JP2019016793A - 膜構造体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 膜構造体(10)は、(100)面よりなる上面(11a)を含むシリコン基板である基板(11)と、上面(11a)上で立方晶(100)配向した酸化ジルコニウム膜を含む配向膜(12)と、配向膜(12)上で立方晶(100)配向した白金膜を含む導電膜(13)と、を有する。
【選択図】図1
Description
2θ004≦96.5°・・・(数1)
εr≦450・・・(数2)
Pr≧28μC/cm2・・・(数3)
Pb(Zr1−xTix)O3・・・(化1)
Pb(Zr1−yTiy)O3・・・(化2)
xは、0.32≦x≦0.52を満たし、yは、0.32≦y≦0.52を満たしてもよい。
Sr(Ti1−zRuz)O3・・・(化3)
第1圧電膜は、第1導電膜上に第2膜を介して形成され、zは、0≦z≦1を満たしてもよい。
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Pr≧28μC/cm2・・・(数3)
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xは、0.32≦x≦0.52を満たし、yは、0.32≦y≦0.52を満たしてもよい。
Sr(Ti1−zRuz)O3・・・(化3)
第1圧電膜は、第1導電膜上に第2膜を介して形成され、zは、0≦z≦1を満たしてもよい。
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xは、0.32≦x≦0.52を満たし、yは、0.32≦y≦0.52を満たしてもよい。
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zは、0≦z≦1を満たしてもよい。
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xは、0.32≦x≦0.52を満たし、yは、0.32≦y≦0.52を満たしてもよい。
Sr(Ti1−zRuz)O3・・・(化3)
zは、0≦z≦1を満たしてもよい。
<膜構造体>
初めに、本発明の一実施形態である実施の形態の膜構造体について説明する。図1は、実施の形態の膜構造体の断面図である。図2は、実施の形態の膜構造体が上部電極としての導電膜を有する場合の、膜構造体の断面図である。図3は、図2に示す膜構造体から基板及び配向膜を除去した場合の、膜構造体の断面図である。図4は、実施の形態の膜構造体の他の例の断面図である。
Sr(Ti1−zRuz)O3・・・(化4)
ここで、zは、0≦z≦1を満たす。なお、以下では、zがz=0を満たすときのSr(Ti1−zRuz)O3即ちSrTiO3を、STOと称し、zが0<z<1を満たすときのSr(Ti1−zRuz)O3を、STROと称し、zがz=1を満たすときのSr(Ti1−zRuz)O3即ちSrRuO3を、SROと称する場合がある。
Pb(Zr1−uTiu)O3・・・(化5)
uは、0<u<1を満たす。
2θ004≦96.5°・・・(数1)
これにより、チタン酸ジルコン酸鉛の正方晶表示における(004)面の間隔が長くなる。或いは、圧電膜15中における、正方晶の結晶構造を有し、且つ、(001)配向(c軸配向)したチタン酸ジルコン酸鉛の含有率を、圧電膜15中における、正方晶の結晶構造を有し、且つ、(100)配向(a軸配向)したチタン酸ジルコン酸鉛の含有率に比べて大きくすることができる。従って、圧電膜15に含まれる複数の結晶粒の各々における分極方向を揃えることができるので、圧電膜15の圧電特性を向上させることができる。
εr≦450・・・(数2)
これにより、膜構造体10を、例えば圧電効果を用いた圧力センサとして用いる場合に、検出感度を向上させることができ、当該圧力センサの検出回路を容易に設計することができる。或いは、膜構造体10を、例えば逆圧電効果を用いた超音波振動子として用いる場合に、発振回路を容易に設計することができる。
Pr≧28μC/cm2・・・(数3)
Pb(Zr1−xTix)O3・・・(化6)
ここで、xは、0.32≦x≦0.52を満たす。
Pb(Zr1−yTiy)O3・・・(化7)
ここで、yは、0.32≦y≦0.52を満たす。
Pb(Zr1−vTiv)O3・・・(化8)
ここで、vは、0≦v≦0.1を満たす。
これにより、PZTを含む圧電膜15を、SROを含む膜14の(100)面上に、更に容易に正方晶表示で(001)配向又は擬立方晶表示で(100)配向させることができ、圧電膜15の結晶性を更に容易に向上させることができる。
次に、前述した、圧電膜の圧電特性を向上させ、且つ、当該圧電膜を用いた圧力センサの検出感度を向上させることができる膜構造体に含まれる圧電膜15のうち、圧電膜16を形成するための成膜装置について説明する。当該成膜装置は、チャンバー内でチタン酸ジルコン酸鉛を含有するターゲットの表面をスパッタすることにより基板の表面にチタン酸ジルコン酸鉛を含有する膜を成膜するスパッタリング装置である。
電力供給部32は、ターゲットTGに、高周波電力を供給する。電力供給部32によりターゲットTGに高周波電力が供給されることにより、ターゲットTGがスパッタされる。即ち、本実施の形態の成膜装置20は、RF(Radio Frequency)スパッタリング装置である。
次に、本実施の形態の膜構造体の製造方法を説明する。図10乃至図13は、実施の形態の膜構造体の製造工程中の断面図である。
このステップS3では、まず、配向膜12上にエピタキシャル成長した、下部電極の一部としての導電膜13を形成する。導電膜13は、金属よりなる。金属よりなる導電膜13として、例えば白金(Pt)を含む導電膜が用いられる。
2θ004≦96.5°・・・(数1)
これにより、チタン酸ジルコン酸鉛の正方晶表示における(004)面の間隔が長くなる。或いは、圧電膜15中における、正方晶の結晶構造を有し、且つ、(001)配向したチタン酸ジルコン酸鉛の含有率を、圧電膜15中における、正方晶の結晶構造を有し、且つ、(100)配向したチタン酸ジルコン酸鉛の含有率に比べて大きくすることができる。従って、圧電膜15に含まれる複数の結晶粒の各々における分極方向を揃えることができるので、圧電膜15の圧電特性を向上させることができる。
εr≦450・・・(数2)
これにより、膜構造体10を、例えば圧電効果を用いた圧力センサとして用いる場合に、検出感度を向上させることができ、当該圧力センサの検出回路を容易に設計することができる。或いは、膜構造体10を、例えば逆圧電効果を用いた超音波振動子として用いる場合に、発振回路を容易に設計することができる。
Pr≧28μC/cm2・・・(数3)
実施の形態では、図1に示したように、圧電膜16及び圧電膜17を含む圧電膜15が形成されていた。しかし、圧電膜15は、圧電膜16のみを含むものであってもよい。このような例を、実施の形態の変形例として説明する。
図14に示すように、本変形例の膜構造体10は、基板11と、配向膜12と、導電膜13と、膜14と、圧電膜15と、を有する。配向膜12は、基板11上に形成されている。導電膜13は、配向膜12上に形成されている。膜14は、導電膜13上に形成されている。圧電膜15は、膜14上に形成されている。圧電膜15は、圧電膜16を含む。
なお、本変形例の膜構造体10も、実施の形態の膜構造体10と同様に、導電膜18(図2参照)を有してもよい。
以下では、実施の形態で図1を用いて説明した膜構造体10を、実施例1の膜構造体として形成した。実施例1の膜構造体は、CuKα線を用いたθ−2θ法による圧電膜15のX線回折パターンにおいて、チタン酸ジルコン酸鉛の正方晶表示における(004)面の回折ピークの回折角度を2θ004としたとき、2θ004が上記式(数1)を満たすものである。また、実施例1の膜構造体は、圧電膜15の比誘電率をεrとしたとき、εrが上記式(数2)を満たすものである。一方、2θ004が上記式(数1)を満たさない膜構造体を、比較例1の膜構造体とした。
圧力 : 7.00×10−3Pa
蒸着源 : Zr+O2
加速電圧/エミッション電流 : 7.5kV/1.80mA
厚さ : 24nm
成膜速度 : 0.005nm/s
酸素流量 : 7sccm
基板温度 : 500℃
圧力 : 1.20×10−1Pa
蒸着源 : Pt
電力 : 100W
厚さ : 150nm
成膜速度 : 0.14nm/s
Ar流量 : 16sccm
基板温度 : 450〜600℃
次に、Pt膜を熱処理した。この際の条件を、以下に示す。
装置 : DCスパッタリング装置
基板温度(熱処理温度) : 450〜600℃
熱処理時間 : 10〜30分
パワー : 300W
ガス : Ar
圧力 : 1.8Pa
基板温度 : 600℃
成膜速度 : 0.11nm/s
厚さ : 20nm
パワー : 2250W
ガス : Ar/O2
圧力 : 0.6Pa
基板温度 : 425℃
成膜速度 : 0.29nm/s
Ar流量 : 66sccm
酸素流量 : 6sccm
成膜時間 : 4200s
実施例1の膜構造体の製造方法において、圧電膜16を形成する際の基板温度を、425℃から450℃に変更したこと以外は、実施例1の膜構造体の製造方法と同様にして、実施例2の膜構造体を形成した。また、実施例1の膜構造体の製造方法において、圧電膜16を形成する際の基板温度を、425℃から475℃に変更したこと以外は、実施例1の膜構造体の製造方法と同様にして、実施例3の膜構造体を形成した。
実施例1の膜構造体の製造方法において、圧電膜16を形成する際に供給される高周波電力(パワー)を、2250Wから2000Wに変更したこと以外は、実施例1の膜構造体の製造方法と同様にして、実施例4の膜構造体を形成した。このとき、成膜速度は、0.20nm/sとなり、実施例1における0.29nm/sよりも小さくなった。
実施例1の膜構造体の製造方法において、圧電膜16を形成する際に供給される高周波電力(パワー)の値を、2250Wから2500Wに変更したこと以外は、実施例1の膜構造体の製造方法と同様にして、比較例2の膜構造体を形成した。これらの条件を、図27に示す。なお、図27は、実施例1、実施例6乃至実施例8、比較例1及び比較例2についての、成膜条件、並びに、PZTの回折角度2θ004及び比誘電率εr等の測定結果をまとめた表を示す。
実施例1の膜構造体の製造方法と同様にして、実施例9の膜構造体を形成した。また、実施例1の膜構造体の製造方法において、PZTの組成をx=0.42からx=0.48に変更したこと以外は、実施例1の膜構造体の製造方法と同様にして、実施例10の膜構造体を形成した。実施例9及び実施例10の膜構造体について、導電膜13と導電膜18との間に電圧を印加して分極の電圧依存性を測定した。図35は、実施例9の膜構造体の分極の電圧依存性を示すグラフである。図36は、実施例10の膜構造体の分極の電圧依存性を示すグラフである。
11 基板
11a 上面
12 配向膜
13、18 導電膜
14、17f 膜
15、16、17 圧電膜
16g、17g 結晶粒
20 成膜装置
21 チャンバー
21a 底板部
21b、21e 側板部
21c、21f 天板部
21d 蓋部
22 真空排気部
23、24 ガス供給部
23a、24a 流量制御器
23b、24b ガス供給管
25 基板保持部
25a 絶縁性囲み部
25b 突出部
25c 導電性囲み部
25d 段差部
26 支持部
27 回転駆動部
27a モータ
27b ベルト
27c プーリー
27d 回転軸
28 基板加熱部
29 防着板
31 ターゲット保持部
32 電力供給部
32a 高周波電源
32b 整合器
33 VDC制御部
34 磁石部
35 磁石回転駆動部
41、42、45、46、47 導電性部材
41a、42a、45a 基部
41b、42b、45b 軸部
41c、42b、45c 接続部
43、56 ネジ
44 スリップリング
51、52、53、54、55 絶縁性部材
BP1 バッキングプレート
CE1 シール部
CN1 中心
CP1 強誘電体キャパシタ
EP 終点
OP1、OP2、OP3 開口
P1 分極成分
RA1 回転軸
SB 基板
SP 起点
TG ターゲット
