(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電機能層を備えた構成素子において、
基板（Ｓ）と、
第１の電極層（Ｅ１）と、
第１の電極層に対して相対的に薄膜状に構造化された成長層（Ｗ）と、
圧電層（Ｐ）と、
第２の電極層（Ｅ２）を有しており、
前記成長層（Ｗ）は、第１の電極層（Ｅ１）に被着され、当該第１の電極層に対して相対的に構造化されており、さらに当該第１の電極層よりも小さい底面積を有するように構成されていることを特徴とする構成素子。
【請求項２】
前記圧電層（Ｐ）は、成長層（Ｗ）を完全に覆っており、その周面全体に沿って側方から重畳し第１の電極でもって終端している、請求項１記載の構成素子。
【請求項３】
前記成長層（Ｗ）は、圧電層（Ｐ）に依存してその配列的成長が支援されるように選択されている、請求項１または２項記載の構成素子。
【請求項４】
前記成長層（Ｗ）は、金、モリブデン、タングステン、白金、四窒化三ケイ素、サファイア、スピネリ、ケイ素、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、二酸化チタンから選択されている、請求項１から３いずれか１項記載の構成素子。
【請求項５】
前記圧電層（Ｐ）は、窒化アルミニウムと酸化亜鉛から選択されている、請求項１から４いずれか１項記載の構成素子。
【請求項６】
前記第１の電極層（Ｅ１）は、多層構造部を有し、該多層構造部は、当該多層構造部の最上位層とは異なる層としてチタン層を含んでいる、請求項１から５いずれか１項記載の構成素子。
【請求項７】
基板（Ｓ）と第１の電極（Ｅ１）の間に音響ミラー（ＡＳ）が設けられている、請求項１から６いずれか１項記載の構成素子。
【請求項８】
複数の圧電層（Ｐ）を備えた多層構造部が含まれており、前記複数の圧電層の間には、それぞれ１つのさらなる電極層（Ｅ）とさらなる成長層（Ｗ）が設けられている、請求項１から６いずれか１項記載の構成素子。
【請求項９】
前記構成素子はピエゾアクチュエータとして構成されている、請求項８記載の構成素子。
【請求項１０】
前記構成素子は、体積音波によって動作する共振器を備えた装置として構成されている、請求項１から７いずれか１項記載の構成素子。
【請求項１１】
少なくとも体積音波によって作動する共振器を含んだ構成素子の製造方法において、
基板（Ｓ）上に第１の電極層（Ｅ１）が被着されるステップと、
前記第１の電極層（Ｅ１）が少なくとも第１の電極領域（Ｅ１１）を形成すべく構造化されるステップと、
前記第１の電極領域（Ｅ１１）上に成長層（Ｗ）が被着されるステップと、
前記成長層（Ｗ）は、前記第１の電極領域（Ｅ１１）上に当該第１の電極領域よりも小さな底面積を有する成長領域が専ら残存するように構造化されるステップと、
圧電層（Ｐ）を、成長領域上で結晶軸に合わせて配向される成長を可能とする条件のもとで全面的に成長させるステップと、
前記圧電層（Ｐ）を、当該圧電層が成長領域を完全に覆い、その周面全体に沿って側方から重畳し第１の電極層（Ｅ１）によって終端するように構造化させるステップと、
第２の電極層（Ｅ２）が被着され構造化されるステップを有していることを特徴とする構成素子の製造方法。
【請求項１２】
前記成長層（Ｗ）の構造化は、湿式法で行われる、請求項１１記載の構成素子の製造方法。
【請求項１３】
前記成長層（Ｗ）としてゴールド層が蒸着される、請求項１１または１２記載の構成素子の製造方法。
【請求項１４】
前記圧電層（Ｐ）の成長がＣＶＤ法ないしＰＶＤ法を用いて行われる、請求項１１から１３いずれか１項記載の構成素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電機能層を備えた構成素子に関している。
【０００２】
背景技術
バルク音波若しく体積音波で動作する共振器ないし振動子、いわゆる薄膜バルク音波共振器（ＦＢＡＲ共振器）ないしバルク音波共振器(ＢＡＷ共振器）は、薄膜として形成された圧電性の基体をベースにしており、これは２つの主表面にそれぞれ１つの電極を備えている。そのような共振器は、例えば高周波フィルタの構造化のために利用され得る。フィルタとして構成された構成素子においては、多数のそのような共振器が分岐回路においてフィルタネットワーク、いわゆるリアクタンスフィルタに相互接続される。
【０００３】
バルク音波共振器をベースにした構成素子は、移動通信網の端末機器において特にフィルタとしての役割を果たしている。
【０００４】
バルク音波共振器を備えた構成素子は、通常は支持基板、例えば結晶ウエハ上に被着されている。各共振器と支持基板の間には空気の充たされた切欠き（これは音波に強く反射的に作用する高いインピーダンスジャンプを表す）若しくは音響ミラーが配設される。この２つのケースでは共振器から支持基板ＴＳ方向への音響波の発生が回避される。
【０００５】
音響ミラーは例えば高い音響インピーダンスないしは低い音響インピーダンスを有する交互に入れ替わる層列からなり得る。これらのミラー層の厚さは、所定の材料の中でそれぞれ音響波の約１／４波長である。共振器下方に設けられる第１の音響ミラーは、高い音響インピーダンスないしは低い音響インピーダンスを有する交互に入れ替わる層列からなる。
【０００６】
ＢＡＷ共振器の製造の際には、構成素子上の複数の層が通常は上下に、但しそれぞれ別個に形成され必要に応じて個々に構造化される。層の数の増加と共に層の析出と構造化は複雑になる。例えばそれぞれの適正な層厚さの析出の際にはエラーが重なりやすく、それによってウエハ全体でみて共振器の共振周波数の著しい散乱とフィルタ中心周波数の散乱が甘受されなければならない。
【０００７】
前述のＢＡＷ共振器の他にも機能層として動作する構成素子、特に薄膜センサやピエゾアクチュエータを備えた他の構成素子が公知である。これらの構成素子も大抵は支持基板上に被着され、少なくとも１つの第１の電極（これは圧電機能層と第２の電極を含んでいる）からなる多層構造部を含んでいる。特にピエゾアクチュエータの場合には、圧電機能層と電極層とからなる層列が多重に繰り返されている多層構造部が必要とされる。この圧電機能層を備えた全ての構成素子のもとでは、構成素子の品質が実質的には圧電層の品質によって決定される。
【０００８】
僅かな損失と高い圧電的結合係数を有するＢＡＷ共振器の実現のためには、圧電層内で個々の結晶の厳密に配列された配向特性が必要とされる。これは適切な析出法（通常はＰＶＤ法）と適切な基盤に基づいて初めて可能となるものである。ＢＡＷ共振器に対して最適な電気的特性を得るためには、複数の薄膜を次のように成長させなければならない。すなわち薄膜の各結晶子内部で有利な結晶学的方向が基板方向に対する一義的な幾何学的関係を生ずるように成長させなければならない。例えば有利には、圧電系主軸線が基板表面上の垂線に対して厳密に平行に配向され、結晶子がそれに応じて相互に厳密に平行に成長される。
【０００９】
相応に調整されるべき析出パラメータの他に、このことは特に圧電層の結晶子が秩序付けられて成長する適切な成長層の選択によって達成可能である。それに対しては公知の構成素子において圧電層が成長層としての機能も請け負う電極層の上に析出される。しかしながら欠点として挙げられることは、十分な電極特性と圧電層の成長に対する良好な前提条件を提供する適切な材料の選択が非常に制限されることである。つまり電極特性と圧電層の成長を支援する特性に関する妥協を甘受せざるを得ない材料しか使用できない。
【００１０】
それ故に本発明の課題は、前記欠点に鑑みこれを解消すべく改善を行うことであり、つまり前述したような欠点を回避することのできる、少なくとも１つの高位に配列された圧電機能層を備えた構成素子を提供することである。
【００１１】
前記課題は請求項１の特徴部分に記載された本発明による構成素子によって解決される。本発明の別の有利な構成例並びに当該構成素子を製造するための方法はさらなる請求項に記載される。
【００１２】
本発明による構成素子は、基板上に通常のように薄膜として析出された個々の層からなる積層部として構成されており、それらは少なくとも１つの第１の電極層と、該第１の電極層に対して相対的に薄膜状に構造化された成長層と、圧電層と、第２の電極層を含んでいる。
【００１３】
本発明は、圧電機能層が高位に配列され、さらに最適な電極特性を有する電極層が選択可能である、圧電機能層を備えた構成素子を最初に提供するものである。このことは２つの別個の層の形態で電極機能と成長を支援する機能の減結合によって達成される。そのため成長層と電極層が相互に依存することなく最適化され、この場合改善された電極と同時に改善された圧電層のみならず、ひいては全体的に改善された電気的特性も兼ね備えた構成素子が得られる。このようなことがこれまでの間に同時に達成されることはなかった。
【００１４】
この構成素子は、相前後して連続的に上下に析出される構成素子の層に対する支持体として表される１つの基板上に形成される。その場合基板と第１の電極層の間に１つまたは複数の、類似の機能若しくは異なる機能を備えたさらなる層を設けてもよい。この基板は支持体層として単独で十分な機械的耐性に関連して探しだされてもよい。また電気的若しくは電子的な構成素子の基板への集積化を可能にするために、半導体基板が用いられてもよい。
【００１５】
第１の電極層は、個別の一体的な層であってもよいし、少なくとも２つの異なる層からなる多層構造部として実現されてもよい。電極層は、電極としての機能性を充たすものであり、それ故十分に導電性がある。有利には、電極層ないしその表面は次のように構成される。すなわち電気的な接続要素の配設が簡単な形式で可能となるように構成される。電気的な接続要素として、ボンディングワイヤ、バンプ、層電極が設けられてもよい。また有利には、電極層は、高い導電性を有する。そのような電極層は、有利には、白金属（Ｐｔ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｈ）、Ａｇ，Ａｕ及び／又はＣｕからなる層、又はそのような個々の層を含んだ多層構造部によって得られる。有利にはアルミニウムやアルミニウムを含んだ層系、例えばＡｌＣｕ，ＡｌＳｉＣｕ，ＡｌＭｇ，又はＡｌ合金若しくはセラミック電極系、例えば窒化チタンであってもよい。有利にはアルミニウムベースの層若しくは多層構造部がバルク音波で動作する共振器に用いられる。なぜならこの種の層ないし多層構造部の僅かな厚みに基づいて基板全体に亘る層厚さの不均一性が共振器の共振周波数の散乱の緩和に寄与するからである。
【００１６】
電極層の上には、それに対して相対的に薄膜状の成長層が被着される。これは圧電層の配列化され組織化された若しくは結晶軸に合わせて配向された成長を可能にする。既に複数の材料ないしは層が公知であるが、これらはこれまでは付随する欠点のために最適な電極材料として使用することができなかった。本発明によって初めて電極機能と成長機能の分離によって、電極層に依存することなく最適な成長層を用いることが可能となる。
【００１７】
成長層としては例えば金やモリブデン層が実証されている。さらにタングステンや白金からなる金属化層並びに一連の酸化化合物若しくは半導体化合物、例えばケイ素も適している（これらは結晶軸に合わせて配向される圧電層の成長を支援する）。それ故に成長層は、例えばサファイア、スピネリ、ケイ素、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、二酸化チタンから形成され得る。
【００１８】
成長層の選択は、成長すべき圧電層の形式に依存している。この場合所定の材料組み合わせが特に有利である。例えば窒化アルミニウム層が圧電層として用いられるならば、モリブデンが成長層に対する有利な材料として判明している。酸化亜鉛からなる圧電層に対しては、金やモリブデンが特に適している。
【００１９】
材料選択の他に成長層の変更も本発明によっては重要な意味を帯びている。例えば金からなる成長層のもとでは、金の特性に依存して著しく相互に異なる結果が圧電層の成長の際に観察され得る。特に有利には成長層として例えば蒸着された金が挙げられる。
【００２０】
圧電層は成長層の上に直接成長させられる。圧電層は任意の圧電材料を含んでおり、それらは結晶軸に合わせて配向されて成長し得る。酸化亜鉛と窒化アルミニウム材料が既に当該構成素子において圧電機能層として実証されるならば、本発明による構成素子にとっても有利となる。
【００２１】
圧電層の上には第２の電極層が設けられる。第２の電極層は、相応の多層構成素子の製造のために成長層と、さらなる圧電層及び引き続きさらなる電極が設けられる。この場合この構造は、多重に繰り返されてもよい。電極層と成長層の間には、その他の介在層や適応下層が設けられてもよい。
【００２２】
本発明の有利な実施形態においては、成長層が次のように構成される。すなわち成長層が電極層内に直接設けられる電極領域よりも小さい底面積を有するように構成される。この構造化は、例えば高コストなプラズマプロセス例えば乾式エッチングの投入とそれに伴う（ビーム）損傷を回避するリフト・オフ手法によって行われてもよい。これは手間のかかる後処理、例えば乾式または湿式の後処理を必要とし、これらは付加的なプロセスステップとして当該方法を複雑にしている。湿式エッチング可能な層は、問題や危険性なしで成長層の析出後に構造化され得る。そのため層の表面やさらなる成長に痛手を受けることはない。
【００２３】
圧電層は有利には完全に扁平に成長する。この場合圧電層は、成長層の上方の領域に配設され、特に結晶軸に合わせて成長する。成長層の周りでは圧電層が電極層ないしその電極領域と接続する。ここでは圧電層を析出後に構造化することも可能である。その場合構造化の境界は次のように設定される。すなわち圧電層と電極層の間ないしは圧電層と電極領域の間で成長層の完全なカプセル化が維持され続けるように設定される。このことは本発明による構成素子においてさらに次のような利点を提供する。すなわち境界面問題や第２の電極層との不適合性を何も監視する必要はない。所定の層系の境界面に材料移動を引き起こすそのような不適合性は、別の側では加的な遮断層、例えばチタンや白金からなる遮蔽層を必要とする。なぜならこれらの相互に適合してない電極材料ないし成長層材料の直接のコンタクトを避けるためである。
【００２４】
成長層の完全なカプセル化のさらなる利点は、それに対して、本発明による構成素子のさらなる後続処理ステップにおいて浮遊層として本来的に許容されていない材料も利用可能である。特に本発明による構成素子が半導体基板上に形成され、ＣＭＯＳプロセスによって組合わされるならば、汚染を避けるために、異なる材料の利用を除外しなければならない。このことは、成長層に関する本発明による成長層のカプセル化によって不要となり、それ故これに関連して考えられる材料の使用が可能となる。
【００２５】
その他にも成長層の埋込みないしは成長層とそれに対して相対的な圧電層の構造化はつぎのようなさらなる利点をもたらす。すなわち圧電層の構造化が第１の電極層に対して選択的に行われ、ないしは第１の電極層に使用された多層構造部の最上層に対してのみ選択的に行われる。それ故に複数の層の同時的な構造化は必要なくなる。そのため圧電層の構造化を多層系のエッチングのもとではアンダーエッチングを引き起こす可能性のある化学的な湿式処理で行うことが可能となる。またこの理由から有害な乾式エッチングプロセス（これはその他にも比較的高いコストの原因にもなる）の投入が避けられる。
【００２６】
成長層の選択に対しては、それに用いられる材料が十分な電極特性と特に絶縁耐力を有しているかどうか、若しくは使用される方法が十分なエッジカバーを保証するかどうかは重要でない。適用される層厚さに依存して電気的導電性ですら必要とされない。つまり析出方法のように十分なエッジカバーの達成が困難な劣悪な電気的線路も利用できる。
【００２７】
第２の電極層、ないしは第２の電極層として用いられる多層電極系に対しては、有利には金属も使用できるし、電力適合性の高い多層系も使用できる。またこれに対しては白金属、銀、金、銅、チタン、モリブデン、タングステンからなる個々の層を備えた複数の層や多層系も考えられるし、その他にもアルミニウムやアルミニウムを含んだ層系、例えばＡｌＣｕ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＭｇも考えられる。同様にセラミック電極系、例えば窒化チタンも適している。
【００２８】
