JP3514207B2 - 強誘電体薄膜素子ならびにセンサ、および強誘電体薄膜素子の製造方法 - Google Patents
強誘電体薄膜素子ならびにセンサ、および強誘電体薄膜素子の製造方法Info
- Publication number
- JP3514207B2 JP3514207B2 JP2000072758A JP2000072758A JP3514207B2 JP 3514207 B2 JP3514207 B2 JP 3514207B2 JP 2000072758 A JP2000072758 A JP 2000072758A JP 2000072758 A JP2000072758 A JP 2000072758A JP 3514207 B2 JP3514207 B2 JP 3514207B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- substrate
- ferroelectric thin
- buffer layer
- ferroelectric
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 170
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 38
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910018921 CoO 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910004121 SrRuO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 3
- 230000005616 pyroelectricity Effects 0.000 description 3
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/34—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/09—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
- G01P15/0922—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up of the bending or flexing mode type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14649—Infrared imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14692—Thin film technologies, e.g. amorphous, poly, micro- or nanocrystalline silicon
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
- H10N15/10—Thermoelectric devices using thermal change of the dielectric constant, e.g. working above and below the Curie point
-
- 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
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2041—Beam type
- H10N30/2042—Cantilevers, i.e. having one fixed end
-
- 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
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2047—Membrane type
-
- 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
-
- 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
- H10N30/80—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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｓｉ基板上に薄膜
形成技術を用いて形成した強誘電体薄膜素子、ならびに
それを用いたセンサ、およびそれらの製造方法に関す
る。
形成技術を用いて形成した強誘電体薄膜素子、ならびに
