CN1153398A - 电介质元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种有经过精细加工的电介质元件的制造方法。该方法包括利用由氢氟酸和氧化剂构成的腐蚀剂，将在基板上形成的电介质膜蚀刻成规定的图形的工序、以及通过利用由还原剂构成的第1处理液、接着利用由酸构成的第2处理液分别进行处理，将蚀刻残渣除去的工序。能不产生残渣而使电介质膜形成精细的图形。

Description

电介质元件的制造方法
本发明涉及电介质元件、例如电容器、热电式红外线检测元件等中用的电介质元件的制造方法，特别是涉及电介质材料的精细加工技术。
近年来，随着不易失存储器、微传感器、调节器等的开发，提高了以强电介质为主的电介质材料的精细加工技术的重要性。作为Si系列电介质或电极材料的微细加工方法，有利用反应性气体的活性离子蚀刻法、溅射蚀刻法等干法工艺、以及化学蚀刻这样的湿法工艺等方法。人们利用作为干法工艺的活性离子蚀刻法及溅射蚀刻法，研究了使以钛酸铅(PbTiO3)、PZT(钛酸锆酸铅)、PLZT(加镧的钛酸锆酸铅)为主的强电介质、及Pt、Au、Pd等贵金属或它们的化合物的电极材料形成图形的方法。可是，上述的材料与蚀刻气体的反应性能低，蚀刻速度慢，必须在进行反应性蚀刻时将试料温度加热到数百℃(M.R.Poor andC.B.Fleddermann，Jounal of Applied Physics 703385-3387(1991))。采用溅射蚀刻法时，由于使加速的氩离子等进行物理性的碰撞而使得蚀刻各向异性，因此对化学反应的促进不大，作为强电介质的图形形成方法可认为是有效的。
另一方面，还研究了利用湿法工艺即化学蚀刻法，使以Pb系列的钙钛矿瓷器为主的强电介质形成图形的方法。该方法具有蚀刻速度大及设备价格便宜的优点，但由于蚀刻是各向同性的，所以在由边缘蚀刻产生的图形形状的再现方面存在问题。
在上述的活性离子蚀刻法方面，由于强电介质与蚀刻气体的反应性能低，蚀刻速度慢，与光致抗蚀剂的蚀刻速度比(选择比)也小。因此，使用强电介质的器件、特别是热电体、压电体之类的强电介质的膜厚有数μm的材料，蚀刻过程需要1小时以上的时间，存在着在强电介质的蚀刻结束之前，光致抗蚀剂就已被完全腐蚀掉的问题。其结果是电介质膜受到损伤，不能获得充分的特性。另外，在进行溅射蚀刻和反应性蚀刻时，蚀刻装置的电极和被蚀刻的试料之间，通常要用厚达数mm的石英板绝缘，所以从电极内表面进行的用冷却水使试料冷却的效率低。其结果是存在由于试料的温度上升致使光致抗蚀剂被烧熔的问题。与此相反，将真空脂涂敷在试料和电极之间实施时，能提高冷却效果。可是，涂敷真空脂要花费时间，另外，在面积小的试料的情况下，真空脂有可能从试料溢出，存在产生不纯物的问题。
另一方面，在以钙钛矿氧化物为主的强电介质的化学蚀刻的情况下，在只用现有的腐蚀剂进行腐蚀的过程中，存在在基板和电极上产生残渣的问题。另外，由于边缘蚀刻而在图形形状的再现方面存在问题，图形的断面形状呈锥形。
本发明的目的是克服上述问题，提供一种利用化学蚀刻而不产生残渣、进行精细加工、获得图形的再现性优异的制造电介质元件的方法。
本发明的另一目的是提供一种对在电介质的下表面及/或上表面上形成的金属电极膜进行溅射蚀刻而对光致抗蚀剂不产生大的损伤的能获得精细加工的电介质元件的制造方法。
本发明提供一种包括下述工序的电介质元件的制造方法，即利用由氢氟酸和氧化剂构成的腐蚀剂，将在基板上直接形成的或通过金属电极膜形成的电介质膜蚀刻成规定的图形的工序、以及通过利用由还原剂构成的第1处理液、接着利用由酸构成的第2处理液分别进行处理，将蚀刻残渣除去的工序。
更详细地说，本发明提供一种在上述基板和电介质膜之间及在电介质膜表面两者中至少一者上有金属电极膜的电介质元件的制造方法。在该制造方法中，将含有氯原子及氟原子两者中至少一种的树脂制的绝缘片配置在上述基板和设置在它上面的蚀刻装置的电极之间，在此状态下进行溅射蚀刻形成上述电极膜的图形。
用于本发明的电介质最好从由钛酸铅系列、锆酸铅系列、钛酸锆酸铅系列、钛酸钡系列、钛酸锶系列及钛酸锶钡系列构成的群中选择。
在本发明的优选实施例中，蚀刻用的氧化剂是从由高锰酸钾、重铬酸钾、二氧化锰、盐酸、硫酸及硝酸构成的群中选择的至少一种。
在本发明的更好的实施例中，作为上述腐蚀剂的氢氟酸浓度在0.1mole/l以上、15mole/l以下，氢氟酸对上述氧化剂的摩尔比在0.05以上、2000以下。
在本发明的另一优选实施例中，上述第1处理液即还原剂是从由过氧化氢、草酸、甲醛、碘化钾、亚硫酸及氯化锡(II)构成的群中选择的至少一种。
在本发明的更好的实施例中，上述第1处理液即还原剂的浓度在0.05mole/l以上、5mole/l以下。
在本发明的另一优选实施例中，上述第2处理液即酸是从由盐酸、醋酸、硫酸及硝酸构成的群中选择的至少一种。
在本发明的更好的实施例中，上述第2处理液即酸的浓度在0.1mole/l以上、12mole/l以下。
图1是利用本发明的实施例1获得的电介质元件的断面图。
图2是表示该电介质元件的制造工序的断面图。
图3是表示本发明的实施例中使用的溅射蚀刻装置的简略结构的断面图。
图4是利用本发明的实施例2获得的电介质元件的断面图。
图5是表示该电介质元件的制造工序的断面图。
图6是表示电介质膜图形的锥角的断面图。
图7是表示在实施例2中进行蚀刻获得的电介质膜图形的锥体角度和蚀刻用的腐蚀剂中的氢氟酸浓度之间的关系的曲线图。
图8是利用实施例3获得的电介质元件的断面图。
图9是表示该电介质元件的制造工序的断面图。
图10是利用实施例4获得的电介质元件的断面图。
图11是表示该电介质元件的制造工序的断面图。
图12是利用实施例5获得的热电式红外线检测元件的断面图。
图13是表示该元件的制造工序的断面图。
以下，通过实施例更详细地说明本发明的电介质元件的制造方法。
实施例1
图1是利用本实施例获得的电介质元件的断面图，图2表示其制作工序。
利用高频磁控管溅射法，在由厚500μm的MgO单晶板构成的绝缘性基板101上形成由Pt薄膜构成的下部金属电极膜102。Pt薄膜的成膜条件是：基板温度为600℃，溅射气体为氩(95％)和氧(5％)的混合气体，气压为0.5Pa，高频通电功率密度为2.5W/cm2(13.56MHz)，成膜时间为1小时。所获得的膜的厚度为0.15μm。
接着，在上述下部金属电极膜102上形成由Pb0.9La0.1Ti0.975O3组成的电介质膜103。对该成膜方法说明如下。
在形成Pb0.9La0.1Ti0.975O3薄膜时，使用高频磁控管溅射装置。基板101被装在不锈钢制的基板架上并设置在装置中。靶采用PbO、La2O3及TiO2各种粉末的混合物，装入铜制的皿中并设置在装置中。上述粉末的混合比是使PbO相对于膜的组成成分有20mol％的过剩量。电介质膜的成膜条件是：基板温度为600℃，溅射气体为氩(90％)和氧(10％)的混合气体，气压为0.9Pa，高频通电功率密度为2.0W/cm2(13.56MHz)，所获得的膜的厚度为3μm。
再在上述电介质膜103上形成由Pt薄膜构成的上部金属电极膜104。上部金属电极膜104的制作方法与下部金属电极膜102相同。
其次，在上部金属电极膜104上利用厚3μm的光致抗蚀剂105形成掩模图形后，通过溅射蚀刻使上部金属电极膜104形成图形。
图3表示蚀刻装置的结构。302表示反应室。在该反应室内配置着直径为10英寸的圆盘状高频施加电极303和相对电极305。高频施加电极303与高频电源307连接，用来施加13.56MHz的高频。另外，该高频电极的内表面用水进行冷却。308是气体供给源，其气体供给管309的开口端位于室302内。306是排气系统。蚀刻试料301配置在与高频施加电极303接触的厚0.1mm的绝缘片304上。绝缘片采用聚氯乙烯树脂薄片或氟树脂薄片。
在真空度为0.06Torr、Ar气体流量为10sccm、等离子区功率为170W的条件下，将上部金属电极膜104蚀刻成规定的图形。蚀刻需要进行15分钟。蚀刻时使蚀刻试料301与电极303绝缘的绝缘材料是薄的树脂片304，所以蚀刻试料301的冷却效果非常好，光致抗蚀剂不会被烧焦。另外，含有氯原子和氟原子的树脂在蚀刻过程中产生的附着在抗蚀剂表面上的再附着物对等离子体有耐受性，所以能起保护膜的作用，即使进行长时间蚀刻，光致抗蚀剂也不会受损而消失，这是有利的。例如，在真空度为0.06Torr、Ar气体流量为10sccm、等离子区功率为170W的条件下，光致抗蚀剂(正型抗蚀剂)的腐蚀速度在绝缘片为聚氯乙烯膜(厚0.1mm)的情况下为0.065μm/min。该值与使用通常的石英板(厚1mm)作为绝缘片时的光致抗蚀剂的腐蚀速度的值0.15μm/min相比较，为后者的1/2以下。
另外，在溅射蚀刻过程中，由于溅射蚀刻而从装置的高频施加电极的绝缘片产生有机物。因此室内的有机物包围气处于过剩状态。因此，室内的有机物包围气不易受蚀刻试料的数量和蚀刻面积的影响，几乎保持一定。其结果是能进行所谓“加载效果”的影响小的均匀的蚀刻。在分别使用聚氯乙烯膜(厚0.1mm)和石英板(厚1mm)作为绝缘片的情况下，分别测定了上部金属电极膜104即Pt膜的腐蚀速度与试样数的依赖关系。腐蚀试样采用20mm见方的基板，个数取1个及8个。其结果示于表1。由表1可知，在绝缘片为聚氯乙烯薄片的情况下，与基板的个数无关，Pt膜的腐蚀速度是一定的。另一方面，将石英基板作为绝缘片时，腐蚀速度随基板个数的变化而有很大的变化。
                 表1 Pt膜的腐蚀速度
              聚氯乙烯薄片    石英板基板个数         0.021μm/min   0.018μm/min基板个数         0.021μm/min   0.012μm/min
其次，如上所述，将形成图形后的上部金属电极膜104作为掩模，通过化学腐蚀使电介质膜103形成图形。腐蚀剂是采用在5mol/l的氢氟酸中作为氧化剂加入1.25mol/l的重铬酸钾。然后在将35重量％的亚硫酸水溶液和99.7重量％的醋酸按体积比为1比5的比例混合后的第1处理液中浸渍0.2～3分钟后，在由5mol/l的盐酸构成的第2处理液中浸渍0.2～3分钟，将蚀刻残渣完全除去。
最后，利用光致抗蚀剂，将下部金属电极膜102形成掩模图形后，通过溅射蚀刻形成图形。这样，便制成了图1所示的电介质元件。
实施例2
图4是利用本实施例获得的电介质元件的断面图，图5表示其制作工序。
作为基板401采用厚500μm的MgO单晶板。与实施例1一样，利用高频磁控管溅射法，在该基板401上形成由厚0.15μm的Pt薄膜构成的下部金属电极膜402。
其次，在上述下部金属电极膜402上形成由PbZr0.55Ti0.45O3组成的电介质膜403。该膜是利用高频磁控管溅射装置形成的。基板被装卡在不锈钢制的基板架上并设置在装置中。靶采用PbO、TiO2及ZrO3粉末、且其混合比是使PbO相对于膜的组成成分有20mol％的过剩量的混合物，将其装入铜制的皿中并设置在装置中。电介质膜的成膜条件是：基板温度为650℃，溅射气体为氩(90％)和氧(10％)的混合气体，气压为0.9Pa，高频通电功率密度为2.0W/cm2(13.56MHz)，所获得的膜的厚度为3μm。
与实施例1一样，在该电介质膜403上形成由Pt薄膜构成的上部金属电极膜404。而且，与实施例1一样，在上部金属电极膜404上利用光致抗蚀剂405形成掩模图形后，通过溅射蚀刻使上部金属电极膜404形成图形。
其次，将形成图形后的上部金属电极膜404作为掩模，通过化学腐蚀使电介质膜403形成图形。如下文所述，腐蚀剂是采用在氢氟酸中添加了氧化剂的物质。然后在将35重量％的亚硫酸水溶液和99.7重量％的醋酸按体积比为1比5的比例混合后的第1处理液中浸渍0.2～3分钟后，在由5mol/l的盐酸构成的第2处理液中浸渍0.2～3分钟，将蚀刻残渣完全除去。
接着，与实施例1一样，利用光致抗蚀剂，将下部金属电极膜402通过溅射蚀刻形成图形，制成了图4所示的电介质元件。
这里，电介质蚀刻用的腐蚀剂中添加的氧化剂是高锰酸钾、重铬酸钾、二氧化锰、盐酸、硫酸或硝酸。腐蚀剂的总量为200ml，且将氢氟酸的量固定在0.78mole，而使氧化剂的浓度变化，这样进行了实验。氢氟酸和氧化剂的摩尔比、及与电介质膜的腐蚀速度的关系示于表2。另外，当腐蚀剂中不添加氧化剂时，电介质膜的腐蚀速度为0.001m/分。
       表2电介质膜的腐蚀速度(单位：μm/分)
                            摩尔比(氢氟酸/氧化剂)
氧化剂 0 0.05 1 5 10 100 1000 2000 10000
高锰酸钾 0.001 2.6 2.6 3.0 3.6 4.0 3.0 0.3 0.1
重铬酸钾 0.001 2.6 2.6 2.6 3.0 3.0 2.4 0.3 0.1
二氧化锰 0.001 2.4 2.4 2.4 2.4 1.8 1.2 0.3 0.1
盐酸 0.001 1.9 0.9 0.7 0.6 0.5 0.3 0.2 0.1
硫酸 0.001 0.15 0.4 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1
硝酸 0.001 2.1 1.6 1.2 0.7 0.5 0.3 0.2 0.1
由表2可知，由于在腐蚀剂中添加氧化剂，电介质的腐蚀速度大幅度提高，特别是构成腐蚀剂的氢氟酸对氧化剂的摩尔比在0.05以上、2000以下时，可看到腐蚀速度的提高。这样，通过将含有氧化剂的氢氟酸用作腐蚀剂，能缩短蚀刻过程，而且能降低腐蚀剂对光致抗蚀剂产生的损伤。另外，由于边缘蚀刻量减少，能提高图形的再现性。
另外，为了明确腐蚀剂中的氢氟酸的最佳含量，研究了电介质膜图形的锥度角θ和腐蚀剂中的氢氟酸浓度的关系。图7示出了用二氧化锰作为氧化剂且当氢氟酸对氧化剂的摩尔比为4时的结果。图6中示出了电介质膜图形的锥度角θ的定义。
由表7可知，构成腐蚀剂的氢氟酸的摩尔浓度在0.1mol/l以上、15mol/l以下的范围内时，电介质膜图形的锥度角θ为45度以上，适合于电介质元件的制作。特别是氢氟酸的摩尔浓度在1mol/l以上、10mol/l以下的范围内时，电介质膜图形的锥度角θ为65度以上，图形侧壁是竖立的，从图形的再现性的观点来说是好的。
另外，构成腐蚀剂的氧化剂除了二氧化锰外，即使在表2中列举的其它氧化剂的情况下，氢氟酸浓度的最佳范围与上述情况相同。
实施例3
图8是利用本实施例获得的电介质元件的断面图，图9表示其制作工序。
作为基板801采用厚500μm的MgO单晶板。在该基板801上形成由Pt薄膜构成的电极膜802，电极膜802上形成由PbTiO3组成的电介质膜803。与实施例1一样，这些电极膜802和电介质膜803是利用高频磁控管溅射法制作的。但是形成电介质膜803用的靶采用PbO和TiO2粉末、且其混合比是使PbO相对于膜的组成成分有20mol％的过剩量的混合物。所获得的电介质膜803厚度为3μm。
接着，在电介质膜803上将规定图形的光致抗蚀剂804作为掩模形成后，通过化学腐蚀使电介质膜803形成图形。腐蚀剂是采用在氢氟酸水溶液中作为氧化剂添加了重铬酸钾的物质。氢氟酸的浓度为5mol/l，氢氟酸对重铬酸钾的摩尔比为4。
其次，在由还原剂构成的第1处理液中浸渍0.2～3分钟，接着在由5mol/l的盐酸构成的第2处理液中浸渍0.2～3分钟，将蚀刻残渣完全除去。最后，通过溅射蚀刻使电极膜802形成图形。
作为构成第1处理液的还原剂是使用过氧化氢、草酸、甲醛、碘化钾、亚硫酸或氯化锡(II)。表3示出了这些还原剂的浓度和蚀刻残渣除去状态的关系。构成第1处理液的还原剂的浓度在0.05mol/l以上、5mol/l以下的范围内时，不产生残渣就能使电介质形成图形。特别是还原剂的浓度在0.1mol/l以上、1mol/l以下的范围内时，浸渍到处理液中不足1分钟就能将蚀刻残渣除去，能缩短处理时间。作为比较实验，采用了具有代表性的氧化剂高锰酸钾水溶液代替还原剂作为第1处理液，结果电介质膜的蚀刻残渣大量地存在于基板上，即使在用第2处理液处理后，也不可能除去。
                                   表3
    前处理液中的还原剂的摩尔浓度：A(mol/l)
还原剂 0＜A＜0.05 0.05≤A＜0.1 0.1≤A＜1 1＜A≤5 5＜A
过氢化氢     ×     ○     ◎     ○     ×  ×
草酸     ×     ○     ◎     ○     ×  ×
甲醛     ×     ○     ◎     ○     ×  ×
亚硫酸     ×     ○     ◎     ○     ×  ×
碘化钾     ×     ○     ◎     ○     ×  ×
氯化锡(II)     ×     ○     ◎     ○     ×  ×
×…浸渍在前处理液中即使超过3分钟，残渣也不消除。
○…浸渍1分钟以上、3分钟以下，残渣已消除。
◎…浸渍0.2分钟以上、不足1分钟，残渣已消除。
××…浸渍在前处理液中即使超过3分钟，残渣也不消除。而且电介质膜受到损伤。
实施例4
图10是利用本实施例获得的电介质元件的断面图，图11表示其制作工序。
利用高频磁控管溅射法，在由厚500μm的Si单晶板构成的基板1001上形成由Ti薄膜构成的扩散防止层1002，在与实施例1相同的条件下，利用高频磁控管溅射法，在该扩散防止层1002上形成由Pt薄膜构成的下部金属电极膜1003。扩散防止层1002的成膜条件是：基板温度为600℃，溅射气体为Ar气体，气压为0.7Pa，高频通电功率密度为5.0W/cm2(13.56MHz)，成膜时间为5分钟。
接着，利用高频磁控管溅射法，在上述下部金属电极膜1003上形成由BaTiO3或SrTiO3组成的电介质膜1004。电介质膜的制作方法如下所述。
形成由BaTiO3组成的电介质膜用的靶采用含有BaTiO3的成分的烧结体。溅射的成膜条件是：基板温度为700℃，溅射气体为Ar(50％)和氧(50％)的混合气体，气压为20Pa，高频通电功率密度为2。0W/cm2(13.56MHz)，所获得的膜的厚度为3μm。