本発明によれば、内部構造の改良された圧電層を備えた構成素子が得られるのみでなく、安定性のある優位なプロセスガイド（工程能力指数＞１．３３）が可能となるように製造方法も改善できる。この方法は、ＣＭＯＳ技法による集積化に適している。それ故に工程ラインにおいては、圧電層を備えた構成素子と基板に集積される電気部品や電子部品も同時に製造できる。
【００２９】
以下では本発明を実施例とそれに属する概略図に基づいて詳細に説明する。この場合、
図１は、本発明による層構造の概略的断面図であり、
図２は、圧電層の結晶子の配向ないし配列を詳細に表した図であり、
図３Ａ及びＢは、本発明によるＢＡＲ共振器の２つの可能な実施形態を表した図であり、
図４は、ＢＡＷ共振器の可能な構造化を１つの平面図と２つの断面図で表した図であり、
図５は、本発明によって構造化された構成素子の概略的断面図であり、
図６は、多層ピエゾアクチュエータとして構成された本発明による構成素子の概略的断面図である。
【００３０】
実施例
図１には、基板Ｓと、第１の電極層Ｅ１と、それに対して相対的に薄膜状に構造化された成長層Ｗと、圧電層Ｐと、その上に存在する第２の電極Ｅ２を備えた本発明による層構造部が示されている。第１の電極Ｅ１と第２の電極Ｅ２は、個別層か又は多層系を示している。多層系においては、電極層の電力適合性を改善するために拡散低減層及び／又は硬化層が集積されてもよい。第１の電極層Ｅ１と基板の間ないしは基板と多層構造部の最下層（電極層Ｅ１を実現している）の間には、固着のための介在層や適合層、有利には薄膜状のチタン層などが存在していてもよい。
【００３１】
成長層Ｗは比較的薄く、例えば１００ｎｍか若しくはそれ以下の厚みを有している。それに比べて第１の電極層Ｅ１は、総厚さが約２００ｎｍ〜５００ｎｍで実現される。しかしながら正確な厚さは、構成素子のタイプに依存する。ＢＡＷ共振器の場合では、電極層の厚みは共振周波数に必要となる厚み全体のサイズに係わっており、それ故任意には選択できない。他の構成素子の場合では、電極層の厚みは専ら所望の電流負荷能力に依存して選択される。
【００３２】
圧電層Ｐは、任意の配向方向で成長が可能な圧電材料からなっている。層厚さは、構成素子のタイプに依存しており、これは例えばピエゾアクチュエータの場合では印加される電圧に依存して定められ、ＢＡＷ共振器の場合には所望の共振周波数に依存して定められる。ＢＡＷ共振器のケースでは、圧電層Ｐが、ＢＡＷ共振器の中で伝播可能なバルク音波の半波長に相応する厚さを有する。
【００３３】
第２の電極層Ｅ２に対する材料選択は、第１の電極層Ｅ１に対するものよりも臨界的なわけではない。なぜならこの第２の電極層の上にはもはやさらなる配向方向の別の層は析出されないからである。
【００３４】
図２には、拡大された詳細図に基づいて本発明による層構造の断面が示されている。圧電層Ｐの内部には、概略的に個々の結晶子Ｋが表されている。これらの結晶子Ｋは、成長層Ｗの上方で平行に成長している。このようにして結晶軸ＫＡは相互に並列にかつ垂線に対して平行に成長層Ｗの上方で配向されている。この結晶軸ＫＡが圧電軸と一致するならば、本発明による構成素子を用いることによって最大の圧電変位が得られるようになる。さらに圧電的結合もこの種の配向のもとでは最大となる。
【００３５】
図３には、本発明によってさらに改善可能なそれ自体公知のＢＡＷ共振器の２つの異なる実施形態が示されている。図３Ａには、ダイヤフラム技術のＢＡＷ共振器が示されており、これは基本的には図１に示されている構造を有している。アクティブな共振器領域では（これは電極Ｅ１及びＥ２の重畳領域に相応している）、図１の実施例とは異なって基板と第１の電極層Ｅ１の間に空隙Ｌが設けられている。この空隙は、第１の電極層Ｅ１の電極材料とエアとの間の大きなインピーダンス差に基づいて高いインピーダンスジャンプを生じさせている。これは第１の電極層Ｅ１の相応する境界面における音響波の反射を引き起こさせる。この空隙Ｌは、当該構成素子に必要な層系の構造化の前後に形成可能である。
【００３６】
図３Ｂには、ミラー技術のＢＡＷ共振器が示されており、この場合は基板Ｓと第１の電極層Ｅ１の間に音響ミラーＡＳが設けられている。このミラーＡＳは、交互に高いインピーダンスと低いインピーダンスを有している複数の層列を含んでいる。図３Ｂでは全部で４つの音響ミラー層Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が示されている。この場合低いインピーダンスを有しているミラー層は、例えばＳｉＯ２から成っており、それに対して高いインピーダンスを有している層は、金属、特にＭｏやＷなどの重金属か若しくは非金属層、例えば窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ダイヤモンドからなっている。これらのミラー層の厚さは、ＢＡＷ共振器の共振周波数の約１／４波長に設定される。しかしながら当該構成素子は図示のものとは異なる奇数個のミラー層を有するもので実現することも可能である。その場合には材料選択が専らそれぞれの材料のインピーダンスに依存して行われてもよい。
【００３７】
図４Ａには、本発明によるＢＡＷ共振器における個々の層に対する例示的な構造化が示されている。第１の電極層Ｅ１は、大面積に被着され、引き続き構造化されており、そのため１つの電極領域Ｅ１１と１つの接続領域Ｅ１２が生じている。この電極領域Ｅ１１の上方には成長層Ｗが扁平に被着され、引き続き有利には化学的湿式手法で次のように構造化されている。すなわち、当該成長層が電極領域Ｅ１１よりも小さい底面積を有するように構造化されている。この成長層Ｗのエッジ部分は、全ての側で電極領域Ｅ１１のエッジ部分から離間している。
【００３８】
圧電層Ｐも扁平に被着され、引き続き次のように構造化されている。すなわち当該圧電層が成長層Ｗを完全に覆うように構造化されている。当該圧電層のエッジ部分は全ての側で重なるようにして電極領域Ｅ１１でもって終端するように構造化されている。付加的にこの圧電層は、電極領域のエッジ部分に重畳するようにしてもよい。次のステップでは、第２の電極層Ｅ２が被着され、第２の電極領域Ｅ２１と第２の電極接続面Ｅ２２が形成されるように構造化される。この第２の電極領域Ｅ２１は、有利には成長層Ｗの面を覆っており、これに心合せされており、さらに当該成長層よりも小さな底面積を有している。
【００３９】
図４Ｃには、図４Ａに示されている切取線Ｘに沿った断面に基づく層構造が示されている。この図からは、成長層Ｗが完全に圧電層Ｐに埋め込まれている様子が識別できる。第１の電極層の第１の接続領域Ｅ１２は、第２の電極層の接続領域Ｅ２２と同じように開放的に存在している。
【００４０】
図４Ｂには、図４Ａに示されている切取線Ｙに沿った断面の構造が示されている。この断面図でも圧電層Ｐ内部の成長層Ｗの完全なカプセル化が良好に識別される。さらに第２の電極層Ｅ２の面積が成長層Ｗの面積にほぼ一致していることも識別される。
【００４１】
図５には、ＢＡＷ共振器としてミラー技法によって構成された本発明による構成素子の概略的断面図が示されている。ここではミラー層Ｒ１〜Ｒ４の一部が構造化されているようすが良好に識別できる。特に高いインピーダンスのミラー層が構造化されている。なぜならそれが通常は金属からなっているからである。通常は電気的に絶縁された低いインピーダンスの層は（ここでは層Ｒ１とＲ３）、扁平に被着され、そのまま構造化されずに維持される。その場合高いインピーダンスのミラー層Ｒ２とＲ４はカプセル化される。構成素子の残りの構造部は図４にしめされているものに相応する。
【００４２】
本発明によって構成されるないしは製造されるＢＡＷ共振器の特別な実施例では、基板Ｓとして結晶方位＜１００＞のシリコンウエハが用いられている。その表面は、約５３０ｎｍの厚さのＳｉＯ２からなる酸化膜Ｏで覆われる。最下層のミラー層Ｒ４としては、約７６０ｎｍの厚さを有するタングステンからなる高インピーダンス層が用いられる。その上には、低インピーダンスのミラー層Ｒ３が被着され、ここでは層厚さが約６７５ｎｍのＳｉＯ２である。その上にはミラー層Ｒ２が続いており、この層は、その材料と層厚さに関してミラー層Ｒ４に相応している。最上層のミラー層は再びＳｉＯ２の層Ｒ１であり、これは約６７５ｎｍの厚さを有している。第１の電極層Ｅ１として適切な層厚さを有するアルミニウム層が用いられる。さらにその上の成長層Ｗとしてモリブデン層がスパッタリングされており、これは例えば８０ｎｍの層厚さである。その上には圧電層Ｐが被着されており、これは例えば約２４００ｎｍの厚さを有する窒化アルミニウム層である。最後にこの図には示されていないが第２の電極層Ｅ２が被着され、これは例えばアルミニウム合金からなっている。
【００４３】
図６には、多層圧電アクチュエータとして構成された本発明による構成素子の概略的断面図が示されている。ここでは図１による一般的な層構造とは異なって、この構成素子の電極層Ｅと圧電層Ｐが交互に存在している。この場合各圧電層Ｐ１〜Ｐ４の下方にはそれぞれ成長層Ｗ１〜Ｗ４が設けられている。このアクチュエータも薄膜技法によって構成されており、その場合圧電層に対する析出条件は次のように定められている。すなわち配向的な成長が行われ、その際に当該圧電層が高度に配向された結晶子を含むように定められる。そのように薄膜構造形式で構成された多層ピエゾアクチュエータは、任意の数の圧電層並びにそれに所属する電極層を含み得る。この場合の限界的要因は成長させるべき層の品質である。
【００４４】
本発明によるピエゾアクチュエータの個々の層の構造化は、次のように行われる。すなわち成長層が通常のように圧電層Ｐによって包み込まれるようにカプセル化されることで行われる。電極層Ｅ１，Ｅ２ないしはその上に存在するさらなる電極層Ｅ３，Ｅ４は次のように構造化される。すなわちそれらが交互に異なる外部電極と異なる電位に接続し得るように構造化される。その結果としてそれぞれ２つの電極とその間に介在する１つの圧電層からなる個別アクチュエータの並列的な相互接続が生じる。
【００４５】
ここでは、圧電機能層を備えたセンサとして構成された本発明による構成素子については詳細には説明しない。この構成素子は外的な物理的作用、例えば圧力、温度、加速度、曲げ、あるいは化学物質の作用などに反応するものであり、この場合は測定量としてそれぞれ圧電作用によって生成される電圧が測定される。それに対して温度の上昇のもとであるいは圧電層への応力の作用のもとでは圧電効果が直接有効利用される。そのため化学センサとして使用する際には通常は支援層による支援が行われなければならない。この支援層は薬品の作用のもとでその特性が圧電効果を引き起こすように変化する。この種の構成素子は、それ自体公知であり、様々な構成を有し得るものなので、ここでの詳細な説明は省略する。重要なことは、これらのセンサとして構成される圧電（機能）層を備えた構成素子のもとでも、本発明によれば圧電層の品質とセンサの感度が高められることである。
【００４６】
本発明は一部の例示的な実施例に基づいてしか説明しなかったが、これは本発明がこれらの実施形態に限定されることを意味するものではない。明示的に示してきた構成の他にもさらに別の変化例、例えば個々の層に関する構造化や材料の選択肢、層厚さ、付加的に設けられる層に関する仕様等についても様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による層構造の概略的断面図
【図２】圧電層の結晶子の配向ないし配列を詳細に表した図
【図３Ａ】本発明によるＢＡＲ共振器の可能な実施形態を表した図
【図３Ｂ】本発明によるＢＡＲ共振器の可能な実施形態を表した図
【図４Ａ】ＢＡＷ共振器の可能な構造化を平面図で表した図
【図４Ｂ】ＢＡＷ共振器の可能な構造化を断面図で表した図
【図４Ｃ】ＢＡＷ共振器の可能な構造化を断面図で表した図
【図５】本発明によって構造化された構成素子の概略的断面図
【図６】多層ピエゾアクチュエータとして構成された本発明による構成素子の概略的断面図
【図１】
0004457106.tif 000002
【図２】
0004457106.tif 000003
【図３Ａ】
0004457106.tif 000004
【図３Ｂ】
0004457106.tif 000005
【図４Ａ】
0004457106.tif 000006
【図４Ｂ】
0004457106.tif 000007
【図４Ｃ】
0004457106.tif 000008
【図５】
0004457106.tif 000009
【図６】
0004457106.tif 000010