[发明专利]压电膜、其制造方法、压电膜层叠体、其制造方法

说明书

本发明提供一种压电膜(1)，其含有AlN晶体和添加至AlN晶体中的第1元素及第2元素。第1元素为离子半径大于Al的元素。第2元素为离子半径小于Al的元素。另外，一种压电膜层叠体及其制造方法，所述压电膜层叠体可具有基底层和由ScAlN形成的压电膜。基底层具有6次对称或3次对称的结晶晶格。另外，一种压电膜及其制造方法，所述压电膜由具有六方晶与立方晶的层叠型的晶体结构的ScAlN形成。在立方晶中添加了3价以外的元素。

关联申请的相互参照

本申请基于2018年2月21日申请的日本申请号2018-028711号，并将其记载内容援引于此。

技术领域

本申请涉及由ScAlN形成的压电膜、其制造方法、由ScAlN形成的压电膜层叠体及其制造方法。

背景技术

利用压电现象的设备在广泛的领域被使用。在特别强烈要求小型化及省电化的手机、便携信息终端等便携用设备中，其使用正在扩大。在这样的设备中，使用了显示压电性能的压电膜，具体而言，可期待应用于表面弹性波(即SAW)元件、微小电气机械元件(即MEMS)中。

从显示出高的压电常数的观点出发，近年来，由添加了钪等稀土类元素的铝氮化物形成的压电膜备受关注。例如在专利文献1中，公开了添加了0.5～50原子％的钪的氮化铝膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-10926号公报

发明内容

就添加了钪的氮化铝膜而言，存在越增加钪的添加量则压电性能越提高的倾向。然而，若过于增加钪的添加量，则压电性能急剧降低。

认为这是由于：若将钪添加量提高至超过规定的值，则在氮化铝膜内沿与其厚度方向正交的方向产生大的压缩应力。而且认为，通过压缩应力而在氮化铝膜内生成立方晶，由于该立方晶的氮化铝增加而压电性能降低。压电特性高的氮化铝为六方晶的纤锌矿结构型。

本申请想要提供显示出优异的压电性能的压电膜、其制造方法、压电膜层叠体、其制造方法。

本申请的第1方案在于一种压电膜，其含有：AlN晶体、

添加至该AlN晶体中、并且4配位时的离子半径大于Al的第1元素、和

添加至上述AlN晶体中、并且4配位时的离子半径小于Al的第2元素，

上述第1元素的原子数相对于上述第1元素的原子数与Al的原子数的总量100at％所占的比例超过43at％。

本申请的第2方案在于一种压电膜层叠体，其具有：基底层、和

形成于该基底层的表面的由ScAlN形成的压电膜，

在从与上述ScAlN的结晶的c轴平行的方向对上述基底层的晶体结构进行观察时，上述基底层由具有6次对称的结晶晶格、并且该6次对称的结晶晶格中的a轴长比上述ScAlN的a轴长长的基底材料形成。

本申请的第3方案在于一种压电膜层叠体，其具有：基底层、和

形成于该基底层的表面的由ScAlN形成的压电膜，

在从与上述ScAlN的结晶的c轴平行的方向对上述基底层的晶体结构进行观察时，上述基底层由具有3次对称的结晶晶格、并且与上述基底层的表面平行的晶格面中的最靠近的原子间的距离比上述ScAlN的a轴长长的基底材料形成。

本申请的第4方案在于一种压电膜层叠体的制造方法，其是具有基底层和形成于该基底层的表面的由ScAlN形成的压电膜的压电膜层叠体的制造方法，其中，具有下述工序：