CN116193968A - 膜结构体及其制造方法 - Google Patents

膜结构体及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116193968A
CN116193968A CN202211430242.5A CN202211430242A CN116193968A CN 116193968 A CN116193968 A CN 116193968A CN 202211430242 A CN202211430242 A CN 202211430242A CN 116193968 A CN116193968 A CN 116193968A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
substrate
pzt
epitaxially grown
plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211430242.5A
Other languages
English (en)
Inventor
小西晃雄
金森广晃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weixinchuang Research Institute Co ltd
Original Assignee
Weixinchuang Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weixinchuang Research Institute Co ltd filed Critical Weixinchuang Research Institute Co ltd
Publication of CN116193968A publication Critical patent/CN116193968A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/704—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
    • H10N30/706—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings characterised by the underlying bases, e.g. substrates
    • H10N30/708—Intermediate layers, e.g. barrier, adhesion or growth control buffer layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/025—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16—Oxides
    • C30B29/22—Complex oxides
    • C30B29/32—Titanates; Germanates; Molybdates; Tungstates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
    • C30B29/68—Crystals with laminate structure, e.g. "superlattices"
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/076—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by vapour phase deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/079—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing using intermediate layers, e.g. for growth control
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/704—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
    • H10N30/706—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings characterised by the underlying bases, e.g. substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8542—Alkali metal based oxides, e.g. lithium, sodium or potassium niobates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions
    • H10N30/8548—Lead-based oxides
    • H10N30/8554—Lead-zirconium titanate [PZT] based

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

课题：提供膜结构体及其制造方法，该膜结构体具有形成于衬底上的缓冲膜，能够使形成于缓冲膜上的金属膜或者压电体膜的取向方向一致为规定方向。解决手段：膜结构体(10)具有衬底(11)和形成于衬底(11)上的缓冲膜(12)。衬底(11)为SOI衬底，其包含：由36°～48°旋转Y切割的Si衬底或者36°～48°旋转Y切割的Si衬底构成的基体、基体上的绝缘层、和由绝缘层上的Si膜构成的SOI层，SOI层的上表面的晶面的密勒指数与基体的上表面的晶面的密勒指数相同。缓冲膜(12)包含在衬底(11)上外延生长的ZrO2。

Description

膜结构体及其制造方法
技术领域
本发明涉及膜结构体及其制造方法。
背景技术
作为具有衬底、形成于衬底上的缓冲膜、形成于缓冲膜上的金属膜的膜结构体，已知具有硅(Si)衬底、形成于Si衬底上的包含氧化锆(ZrO2)的缓冲膜、形成于缓冲膜上的包含铂(Pt)的金属膜的膜结构体。另外，已知还具有形成于金属膜上的压电体膜的膜结构体。
日本特开2018-81974号公报(专利文献1)中公开有一种技术，在膜结构体中，具有：包含基体、基体上的绝缘层、和绝缘层上的硅层的衬底；和包含在硅层上外延生长的氧化锆的第1膜；和包含在第1膜上外延生长的铂的第1导电膜；和在第1导电膜上外延生长的压电膜。
日本特开2018-81975号公报(专利文献2)中公开有一种技术，在膜结构体中，具有硅衬底、包含形成于硅衬底上的锆的第1膜、包含在第1膜上外延生长的氧化锆的第2膜、包含在第2膜上外延生长的铂的第1导电膜、和在第1导电膜上外延生长的压电膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-81974号公报
专利文献2：日本特开2018-81975号公报
发明内容
发明所要解决的问题
上述专利文献1以及上述专利文献2中记载的技术中，膜结构体具有：包含形成于硅层上或者硅衬底上的ZrO2的缓冲膜、和包含形成于缓冲膜上的Pt的金属膜。然而，根据硅层或硅衬底的种类、或者缓冲膜的种类，使形成于缓冲膜上的金属膜的取向方向一致为规定方向变得困难。在该情况下，在金属膜上进一步形成压电体膜时，形成于金属膜上的压电体膜的取向方向也变得难以一致为规定方向。
本发明是为解决如上述的以往技术问题而完成的，其目的在于，提供在具有形成于衬底上的缓冲膜的膜结构体中，能够使形成于缓冲膜上的金属膜或者压电体膜的取向方向一致为规定方向的膜结构体。
用于解决问题的手段
本申请中公开的发明中，如果对代表性的概要进行简单地说明，则如下所述。
作为本发明的一个方式的膜结构体，具有衬底和形成于衬底上的缓冲膜。衬底是SOI衬底，其包含：由36°～48°的旋转Y切割Si衬底、或者36°～48°的旋转Y切割Si衬底形成的基体、基体上的绝缘层、和由绝缘层上的Si膜形成的SOI层，SOI层的上表面的晶面的密勒指数与基体的上表面的晶面的密勒指数相同。缓冲膜包含在衬底上外延生长的ZrO2。
另外，作为其它的一个方式，该膜结构体也可具有在缓冲膜上外延生长的金属膜。
另外，作为其它的一个方式，金属膜可以含有Pt。
另外，作为其它的一个方式，该膜结构体可以具有在金属膜上外延生长的SRO膜。
另外，作为其它的一个方式，该膜结构体可以具有在金属膜上外延生长的压电体膜。
另外，作为其它的一个方式，该膜结构体可以具有在SRO膜上外延生长的压电体膜。
另外，作为其它的一个方式，在膜结构体的面内X射线衍射图案中，可以观测到分别表示SRO膜的SRO(110)面的2个衍射峰。
另外，作为其它的一个方式，该膜结构体可以具有在缓冲膜上外延生长的压电体膜。
另外，作为其它的一个方式，压电体膜可以含有PZT、AlN、LiTaO3或者LiNbO3。
另外，作为其它的一个方式，压电体膜为包含PZT的PZT膜，在膜结构体的面内X射线衍射图案中，可以观测到分别表示PZT膜的PZT(213)面的2个衍射峰。
另外，作为其它的一个方式，在膜结构体的X射线反晶格空间映射中，分别表示PZT膜的PZT(110)面、衬底的Si(220)面以及PZT膜的PZT(112)面的各个的3个反晶格点，可以沿Qz方向排列。
作为本发明的一个方式的膜结构体的制造方法，具有：步骤(a)，准备衬底；步骤(b)，在衬底上形成缓冲膜。在步骤(a)中，准备SOI衬底，所述SOI衬底包含：由36°～48°的旋转Y切割衬底、或者36°～48°的旋转Y切割Si衬底形成的基体；基体上的绝缘层；由绝缘层上的Si膜形成的SOI层，SOI层的上表面的晶面的密勒指数与基体的上表面的晶面的密勒指数相同。在步骤(b)中，形成包含在衬底上外延生长的ZrO2的缓冲膜。
另外，作为其它的一个方式，该膜结构体的制造方法，具有步骤(c)，形成在缓冲膜上外延生长的金属膜，金属膜可以含有Pt。
另外，作为其它的一个方式，该膜结构体的制造方法，具有步骤(d)，形成在金属膜上外延生长的SRO膜，在膜结构体的面内X射线衍射图案中，可以观测到分别表示SRO膜的SRO(110)面的2个衍射峰。
另外，作为其它的一个方式，该膜结构体的制造方法，具有步骤(e)，形成在金属膜上外延生长的压电体膜，压电体膜可以含有PZT、AlN、LiTaO3或者LiNbO3。
发明效果
通过适用本发明的一个方式，从而在具有形成于衬底上的缓冲膜的膜结构体中，能够使形成于缓冲膜上的金属膜或者压电体膜的取向方向一致为规定方向。
附图说明
图1为实施方式的膜结构体的截面图。
图2为用于说明42°的旋转Y切割Si衬底的图。
图3为实施方式的膜结构体的截面图。
图4为实施方式的膜结构体的截面图。
图5为实施方式的第1变形例的膜结构体的截面图。
图6为实施方式的第2变形例的膜结构体的截面图。
图7为示意性地显示实施方式的成膜装置的俯视图。
图8为示意性地显示实施方式的成膜装置所具备的电子束蒸镀装置的截面图。
图9为示意性地显示实施方式的成膜装置所具备的DC溅射装置的截面图。
图10为示意性地显示实施方式的成膜装置所具备的RF溅射装置的截面图。
图11为显示实施方式的膜结构体的制造方法的一部分步骤的流程图。
图12为实施方式的膜结构体的制造工序中的截面图。
图13为实施方式的膜结构体的制造工序中的截面图。
图14为显示实施例的膜结构体的由XRD法得到的ω-2θ图谱的示例的图表。
图15为显示实施例的膜结构体的由XRD法得到的φ扫描图谱的示例的图表。
图16为显示实施例的膜结构体的由XRD法得到的ω-2θ图谱的示例的图表。
图17为显示实施例的膜结构体的由XRD法得到的φ扫描图谱的示例的图表。
图18为显示实施例的膜结构体的X射线反晶格空间映射的结果的图表。
附图标记说明
10、10a、10b 膜结构体
11 衬底
11a 基体
11b BOX层
11c Si层
11e 上表面
11f Si衬底
12 缓冲膜
13 金属膜
14 SRO膜
15 压电体膜
15a PZT膜
20 成膜装置
21 预抽真空室
22 搬送室
23 搬送机器人
24 蒸镀室
25～27 溅射室
28 控制部
31 工艺控制器
32 用户接口部
33 存储部
34 闸阀
41 成膜腔
42 蒸镀源
43 衬底支架
44 电子枪
45 旋转机构
46 加热器
51、61 腔
52、62 衬底保持部
53、63 靶材
54、64 靶材保持部
55、69 真空排气机构
56 电力供给机构
65 输出供给机构
66 匹配器
67 第1气体导入源
68 第2气体导入源
71 磁体
72 旋转机构
具体实施方式
以下，关于本发明的各实施方式参照附图进行说明。
还有，公开的到底只不过是一个示例，对于本领域技术人员来说，关于保持发明的主旨的适当的变更是容易想到的，这当然包含在本发明的范围内。另外，附图中，为使说明更加明确，与实施方式相比，有对各部的宽度、厚度、形状等示意性地表示的情况，但到底只不过是一个示例，并不是限定本发明的解释。
另外在本说明书和各附图中，关于已经示出的图中与前述的相同的要素，有使用同一符号，适当省略详细说明的情况。
进一步，在实施方式中使用的图中，也有根据图省略用于区分结构物而赋予的剖面线(底纹)的情况。
还有，以下的实施方式中作为A～B表示范围的情况中，除了特别明示的情况，表示为A以上B以下。
(实施方式)
＜膜结构体＞
首先，对于作为本发明的一个实施方式的实施方式的膜结构体进行说明。图1为实施方式的膜结构体的截面图。图2为用于说明42°的旋转Y切割Si衬底的图。图3以及图4为实施方式的膜结构体的截面图。
如图1所示，本实施方式的膜结构体10具有：Si衬底的衬底11、包含在衬底上外延生长的ZrO2的缓冲膜12、和在缓冲膜12上外延生长的金属膜13。Si表示硅，ZrO2表示氧化锆。
上述专利文献1以及上述专利文献2中记载的技术方案中，膜结构体具有：包含形成于硅层上或者硅衬底上的ZrO2的缓冲膜、和包含形成于缓冲膜上的Pt的金属膜。然而，根据硅层或硅衬底的种类、或者缓冲膜的种类，难以使形成于缓冲膜上的金属膜的取向方向一致为规定方向。该情况下，在金属膜上进一步形成压电体膜时，也难以使形成于金属膜上的压电体膜的取向方向一致为规定方向。
另一方面，本实施方式的膜结构体10所具有的衬底11为36°～48°的旋转Y切割Si衬底。
如图2所示，在将沿着Si＜110＞方向的轴作为X轴、沿着Si＜100＞方向的轴作为Y轴时，例如所谓42°的旋转Y切割Si衬底是，具有与作为使Y轴沿着Si＜110＞方向的X轴的周围旋转42°的轴的Y′轴垂直的上表面11e的Si衬底11f。
衬底11为42°的旋转Y切割Si衬底时，即作为衬底11的旋转Y切割Si衬底的旋转角为42°时，如使用后述的图14至图18说明的那样，缓冲膜12包含在衬底11上外延生长的ZrO2，金属膜13包含在缓冲膜12上外延生长的Pt膜。基于此，容易使形成于缓冲膜12上的金属膜13的取向方向一致为规定方向，容易使形成于金属膜13上的压电体膜15的取向方向一致为规定方向，能够实现使压电体膜15的极化方向一致为规定方向的膜结构体。
另外，作为衬底11的旋转Y切割Si衬底的旋转角在36°以上时，与旋转角小于36°时相比，只不过是旋转角从42°偏离，因此与42°的旋转Y切割Si衬底作为衬底11时相同，能够使缓冲膜12包含在衬底11上外延生长的ZrO2，金属膜13包含在缓冲膜12上外延生长的Pt膜。
另外，作为衬底11的旋转Y切割Si衬底的旋转角在48°以下时，与旋转角超过48°时相比，只不过是旋转角从42°偏离，因此与42°的旋转Y切割Si衬底作为衬底11时相同，能够使缓冲膜12包含在衬底11上外延生长的ZrO2，金属膜13包含在缓冲膜12上外延生长的Pt膜。
在此，某膜外延生长意思是指，该膜在相互正交的3个方向的任意方向上进行取向，即在三维地取向。
如图3所示，作为本实施方式的膜结构体10所具有的衬底11，也能够替代Si衬底使用作为半导体衬底的SOI(Silicon On Insulator)衬底。即本实施方式的膜结构体10所具有的衬底11为Si衬底或者SOI衬底。
使用SOI衬底作为衬底11时，衬底11包含：由Si形成的基体11a、形成于基体11a上的作为埋入氧化膜的绝缘层的BOX(Buried Oxide)层11b、形成于BOX层11b上的作为SOI(Silicon On Insulator)层的Si层11c。基于此，能够容易地在SOI衬底上形成由具有形状精度良好地形成的多个压电元件的微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems：MEMS)构成的电子设备。
另外，SOI衬底作为衬底11使用时，衬底11包含：由36°～48°的旋转Y切割Si衬底形成的基体11a、形成于基体11a上的作为绝缘层的BOX层11b、形成于BOX层11b上的作为SOI层的Si层11c。Si层11c的上表面即衬底11的主表面的晶面的密勒指数(取向方向)，与基体11a的上表面即基体11a的主表面的晶面的密勒指数(取向方向)相同。
基体11a为42°的旋转Y切割Si衬底，Si层11c的上表面即衬底11的主表面的晶面的密勒指数(取向方向)，与基体11a的上表面即基体11a的主表面的晶面的密勒指数(取向方向)相同时，与衬底11为42°的旋转Y切割Si衬底时相同，缓冲膜12包含在Si层11c上外延生长的ZrO2，金属膜13包含在缓冲膜12上外延生长的Pt膜。基于此，易于使形成于缓冲膜12上的金属膜13的取向方向一致为规定方向，易于使金属膜13上形成于的压电体膜15的取向方向一致为规定方向，能够实现使压电体膜15的极化方向一致为规定方向的膜结构体。
另外，作为基体11a的旋转Y切割Si衬底的旋转角在36°以上时，与旋转角小于36°时相比，只不过是旋转角从42°偏离，因此与42°的旋转Y切割Si衬底作为基体11a时相同，能够使缓冲膜12包含在Si层11c上外延生长的ZrO2，金属膜13包含在缓冲膜12上外延生长的Pt膜。
另外，作为基体11a的旋转Y切割Si衬底的旋转角在48°以下时，与旋转角超过48°时相比，只不过是旋转角从42°偏离，因此与42°的旋转Y切割Si衬底作为基体11a时相同，能够使缓冲膜12包含在Si层11c上外延生长的ZrO2，金属膜13包含在缓冲膜12上外延生长的Pt膜。
优选金属膜13包含Pt膜。Pt表示铂。
通过使缓冲膜12包含在衬底11上外延生长的ZrO2，能够使金属膜13中含有的Pt膜取向为规定方向。
通过使金属膜13包含Pt膜，因使Pt膜取向于规定方向，故更易于使形成于金属膜13上的压电体膜15的取向方向一致为规定方向。
优选压电体膜15包含PZT、AlN、LiTaO3或者LiNbO3。PZT也表示为Pb(Zr1-xTix)O3，表示锆钛酸铅。AlN表示氮化铝，LiTaO3表示钽酸锂，LiNbO3表示铌酸锂。
通过使压电体膜15包含PZT、AlN、LiTaO3或者LiNbO3，因PZT、AlN、LiTaO3或者LiNbO3的压电常数与除其以外的材料相比要大，故能够提升压电体膜15的压电特性。
金属膜13包含外延生长的Pt膜时，如图4所示，优选膜结构体10具有在金属膜13上外延生长的SrRuO3(SRO)膜即SRO膜14。SrRuO3(SRO)表示铷酸锶。
SRO具有钙钛矿型结构。因此，膜结构体10具有在金属膜13上外延生长的SRO膜14时，与膜结构体10不具有在金属膜13上外延生长的SRO膜时相比，能够使包含具有钙钛矿型结构的复合氧化物的压电体膜15，在衬底11上，更加容易地外延生长。像这样时，膜结构体10具有在SRO膜14上外延生长的压电体膜15。
膜结构体10具有在金属膜13上外延生长的SRO膜14时，如使用后述的图15进行说明，在膜结构体的面内X射线衍射图案中，观测到分别表示SRO膜14的SRO(110)面的2个衍射峰。
其结果，明显可知SRO膜14进行了外延生长，能够容易地确认在36°～48°的旋转Y切割Si衬底上SRO膜14进行外延生长。进一步，推测SRO膜14具有2次对称性。
另外，膜结构体10具有在金属膜13上外延生长的SRO膜14时，如图4所示，优选膜结构体10具有作为在SRO膜14上外延生长的压电体膜15的Pb(Zr1-xTix)O3(PZT)膜，即包含PZT的PZT膜15a。PZT表示锆钛酸铅。基于此，能够提升压电体膜15的压电特性。
像这样时，如使用后述的图17进行说明，在膜结构体的面内X射线衍射图案中，观测到分别表示PZT膜15a的PZT(213)面的2个衍射峰。
其结果，明显可知PZT膜15a进行了外延生长，能够容易地确认在36°～48°的旋转Y切割Si衬底上PZT膜15a进行外延生长。进一步，推测PZT膜15a具有2次对称性。
优选如使用后述的图18进行说明，在膜结构体的X射线反晶格空间映射中，分别表示PZT膜15a的PZT(110)面、衬底11的Si(220)面以及PZT膜15a的PZT(112)面的各个的3个反晶格点，沿Qz方向排列。
像这样时，能够确认PZT膜15a进行了外延生长，能够容易地确认在36°～48°的旋转Y切割Si衬底上PZT膜15a进行外延生长。进一步，推测例如相对于与42°的旋转Y切割Si衬底的表面成42°的角度的Si(100)面(也称Si(001)面)垂直的PZT膜15a的PZT(110)面、和相对于该Si(001)面垂直的Si(110)面之间相互平行。
还有，缓冲膜12包含在衬底11上外延生长的ZrO2时，在缓冲膜12上未形成金属膜13的状态下，在缓冲膜12上使SRO膜14直接外延生长，进一步也能够在SRO膜14上使压电体膜15外延生长。像这样时，膜结构体10具有在缓冲膜12上直接外延生长的SRO膜14，具有在SRO膜14上外延生长的压电体膜15。
＜膜结构体的第1变形例＞
接着，关于本实施方式的膜结构体的第1变形例进行说明。本第1变形例的膜结构体10a，在不经由金属膜13在缓冲膜12上形成PZT膜15a作为压电体膜15这一点上，与实施方式的膜结构体10不同。图5为实施方式的第1变形例的膜结构体的截面图。
如图5所示，本第1变形例的膜结构体10a具有：Si衬底作为衬底11、包含在衬底上外延生长的ZrO2的缓冲膜12、和作为在缓冲膜12上外延生长的压电体膜15的PZT膜15a。衬底11为SOI衬底，其包含：由36°～48°的旋转Y切割Si衬底、或者36°～48°的旋转Y切割Si衬底形成的基体11a(参照图3)、基体11a上的BOX层11b(参照图3)、和BOX层11b上的由Si膜形成的作为SOI层的Si层11c(参照图3)，Si层11c的上表面的晶面的密勒指数，与基体11a的上表面的晶面的密勒指数相同。
本第1变形例与实施方式相同，衬底11是36°～48°的旋转Y切割Si衬底，或者，Si层11c(参照图3)的上表面即衬底11的主表面的晶面的密勒指数(取向方向)，与由36°～48°的旋转Y切割Si衬底形成的基体11a(参照图3)的上表面即基体11a的主表面的晶面的密勒指数(取向方向)相同。基于此，易于使形成于缓冲膜12上的压电体膜15的取向方向一致为规定方向，能够实现使压电体膜15的极化方向一致为规定方向的膜结构体。另外，通过在压电体膜15的上表面形成一对梳形电极，能够实现例如压电特性优异的表面弹性波(SurfaceAcoustic Wave：SAW)设备。还有，虽然在缓冲膜12上形成金属膜13，但也能够不经由SRO膜在金属膜13上形成压电体膜15。
＜膜结构体的第2变形例＞
接着，关于本实施方式的膜结构体的第2变形例进行说明。图6为实施方式的第2变形例的膜结构体的截面图。
如图6所示，本第2变形例的膜结构体10b具有：Si衬底作为衬底11、和包含在衬底上外延生长的ZrO2的缓冲膜12。另外，衬底11为36°～48°的旋转Y切割Si衬底。衬底11为SOI衬底，其包含：由36°～48°的旋转Y切割Si衬底、或者36°～48°的旋转Y切割Si衬底形成的基体11a(参照图3)、基体11a上的BOX层11b(参照图3)、和由BOX层11b上的Si膜形成的作为SOI层的Si层11c(参照图3)，Si层11c的上表面的晶面的密勒指数，与基体11a的上表面的晶面的密勒指数相同。
本第2变形例与实施方式相同，衬底11是36°～48°的旋转Y切割Si衬底，或者，Si层11c的上表面即衬底11的主表面的晶面的密勒指数(取向方向)，与由36°～48°的旋转Y切割Si衬底构成的基体11a的上表面即基体11a的主表面的晶面的密勒指数(取向方向)相同。基于此，易于使形成于缓冲膜12上的金属膜13(参照图1)的取向方向一致为规定方向，易于使形成于金属膜13上的压电体膜15(图4参照)的取向方向一致为规定方向，能够实现使压电体膜15的极化方向一致为规定方向的膜结构体。
＜成膜装置＞
接着，关于作为实施方式的膜结构体的制造装置的成膜装置进行说明。该成膜装置为用于实行使用后述的图1、图4、图6以及图11至图13进行说明的实施方式的膜结构体的制造方法的成膜装置。
图7为示意性地显示实施方式的成膜装置的俯视图。图8为示意性地显示实施方式的成膜装置所具备的电子束蒸镀装置的截面图。图9为示意性地显示实施方式的成膜装置所具备的DC溅射装置的截面图。图10为示意性地显示实施方式的成膜装置所具备的RF溅射装置的截面图。
如图7所示，本实施方式的成膜装置20具有：预抽真空室21、搬送室22、搬送机器人23、作为电子束蒸镀装置的蒸镀室24、作为DC溅射装置的溅射室25、作为RF溅射装置的溅射室26、作为RF溅射装置的溅射室27、和控制部28。还有，图7显示了蒸镀室24以及各个溅射室经由搬送室22相互连接的作为多室装置的成膜装置，但蒸镀室24以及各溅射室也可以分别地设置。
作为电子束蒸镀装置的蒸镀室24，为在衬底11上形成缓冲膜12(参照图1)的缓冲膜形成部。作为DC溅射装置的溅射室25，为在缓冲膜12上形成金属膜13(参照图1)的金属膜形成部。作为RF溅射装置的溅射室26，为在金属膜13上形成SRO膜14(参照图4)的SRO膜形成部。作为RF溅射装置的溅射室27，为在SRO膜14上形成作为压电体膜15的PZT膜15a(图4参照)的压电体膜形成部。控制部28，控制预抽真空室21、搬送室22、搬送机器人23、蒸镀室24、溅射室25、溅射室26、和溅射室27的运行。控制部28具备中央处理器(Central ProcessingUnit：CPU)，并且包含：控制成膜装置20的各部的工艺控制器(计算机)31、用户接口部32、存储部33。
预抽真空室21中连接真空泵(图示省略)，实施成膜处理的衬底(例如Si晶片)被导入预抽真空室21内，通过真空泵对预抽真空室21内进行真空排气。
搬送室22，经由闸阀34连接于预抽真空室21。搬送室22内配置有搬送机器人23。搬送室22中连接真空泵(图示省略)，通过该真空泵对搬送室22内进行真空排气。
如图8所示，作为电子束蒸镀装置的蒸镀室24，具有成膜腔41，成膜腔41的下部配置有蒸镀源42。在成膜腔41的上部配置有保持衬底11的衬底支架43。衬底支架43与蒸镀源42对向配置。蒸镀源42具有收容有含有锆(Zr)的蒸镀材料的坩埚以及电子枪(EB gun)44。坩埚中安装有冷却机构(图示省略)。蒸镀源42，从电子枪44发出的电子束照射蒸镀材料进行加热，使蒸镀材料蒸发。
衬底支架43保持衬底11。衬底支架43安装于旋转机构45上，能够通过旋转机构45使衬底支架43旋转。另外，在衬底支架43的上部(与作为衬底11被保持的部分的下部相反侧的部分)，配置有作为衬底加热机构的加热器(红外线灯)46。在衬底支架43的下表面(衬底的设置面)上配置有反射板(图示省略)。另外，衬底支架43具备用于降低衬底温度的衬底冷却机构(图示省略)。
成膜腔41中连接有供给反应气体的反应气体供给机构(图示省略)。反应气体，例如为氧气(O2)。另外，成膜腔41中连接有用于将成膜腔41的内部压力降低到规定压力的排气泵系统(图示省略)。
还有，本实施方式的成膜装置20，作为缓冲膜形成部，替代电子束蒸镀装置，也能够具有蒸发皿型蒸镀装置、反应性溅射装置、或者RF型离子激发装置。
如图9所示，作为DC溅射装置的溅射室25，具备：腔51、设于腔51内并且保持衬底11的衬底保持部52。腔51、衬底11以及衬底保持部52接地。衬底保持部52优选具有作为加热衬底11的衬底加热机构的加热器(图示省略)。
溅射室25，具备设于腔51内，并且，保持作为溅射靶材的靶材53的靶材保持部54。靶材保持部54，以被靶材保持部54保持的靶材53，与被衬底保持部52保持的衬底11相对的方式配置。另外，溅射室25具有：对腔51内进行真空排气的真空泵等的真空排气机构55、与靶材保持部54电连接并且给靶材53供给直流电力的电力供给机构56。
如图10所示，作为RF溅射装置的溅射室26，具备：腔61、设于腔61内并且保持衬底11的衬底保持部62。腔61、衬底11以及衬底保持部62接地。优选衬底保持部62具有加热衬底11的加热器(图示省略)。
溅射室26，具备设于腔61内，并且，保持作为溅射靶材的靶材63的靶材保持部64。靶材保持部64，以被靶材保持部64保持的靶材63，与被衬底保持部62保持的衬底11相对的方式配置。作为靶材63，例如能够使用包含电阻率为1×107Ω·cm以上的绝缘物的靶材。
溅射室26具备输出供给机构65。作为输出供给机构65，例如能够使用高频电源。输出供给机构65电连接于匹配器66，匹配器66电连接于靶材保持部64。还有，可以通过输出供给机构65将高频输出经由靶材保持部64供给于靶材63，也可以通过输出供给机构65将高频输出直接供给于靶材63。
溅射室26具备：向腔61内导入稀有气体的第1气体导入源67、向腔61内导入氧气(O2)的第2气体导入源68。另外，成膜装置20具有对腔61内进行真空排气的真空泵等的真空排气机构69。优选通过第1气体导入源67导入腔61内的稀有气体为(Ar)氩气。
另外，溅射室26优选具备控制成膜时的、通过第1的气体导入源67导入的Ar气体的流量、和通过第2的气体导入源68导入的O2气体的流量的比的流量控制部(图示省略)。另外，溅射室26优选具备控制成膜时的腔61内的压力的压力控制部(图示省略)。
另外，溅射室26具备：施加磁场于靶材63的磁体71、和使该磁体71旋转的旋转机构72。
还有，尽管图示省略，但能够使溅射室27与溅射室26相同。
如前述，控制部28具备CPU，并且包含：控制成膜装置20的各部的工艺控制器(计算机)31、用户接口部32、和存储部33。
用户接口部32，由操作者为了管理成膜装置20而进行命令的输入操作的键盘、以及将成膜装置20的运转情况可视化表示的显示器等构成。
存储部33中保存有菜单，该菜单存储有用于通过工艺控制器31的控制实现在成膜装置20中所执行的各种处理的控制程序(软件)、或者处理条件数据等。而且，根据需要，通过从用户接口部32发出的指示等，将任意的菜单从存储部33唤出，使工艺控制器31执行，在工艺控制器31的控制下，成膜装置20进行希望的处理。
另外，控制程序或者处理条件数据等的菜单，可以记录于例如硬盘、压缩磁盘(Compact Disc：CD)、软盘或者半导体存储器等，通过计算机能够读取的记录介质中。像这样时，记录有该菜单的记录介质，被设置于存储部33，从设置于存储部33的记录介质，能够唤出该菜单使工艺控制器31执行。或者说，从其它的装置例如通过经由专用线路即时传送，也能够在线唤出该菜单使工艺控制器31执行。
＜膜结构体的制造方法＞
接着，参照图1、图4、图6以及图11至图13，对于实施方式的膜结构体的制造方法进行说明。图11为显示实施方式的膜结构体的制造方法的一部分步骤的流程图。图12以及图13为实施方式的膜结构体的制造工序中的截面图。
首先，如图6所示，预备即准备36°～48°的旋转Y切割Si衬底作为衬底11。此时，可以在衬底11的上表面形成SiO2膜等的氧化膜。
衬底11为42°的旋转Y切割Si衬底时，即旋转Y切割Si衬底的旋转角为42°时，如使用后述的图14至图18进行说明，缓冲膜12包含在衬底11上外延生长的ZrO2，金属膜13包含在缓冲膜12上外延生长的Pt膜。基于此，易于使形成于缓冲膜12的金属膜13的取向方向一致为规定方向，易于使形成于金属膜13上的压电体膜15(参照图4)的取向方向一致为规定方向，能够实现使压电体膜15的极化方向一致为规定方向得膜结构体。
另外，旋转Y切割Si衬底的旋转角为36°以上时，与旋转角小于36°时相比，只不过是旋转角从42°偏离，因此与为42°的旋转Y切割Si衬底时相同，能够使缓冲膜12包含在衬底11上外延生长的ZrO2，金属膜13包含在缓冲膜12上外延生长的Pt膜。
另外，旋转Y切割Si衬底的旋转角为48°以下时，与旋转角超过48°时相比，只不过是旋转角从42°偏离，因此与为42°的旋转Y切割Si衬底时相同，能够使缓冲膜12包含在衬底11上外延生长的ZrO2，金属膜13包含在缓冲膜12上外延生长的Pt膜。
另外，如图12所示，替代作为衬底11的Si衬底，也能够预备即准备SOI衬底作为衬底11。使用SOI衬底作为衬底11时，衬底11成为包含：由36°～48°的旋转Y切割Si衬底形成的基体11a、形成于基体11a上的BOX层11b、和形成于BOX层上的作为SOI层的Si层11c。Si层11c的上表面即衬底11的主表面的晶面的密勒指数(取向方向)，与基体11a的上表面即基体11a的主表面的晶面的密勒指数(取向方向)相同。
基体11a为42°的旋转Y切割Si衬底，Si层11c的上表面即衬底11的主表面的晶面的密勒指数(取向方向)，与基体11a的上表面即基体11a的主表面的晶面的密勒指数(取向方向)相同时，衬底11与为42°的旋转Y切割Si衬底时相同，缓冲膜12包含在Si层11c上外延生长的ZrO2，金属膜13包含在缓冲膜12上外延生长的Pt膜。基于此，易于使形成于缓冲膜12上的金属膜13的取向方向一致为规定方向，易于使形成于金属膜13上的压电体膜15(图4参照)的取向方向一致为规定方向，能够实现压电体膜15的极化方向一致为规定方向的膜结构体。
另外，作为基体11a的旋转Y切割Si衬底的旋转角为36°以上时，与旋转角小于36°时相比，只不过是旋转角从42°偏离，因此与42°的旋转Y切割Si衬底作为基体11a时相同，能够使缓冲膜12包含在Si层11c上外延生长的ZrO2，金属膜13包含在缓冲膜12上外延生长的金属膜。
另外，作为基体11a的旋转Y切割Si衬底的旋转角为48°以下时，与旋转角超过48°时相比，只不过是旋转角从42°偏离，因此与42°的旋转Y切割Si衬底作为基体11a时相同，能够使缓冲膜12包含在Si层11c上外延生长的ZrO2，金属膜13包含在缓冲膜12上外延生长的金属膜。
接着，如图6所示，衬底11上形成缓冲膜12(图11的步骤S1)。
在该步骤S1中，首先，将衬底11通过搬送机器人23(参照图7)搬入蒸镀室24(图7参照)，将搬入的衬底11通过衬底支架43(参照图8)保持。另外，通过衬底支架43(参照图8)保持的衬底11配置在规定的真空气氛中的状态下，由作为衬底加热机构的加热器46(图8参照)将衬底11加热到例如700℃。
在该步骤S1中，接着，将从电子枪44(参照图8)发出的电子束照射于锆(Zr)单晶的蒸镀材料进行加热，使蒸镀材料蒸发。此时，通过使蒸发的Zr在被加热到例如700℃的衬底11上与氧反应，成为氧化锆(ZrO2)膜而成膜。基于此，形成包含在衬底11上外延生长的ZrO2的缓冲膜12。
接着，形成在缓冲膜12上外延生长的金属膜13(图11的步骤S2)。