形成由SrTiO3组成的电介质膜用的靶采用含有SrTiO3的成分的烧结体。溅射的成膜条件是：基板温度为500℃，溅射气体为Ar(80％)和氧(20％)的混合气体，气压为0.9Pa，高频通电功率密度为2.0W/cm2(13.56MHz)，所获得的膜的厚度为3μm。
其次，利用光致抗蚀剂1005，在电介质膜1004上形成掩模后，通过化学腐蚀使电介质膜1004形成图形。腐蚀剂是采用在氢氟酸中添加了作为氧化剂的高锰酸钾的物质。氢氟酸的浓度为5mol/l，氢氟酸对高锰酸钾的摩尔比为5。接着，在将0.1mol/l的碘化钾水溶液和99.7重量％的醋酸按体积比为1比5的比例混合后的第1处理液中浸渍0.2～3分钟后，在第2处理液中浸渍0.2～3分钟，将蚀刻残渣完全除去。最后，用化学方法将光致抗蚀剂除去后，利用与实施例1同样的工序，将金属电极膜形成图形，制成了电介质元件。
这里，第2处理液是使用盐酸、醋酸、硫酸或硝酸。表4中示出了在电介质膜1004是BaTiO3的情况下，酸的浓度与蚀刻残渣除去状态的关系。构成第2处理液的酸的浓度在0.1mol/l以上、12mol/l以下的范围内时，不产生残渣就能使电介质形成图形。特别是酸的浓度在1.0mol/l以上、6.5mol/l以下的范围内时，浸渍到处理液中不足1分钟就能将残渣完全除去，能缩短处理时间。在电介质膜1004是SrTiO3的情况下，也能获得与上述同样的效果。
                                   表4
    后处理液中的酸的摩尔浓度：B(mol/l)
酸 0＜B＜0.1 0.1≤B＜1.0 1.0≤B≤6.5 6.5≤B≤12      12＜B
盐酸     ×     ○     ◎     ○     ×  ×
醋酸     ×     ○     ◎     ○     ×  ×
硫酸     ×    ○    ◎    ○     ×  ×
硝酸     ×    ○    ◎    ○     ×  ×
×…浸渍在后处理液中即使超过3分钟，残渣也不消除。
○…浸渍1分钟以上、3分钟以下，残渣已消除。
◎…浸渍0.2分钟以上、不足1分钟，残渣已消除。
××…浸渍在后处理液中即使超过3分钟，残渣也不消除。而且电介质膜受到损伤。
实施例5
在本实施例中，作为电介质元件之一例，说明热电式红外线检测元件的制造工序。图12表示实施例中的热电式红外线检测元件的断面图，图13表示其制作过程中的断面图。
在由厚500μm的沿(100)面取向的MgO单晶板构成的基板1201上形成由厚1500埃的Pt构成的沿(100)面取向的下部金属电极膜1202。在其上面制成由沿(001)面取向的厚3μm的Pb0.9La0.1Ti0.970O3构成的热电体膜1203。下部金属电极膜1202及热电体膜1203的制作方法分别与实施例1中的下部金属电极膜102及热电体膜103的制作方法相同。
热电体膜1203通过化学蚀刻形成图形。掩膜材料使用光致抗蚀剂。腐蚀剂是采用在5mol/l的氢氟酸中加入硝酸后的物质，氢氟酸对硝酸的摩尔比为4。第1处理液及第2处理液与实施例1相同。
其次，利用实施例1中所述的溅射蚀刻法，使Pt下部电极膜形成图形。此后，利用旋转涂敷法，将感光性聚酰亚胺树脂涂敷在基板的全部表面上，形成绝缘膜1204，在绝缘膜1204的热电体1203上形成接触孔后，使其硬化。
