JP2001152360A - セラミックス誘電体膜の形成方法、セラミックス誘電体膜／基板の積層構造体、及び電気−機械変換素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超微粒子をノズルを介して基板に噴射させて
膜を形成するガスデポジション法において、各種成膜条
件の最適化を図ることにより、安定した膜質を提供す
る。 【解決手段】 ガスデポジション法における膜体積原理
を解明し、各工程における成膜条件を抽出してその最適
化を行った。ガスデポジション法は、真空槽５０の内部
でセラミックス粉体を含むエアロゾルをノズル５４から
噴射させ、マスク５３のパターン開口を通して基板ホル
ダ５２に保持された基板に対して膜形成を行うもので、
本願では、各工程の最適化条件として、セラミックス粉
体の形状特性，エアロゾル形成室３０における圧力及び
配管構成，成膜室におけるエアロゾルの噴射速度，成膜
室５０における圧力，成膜用の基板の素材と基板温度，
基板厚さ，形成する膜の膜圧，セラミックス粉体の素
材，膜形成したセラミックス膜への後処理条件等を抽出
し、各条件において最適範囲を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス誘電
体膜の製造方法、セラミックス誘電体膜／成膜用基板の
積層構造体、及び電気−機械変換素子に関し、より詳細
にはガスデポジション法によるセラミックス（主に誘電
体セラミックス，圧電セラミックス）の膜形成技術に関
し、主にＳｉ基板上に形成される誘電体セラミックス厚
膜、圧電セラミックス厚膜が形成された、基板材料を所
望する形状に加工することでなるアクチュエータ、もし
くはセンサ等に応用可能な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスデポジション法は、例えば、特許第
１６６０７９９号に記されている超微粒子を用いた膜形
成法であって、真空蒸着法と同様に金属加熱源および真
空容器を配置させ、金属蒸気から超微粒子を形成し、こ
の超微粒子からなる膜を形成する方法である。この様な
ガスデポジション法による金属膜の形成はＮｉ，Ｃｕな
どの配線材料で実用化され、具体的には各種プリント配
線基板の断線修復や半導体装置における表面実装用パッ
ド電極の形成などに適用されている。

【０００３】一方、金属材料とは異なり酸化物セラミッ
クス材料の超微粒子を用いた膜形成も提案されている。
例えば、特開平３−９３６０６号公報には、Ｂｉ−Ｐｂ
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏからなる酸化物超伝導厚膜の形
成法が示されている。また特開平４−１８８５０３号公
報では、ＢａＴｉＯ₃セラミックス誘電体厚膜とこの耐
圧を確保する為の高分子塗膜の複合膜に関する形成法が
記されている。特開平６−９３４１８号公報では、広範
な微粒子材料を用い、ガスデポジション法にてパターン
化された厚膜を形成する方法が記されている。

【０００４】また特開平８−２３０１８１号公報、及び
特開平８−２６７７６３号公報では、ガスデポジション
法により鉛系圧電セラミックス素子を形成し、これを用
いたインクジェット用プリンターヘッドへの展開が記さ
れている。また特開平９−２６８３７８号公報において
は、ガスデポジション中の基板装着ステージを稼動さ
せ、簡易に大面積の膜形成を得る作製方法が記されてい
る。また本発明者らにより出願された特開平１０−２０
２１７１号公報においては、超微粒子をノズルから基板
に噴射する時の膜堆積によるノズル／膜表面距離関係を
一定に保つことで微細形状物を得る作製法及びその装置
について開示されている。

【０００５】粉体および粉末冶金Ｖｏｌ.４２ Ｎｏ.３
（１９９５）３１４においては、強誘電体ジルコン酸チ
タン酸鉛（ＰＺＴ）をＮｉ膜を堆積したＳｉ基板上に室
温でガスデポジション成膜し、比誘電率、絶縁抵抗特性
を向上させる為の熱処理を施すことが報告されている。
またＰＺＴ膜はＪｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏ
ｌ．３６（１９９７）１１５９においてＰｔ膜を堆積し
たＳｉ基板上に、基板温度７００℃にてガスデポジショ
ン成膜し、その後９００℃程の高温にて熱処理を施し、
強誘電ヒステリシス特性や圧電性に起因したインピーダ
ンス共振特性が示されている。

【０００６】以上のごとくに、既報告例は多数あるもの
の、酸化物微粒子を用いたガスデポジション法による膜
形成は多数の課題を有し、実用化にいたっていない。す
なわち金属超微粒子成膜の工業的成功と比較して、その
技術の完成度は低いものである。

【０００７】本発明が適用される酸化物超微粒子を用い
たガスデポジション法は図１に示す装置により実行され
る。Ｈｅ，Ｏ₂ガスやＡｉｒ（空気）、またはこれら混
合ガスをキャリアガスとして供給するためのガスボンベ
１０、及びエアロゾル形成室までのガス搬送管２０、超
微粒子粉体ｐを入れた容器に加振機構を設置し、固体
（超微粒子）気体永久懸濁状態、いわゆるエアロゾルを
形成するエアロゾル形成槽３０、形成されたエアロゾル
を捕獲してノズル５４まで搬送する管４０、真空排気装
置６０、その真空排気装置６０により減圧状態を形成す
る真空槽５０から構成され、真空槽５０には、膜形成基
板を移動させるＸ−Ｙ−Ｚθステージ５１と、基板ホル
ダ５２と、マスクパターン５３と、エアロゾルを射出す
るノズル５４とが配されている。

【０００８】図１０は、従来報告などにより示された条
件、または本発明者らの開発初期に見られたガスデポジ
ション法における成膜の不安定性を示すチャートであ
る。これはＰＺＴ粉体を用いキャリアガス（搬送気体）
流量を変化させた場合の例である。図１０に示すものは
接触式段差計の測定結果であり、粒子衝突領域での窪み
が観察される。流量４ＳＬＭ時には成膜がなされ、一方
図示するごとくの８ｌ／ｍｉｎや１３.５ｌ／ｍｉｎの
流量では、基板が衝突粒子によりブラストされ、成膜に
は至らない事を示している。

【０００９】同一粉体を用いても、搬送気体流量のみを
変化させただけで、成膜もしくはブラストというような
相反する結果が導かれる。この事は、成膜条件の適正化
が成されなければ成膜は実行できないことを示す証拠で
ある。そして、安定した成膜を実行するには、用いる粉
体の素性、膜堆積に寄与する粉体の分級、ノズル噴射時
の粉体速度、及びこれらを実現させる為のエアロゾル形
成室及び膜堆積室の圧力、膜堆積させる為の基板種、及
び基板種に対応した成膜時の基板温度等の条件の最適化
がなされなければ、再現性のある成膜には至らない。

【００１０】またセラミックス誘電膜として鉛系圧電セ
ラミックスからなる厚膜を形成する場合、その圧電性発
現の為の成膜後の熱処理条件、及び分極条件の適正化が
必要になる。さらに付け加えて、従来既報ではこれら詳
細な条件の記述は示されていない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き実情に鑑みてなされたものであり、超微粒子をノズル
を介して基板に噴射させて膜を形成するガスデポジショ
ン法において、制御しなければならない各種成膜条件の
適正化をはかり、この手法による安定した膜質の提供を
はかることを目的とするものである。以下に各請求項に
対応した目的を記載する。

【００１２】請求項１の発明は、ガスデポジション成膜
法にふさわしい微粒子粉体を提供すること、請求項２の
発明は、エアロゾル形成室の適正な圧力条件を提供する
こと、請求項３の発明は、エアロゾル取り出し管の位置
の適正な条件を提供すること、請求項４の発明は、ノズ
ル孔から噴射する粒子の適正な速度条件を提供するこ
と、請求項５の発明は、成膜室の適正な圧力条件を提供
することを目的とするものである。

【００１３】請求項６ないし８の発明は、成膜に用いる
基板種と、その基板に依存する成膜温度条件とを提供す
ること、請求項９の発明は、本発明のガスデポジション
成膜法により形成する適正な膜厚範囲を提供すること、
請求項１０の発明は、本発明のガスデポジション成膜法
より形成する誘電体セラミックス膜として鉛系圧電セラ
ミックスを用いること、請求項１１の発明は、強誘電性
を発現させるための圧電セラミックス膜に対する効果的
な熱処理条件を提供すること、請求項１２の発明は、圧
電セラミックスにおいて、圧電特性を出現させる為の効
果的な分極条件を提供することを目的とするものであ
る。

【００１４】請求項１３の発明は、高効率化を図ったユ
ニモルフ素子としての圧電膜／金属製基板積層構造体を
提供すること、請求項１４の発明は、最適な加工法によ
り作製された圧電膜／Ｓｉ基板積層構造体を提供するこ
と、請求項１５の発明は、高効率化を図ったユニモルフ
素子としての圧電膜／セラミックス製基板積層構造体を
提供すること、請求項１６の発明は、圧電膜／基板積層
構造の電気−機械変換素子を提供することを目的とする
ものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、基板
上にガスデポジション法を用いてセラミックス誘電体膜
を形成する方法において、膜形成を行うセラミックス誘
電体として、比表面積が１.０〜１０ｍ²／ｇ、または光
散乱法より求められる平均粒径が０.１〜２μｍ、また
は走査型電子顕微鏡観察により求められる平均粒径が
０.０８〜１.２μｍの値を有するセラミックス粉体を用
いることを特徴としたものである。