在该步骤S2中，首先，将衬底11上形成有缓冲膜12的衬底11，通过搬送机器人23(参照图7)搬入溅射室25(参照图7)，通过衬底保持部52(参照图9)保持搬入的衬底11。另外，在衬底11配置在规定的真空气氛中的状态下，由衬底加热机构将衬底11加热到例如450～600℃。
在该步骤S2中，接着，通过DC溅射由例如Pt构成的靶材，如图1所示，在缓冲膜12上形成包含例如Pt膜的金属膜13。
优选在步骤S2中，在缓冲膜12上形成包含Pt膜的外延生长的金属膜13。
通过使缓冲膜12包含在衬底11上外延生长的ZrO2，能够使金属膜13中包含的Pt膜取向一致为规定方向。另外，通过使金属膜13包含Pt膜，因Pt膜取向为规定方向，故易于使形成于金属膜13上的压电体膜15(图4参照)的取向方向进一步一致为规定方向。
在步骤S2中，形成包含外延生长的Pt膜的金属膜13后，如图13所示，优选形成在金属膜13上外延生长的SRO膜14(图11的步骤S3)。基于此，能够使包含具有钙钛矿型结构的复合氧化物的压电体膜在衬底11上更容易地外延生长。
优选压电体膜15包含PZT、AlN、LiTaO3或者LiNbO3。通过压电体膜15包含PZT、AlN、LiTaO3或者LiNbO3，由于PZT、AlN、LiTaO3或者LiNbO3的压电定数与除此之外的材料相比要大，因此能够提升压电特性。
另外，在步骤S3中，形成在金属膜13上外延生长的SRO膜14后，如图4所示，优选形成作为在SRO膜14上外延生长的压电体膜15的PZT膜15a。基于此，能够提升压电体膜15的压电特性。还有，如使用图5对实施方式的第1变形例进行的说明，也能够不经由金属膜13在缓冲膜12上形成作为压电体膜15的PZT膜15a。
在步骤S3中，形成在金属膜13上外延生长的SRO膜14时，如使用后述的图15进行说明，在膜结构体的面内X射线衍射图案中，观测到分别表示SRO(110)面的2个衍射峰，能够容易地确认SRO膜14进行外延生长。
另外，在步骤S3中，形成在金属膜13上外延生长的SRO膜14时，优选形成作为在SRO膜14上外延生长的压电体膜15的PZT膜15a。像这样时，如使用后述的图17进行说明，在膜结构体的面内X射线衍射图案中，观测到分别表示PZT膜15a的PZT(213)面的2个衍射峰，能够容易地确认PZT膜15a进行外延生长。
如使用后述的图18进行说明，优选在膜结构体的X射线反晶格空间映射中，分别表示PZT膜15a的PZT(110)面、衬底11的Si(220)面以及PZT膜15a的PZT(112)面的各个的3个反晶格点，沿Qz方向排列。
像这样时，能够确认PZT膜15a进行了外延生长，能够容易地确认36°～48°的旋转Y切割Si衬底上PZT膜15a进行外延生长。进一步推测例如与相对于与42°的旋转Y切割Si衬底的表面成42°的角度的Si(100)面(也称Si(001)面)垂直的PZT膜15a的PZT(110)面、和相对于该Si(001)面垂直的Si(110)面相互平行。
另外，使用上述成膜装置20，能够实施本实施方式的膜结构体的制造工序。像这样时，在本实施方式的膜结构体的制造工序中的控制程序或者处理条件数据等的菜单，在成膜装置20所具备的控制部28中，是用于实行本实施方式的膜结构体的制造工序的程序。另外，设置于存储部33，记录有控制程序或者处理条件数据等的菜单的记录介质，在成膜装置20所具备的控制部28中，是记录有用于实行本实施方式的膜结构体的制造工序的程序的记录介质。另外，控制部28，以缓冲膜形成部、金属膜形成部以及SRO膜形成部实行本实施方式的膜结构体的制造工序的方式，控制缓冲膜形成部(蒸镀室24)、金属膜形成部(溅射室25)以及SRO膜形成部(溅射室26)的运行。
实施例
以下，基于实施例对本实施方式进一步详细地说明。还有，本发明不是限定于以下的实施例。
(实施例)
将实施方式中使用图4说明的膜结构体10，形成作为实施例的膜结构体。
[膜结构体的形成]
对于实施例的膜结构体的形成方法进行说明。首先，作为衬底，预备42°的旋转Y切割Si衬底。
接着，在作为衬底的晶片上，作为缓冲膜，通过电子束蒸镀法形成ZrO2膜。
接着，在ZrO2膜上，作为金属膜，通过溅射法形成Pt膜。
接着，在Pt膜上，通过溅射法形成SRO膜。
接着，在SRO膜上，通过溅射法形成PZT膜。
[膜结构体的ω-2θ图谱以及φ扫描图谱]
关于实施例的膜结构体，测定由XRD法得到的ω-2θ图谱(面外X射线衍射图案)以及φ扫描图谱(面内X射线衍射图案)。即，关于形成到PZT膜为止的实施例的膜结构体，进行由ω-2θ扫描X射线衍射测定(面外测定)以及由φ扫描X射线衍射测定(面内测定)。
图14为显示实施例的膜结构体的由XRD法得到的ω-2θ图谱的示例的图表。图14的图表的横轴表示2θ角度，图14的图表的纵轴表示X射线的强度(后述的图16中也相同)。另外，图14表示20°≤2θ≤110°的范围(后述的图16中也相同)。还有，图14中，M-ZrO2是具有单斜晶晶体结构的ZrO2的意思。
在图14中，将要求面间隔(晶格常数)的面(测定面)和衬底表面间的角度(例如ω-θ)等于0°时，用0°表示(后述的图16中也相同)。另外，测定面和衬底表面间的角度不同于0°时，用作为测定面和衬底表面间的角度的15°、30°、45°、60°、75°表示(后述的图16中也相同)。还有，测定面和衬底表面间的角度小于90°时，相当于面外测定，测定面和衬底表面间的角度等于90°时，相当于面内测定。
在图14显示的示例中，显示在测定面和衬底表面间的角度为30°附近，在Si衬底的Si(220)面的衍射峰进行立轴后，测定使测定面和衬底表面间的角度变化为0°、15°、30°、45°、60°、75°的6个ω-2θ图谱的结果。
在图14显示的6个的ω-2θ图谱中，除了Si(220)面以及Si(440)面的衍射峰之外，还观测到ZrO2(111)面、SRO(110)面、Pt(111)面、SRO(220)的衍射峰。具体而言，测定面和衬底表面间的角度为0°时，观测到ZrO2(111)面以及Pt(111)面的衍射峰，测定面和衬底表面间的角度为30°时，观测SRO(110)面、Si(220)面、SRO(220)面以及Si(440)面的衍射峰。如此，在6个ω-2θ图谱中，所观测的衍射峰完全不同。
因此，实施例的膜结构体中，确认到在Si衬底上形成有ZrO2膜、Pt膜以及SRO膜。另外，确认到实施例的膜结构体所具有的ZrO2膜、Pt膜以及SRO膜的各个，在相互正交的3个方向的任意方向上均进行取向，即三维地取向，进行了外延生长。
图15为显示实施例的膜结构体的由XRD法得到的φ扫描图谱的示例的图表。图15的图表的横轴表示角度φ，图15的图表的纵轴表示X射线的强度(后述的图17中也相同)。另外，图15表示
Figure BDA0003944656730000201
的范围(后述的图17中也相同)。
在图15显示的示例中，在测定面和衬底表面间的角度为90°附近(面内测定)，以2θ与SRO(110)面的衍射峰对应的角度相等的方式调整，在此状态下，进行φ扫描。
