JP7643363B2

JP7643363B2 - Piezoelectric device and method for manufacturing the same

Info

Publication number: JP7643363B2
Application number: JP2022010193A
Authority: JP
Inventors: 明彦勅使河原; 英雄山田; 哲也榎本; 愛美鈴木; 悠也櫻井; 孝英臼井; 尚克池上; 崇治片上
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Mirise Technologies Corp; Nisshinbo Micro Devices Inc
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Mirise Technologies Corp; Nisshinbo Micro Devices Inc
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2025-03-11
Anticipated expiration: 2042-01-26
Also published as: JP2023108895A

Description

本発明は、圧電装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a piezoelectric device and a method for manufacturing the same.

特許文献１には、圧電装置の製造方法において、圧電膜の一部に対して、イオン注入またはレーザ光を照射することによって、変性部を形成することが記載されている。これは、圧電膜の面に沿った横方向の圧電膜の収縮によるクラックの発生を抑えるために行われる。すなわち、圧電膜をゾルゲル法などで形成し、焼成する際に、圧電膜が横方向に収縮することで、圧電膜にクラックが発生する。圧電膜の面積が大きいほど、圧電膜に生じる横方向の応力が大きく、クラックが発生しやすい。そこで、変性部によって圧電膜を横方向に複数の部分に分割することで、横方向に発生する応力を分断し、クラックの発生を抑える。 Patent Document 1 describes a method for manufacturing a piezoelectric device in which a modified portion is formed by ion implantation or laser light irradiation of a portion of a piezoelectric film. This is done to prevent cracks from occurring due to the lateral contraction of the piezoelectric film along the surface of the piezoelectric film. That is, when a piezoelectric film is formed by a sol-gel method or the like and then fired, the piezoelectric film contracts in the lateral direction, causing cracks to occur in the piezoelectric film. The larger the area of the piezoelectric film, the greater the lateral stress generated in the piezoelectric film, making it more likely to cause cracks. Therefore, by dividing the piezoelectric film into multiple portions in the lateral direction by the modified portion, the lateral stress generated in the piezoelectric film is broken up, and the occurrence of cracks is prevented.

特開２０１４－１７９５７２号公報JP 2014-179572 A

ところで、圧電装置として、支持体の上に配置された下部電極膜と、下部電極膜の上方の位置および支持体のうち下部電極膜が配置されていない非電極領域の上方の位置の両方にわたって連続して配置された下層ＳｃＡｌＮ膜と、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に配置された中間電極膜と、中間電極膜の上に配置された上層ＳｃＡｌＮ膜と、上層ＳｃＡｌＮ膜の上に配置された上部電極膜と、を備えるものがある。この構造の圧電装置の製造では、支持体の上に下部電極膜を形成することが行われる。その後、下部電極膜の上方の位置と、支持体の非電極領域の上方の位置との両方にわたって連続して、下層ＳｃＡｌＮ膜を形成することが行われる。その後、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に、中間電極膜と、上層ＳｃＡｌＮ膜と、上部電極膜とを順に形成することが行われる。 By the way, there is a piezoelectric device that includes a lower electrode film arranged on a support, a lower ScAlN film arranged continuously both above the lower electrode film and above the non-electrode region of the support where the lower electrode film is not arranged, an intermediate electrode film arranged on the lower ScAlN film, an upper ScAlN film arranged on the intermediate electrode film, and an upper electrode film arranged on the upper ScAlN film. In manufacturing a piezoelectric device of this structure, the lower electrode film is formed on the support. Then, the lower ScAlN film is formed continuously both above the lower electrode film and above the non-electrode region of the support. Then, the intermediate electrode film, the upper ScAlN film, and the upper electrode film are formed in order on the lower ScAlN film.

ここで、下層ＳｃＡｌＮ膜の形成後において、下層ＳｃＡｌＮ膜のうち支持体の非電極領域の上に位置するとともに支持体の上面に沿う方向での下部電極膜の隣に位置する所定領域では、下部電極膜の有無による段差により、局所的に引張り応力が生じた状態、または、他の領域よりも小さな圧縮応力が生じた状態となる。このため、この所定領域の結晶性は、他の領域よりも悪い。 Here, after the lower ScAlN film is formed, in a specific region of the lower ScAlN film that is located above the non-electrode region of the support and next to the lower electrode film in the direction along the top surface of the support, a state in which tensile stress is generated locally due to the step caused by the presence or absence of the lower electrode film, or a state in which compressive stress is generated that is smaller than in other regions, is generated. Therefore, the crystallinity of this specific region is worse than that of other regions.

この状態で、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に、中間電極膜と、上層ＳｃＡｌＮ膜とが形成されると、これらの膜応力が、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域に印加される。これにより、中間電極膜および上層ＳｃＡｌＮ膜の形成前に所定領域に生じていた引張り応力が増大する。または、中間電極膜および上層ＳｃＡｌＮ膜の形成前に所定領域に生じていた小さな圧縮応力が大きな引張り応力に変わる。所定領域に生じている引張り応力が大きいと、所定領域にマイクロクラックが発生する。このマイクロクラックは、下部電極膜と中間電極膜の間に電流が流れやすい経路（すなわち、リークパス）となる。このため、マイクロクラックの発生を抑制することが求められる。 In this state, when an intermediate electrode film and an upper ScAlN film are formed on the lower ScAlN film, these film stresses are applied to a specified region of the lower ScAlN film. This increases the tensile stress that was present in the specified region before the intermediate electrode film and the upper ScAlN film were formed. Alternatively, the small compressive stress that was present in the specified region before the intermediate electrode film and the upper ScAlN film were formed changes to a large tensile stress. If the tensile stress present in the specified region is large, microcracks will occur in the specified region. These microcracks will become paths (i.e., leak paths) through which current can easily flow between the lower electrode film and the intermediate electrode film. For this reason, it is necessary to suppress the occurrence of microcracks.

本発明は上記点に鑑みて、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域でのマイクロクラックの発生を抑制することができる圧電装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention aims to provide a piezoelectric device and a method for manufacturing the same that can suppress the occurrence of microcracks in a specific region of the lower ScAlN film.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明によれば、
圧電装置は、
支持体本体部（４）と空間部（５）とを有する支持体（２）と、
少なくとも支持体本体部の上方に配置された下部電極膜（１４）と、
支持体本体部と空間部とのそれぞれの上方に配置され、下部電極膜の上方の位置および支持体本体部のうち下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置の両方にわたって連続しており、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）と、
下部電極膜の少なくとも一部の上方に配置され、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に積層された中間電極膜（１６）と、
支持体本体部と空間部とのそれぞれの上方に配置され、中間電極膜の上および下層ＳｃＡｌＮ膜のうち中間電極膜が配置されていない領域の上に積層され、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）と、
中間電極膜の少なくとも一部の上方に配置され、上層ＳｃＡｌＮ膜の上に積層された上部電極膜（１８）と、を備え、
下層ＳｃＡｌＮ膜と上層ＳｃＡｌＮ膜とを含む積層体（３）のうち空間部の上方に位置する部分（３０２）は、メンブレン構造体であり、
下層ＳｃＡｌＮ膜は、支持体本体部の非電極領域の上方に位置するとともに、支持体本体部の上面に沿う方向での下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ）を有し、
所定領域での所定元素の濃度は、下層ＳｃＡｌＮ膜のうちメンブレン構造体を構成するメンブレン領域（１５２）と比較して、高くなっており、
所定元素は、Ａｌ、Ｓｃ、Ｎ、または、これらと同族の元素、あるいは、希ガス、あるいは、酸素である。 In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1,
The piezoelectric device is
A support (2) having a support body portion (4) and a space portion (5);
a lower electrode film (14) disposed above at least the support body portion;
a lower layer ScAlN film (15) made of ScAlN, which is disposed above the support body and the space, and is continuous over both a position above the lower electrode film and a position above a non-electrode region (402) of the support body where the lower electrode film is not disposed;
an intermediate electrode film (16) disposed above at least a portion of the lower electrode film and laminated on the lower ScAlN film;
an upper layer ScAlN film (17) made of ScAlN, which is disposed above the support body and the space, and is laminated on the upper and lower ScAlN films of the intermediate electrode film in a region where the intermediate electrode film is not disposed;
an upper electrode film (18) disposed above at least a portion of the intermediate electrode film and laminated on the upper layer ScAlN film;
A portion (302) of the laminate (3) including the lower ScAlN film and the upper ScAlN film, which is located above the space portion, is a membrane structure;
the lower layer ScAlN film has a predetermined region (151, 151A, 151B, 151C, 151D) located above a non-electrode region of the support body and adjacent to the lower electrode film in a direction along the upper surface of the support body;
The concentration of the predetermined element in the predetermined region is higher than that of a membrane region (152) constituting the membrane structure in the lower ScAlN film ,
The predetermined element is Al, Sc, N, or an element of the same group, or a rare gas, or oxygen .

この圧電装置は、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域に対してイオン注入することで製造される。圧電装置の製造時に、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域にイオン注入することで、所定領域に圧縮応力を付加することができる。このため、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜と上層ＳｃＡｌＮ膜とが形成されることで、下層ＳｃＡｌＮ膜に引張り応力が付加されても、所定領域に圧縮応力が生じた状態を保つことができる。または、所定領域に引張り応力が生じた状態であっても、その引張り応力の値を低くすることができる。よって、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域でのマイクロクラックの発生を抑制することができる。 This piezoelectric device is manufactured by implanting ions into a predetermined region of the lower ScAlN film. When manufacturing the piezoelectric device, compressive stress can be applied to the predetermined region by implanting ions into the predetermined region of the lower ScAlN film. Therefore, by forming an intermediate electrode film and an upper ScAlN film on the lower ScAlN film, even if tensile stress is applied to the lower ScAlN film, the state in which compressive stress is generated in the predetermined region can be maintained. Or, even if tensile stress is generated in the predetermined region, the value of the tensile stress can be reduced. Therefore, the occurrence of microcracks in the predetermined region of the lower ScAlN film can be suppressed.

また、請求項５に記載の発明によれば、
圧電装置の製造方法は、
支持体（２）の上に下部電極膜（１４）を形成することと、
下部電極膜の上方の位置と、支持体のうち下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置との両方にわたって連続し、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）を形成することと、
下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜（１６）を形成することと、
中間電極膜の形成前または形成後に、下層ＳｃＡｌＮ膜のうち非電極領域の上方に位置するとともに支持体の上面に沿う方向での下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ）に対して、イオン注入することと、
中間電極膜の上および下層ＳｃＡｌＮ膜のうち中間電極膜が配置されていない領域の上に、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）を形成することと、
上層ＳｃＡｌＮ膜の上に上部電極膜（１８）を形成することと、を含む。 According to the invention described in claim 5 ,
A method for manufacturing a piezoelectric device includes the steps of:
forming a lower electrode film (14) on a support (2);
forming a lower layer ScAlN film (15) made of ScAlN, the lower layer ScAlN film (15) being continuous over both a position above the lower electrode film and a position above a non-electrode region (402) of the support where the lower electrode film is not disposed;
forming an intermediate electrode film (16) on the lower ScAlN film;
Before or after the formation of the intermediate electrode film, ion implantation is performed on a predetermined region (151, 151A, 151B, 151C, 151D) of the lower ScAlN film located above a non-electrode region and adjacent to the lower electrode film in a direction along the upper surface of the support;
forming an upper layer ScAlN film (17) made of ScAlN on a region of the upper layer ScAlN film of the intermediate electrode film and the lower layer ScAlN film where the intermediate electrode film is not disposed;
and forming a top electrode film (18) on the upper ScAlN film.

これによれば、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域にイオン注入することで、所定領域に圧縮応力を付加することができる。このため、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜と上層ＳｃＡｌＮ膜とが形成されることで、下層ＳｃＡｌＮ膜に引張り応力が付加されても、所定領域に圧縮応力が生じた状態を保つことができる。または、所定領域に引張り応力が生じた状態であっても、その引張り応力の値を低くすることができる。よって、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域でのマイクロクラックの発生を抑制することができる。 According to this, compressive stress can be applied to a specified region of the lower ScAlN film by implanting ions into the specified region. Therefore, by forming an intermediate electrode film and an upper ScAlN film on the lower ScAlN film, even if tensile stress is applied to the lower ScAlN film, the state in which compressive stress is generated in the specified region can be maintained. Or, even if tensile stress is generated in the specified region, the value of the tensile stress can be reduced. Therefore, the occurrence of microcracks in the specified region of the lower ScAlN film can be suppressed.

また、請求項１１に記載の発明によれば、
圧電装置の製造方法は、
支持体（２）の上に下部電極膜（１４）を形成することと、
下部電極膜の上方の位置と、支持体のうち下部電極膜が配置されていない非電極領域（４０２）の上方の位置との両方にわたって連続し、ＳｃＡｌＮで構成された下層ＳｃＡｌＮ膜（１５）を形成することと、
下層ＳｃＡｌＮ膜のうち非電極領域の上方に位置するとともに支持体の上面に沿う方向での下部電極膜の隣に位置する所定領域（１５１Ｅ）に対して、レーザ光（Ｌａ）を照射して加熱することと、
レーザ光の照射後に、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜（１６）を形成することと、
中間電極膜の上および下層ＳｃＡｌＮ膜のうち中間電極膜が配置されていない領域の上に、ＳｃＡｌＮで構成された上層ＳｃＡｌＮ膜（１７）を形成することと、
上層ＳｃＡｌＮ膜の上に上部電極膜（１８）を形成することと、を含む。 According to the invention described in claim 11 ,
A method for manufacturing a piezoelectric device includes the steps of:
forming a lower electrode film (14) on a support (2);
forming a lower layer ScAlN film (15) made of ScAlN, the lower layer ScAlN film (15) being continuous over both a position above the lower electrode film and a position above a non-electrode region (402) of the support where the lower electrode film is not disposed;
Irradiating a laser beam (La) to a predetermined region (151E) of the lower ScAlN film located above a non-electrode region and adjacent to the lower electrode film in a direction along the upper surface of the support, thereby heating the region;
forming an intermediate electrode film (16) on the lower ScAlN film after the irradiation of the laser light;
forming an upper layer ScAlN film (17) made of ScAlN on a region of the upper layer ScAlN film of the intermediate electrode film and the lower layer ScAlN film where the intermediate electrode film is not disposed;
and forming a top electrode film (18) on the upper ScAlN film.

これによれば、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域を局所的に加熱することで、所定領域に圧縮応力を付加することができる。このため、下層ＳｃＡｌＮ膜の上に中間電極膜と上層ＳｃＡｌＮ膜とが形成されることで、下層ＳｃＡｌＮ膜に引張り応力が付加されても、所定領域に圧縮応力が生じた状態を保つことができる。または、所定領域に引張り応力が生じた状態であっても、その引張り応力の値を低くすることができる。よって、下層ＳｃＡｌＮ膜の所定領域でのマイクロクラックの発生を抑制することができる。 According to this, compressive stress can be applied to a specific region of the lower ScAlN film by locally heating the specific region. Therefore, by forming an intermediate electrode film and an upper ScAlN film on the lower ScAlN film, even if tensile stress is applied to the lower ScAlN film, the state in which compressive stress is generated in the specific region can be maintained. Or, even if tensile stress is generated in the specific region, the value of the tensile stress can be reduced. Therefore, the occurrence of microcracks in the specific region of the lower ScAlN film can be suppressed.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 The reference symbols in parentheses attached to each component indicate an example of the correspondence between the component and the specific components described in the embodiments described below.

第１実施形態の圧電装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a piezoelectric device according to a first embodiment. 図１中のＩＩ部の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of part II in FIG. 第１実施形態の圧電装置の製造工程を示す断面図である。5A to 5C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the piezoelectric device according to the first embodiment. 図３に続く圧電装置の製造工程を示す断面図である。4A to 4C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the piezoelectric device subsequent to FIG. 3. 図４に続く圧電装置の製造工程を示す断面図である。5A to 5C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the piezoelectric device subsequent to FIG. 4 . 図５に続く圧電装置の製造工程を示す断面図である。6A to 6C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the piezoelectric device subsequent to FIG. 5 . 比較例１の圧電装置の一部の断面図である。1 is a cross-sectional view of a portion of a piezoelectric device of Comparative Example 1. FIG. 第２実施形態の圧電装置の製造工程を示す断面図である。6A to 6C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the piezoelectric device according to the second embodiment. 図８に続く圧電装置の製造工程を示す断面図である。9A to 9C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the piezoelectric device subsequent to FIG. 8 . 図９に続く圧電装置の製造工程を示す断面図である。10A to 10C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the piezoelectric device subsequent to FIG. 9 . 第３実施形態の圧電装置の製造工程を示す断面図である。10A to 10C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the piezoelectric device according to the third embodiment. 第４実施形態の圧電装置の製造工程を示す断面図である。10A to 10C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the piezoelectric device according to the fourth embodiment. 第５実施形態の圧電装置の製造工程を示す断面図である。13A to 13C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the piezoelectric device according to the fifth embodiment. 第６実施形態の圧電装置の製造工程を示す断面図である。13A to 13C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the piezoelectric device according to the sixth embodiment.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 The following describes embodiments of the present invention with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals.

（第１実施形態）
図１に示す本実施形態の圧電装置１は、マイクとして用いられる。圧電装置１は、支持体２と、圧電膜積層体３とを備える。 First Embodiment
1 shows a piezoelectric device 1 according to the present embodiment, which is used as a microphone. The piezoelectric device 1 includes a support 2 and a piezoelectric film laminate 3.

支持体２は、圧電膜積層体３を支持する。支持体２は、支持体本体部４と空間部５とを有する。支持体本体部４は、基板１１と、基板１１の上に配置された絶縁膜１２とを含む。基板１１は、シリコン（Ｓｉ）等で構成される。絶縁膜１２は、酸化シリコン等の絶縁材料で構成される。絶縁膜１２の上面が、支持体本体部４の上面を構成している。空間部５は、支持体２の中央部に配置されている。 The support 2 supports the piezoelectric film laminate 3. The support 2 has a support body 4 and a space 5. The support body 4 includes a substrate 11 and an insulating film 12 arranged on the substrate 11. The substrate 11 is made of silicon (Si) or the like. The insulating film 12 is made of an insulating material such as silicon oxide. The upper surface of the insulating film 12 forms the upper surface of the support body 4. The space 5 is arranged in the center of the support 2.

圧電膜積層体３は、支持体本体部４に支持されている。圧電膜積層体３は、支持体本体部４と空間部５とのそれぞれの上にわたって配置されている。圧電膜積層体３のうち支持体本体部４の上に位置する部分である固定部３０１は、支持体本体部４に固定されている。圧電膜積層体３のうち空間部５の上に位置する部分である浮遊部３０２は、浮遊した状態である。浮遊部３０２は、他の領域よりも薄肉のメンブレン構造体である。浮遊部３０２には、スリット３０３が形成されている。このため、浮遊部３０２における支持体本体部４から離れた側の端部は、固定されていない自由端である。浮遊部３０２における支持体本体部４側の端部は、固定されている固定端である。このように、浮遊部３０２は、カンチレバー（すなわち、一端が自由端であって他端が固定端である片持ち構造）である。 The piezoelectric film laminate 3 is supported by the support body 4. The piezoelectric film laminate 3 is disposed over both the support body 4 and the space 5. The fixed portion 301, which is the portion of the piezoelectric film laminate 3 located above the support body 4, is fixed to the support body 4. The floating portion 302, which is the portion of the piezoelectric film laminate 3 located above the space 5, is in a floating state. The floating portion 302 is a membrane structure that is thinner than the other regions. A slit 303 is formed in the floating portion 302. Therefore, the end of the floating portion 302 away from the support body 4 is a free end that is not fixed. The end of the floating portion 302 on the support body 4 side is a fixed end that is fixed. In this way, the floating portion 302 is a cantilever (i.e., a cantilever structure with one end being a free end and the other end being a fixed end).

図１、２に示すように、圧電膜積層体３は、圧電膜を含む複数の膜が積層されている。具体的には、圧電膜積層体３は、複数の膜として、ＡｌＮ膜１３と、下部電極膜１４と、下層ＳｃＡｌＮ膜１５と、中間電極膜１６と、上層ＳｃＡｌＮ膜１７と、上部電極膜１８とを含む。 As shown in Figures 1 and 2, the piezoelectric film laminate 3 is a laminate of multiple films including a piezoelectric film. Specifically, the piezoelectric film laminate 3 includes the multiple films: an AlN film 13, a lower electrode film 14, a lower ScAlN film 15, an intermediate electrode film 16, an upper ScAlN film 17, and an upper electrode film 18.

ＡｌＮ膜１３は、ＡｌＮ（すなわち、窒化アルミニウム）で構成される膜である。ＡｌＮ膜１３は、ＡｌＮ膜１３の上に形成される下部電極膜１４および下層ＳｃＡｌＮ膜１５を構成する材料の結晶性の向上のために用いられるバッファ膜である。下部電極膜１４は、主としてＭｏで構成される金属膜である。下部電極膜１４は、Ｍｏ以外の金属元素を含む金属材料で構成されてもよい。 The AlN film 13 is a film composed of AlN (i.e., aluminum nitride). The AlN film 13 is a buffer film used to improve the crystallinity of the materials that compose the lower electrode film 14 and the lower ScAlN film 15 formed on the AlN film 13. The lower electrode film 14 is a metal film composed mainly of Mo. The lower electrode film 14 may be composed of a metal material that contains a metal element other than Mo.

ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４は、支持体本体部４と空間部５とのそれぞれの上方に配置されている。ＡｌＮ膜１３のうち支持体本体部４の上方に位置する部分は、支持体本体部４の上面に接している。下部電極膜１４は、ＡｌＮ膜１３の上面に接して、ＡｌＮ膜１３の上に積層されている。下部電極膜１４およびＡｌＮ膜１３は、所定の同じ平面パターンとされている。 The AlN film 13 and the lower electrode film 14 are disposed above the support body 4 and the space 5, respectively. The portion of the AlN film 13 located above the support body 4 is in contact with the upper surface of the support body 4. The lower electrode film 14 is in contact with the upper surface of the AlN film 13 and is laminated on the AlN film 13. The lower electrode film 14 and the AlN film 13 have the same predetermined planar pattern.

ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４は、支持体本体部４の上方の位置から圧電膜積層体３の自由端となっている先端の位置まで連続して配置されている。しかしながら、ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４は、空間部５の上方において、圧電膜積層体３の自由端となっている先端よりも支持体本体部４側に配置されてもよい。 The AlN film 13 and the lower electrode film 14 are arranged continuously from a position above the support body 4 to the tip position which is the free end of the piezoelectric film stack 3. However, the AlN film 13 and the lower electrode film 14 may be arranged above the space 5, closer to the support body 4 than the tip position which is the free end of the piezoelectric film stack 3.

また、図１の左側に示すように、ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４の一部は、支持体本体部４の上方の位置であって、中間電極膜１６および上部電極膜１８よりも空間部５から離れた位置にあり、後述する第１コンタクトビア２１２と接続されている。 Also, as shown on the left side of FIG. 1, a portion of the AlN film 13 and the lower electrode film 14 is located above the support body 4, farther from the space 5 than the intermediate electrode film 16 and the upper electrode film 18, and is connected to a first contact via 212, which will be described later.

図２に示すように、支持体本体部４の上方の位置に、ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４のそれぞれの端部がある。このため、支持体本体部４は、その上方にＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４が配置された電極領域４０１と、その上方にＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４が配置されていない非電極領域４０２とを有する。 As shown in FIG. 2, the ends of the AlN film 13 and the lower electrode film 14 are located above the support body 4. Therefore, the support body 4 has an electrode region 401 above which the AlN film 13 and the lower electrode film 14 are arranged, and a non-electrode region 402 above which the AlN film 13 and the lower electrode film 14 are not arranged.

下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、多結晶のＳｃＡｌＮ（すなわち、スカンジウム含有窒化アルミニウム）で構成される圧電膜である。ＳｃＡｌＮで構成されるとは、主成分がＳｃＡｌＮであることを意味し、下層ＳｃＡｌＮ膜１５にＳｃＡｌＮ以外の成分が含まれてもよい。図１に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、支持体本体部４と空間部５とのそれぞれの上方に配置されている。空間部５の上方の位置において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、下部電極膜１４の上面に接している。図２に示すように、支持体本体部４の上方の位置において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、下部電極膜の上方の位置および支持体本体部４のうち非電極領域４０２の上方の位置の両方にわたって連続している。より具体的には、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、下部電極膜１４の上面および支持体本体部４の非電極領域４０２の上面の両方に接して連続している。 The lower layer ScAlN film 15 is a piezoelectric film made of polycrystalline ScAlN (i.e., scandium-containing aluminum nitride). Made of ScAlN means that the main component is ScAlN, and the lower layer ScAlN film 15 may contain components other than ScAlN. As shown in FIG. 1, the lower layer ScAlN film 15 is disposed above the support body 4 and the space 5. At a position above the space 5, the lower layer ScAlN film 15 is in contact with the upper surface of the lower electrode film 14. As shown in FIG. 2, at a position above the support body 4, the lower layer ScAlN film 15 is continuous over both a position above the lower electrode film and a position above the non-electrode region 402 of the support body 4. More specifically, the lower layer ScAlN film 15 is in contact with and continuous with both the upper surface of the lower electrode film 14 and the upper surface of the non-electrode region 402 of the support body 4.

中間電極膜１６は、主としてＭｏで構成される金属膜である。中間電極膜１６は、Ｍｏ以外の金属元素を含む金属材料で構成されてもよい。図１に示すように、中間電極膜１６は、支持体本体部４と空間部５とのそれぞれの上方に配置されている。中間電極膜１６は、下部電極膜１４の少なくとも一部の上方に配置されている。中間電極膜１６は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上面に接して、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に積層されている。中間電極膜１６は、他の膜を介して、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に積層されてもよい。 The intermediate electrode film 16 is a metal film mainly composed of Mo. The intermediate electrode film 16 may be composed of a metal material containing a metal element other than Mo. As shown in FIG. 1, the intermediate electrode film 16 is disposed above both the support body 4 and the space 5. The intermediate electrode film 16 is disposed above at least a portion of the lower electrode film 14. The intermediate electrode film 16 is in contact with the upper surface of the lower ScAlN film 15 and is laminated on the lower ScAlN film 15. The intermediate electrode film 16 may be laminated on the lower ScAlN film 15 via another film.

図１に示すように、中間電極膜１６の一部は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を挟んで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の厚さ方向で、下部電極膜１４の一部と対向している。また、図１の右側に示すように、中間電極膜１６の他の一部は、支持体本体部４の上方の位置であって、下部電極膜１４および上部電極膜１８よりも、空間部５から離れた位置にあり、後述する第２コンタクトビア２２２と接続されている。 As shown in FIG. 1, a portion of the intermediate electrode film 16 faces a portion of the lower electrode film 14 in the thickness direction of the lower ScAlN film 15, sandwiching the lower ScAlN film 15 therebetween. Also, as shown on the right side of FIG. 1, another portion of the intermediate electrode film 16 is located above the support body 4, farther from the space 5 than the lower electrode film 14 and the upper electrode film 18, and is connected to a second contact via 222, which will be described later.

中間電極膜１６は、支持体本体部４の上方の位置から圧電膜積層体３の自由端となっている先端の位置まで連続して延び広がっている。しかしながら、中間電極膜１６は、空間部５の上方において、圧電膜積層体３の自由端となっている先端よりも支持体本体部４側に配置されてもよい。 The intermediate electrode film 16 extends continuously from a position above the support body 4 to the tip position of the free end of the piezoelectric film stack 3. However, the intermediate electrode film 16 may be positioned above the space 5 on the support body 4 side of the free end of the piezoelectric film stack 3.

上層ＳｃＡｌＮ膜１７は、多結晶のＳｃＡｌＮで構成される圧電膜である。ＳｃＡｌＮで構成されるとは、主成分がＳｃＡｌＮであることを意味し、上層ＳｃＡｌＮ膜１７にＳｃＡｌＮ以外の成分が含まれてもよい。上層ＳｃＡｌＮ膜１７は、支持体本体部４と空間部５とのそれぞれの上方に配置されている。上層ＳｃＡｌＮ膜１７は、中間電極膜１６の上および下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち中間電極膜１６が配置されていない領域の上に積層されている。 The upper ScAlN film 17 is a piezoelectric film made of polycrystalline ScAlN. Made of ScAlN means that the main component is ScAlN, and the upper ScAlN film 17 may contain components other than ScAlN. The upper ScAlN film 17 is disposed above both the support body 4 and the space 5. The upper ScAlN film 17 is laminated above the intermediate electrode film 16 and above the region of the lower ScAlN film 15 where the intermediate electrode film 16 is not disposed.

上部電極膜１８は、主としてＭｏで構成される金属膜である。上部電極膜１８は、Ｍｏ以外の金属元素を含む金属材料で構成されてもよい。上部電極膜１８は、支持体本体部４と空間部５とのそれぞれの上方に配置されている。上部電極膜１８は、中間電極膜１６の少なくとも一部の上方に配置されている。上部電極膜１８の一部は、上層ＳｃＡｌＮ膜１７を挟んで、中間電極膜１６の一部と対向している。上部電極膜１８は、上層ＳｃＡｌＮ膜１７の上面に接して、上層ＳｃＡｌＮ膜１７の上に積層されている。上部電極膜１８は、他の膜を介して、上層ＳｃＡｌＮ膜１７の上に積層されてもよい。 The upper electrode film 18 is a metal film mainly composed of Mo. The upper electrode film 18 may be composed of a metal material containing a metal element other than Mo. The upper electrode film 18 is disposed above both the support body 4 and the space 5. The upper electrode film 18 is disposed above at least a portion of the intermediate electrode film 16. A portion of the upper electrode film 18 faces a portion of the intermediate electrode film 16 with the upper ScAlN film 17 in between. The upper electrode film 18 is in contact with the upper surface of the upper ScAlN film 17 and is laminated on the upper ScAlN film 17. The upper electrode film 18 may be laminated on the upper ScAlN film 17 via another film.

上部電極膜１８は、支持体本体部４の上方の位置から圧電膜積層体３の自由端となっている先端の位置まで連続して配置されている。しかしながら、上部電極膜１８は、空間部５の上方において、圧電膜積層体３の自由端となっている先端よりも支持体本体部４側に配置されてもよい。 The upper electrode film 18 is disposed continuously from a position above the support body 4 to the tip position which is the free end of the piezoelectric film stack 3. However, the upper electrode film 18 may be disposed above the space 5, closer to the support body 4 than the tip position which is the free end of the piezoelectric film stack 3.

また、図１に示すように、圧電装置１は、圧電膜積層体３の一部を覆う保護膜２０と、下部電極膜１４に接続された下部コンタクト電極部２１と、中間電極膜１６に接続された中間コンタクト電極部２２とを備える。保護膜２０は、支持体本体部４の上方に配置されている。 As shown in FIG. 1, the piezoelectric device 1 also includes a protective film 20 that covers a portion of the piezoelectric film stack 3, a lower contact electrode portion 21 that is connected to the lower electrode film 14, and an intermediate contact electrode portion 22 that is connected to the intermediate electrode film 16. The protective film 20 is disposed above the support body portion 4.

下部コンタクト電極部２１は、支持体本体部４の上方に配置されている。下部コンタクト電極部２１は、保護膜２０、上層ＳｃＡｌＮ膜１７および下層ＳｃＡｌＮ膜１５を貫通する第１貫通孔２１１に設けられた第１コンタクトビア２１２と、保護膜２０の上に設けられ、第１コンタクトビア２１２に接続された第１配線２１３とを含む。 The lower contact electrode portion 21 is disposed above the support body portion 4. The lower contact electrode portion 21 includes a first contact via 212 provided in a first through hole 211 penetrating the protective film 20, the upper ScAlN film 17, and the lower ScAlN film 15, and a first wiring 213 provided on the protective film 20 and connected to the first contact via 212.

中間コンタクト電極部２２は、支持体本体部４の上方であって、下部コンタクト電極部２１が配置された位置とは別の位置に配置されている。中間コンタクト電極部２２は、保護膜２０および上層ＳｃＡｌＮ膜１７を貫通する第２貫通孔２２１に設けられた第２コンタクトビア２２２と、保護膜１０の上に設けられ、第２コンタクトビア２２２に接続された第２配線２２３とを含む。 The intermediate contact electrode portion 22 is disposed above the support body portion 4 at a position different from the position at which the lower contact electrode portion 21 is disposed. The intermediate contact electrode portion 22 includes a second contact via 222 provided in a second through hole 221 penetrating the protective film 20 and the upper ScAlN film 17, and a second wiring 223 provided on the protective film 10 and connected to the second contact via 222.

次に、上記した構造の圧電装置１の製造方法について説明する。図３に示すように、支持体２を構成する絶縁膜１２の上に所定の平面形状の下部電極膜１４を形成することが行われる。図３は、図２に対応する部位の支持体２および下部電極膜１４等の断面図であり、基板１１の図示が省略されている。 Next, a method for manufacturing the piezoelectric device 1 having the above-described structure will be described. As shown in FIG. 3, a lower electrode film 14 having a predetermined planar shape is formed on the insulating film 12 that constitutes the support 2. FIG. 3 is a cross-sectional view of the support 2 and the lower electrode film 14 etc. at a portion corresponding to FIG. 2, and the substrate 11 is omitted.

具体的には、図示しない基板１１の上に絶縁膜１２を形成する。その後、絶縁膜１２の上にＡｌＮ膜１３、下部電極膜１４を順に形成する。その後、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、下部電極膜１４とＡｌＮ膜１３との両方を同じ平面形状にパターニングする。絶縁膜１２の上に、下部電極膜１４とＡｌＮ膜１３のそれぞれの端部が位置する。このため、絶縁膜１２は、ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４が配置された電極領域４０１と、ＡｌＮ膜１３および下部電極膜１４が配置されていない非電極領域４０２とを有する。 Specifically, an insulating film 12 is formed on a substrate 11 (not shown). Then, an AlN film 13 and a lower electrode film 14 are formed in this order on the insulating film 12. Then, both the lower electrode film 14 and the AlN film 13 are patterned into the same planar shape by photolithography and etching. The ends of the lower electrode film 14 and the AlN film 13 are located on the insulating film 12. Therefore, the insulating film 12 has an electrode region 401 where the AlN film 13 and the lower electrode film 14 are arranged, and a non-electrode region 402 where the AlN film 13 and the lower electrode film 14 are not arranged.

続いて、図４に示すように、下部電極膜１４の上に下層ＳｃＡｌＮ膜１５を形成することが行われる。このとき、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、下部電極膜１４の上方の位置と絶縁膜１２の非電極領域４０２の上方の位置との両方にわたって連続して形成される。より具体的には、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、下部電極膜１４の上面と絶縁膜１２の非電極領域４０２の上面との両方に接して連続して形成される。 Next, as shown in FIG. 4, the lower layer ScAlN film 15 is formed on the lower electrode film 14. At this time, the lower layer ScAlN film 15 is formed continuously over both the position above the lower electrode film 14 and the position above the non-electrode region 402 of the insulating film 12. More specifically, the lower layer ScAlN film 15 is formed continuously in contact with both the upper surface of the lower electrode film 14 and the upper surface of the non-electrode region 402 of the insulating film 12.

そして、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成完了後に、図５に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入することが行われる。形成完了後とは、形成予定の膜厚とされた下層ＳｃＡｌＮ膜１５が形成されたことを意味する。 After the formation of the lower ScAlN film 15 is completed, ions are implanted into the lower ScAlN film 15 as shown in FIG. 5. After the formation is completed, it means that the lower ScAlN film 15 is formed to the intended thickness.

このとき、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の全域に、イオン注入すると、カンチレバーである図１中の浮遊部３０２の応力設計が崩れる。そこで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち所定領域１５１を除く領域を覆うレジストマスク３１を形成する。これにより、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち図１中の浮遊部３０２を構成する領域に対してイオン注入を行わず、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に対してイオン注入する。この所定領域１５１は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち絶縁膜１２の非電極領域４０２の上に位置するとともに絶縁膜１２の上面に沿う方向での下部電極膜１４の隣に位置する領域である。より具体的には、この所定領域１５１は、下部電極膜１４の端部から下層ＳｃＡｌＮ膜１５の膜厚Ｔ１以下の所定距離Ｄ１までの領域である。 At this time, if ions are implanted into the entire lower ScAlN film 15, the stress design of the floating portion 302 in FIG. 1, which is the cantilever, will collapse. Therefore, a resist mask 31 is formed to cover the lower ScAlN film 15 except for the predetermined region 151. As a result, ions are not implanted into the region of the lower ScAlN film 15 that constitutes the floating portion 302 in FIG. 1, but are implanted into the predetermined region 151 of the lower ScAlN film 15. This predetermined region 151 is a region of the lower ScAlN film 15 that is located above the non-electrode region 402 of the insulating film 12 and is located next to the lower electrode film 14 in the direction along the upper surface of the insulating film 12. More specifically, this predetermined region 151 is a region from the end of the lower electrode film 14 to a predetermined distance D1 that is equal to or less than the thickness T1 of the lower ScAlN film 15.

また、イオン注入された元素が後工程の熱処理で活性化すると、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の絶縁抵抗が低下し、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の導電化に至ってしまう。そこで、イオン種として、Ａｌ、Ｓｃ、Ｎ、または、これらと同族の元素、あるいは、希ガス、あるいは、酸素が用いられる。これにより、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の絶縁抵抗の低下を抑制することができる。なお、本実施形態で用いられるイオン種は、１つであるが、複数であってもよい。イオン注入した後、レジストマスク３１が除去される。 Furthermore, if the implanted elements are activated by a heat treatment in a subsequent process, the insulation resistance of the lower ScAlN film 15 decreases, leading to the lower ScAlN film 15 becoming conductive. Therefore, Al, Sc, N, or elements of the same group, or rare gas, or oxygen, are used as the ion species. This makes it possible to suppress the decrease in the insulation resistance of the lower ScAlN film 15. Note that although one ion species is used in this embodiment, multiple ion species may be used. After the ion implantation, the resist mask 31 is removed.

続いて、図６に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に、所定の平面形状の中間電極膜１６を形成することが行われる。中間電極膜１６は、下部電極膜１４の少なくとも一部の上方に配置される。続いて、中間電極膜１６の上に、上層ＳｃＡｌＮ膜１７を形成することが行われる。上層ＳｃＡｌＮ膜１７は、中間電極膜１６の上および下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち中間電極膜１６が形成されていない領域の上に配置される。上層ＳｃＡｌＮ膜１７は、下部電極膜１４の上方の位置から絶縁膜１２の非電極領域４０２の上方の位置にわたって配置される。続いて、上層ＳｃＡｌＮ膜１７の上に所定の平面形状の上部電極膜１８を形成することが行われる。上部電極膜１８は、中間電極膜１６の少なくとも一部の上方に配置される。 6, an intermediate electrode film 16 having a predetermined planar shape is formed on the lower ScAlN film 15. The intermediate electrode film 16 is disposed above at least a portion of the lower electrode film 14. An upper ScAlN film 17 is then formed on the intermediate electrode film 16. The upper ScAlN film 17 is disposed above the intermediate electrode film 16 and above the region of the lower ScAlN film 15 where the intermediate electrode film 16 is not formed. The upper ScAlN film 17 is disposed from a position above the lower electrode film 14 to a position above the non-electrode region 402 of the insulating film 12. An upper electrode film 18 having a predetermined planar shape is then formed on the upper ScAlN film 17. The upper electrode film 18 is disposed above at least a portion of the intermediate electrode film 16.