接着，用正磷酸水溶液使基板1201即MgO单晶板进行化学腐蚀，并在基板1201上形成基板开孔部1205，以便使热电体1203大致配置在中央部位。该工序需要约5小时。另外，在基板的非开孔部分涂敷抗蚀剂，防止腐蚀。通过各向同性腐蚀，形成基板开孔部分，所以该部分呈圆锥状。
最后，通过溅射蚀刻，在有机绝缘膜1204上形成由厚150埃的Ni-Cr薄膜构成的受光电极1206，利用光刻法使其引出部分形成图形。引出电极通过接触孔与热电体连接。
以往，作为热电体的钛酸铅系列材料形成图形有困难，所以利用金属掩模形成图形，制成红外线检测元件。因此，元件的小形化有困难，另外，图形的精度也低。
可是，如以上详细说明过的那样，利用本发明的化学腐蚀法使作为热电体的电介质形成图形，能以高精度进行精细加工。而且，在进行热电体的化学腐蚀时，Pt下部电极能起腐蚀的阻挡层的作用。因此，不会由于过腐蚀而使基板受损。在制造过程中也不存在需要切断引出电极的问题。另外，由于Pt膜沿(100)面取向，所以可使热电体沿分极轴取向，这对提高检测器的灵敏度有效。另外，腐蚀阻挡层和下部电极兼用，有利于降低成本。
在本实施例中，通过腐蚀制成MgO基板上的开孔部后，再制作受光电极。这是考虑到由于除去基板而引起热电体的应力缓和有可能造成断线或因腐蚀而对电极造成损伤。可是，如果研究一下有机绝缘膜的机械特性和电极的耐腐蚀性，可知即使将制作引出电极和制作基板开孔部的工艺顺序对调一下也无问题。
实施例6：
本实施例是利用溅射蚀刻代替化学蚀刻形成电介质膜的图形，除此之外，与实施例1相同。因此，参照图1及图2进行说明。
首先，利用高频磁控管溅射法，在由厚500μm的MgO单晶板构成的绝缘性基板101上形成由厚0.15μm的Pt薄膜构成的下部金属电极膜102，再用用高频磁控管溅射法，在其上面形成厚3μm的由Pb0.9La0.1Ti0.975O3组成的电介质膜103。
其次，在电介质膜103上形成了上部电极膜104。上部电极膜104的形成方法与下部电极膜102的形成方法相同。利用厚3μm的光致抗蚀剂105在该上部电极膜104上形成掩模图形后，通过溅射蚀刻使上部金属电极膜104形成图形。
接着，将在形成了图形的上部金属电极膜104上再次形成的光致抗蚀剂图形作为掩模，利用溅射蚀刻法使电介质膜103形成图形。蚀刻装置是使用与电极膜在溅射蚀刻时用的相同的如图3所示的装置。试料被置于在电极上设的厚0.1mm的绝缘片上。作为绝缘片采用了粘接在高频施加电极303上的聚氯乙烯树脂薄片或氟树脂薄片。
蚀刻是在真空度为0.06Torr、Ar气体流量为10sccm、等离子区功率为170W的条件下进行的，且蚀刻需要进行90分钟。这时，由于绝缘片是薄的树脂片，所以蚀刻试料的冷却效果非常好，光致抗蚀剂不会被烧焦。另外，这里使用的含有氯原子和氟原子的树脂在蚀刻过程中产生的附着在抗蚀剂表面上的再附着物对等离子体有耐受性，所以能起保护膜的作用，即使90分钟长时间蚀刻过程中，光致抗蚀剂也不会受损而消失，这是有利的。
另一方面，在用1mm的石英板作为绝缘片的情况下，Pb0.9La0.1Ti0.975O3的蚀刻在Ar气体流量为10sccm、等离子区功率为170W的相同条件下，需要进行150分钟。而且，蚀刻结束时光致抗蚀剂会完全消失。
最后，下部金属电极膜102也一样，通过溅射蚀刻形成图形，制成电介质元件。
在上述实施例中，作为基板材料使用了MgO单晶板或Si单晶板，但也可使用其它单晶板或玻璃基板、不锈钢板等基板。
另外，电介质是以Pb0.9La0.1Ti0.975O3、PbZr0.55Ti0.45O3、PbTiO3、BaTiO3、SrTiO3为例，其成膜方法是高频溅射法。可是，已经明确了即使是由其它成分组成的电介质、或用以CVD法或溶胶-凝胶法为主的其它成膜方法制成的电介质膜，本发明也是有效的。