图15显示的φ扫描中，在φ＝266°的角度位置观测到表示Pt(220)面的1个衍射峰，在φ＝195°以及φ＝337°的2个角度位置(角度差
Figure BDA0003944656730000202
)的各个观测到分别表示SRO(110)面的2个衍射峰。因此，明显可知在Si衬底上Pt膜进行外延生长，在Pt膜上SRO膜进行了外延生长。进一步推测，SRO膜具有2次对称性。
图16为显示实施例的膜结构体的由XRD法得到的ω-2θ图谱的示例的图表。在图16显示的示例中，显示在测定面和衬底表面间的角度为45°附近，在PZT膜的PZT(213)面的衍射峰进行立轴后，测定使测定面和衬底表面间的角度变化为0°、15°、30°、45°、60、75°的6个ω-2θ图谱的结果。
在图16显示的6个ω-2θ图谱中，观测到PZT(110)面、Pt(111)面、PZT(112)面、PZT(213)面以及PZT(104)面的衍射峰。具体而言，在测定面和衬底表面间的角度为0°时，观测到Pt(111)面的衍射峰，在测定面和衬底表面间的角度为15°时，观测到PZT(112)面的衍射峰。另外，在测定面和衬底表面间的角度为30°时，观测到PZT(110)面的衍射峰，在测定面和衬底表面间的角度为45°时，观测到PZT(213)面的衍射峰，在测定面和衬底表面间的角度为75°时，观测到PZT(104)面的衍射峰。如此，在6个ω-2θ图谱中，所观测的衍射峰完全不同。
因此，实施例的膜结构体中，确认到形成有Pt膜以及PZT膜。另外，实施例的膜结构体所具有的Pt膜以及PZT膜，在相互正交的3个方向的任意方向上均进行取向，即三维地取向，进行了外延生长。
图17为显示实施例的膜结构体的由XRD法得到的φ扫描图谱的示例的图表。图17显示的示例中，在测定面和衬底表面间的角度为90°近傍(面内测定)，以2θ与PZT(213)面的衍射峰对应的角度相等的方式调整，在此状态下，进行φ扫描。
在图17显示的
Figure BDA0003944656730000211
扫描中，观测到表示PZT(213)面的2个衍射峰。因此，明显可知PZT膜进行了外延生长。进一步推测，PZT膜具有2次对称性。
[膜结构体的X射线反晶格空间映射]
接着，关于实施例的膜结构体，进行X射线反晶格空间映射。X射线反晶格空间映射为立体地观测所测定的膜，确认晶格常数的波动或晶面的倾斜。
图18为显示实施例的膜结构体的X射线反晶格空间映射的结果的图表。图18的横轴表示，与实际空间中的42°的旋转Y切割Si衬底的表面成42°的角度的Si衬底的Si(100)面(也称Si(001)面)平行的方向的晶格常数对应的反晶格空间的方向即Qx方向，图18的纵轴表示，与实际空间中的Si(001)面垂直的方向对应的反晶格空间的方向即Qz方向。
如图18所示，实施例的膜结构体的X射线反晶格空间映射中，各反晶格点，未以原点为中心环状地分布，而作为点在分布。基于此，确认到实施例的膜结构体所具有的各层，在相互正交的3个方向的任意方向上均进行取向，即三维地取向，进行了外延生长。
另外，如图18所示，在实施例的膜结构体的X射线反晶格空间映射中，分别表示PZT膜的PZT(110)面、衬底的Si(220)面以及PZT膜的PZT(112)面的各个的3个反晶格点，沿Qz方向排列。基于此，确认到实施例的膜结构体所具有的PZT膜进行了外延生长。进一步推测到，相对于与42°的旋转Y切割Si衬底的表面成42°的角度的Si衬底的Si(100)面(也称Si(001)面)垂直的PZT膜的PZT(110)面、和相对于该Si(001)面垂直的Si(110)面相互平行。
还有，在实施例中，使用42°的旋转Y切割Si衬底。但是，尽管省略了详细的说明，但替代42°的旋转Y切割Si衬底，使用36°的旋转Y切割Si衬底以及48°的旋转Y切割Si衬底时，以及，使用用图3说明的SOI衬底作为衬底11时，也得到与使用42°的旋转Y切割Si衬底时大致相同的结果。因此，确认到使用36°～48°的旋转Y切割Si衬底的任意切割角的Si衬底时，以及，使用用图3说明的SOI衬底作为衬底11时，得到大致相同的结果。
以上，基于本发明者进行的发明的实施方式具体地进行了说明，但本发明不是限定于前述实施方式，可以在不脱离其要旨的范围内进行种种变更，这不用多说。
本发明的思想范畴中，本领域技术人员能够想到各种的变更例以及修正例，可以理解这些变更例以及修正例也属于本发明的范围。
例如，对于前述的各实施方式，本领域技术人员尽管适当地进行构成要素的追加、删除或设计变更，或者进行工序的追加、省略或条件变更，只要具备本发明的主旨，就包含于本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种膜结构体，其具有：衬底、和形成于所述衬底上的缓冲膜，
所述衬底为SOI衬底，所述SOI衬底包含：由36°～48°的旋转Y切割Si衬底、或者36°～48°的旋转Y切割Si衬底形成的基体；所述基体上的绝缘层；和由所述绝缘层上的Si膜形成的SOI层，
所述SOI层的上表面的晶面的密勒指数，与所述基体的上表面的晶面的密勒指数相同，
所述缓冲膜包含在所述衬底上外延生长的ZrO2。
2.根据权利要求1所述的膜结构体，其中，具有在所述缓冲膜上外延生长的金属膜。
3.根据权利要求2所述的膜结构体，其中，所述金属膜包含Pt。
4.根据权利要求2或3所述的膜结构体，其中，具有在所述金属膜上外延生长的SRO膜。
5.根据权利要求2或3所述的膜结构体，其中，具有在所述金属膜上外延生长的压电体膜。
6.根据权利要求4所述的膜结构体，其中，具有在所述SRO膜上外延生长的压电体膜。
7.根据权利要求4所述的膜结构体，其中，在所述膜结构体的面内X射线衍射图案中，观测到分别表示所述SRO膜的SRO(110)面的2个衍射峰。
8.根据权利要求1所述的膜结构体，其中，具有在所述缓冲膜上外延生长的压电体膜。
9.根据权利要求5或6所述的膜结构体，其中，所述压电体膜包含PZT、AlN、LiTaO3或者LiNbO3。
10.根据权利要求6所述的膜结构体，其中，所述压电体膜为包含PZT的PZT膜，
在所述膜结构体的面内X射线衍射图案中，观测到分别表示所述PZT膜的PZT(213)面的2个衍射峰。
11.根据权利要求10所述的膜结构体，其中，
在所述膜结构体的X射线反晶格空间映射中，分别表示所述PZT膜的PZT(110)面、所述衬底的Si(220)面以及所述PZT膜的PZT(112)面的各个的3个反晶格点沿Qz方向排列。
12.一种膜结构体的制造方法，具有：
步骤(a)，准备衬底；
步骤(b)，在所述衬底上形成缓冲膜，
在所述步骤(a)中，准备SOI衬底，所述SOI衬底包含：由36°～48°的旋转Y切割衬底、或者36°～48°的旋转Y切割Si衬底形成的基体；所述基体上的绝缘层；和由所述绝缘层上的Si膜形成的SOI层，
所述SOI层的上表面的晶面的密勒指数，与所述基体的上表面的晶面的密勒指数相同，
在所述步骤(b)中，形成包含在所述衬底上外延生长的ZrO2的所述缓冲膜。
13.根据权利要求12所述的膜结构体的制造方法，其中，具有步骤(c)，形成在所述缓冲膜上外延生长的金属膜，
所述金属膜包含Pt。