【００１６】請求項２の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、膜形成を行うセラミックス誘電体を含んだエア
ロゾルを形成するためのエアロゾル形成室の圧力を１０
０〜７６０Ｔｏｒｒ（１.３３３２２×１０⁴〜１.０１
３２４７２×１０⁵Ｐａ）の範囲にて制御し、振動攪拌
及びキャリアガスの導入により前記エアロゾルを形成す
ることを特徴としたものである。

【００１７】請求項３の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、膜形成を行うセラミックス誘電体を含んだエア
ロゾルを形成するためのエアロゾル形成室のキャリアガ
ス導入孔を、該エアロゾル形成室に導入したセラミック
ス誘電体に埋没せしめ、かつ振動撹拌により形成される
エアロゾルを取り出す取り出し管の先端と該セラミック
ス誘電体の表面との距離が５〜１００ｍｍとなるように
設定した状態で前記エアロゾルを形成することを特徴と
したものである。

【００１８】請求項４の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、ノズル孔からセラミックス誘電体を含むエアロ
ゾルを噴射し、かつ前記セラミックス誘電体の噴射速度
を５０〜４５０ｍ／ｓの速度範囲で制御して、該セラミ
ックス誘電体により成膜用基板上に膜形成を行うことを
特徴としたものである。

【００１９】請求項５の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、成膜室の圧力を０.１〜８０Ｔｏｒｒ（１.３３
３２２×１０¹〜１.０６６５７６×１０³Ｐａ）の範囲
に設定した状態で、セラミックス誘電体により成膜用基
板上に膜形成することを特徴としたものである。

【００２０】請求項６の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、成膜用基板として金属材料からなる金属基板を
用い、膜形成時の基板温度を室温〜４００℃の範囲とす
ることを特徴としたものである。

【００２１】請求項７の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、成膜用基板として電極膜を堆積したＳｉ基板を
用い、膜形成時の基板温度を４００〜７００℃の範囲と
することを特徴としたものである。

【００２２】請求項８の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、成膜用基板として電極膜を堆積したセラミック
ス基板を用い、膜形成時の基板温度を室温〜８５０℃の
範囲とすることを特徴としたものである。

【００２３】請求項９の発明は、請求項１ないし８のい
ずれかの発明において、セラミックス誘電体膜の膜厚を
２〜１０００μｍの範囲とすることを特徴としたもので
ある。

【００２４】請求項１０の発明は、請求項１ないし９の
いずれかの発明において、前記セラミックス誘電体とし
て、その組成に鉛を含む圧電セラミックス材料を用いる
ことを特徴としたものである。

【００２５】請求項１１の発明は、請求項１０の発明に
おいて、成膜用基板上に形成した前記圧電セラミックス
の膜に、４００〜１０００℃の温度範囲にて熱処理を施
すことを特徴としたものである。

【００２６】請求項１２の発明は、請求項１０または１
１の発明において、前記圧電セラミックスの膜上に電極
膜を配置し、４０〜１００ｋＶ／ｃｍの直流電界にて分
極処理を施すことを特徴としたものである。

【００２７】請求項１３の発明は、請求項６及び９ない
し１２のいずれか１に記載のセラミックス誘電体膜の形
成方法により作製したセラミックス誘電体膜／成膜用基
板の積層構造体であって、前記金属基板として、１０〜
１０００μｍの範囲の厚さの金属基板を用いることを特
徴としたものである。

【００２８】請求項１４の発明は、請求項７及び９ない
し１２のいずれか１に記載のセラミックス誘電体膜の形
成方法により作製したセラミックス誘電体膜／成膜用基
板の積層構造体であって、前記Ｓｉ基板の膜堆積面の裏
面側より、該Ｓｉ基板に対し部分的にエッチング処理を
施してなることを特徴としたものである。

【００２９】請求項１５の発明は、請求項８ないし１２
のいずれか１に記載のセラミックス誘電体膜の形成方法
により作製したセラミックス誘電体膜／成膜用基板の積
層構造体であって、前記セラミックス基板として、１０
〜１０００μｍの範囲の厚さのセラミックス基板を用い
ることを特徴としたものである。

【００３０】請求項１６の発明は、請求項１３ないし１
５のいずれか１に記載のセラミックス誘電体膜／成膜用
基板の積層構造体からなる電気−機械変換素子である。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明は酸化物微粒子を用いたガ
スデポジション法の膜堆積原理の解明を行い、その原理
に基づき各工程における条件の抽出を完了した。結果と
して適正化された条件でのみ再現性の高い膜形成が可能
になった。

【００３２】（請求項１の発明）比表面積が１.０〜１
０ｍ²／ｇ、または、光散乱法より求められる平均粒径
が０.１〜１μｍ、または、走査型電子顕微鏡観察によ
る平均粒径が０.０８〜１.２μｍの値を有するセラミッ
クス粉体を用いることで、再現性の高い膜形成を行うこ
とができる。例えば、セラミックス粉の比表面積が１０
ｍ²／ｇを越える場合には、粉体が降り積もった様な、
いわゆる圧粉体しか形成することができず、この圧粉体
は容易に剥離することが可能であり、基板に対し強固な
接着力を有する緻密な膜形成には至らない。

【００３３】一方、比表面積１.０ｍ²／ｇより小さい値
を有するセラミックス粉体の場合、またはＳＥＭ（走査
型電子顕微鏡）観察で平均粒径１.２μｍ以上のセラミ
ックス粉体の場合、または他の計測手法により比較的粗
い粒子を用いた場合の成膜においては、ブラスト作用に
より基板のエッチングが発生し、膜形成には至らない。

【００３４】上記の比表面積はＢＥＴ法により求める。
また光散乱法は界面活性剤としてポリオキシエチレンオ
クチルフェニルエーテルを添加した０.２ｗｔ％水溶液
に粉体を添加し、強力超音波ホモジナイザーにて３分間
分散し、市販の計測器（例えば日機装ＭＩＣＲＯＴＲＡ
Ｃ−ＵＰＡ１５０）を用いて３０秒以内に計測を終了さ
せ、データを得る。本発明による光散乱法による平均粒
径は、平均体積径を意味する。走査型電子顕微鏡にはＦ
Ｅ−ＳＥＭを用い、写真倍率２００００倍の像を各視野
で撮影し、インターセプト法により粒子試料数１００個
以上の測長を行い、相加平均にて算出する。

【００３５】（請求項２の発明）ガスデポジション成膜
装置において、エアロゾル形成室の圧力を検出する機構
を付与し、この圧力範囲の適正値を求めた。粉体のハン
ドリングでは配管内の粉体析出による目詰まりが頻繁に
発生するが、これは安定したエアロゾル供給、ひいては
成膜速度の安定性に影響を及ぼす。ここでは単に、この
エアロゾル形成室の圧力をモニタするのみではなく、供
給ガス、吸引ガス、及び各々の収支により決定される圧
力の特定範囲にて、目詰まりしない圧力領域が存在する
ことが判明した。この限定された圧力内で成膜を実施す
ることで、再現性のある成膜が確保できる。

【００３６】エアロゾル形成室の圧力検知手段として、
形成室もしくは形成室と真空ポンプ間の配管経路に圧力
計を設置する。この時用いる圧力計としては全圧計でダ
イアフラムの圧力受信部の変形による静電容量の変化に
より圧力を換算する方式のものが好ましい。圧力が適正
値の範囲外である場合、実用的な成膜速度が得られな
い。

【００３７】（請求項３の発明）ガスデポジション成膜
装置のエアロゾル形成室にセラミックス粉体を導入して
配し、キャリアガス導入孔をこの粉体内に埋設させ、振
動攪拌によりエアロゾルを形成する。また形成したエア
ロゾルを取り出す引出し管が、粉体表面／引出し管孔距
離５〜１００ｍｍの範囲にて設置することにより、分級
効果を高め、ガスデポジションに最適な粉体の選別を効
率よく実施させる。

【００３８】エアロゾル形成室は、外部から粉体の状態
が確認できるように、ガラスなどの透明容器とすること
が好ましい。この容器の約１／３以下の容積で粉体を設
置する。キャリアガス導入管としてステンレス製１／８
ｉｎｃｈの管を用い、その吹き出し口を粉体内に埋設す
る。またエアロゾル吸入口管としては１／４ｉｎｃｈの
管を用い、その吸入口位置は、粉体面より特定の距離を
持つように配置する。また加振手段として偏芯カムによ
る回転運動にて上下振動を発生させ、この振動方向に対
して容器を斜めに保持することにより、効率よく粉体の
加振を行っても良い。またキャリアガスの吹き出し効果
と振動とにより、粉体内での定在波運動が生じる。この
運動は粒度分布を持つ粉体の分級に役立つ。さらに吸入
口の粉体面からの位置を最適化することにより、効率よ
く所望する粉体（すなわち成膜に寄与する粉体）を取り
出すことが可能になる。

【００３９】後述の実施例にて具体例を示すが、上記の
吸入口と粉体面との距離は、用いる粉体密度に依存して
変化する。例えば酸化チタン粒子の場合では最長１００
ｍｍ、またジルコン酸チタン酸鉛の場合３０ｍｍの距離
に最適値が存在する。これら距離から離れる場合、成膜
速度が低下して実用に即さない。一方距離を近づけた場
合、成膜に寄与しない比較的大きい粒子も吸引されてし
まい、このような粒子によるブラスト効果が発生して安
定した成膜は得られない。

【００４０】（請求項４の発明）成膜のためにノズル孔
から噴射する粒子の速度を５０〜４５０ｍ／ｓの範囲と
することで、安定した成膜を実行することができる。上
述したごとくの条件で形成されたエアロゾルをノズル開
口部から如何ほどの速度で噴射させるかが重要となる
が、その第１の指標として、断熱膨張の式より気体流の
速度を見積もることが出来る。すなわちマスフローコン
トローラにて、用いるキャリアガスの標準状態における
体積流速を制御し、成膜室の圧力をモニタする。先述の
式とノズル開口面積との単純計算により、単位時間当た
りの速度が算出される。またエアロゾル気流中の粒子速
度を測定する。

【００４１】粒子速度が低い場合、粒子が基板に衝突す
る時に発生するエネルギーが低いため、密着力が高くか
つ緻密な膜形成には至らない。一方、範囲を超える高速
な粒子速度で成膜を行った場合、粉体の成膜効果とブラ
スト効果との競合になり、実用的な成膜速度が得られな
いことや、さらには基板のエッチングが発生する。

【００４２】（請求項５の発明）成膜室の圧力を０.１
〜８０Ｔｏｒｒ（１.３３３２２×１０¹〜１.０６６５
７６×１０³Ｐａ）の範囲として成膜することで安定し
た成膜を実行することができる。エアロゾルの均一な流
れを形成するために、成膜室の真空度は厳密に制御され
なければならない。真空排気速度が一定の場合、真空室
の圧力はキャリアガス流量、及びノズル開口面積の因子
により決定される従属的なパラメータである。しかし、
ガスデポジションに好ましい粒子速度を実現させる場
合、排気装置（真空ポンプ）と成膜室との間に排気速度
規制弁、いわゆるコンダクタンスバルブを設け、先述因
子とは独立させたパラメータとして最適範囲を求めるこ
とができる。また、他の手段として、エアロゾルのノズ
ル孔を介しての真空槽への気体導入のほかに、他の気体
（粉体を含まずキャリアガスのみ）の導入経路を真空槽
内に設け、気体導入を行うことで拮抗させることができ
る。成膜室圧力が低真空の場合、密着力が高くかつ緻密
な膜形成には至らず、高真空の場合、基板エッチングが
発生する。

【００４３】（請求項６の発明）成膜を行う基板として
金属材料からなる成膜用基板を用い、ガスデポジション
成膜時の基板温度を室温〜４００℃の温度範囲とするこ
とにより、安定した成膜を実行することができる。基板
に衝突する粒子は、その粒子の持つ運動エネルギーが粒
子付着／及び膜形成エネルギーに変換される。基板と膜
の付着強度は適正化された条件の下、強固な付着と高緻
密体膜の形成に寄与する。更にこの膜形成工程中に外部
より数種のエネルギーを加えることは、膜の付着力と緻
密性に寄与する。具体的には基板加熱による熱エネルギ
ーの付与、レーザー照射、もしくはオゾンビーム照射な
どの光／化学エネルギーなどが有効であり、特に基板加
熱による熱エネルギー付与は装置の簡便さ等の面から好
適である。各種基板上に成膜を試みた場合、基板の種類
に応じて適正な温度範囲が存在する。例えば、Ｓｉウェ
ハやガラス、セラミックス基板では室温成膜において十
分な密着膜が得られ、またステンレス、インバー、銅な
どの金属製基板では、基板温度の上昇に伴い良好な膜が
得られる。ただし、４００℃より高温で成膜した場合、
熱応力による成膜時の膜剥離や、基板の変質を招く。ま
た堆積するセラミックス粉体との反応が生じて好ましく
ない。

【００４４】（請求項７の発明）成膜を行う基板とし
て、電極膜を堆積したＳｉ基板を用い、ガスデポジショ
ン成膜時の基板温度を４００〜７００℃の温度範囲とす
すことにより、安定した成膜を実行することができる。
Ｓｉ基板は、３次元加工性に優れた基板であり、マイク
ロマシーン用基体として使用されている。従ってＳｉ基
板を用いたセラミックス膜の形成はマイクロマシーン素
子の形成に有効である。またＳｉ基板に電極膜を堆積し
た構成でセラミックス膜を積層させた構成も、同様に有
効である。

【００４５】電極材料として熱的に安定なＰｔ材料を用
いた場合には、特に基板加熱範囲が重要になる。Ｓｉ基
板にＰｔ膜を堆積する場合、電気的絶縁性を確保するた
めにあらかじめＳｉ熱酸化膜を生成させ、電極を堆積す
る場合もある。ＳｉあるいはＳｉＯ₂膜とＰｔ膜は膜密
着力に乏しく容易に膜剥離を生じる。従って、両者に
（Ｓｉ，ＳｉＯ₂とＰｔ）密着性の良好な膜を介在させ
る。具体的にはＴｉ、Ｔａ、及びこれらの窒化物膜が有
効である。具体的な成膜はスパッタリング等の手法にて
形成することができる。

【００４６】また、電気的絶縁性を図るために、ＳｉＯ
₂以外に、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ｔａ₂Ｏ₅等の膜を用いても良い。
特に後述するＳｉ基板の加工において、これら膜（さら
に多層化させた膜）はエッチング加工時の保護膜として
利用できることが挙げられる。また基板側の最表面材料
をスパッタリングによるＰｔ薄膜で実行した場合、室温
成膜では十分な密着膜が得られない。一方、４００℃程
の加熱成膜ではその様な問題は生じなかった。また、７
００℃を越える成膜温度では、電極膜の剥離が発生す
る。

【００４７】（請求項８の発明）成膜を行う基板とし
て、電極膜を堆積したセラミックス基板を用い、ガスデ
ポジション成膜時の基板温度を室温〜８５０℃の温度範
囲とすることにより、安定した成膜を実行することがで
きる。セラミックス基板上に電極膜を配置し、その上に
ガスデポジション膜を堆積させることも可能である。セ
ラミックス材料としては、高い破壊靭性を有する部分安
定化ジルコニアセラミックスや、構造材料として広く用
いられいるアルミナセラミックスなどが好適であるが、
プロセス工程中の熱処理に対し、耐性を有しているこ
と、ならびに後述する膜厚での製法が容易であるセラミ
ックス材料であれば、特に限定されるものではない。

【００４８】上記のごとくのセラミックス上に電極膜を
配置するが、例えば市販のＰｔペーストをスクリーン印
刷法にて印刷・焼成により形成する方法が簡便である。
またこの様な手法によればＰｔ以外にも、Ｎｉ、Ａｇ、
Ｐｄ、またその合金であるＡｇ／Ｐｄ等を用いても良
い。またガスデポジション法による膜形成では、用いる
電極材料により成膜時の基板温度が変化する。また膜密
着性は基板温度の増加に伴って強固な密着膜が得られる
ものの、電極種の兼ね合いで室温でも膜形成の可能な場
合が存在する。これらペースト材から形成される電極の
耐熱性は、印刷後の焼成温度、すなわちＰｔであれば１
３００℃、Ａｇ／Ｐｄ，Ｎｉであれば９００℃が確保さ
れている。しかし、成膜時に９００℃以上の基板温度で
成膜を実行することは装置に負荷がかかり好ましくな
い。

【００４９】（請求項９の発明）セラミックス誘電体膜
の膜厚を２〜１０００μｍの範囲とすることにより安定
した成膜を実行することができる。一般に基板上に形成
した膜は、複数の要因による内部応力を有する。基板と
膜の熱膨張率差に起因した熱応力、膜成長過程に起因す
る真応力等が主たる要因で、この応力は膜厚の増加に伴
い単純に比例して増加する。このような応力の増加に伴
って膜が基板から剥がれる事故が発生する。本発明の実
用上の有効膜厚は２μｍ以上の膜厚であり、この程度の
厚さであれば膜剥離は発生しないものの、後述のアクチ
ュエータ応用、またはその他でミリメートルに及ぶ厚さ
が要求される場合がある。ガスデポジション条件の適正
化により、無限に厚い膜の作製が可能であるが、ミリメ
ートルに及ぶ厚さであれば、従来のバルクセラミックス
の接着等の方法により構造体を製造することも可能であ
り、ガスデポジション法を採用するメリットはあまりな
い。従って実用上の上限は１ｍｍ（１０００μｍ）以下
として見積もることができる。

【００５０】（請求項１０の発明）膜形成を行う誘電体
セラミックスとして、その組成に鉛を含む圧電セラミッ
クスス材料を用いる。誘電体セラミックス材料の中で、
電気エネルギーを機械エネルギーに変換する（またはそ
の逆で、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する）
機能を有するものを圧電セラミックスと呼ぶ。圧電セラ
ミックスとしては各種の材料が報告されているが、入力
された電気エネルギーを機械的な歪みに変換する、また
はその逆の機械的な応力を電気信号に変換する効率の面
から、特に鉛元素を有する圧電セラミックス材料が好ま
しい。

【００５１】具体的にはジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃：以下単にＰＺＴとする）や、この
ＰＺＴに他の成分としてＰｂ（Ｎｉ_0.33Ｎｂ_0.67）Ｏ₃
を加えたＰＮＮ−ＰＺ−ＰＴ、Ｐｂ（Ｍｇ_0.33Ｎ
ｂ_0.67）Ｏ₃を加えたＰＭＮ−ＰＺ−ＰＴや、Ｐｂ元素
をＢａ，Ｓｒで置換した変性ＰＺＴ、また電気特性の安
定性を図るためにＮｂ₂Ｏ₅，Ｓｂ₂Ｏ₅を添加材としてＰ
ＺＴに加えた組成や、機械的強度を確保する為にＭｎＯ
₂を添加したＰＺＴからなるものが挙げられる。

【００５２】（請求項１１の発明）成膜した圧電セラミ
ックス膜に４００〜１０００℃の温度範囲にて熱処理を
施すことにより、安定した強誘電特性を出現させること
ができる。圧電セラミックスの圧電性は、強誘電体分域
構造にその特性が由来している。ガスデポジション法に
よる鉛系圧電セラミックス膜は、成膜時の微粒子衝突に
より、この強誘電体分域構造にダメージを受けている。
これはラマン分光分析により酸素８面体構造に起因する
吸収ピークのシフトより定性的に判断できる。酸素８面
体構造における酸素欠陥は、強誘電体分域運動のピン止
め作用を呈し、低い比誘電率や交番電界に対する分極対
応（Ｐ−Ｅヒステリシス特性）の低下を導く。

【００５３】成膜後の膜比誘電率は低く（バルク値と比
較して）、熱処理を施すことにより強誘電体分域の酸素
欠陥が修復され、比誘電率、ヒステリシス特性の飛躍的
な向上がもたらされる。この処理条件は、大気雰囲気中
のアニール処理によりなされる。アニール温度が４００
℃より低い場合、十分な効果が得られず、また１０００
℃より高い場合には下地基板と圧電膜が反応するので好
ましくない。

【００５４】（請求項１２の発明）成膜した圧電セラミ
ックス膜上に電極膜を配置させ、分極処理条件４０〜１
００ｋＶ／ｃｍの直流電界にて分極処理を施すことによ
り優れた圧電特性を出現させることができる。上述した
ごとくに熱処理された膜は、分極処理を行うことで圧電
性を出現させることが可能になる。分極処理とは、圧電
膜の上下に電極を配置し、直流電圧を印加して強誘電分
域を直流電界方向に揃えさせる処理法である。分極条件
は、用いる圧電セラミックス組成のキュリー点と抗電界
により決定されるものである。通常のバルクセラミック
スの場合、特にＰＺＴ（５２／４８）（即ちＰｂ（Ｚｒ
_0.52Ｔｉ_0.48）Ｏ₃）では１２５℃、２０ｋＶ／ｃｍの
電界強度で約２０分印加される。またＰＮＮ−ＰＺ−Ｐ
ＴやＰＭＮ−ＰＺ−ＰＴでは特に加熱しなくても良い。
また電界強度は２０ｋＶ／ｃｍで時間は６０秒程度で良
い。

【００５５】またＭｎを添加したＰＺＴでは、上述した
ごとくの温度、電界強度及び処理時間にて電界を印加し
た後、電界を印加したまま室温まで冷却する（即ち電界
冷却）方法が知られている。厳密な分極処理条件は、分
極後のエージング効果などで適正化が検討されるもので
ある。バルクセラミックスでのこれら知見は、概ね２０
〜２５ｋＶ／ｃｍの電界強度にて分極処理がなされる。
特に３０ｋＶ／ｃｍ以上においては、素子の破壊や分極
後の空間電荷の発生とこれによる逆電界効果によるエー
ジング特性の劣化が発生し、好ましくない。

【００５６】一方、ガスデポジション法により形成され
た圧電膜では、膜の有する強誘電分域構造の特異性によ
り、従来の分極条件では不十分であることが判明し、従
って分極条件を温度と印加電界等の実験により適正値を
導出した。具体的には４０ｋＶ／ｃｍ以下であると強誘
電体分域の初期化が不十分であり、また１００ｋＶ／ｃ
ｍ以上では空間電荷の発生による膜特性の経時劣化が大
きくなることや、分極処理中の膜のブレークダウン（電
界破壊）が発生して好ましくない。

【００５７】（請求項１３の発明）上述したごとくの圧
電膜と金属製基板との積層構造において、金属基板を１
０〜１０００μｍの範囲の厚さにすることで特性の向上
を図ることができる。金属製シム材の片面に圧電膜を積
層した構造は、その圧電膜に電極を配置させ電界を印加
させることによりユニモルフ素子と命名されている。ユ
ニモルフ素子の印加電界に対する素子先端の変位は下式
より示されている。

【００５８】

【数１】

【００５９】

【数２】

【００６０】ここでδ：変位量（ｍ）、Ｅ：電界強度
（Ｖ／ｍ）、Ｌ：梁長さ（ｍ）、Ｙｃ：圧電セラミック
スのヤング率（Ｐａ）、ｔ_c：圧電セラミックスの厚さ
（ｍ）、Ｙｍ：シム材のヤング率（Ｐａ）、ｔｍ：シム
材の厚さ（ｍ）、β：形状変数、ｔ_o：応力中立面厚
さ、を示すものであり、また式中のｔ₀は次式の関係よ
り導かれる。またこの時の共振周波数は式（３）で近似
的に与えられる。

【００６１】

【数３】

【００６２】ここで、ｆｒ：共振周波数（Ｈｚ）、ｔ：
総厚（ｍ）、：梁長さ（ｍ）、Ｙ：（平均）ヤング率
（Ｐａ）、ρ：（平均）密度、である。従って、要求さ
れる変位量及び応答速度などから各寸法が算出される。
本発明のユニモルフ素子においては、シム材が１ｍｍ以
上の厚さでは構造体強度の増加により、一定の変位量を
得るには駆動電圧が高くなる等の不具合を生じ、また、
１０μｍ以下の場合はハンドリング性の面から好ましく
ない。またシム材の両面に圧電素子を配置した、いわゆ
るバイモルフ素子が知られている。本発明の展開におい
て、このバイモルフ素子を作製する場合にもシム材の厚
さは、先述の範囲内にて限定されるものである。

【００６３】（請求項１４の発明）上述した圧電膜とＳ
ｉ基板との積層構造において、Ｓｉ基板の膜堆積面の裏
面側より、当該Ｓｉ基板に対し部分的にエッチング処理
を施す加工法を提供する。圧電膜／Ｓｉ積層構造は基板
側から順に、Ｓｉウェハ／電気的絶縁性確保膜／密着膜
／金属膜／ガスデポジション法による圧電膜、の積層構
成を取る。また基板側から順次積層されるこれら構造体
では、電気的絶縁膜／密着膜／金属膜の総厚が数μｍ以
下であるので、上述したごとくのユニモルフ素子を考え
た場合、Ｓｉウェハの厚さが基板厚さにほぼ匹敵する。
市販されているＳｉウェハの厚さは約６５０μｍ程であ
り、従って基板厚さはこの程度の厚さから、それ以下の
厚さが作製可能になる。

【００６４】順次積層された構造体は、Ｓｉ基板裏面
（積層面の反対面）から研磨、エッチングなどの手法に
より全面、または部分的に加工することが可能である。
全面研磨の場合、素子の大きさにもよるが、５０μｍ以
下の基板厚さに加工することは困難である。従って振動
部位に相当する個所を部分的にエッチング除去すること
で加工することが好ましい。またこの手法の方が高集積
化にも好適である。

【００６５】電気的絶縁成膜にＳｉＯ₂膜を配置した場
合、このＳｉＯ₂膜にフォトリソグラフィー・エッチン
グを施すことにより、Ｓｉ基板加工用のエッチングホー
ルを形成する。このとき周知の水酸化カリウムアルカリ
性溶液、またはエチレンジアミンパイロカテコール、ま
たはテトラメチルアンモニウムハイドライドの有機アル
カリ溶液を用いても良い。これら溶液のＳｉとＳｉＯ₂
の溶解速度の比（いわゆる選択比）は容易に２００以上
を得ることができる。従ってエッチング時間を管理する
ことにより所望する基板厚さを得ることができる。また
ＳｉＯ₂等の熱酸化膜、またはＳｉ₃Ｎ₄の化学気相成長
法（ＣＶＤ）膜では裏面より完全にＳｉ基材をエッチン
グしても、反対面に配置してあるこれら膜がエッチング
の停止膜として機能する為、極めて薄い基板材料を形成
できる。

【００６６】（請求項１５の発明）上述したごとくの圧
電膜／セラミックス基板積層構造において、金属基板を
１０〜１０００μｍの範囲の厚さにすることで特性の向
上を図ることができる。ドクターブレード法などの周知
のシート形成法により１０μｍ以上のセラミックス基板
を形成するか、または１ｍｍ程の厚さの場合は通常の粉
体成形／焼成／研磨にて基板を調達することにより、前
述したごとくのユニモルフ素子に好ましい膜厚からなる
積層体を得ることができる。

【００６７】コンマコータ、リップコータ等の名称で知
れている装置を用いたシート形成法があり、これらによ
り１０μｍ以下のシート形成が可能であるが、その後の
ハンドリング性の面から好ましくない。また１ｍｍ以上
の厚さでは構造体強度の増加により、一定の変位量を得
るには駆動電圧が高くなる等の不具合を生じる。

【００６８】（請求項１６の発明）これまでは主として
圧電アクチュエータのユニモルフ素子として示したが、
本積層体は、圧電体の逆圧電効果を用いた電気−機械変
換素子や、圧電正効果を用いたセンサ等の電気−機械変
換素子として広く使用されるものである。特に従来では
製造しにくい小型化、または各層（圧電体，基板）の薄
層化がなされ、高変位、高出力、高速応答等の特性の向
上をもたらすものである。

【００６９】実施例１（請求項１に対応） 比表面積は周知のＢＥＴ法にて測定した。また光散乱法
による測定例を図２に示す。この図では１次粒子と凝集
粒子（２次粒子）の分布が示されている。この様な結果
は、試料前準備の超音波分散状態が好ましい状態でなか
ったことを示している。本請求項で示される光散乱法に
よる平均粒径とは、明らかに凝集粒子が存在しないとみ
うけられる測定結果により算出されるものである。図３
に典型的なＳＥＭ観察図を示す。また表１には各種セラ
ミックスとガスデポジション判定結果を示す。

【００７０】

【表１】

【００７１】表１におけるガスデポ判定とは、典型的な
成膜条件にてガスデポジション成膜し、強固な付着膜が
得られた場合を○、粉体が積み重なったようになって膜
形態が得られなかったものを×印で示してある。このと
きのガスデポジション条件を表２に示す。試料２は液相
法により作製した試料であり、試料３、４は粉砕粉であ
る。ＰＺＴの３種類（試料番号５〜７）は粉砕時間を変
化させたものである。一般的な傾向としてＢＥＴから求
まる平均粒径とＳＥＭ粒径は似た傾向を示す。また密度
の低い材料はＳＥＭ径と光散乱径と対応がある。試料
３、５の比較より比表面積範囲は約１.０以上１０以下
である事がわかる。また試料７、８より光散乱径は０.
１以上１以下である事がわかる。またＳＥＭ径も０.０
８以上１．２以下であることがわかる。

【００７２】

【表２】

【００７３】実施例２（請求項２に対応） 表２に示した粉体６を用いてエアロゾル形成室圧力と成
膜速度との関係を求めた。膜はノズル開口幅を５ｍｍと
し、基板を１軸方向に往復運動させる。この時のノズル
と基板の相対速度を０.１２５ｍｍ／ｓとし、５×５ｍ
ｍの領域の成膜を実施した。成膜速度はこの面積におけ
る堆積時間に対する膜厚でμｍ／分である。実用的な成
膜速度を０.２μｍ／分以上と見積もり、これ以下の場
合は不適正であると判断した。また堆積時間を２水準設
け（５分と１０分）、各成膜時間における堆積速度の線
形性を判断した。即ち、成膜時間と膜厚が比例しない場
合、配管の目詰まりなどが発生していると判断される。
結果を表３に示す。

【００７４】

【表３】

【００７５】エアロゾル形成圧力は、３００Ｔｏｒｒ
（３.９９９６６×１０⁴Ｐａ）で最大の成膜速度を得、
その値は１７μｍ／分になる。また７０Ｔｏｒｒ（９.
３３２５４×１０³Ｐａ）では成膜時間の増加に伴い、
成膜速度は減少して０.２μｍ／分になる。従って１０
０Ｔｏｒｒ（１.３３３２２×１０⁴Ｐａ）以上の圧力と
することが好ましい。

【００７６】実施例３（請求項３に対応） 粉体表面とエアロゾル取り出し管との距離についての成
膜結果を表４に示す。用いた粉体は表１中の試料４と６
である。これらの粉体の違いは主に密度であり、前者Ａ
ｌ₂Ｏ₃は３.７ｇ／ｃｍ³、後者ＰＺＴは８.０ｇ／ｃｍ³
である。また表２における成膜室圧力を２Ｔｏｒｒ
（２.６６６４４×１０²Ｐａ）とし、他の条件は同じと
した。表４での数値は成膜速度を示し、判定は先の実施
例２と同様である。また記述の“成膜出来ず”とは粉体
により基板がエッチングされた現象を意味している。ま
た圧粉体とは単に粉体が降り積もった形状を示し、膜の
密着性が乏しい状態であり、不適正条件に該当する。

【００７７】

【表４】

【００７８】実施例４（請求項４及び５に対応） 粉体６を用いてキャリアガス速度（ｍ／ｓｅｃ）、粒子
速度（ｍ／ｓｅｃ）、成膜室圧力（Ｔｏｒｒ）の実測値
と成膜状況との関係を調べた。図４にその結果を示す。
キャリアガスにＨｅの様な単原子分子を用いた場合、そ
の熱容量は下式（４）で与えられ、式（５）より係数γ
を導くことができる。また最終的に断熱膨張体積Ｖ₂は
式（６）より算出される。また、単位時間の流速とノズ
ル開口面積の関係よりキャリアガス速度を見積もること
ができる。

【００７９】図４においては、横軸にキャリアガス速度
を、第１の縦軸に粒子速度の実験値を、また第２の縦軸
に成膜室圧力をプロットした。キャリアガス速度の増加
に伴い粒子速度は上昇し、その後４５０ｍ／ｓｅｃの値
近傍で飽和を示す。各粒子速度にて成膜を行った結果、
粒子速度２０ｍ／ｓｅｃでは成膜出来なかったものの、
５０ｍ／ｓｅｃ〜４５０ｍ／ｓｅｃの範囲内で、成膜の
確認ができた。またこの速度を実現できうる成膜室圧力
は０.１〜８０Ｔｏｒｒ（１.３３３２２×１０ ¹〜１.０
６６５７６×１０³Ｐａ）が対応する。

【００８０】

【数４】

【００８１】

【数５】

【００８２】

【数６】

【００８３】実施例５（請求項６ないし８及び１０に対
応） 金属製基板としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を用い
た。電極膜を配置したＳｉ基板として、（１００）Ｓｉ
単結晶ウェハに１μｍの熱酸化膜を配置させ、密着層と
してＴａ膜を膜厚１００ｎｍスパッタリング成膜し、次
にＩｒ膜を３００ｎｍ、及びＰｔ膜を３００ｎｍで、ス
パッタリングにより成膜した。そして電極膜を配置した
セラミックス基板としてイットリア部分安定化ジルコニ
ウムセラミックス（ＹＳＺ）基板に市販の助材配合Ｐｔ
ペーストを用い、スクリーン印刷法にて塗膜し、１３０
０℃の焼成を行うことで、電極膜厚５μｍのＰｔ膜を形
成した。

【００８４】上記処理により得られた基板を用い、ガス
デポジション成膜中の基板温度を変化させ、成膜を実行
した。このときの成膜条件を表５に示し、表６にその結
果を示す。表６において、×印は膜付着力の不足に起因
した成膜不可能を表す。ガスデポジション成膜された膜
は、その後の工程で研磨による膜厚の均一化処理を行う
場合もあり、△印は、同様の研磨履歴を施した時、膜剥
がれなどが基板／膜界面、または電極／膜界面で発生し
た試料を示す。また○印は研磨工程後も何ら変化を示さ
ず、良好な膜形成が実行できた試料を意味する。また表
６において、１０００℃、ＹＳＺ欄の“−”は装置運転
の制約により実施不可であることを示す。

【００８５】

【表５】

【００８６】

【表６】

【００８７】実施例６（請求項９及び１０に対応） Ｓｉウェハ、ＹＳＺ基板上にＰＺＴガスデポジション成
膜を行い、各々の基板で成膜時の温度を室温と４００℃
で比較した。Ｓｉ基板は低膨張率材料であり、一方、Ｙ
ＳＺ基板はバルクＰＺＴの熱膨張率に比較的近い値を有
している。このときの結果を表７に示す。表７における
○、△、×の印の判定基準は先述（表６）と同じであ
る。

【００８８】

【表７】

【００８９】表７において、“●”は、ピンホールのあ
る膜が得られたことを示す。圧電応用の場合、この膜欠
陥を介して電流の層間リークが発生する為、実用に供さ
ない。また堆積膜厚の上昇により、膜応力の増加が生じ
る。Ｓｉ基板上、室温成膜したＰＺＴ膜は膜形成できる
ものの、その後の研磨工程にて膜破壊が生じる。Ｓｉ基
板上４００℃成膜した試料は、膜応力と熱膨張率差に起
因する熱応力の作用で、成膜できうる範囲が狭まる。一
方、熱膨張率差がＳｉ基板より少ないＹＳＺ基板では、
膜破壊に起因する作用が軽減され、成膜できうる範囲が
広がる。

【００９０】実施例７（請求項１０に対応） 上述したこれまでの実施例において、ＰＺＴ粉体を用い
たガスデポジション成膜も例示してきた。後述する圧電
応用において、要求される圧電特性に対応した組成があ
る。例えば圧電性を有するセラミックス材料としては、
水晶、ニオブ酸リチウム、ビスマス層状構造複合酸化物
等があるが、ＰＺＴセラミックス材料が飛躍的に優れて
いる。アクチュエータとして用いる場合には、圧電定数
の高い材料が好ましく、またセンサに使用する場合には
機械的品質係数：Ｑｍの高い材料が好ましい。前者に対
応する材料として今まで述べてきたＰＺＴ（５２／４
８）：Ｎｂ₂Ｏ₅添加や、ＰＮＮ−ＰＺ−ＰＴ、ＰＭＮ−
ＰＺ−ＰＴがある。後者に対してはＭｎＯ₂添加ＰＺＴ
（５２／４８）がある。

【００９１】ここではこれら典型的な材料のガスデポジ
ション成膜について結果を示す。ＰＮＮ−ＰＺ−ＰＴは
出発材料にＰｂＯ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＮｉＯ、Ｎｂ₂
Ｏ₅を用いる。あらかじめＮｉＯとＮｂ₂Ｏ₅の固相反応
を９００℃にて行い、ＮｉＮｂ ₂Ｏ₆反応前駆体を作製す
る。所定量秤量した後に、ボールミル混合／粉砕を行っ
て、さらに８５０℃にて仮焼し、さらに９５０℃にて第
２の仮焼を行う。この様に固相反応にて形成したＰＮＮ
−ＰＺ−ＰＴはボールミル粉砕を行って、実施例１で記
述したごとくの粉体を得る。またＭｎＯ₂添加ＰＺＴ
（５２／４８）も所定量のＭｎＯ₂、ＰｂＯ、ＺｒＯ₂、
ＴｉＯ₂から同様の固相反応にて粉体を得る。表８に粉
体特性、成膜条件、成膜結果（成膜速度）をまとめた。
これら粉体は実用に即した成膜速度にて、緻密な膜の形
成に至った。

【００９２】

【表８】

【００９３】実施例８（請求項１１に対応） 上述した実施例５に記した条件にて、ＰＺＴ膜を各種基
板上に成膜し、膜特性変化に基づく熱処理条件の適正値
を求めた。膜厚はいずれの試料とも１５μｍとした。用
いた基板はＰｔ／Ａｌ₂Ｏ₃基板、ＳＵＳ３０４基板、及
びＰｔ膜を配置したＳｉ基板である。膜特性としては比
誘電率を求めた。ＰＺＴ成膜後、各温度で１時間の保持
時間にて熱処理を施し、その後、膜上部に電極膜を堆積
させ、あらかじめ成膜してある膜下部電極と、上部電極
にて形成される平行平板容量素子の静電容量を測定す
る。計測器にＹＨＰ４１９４Ａを用い、測定周波数１ｋ
Ｈｚ、振幅０.５Ｖ、室温での静電容量の測定を行い、
電極面積、膜厚から比誘電率を算出した。この結果を図
５に示す。

【００９４】また膜の第２の特性として、この様な試料
のＰ−Ｅヒステリシス測定を行った。強誘電体の印加電
界に対する分極はヒステリシスを持ち、電界強度０に於
いて残留分極を有する。この残留分極とはＰ−Ｅヒステ
リシス曲線において、Ｙ軸と交差する点である。Ｐｔ／
Ｉｒ／Ｔａ／ＳｉＯ₂／Ｓｉ基板上、基板温度６００℃
で成膜した膜厚１５μｍのＮｂ₂Ｏ₅添加ＰＺＴ（５２／
４８）膜のヒステリシス曲線を図６に示す。最大印加電
界±２５０ｋＶ／ｃｍを三角波で周波数０.１Ｈｚにて
印加し測定した。各種試料における測定結果を図７に示
す。

【００９５】熱処理前試料は、比誘電率が２００前後の
値であるのに対し、４００℃のアニールにより非連続的
に比誘電率の向上がみられる。その後Ａｌ₂Ｏ₃セラミッ
クス基板上の試料はアニール温度の上昇に伴い、比誘電
率は増加する。他の試料でもその様な傾向が確認され
る。ただし、ＳＵＳ３０４基板試料は、７００℃以上の
熱処理によりＰＺＴ膜とＳＵＳ材料との反応が生じ、特
性の減少がみられる。またＳｉ基板上の試料において
も、８５０℃以上で減少する結果が得られた。

【００９６】残留分極の熱処理温度に対する特性変化
は、ほぼ先述の比誘電率の傾向と合致する。ガスデポジ
ションＰＺＴは、堆積直後では乏しい電気特性を示す
が、４００℃以上の熱処理により優れた特性に回復す
る。これは成膜ダメージが熱エネルギーにより緩和され
た結果であり、他の解析方法、例えばラマン分光分析な
どからもメカニズムが解明された。またこの様な特性の
回復はスパッタリング法によるＰＺＴ膜、ＭＯ−ＣＶＤ
法によるＰＺＴ膜では現れず、ガスデポジションＰＺＴ
特有の現象である。

【００９７】実施例９（請求項１２及び１３に対応） 厚さ５０μｍのＳＵＳ３０４基板上に、Ｎｂ₂Ｏ₅添加Ｐ
ＺＴ（５２／４８）を厚さ３０μｍ形成し、６００℃、
１時間の熱処理後上部電極を配置し、素子を形成した。
ＰＺＴ（５２／４８）は正方晶の圧電体であり、分極軸
はｃ軸にある。比誘電率の異方性は分極軸であるｃ軸が
大きく、他の軸（正方晶であるからａ軸）は比誘電率が
低い。分極条件の適正化は分極電界強度と比誘電率の増
加傾向を求めることで実行される。先述の素子を用い、
１２５℃、２５０℃の加熱状態で各電界強度にて分極処
理を行い（保持時間３０分）、その後、試料が室温に冷
却されるまで電界を保持したまま分極処理を行った。電
極電界強度と比誘電率の関係を図８に示す。

【００９８】バルク体の分極条件は、１２５℃、２０ｋ
Ｖ／ｃｍ、１０分で十分であるが、ガスデポジション膜
では、この程度の処理では分極がなされたとはいえない
（不十分である）。図中、比誘電率の上昇は、少なくと
も電界強度４０ｋＶ／ｃｍ以上（２５０℃）が必要であ
ることがわかる。また加熱温度１２５℃にて処理を行う
場合は、１００ｋＶ／ｃｍ程度とすることが好ましい。
通常と比較して、この分極条件は非常に試料に対しハー
ドな処理であり、またガスデポジション膜特有の強誘電
分域構造に起因した結果である。

【００９９】図９は、図８の試料構成で長さ１０ｍｍの
ユニモルフ素子を作製し、２つの分極条件、即ち２５０
℃、６０ｋＶ／ｃｍ、１２５℃、１００ｋＶ／ｃｍの分
極処理品ならびに未分極試料での駆動電界強度に対する
ユニモルフ素子先端の変位量を測定した結果を示すもの
である。駆動電界はユニモルフ電界で三角波を周波数１
００Ｈｚで印加し、ユニモルフ素子を振動させる。振動
変位はレーザ変位計を用い、変位計からの出力をロック
インアンプにて検出し、変位量換算してプロットしてあ
る。式１に基づく圧電定数の算出より、このユニモルフ
素子は駆動電界強度下にて線形性の良い応答を示し、圧
電定数は２５０℃，６０ｋＶ／ｃｍ分極処理試料で約−
１４０ｐｍ／Ｖを示し、また１２５℃，１００ｋＶ／ｃ
ｍの分極処理試料で約−１２０ｐｍ／Ｖの値を示した。
また未分極試料では約１／７の−２０ｐｍ／Ｖであっ
た。

【０１００】実施例１０（請求項１３に対応） ガスデポジション法によるＰＺＴ膜は約２μｍ〜１００
０μｍの膜厚にて成膜することが可能である（実施例６
にて説明）。一方、アクチュエータとして用いる場合、
特に電気的信号に対し歪みを発生しない金属材料とＰＺ
Ｔ膜の積層構造では、式１に示したように、最大の効率
を得るには応力中立面をその構造体の中間面に配置する
ように膜厚分配することが望ましい。従ってヤング率の
変動はあるものの、電極基板としてはＰＺＴ膜厚と同等
な厚さにて素子が構成されることが好ましい。２μｍの
シム材はハンドリングの制約により扱いにくく、本実施
例では１０μｍの薄板材を用い成膜した。また１ｍｍを
超える板材では従来のバルク体の接合等により作製可能
であるので、ガスデポジション法を駆使した素子の作製
には適さない。１０μｍシム材にＰＺＴを１０μｍ成膜
した素子は分極処理後、圧電定数−１３０ｐｍ／Ｖの値
を示し、この極薄の積層体を作製できることを確認し
た。

【０１０１】実施例１１（請求項１４に対応） Ｐｔ（３０ｎｍ）／Ｉｒ（３０ｎｍ）Ｔａ（１００ｎ
ｍ）ＳｉＯ₂（１μｍ）／Ｓｉ（２００μｍ）基板上に
ＰＺＴを２μｍ堆積した。Ｓｉ基板は（１００）面方位
基板である。基板裏面の膜厚１μｍのＳｉＯ₂膜上にフ
ォトリソグラフィによりレジストパターンを配置する。
ＨＦ−ＮＨ₄Ｆ水溶液（バッファード弗酸）に約１５
分、室温下にて浸漬させ、レジストパターンにて開口さ
れているＳｉＯ₂膜をエッチング除去した。次にＨＮＯ₃
／ＨＦ／Ｈ₂Ｏ混酸水溶液にてライトエッチした後、Ｋ
ＯＨ水溶液（２５ｗｔ％）、８０℃エッチング液にて露
出しているＳｉ基板の異方性エッチングを施した。

【０１０２】上記の作業はＰＺＴ堆積面には薬液が入り
込まないよう処理を施す。具体的には窪み加工したガラ
ス基板面に試料のＰＺＴ堆積面を重ね合わせ、Ｓｉ基板
端部を高融点ワックス（ワーキング温度１８０〜２００
℃）にて封止し、先述のＫＯＨ水溶液に浸漬させた。こ
の時のＳｉ（１００）面溶解速度は１.４μｍ／分、熱
酸化膜の溶解速度は５.８ｎｍ／分であり、選択比は約
２４０程になった。１μｍのＳｉＯ₂を溶解するのにか
かる処理時間は１７２分であり、一方、この時間で溶解
除去可能なＳｉ膜厚は２４０μｍである。

【０１０３】従って、露出部Ｓｉを全て溶解させ、ＰＺ
Ｔ／電極膜／ＳｉＯ₂膜構造の作製が可能である。また
時間管理によりＳｉシム材を残膜２μｍの膜厚にて加工
処理することも出来た。この構造の特徴は部分的に薄い
ＰＺＴ／Ｓｉ積層体が作製可能であり、またエッチング
除去されていない部位は構造として強固である。従って
ハンドリング性の優れた素子が安定して供給できる。

【０１０４】実施例１２（請求項１５に対応） ガスデポジション法によるＰＺＴ膜は、約２μｍ〜１０
００μｍの膜厚にて成膜することが可能である（実施例
６にて説明）。一方、アクチュエータとして用いる場
合、特に電気的信号に対し歪みを発生しないセラミック
ス材料とＰＺＴ膜の積層構造では、式１に示したよう
に、最大の効率を得るには応力中立面をその構造体の中
間面に配置するように膜厚分配することが望ましい。従
ってヤング率の変動はあるものの、電極基板としてはＰ
ＺＴ膜厚と同等な厚さにて素子が構成されることが好ま
しい。

【０１０５】２μｍのシム材はハンドリングの制約によ
り扱いにくく、本実施例では１０μｍの薄板材を用い成
膜した。また１ｍｍを超える板材では従来のバルク体の
接合等により作製可能であるので、ガスデポジション法
を駆使した素子の作製には適さない。１０μｍシム材と
してＹＳＺセラミックスをドクターブレード法にてシー
ト成形し、１４５０℃にて焼成し、セラミックスシート
を得た。このシートにＰｔ印刷電極を施し、ＰＺＴ１０
μｍの成膜を行った。この素子は分極処理後、圧電定数
−１５０ｐｍ／Ｖの値を示し、この極薄の積層体を作製
できることを確認した。

【０１０６】実施例１３（請求項１６に対応） 電気信号を機械的歪みに変換するアクチュエータ素子へ
の展開は前述の実施例にて記述した。圧電体は、この逆
の機械的歪みを電気信号に変換し、特に、振動センサ、
圧力センサ等にも展開できる。特に圧力センサまたはマ
イクロフォンなどでは小型化、高感度化に優れた素子を
提供することが出来る。実施例１１で示したＳｉダイア
フラム積層構造を以下の寸法にて作製した。Ｓｉダイア
フラム：５００μｍ×５００μｍ、Ｓｉ残膜：２μｍ、
ＰＺＴ膜３７５μｍ×３７５μｍ、膜厚４μｍ。

【０１０７】本実施例では、従来例の比較として真鍮製
振動板（直径１０ｍｍ、厚さ５０μｍ）、圧電セラミッ
クス板（直径は７ｍｍ、厚さを５０μｍ）を接着剤によ
る接合にて積層体を構成した。また応力により発生する
電荷をＳＡＮＹＯ社製２ＳＫ５９６Ｅ（ＦＥＴ）を用い
て増幅し検知した。このダイアフラム構造に空気圧力を
印加させた時の出力は１３.３ｍＶ／ｍｍＨ₂Ｏの感度を
示した。従来比較試料は１２０ｍＶ／ｍｍＨ₂Ｏである
ので感度的には至らないものの、１３.３ｍＶ／ｍｍＨ₂
Ｏの値は実使用上十分使用可能な感度である。またダイ
アフラム径で比較すると約１／２０の小型化が実行でき
る。さらに、この小型化した圧力センサの共振周波数は
１.６ＭＨｚであり、帯域の広い電気−機械変換素子が
得られた。

【０１０８】

【発明の効果】請求項１の発明は、基板上にガスデポジ
ション法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法
において、膜形成を行うセラミックス誘電体として、比
表面積が１.０〜１０ｍ²／ｇ、または光散乱法より求め
られる平均粒径が０.１〜２μｍ、または走査型電子顕
微鏡観察により求められる平均粒径が０.０８〜１.２μ
ｍの値を有するセラミックス粉体を用いるので、ガスデ
ポジション法において基板に対し強固な接着力を有する
緻密な膜形成を再現性高く安定して実行することができ
るセラミックス誘電体微粒子を提供することができる。

【０１０９】請求項２の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、膜形成を行うセラミックス誘電体を含んだエア
ロゾルを形成するためのエアロゾル形成室の圧力を１０
０〜７６０Ｔｏｒｒ（１.３３３２２×１０₄〜１.０１
３２４７２×１０₅Ｐａ）の範囲にて制御し、振動攪拌
及びキャリアガスの導入により前記エアロゾルを形成す
るので、粉体を目詰まりさせることなく安定したエアロ
ゾル供給法を提供することができ、これにより成膜信頼
性を高めることができる。

【０１１０】請求項３の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、膜形成を行うセラミックス誘電体を含んだエア
ロゾルを形成するためのエアロゾル形成室のキャリアガ
ス導入孔を、該エアロゾル形成室に導入したセラミック
ス誘電体に埋没せしめ、かつ振動撹拌により形成される
エアロゾルを取り出す取り出し管の先端と該セラミック
ス誘電体の表面との距離が５〜１００ｍｍとなるように
設定した状態で前記エアロゾルを形成するので、粉体を
目詰まりさせることなく、かつ、成膜に寄与する粉体の
分級を効率よく実行することができ、これにより成膜信
頼性を高めることができる。

【０１１１】請求項４の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、ノズル孔からセラミックス誘電体を含むエアロ
ゾルを噴射し、かつ前記セラミックス誘電体の噴射速度
を５０〜４５０ｍ／ｓの速度範囲で制御して、該セラミ
ックス誘電体により成膜用基板上に膜形成を行うので、
セラミックス粉体の速度を最適化して成膜することがで
き、これにより、ブラスト効果が抑制され、密着性の優
れた膜製造方法を提供することができる。

【０１１２】請求項５の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、成膜室の圧力を０．１〜８０Ｔｏｒｒ（１.３
３３２２×１０₁〜１.０６６５７６×１０₃Ｐａ）の範
囲に設定した状態で、セラミックス誘電体により成膜用
基板上に膜形成するので、ブラスト効果が抑制され、密
着性の優れた膜製造方法を提供することができる。

【０１１３】請求項６の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、成膜用基板として金属材料からなる金属基板を
用い、膜形成時の基板温度を室温〜４００℃の範囲とす
るので、金属製基板上に、密着性の優れた膜を製造する
条件が提供できる。

【０１１４】請求項７の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、成膜用基板として電極膜を堆積したＳｉ基板を
用い、膜形成時の基板温度を４００〜７００℃の範囲と
するので、電極膜を配置したＳｉ基板上に、密着性の優
れた膜を製造する条件が提供できる。

【０１１５】請求項８の発明は、基板上にガスデポジシ
ョン法を用いてセラミックス誘電体膜を形成する方法に
おいて、成膜用基板として電極膜を堆積したセラミック
ス基板を用い、膜形成時の基板温度を室温〜８５０℃の
範囲とするので、電極膜を配置したセラミックス基板上
に、密着性の優れた膜を製造する条件が提供できる。

【０１１６】請求項９の発明は、請求項１ないし８のい
ずれか１に記載のセラミックス誘電体膜の形成方法にお
いて、セラミックス誘電体膜の膜厚を２〜１０００μｍ
の範囲とするので、従来では困難であった基板上に堆積
される２μｍ以上の膜厚のセラミックス膜を提供するこ
とができる。

【０１１７】請求項１０の発明は、請求項１ないし９の
いずれか１に記載のセラミックス誘電体膜の形成方法に
おいて、前記セラミックス誘電体として、その組成に鉛
を含む圧電セラミックス材料を用いるので、従来では困
難であった鉛系圧電セラミックス材料の膜形成が可能に
なり、基板上に堆積される２μｍ以上の膜厚の鉛系圧電
セラミックス膜を提供することができる。

【０１１８】請求項１１の発明は、請求項１０に記載の
セラミックス誘電体膜の形成方法において、成膜用基板
上に形成した前記圧電セラミックスの膜に、４００〜１
０００℃の温度範囲にて熱処理を施すので、セラミック
ス膜に安定した強誘電性特性を発現させることができ
る。

【０１１９】請求項１２の発明は、請求項１０または１
１に記載のセラミックス誘電体膜の形成方法において、
前記圧電セラミックスの膜上に電極膜を配置し、４０〜
１００ｋＶ／ｃｍの直流電界にて分極処理を施すので、
セラミックス膜に優れた圧電特性を発現させることがで
きる。

【０１２０】請求項１３の発明は、請求項６及び９ない
し１２のいずれか１に記載のセラミックス誘電体膜の形
成方法により作製したセラミックス誘電体膜／成膜用基
板の積層構造体であって、前記金属基板として、１０〜
１０００μｍの範囲の厚さの金属基板を用いるので、適
切な厚さ範囲を持つ金属製シム材とこれにＰＺＴ膜等に
よる圧電セラミックス膜との積層構造体を得ることがで
きる。

【０１２１】請求項１４の発明は、請求項７及び９ない
し１２のいずれか１に記載のセラミックス誘電体膜の形
成方法により作製したセラミックス誘電体膜／成膜用基
板の積層構造体であって、前記Ｓｉ基板の膜堆積面の裏
面側より、該Ｓｉ基板に対し部分的にエッチング処理を
施してなるので、従来では作製しにくかった薄層構造体
を得ることが可能になる。

【０１２２】請求項１５の発明は、請求項８ないし１２
のいずれか１に記載のセラミックス誘電体膜の形成方法
により作製したセラミックス誘電体膜／成膜用基板の積
層構造体であって、前記セラミックス基板として、１０
〜１０００μｍの範囲の厚さのセラミックス基板を用い
るので、適切な厚さ範囲を持つセラミックス製シム材と
これに積層したＰＺＴ膜等による圧電セラミックス膜と
の積層構造体得ることができる。

【０１２３】請求項１６の発明は、請求項１３ないし１
５のいずれか１に記載のセラミックス誘電体膜／成膜用
基板の積層構造体からなるので、小型化に有効な電気−
機械変換素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用されるガスデポジション装置概
要を示す図である。

【図２】 光散乱法によるセラミックス粉体粒径測定の
例を示すグラフである。

【図３】 セラミックス粉体のＳＥＭ観察の例を示すＳ
ＥＭ撮映写真である。

【図４】 キャリアガス速度に対するセラミックス粒子
の速度及び成膜室圧力の関係を測定した結果を示すグラ
フである。

【図５】 多種基板による熱処理（アニール）温度と比
誘電率の関係を測定した結果を示すグラフである。

【図６】 Ｎｂ₂Ｏ₅添加ＰＺＴ膜の分極測定におけるＰ
−Ｅヒステリシス曲線を表すグラフである。

【図７】 各種基板による熱処理温度と残留分極の関係
を測定した結果を示すグラフである。

【図８】 分極処理の電界強度と比誘電率との関係を測
定した結果を示すグラフである。

【図９】 駆動電界と変位量を測定した結果を示すグラ
フである。

【図１０】 従来の成膜条件による成膜の不安定性の例
を示すチャートである。

【符号の説明】

１０…ガスボンベ、２０…ガス搬送管、３０…エアロゾ
ル形成槽、４０…エアロゾル搬送管、５０…真空槽、５
１…Ｘ−Ｙ−Ｚθステージ、５２…基板ホルダ、５３…
マスクパターン、５４…ノズル、６０…真空排気装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明渡 純 茨城県つくば市並木１丁目２番地 工業技 術院機械技術研究所内 (72)発明者 マキシム レベデフ 茨城県つくば市並木１丁目２番地 工業技 術院機械技術研究所内 Ｆターム(参考） 4K044 AA03 AA06 AA11 AA13 BA12 BA13 BC14 CA23 CA25 CA62

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にガスデポジション法を用いてセ
   ラミックス誘電体膜を形成する方法において、膜形成を
   行うセラミックス誘電体として、比表面積が１.０〜１
   ０ｍ²／ｇ、または光散乱法より求められる平均粒径が
   ０.１〜２μｍ、または走査型電子顕微鏡観察により求
   められる平均粒径が０.０８〜１.２μｍの値を有するセ
   ラミックス粉体を用いることを特徴とするセラミックス
   誘電体膜の形成方法。
2. 【請求項２】 基板上にガスデポジション法を用いてセ
   ラミックス誘電体膜を形成する方法において、膜形成を
   行うセラミックス誘電体を含んだエアロゾルを形成する
   ためのエアロゾル形成室の圧力を１００〜７６０Ｔｏｒ
   ｒ（１.３３３２２×１０⁴〜１.０１３２４７２×１０⁵
   Ｐａ）の範囲にて制御し、振動攪拌及びキャリアガスの
   導入により前記エアロゾルを形成することを特徴とする
   セラミックス誘電体膜の形成方法。
3. 【請求項３】 基板上にガスデポジション法を用いてセ
   ラミックス誘電体膜を形成する方法において、膜形成を
   行うセラミックス誘電体を含んだエアロゾルを形成する
   ためのエアロゾル形成室のキャリアガス導入孔を、該エ
   アロゾル形成室に導入したセラミックス誘電体に埋没せ
   しめ、かつ振動撹拌により形成されるエアロゾルを取り
   出す取り出し管の先端と該セラミックス誘電体の表面と
   の距離が５〜１００ｍｍとなるように設定した状態で前
   記エアロゾルを形成することを特徴とするセラミックス
   誘電体膜の形成方法。
4. 【請求項４】 基板上にガスデポジション法を用いてセ
   ラミックス誘電体膜を形成する方法において、ノズル孔
   からセラミックス誘電体を含むエアロゾルを噴射し、か
   つ前記セラミックス誘電体の噴射速度を５０〜４５０ｍ
   ／ｓの速度範囲で制御して、該セラミックス誘電体によ
   り成膜用基板上に膜形成を行うことを特徴とするセラミ
   ックス誘電体膜の形成方法。
5. 【請求項５】 基板上にガスデポジション法を用いてセ
   ラミックス誘電体膜を形成する方法において、成膜室の
   圧力を０.１〜８０Ｔｏｒｒ（１.３３３２２×１０¹〜
   １.０６６５７６×１０³Ｐａ）の範囲に設定した状態
   で、セラミックス誘電体により成膜用基板上に膜形成す
   ることを特徴とするセラミックス誘電体膜形成方法。
6. 【請求項６】 基板上にガスデポジション法を用いてセ
   ラミックス誘電体膜を形成する方法において、成膜用基
   板として金属材料からなる金属基板を用い、膜形成時の
   基板温度を室温〜４００℃の範囲とすることを特徴とす
   るセラミックス誘電体膜の形成方法。
7. 【請求項７】 基板上にガスデポジション法を用いてセ
   ラミックス誘電体膜を形成する方法において、成膜用基
   板として電極膜を堆積したＳｉ基板を用い、膜形成時の
   基板温度を４００〜７００℃の範囲とすることを特徴と
   するセラミックス誘電体膜形成方法。
8. 【請求項８】 基板上にガスデポジション法を用いてセ
   ラミックス誘電体膜を形成する方法において、成膜用基
   板として電極膜を堆積したセラミックス基板を用い、膜
   形成時の基板温度を室温〜８５０℃の範囲とすることを
   特徴とするセラミックス誘電体膜の形成方法。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか１に記載の
   セラミックス誘電体膜の形成方法において、セラミック
   ス誘電体膜の膜厚を２〜１０００μｍの範囲とすること
   を特徴とするセラミックス誘電体膜の形成方法。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれか１に記載
    のセラミックス誘電体膜の形成方法において、前記セラ
    ミックス誘電体として、その組成に鉛を含む圧電セラミ
    ックス材料を用いることを特徴とするセラミックス誘電
    体膜の形成方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のセラミックス誘電
    体膜の形成方法において、成膜用基板上に形成した前記
    圧電セラミックスの膜に、４００〜１０００℃の温度範
    囲にて熱処理を施すことを特徴とするセラミックス誘電
    体膜の形成方法。
12. 【請求項１２】 請求項１０または１１に記載のセラミ
    ックス誘電体膜の形成方法において、前記圧電セラミッ
    クスの膜上に電極膜を配置し、４０〜１００ｋＶ／ｃｍ
    の直流電界にて分極処理を施すことを特徴とするセラミ
    ックス誘電体膜の形成方法。
13. 【請求項１３】 請求項６及び９ないし１２のいずれか
    １に記載のセラミックス誘電体膜の形成方法により作製
    したセラミックス誘電体膜／成膜用基板の積層構造体で
    あって、前記金属基板として、１０〜１０００μｍの範
    囲の厚さの金属基板を用いることを特徴とするセラミッ
    クス誘電体膜／成膜用基板の積層構造体。
14. 【請求項１４】 請求項７及び９ないし１２のいずれか
    １に記載のセラミックス誘電体膜の形成方法により作製
    したセラミックス誘電体膜／成膜用基板の積層構造体で
    あって、前記Ｓｉ基板の膜堆積面の裏面側より、該Ｓｉ
    基板に対し部分的にエッチング処理を施してなることを
    特徴とするセラミックス誘電体膜／成膜用基板の積層構
    造体。
15. 【請求項１５】 請求項８ないし１２のいずれか１に記
    載のセラミックス誘電体膜の形成方法により作製したセ
    ラミックス誘電体膜／成膜用基板の積層構造体であっ
    て、前記セラミックス基板として、１０〜１０００μｍ
    の範囲の厚さのセラミックス基板を用いることを特徴と
    するセラミックス誘電体膜／成膜用基板の積層構造体。
16. 【請求項１６】 請求項１３ないし１５のいずれか１に
    記載のセラミックス誘電体膜／成膜用基板の積層構造体
    からなる電気−機械変換素子。