その後、図示しないが、圧電膜積層体３に対するフォトリソグラフィおよびエッチングにより、スリット３０３を形成することが行われる。また、図示しないが、支持体２に対するフォトリソグラフィおよびエッチングにより、支持体２の空間部５を形成することが行われる。なお、スリット３０３と空間部５とのそれぞれを形成する時期は、変更可能である。 After that, although not shown, the slits 303 are formed by photolithography and etching the piezoelectric film laminate 3. Also, although not shown, the space 5 of the support 2 is formed by photolithography and etching the support 2. Note that the timing of forming the slits 303 and the space 5 can be changed.

このようにして、本実施形態の圧電装置１が製造される。上記の通り、本実施形態の圧電装置１の製造方法では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に対してイオン注入が行われる。このため、製造後の圧電装置１では、図２に示される下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち所定領域１５１での所定元素の濃度は、図１に示される下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうちカンチレバーを構成するカンチレバー領域１５２と比較して高い。比較する所定元素は、同じ元素である。所定元素は、上記したイオン種のいずれかの元素である。カンチレバー領域１５２は、メンブレン構造体を構成するメンブレン領域に対応する。 In this manner, the piezoelectric device 1 of this embodiment is manufactured. As described above, in the method of manufacturing the piezoelectric device 1 of this embodiment, ions are implanted into the predetermined region 151 of the lower ScAlN film 15. Therefore, in the manufactured piezoelectric device 1, the concentration of the predetermined element in the predetermined region 151 of the lower ScAlN film 15 shown in FIG. 2 is higher than that of the cantilever region 152 constituting the cantilever of the lower ScAlN film 15 shown in FIG. 1. The predetermined element to be compared is the same element. The predetermined element is any one of the ion species described above. The cantilever region 152 corresponds to the membrane region constituting the membrane structure.

次に、本実施形態の効果について、図７に示す比較例１の圧電装置Ｊ１と対比して説明する。比較例１の圧電装置Ｊ１の製造方法は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入を行わずに、圧電装置Ｊ１を製造する点で、本実施形態と異なる。圧電装置Ｊ１の製造方法および圧電装置Ｊ１の他の構成は、本実施形態の圧電装置１の製造方法および圧電装置１と同じである。 Next, the effects of this embodiment will be described in comparison with the piezoelectric device J1 of Comparative Example 1 shown in FIG. 7. The manufacturing method of the piezoelectric device J1 of Comparative Example 1 differs from this embodiment in that the piezoelectric device J1 is manufactured without ion implantation into the lower ScAlN film 15. The manufacturing method of the piezoelectric device J1 and other configurations of the piezoelectric device J1 are the same as those of the piezoelectric device 1 and the piezoelectric device 1 of this embodiment.

比較例１の製造方法によって圧電装置Ｊ１を製造する場合、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成時において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｚでは、下部電極膜１４の有無による段差により、局所的に引張り応力が生じた状態、または、他の領域よりも小さな圧縮応力が生じた状態となる。このため、この所定領域１５１Ｚの結晶性は、他の領域よりも悪い。所定領域１５１Ｚは、本実施形態の所定領域１５１と同じ場所である。 When the piezoelectric device J1 is manufactured using the manufacturing method of Comparative Example 1, when the lower ScAlN film 15 is formed, a predetermined region 151Z of the lower ScAlN film 15 is in a state where a local tensile stress is generated due to a step caused by the presence or absence of the lower electrode film 14, or a state where a smaller compressive stress is generated than in other regions. For this reason, the crystallinity of this predetermined region 151Z is worse than the other regions. The predetermined region 151Z is in the same location as the predetermined region 151 in this embodiment.

この状態で、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に、下部電極膜１４の上方の位置から非電極領域４０２の上方の位置にわたって、中間電極膜１６と上層ＳｃＡｌＮ膜１７とが順に形成されると、これらの膜応力が、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｚに印加される。これにより、中間電極膜１６および上層ＳｃＡｌＮ膜１７の形成前に所定領域１５１Ｚに生じていた引張り応力が増大する。または、中間電極膜１６および上層ＳｃＡｌＮ膜１７の形成前に所定領域１５１Ｚに生じていた小さな圧縮応力が大きな引張り応力に変わる。所定領域１５１Ｚに生じている引張り応力が大きいと、所定領域１５１ＺにマイクロクラックＣ１が発生する。このマイクロクラックＣ１は、下部電極膜１４と中間電極膜１６との間に電流が流れやすい経路（すなわち、リークパス）となりうる。このため、マイクロクラックＣ１が発生すると、下部電極膜１４と中間電極膜１６との間で形成されるキャパシタンスの誘電損失が増加する。これが、マイクとしてのノイズにつながることで、マイクの特性が劣化する。 In this state, when the intermediate electrode film 16 and the upper ScAlN film 17 are formed in sequence on the lower ScAlN film 15 from a position above the lower electrode film 14 to a position above the non-electrode region 402, these film stresses are applied to the predetermined region 151Z of the lower ScAlN film 15. As a result, the tensile stress that occurred in the predetermined region 151Z before the formation of the intermediate electrode film 16 and the upper ScAlN film 17 increases. Or, the small compressive stress that occurred in the predetermined region 151Z before the formation of the intermediate electrode film 16 and the upper ScAlN film 17 changes to a large tensile stress. If the tensile stress occurring in the predetermined region 151Z is large, a microcrack C1 occurs in the predetermined region 151Z. This microcrack C1 can become a path (i.e., a leak path) through which current easily flows between the lower electrode film 14 and the intermediate electrode film 16. Therefore, when microcracks C1 occur, the dielectric loss of the capacitance formed between the lower electrode film 14 and the intermediate electrode film 16 increases. This leads to noise in the microphone, degrading the microphone characteristics.

これに対して、本実施形態の圧電装置１の製造方法は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成後であって、中間電極膜１６の形成前に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に対してイオン注入を行うことを含む。 In contrast, the method for manufacturing the piezoelectric device 1 of this embodiment includes performing ion implantation into a predetermined region 151 of the lower ScAlN film 15 after the formation of the lower ScAlN film 15 and before the formation of the intermediate electrode film 16.

これによれば、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１にイオン注入することで、所定領域１５１に圧縮応力を付加することができる。このため、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に中間電極膜１６と上層ＳｃＡｌＮ膜１７とが形成されることで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に引張り応力が付加されても、所定領域１５１に圧縮応力が生じた状態を保つことができる。または、所定領域１５１に引張り応力が生じた状態であっても、その引張り応力の値を低くすることができる。よって、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１でのマイクロクラックＣ１の発生を抑制することができる。 According to this, compressive stress can be applied to the specified region 151 by implanting ions into the specified region 151 of the lower ScAlN film 15. Therefore, by forming the intermediate electrode film 16 and the upper ScAlN film 17 on the lower ScAlN film 15, even if tensile stress is applied to the lower ScAlN film 15, the state in which compressive stress is generated in the specified region 151 can be maintained. Or, even if tensile stress is generated in the specified region 151, the value of the tensile stress can be reduced. Therefore, the occurrence of microcracks C1 in the specified region 151 of the lower ScAlN film 15 can be suppressed.

ここで、所定領域１５１に圧縮応力を付加するためのイオン注入量の一例について言及する。本発明者の実験結果によれば、注入したイオンの膜中濃度にして、１×１０^１８ａｔｍｓ／ｃｍ^３で、約１００ＭＰａの応力シフトが得られた。これは、例えば、膜厚が５００ｎｍの膜に対するイオン注入量で表現すると、５×１０^１３ａｔｍｓ／ｃｍ^２である。また、応力シフト量は、注入したイオンの膜中濃度にほぼ比例することがわかっている。なお、上記の実験結果は、Ｓｉ、Ｍｇのそれぞれを注入した場合の実験結果であり、両者の間で大きな差異はない。したがって、イオン半径的にその中間であるＳｃやＡｌをイオン注入した場合も同等の結果が得られると言える。 Here, an example of the amount of ion implantation for applying compressive stress to the predetermined region 151 will be mentioned. According to the experimental results of the present inventor, a stress shift of about 100 MPa was obtained when the concentration of the implanted ions in the film was 1×10 ¹⁸ atoms/cm ^3. This is, for example, 5×10 ¹³ atoms/cm ² when expressed as the amount of ion implantation in a film with a film thickness of 500 nm. It is also known that the amount of stress shift is approximately proportional to the concentration of the implanted ions in the film. Note that the above experimental results are experimental results when Si and Mg are implanted, respectively, and there is no significant difference between the two. Therefore, it can be said that the same results can be obtained when Sc or Al, which is intermediate in terms of ion radius, is implanted.

また、本実施形態の圧電装置１では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち所定領域１５１での所定元素の濃度は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうちカンチレバー領域１５２と比較して高い。これは、所定領域１５１に対する上記したイオン注入によって実現される。すなわち、本実施形態の圧電装置１は、上記した圧電装置１の製造方法によって製造される。このため、本実施形態の圧電装置１によれば、上記した圧電装置１の製造方法と同じ効果が得られる。 In addition, in the piezoelectric device 1 of this embodiment, the concentration of the specified element in the specified region 151 of the lower ScAlN film 15 is higher than that in the cantilever region 152 of the lower ScAlN film 15. This is achieved by the above-mentioned ion implantation into the specified region 151. That is, the piezoelectric device 1 of this embodiment is manufactured by the above-mentioned manufacturing method for the piezoelectric device 1. Therefore, the piezoelectric device 1 of this embodiment can achieve the same effects as the above-mentioned manufacturing method for the piezoelectric device 1.

また、本実施形態の製造方法では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうちカンチレバー領域１５２に対してイオン注入を行っていないが、カンチレバーの応力制御を目的として、ある程度のイオン注入を行ってもよい。この場合であっても、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１の所定元素の濃度は、下層ＳｃＡｌＮ膜のうちカンチレバー領域１５２と比較して高い。 In addition, in the manufacturing method of this embodiment, ions are not implanted into the cantilever region 152 of the lower ScAlN film 15, but some ion implantation may be performed for the purpose of controlling the stress of the cantilever. Even in this case, the concentration of a predetermined element in the predetermined region 151 of the lower ScAlN film 15 is higher than that in the cantilever region 152 of the lower ScAlN film.

また、本実施形態の製造方法では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に対してのイオン注入において、イオン種として、Ａｌ、Ｓｃ、Ｎ、または、これらと同族の元素、あるいは、希ガス、あるいは、酸素が用いられる。しかしながら、イオン注入の後工程で熱処理が行われない場合、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の絶縁抵抗の低下が許容される場合等においては、イオン種として他の元素が用いられてもよい。 In addition, in the manufacturing method of this embodiment, Al, Sc, N, or elements of the same group, or rare gas, or oxygen, are used as the ion species in the ion implantation into the predetermined region 151 of the lower ScAlN film 15. However, in cases where a heat treatment is not performed after the ion implantation process, or where a decrease in the insulation resistance of the lower ScAlN film 15 is acceptable, other elements may be used as the ion species.

また、本実施形態の圧電装置１のうち図２に示す部分では、中間コンタクト電極部２２との接続のために、中間電極膜１６は、下部電極膜１４の上方の位置から非電極領域４０２の上方の位置にわたって配置される。しかしながら、圧電装置１のうち図２に示す部分以外では、中間電極膜１６は、下部電極膜１４の上方の位置に配置されていればよく、非電極領域４０２の上方の位置に配置されていなくてもよい。この場合であっても、圧電装置１の製造において、上層ＳｃＡｌＮ膜１７が形成されたときに、少なくとも上層ＳｃＡｌＮ膜１７の膜応力が、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に印加されることで、比較例１の圧電装置Ｊ１の課題が生じるからである。 2 of the piezoelectric device 1 of this embodiment, the intermediate electrode film 16 is disposed from above the lower electrode film 14 to above the non-electrode region 402 for connection with the intermediate contact electrode portion 22. However, in the portion of the piezoelectric device 1 other than that shown in FIG. 2, the intermediate electrode film 16 only needs to be disposed above the lower electrode film 14, and does not have to be disposed above the non-electrode region 402. Even in this case, when the upper ScAlN film 17 is formed in the manufacture of the piezoelectric device 1, at least the film stress of the upper ScAlN film 17 is applied to the predetermined region 151 of the lower ScAlN film 15, which causes the problem of the piezoelectric device J1 of Comparative Example 1.

（第２実施形態）
本実施形態は、圧電装置１の製造方法において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成途中に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入することが行われる点で、第１実施形態と異なる。具体的には、下部電極膜１４を所定の平面形状にパターニングした後、図８に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を形成するときに、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の成膜を中断する。このとき、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成途中の膜厚Ｔ２は、最終的な膜厚Ｔ３よりも小さい。例えば、最終的な膜厚Ｔ３は５００ｎｍであり、形成途中の膜厚Ｔ２は２５０ｎｍである。 Second Embodiment
This embodiment differs from the first embodiment in that, in the manufacturing method of the piezoelectric device 1, ions are implanted into the lower ScAlN film 15 during the formation of the lower ScAlN film 15. Specifically, after the lower electrode film 14 is patterned into a predetermined planar shape, as shown in FIG. 8, the formation of the lower ScAlN film 15 is interrupted when the lower ScAlN film 15 is formed. At this time, the thickness T2 of the lower ScAlN film 15 during its formation is smaller than the final thickness T3. For example, the final thickness T3 is 500 nm, and the thickness T2 during its formation is 250 nm.

続いて、図９に示すように、形成途中の下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ａに対して、イオン注入する。この所定領域１５１Ａは、絶縁膜１２の上面に沿う方向での範囲が第１実施形態の所定領域１５１と同じである。このイオン注入は、レジストマスク３２を用いて、第１実施形態でのイオン注入と同じ方法で行われる。レジストマスク３２は、レジストマスク３１と同じ位置に形成される。 Next, as shown in FIG. 9, ions are implanted into a predetermined region 151A of the lower ScAlN film 15 that is being formed. The predetermined region 151A has the same range in the direction along the upper surface of the insulating film 12 as the predetermined region 151 in the first embodiment. This ion implantation is performed in the same manner as the ion implantation in the first embodiment, using a resist mask 32. The resist mask 32 is formed in the same position as the resist mask 31.

続いて、図１０に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の成膜を再開し、最終的な膜厚Ｔ３まで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を成膜する。これにより、下層ＳｃＡｌＮ膜１５が形成される。 Next, as shown in FIG. 10, the deposition of the lower ScAlN film 15 is resumed, and the lower ScAlN film 15 is deposited to a final thickness T3. This completes the formation of the lower ScAlN film 15.

本実施形態では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の成膜を再開して最終的な膜厚まで積み増した分に対してのイオン注入は、行われない。このため、製造後の圧電装置１において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１のうち下側に位置する下側部分での所定元素の濃度は、所定領域１５１のうち下側部分よりも上側に位置する上側部分と比較して高い。下側部分は、イオン注入された所定領域１５１Ａに対応する。 In this embodiment, ion implantation is not performed on the portion of the lower ScAlN film 15 that is grown again to the final film thickness. Therefore, in the manufactured piezoelectric device 1, the concentration of the specified element in the lower portion of the specified region 151 of the lower ScAlN film 15 that is located on the lower side is higher than the upper portion of the specified region 151 that is located above the lower portion. The lower portion corresponds to the ion-implanted specified region 151A.

圧電装置１の製造方法の他の構成および圧電装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。本実施形態によっても第１実施形態と同じ効果が得られる。また、本実施形態によれば、下記の効果が得られる。 Other configurations of the manufacturing method for the piezoelectric device 1 and other configurations of the piezoelectric device 1 are the same as those of the first embodiment. This embodiment also provides the same effects as the first embodiment. In addition, this embodiment also provides the following effects.

本実施形態と異なり、最終的な膜厚Ｔ３とされた下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入する場合、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下側部分まで、イオンを注入するには、加速電圧を上げることが必要となる。加速電圧を上げると、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上側部分を通過するイオン量が多くなり、上側部分の結晶性が劣化し、リーク電流が増える可能性がある。 Unlike the present embodiment, when ions are implanted into the lower ScAlN film 15 having the final film thickness T3, it is necessary to increase the acceleration voltage in order to implant ions into the lower portion of the lower ScAlN film 15. If the acceleration voltage is increased, the amount of ions passing through the upper portion of the lower ScAlN film 15 increases, which may deteriorate the crystallinity of the upper portion and increase the leakage current.

これに対して、本実施形態によれば、形成途中の下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入するので、加速電圧を上げなくて済む。また、イオンの通過による上側部分の結晶性の劣化を回避することができる。 In contrast, according to the present embodiment, ions are implanted into the lower ScAlN film 15 while it is being formed, so there is no need to increase the acceleration voltage. In addition, deterioration of the crystallinity of the upper portion due to the passage of ions can be avoided.

なお、本実施形態では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成途中に、イオン注入を１回行うが、イオン注入を複数回行ってもよい。すなわち、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成が複数回中断され、それぞれの中断後にイオン注入を行ってもよい。 In this embodiment, ion implantation is performed once during the formation of the lower ScAlN film 15, but ion implantation may be performed multiple times. In other words, the formation of the lower ScAlN film 15 may be interrupted multiple times, and ion implantation may be performed after each interruption.

（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態の圧電装置１の製造方法に対して、イオン注入の工程を追加したものである。具体的には、第２実施形態と同様に、図１０に示すように、イオン注入後に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の成膜を再開し、最終的な膜厚Ｔ３まで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を成膜する。その後、第２実施形態と異なり、図１１に示すように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうち最終的な膜厚まで積み増した分の所定領域１５１Ｂに対して、イオン注入することが行われる。この所定領域１５１Ｂは、絶縁膜１２の上面に沿う方向での範囲が第１実施形態の所定領域１５１と同じである。このイオン注入は、レジストマスク３３を用いて、第１実施形態でのイオン注入と同じ方法で行われる。レジストマスク３３は、レジストマスク３１と同じ位置に形成される。 Third Embodiment
In this embodiment, an ion implantation step is added to the method for manufacturing the piezoelectric device 1 of the second embodiment. Specifically, as in the second embodiment, as shown in FIG. 10, after the ion implantation, the formation of the lower ScAlN film 15 is resumed, and the lower ScAlN film 15 is formed to a final thickness T3. Thereafter, unlike the second embodiment, as shown in FIG. 11, ion implantation is performed on a predetermined region 151B of the lower ScAlN film 15 that has been built up to the final thickness. The range of this predetermined region 151B in the direction along the upper surface of the insulating film 12 is the same as that of the predetermined region 151 of the first embodiment. This ion implantation is performed by using a resist mask 33 in the same manner as the ion implantation in the first embodiment. The resist mask 33 is formed at the same position as the resist mask 31.

このとき、所定領域１５１のうち上側部分（すなわち、所定領域１５１Ｂ）の所定元素の濃度を、所定領域１５１のうち下側部分（すなわち、所定領域１５１Ａ）での所定元素の濃度と同じとする、または、所定領域１５１のうち下側部分での所定元素の濃度よりも低くする。なお、所定領域１５１のうち上側部分の所定元素の濃度を、所定領域１５１のうち下側部分での所定元素の濃度よりも高くしてもよい。 At this time, the concentration of the predetermined element in the upper portion of the predetermined region 151 (i.e., the predetermined region 151B) is set to be the same as the concentration of the predetermined element in the lower portion of the predetermined region 151 (i.e., the predetermined region 151A), or is set to be lower than the concentration of the predetermined element in the lower portion of the predetermined region 151. Note that the concentration of the predetermined element in the upper portion of the predetermined region 151 may be set to be higher than the concentration of the predetermined element in the lower portion of the predetermined region 151.

このように、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成途中と、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の形成完了後とのそれぞれの時期に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入してもよい。本実施形態によっても、第２実施形態と同じ効果が得られる。 In this way, ions may be implanted into the lower ScAlN film 15 during the formation of the lower ScAlN film 15 and after the formation of the lower ScAlN film 15 is completed. This embodiment also provides the same effect as the second embodiment.

（第４実施形態）
図１２に示すように、本実施形態では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入することにおいて、所定領域１５１Ｃのうち上側に位置する上側部分１５１Ｃ１に対するイオン注入量と比較して、所定領域１５１Ｃのうち上側部分１５１Ｃ１よりも下側に位置する下側部分１５１Ｃ２に対するイオン注入量を少なくする。この所定領域１５１Ｃは、第１実施形態の所定領域１５１と同じ範囲である。このため、製造後の圧電装置１では、上側部分１５１Ｃ１と比較して、下側部分１５１Ｃ２での所定元素の濃度は、低くなっている。下側部分１５１Ｃ２は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下端からの厚さＴ４が１００ｎｍの部分であることが好ましい。圧電装置１の製造方法の他の構成および圧電装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。 Fourth Embodiment
As shown in FIG. 12, in this embodiment, when ions are implanted into the lower ScAlN film 15, the amount of ions implanted into the lower portion 151C2 located below the upper portion 151C1 of the predetermined region 151C is smaller than the amount of ions implanted into the upper portion 151C1 located at the upper side of the predetermined region 151C. This predetermined region 151C is in the same range as the predetermined region 151 in the first embodiment. Therefore, in the manufactured piezoelectric device 1, the concentration of the predetermined element in the lower portion 151C2 is lower than that in the upper portion 151C1. The lower portion 151C2 is preferably a portion having a thickness T4 of 100 nm from the lower end of the lower ScAlN film 15. Other configurations of the manufacturing method of the piezoelectric device 1 and other configurations of the piezoelectric device 1 are the same as those of the first embodiment.

下層ＳｃＡｌＮ膜１５の成膜において、成長初期の膜は、圧縮応力が付加された状態になりやすい。このため、所定領域１５１Ｃの下側部分１５１Ｃ２、特に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下端からの厚さＴ４が１００ｎｍの部分に、イオン注入をしなくてもよく、上側部分１５１Ｃ１に対してイオン注入することで、第１実施形態と同じ効果が得られる。 In the formation of the lower ScAlN film 15, the film is likely to be in a state in which compressive stress is applied in the early stage of growth. For this reason, it is not necessary to implant ions into the lower portion 151C2 of the specified region 151C, particularly into the portion with a thickness T4 of 100 nm from the lower end of the lower ScAlN film 15. By implanting ions into the upper portion 151C1, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

なお、下側部分１５１Ｃ２は、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下端からの厚さＴ４が１００ｎｍの部分であることが好ましいが、これに限られない。下側部分１５１Ｃ２の下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下端からの厚さＴ４は、１００ｎｍよりも大きくてもよい。 It is preferable that the lower portion 151C2 is a portion having a thickness T4 of 100 nm from the lower end of the lower ScAlN film 15, but is not limited to this. The thickness T4 of the lower portion 151C2 from the lower end of the lower ScAlN film 15 may be greater than 100 nm.

（第５実施形態）
図１３に示すように、本実施形態では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してイオン注入することにおいて、イオン注入することによって、所定領域１５１Ｄの全部をアモルファス化させる。この所定領域１５１Ｄは、第１実施形態の所定領域１５１と同じ範囲である。このとき、アモルファス化させるために、イオン注入量、注入深さは、膜中濃度が１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３となるように、選ばれる。このため、製造後の圧電装置１では、所定領域１５１Ｄの全部は、アモルファスである。 Fifth Embodiment
13, in this embodiment, when ions are implanted into the lower ScAlN film 15, the entire predetermined region 151D is made amorphous by the ion implantation. This predetermined region 151D has the same range as the predetermined region 151 in the first embodiment. At this time, in order to make the region amorphous, the amount of ions implanted and the implantation depth are selected so that the concentration in the film is 1×10 ²⁰ atoms/cm ^3. Therefore, in the piezoelectric device 1 after manufacture, the entire predetermined region 151D is amorphous.

圧電装置１の製造方法の他の構成および圧電装置１の他の構成は、第１実施形態と同じである。本実施形態によっても、第１実施形態と同じ効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、次の効果が得られる。 Other configurations of the manufacturing method for the piezoelectric device 1 and other configurations of the piezoelectric device 1 are the same as those of the first embodiment. This embodiment also provides the same effects as the first embodiment. Furthermore, this embodiment provides the following effects.

下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｄが多結晶の状態である場合、粒界にリークパスが形成される可能性がある。これに対して、本実施形態によれば、所定領域１５１Ｄがアモルファスの状態であり、粒界が存在しないので、リークパスの形成を回避することができる。 If the specified region 151D of the lower ScAlN film 15 is in a polycrystalline state, there is a possibility that a leak path will be formed at the grain boundary. In contrast, according to this embodiment, the specified region 151D is in an amorphous state and there are no grain boundaries, so the formation of a leak path can be avoided.

なお、本実施形態では、圧電装置１の製造方法において、イオン注入することによって、所定領域１５１Ｄの全部をアモルファス化させるが、所定領域１５１Ｄのうち一部のみを、アモルファス化させてもよい。この場合であっても、所定領域１５１Ｄのうちアモルファスの状態である部分において、上記した効果が得られる。 In this embodiment, in the method for manufacturing the piezoelectric device 1, the entirety of the predetermined region 151D is made amorphous by ion implantation, but only a portion of the predetermined region 151D may be made amorphous. Even in this case, the above-mentioned effects can be obtained in the portion of the predetermined region 151D that is in an amorphous state.

以上の通り、圧電装置１の製造方法において、イオン注入することによって、所定領域１５１Ｄの少なくとも一部をアモルファス化させればよい。圧電装置１において、所定領域１５１Ｄの少なくとも一部がアモルファスであればよい。また、第２～第４実施形態において、所定領域１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃの少なくとも一部をアモルファス化させてもよい。 As described above, in the method for manufacturing the piezoelectric device 1, it is sufficient to make at least a portion of the specified region 151D amorphous by ion implantation. In the piezoelectric device 1, it is sufficient that at least a portion of the specified region 151D is amorphous. Also, in the second to fourth embodiments, at least a portion of the specified regions 151A, 151B, and 151C may be made amorphous.

（第６実施形態）
図１４に示すように、本実施形態では、第１実施形態の圧電装置１の製造方法において、下層ＳｃＡｌＮ膜１５を形成した後に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１に対して、イオン注入することにかえて、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｅに対して、レーザ光Ｌａを照射して加熱することを行う。所定領域１５１Ｅは、第１実施形態の所定領域１５１と同じ範囲である。 Sixth Embodiment
14, in the manufacturing method of the piezoelectric device 1 of the first embodiment, after forming the lower ScAlN film 15, a predetermined region 151E of the lower ScAlN film 15 is irradiated with laser light La to heat it, instead of implanting ions into the predetermined region 151 of the lower ScAlN film 15. The predetermined region 151E is the same range as the predetermined region 151 of the first embodiment.

このときの所定領域１５１Ｅの加熱温度は、所定領域１５１Ｅに圧縮応力を付加することができる温度とされる。このような温度は、例えば、６００℃以上である。また、ＳｃＡｌＮの結晶性の劣化を防止するために、加熱温度は、１０００℃以下であることが好ましい。 The heating temperature of the specified region 151E at this time is set to a temperature at which compressive stress can be applied to the specified region 151E. Such a temperature is, for example, 600°C or higher. In addition, in order to prevent deterioration of the crystallinity of ScAlN, it is preferable that the heating temperature is 1000°C or lower.

レーザ光Ｌａを照射するレーザ加工機としては、ＣＯ_２、ファイバーなどの市販のレーザ加工機を用いることができる。ただし、波長の短いレーザ光ほどビーム径を小さくすることが可能であり、昇温領域を限定しやすいため、波長の短いレーザ光を照射するレーザ加工機を用いることが好ましい。 A commercially available laser processing machine such as a _CO2 or fiber laser processing machine can be used as the laser processing machine that irradiates the laser light La. However, since the shorter the wavelength of the laser light, the smaller the beam diameter can be made and the easier it is to limit the temperature rise region, it is preferable to use a laser processing machine that irradiates a laser light with a short wavelength.

このレーザ光Ｌａを照射して加熱するときでは、図１に示される下層ＳｃＡｌＮ膜１５のうちカンチレバー領域１５２は、加熱処理されない。 When this laser light La is irradiated and heated, the cantilever region 152 of the lower ScAlN film 15 shown in FIG. 1 is not heat-treated.

レーザ光Ｌａの照射後に、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に中間電極膜１６を形成することが行われる。圧電装置１の製造方法の他の工程は、第１実施形態と同じである。圧電装置１の構成は、第１実施形態と同じである。 After irradiation with the laser light La, an intermediate electrode film 16 is formed on the lower ScAlN film 15. The other steps of the manufacturing method of the piezoelectric device 1 are the same as those of the first embodiment. The configuration of the piezoelectric device 1 is the same as that of the first embodiment.

本実施形態の圧電装置１の製造方法によれば、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｅを局所的に加熱することで、所定領域１５１Ｅに圧縮応力を付加することができる。このため、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の上に中間電極膜１６と上層ＳｃＡｌＮ膜１７とが形成されることで、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に引張り応力が付加されても、所定領域１５１Ｅに圧縮応力が生じた状態を保つことができる。または、所定領域１５１Ｅに引張り応力が生じた状態であっても、その引張り応力の値を低くすることができる。よって、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の所定領域１５１Ｅでのマイクロクラックの発生を抑制することができる。
（他の実施形態） According to the manufacturing method of the piezoelectric device 1 of this embodiment, compressive stress can be applied to the predetermined region 151E by locally heating the predetermined region 151E of the lower ScAlN film 15. Therefore, by forming the intermediate electrode film 16 and the upper ScAlN film 17 on the lower ScAlN film 15, even if tensile stress is applied to the lower ScAlN film 15, the state in which compressive stress is generated in the predetermined region 151E can be maintained. Or, even if tensile stress is generated in the predetermined region 151E, the value of the tensile stress can be reduced. Therefore, the occurrence of microcracks in the predetermined region 151E of the lower ScAlN film 15 can be suppressed.
Other Embodiments

（１）第１～第５実施形態では、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してのイオン注入は、中間電極膜１６の形成前に行われる。しかしながら、下層ＳｃＡｌＮ膜１５に対してのイオン注入は、中間電極膜１６の形成後に行われてもよい。この場合、中間電極膜１６越しにイオン注入する。 (1) In the first to fifth embodiments, ion implantation into the lower ScAlN film 15 is performed before the intermediate electrode film 16 is formed. However, ion implantation into the lower ScAlN film 15 may be performed after the intermediate electrode film 16 is formed. In this case, ions are implanted through the intermediate electrode film 16.