14.根据权利要求13所述的膜结构体的制造方法，其中，具有步骤(d)，形成在所述金属膜上外延生长的SRO膜，
在所述膜结构体的面内X射线衍射图案中，观测到分别表示所述SRO膜的SRO(110)面的2个衍射峰。
15.根据权利要求13所述的膜结构体的制造方法，其中，具有步骤(e)，形成在所述金属膜上外延生长的压电体膜，
所述压电体膜包含PZT、AlN、LiTaO3或者LiNbO3。
CN202211430242.5A 2021-11-26 2022-11-15 膜结构体及其制造方法 Pending CN116193968A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021191779A JP2023078587A (ja) 2021-11-26 2021-11-26 膜構造体及びその製造方法
JP2021-191779 2021-11-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116193968A true CN116193968A (zh) 2023-05-30

Family

ID=84358905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211430242.5A Pending CN116193968A (zh) 2021-11-26 2022-11-15 膜结构体及其制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230172069A1 (zh)
EP (1) EP4188060A1 (zh)
JP (1) JP2023078587A (zh)
CN (1) CN116193968A (zh)
TW (1) TW202336299A (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000315935A (ja) * 1999-04-28 2000-11-14 Asahi Chem Ind Co Ltd 半導体型表面弾性波コンボルバおよび通信装置
JP6910631B2 (ja) 2016-11-15 2021-07-28 アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 膜構造体及びその製造方法
JP7011760B2 (ja) 2016-11-15 2022-01-27 アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 膜構造体の製造方法
CN112868178A (zh) * 2018-10-17 2021-05-28 日本碍子株式会社 接合体及弹性波元件

Also Published As

Publication number Publication date
EP4188060A1 (en) 2023-05-31
US20230172069A1 (en) 2023-06-01
JP2023078587A (ja) 2023-06-07
TW202336299A (zh) 2023-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5035378B2 (ja) 圧電薄膜素子及びその製造方法、並びに圧電薄膜デバイス
US8310135B2 (en) Piezoelectric thin film element and piezoelectric thin film device including the same
US11527706B2 (en) Film structure body and method for manufacturing the same
US9246080B2 (en) Ferroelectric thin film and method for producing same
US20230257869A1 (en) System for depositing piezoelectric materials, methods for using the same, and materials deposited with the same
TWI755922B (zh) 具有pmnpt層的壓電裝置之製造
JP7307302B2 (ja) 膜構造体及びその製造方法
JP4815922B2 (ja) 圧電薄膜振動子およびそれを用いた駆動装置および圧電モータ
CN102823007B (zh) 压电薄膜器件及其制造方法以及压电薄膜装置
US9157378B2 (en) Method for manufacturing piezoelectric element and piezoelectric element manufactured using same
CN116193968A (zh) 膜结构体及其制造方法
Picco et al. Piezoelectric materials for MEMS
WO2017018222A1 (ja) 圧電体膜及びその製造方法、バイモルフ素子、圧電体素子及びその製造方法
WO2017018078A1 (ja) スパッタリング装置及び絶縁膜の製造方法
US20130228454A1 (en) Ferroelectric Thin Film, Method for Producing Ferroelectric Thin Film, Method for Producing Piezoelectric Element
WO2023210308A1 (ja) 膜構造体及びその製造方法
US20130168233A1 (en) Apparatus and methods for heteroepitaxial growth using pulsed laser and sputtering deposition with real-time, in situ rheed imaging
Vergeer Structure and functional properties of epitaxial PBZRxTI1-xO3 films
JP2012004396A (ja) 圧電体膜の製造方法とそれを用いた圧電体素子
JP2003017767A (ja) 圧電素子
Huang Symmetry and functional properties of clamped Pb (Zr0. 6Ti0. 4) O3 tuned by thermal strain and electrostatics effects
JPH0637352B2 (ja) リチウム酸化物系単結晶薄膜の製法
JP2007188954A (ja) 圧電薄膜素子
JPH06224182A (ja) 薄膜形成装置
JP5080219B2 (ja) 薄膜形成装置、半導体装置の製造装置、及び薄膜形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication