压电元件、压电器件、超声波探针和电子设备制造技术

本发明专利技术涉及一种压电元件、压电器件、超声波探针和电子设备。在压电元件中第一电极层、压电体层和第二电极层依次层叠，并具备：第三电极层，层叠在上述第二电极层的一部分并且含有第三金属；和绝缘层，至少覆盖上述压电体层的未设有上述第二电极层的部分并且具有使上述第二电极层的一部分露出的开口部，在上述第二电极层中含有第一金属的第一层和含有第二金属的第二层依次层叠，在上述开口部露出上述第二层，上述第二金属和上述第三金属之间的标准氧化还原电位之差小于上述第一金属和上述第三金属之间的标准氧化还原电位之差。

Piezoelectric elements, piezoelectric devices, ultrasonic probes and electronic devices.

The invention relates to a piezoelectric element, a piezoelectric device, an ultrasonic probe and an electronic device. In the piezoelectric element, the first electrode layer, the piezoelectric body layer and the second electrode layer are successively laminated, and are provided with: a third electrode layer, which is laminated on a part of the second electrode layer and contains a third metal; and an insulating layer, which covers at least a part of the piezoelectric body layer that is not provided with the second electrode layer and has a part that makes the second electrode layer above electric. The first layer containing the first metal and the second layer containing the second metal are successively stacked at the opening part of the electrode layer. The second layer is exposed at the opening. The difference between the standard redox potential of the second metal and the third metal is less than that of the first metal and the third metal. Third the difference between standard oxidation reduction potentials of metals.

【技术实现步骤摘要】
压电元件、压电器件、超声波探针和电子设备
本专利技术涉及压电元件、压电器件、超声波探针和电子设备。
技术介绍
一直以来，已知有具备在第一电极、设置在第一电极上的压电体层、设置在压电体层上的第二电极、以及覆盖第一电极、压电体层和第二电极的至少一部分的保护膜的压电元件(例如，参照专利文献1)。在专利文献1的压电元件中，保护膜以从第一电极起到覆盖压电体层的侧面的第二电极为止的方式形成。在这样的构成中，利用在第一电极和第二电极之前的通电，能够在第一电极和压电体层的交界部、第二电极和压电体层的交界部抑制压电体层烧损。另外，在覆盖第二电极的保护膜的一部分设置贯通部，经由该贯通部连接有向第二电极输入驱动信号的引导电极。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-175577号公报但是，在专利文献1中，为了使压电元件的位移不受到保护膜妨碍，在保护膜中与第一电极、压电体层和第二电极互相重叠的能动部对应的一部分形成开口部。但是，在这样的构成中，第二电极从开口部露出，因此作为引导电极使用比构成第二电极的金属离子化倾向大的金属，则可能会在引导电极的形成时产生电蚀，压电元件的性能下降。例如，在形成引导电极的情况下，将在基板的一面侧(形成有第一电极、压电体层、第二电极和保护膜的面)以NiCr层作为基础的Au层进行成膜，并利用湿法蚀刻形成图案。在上述专利文献1的结构中，在第二电极的一部分设有开口，因此若使用比Ni或Cr离子化倾向小的金属作为第二电极，则使该第二电极进行图案形成时从开口部与蚀刻液接触。在此情况下，形成图案时，可能会在NiCr层发生电蚀，使Au层剥离，由于使引导电极的断线或引导电极的电阻的增大，存在使压电元件的性能下降的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供高性能的压电元件、压电器件、超声波探针和电子设备。本专利技术的一应用例的压电元件通过第一电极层、压电体层和第二电极层依次层叠而成，并具备：含有第三金属的第三电极层，层叠在上述第二电极层的一部分上；以及绝缘层，至少覆盖上述压电体层的未设有上述第二电极层的部分，并具有使上述第二电极层的一部分露出的开口部，上述第二电极层通过含有第一金属的第一层和含有第二金属的第二层依次层叠而成，上述第二层在上述开口部露出，上述第二金属和上述第三金属之间的标准氧化还原电位之差小于上述第一金属和上述第三金属之间的标准氧化还原电位之差。在本应用例中，至少在压电体层的未层叠有第二电极层的部分设有绝缘层，因此能够抑制压电体层的烧损等引起的变差。另外，绝缘层除去第二电极层的设有第三电极层的部分(导通部)和开口部而覆盖第二电极。另外，该第二电极层成为第一层和第二层层叠的构成，因此第二层在开口部、导通部露出。即，第二电极层的第一层成为由绝缘层或者第二层覆盖的构成，不露出到外部。并且，第三电极层设置为在第二电极层的导通部与第二层接触，第二金属和第三金属之间的标准氧化还原电位之差(绝对值)小于第一金属和第三金属之间的标准氧化还原电位之差(绝对值)。在这样的构成中，在形成例如第三电极层时等，即使在第三电极层和第二电极层两者与液相接触的情况下，第一层也由第二层或者绝缘层覆盖而不与液相接触，能够抑制第三电极层的第三金属的电蚀。由此，在将例如第三电极层作为与第二电极层连接的引导电极使用的情况下，能够抑制该第三电极的剥离引起的电阻的增大、断线。由此，能够对压电元件输入期望的驱动电压的驱动信号，能够提供高性能的压电元件。在本应用例的压电元件中，上述第二金属和上述第三金属之间的标准氧化还原电位之差(绝对值)优选为在第一值以下。这里，第一值是指即使在第二层和第三电极层发生电蚀，能够容许该电蚀引起的影响的第二金属和第三金属之间的标准氧化还原电位之差(绝对值)的上限值。例如，在使用湿法蚀刻而使第三电极层形成图案的情况等中，即使在剥离第三金属层的情况下，抑制为能够维持作为压电元件的充分的功能的程度的值，能够由蚀刻时间等设定。在例如蚀刻时间长的情况下，由于电蚀的影响大，因此第一值变得更小。本应用例提供通过使第二金属和第三金属之间的标准氧化还原电位之差(绝对值)在第一值以下，抑制第二层和第三层的电蚀的影响的高性能的压电元件。在本应用例的压电元件中，优选为上述第二金属与上述第三金属相比标准氧化还原电位低。但是，为了提高压电元件的驱动特性，优选为尽可能不层叠妨碍压电元件的驱动的部材。在本应用例中，从第一电极层、压电元件和第二电极层的层叠方向观察的俯视下，在第一电极层、压电元件和第二电极层重合的元件主体设置开口部，由此抑制压电元件的驱动特性的下降。这里，该开口部的开口尺寸大(第二层的露出面积大)，在第三金属的离子化倾向大于第二金属的离子化倾向的情况下，会促进第三层的电蚀。与此相对地，在本应用例中，第二金属的离子化倾向比第三金属的离子化倾向大。即，第二金属的标准氧化还原电位低于第三金属的标准氧化还原电位。为此，即使在第二层的露出面积大的情况下，也能够抑制第三金属的电蚀，能够抑制第三电极层的剥离引起的压电元件的性能下降。在本应用例的压电元件中，优选地，上述第一金属为从由铱(Ir)、铂(Pt)、金(Au)构成的组选择的一种或两种以上的合金，上述第二金属为从由钛(Ti)、锆(Zr)、锰(Mn)、钽(Ta)、锌(Zn)构成的组选择的一种或两种以上的合金，上述第三金属为从由镍(Ni)、铬(Cr)、铁(Fe)、镉(Cd)、钴(Co)构成的组选择的一种或两种以上的合金。在这些金属材料中，第二金属和第三金属之间的标准氧化还原电位之差(绝对值)小于第一金属和第三金属之间的标准氧化还原电位之差(绝对值)。并且，第二金属的标准氧化还原电位低于第三金属的标准氧化还原电位。由此，能够提供抑制第二层和第三层的电蚀的影响的高性能的压电元件。在本应用例的压电元件中，优选地，上述第一金属为铱(Ir)，上述第二金属为钛(Ti)，上述第三金属为镍(Ni)和铬(Cr)的合金。在本应用例中，作为第一金属使用Ir，作为第二金属使用Ti，作为第三金属使用Ni和Cr的合金。Ir在幅宽的pH范围和温度范围中科学的稳定性高，特别在形成薄膜状的压电元件时进行蚀刻等的情况下是优选的。另一方面，在利用第三电极层形成引导电极的情况下，优选使用电阻低的Au，为了提高Au相对于第二电极的紧贴性，作为基础层使用Ni和Cr的合金。这里，Ti的标准氧化还原电位与Ni及Cr的标准氧化还原电位之差(绝对值)小于Ir的标准氧化还原电位与Ni和Cr的标准氧化还原电位之差(绝对值)。并且，Ti的标准氧化还原电位低于Ni和Cr的标准氧化还原电位。由此，能够抑制Ni、Cr的电蚀。在本应用例的压电元件中，优选地，上述绝缘层为氧化铝，上述压电体层具有强介电性的金属氧化物，上述第二层的厚度尺寸在8nm以下。在本应用例中，使用氧化铝(Al2O3)作为绝缘层。使用这样的Al2O3的绝缘层的绝缘性、耐热性、机械强度等优异，作为用于压电元件的绝缘层是优选的。另一方面，在形成Al2O3的绝缘层的情况下，存在形成时产生氢的情况。该产生的氢被吸附于第二层的钛，若吸附的氢含浸在压电体层，则压电元件的性能会下降。与此相对地，在本应用例中，第二层的厚度在8nm以下，在此情况下，被吸附于第二层的氢引起的压电元件的性能下降。本专利技术的一应用例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电元件，其特征在于，在所述压电元件中，第一电极层、压电体层和第二电极层依次层叠，所述压电元件具备：含有第三金属的第三电极层，层叠在所述第二电极层的一部分上；以及绝缘层，至少覆盖所述压电体层的未设有所述第二电极层的部分，并具有使所述第二电极层的一部分露出的开口部，在所述第二电极层中，含有第一金属的第一层和含有第二金属的第二层依次层叠，所述第二层在所述开口部露出，所述第二金属和所述第三金属之间的标准氧化还原电位之差小于所述第一金属和所述第三金属之间的标准氧化还原电位之差。

【技术特征摘要】
2017.03.27 JP 2017-0614401.一种压电元件，其特征在于，在所述压电元件中，第一电极层、压电体层和第二电极层依次层叠，所述压电元件具备：含有第三金属的第三电极层，层叠在所述第二电极层的一部分上；以及绝缘层，至少覆盖所述压电体层的未设有所述第二电极层的部分，并具有使所述第二电极层的一部分露出的开口部，在所述第二电极层中，含有第一金属的第一层和含有第二金属的第二层依次层叠，所述第二层在所述开口部露出，所述第二金属和所述第三金属之间的标准氧化还原电位之差小于所述第一金属和所述第三金属之间的标准氧化还原电位之差。2.根据权利要求1所述的压电元件，其特征在于，所述第二金属和所述第三金属之间的标准氧化还原电位之差在第一值以下。3.根据权利要求1或2所述的压电元件，其特征在于，所述第二金属与所述第三金属相比标准氧化还原电位更低。4.根据权利要求1至3中任一项所述的压电元件，其特征在于，所述第一金属为从由铱、铂、金构成的组中选择的一种金属或者从由...

【专利技术属性】
技术研发人员：大桥幸司，上条隆弘，今井克浩，山冈卓实，小岛力，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP