JP2017220666A - 圧電性プレートを製造する方法、および圧電性プレートの流体アセンブリ溶剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストの薄膜センサ素子と互換性のある、高い焼鈍温度を有する圧電性構造物を製造する方法を提供する。
【解決手段】圧電性プレートを製造する方法が提供される。防食層が成長基板の上に形成される。防食層の表面を露出させる開口を有するテンプレート層が、防食層の上に形成される。防食層の表面の上に位置する開口内には、接着層／第１電極材料のスタックが選択的に堆積され、当該スタックの上には、圧電性材料が堆積される。その後、圧電性材料の上には第２電極が形成される。ハードマスクとして第２電極を用いることにより、圧電性材料には、防食層に接触する位置に、ディスクのような多角形の形状を有する構造を形成するようにエッチング処理が行われる。テンプレート層の除去および焼鈍の後、多角形の形状を有する構造は、防食層から分離される。成長基板の材料を適切に選択することにより、焼鈍は相対的に高い温度で実行することができる。
【選択図】図１
【解決手段】圧電性プレートを製造する方法が提供される。防食層が成長基板の上に形成される。防食層の表面を露出させる開口を有するテンプレート層が、防食層の上に形成される。防食層の表面の上に位置する開口内には、接着層／第１電極材料のスタックが選択的に堆積され、当該スタックの上には、圧電性材料が堆積される。その後、圧電性材料の上には第２電極が形成される。ハードマスクとして第２電極を用いることにより、圧電性材料には、防食層に接触する位置に、ディスクのような多角形の形状を有する構造を形成するようにエッチング処理が行われる。テンプレート層の除去および焼鈍の後、多角形の形状を有する構造は、防食層から分離される。成長基板の材料を適切に選択することにより、焼鈍は相対的に高い温度で実行することができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、一般的に薄膜素子に関し、より具体的には、高温の焼鈍を必要とする圧電性構造物の製造方法に関する。
チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）またはチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）のようなセラミック圧電性材料は、高い圧電係数を有し、高感度の超音波センサまたはエネルギー取得に用いることができる。しかしながら、それらの材料の形成は、一般的に高い焼結温度を必要とするため、ガラスまたはプラスチックのような、低コストであるが高温には耐えられない基板と両立しない。
現在、この問題は、受け手側の基板上にスピンコート処理することが可能な、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）またはポリフッ化ビニリデン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））のような、ポリマーに基づく圧電性材料を用いて処理されている。しかしながら、これらのポリマー材料の圧電係数は、一般的にセラミック圧電性材料の圧電係数に対して２５倍も下回るため、超音波センサアレイの感度を制限してしまう。
ＰＺＴのディスクは、成長基板の上に、さまざまな方法によって形成することができる。ＰＺＴのディスクを形成する方法は、ソル−ゲルＰＺＴ前駆体またはソル−ゲルＰＺＴの化学溶剤の堆積物を成形する工程を含む。文献に示されるように、ＰＺＴのディスクは、１ミクロン（μｍ）の厚みと、８０〜２００μｍの直径を有するように成形される。近頃は、１０μｍの厚みと、１００〜５００μｍの直径を有する、より大きく、より厚いディスクに対して用いられている。分離した成長基板上にディスクを形成することによって、焼結処理は、ＰＺＴ材料を形成するために最適化された状態（例えば、６５０℃で数時間焼結させる）で実行されることができる。しかしながら、これらのディスクは、全てのディスクの間で連続的である、平板の底面電極の上に成形される。そのため、そのような構造体は、使用が非常に制限されたものとなる。さらに、成長基板からこれらのディスクを分離する方法、個々の電気的な素子にディスクを形成する方法、または個々のディスクを有する電気的な素子に対して示される具体的な使用方法が説明されていない。
低コストの薄膜センサ素子と互換性のある、高い焼鈍温度を有する圧電性構造物を製造する方法が存在するならば都合がよい。これらの圧電性構造物が、流体アセンブリ処理の使用に適合するならば都合がよい。
"Preparation of piezoelectric PZT micro-discs by sol-gel method"、ＩＥＥＪ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＳＥＮＳＯＲＳ ＡＮＤ ＭＩＣＲＯＭＡＣＨＩＮＥＳ １２１（９）：４９６−５００、２０００年１２月
"Fabrication of Lead Zirconate Titanate Thick Film Disks for Micro Transducer Devices"、ＭＲＳ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、７８５、Ｄ４．５ｄｏｉ：１０．１５５７／ＰＲＯＣ−７８５−Ｄ４．５．
本発明は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）または他の圧電性材料から形成されたディスクを製造する構造および方法を開示するものであり、成長基板から取得するより先に圧電性セラミックに対するすべての高温処理の完了を確実に行う構造および方法を開示する。圧電性のディスクは、タッチスクリーンまたはイメージングセンサ、構造的または個人的な健康モニタのような超音波センサアレイ、または強誘電性のメモリアレイのようなさまざまな応用に用いることができる。
ＰＺＴのディスクは、成長基板の上に、さまざまな方法によって形成することができる。ＰＺＴのディスクを形成する方法は、ソル−ゲルＰＺＴ前駆体またはソル−ゲルＰＺＴの化学溶剤の堆積物を成形する工程を含む。分離した成長基板上にディスクを形成することによって、焼結処理は、ＰＺＴ材料を形成するために最適化された状態（例えば、６５０℃で数時間焼結させる）で実行されることができる。ディスクは、頂点側および底面側に低い接触抵抗を有する金属電極を備えた成長基板上に成形することができる。
よって、圧電性プレートを製造するための方法が提供される。当該方法は、成長基板を提供する。成長基板は、シリコン、クオーツ、またはサファイアのような材料であってもよい。防食層は、前記成長基板の上に位置するように形成される。テンプレート層は、防食層の表面を露出させる開口を備えており、当該防食層の上に形成される。接着層／第１電極材料のスタックは、防食層の表面の上に位置する開口内に選択的に堆積され、圧電性材料は、開口内に前記スタックの上に位置するように形成される。また、第２電極は、圧電性材料の上に位置するように形成される。第２電極をハードマスクとして用いることにより、防食層の表面に付着した、ディスクのような多角形の形状を有する構造を形成するように圧電性材料に対してエッチング処理が行われる。テンプレート層の除去、および焼鈍の後、多角形の形状を有する構造は、防食層から分離される。成長基板の材料を適切に選択することにより、焼鈍は相対的に高温で実施されてもよい。テンプレート層は、ウェットエッチング処理を用いて除去することができる。結果として、平板電極の組の間に挟まれた、多角形の形状を有する複数の圧電性プレートを得る。
適切な圧電性材料のいくつかの例は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））、クオーツ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ランタンがドープされたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＬＴ）を含む。防食層は、オルト珪酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、熱二酸化珪素（ＳｉＯ２）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）または圧電性材料であってもよい。テンプレート層は、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＯ２、または窒化珪素（ＳｉＮ）であってもよく、電極材料は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、または金（Ａｕ）であってもよい。
上で説明した方法、および圧電性プレートの流体アセンブリ溶剤のさらなる詳細については、以下で説明する。
本発明の一態様によれば、低コストの薄膜センサ素子と互換性のある、高い焼鈍温度を有する圧電性構造物を製造する方法を提供することができる。
図１は、圧電性プレートの流体アセンブリ溶剤１００の部分断面図である。複数の圧電性プレート１０２は、溶剤１０４の中を浮遊している。それぞれの板１０２は、接着層１０８／第１電極材料１１０のスタックを有する平板の第１電極１０６を含んでいる。圧電性材料１１２は第１電極材料１１０の上に位置しており、平板の第２電極１１４は圧電性材料の上に位置している。明確にするため、１つの圧電性プレートのみについて、その詳細を示す。なお、溶剤中の板が整列していないように、第２電極は、必ずしも“頂点側の”電極である必要はない。
圧電性材料１１２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））、クオーツ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、またはランタンがドープされたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＬＴ）のうちの１つであってもよい。しかしながら、圧電性プレートは、圧電性材料の特定の種類に制限されることはない。第１電極材料１１０は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、または金（Ａｕ）であってもよい。第２電極材料１１４もまた、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｕＯ２、またはＡｕであってもよい。第１電極材料および第２電極材料は、同一である必要はない。接着層１０８は、（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはクロム（Ｃｒ）であってもよい。
本発明の一態様において、圧電性プレートはディスクの形状である。すなわち、圧電性プレートは、“頂点側”の表面および“底面側”の表面を有する円である。しかしながら、他の多角形の形状もまた有用である。これらの構造物は、以下に示す製造処理を用いることにより、低コストかつ大量に得ることができる。
図２の（ａ）から（ｉ）は、代表的な圧電性プレートの製造方法を示す部分断面図である。この例において、圧電性材料としてＰＺＴが用いられる。図２の（ａ）において、成長基板２００（例えばＳｉ）は、オルト珪酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、または熱二酸化珪素（ＳｉＯ２）のような、エッチング可能な防食層２０２が塗布されている。この例では、テンプレート層２０４は酸化チタン（ＴｉＯ２）であり、当該テンプレート層２０４には、ＰＺＴのディスクを形成するための型を成形するように堆積およびパターン化がなされる。このパターンが、ＰＺＴのディスクの直径２０６を決定する。高い焼結焼鈍温度に耐えることが可能であれば、クオーツまたはサファイアのような、他の材料が基板として用いられてもよい。ＰＺＴの場合において、焼鈍温度は、６５０℃を越えてもよい。非常に高い焼鈍温度を用いる場合は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）のような、別の防食材料が用いられてもよい。ＳｉＯ２、またはＳｉＮのような、他の材料がテンプレート層に用いられてもよい。テンプレート層２０４は、事前の焼結および焼鈍を必要とする圧電性材料に対して高い耐熱性を有することを主に必要とする。ＰＺＴの場合は、例えば、４５０℃の事前の焼結および焼鈍が有用である。
図２の（ｂ）において、ネガティブトーンフォトレジストが、ＴｉＯ２のモールド２０４の上に塗布されており、Ｔｉ／Ｐｔのスタック２０８が付着し、堆積している。Ｔｉは、防食層２０２の頂点側にあるＰｔに対する接着層として作用する。
図２の（ｃ）において、リフトオフレジストが除去された後、底面側のＴｉ／Ｐｔのスタック２０８は、ウェルの底面に残存している。ソル−ゲルＰＺＴ２１０は、ＴｉＯ２のモールドを満たすように基板２００の上に塗布される。そしてソル−ゲルＰＺＴ２１０は、後にＴｉＯ２テンプレート層（図２の（ｄ））の頂点側の表面から除去される。ソル−ゲルＰＺＴは、小さな分子から固体材料を生成する処理であり、モノマーからコロイド溶液（ソル）への変換を含み、不連続な粒子またはネットワークポリマーのいずれかの、統合されたネットワーク（またはゲル）に対する前駆体として作用する。ネガティブトーンフォトレジスト２１２が再度適用され（図２の（ｅ））、Ｐｔ２１４は、ＰＺＴ材料２１０の頂点側の上に付着する。フォトレジストのリフトオフ処理の後も、頂点側のＰｔ電極２１４は、ＰＺＴ２１０の頂点側に残る（図２の（ｇ））。
頂点側のＰｔ電極２１４は、ＰＺＴ２１０にエッチング処理を行うためのハードマスクとして用いられ、軸心が調整されたディスクを形成する。ディスクは、ＴｉＯ２テンプレート層を除去する前に、４５０℃で事前に焼鈍されている（図２の（ｈ））。テンプレート層が除去された後、ウェットエッチング処理を用いて、ディスクは６５０℃で焼結され、圧電係数を最大化するように分極される。蒸気ＨＦを用いて、防食酸化層が次にエッチング処理される。防食層の除去後、流体アセンブリに対して浮遊しているディスクが、取得および補足される（図２の（ｉ））。
ＰＺＴに直接堆積された圧電性のディスクは、エキシマーレーザー（例えば３０８ｎｍの波長を有するＸｅＣｌレーザー）を用いたレーザーリフトオフ（ＬＬＯ）を含む、いくつかの方法によって成長基板から取得することができる。成長基板からの取得は、Ｓｉ防食層の下側をＸｅＦ２レーザーを用いて切り取る、または酸化防食層の下側を蒸気ＨＦを用いて切り取ることによって可能である。なお、テンプレートは、ＬＬＯ処理によって影響を受けることはない。同様の処理を、ＢａＴｉＯ３のような、他のソル−ゲル由来の圧電性セラミックに対して用いることができる。さらに、前記の処理は、一般的に、ＰＶＤＦ、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）、ＢａＴｉＯ３、クオーツ、ＡｌＰＯ４、ＺｎＯ、ＡｌＮ、またはＰＺＬＴのような、他の圧電性材料に対して適用可能である。
図３の（ａ）から（ｃ）は、圧電性プレートを製造する方法を示すフローチャートである。前記方法は、明確化のために番号付けられた複数のステップのシーケンスとして示されているが、番号付けは、ステップの順番を規定するものではない。これらのステップのいくつかはとばされてもよいし、平行に実行されてもよいし、またはシーケンス順を厳密に維持することなく実行されてもよい。前記方法は、一般的には、しかしながら、描写されたステップの番号順にしたがう。方法は、ステップ３００から始まる。
ステップ３０２は、珪素、クオーツ、またはサファイアのような材料から作られた成長基板を提供する。ステップ３０４では、前記成長基板の上に位置するように防食層を堆積させる。防食層の材料のいくつかの例は、ＴＥＯＳ、熱二酸化珪素、アモルファスシリコン、または圧電性材料を含む。前記したように、防食材料の選択は、使用される焼鈍温度によって案内されてもよい。ステップ３０６では、防食層の表面を露出させる開口を有するテンプレート層を形成する。テンプレート層の材料のいくつかの例は、酸化チタン、ＳｉＯ２、および窒化珪素を含む。ステップ３０８では、防食層の表面の上に位置する開口内に、接着層／第１電極材料のスタックを選択的に堆積させる。第１電極材料のいくつかの例は、白金、パラジウム、酸化ルテニウム、および金を含む。接着層は、チタン、ニッケル、またはクロムであってもよい。
ステップ３１０では、開口内のスタックの上に位置するように、圧電性材料を形成する。圧電性材料のいくつかの例は、ＰＺＴ、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））、クオーツ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、およびランタンがドープされたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＬＴ）を含む。いくつかの圧電性材料は、テンプレート層内の開口を満たすソル−ゲルとして堆積してもよい。ステップ３１２では、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｕＯ２、またはＡｕといった材料から、圧電性材料の上に位置するように第２電極を形成する。ハードマスクとして第２電極を用いることにより、ステップ３１４では、防食層の表面に付着した圧電性材料を、多角形の形状を有する構造に形成するためにエッチング処理を行う。本明細書では、多角形の形状は、円およびディスクの形状を含むように定義されている。ステップ３１６でテンプレート層が除去され、ステップ３１８では第１温度で焼鈍が実行される。テンプレート層は、ウェットエッチング処理を用いて、ステップ３１６にて除去される。ステップ３１８における焼鈍の結果、圧電性材料は分極される。すなわち、圧力または加速といった物理的な力を適用した結果として電極間に生成されうる電圧は、焼鈍によって同一方向において圧電性粒子が分極されるため、増大する。ステップ３２０では、多角形の形状を有する構造物が、防食層から除去される。ステップ３２２では、多角形の形状を有する圧電性プレートが、製品として形成される。それぞれのプレートは、平板電極の組の間に挟み込まれている。
本発明の一態様において、ステップ３０６にて開口を有するテンプレート層を形成するステップは、円形の開口を有するテンプレート層を形成するステップを含む。また、ステップ３１４にて圧電性材料を多角形の形状を有する構造に形成するためにエッチング処理を行うステップは、ディスクを形成するように圧電性材料にエッチング処理を行うステップを含む。
本発明の別の態様において、ステップ３０８は、複数のサブステップを通して防食層の上に位置する開口内に、接着層／第１電極材料のスタックを選択的に堆積させる。ステップ３０８ａでは、テンプレート層および露出している防食層の表面の上に位置するように、フォトレジスト層を等角に堆積させる。ステップ３０８ｂでは、防食層の材料の表面を露出させるために、フォトレジスト層にパターンを付ける。ステップ３０８ｃでは接着層を付着して堆積させ、ステップ３０８ｄでは、第１電極を付着して堆積させる。ステップ３０８ｅでは、テンプレート層の上に位置する接着層および第１電極材料を除去するために、フォトレジストを除去する。
本発明の一態様において、ステップ３１２における、圧電性材料の上に位置する第２電極を形成するステップは、複数のサブステップを含む。ステップ３１２ａでは、テンプレート層材料、およびテンプレート層の開口内の圧電性材料の上に位置するように、フォトレジスト層を等角に堆積させる。ステップ３１２ｂでは、圧電性材料を露出させるために、フォトレジスト層にパターンを付ける。ステップ３１２ｃでは、第２電極材料に等角に堆積させ、ステップ３１２ｄでは、テンプレート層の上に位置する第２電極材料を除去するために、フォトレジストを除去する。
本発明の一態様において、ステップ３１４で多角形の形状を有する構造を形成するために圧電性材料にエッチング処理を行った後、ステップ３１５では、第１温度よりも低い第２温度で最初の焼鈍を実行する。例えば、圧電性材料がＰＺＴであるとき、第２温度による最初の焼鈍は４５０℃より高い温度で実行されてもよく、ステップ３１８において第１温度による焼鈍は、６５０℃より高い温度で実行される。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る方法は、圧電性プレート（１０２）を製造する方法であって、成長基板（２００）を提供する工程（３０２）と、前記成長基板の上に防食層（２０２）を堆積させる工程（３０４）と、防食層を露出する開口を有するテンプレート層（２０４）を形成する工程（３０６）と、前記防食層の表面の上の開口内に、接着層（１０８）／第１電極材料（１１０）のスタックを選択的に堆積させる工程（３０８）と、前記開口内の前記スタックの上に、圧電性材料（１１２）を形成する工程（３１０）と、前記圧電性材料の上に第２電極（１１４）を形成する工程（３１２）と、前記第２電極をハードマスクとして用いて、前記圧電性材料にエッチング処理を行い、前記防食層に接触する位置に、多角形の形状を有する構造を形成する工程（３１４）と、前記テンプレート層を除去する工程（３１６）と、第１温度で焼鈍を実行する工程（３１８）と、前記防食層から前記多角形の形状を有する構造を除去し、それぞれの板が平板の電極の組の間に挟み込まれている、多角形の形状を有する圧電性プレートを形成する工程（３２２）と、を含んでいる方法である。
本発明の態様１に係る方法は、圧電性プレート（１０２）を製造する方法であって、成長基板（２００）を提供する工程（３０２）と、前記成長基板の上に防食層（２０２）を堆積させる工程（３０４）と、防食層を露出する開口を有するテンプレート層（２０４）を形成する工程（３０６）と、前記防食層の表面の上の開口内に、接着層（１０８）／第１電極材料（１１０）のスタックを選択的に堆積させる工程（３０８）と、前記開口内の前記スタックの上に、圧電性材料（１１２）を形成する工程（３１０）と、前記圧電性材料の上に第２電極（１１４）を形成する工程（３１２）と、前記第２電極をハードマスクとして用いて、前記圧電性材料にエッチング処理を行い、前記防食層に接触する位置に、多角形の形状を有する構造を形成する工程（３１４）と、前記テンプレート層を除去する工程（３１６）と、第１温度で焼鈍を実行する工程（３１８）と、前記防食層から前記多角形の形状を有する構造を除去し、それぞれの板が平板の電極の組の間に挟み込まれている、多角形の形状を有する圧電性プレートを形成する工程（３２２）と、を含んでいる方法である。
前記の構成によれば、低コストの薄膜センサ素子と互換性のある、高い焼鈍温度を有する圧電性プレートを製造する方法を提供することができる。
本発明の態様２に係る方法は、前記態様１において、前記テンプレート層（２０４）を除去する前記工程（３１６）は、前記テンプレート層にウェットエッチング処理を行う工程を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、ウェットエッチング処理によってテンプレート層を除去することができる。これにより、一度に大量の基板に対して処理を適用することができる。
本発明の態様３に係る方法は、前記態様１において、前記開口内に前記圧電性材料（１１２）を形成する前記工程（３１０）は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））、クオーツ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、またはランタンがドープされたチタン酸ジルコン酸鉛からなるグループから選択された圧電性材料を形成する工程を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、セラミック圧電性材料およびポリマーに基づく圧電性材料を用いた圧電性プレートを製造する方法を提供することができる。
本発明の態様４に係る方法は、前記態様１において、前記防食層（２０２）を堆積させる前記工程（３０４）は、オルト珪酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、熱二酸化珪素（ＳｉＯ２）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）または圧電性材料（１１２）からなるグループから選択された材料を堆積させる工程を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、エッチング可能な防食層を用いて圧電性プレートを製造する方法を提供することができる。
本発明の態様５に係る方法は、前記態様１において、前記テンプレート層（２０４）を形成する前記工程（３０６）は、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＯ２、または窒化珪素（ＳｉＮ）からなるグループから選択された材料より前記テンプレート層を形成する工程を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、事前の焼結および焼鈍を必要とする圧電性材料に対して高い耐熱性を有する材料をテンプレート層として用いることができる。
本発明の態様６に係る方法は、前記態様１において、接着層（１０８）／第１電極材料（１１０）のスタックを選択的に堆積させる前記工程（３０８）は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、または金（Ａｕ）からなるグループから選択された第１電極材料（１１０）を堆積させる工程を含んでおり、前記第２電極（１１４）を形成する前記工程（３１２）は、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｕＯ２、またはＡｕからなるグループから選択された材料より前記第２電極を形成する工程を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、フォトレジストの除去を行った場合に残置する接着層／第１電極材料のスタック、および第２電極を構成することができる。
本発明の態様７に係る方法は、前記態様１において、開口を有する前記テンプレート層（２０４）を形成する前記工程（３０６）は、円形の開口を有する前記テンプレート層を形成する工程を含んでおり、多角形の形状を有する構造を形成する前記圧電性材料（１１２）にエッチング処理を行う前記工程は、ディスクを形成するように前記圧電性材料にエッチング処理を行う工程を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、ディスクの形状を有する圧電性プレートを製造する方法を提供することができる。
本発明の態様８に係る方法は、前記態様１において、成長基板（２００）を提供する前記工程（３０２）は、シリコン、クオーツ、またはサファイアからなるグループから選択された材料より作られた成長基板を提供する工程を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、高い焼結焼鈍温度に耐えることが可能な成長基板を用いて圧電性プレートを製造する方法を提供することができる。
本発明の態様９に係る方法は、前記態様１において、前記防食層（２０２）の上に位置する前記開口内に前記接着層（１０８）／第１電極材料（１１０）のスタックを選択的に堆積させる前記工程（３０８）は、前記テンプレート層（２０４）および露出した防食層の表面の上に位置するようにフォトレジスト層を等角に堆積させる工程（３０８ａ）と、前記防食層の材料の表面を露出させるように前記フォトレジスト層にパターンをつける工程（３０８ｂ）と、前記接着層を付着および堆積させる工程（３０８ｃ）と、前記第１電極材料（１１０）を付着および堆積させる工程（３０８ｄ）と、前記テンプレート層の上に位置する接着層および第１電極材料を除去するために前記フォトレジストを除去する工程（３０８ｅ）と、を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、複数のサブステップを通して防食層の上に位置する開口内に、接着層／第１電極材料のスタックを選択的に堆積させることができる。
本発明の態様１０に係る方法は、前記態様１において、前記圧電性材料（１１２）の上に前記第２電極（１１４）を形成する前記工程（３１２）は、前記テンプレート層（２０４）の材料および前記テンプレート層の開口内の圧電性材料の上に位置するようにフォトレジスト層（２１２）を等角に堆積させる工程（３１２ａ）と、前記圧電性材料を露出させるように前記フォトレジスト層にパターンをつける工程（３１２ｂ）と、第２電極材料を等角に堆積させる工程（３１２ｃ）と、前記テンプレート層の上の前記第２電極材料を除去するために前記フォトレジストを除去する工程（３１２ｄ）と、を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、複数のサブステップを通して圧電性材料の上に位置する第２電極を形成することができる。
本発明の態様１１に係る方法は、前記態様１において、前記防食層（２０２）の表面の上の前記開口内に前記接着層（１０８）／第１電極材料（１１０）のスタックを選択的に堆積させる前記工程（３０８）は、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはクロム（Ｃｒ）からなるグループから選択された材料である前記接着層を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、チタン、ニッケル、およびクロムの少なくともいずれかを含む材料を接着層として用いることができる。
本発明の態様１２に係る方法は、前記態様１において、前記第１温度で前記焼鈍を実行する前記工程（３１８）は、前記圧電性材料（１１２）を分極する工程を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、第１温度による焼鈍によって圧電性材料を分極させることができる。これにより、高い圧電係数を有する圧電性プレートを製造する方法を提供することができる。
本発明の態様１３に係る方法は、前記態様１において、前記開口内に前記圧電性材料（１１２）を形成する前記工程（３１０）は、前記開口を満たすように前記テンプレート層（２０４）にソル−ゲル圧電性材料を塗布する工程を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、ソル−ゲル圧電性材料を圧電性材料として用いる圧電性プレートを製造する方法を提供することができる。
本発明の態様１４に係る方法は、前記態様１において、多角形の形状を有する構造を形成するために前記圧電性材料（１１２）にエッチング処理を行う前記工程（３１４）は、前記第１温度よりも低い第２温度にて最初の焼鈍を実行する工程をさらに含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、第２温度による最初の焼鈍によって、圧電性材料に対して焼結および焼鈍を実行することができる。
本発明の態様１５に係る方法は、前記態様１４において、前記開口内に前記圧電性材料（１１２）を形成する前記工程（３１０）は、ＰＺＴを形成する工程を含んでおり、前記第２温度にて前記最初の焼鈍を実行する前記工程は、４５０℃より高い温度にて前記最初の焼鈍を実行する工程を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、４５０℃より高い温度による最初の焼鈍によって、圧電性材料に対して焼結および焼鈍を実行することができる。
本発明の態様１６に係る方法は、前記態様１５において、前記第１温度にて前記焼鈍を実行する前記工程（３１８）は、６５０℃より高い温度で前記焼鈍を実行する工程を含んでいる方法としてもよい。
前記の構成によれば、６５０℃より高い温度による焼鈍によって、圧電係数を最大化するように圧電性材料を分極させることができる。
本発明の態様１７に係る圧電性プレート（１０２）の流体アセンブリ溶剤（１００）は、溶剤（１０４）と、前記溶剤の中を浮遊する複数の圧電性プレート（１０２）と、を含んでおり、それぞれの板は、接着層（１０８）／第１電極材料（１１０）のスタックを含む平板の第１電極（１０６）と、前記第１電極材料の上に位置する圧電性材料（１１２）と、前記圧電性材料の上に位置する平板の第２電極（１１４）と、を含んでいる構成である。
本発明の態様１８に係る流体アセンブリ溶剤（１００）は、前記態様１７において、前記圧電性材料（１１２）は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））、クオーツ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、またはランタンがドープされたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＬＴ）からなるグループから選択されている構成としてもよい。
前記の構成によれば、流体アセンブリ処理の使用に適合する、圧電性プレートを製造する方法を提供することができる。
本発明の態様１９に係る流体アセンブリ溶剤（１００）は、前記態様１７において、前記第１電極材料（１１０）は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、または金（Ａｕ）からなるグループから選択されており、前記第２電極（１１４）の材料は、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｕＯ２、またはＡｕからなるグループから選択されている構成としてもよい。
前記の構成によれば、フォトレジストの除去を行った場合に残置する接着層／第１電極材料のスタック、および第２電極を構成することができる。
本発明の態様２０に係る流体アセンブリ溶剤（１００）は、前記態様１７において、前記接着層（１０８）は、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはクロム（Ｃｒ）からなるグループから選択されている構成としてもよい。
前記の構成によれば、チタン、ニッケル、およびクロムの少なくともいずれかを含む材料を接着層として用いることができる。
圧電性構造物、および関連する製造処理について提供してきた。具体的な材料および処理ステップの例は、本発明を説明するために与えられたものである。しかしながら、本発明は、単にこれらの例に限定されるものではない。本発明の他の変形例および実施形態が、当業者によって見出されるであろう。
Claims (20)
- 圧電性プレートを製造する方法であって、
成長基板を提供する工程と、
前記成長基板の上に防食層を堆積させる工程と、
防食層を露出する開口を有するテンプレート層を形成する工程と、
前記防食層の表面の上の開口内に、接着層／第１電極材料のスタックを選択的に堆積させる工程と、
前記開口内の前記スタックの上に、圧電性材料を形成する工程と、
前記圧電性材料の上に第２電極を形成する工程と、
前記第２電極をハードマスクとして用いて、前記圧電性材料にエッチング処理を行い、前記防食層に接触する位置に、多角形の形状を有する構造を形成する工程と、
前記テンプレート層を除去する工程と、
第１温度で焼鈍を実行する工程と、
前記防食層から前記多角形の形状を有する構造を除去し、それぞれの板が平板の電極の組の間に挟み込まれている、多角形の形状を有する圧電性プレートを形成する工程と、を含んでいる
ことを特徴とする方法。 - 前記テンプレート層を除去する前記工程は、前記テンプレート層にウェットエッチング処理を行う工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記開口内に前記圧電性材料を形成する前記工程は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））、クオーツ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、またはランタンがドープされたチタン酸ジルコン酸鉛からなるグループから選択された圧電性材料を形成する工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記防食層を堆積させる前記工程は、オルト珪酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）、熱二酸化珪素（ＳｉＯ２）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）または圧電性材料からなるグループから選択された材料を堆積させる工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記テンプレート層を形成する前記工程は、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＳｉＯ２、または窒化珪素（ＳｉＮ）からなるグループから選択された材料より前記テンプレート層を形成する工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 接着層／第１電極材料のスタックを選択的に堆積させる前記工程は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、または金（Ａｕ）からなるグループから選択された第１電極材料を堆積させる工程を含んでおり、
前記第２電極を形成する前記工程は、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｕＯ２、またはＡｕからなるグループから選択された材料より前記第２電極を形成する工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 開口を有する前記テンプレート層を形成する前記工程は、円形の開口を有する前記テンプレート層を形成する工程を含んでおり、
多角形の形状を有する構造を形成する前記圧電性材料にエッチング処理を行う前記工程は、ディスクを形成するように前記圧電性材料にエッチング処理を行う工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 成長基板を提供する前記工程は、シリコン、クオーツ、またはサファイアからなるグループから選択された材料より作られた成長基板を提供する工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記防食層の上に位置する前記開口内に前記接着層／第１電極材料のスタックを選択的に堆積させる前記工程は、
前記テンプレート層および露出した防食層の表面の上に位置するようにフォトレジスト層を等角に堆積させる工程と、
前記防食層の材料の表面を露出させるように前記フォトレジスト層にパターンをつける工程と、
前記接着層を付着および堆積させる工程と、
前記第１電極材料を付着および堆積させる工程と、
前記テンプレート層の上に位置する接着層および第１電極材料を除去するために前記フォトレジストを除去する工程と、を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記圧電性材料の上に前記第２電極を形成する前記工程は、
前記テンプレート層の材料および前記テンプレート層の開口内の圧電性材料の上に位置するようにフォトレジスト層を等角に堆積させる工程と、
前記圧電性材料を露出させるように前記フォトレジスト層にパターンをつける工程と、
第２電極材料を等角に堆積させる工程と、
前記テンプレート層の上の前記第２電極材料を除去するために前記フォトレジストを除去する工程と、を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記防食層の表面の上の前記開口内に前記接着層／第１電極材料のスタックを選択的に堆積させる前記工程は、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはクロム（Ｃｒ）からなるグループから選択された材料である前記接着層を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記第１温度で前記焼鈍を実行する前記工程は、前記圧電性材料を分極する工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記開口内に前記圧電性材料を形成する前記工程は、前記開口を満たすように前記テンプレート層にソル−ゲル圧電性材料を塗布する工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 多角形の形状を有する構造を形成するために前記圧電性材料にエッチング処理を行う前記工程は、前記第１温度よりも低い第２温度にて最初の焼鈍を実行する工程をさらに含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 前記開口内に前記圧電性材料を形成する前記工程は、ＰＺＴを形成する工程を含んでおり、
前記第２温度にて前記最初の焼鈍を実行する前記工程は、４５０℃より高い温度にて前記最初の焼鈍を実行する工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。 - 前記第１温度にて前記焼鈍を実行する前記工程は、６５０℃より高い温度で前記焼鈍を実行する工程を含んでいる
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 溶剤と、
前記溶剤の中を浮遊する複数の圧電性プレートと、を含んでおり、それぞれの板は、
接着層／第１電極材料のスタックを含む平板の第１電極と、
前記第１電極材料の上に位置する圧電性材料と、
前記圧電性材料の上に位置する平板の第２電極と、を含んでいる
ことを特徴とする圧電性プレートの流体アセンブリ溶剤。 - 前記圧電性材料は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ））、クオーツ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、またはランタンがドープされたチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＬＴ）からなるグループから選択されている
ことを特徴とする請求項１７に記載の流体アセンブリ溶剤。 - 前記第１電極材料は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、または金（Ａｕ）からなるグループから選択されており、
前記第２電極の材料は、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｕＯ２、またはＡｕからなるグループから選択されている
ことを特徴とする請求項１７に記載の流体アセンブリ溶剤。 - 前記接着層は、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはクロム（Ｃｒ）からなるグループから選択されている
ことを特徴とする請求項１７に記載の流体アセンブリ溶剤。
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| CN112239327A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-19 | 北京化工大学 | 一种用于结构振动主动控制的压电智能材料 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5115239B1 (ja) * | 1970-08-07 | 1976-05-15 | ||
| JPS6214484A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-23 | Toyota Motor Corp | 圧電セラミツクスの製造方法 |
| JPH07202291A (ja) * | 1993-12-29 | 1995-08-04 | Tdk Corp | 圧電セラミックスの製造方法 |
| JP2009284218A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 圧電振動片を製造する製造方法、及び音叉型圧電振動片を製造する製造方法。 |
| JP2012104715A (ja) * | 2010-11-11 | 2012-05-31 | Ngk Insulators Ltd | 圧電素子の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5115239B1 (ja) * | 1970-08-07 | 1976-05-15 | ||
| JPS6214484A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-23 | Toyota Motor Corp | 圧電セラミツクスの製造方法 |
| JPH07202291A (ja) * | 1993-12-29 | 1995-08-04 | Tdk Corp | 圧電セラミックスの製造方法 |
| JP2009284218A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 圧電振動片を製造する製造方法、及び音叉型圧電振動片を製造する製造方法。 |
| JP2012104715A (ja) * | 2010-11-11 | 2012-05-31 | Ngk Insulators Ltd | 圧電素子の製造方法 |
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