TM1 ターゲット材
Claims (38)
- (100)面よりなる主面を含むシリコン基板と、
前記主面上に形成され、立方晶の結晶構造を有し、且つ、(100)配向した酸化ジルコニウム膜を含む第1膜と、
前記第1膜上に形成され、立方晶の結晶構造を有し、且つ、(100)配向した白金膜を含む第1導電膜と、
を有する、膜構造体。 - 請求項1に記載の膜構造体において、
前記第1導電膜上に形成され、正方晶の結晶構造を有し、且つ、(001)配向した第1チタン酸ジルコン酸鉛膜を含む第1圧電膜を有する、膜構造体。 - 請求項2に記載の膜構造体において、
CuKα線を用いたθ−2θ法による前記第1圧電膜のX線回折パターンにおいて、チタン酸ジルコン酸鉛の(004)面の回折ピークの回折角度を2θ004とし、
前記第1圧電膜の比誘電率をεrとしたとき、
前記2θ004は、下記式(数1)を満たし、
前記εrは、下記式(数2)を満たす、膜構造体。
2θ004≦96.5°・・・(数1)
εr≦450・・・(数2) - 請求項3に記載の膜構造体において、
前記第1圧電膜の残留分極値をPrとしたとき、
前記Prは、下記式(数3)を満たす、膜構造体。
Pr≧28μC/cm2・・・(数3) - 請求項3又は4に記載の膜構造体において、
前記第1圧電膜上に形成された第2導電膜を有し、
前記比誘電率は、前記第1導電膜と前記第2導電膜との間に1kHzの周波数を有する交流電圧を印加して測定される、膜構造体。 - 請求項2乃至5のいずれか一項に記載の膜構造体において、
前記第1圧電膜は、
前記第1導電膜上に形成され、正方晶の結晶構造を有し、且つ、(001)配向した第2チタン酸ジルコン酸鉛膜を含む第2圧電膜と、
前記第2圧電膜上に形成された第3チタン酸ジルコン酸鉛膜を含む第3圧電膜と、
を含み、
前記第2圧電膜は、圧縮応力を有し、
前記第3圧電膜は、引っ張り応力を有する、膜構造体。 - 請求項6に記載の膜構造体において、
前記第2チタン酸ジルコン酸鉛膜は、下記一般式(化1)で表されるチタン酸ジルコン酸鉛よりなる第1複合酸化物を有し、
Pb(Zr1−xTix)O3・・・(化1)
前記第3チタン酸ジルコン酸鉛膜は、下記一般式(化2)で表されるチタン酸ジルコン酸鉛よりなる第2複合酸化物を有し、
Pb(Zr1−yTiy)O3・・・(化2)
前記xは、0.32≦x≦0.52を満たし、
前記yは、0.32≦y≦0.52を満たす、膜構造体。 - 請求項2乃至7のいずれか一項に記載の膜構造体において、
前記第1導電膜上に形成され、下記一般式(化3)で表され、且つ、擬立方晶表示で(100)配向した第3複合酸化物を含む第2膜を有し、
Sr(Ti1−zRuz)O3・・・(化3)
前記第1圧電膜は、前記第1導電膜上に前記第2膜を介して形成され、
前記zは、0≦z≦1を満たす、膜構造体。 - (100)面よりなる主面を含むシリコン基板と、
前記主面上に形成され、立方晶の結晶構造を有し、且つ、(100)配向した酸化ジルコニウムを含む第1膜と、
前記第1膜上に形成され、立方晶の結晶構造を有し、且つ、(100)配向した白金を含む第1導電膜と、
前記第1導電膜上に形成され、正方晶の結晶構造を有し、且つ、(001)配向したチタン酸ジルコン酸鉛を含む第1圧電膜と、
を有し、
CuKα線を用いたθ−2θ法による前記第1圧電膜のX線回折パターンにおいて、チタン酸ジルコン酸鉛の(004)面の回折ピークの回折角度を2θ004とし、
前記第1圧電膜の比誘電率をεrとしたとき、
前記2θ004は、下記式(数1)を満たし、
前記εrは、下記式(数2)を満たす、膜構造体。
2θ004≦96.5°・・・(数1)
εr≦450・・・(数2) - 請求項9に記載の膜構造体において、
前記第1圧電膜の残留分極値をPrとしたとき、
前記Prは、下記式(数3)を満たす、膜構造体。
Pr≧28μC/cm2・・・(数3) - 請求項9又は10に記載の膜構造体において、
前記第1圧電膜上に形成された第2導電膜を有し、
前記比誘電率は、前記第1導電膜と前記第2導電膜との間に1kHzの周波数を有する交流電圧を印加して測定される、膜構造体。 - 請求項9乃至11のいずれか一項に記載の膜構造体において、
前記第1圧電膜は、
前記第1導電膜上に形成されたチタン酸ジルコン酸鉛よりなる第1複合酸化物を含む第2圧電膜と、
前記第2圧電膜上に形成されたチタン酸ジルコン酸鉛よりなる第2複合酸化物を含む第3圧電膜と、
を含み、
前記第2圧電膜は、圧縮応力を有し、
前記第3圧電膜は、引っ張り応力を有する、膜構造体。 - 請求項12に記載の膜構造体において、
前記第2圧電膜は、下記一般式(化1)で表される前記第1複合酸化物を含み、
Pb(Zr1−xTix)O3・・・(化1)
前記第3圧電膜は、下記一般式(化2)で表される前記第2複合酸化物を含み、
Pb(Zr1−yTiy)O3・・・(化2)
前記xは、0.32≦x≦0.52を満たし、
前記yは、0.32≦y≦0.52を満たす、膜構造体。 - 請求項9乃至13のいずれか一項に記載の膜構造体において、
前記第1導電膜上に形成され、下記一般式(化3)で表され、且つ、擬立方晶表示で(100)配向した第3複合酸化物を含む第2膜を有し、
Sr(Ti1−zRuz)O3・・・(化3)
前記第1圧電膜は、前記第1導電膜上に前記第2膜を介して形成され、
前記zは、0≦z≦1を満たす、膜構造体。 - 請求項9乃至14のいずれか一項に記載の膜構造体において、
前記第1膜は、前記主面上にエピタキシャル成長し、
前記第1導電膜は、前記第1膜上にエピタキシャル成長し、
前記第1圧電膜は、前記第1導電膜上にエピタキシャル成長している、膜構造体。 - (a)(100)面よりなる主面を含むシリコン基板を用意する工程、
(b)前記主面上に、立方晶の結晶構造を有し、且つ、(100)配向した酸化ジルコニウム膜を含む第1膜を形成する工程、
(c)前記第1膜上に、立方晶の結晶構造を有し、且つ、(100)配向した白金膜を含む第1導電膜を形成する工程、
を有する、膜構造体の製造方法。 - 請求項16に記載の膜構造体の製造方法において、
(d)前記第1導電膜上に、正方晶の結晶構造を有し、且つ、(001)配向した第1チタン酸ジルコン酸鉛膜を含む第1圧電膜を形成する工程、
を有する、膜構造体の製造方法。 - 請求項17に記載の膜構造体の製造方法において、
CuKα線を用いたθ−2θ法による前記第1圧電膜のX線回折パターンにおいて、チタン酸ジルコン酸鉛の(004)面の回折ピークの回折角度を2θ004とし、
前記第1圧電膜の比誘電率をεrとしたとき、
前記2θ004は、下記式(数1)を満たし、
前記εrは、下記式(数2)を満たす、膜構造体の製造方法。
2θ004≦96.5°・・・(数1)
εr≦450・・・(数2) - 請求項18に記載の膜構造体の製造方法において、
前記第1圧電膜の残留分極値をPrとしたとき、
前記Prは、下記式(数3)を満たす、膜構造体の製造方法。
Pr≧28μC/cm2・・・(数3) - 請求項18又は19に記載の膜構造体の製造方法において、
(e)前記第1圧電膜上に第2導電膜を形成する工程、
を有し、
前記比誘電率は、前記第1導電膜と前記第2導電膜との間に1kHzの周波数を有する交流電圧を印加して測定される、膜構造体の製造方法。 - 請求項17乃至20のいずれか一項に記載の膜構造体の製造方法において、
前記(d)工程は、
(f)前記第1導電膜上に、正方晶の結晶構造を有し、且つ、(001)配向した第2チタン酸ジルコン酸鉛膜を含む第2圧電膜を形成する工程、
(g)前記第2圧電膜上に、第3チタン酸ジルコン酸鉛膜を含む第3圧電膜を形成する工程、
を含み、
前記(f)工程では、圧縮応力を有する前記第2圧電膜を形成し、
前記(g)工程では、引っ張り応力を有する前記第3圧電膜を形成する、膜構造体の製造方法。 - 請求項21に記載の膜構造体の製造方法において、
前記第2チタン酸ジルコン酸鉛膜は、下記一般式(化1)で表されるチタン酸ジルコン酸鉛よりなる第1複合酸化物を有し、
Pb(Zr1−xTix)O3・・・(化1)
前記第3チタン酸ジルコン酸鉛膜は、下記一般式(化2)で表されるチタン酸ジルコン酸鉛よりなる第2複合酸化物を有し、
Pb(Zr1−yTiy)O3・・・(化2)
前記xは、0.32≦x≦0.52を満たし、
前記yは、0.32≦y≦0.52を満たす、膜構造体の製造方法。 - 請求項22に記載の膜構造体の製造方法において、
前記(f)工程では、スパッタリング法により前記第2圧電膜を形成し、
前記(g)工程は、
(g1)前記第2圧電膜上に、鉛、ジルコニウム及びチタンを含有する第1溶液を塗布することにより、前記第2複合酸化物の第1前駆体を含む第2膜を形成する工程、
(g2)前記第2膜を熱処理することにより、前記第3圧電膜を形成する工程、
を含む、膜構造体の製造方法。 - 請求項23に記載の膜構造体の製造方法において、
前記(f)工程では、425〜475℃の温度で、且つ、0.29nm/s以下の第1成膜速度で、前記第1複合酸化物を含む第3膜を成膜し、成膜された前記第3膜よりなる前記第2圧電膜を形成する、膜構造体の製造方法。 - 請求項23に記載の膜構造体の製造方法において、
前記(f)工程は、
(f1)425〜475℃の温度で、且つ、0.29nm/s以下の第2成膜速度で、前記第1複合酸化物を含む第4膜を成膜する工程、
(f2)前記第4膜上に、425〜475℃の温度で、且つ、前記第2成膜速度よりも小さい第3成膜速度で、前記第1複合酸化物を含む第5膜を成膜し、成膜された前記第4膜及び前記第5膜よりなる前記第2圧電膜を形成する工程、
を含む、膜構造体の製造方法。 - 請求項23に記載の膜構造体の製造方法において、
前記(f)工程は、
(f3)前記(c)工程の後、チャンバー内で前記シリコン基板を基板保持部により保持する工程、
(f4)前記(f3)工程の後、前記チャンバー内でチタン酸ジルコン酸鉛を含有するターゲットの表面をスパッタすることにより前記第1導電膜上に前記第2圧電膜を成膜する工程、
を含み、
前記基板保持部は、前記チャンバーに取り付けられた支持部により支持され、
前記支持部と前記基板保持部との間、又は、前記チャンバーと前記支持部との間に、第1絶縁性部材が介在し、
前記(f3)工程では、前記シリコン基板の外周部が前記基板保持部と接触し、且つ、前記シリコン基板の中央部が前記基板保持部と離隔した状態で、前記シリコン基板を保持する、膜構造体の製造方法。 - 請求項23に記載の膜構造体の製造方法において、
前記(f)工程は、
(f5)前記(c)工程の後、チャンバー内で前記シリコン基板を基板保持部により保持する工程、
(f6)前記(f5)工程の後、前記チャンバー内でチタン酸ジルコン酸鉛を含有するターゲットの表面をスパッタすることにより前記第1導電膜上に成膜材料を付着させて前記第2圧電膜を成膜する工程、
を含み、
前記(f6)工程では、前記チャンバーに取り付けられた第1導電性部材よりなる防着板により、前記基板保持部に前記成膜材料が付着することを防止し、
前記チャンバーと前記防着板との間に、第2絶縁性部材が介在し、
前記防着板は、電気的に浮遊し、
前記(f5)工程では、前記シリコン基板の外周部が前記基板保持部と接触し、且つ、前記シリコン基板の中央部が前記基板保持部と離隔した状態で、前記シリコン基板を保持する、膜構造体の製造方法。 - 請求項17乃至27のいずれか一項に記載の膜構造体の製造方法において、
(h)前記(c)工程の後、前記(d)工程の前に、前記第1導電膜上に、下記一般式(化3)で表され、且つ、擬立方晶表示で(100)配向した第3複合酸化物を含む第6膜を形成する工程、
Sr(Ti1−zRuz)O3・・・(化3)
を有し、
前記zは、0≦z≦1を満たす、膜構造体の製造方法。 - (a)(100)面よりなる主面を含むシリコン基板を用意する工程、
(b)前記主面上に、立方晶の結晶構造を有し、且つ、(100)配向した酸化ジルコニウムを含む第1膜を形成する工程、
(c)前記第1膜上に、立方晶の結晶構造を有し、且つ、(100)配向した白金を含む第1導電膜を形成する工程、
(d)前記第1導電膜上に、正方晶の結晶構造を有し、且つ、(001)配向したチタン酸ジルコン酸鉛を含む第1圧電膜を形成する工程、
を有し、
