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公開番号2025103514
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023220952
出願日2023-12-27
発明の名称圧電素子を備える装置、積層基板、及びその装置の製造方法
出願人住友化学株式会社
代理人個人,個人
主分類H10N 30/853 20230101AFI20250702BHJP()
要約【課題】半導体素子と、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含むアルカリニオブ酸化物で構成される圧電膜を有する圧電素子と、が同一の基板上に形成されてなる装置を提供する。
【解決手段】半導体素子と、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含むアルカリニオブ酸化物で構成される圧電膜を有する圧電素子と、を備え、半導体素子と圧電素子とが同一の基板上に形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子と、
カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含むアルカリニオブ酸化物で構成される圧電膜を有する圧電素子と、を備え、
前記半導体素子と前記圧電素子とが同一の基板上に形成されている、
装置。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記圧電素子と、前記半導体素子又は前記基板と、の界面から、前記圧電素子が形成された前記基板の面とは反対側の面に向かって１μｍの深さまでの範囲にわたる領域をＳＩＭＳ分析した際、カリウムの濃度が５Ｅ１５ｃｍ
－３
以下であり、ナトリウムの濃度が５Ｅ１５ｃｍ
－３
以下である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記圧電膜を構成する結晶の（００１）面方位への配向率が９６％以上である、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記圧電膜の圧電定数ｅ
３１
が７Ｃ／ｍ
２
以上である、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】
前記半導体素子はＣＭＯＳ構造を有する、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項６】
前記圧電素子が前記半導体素子により制御されてなる、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項７】
前記圧電素子がアクチュエータとして機能し、
前記圧電素子の動作が前記半導体素子により制御される、
請求項１又は２に記載の装置。
【請求項８】
前記圧電素子がセンサとして機能し、
前記圧電素子が検出した信号が前記半導体素子により処理される、
請求項１又は２に記載の装置。
【請求項９】
前記圧電素子がセンサとして機能し、
前記圧電素子の動作が前記半導体素子により制御される、
請求項１又は２に記載の装置。
【請求項１０】
前記圧電素子がエナジーハーベスタとして機能し、
前記圧電素子が作り出した電気エネルギーにより前記半導体素子を動作させる、
請求項１又は２に記載の装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧電素子を備える装置、積層基板、及びその装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
圧電体は、センサ、アクチュエータ等の機能性電子部品に広く利用されている。圧電体の材料としては、鉛系材料、特に、組成式Ｐｂ（Ｚｒ
１－ｘ
Ｔｉ
ｘ
）Ｏ
３
で表されるＰＺＴ系の強誘電体が広く用いられている。ＰＺＴ系の圧電体は鉛を含有しているため、公害防止の面等から好ましくない。そこで、鉛非含有の圧電材料として、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含む圧電材料が提案されており、このような圧電材料を用いて製膜された圧電膜（以下、ＫＮＮ膜）を有する圧電素子が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００７－１８４５１３号公報
特開２００８－１５９８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば半導体素子が形成された基板上に、上述のＫＮＮ膜を有する圧電素子を形成することが要求されることがある。この際、半導体素子に対する熱履歴を小さくすることが要求されることがある。このため、半導体素子が形成された基板上にＫＮＮ膜を製膜する際、ＫＮＮ膜を低温で製膜することが求められることがある。しかしながら、ＫＮＮ膜を低温で製膜すると、圧電特性が低下することがある。したがって、半導体素子が形成された基板上にＫＮＮ膜を有する圧電素子を形成することが難しいことがあった。
【０００５】
本開示は、半導体素子とＫＮＮ膜を有する圧電素子とが同一の基板上に形成されてなる装置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】
【０００６】
本開示の一態様によれば、
半導体素子と、
カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含むアルカリニオブ酸化物で構成される圧電膜を有する圧電素子と、を備え、
前記半導体素子と前記圧電素子とが同一の基板上に形成されている、
装置又は積層基板が提供される。
【０００７】
本開示の他の態様によれば、
半導体素子が形成された基板を用意する工程と、
前記基板上に、圧電素子を形成する工程と、を備え、
前記圧電素子を形成する工程は、前記基板上に、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含むアルカリニオブ酸化物で構成される圧電膜を、製膜温度が４００℃以上５００℃未満、酸素分圧が０．００２５Ｐａ以上０．０１Ｐａ未満、雰囲気圧力が０．０３Ｐａ以上０．１Ｐａ未満の条件で製膜する工程を含む、
装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、半導体素子とＫＮＮ膜を有する圧電素子とが同一の基板上に形成されてなる装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の一態様にかかる装置の断面構造の一例を示す図である。
本開示の一態様にかかる圧電積層体の断面構造の一例を示す図である。
本開示の一態様にかかる装置の断面構造の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜本開示の一態様＞
以下、本開示の一態様について図面を参照しながら説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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