論比に近いＰＺＴから構成される。また、第１の鉛導電層１５ｂは、第１のＰＺＴ層１５ａよりもＰｂ含有量が多く、導電性を有するＰＺＴから構成される。または、導電性を有するＰｂ単体ないしＰｂＯ（酸化鉛）等を含んで構成される。
【００３０】
図３Ａに、第１の蒸着膜１５ｘ表面にプラズマ１１８を照射して、第１の蒸着膜１５ｘをエッチングする様子を示す。
【００３１】
基板１０５表面に第１の蒸着膜１５ｘを蒸着した後、蒸発源１０６〜１０８からの蒸発原料の蒸発を停止する。なお、反応ガス供給機構１０９から供給される酸素ガスは、プラズマ１１８の安定的維持のため、供給し続けることが好ましい。また、蒸発原料の蒸発に関しては、たとえば、各種蒸発源の上方にメカニカルシャッタを設け、当該メカニカルシャッタの開閉により、原料蒸気の開放・遮断を制御してもよい。
【００３２】
続いて、プラズマ１１８のプラズマ電子密度を、第１の蒸着膜１５ｘを形成した際のプラズマ電子密度（１×１０１０〜１×１０１２ｃｍ−３）よりも低く、たとえば１×１０１０ｃｍ−３よりも低く設定する。そして、電磁石１４０に電流を供給して、電磁石１４０周辺に、たとえば１００〜１０００Ｇ程度の磁場１４１（破線矢印で示す）を発生させる。なお、電磁石１４０周辺に発生する磁場の強度は、電磁石１４０に供給する電流値を調整することにより制御することができる。
【００３３】
プラズマガン１１０から基板１０５と蒸発源１０６〜１０８との間に導入されるプラズマ１１８は、電磁石１４０から発生した磁場１４１の閉じ込め効果により、つまり磁場１４１によるプラズマ１１８に含有されるＡｒイオンないしＨｅイオンのラーマ運動・サイクロン運動により偏向し、第１の蒸着膜１５ｘ表面に照射される。このとき、プラズマ１１８に含有されるＡｒイオンないしＨｅイオンが、第１の蒸着膜１５ｘに衝突し、その表面（第１の鉛導電層１５ｂ）をエッチングする。
【００３４】
このような工程により、成膜工程途中で基板１０５を反応チャンバ１０１から取り出すことなく、第１の蒸着膜表面（第１の鉛導電層１５ｂ）をエッチングすることができる。すなわち、大気による蒸着膜表面の汚染防止や、チャンバ内の再排気および蒸着膜表面の洗浄等にかかる作業時間の短縮を図ることができる。
【００３５】
なお、第１の蒸着膜１５ｘに照射されるプラズマ１１８のプラズマ電子密度が高い場合、第１の蒸着膜１５ｘ（特に第１のＰＺＴ層１５ａ）に著しいダメージを与えてしまう可能性がある。したがって、プラズマ１１８において、第１の蒸着膜１５ｘ表面をエッチングする際のプラズマ電子密度は、少なくとも第１の蒸着膜１５ｘを成膜する際のプラズマ電子密度よりも低い（１×１０１２ｃｍ−３よりも低い）ことが好ましい。
【００３６】
図３Ｂに、表面がエッチングされた第１の蒸着膜１５ｘ（第１の圧電薄膜１５）の断面図を示す。
【００３７】
プラズマ１１８の照射により、第１の蒸着膜１５ｘの表面、つまり、第１の鉛導電層１５ｂ（図２Ｂ参照）における第１のＰＺＴ層１５ａ表面を覆う部分をエッチングする。これにより、複数の結晶粒からなる第１のＰＺＴ層１５ａと、第１のＰＺＴ層１５ａの結晶粒界を充填する第１の鉛導電体１５ｃ、つまり第１のＰＺＴ層１５ａ内を厚み方向に縦断する第１の鉛導電体１５ｃと、を含む第１の圧電薄膜１５が形成される。なお、第１の鉛導電体１５ｃは、第１の鉛導電層１５ｂの一部分であるから、Ｐｂ単体、ＰｂＯ、または、第１のＰＺＴ層１５ａよりもＰｂ含有量が多いＰＺＴ等を含んで構成される。第１の圧電薄膜１５の表面粗さ（ラフネス）は、５０ｎｍ以下が好ましく、より言えば、１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度が望ましい。
【００３８】
図４Ａに、第１の圧電薄膜１５表面に第２の蒸着膜を蒸着する様子を示す。
【００３９】
電磁石１４０への電流供給を停止して、プラズマ１１８のプラズマ電子密度を、第１の蒸着膜を形成した際のプラズマ電子密度（１×１０１０〜１×１０１２ｃｍ−３）に再設定する。また、反応ガス供給機構１０９から酸素ガスを導入する。その後、各種蒸発源１０６，１０７，１０８からそれぞれＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉ原料を蒸発させて、第１の圧電薄膜１５表面に第２の蒸着膜を形成する。
【００４０】
図４Ｂに、第１の圧電薄膜１５表面に蒸着する第２の蒸着膜１６ｘの断面図を示す。第２の蒸着膜１６ｘは、複数の結晶粒からなる第２のＰＺＴ層１６ａと、第２のＰＺＴ層１６ａの結晶粒界を充填するとともに、第２のＰＺＴ層１６ａ表面を覆う第２の鉛導電層１６ｂと、を含んで形成される。
【００４１】
第１のＰＺＴ層１５ａおよび第１の鉛導電層１５ｂ（図２参照）と同様に、第２のＰＺＴ層１６ａは、比較的化学量論比に近いＰＺＴから構成され、第２の鉛導電層１６ｂは、Ｐｂ単体、ＰｂＯ、または、第１のＰＺＴ層１５ａよりもＰｂ含有量が多いＰＺＴ等を含んで構成される。なお、便宜的に、第２の鉛導電層１６ｂにおいて、第２のＰＺＴ層１６ａの結晶粒界を充填する部分を、第２の鉛導電体１６ｃと呼ぶこととする。
【００４２】
第１の圧電薄膜１５表面に形成される第２の蒸着膜１６ｘ、特に第２のＰＺＴ層１６ａは、一般に、鉛リッチな領域、つまり第１の鉛導電体１５ｃの上面領域から成長・形成され易い。したがって、第１の鉛導電体１５ｃ上には第２のＰＺＴ層１６ａ（ＰＺＴ結晶粒）が形成され、第２のＰＺＴ層１６ａの結晶粒界を充填する第２の鉛導電体１６ｃは、第１の鉛導電体１５ｃとは連続せずに形成される。また、第１のＰＺＴ層１５ａと第２のＰＺＴ層１６ａとが、連続せずに（物質的に分断して）形成される。
【００４３】
以上により、下側電極（Ｐｔ層１４）上に、第１の圧電薄膜１５および第２の蒸着膜１６ｘが積層する圧電層１７が形成される。なお、第２の蒸着膜１６ｘに再度プラズマ１１８を照射して、第２の鉛導電層１６ｂにおける第２のＰＺＴ層１６ａ表面を覆う部分をエッチングしてもかまわない。つまり、第２のＰＺＴ層１６ａと、第２のＰＺＴ層１６ａ内を厚み方向に縦断する第２の鉛導電体１６ｃと、を含む第２の圧電薄膜１６を形成してもかまわない。この場合、圧電層１７は、第１および第２の圧電薄膜１５，１６が、物質的に不連続に積層する構成を有する。第２の圧電薄膜１６の表面粗さ（ラフネス）は、５０ｎｍ以下が好ましく、より言えば、１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度が望ましい。
【００４４】
圧電層１７を形成した後、スパッタ法などにより、圧電層１７上に上側電極としてＰｔ層１８を形成する。これにより、第１の圧電薄膜１５および第２の蒸着膜１６ｘ若しくは第２の導電薄膜１６からなる圧電層１７が、下側電極（Ｐｔ層１４）および上側電極（Ｐｔ層１８）に挟持される構成を有する圧電素子２０が完成する。
【００４５】
圧電層１７が第１の圧電薄膜１５（または第１の蒸着膜１５ｘ）の単層構造からなる、従来の圧電素子を想定する。この場合、下側および上側電極１４，１８は、第１のＰＺＴ層１５ａ中の第１の鉛導電体１５ｃにより電気的に接続してしまう。このため、下側および上側電極１４，１８を介して圧電層１７に電圧を印加した際、第１の鉛導電体１５ｃを通って下側および上側電極間にリーク電流が流れてしまう可能性がある。
【００４６】
実施例による圧電層１７では、第１および第２のＰＺＴ層１５ａ，１６ａ中の第１および第２の鉛導電体１５ｃ，１６ｃが物理的に連続して形成されておらず、したがって、電気的に導通していない。つまり、下側および上側電極１４，１８は、第１および第２の鉛導電体１５ｃ，１６ｃにより電気的に接続されない。このため、下側および上側電極１４，１８を介して圧電層１７に電圧を印加した際のリーク電流が抑制される。また、これにより、圧電素子２０において良好な耐電圧特性が得られる。
【００４７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、圧電層は、３層以上の圧電薄膜（ないし蒸着膜）により構成されてもかまわない。各圧電薄膜の鉛導電体が物理的に連続して形成される確率がより低くなるため、さらなるリーク電流の低減・耐電圧特性の向上が見込めるであろう。また、電磁石は、反応チャンバの外側上面に配置される必然はなく、電磁石により発生する磁場が、プラズマを偏向させて基板表面に照射する位置に配置すればよい。その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００４８】
１１…Ｓｉ基板、１２…酸化シリコン層、１３…ＴｉＯｘ層、１４…Ｐｔ層（下側電極）、１５…第１の圧電薄膜、１５ａ…第１のＰＺＴ層、１５ｂ…第１の鉛導電層、１５ｃ…第１の鉛導電体、１６…第２の圧電薄膜、１６ａ…第２のＰＺＴ層、１６ｂ…第２の鉛導電層、１６ｃ…第２の鉛導電体、１７…圧電層、１８…Ｐｔ層（上側電極）、２０…圧電素子、１００…ＡＤＲＩＰ装置、１０１…反応チャンバ（メインチャンバ）、１０２…回転軸、１０３…ヒータ、１０４…基板ホルダ、１０５…基板、１０６〜１０８…蒸発源、１０９…反応ガス供給機構、１１０…プラズマガン、１１８…プラズマ、１２０…サブチャンバ、１３０…真空排気装置、１４０…電磁石（磁場発生手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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