另外，上部及/或下部电极膜采用了Pt膜，但也可采用Au或Pd膜。这些金属电极膜在通过化学腐蚀使电介质膜形成图形时还能起掩模的作用。
如上所述，通过化学腐蚀能不产生残渣而获得被精细加工了的电介质元件。另外，通过将含有氯原子或氟原子的树脂片作为与蚀刻装置的电极绝缘用，能进行不使光致抗蚀剂产生大的损伤的溅射蚀刻。

Claims (14)

1.一种电介质元件的制造方法，其特征在于：包括利用由氢氟酸和氧化剂构成的腐蚀剂，将在基板上直接形成的或通过金属电极膜形成的电介质膜蚀刻成规定的图形的工序、以及通过利用由还原剂构成的第1处理液、接着利用由酸构成的第2处理液分别进行处理，将蚀刻残渣除去的工序。
2.根据权利要求1所述的电介质元件的制造方法，其特征在于：在上述基板和电介质膜之间及在电介质膜表面两者中至少一者上有金属电极膜，将含有氯原子及氟原子两者中至少一种的树脂制的绝缘片配置在上述基板和设置在它上面的蚀刻装置的电极之间，在此状态下进行溅射蚀刻，使上述电极膜形成图形。
3.根据权利要求1所述的电介质元件的制造方法，其特征在于：上述电介质是从由钛酸铅系列、锆酸铅系列、钛酸锆酸铅系列、钛酸钡系列、钛酸锶系列及钛酸锶钡系列构成的群中选择的电介质材料。
4.根据权利要求3所述的电介质元件的制造方法，其特征在于：上述蚀刻剂中的氧化剂是从由高锰酸钾、重铬酸钾、二氧化锰、盐酸、硫酸及硝酸构成的群中选择的至少一种。
5.根据权利要求4所述的电介质元件的制造方法，其特征在于：上述作为腐蚀剂的氢氟酸浓度在0.1mole/l以上、15mole/l以下，氢氟酸对上述氧化剂的摩尔比在0.05以上、2000以下。
6.根据权利要求5所述的电介质元件的制造方法，其特征在于：上述作为腐蚀剂的氢氟酸浓度在1mol/l以上、10mol/l以下。
7.根据权利要求3所述的电介质元件的制造方法，其特征在于：上述第1处理液即还原剂是从由过氧化氢、草酸、甲醛、碘化钾、亚硫酸及氯化锡(II)构成的群中选择的至少一种。
8.根据权利要求7所述的电介质元件的制造方法，其特征在于：上述第1处理液即还原剂的浓度在0.05mol/l以上、5mol/l以下。
9.根据权利要求8所述的电介质元件的制造方法，其特征在于：上述第1处理液即还原剂的浓度在0.1mol/l以上、1mol/l以下。
10.根据权利要求3所述的电介质元件的制造方法，其特征在于：上述第2处理液即酸是从由盐酸、醋酸、硫酸及硝酸构成的群中选择的至少一种。
11.根据权利要求10所述的电介质元件的制造方法，其特征在于：上述第2处理液即酸的浓度在0.1mol/l以上、12mol/l以下。
12.根据权利要求11所述的电介质元件的制造方法，其特征在于：上述第2处理液即酸的浓度在1.0mol/l以上、6.5mol/l以下。
13.一种电介质元件的制造方法，其特征在于：包括下述工序，即在将含有氯原子及氟原子两者中至少一种的树脂制的绝缘片配置在上述基板和设置在它上面的蚀刻装置的电极之间的状态下，通过溅射蚀刻，使在基板上直接形成的或通过金属电极膜形成的电介质形成图形的工序。
14.根据权利要求13所述的电介质元件的制造方法，其特征在于：在上述基板和电介质膜之间及在电介质膜表面两者中至少一者上有金属电极膜，将含有氯原子及氟原子两者中至少一种的树脂制的绝缘片配置在上述基板和设置在它上面的蚀刻装置的电极之间，在此状态下进行溅射蚀刻，使上述电极膜形成图形。
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