CuKα線を用いたθ−2θ法による前記第1圧電膜のX線回折パターンにおいて、チタン酸ジルコン酸鉛の(004)面の回折ピークの回折角度を2θ004とし、
前記第1圧電膜の比誘電率をεrとしたとき、
前記2θ004は、下記式(数1)を満たし、
前記εrは、下記式(数2)を満たす、膜構造体の製造方法。
2θ004≦96.5°・・・(数1)
εr≦450・・・(数2) - 請求項29に記載の膜構造体の製造方法において、
前記第1圧電膜の残留分極値をPrとしたとき、
前記Prは、下記式(数3)を満たす、膜構造体の製造方法。
Pr≧28μC/cm2・・・(数3) - 請求項29又は30に記載の膜構造体の製造方法において、
(e)前記第1圧電膜上に第2導電膜を形成する工程、
を有し、
前記比誘電率は、前記第1導電膜と前記第2導電膜との間に1kHzの周波数を有する交流電圧を印加して測定される、膜構造体の製造方法。 - 請求項29乃至31のいずれか一項に記載の膜構造体の製造方法において、
前記(d)工程は、
(f)前記第1導電膜上に、チタン酸ジルコン酸鉛よりなる第1複合酸化物を含む第2圧電膜を形成する工程、
(g)前記第2圧電膜上に、チタン酸ジルコン酸鉛よりなる第2複合酸化物を含む第3圧電膜を形成する工程、
を含み、
前記(f)工程では、圧縮応力を有する前記第2圧電膜を形成し、
前記(g)工程では、引っ張り応力を有する前記第3圧電膜を形成する、膜構造体の製造方法。 - 請求項32に記載の膜構造体の製造方法において、
前記(f)工程では、下記一般式(化1)で表される前記第1複合酸化物を含む前記第2圧電膜を形成し、
Pb(Zr1−xTix)O3・・・(化1)
前記(g)工程では、下記一般式(化2)で表される前記第2複合酸化物を含む前記第3圧電膜を形成し、
Pb(Zr1−yTiy)O3・・・(化2)
前記xは、0.32≦x≦0.52を満たし、
前記yは、0.32≦y≦0.52を満たす、膜構造体の製造方法。 - 請求項32又は33に記載の膜構造体の製造方法において、
前記(f)工程では、スパッタリング法により前記第2圧電膜を形成し、
前記(g)工程は、
(g1)前記第2圧電膜上に、鉛、ジルコニウム及びチタンを含有する第1溶液を塗布することにより、前記第2複合酸化物の第1前駆体を含む第2膜を形成する工程、
(g2)前記第2膜を熱処理することにより、前記第3圧電膜を形成する工程、
を含む、膜構造体の製造方法。 - 請求項34に記載の膜構造体の製造方法において、
前記(f)工程では、425〜475℃の温度で、且つ、0.29nm/s以下の第1成膜速度で、前記第1複合酸化物を含む第3膜を成膜し、成膜された前記第3膜よりなる前記第2圧電膜を形成する、膜構造体の製造方法。 - 請求項34に記載の膜構造体の製造方法において、
前記(f)工程は、
(f1)425〜475℃の温度で、且つ、0.29nm/s以下の第2成膜速度で、前記第1複合酸化物を含む第4膜を成膜する工程、
(f2)前記第4膜上に、425〜475℃の温度で、且つ、前記第2成膜速度よりも小さい第3成膜速度で、前記第1複合酸化物を含む第5膜を成膜し、成膜された前記第4膜及び前記第5膜よりなる前記第2圧電膜を形成する工程、
を含む、膜構造体の製造方法。 - 請求項29乃至36のいずれか一項に記載の膜構造体の製造方法において、
(h)前記(c)工程の後、前記(d)工程の前に、前記第1導電膜上に、下記一般式(化3)で表され、且つ、擬立方晶表示で(100)配向した第3複合酸化物を含む第6膜を形成する工程、
Sr(Ti1−zRuz)O3・・・(化3)
を有し、
前記zは、0≦z≦1を満たす、膜構造体の製造方法。 - 請求項29乃至37のいずれか一項に記載の膜構造体の製造方法において、
前記(b)工程では、前記主面上にエピタキシャル成長した前記第1膜を形成し、
前記(c)工程では、前記第1膜上にエピタキシャル成長した前記第1導電膜を形成し、
前記(d)工程では、前記第1導電膜上にエピタキシャル成長した前記第1圧電膜を形成する、膜構造体の製造方法。
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