（２）上記した各実施形態では、支持体本体部４は、基板１１と絶縁膜１２とを含む。しかしながら、支持体本体部４は、絶縁膜１２を含まず、基板１１のみで構成されてもよい。また、支持体本体部４は、基板１１と絶縁膜１２に加えて、他の部材を含んでもよい。 (2) In each of the above-described embodiments, the support body 4 includes the substrate 11 and the insulating film 12. However, the support body 4 may not include the insulating film 12 and may be composed of only the substrate 11. Furthermore, the support body 4 may include other components in addition to the substrate 11 and the insulating film 12.

（３）上記した各実施形態では、下部電極膜１４は、ＡｌＮ膜１３を介して、支持体本体部４の上方に配置されている。しかしながら、下部電極膜１４は、支持体本体部４の上面に接した状態で、支持体本体部４の上方に配置されてもよい。 (3) In each of the above-described embodiments, the lower electrode film 14 is disposed above the support body 4 via the AlN film 13. However, the lower electrode film 14 may be disposed above the support body 4 in contact with the upper surface of the support body 4.

（４）上記した各実施形態では、圧電装置１の製造において、図３に示すように、ＡｌＮ膜１３は、下部電極膜１４と同じ平面形状にパターニングされる。しかしながら、ＡｌＮ膜１３は、必ずしも下部電極膜１４と同じ平面形状にパターニングされなくてもよい。例えば、下部電極膜１４が所定の平面形状にパターニングされるとき、ＡｌＮ膜１３はエッチング除去されなくてもよい。この場合においても、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、下部電極膜１４の上方の位置と絶縁膜１２の非電極領域４０２の上方の位置との両方にわたって連続して形成される。この場合、図４と異なり、下層ＳｃＡｌＮ膜１５は、非電極領域４０２の上にＡｌＮ膜１３を介して配置されるため、非電極領域４０２の上面に接していない。しかしながら、この場合においても、下層ＳｃＡｌＮ膜１５の下側には、下部電極膜１４の有無による段差が有り、各実施形態と同じことを行うことで、各実施形態と同じ効果が得られる。 (4) In each of the above-described embodiments, in the manufacture of the piezoelectric device 1, as shown in FIG. 3, the AlN film 13 is patterned into the same planar shape as the lower electrode film 14. However, the AlN film 13 does not necessarily have to be patterned into the same planar shape as the lower electrode film 14. For example, when the lower electrode film 14 is patterned into a predetermined planar shape, the AlN film 13 does not have to be etched away. Even in this case, the lower ScAlN film 15 is continuously formed over both the position above the lower electrode film 14 and the position above the non-electrode region 402 of the insulating film 12. In this case, unlike FIG. 4, the lower ScAlN film 15 is disposed above the non-electrode region 402 via the AlN film 13, so it is not in contact with the upper surface of the non-electrode region 402. However, even in this case, there is a step on the lower side of the lower ScAlN film 15 due to the presence or absence of the lower electrode film 14, and the same effect as in each embodiment can be obtained by performing the same steps as in each embodiment.

（５）上記した各実施形態では、図１に示すように、浮遊部３０２にスリット３０３が形成されることで、浮遊部３０２はカンチレバーとされている。しかしながら、浮遊部３０２にスリット３０３が形成されていなくてもよい。すなわち、浮遊部３０２はカンチレバーでなくてもよい。 (5) In each of the above-described embodiments, as shown in FIG. 1, slits 303 are formed in floating portion 302, making floating portion 302 a cantilever. However, slits 303 do not have to be formed in floating portion 302. In other words, floating portion 302 does not have to be a cantilever.

（６）上記した各実施形態では、圧電装置１は、マイクとして用いられる。しかしながら、圧電装置１は、マイク以外のセンサに用いられてもよい。 (6) In each of the above-described embodiments, the piezoelectric device 1 is used as a microphone. However, the piezoelectric device 1 may be used as a sensor other than a microphone.

（７）本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。 (7) The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate within the scope of the claims, and includes various modified examples and modifications within the equivalent scope. The above-described embodiments are not unrelated to each other, and can be combined as appropriate, except when the combination is clearly impossible. In the above-described embodiments, it goes without saying that the elements constituting the embodiments are not necessarily essential, except when they are specifically stated to be essential or when they are clearly considered to be essential in principle. In the above-described embodiments, when the numbers, values, amounts, ranges, etc. of the components of the embodiments are mentioned, they are not limited to the specific numbers, except when they are specifically stated to be essential or when they are clearly limited to a specific number in principle. In the above-described embodiments, when the materials, shapes, positional relationships, etc. of the components are mentioned, they are not limited to the materials, shapes, positional relationships, etc., except when they are specifically stated to be essential or when they are clearly limited to a specific material, shape, positional relationship, etc. in principle.

２支持体
４支持体本体部
５空間部
１４下部電極膜
１５下層ＳｃＡｌＮ膜
１５１所定領域
１６中間電極膜
１７上層ＳｃＡｌＮ膜
１８上部電極膜 2 Support body 4 Support main body part 5 Space part 14 Lower electrode film 15 Lower layer ScAlN film 151 Predetermined region 16 Intermediate electrode film 17 Upper layer ScAlN film 18 Upper electrode film

Claims

1. A piezoelectric device, comprising:
A support (2) having a support body portion (4) and a space portion (5);
a lower electrode film (14) disposed above at least the support body;
a lower layer ScAlN film (15) that is disposed above the support body and the space, and is continuous over both a position above the lower electrode film and a position above a non-electrode region (402) of the support body where the lower electrode film is not disposed, and is made of ScAlN;
an intermediate electrode film (16) disposed above at least a portion of the lower electrode film and laminated on the lower ScAlN film;
an upper layer ScAlN film (17) made of ScAlN, which is disposed above the support body portion and the space portion, and is laminated on the intermediate electrode film and on a region of the lower layer ScAlN film where the intermediate electrode film is not disposed;
an upper electrode film (18) disposed above at least a portion of the intermediate electrode film and laminated on the upper layer ScAlN film;
a portion (302) of the laminate (3) including the lower ScAlN film and the upper ScAlN film located above the space portion is a membrane structure;
the lower layer ScAlN film has a predetermined region (151, 151A, 151B, 151C, 151D) located above the non-electrode region of the support body and adjacent to the lower electrode film in a direction along the upper surface of the support body,
The concentration of the predetermined element in the predetermined region is higher than that of a membrane region (152) constituting the membrane structure in the lower ScAlN film ,
A piezoelectric device , wherein the predetermined element is Al, Sc, N, or an element of the same group as these, or a rare gas, or oxygen .

The piezoelectric device of claim 1, wherein a concentration of the specified element is lower in a lower portion (151C2) of the specified region that is located lower than the upper portion (151C1) of the specified region that is located on the upper side of the specified region (151C ).

The piezoelectric device according to claim 2 , wherein the lower portion is a portion having a thickness (T4) of 100 nm from a lower end of the lower ScAlN film.

The piezoelectric device according to claim 1 , wherein at least a portion of the predetermined region (151D) is amorphous.

A method for manufacturing a piezoelectric device, comprising the steps of:
forming a lower electrode film (14) on a support (2);
forming a lower layer ScAlN film (15) made of ScAlN, the lower layer ScAlN film (15) being continuous over both a position above the lower electrode film and a position above a non-electrode region (402) of the support where the lower electrode film is not disposed;
forming an intermediate electrode film (16) on the lower ScAlN film;
Before or after the formation of the intermediate electrode film, ions are implanted into a predetermined region (151, 151A, 151B, 151C, 151D) of the lower ScAlN film located above the non-electrode region and adjacent to the lower electrode film in a direction along the upper surface of the support;
forming an upper layer ScAlN film (17) made of ScAlN on the intermediate electrode film and on a region of the lower layer ScAlN film where the intermediate electrode film is not disposed;
forming an upper electrode film (18) on the upper ScAlN film.

6. The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 5 , wherein the ion implantation uses, as an ion species, Al, Sc, N, or elements of the same group as these, or a rare gas, or oxygen.

7. The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 5 , wherein the ion implantation is performed once or a plurality of times during the formation of the lower ScAlN film.

8. A method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 5, wherein, in the ion implantation, an amount of ions implanted into a lower portion ( 151C2 ) located lower than the upper portion (151C1) of the specified region (151C) is made smaller than an amount of ions implanted into an upper portion ( 151C1 ) located on the upper side of the specified region (151C).

The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 8 , wherein the lower portion is a portion having a thickness (T4) of 100 nm from a lower end of the lower ScAlN film.

10. The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 5 , wherein the ion implantation causes at least a part of the predetermined region (151D) to become amorphous by the ion implantation.

A method for manufacturing a piezoelectric device, comprising the steps of:
forming a lower electrode film (14) on a support (2);
forming a lower layer ScAlN film (15) made of ScAlN, the lower layer ScAlN film (15) being continuous over both a position above the lower electrode film and a position above a non-electrode region (402) of the support where the lower electrode film is not disposed;
Irradiating a laser beam (La) to a predetermined region (151E) of the lower layer ScAlN film located above the non-electrode region and adjacent to the lower electrode film in a direction along the upper surface of the support, thereby heating the region;
forming an intermediate electrode film (16) on the lower ScAlN film after the irradiation of the laser light;
forming an upper layer ScAlN film (17) made of ScAlN on the intermediate electrode film and on a region of the lower layer ScAlN film where the intermediate electrode film is not disposed;
forming an upper electrode film (18) on the upper ScAlN film.

The method for manufacturing a piezoelectric device according to claim 11 , wherein the heating temperature in the heating by irradiating the laser light is 600° C. or more and 1000° C. or less.