それを用いたセンサ、およびそれらの製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、強誘電体を用いた素子に対する需
要が急速に高まっている。強誘電体薄膜素子の圧電性を
利用した加速度センサや、強誘電体薄膜素子の焦電性を
利用した焦電型赤外線センサ等が主に実用化されている
が、従来方式に比べさらに小型で信頼性の高い新しいセ
ンサが切望されている。
要が急速に高まっている。強誘電体薄膜素子の圧電性を
利用した加速度センサや、強誘電体薄膜素子の焦電性を
利用した焦電型赤外線センサ等が主に実用化されている
が、従来方式に比べさらに小型で信頼性の高い新しいセ
ンサが切望されている。
【０００３】センサの小型化を図るためには、内蔵され
る素子の小型化を図ることが必要である。しかし、既存
の強誘電体薄膜素子（圧電素子や焦電素子）は、強誘電
体セラミックを焼結、成型、加工したものがほとんど
で、小型化ならびに高感度化が図られているものの、従
来技術の延長線上ではさらなる小型化の要求を満たすこ
とは困難であった。
る素子の小型化を図ることが必要である。しかし、既存
の強誘電体薄膜素子（圧電素子や焦電素子）は、強誘電
体セラミックを焼結、成型、加工したものがほとんど
で、小型化ならびに高感度化が図られているものの、従
来技術の延長線上ではさらなる小型化の要求を満たすこ
とは困難であった。
【０００４】そこで、新しい手法として、薄膜形成技術
を用いて半導体基板上に強誘電体薄膜や電極用金属薄膜
の積層薄膜からなる検出部分を直接形成し、微細加工技
術を用いて検出部分をダイヤフラム構造や、中空構造、
片持梁構造に加工した、半導体基板と一体化したモノリ
シックな素子の開発が望まれている。このように検出部
分を薄膜化することによって小型化が図られるだけでな
く、同一の半導体基板上に検出部分や回路部分をまとめ
て形成することができ、強誘電体薄膜素子のさらなる小
型化が可能となる。また、とりわけ残留分極が大きく圧
電性や焦電性に優れたＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（以下、
ＰＺＴと略称する）、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ
3（以下、ＰＬＺＴと略称する）薄膜を基板上に配向成
長あるいはエピタキシャル成長させることによって、よ
り大きな分極値を得て素子の高性能化を図る試みがなさ
れている。
を用いて半導体基板上に強誘電体薄膜や電極用金属薄膜
の積層薄膜からなる検出部分を直接形成し、微細加工技
術を用いて検出部分をダイヤフラム構造や、中空構造、
片持梁構造に加工した、半導体基板と一体化したモノリ
シックな素子の開発が望まれている。このように検出部
分を薄膜化することによって小型化が図られるだけでな
く、同一の半導体基板上に検出部分や回路部分をまとめ
て形成することができ、強誘電体薄膜素子のさらなる小
型化が可能となる。また、とりわけ残留分極が大きく圧
電性や焦電性に優れたＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（以下、
ＰＺＴと略称する）、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ
3（以下、ＰＬＺＴと略称する）薄膜を基板上に配向成
長あるいはエピタキシャル成長させることによって、よ
り大きな分極値を得て素子の高性能化を図る試みがなさ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような半導体基板と一体化したモノリシックな強誘電体
薄膜素子を開発するにあたっては次のような問題があっ
た。すなわち、薄膜形成技術を用いて基板上に配向性の
良好な強誘電体薄膜を形成するには技術的な難点があっ
た。また、エッチング等の微細加工技術も確立されてい
ないという問題があった。
ような半導体基板と一体化したモノリシックな強誘電体
薄膜素子を開発するにあたっては次のような問題があっ
た。すなわち、薄膜形成技術を用いて基板上に配向性の
良好な強誘電体薄膜を形成するには技術的な難点があっ
た。また、エッチング等の微細加工技術も確立されてい
ないという問題があった。
【０００６】また、単結晶MｇO基板上に、強誘電体薄膜
や金属薄膜からなる検出部分を形成した強誘電体薄膜素
子が提案されているが、MｇO基板は高価であり、また加
工が困難であるという問題があった。
や金属薄膜からなる検出部分を形成した強誘電体薄膜素
子が提案されているが、MｇO基板は高価であり、また加
工が困難であるという問題があった。
【０００７】そこで本発明は、半導体基板上に優れた配
向性を有する強誘電体薄膜を形成する技術と、基板や金
属薄膜、強誘電体薄膜に対する各種エッチング技術を用
いることにより、小型で優れた性能を有し、かつ、安価
で加工が容易な強誘電体薄膜素子およびそれを用いたセ
ンサを形成することを目的とする。
向性を有する強誘電体薄膜を形成する技術と、基板や金
属薄膜、強誘電体薄膜に対する各種エッチング技術を用
いることにより、小型で優れた性能を有し、かつ、安価
で加工が容易な強誘電体薄膜素子およびそれを用いたセ
ンサを形成することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を重ねた結果、MｇOやＴｉ1-xＡｌxＮ（ただし、ｘが０
以上０．４以下）、ＹＳＺ等からなるバッファ層を形成
することによって、これらのバッファ層を介して半導体
基板であるＳｉ基板上に金属薄膜と強誘電体薄膜を順
次、配向またはエピタキシャル成長させうることを見出
した。そして、各種エッチング技術を用いてＳｉ基板や
バッファ層を部分的に除去し、ダイヤフラム構造や、中
空構造、片持梁構造を形成することによって本発明を完
成させるに至った。
を重ねた結果、MｇOやＴｉ1-xＡｌxＮ（ただし、ｘが０
以上０．４以下）、ＹＳＺ等からなるバッファ層を形成
することによって、これらのバッファ層を介して半導体
基板であるＳｉ基板上に金属薄膜と強誘電体薄膜を順
次、配向またはエピタキシャル成長させうることを見出
した。そして、各種エッチング技術を用いてＳｉ基板や
バッファ層を部分的に除去し、ダイヤフラム構造や、中
空構造、片持梁構造を形成することによって本発明を完
成させるに至った。
【０００９】そこで本発明は、Ｓｉ基板と、Ｓｉ基板上
に形成された薄膜積層体とを有する強誘電体薄膜素子で
あって、薄膜積層体は、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成
長したバッファ層と、バッファ層上にエピタキシャル成
長した金属薄膜からなる下部電極と、下部電極上に配向
成長またはエピタキシャル成長した強誘電体薄膜と、強
誘電体薄膜上に形成された上部電極とを有し、薄膜積層
体の一部は、前記Ｓｉ基板から浮かせるように配置され
ていることを特徴とする。
に形成された薄膜積層体とを有する強誘電体薄膜素子で
あって、薄膜積層体は、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成
長したバッファ層と、バッファ層上にエピタキシャル成
長した金属薄膜からなる下部電極と、下部電極上に配向
成長またはエピタキシャル成長した強誘電体薄膜と、強
誘電体薄膜上に形成された上部電極とを有し、薄膜積層
体の一部は、前記Ｓｉ基板から浮かせるように配置され
ていることを特徴とする。
【００１０】薄膜積層体は、薄膜積層体の下部に位置す
るＳｉ基板の一部をエッチング除去して、Ｓｉ基板に凹
部または貫通孔を設けることによって、Ｓｉ基板から浮
かせるように配置することができる。また、薄膜積層体
は、バッファ層の一部をエッチング除去することによっ
て、Ｓｉ基板から浮かせるように配置してもよい。さら
に、薄膜積層体は、Ｓｉ基板の凹部または貫通孔の上部
に位置するバッファ層の少なくとも一部をエッチング除
去することによって、Ｓｉ基板から浮かせるように配置
してもよい。
るＳｉ基板の一部をエッチング除去して、Ｓｉ基板に凹
部または貫通孔を設けることによって、Ｓｉ基板から浮
かせるように配置することができる。また、薄膜積層体
は、バッファ層の一部をエッチング除去することによっ
て、Ｓｉ基板から浮かせるように配置してもよい。さら
に、薄膜積層体は、Ｓｉ基板の凹部または貫通孔の上部
に位置するバッファ層の少なくとも一部をエッチング除
去することによって、Ｓｉ基板から浮かせるように配置
してもよい。
【００１１】このように本発明では、適当な材料からな
るバッファ層を形成することで、Ｓｉ基板上に金属薄膜
や強誘電体薄膜を配向またはエピタキシャル成長させる
ことができ、小型で優れた性能を有する強誘電体薄膜素
子の形成が容易に実現できる。また、Ｓｉ基板やバッフ
ァ層の一部を微細加工技術を用いてエッチング除去する
ことで、金属薄膜や強誘電体薄膜等からなる薄膜積層体
をＳｉ基板から浮かせることができ、強誘電体薄膜素子
の検出部分をダイヤフラム構造や、中空構造、片持梁構
造に容易に加工することが可能になる。
るバッファ層を形成することで、Ｓｉ基板上に金属薄膜
や強誘電体薄膜を配向またはエピタキシャル成長させる
ことができ、小型で優れた性能を有する強誘電体薄膜素
子の形成が容易に実現できる。また、Ｓｉ基板やバッフ
ァ層の一部を微細加工技術を用いてエッチング除去する
ことで、金属薄膜や強誘電体薄膜等からなる薄膜積層体
をＳｉ基板から浮かせることができ、強誘電体薄膜素子
の検出部分をダイヤフラム構造や、中空構造、片持梁構
造に容易に加工することが可能になる。
【００１２】上記バッファ層は、ＭｇＯ層，Ｔｉ1-xＡ
ｌxＮ層（ただし、ｘが０以上０．４以下），ＹＳＺ層
の少なくとも一層からなることが望ましい。これらの材
料は、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成長させることによ
って、その上に下部電極をエピタキシャル成長させるこ
とが容易になるためである。
ｌxＮ層（ただし、ｘが０以上０．４以下），ＹＳＺ層
の少なくとも一層からなることが望ましい。これらの材
料は、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成長させることによ
って、その上に下部電極をエピタキシャル成長させるこ
とが容易になるためである。
【００１３】また、上記下部電極は、Ｉｒ，Ｒｈ，Ｐ
ｔ，ＳｒＲｕＯ3，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3のいずれかか
らなることが望ましい。これらの材料は、上記バッファ
層上にエピタキシャル成長させることによって、その上
に強誘電体薄膜を配向成長またはエピタキシャル成長さ
せることが可能となるためである。
ｔ，ＳｒＲｕＯ3，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3のいずれかか
らなることが望ましい。これらの材料は、上記バッファ
層上にエピタキシャル成長させることによって、その上
に強誘電体薄膜を配向成長またはエピタキシャル成長さ
せることが可能となるためである。
【００１４】さらに、上記強誘電体薄膜は、一般式ＡＢ
Ｏ3（ただし、Ａ＝Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａのうちの少なくと
も１種、Ｂ＝Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇ，Ｎｂ，Ｚｎのうちの少
なくとも１種）で示されるペロブスカイト型化合物から
なることが望ましい。これらの強誘電体は、基板上に配
向成長またはエピタキシャル成長させることで大きな分
極値を得ることができ、強誘電体薄膜素子の優れた誘電
体特性を実現することができるためである。
Ｏ3（ただし、Ａ＝Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａのうちの少なくと
も１種、Ｂ＝Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇ，Ｎｂ，Ｚｎのうちの少
なくとも１種）で示されるペロブスカイト型化合物から
なることが望ましい。これらの強誘電体は、基板上に配
向成長またはエピタキシャル成長させることで大きな分
極値を得ることができ、強誘電体薄膜素子の優れた誘電
体特性を実現することができるためである。
【００１５】上記強誘電体薄膜素子は、加速度センサや
焦電型赤外線センサ等の各種センサに用いることがで
き、さらに小型で信頼性の高い新しいセンサの実現を可
能にする。
焦電型赤外線センサ等の各種センサに用いることがで
き、さらに小型で信頼性の高い新しいセンサの実現を可
能にする。
【００１６】
【発明の実施の形態】［第１実施例］本実施例では、ダ
イヤフラム構造を有する強誘電体薄膜素子、およびその
製造方法について、図１を用いて説明する。図１は本実
施例のダイヤフラム構造を有する強誘電体薄膜素子の製
造方法を示す工程断面図である。
イヤフラム構造を有する強誘電体薄膜素子、およびその
製造方法について、図１を用いて説明する。図１は本実
施例のダイヤフラム構造を有する強誘電体薄膜素子の製
造方法を示す工程断面図である。
【００１７】まず、図１（ａ）に示すような薄膜積層体
６を基板上に形成する。１はＳｉ基板を示し、薄膜積層
体６は、Ｓｉ基板１上にエピタキシャル成長したバッフ
ァ層２、バッファ層２上にエピタキシャル成長した下部
電極３、下部電極３上にエピタキシャル成長した強誘電
体薄膜４、強誘電体薄膜４上に形成された上部電極５と
からなる。
６を基板上に形成する。１はＳｉ基板を示し、薄膜積層
体６は、Ｓｉ基板１上にエピタキシャル成長したバッフ
ァ層２、バッファ層２上にエピタキシャル成長した下部
電極３、下部電極３上にエピタキシャル成長した強誘電
体薄膜４、強誘電体薄膜４上に形成された上部電極５と
からなる。
【００１８】それぞれの薄膜の形成方法は特に限定され
ることはないが、本実施例では、まず、Ｓｉ基板１とし
てＳｉ（００１）単結晶基板を用意し、このＳｉ基板１
に、レーザー蒸着装置（Pulsed Laser Deposition（Ｐ
ＬＤ）装置）を用いて、５００〜６５０℃の温度で、厚
さ約３０〜１００ｎｍのＭｇＯ薄膜からなるバッファ層
２を形成する。得られたＭｇＯ薄膜はエピタキシャル膜
となる。
ることはないが、本実施例では、まず、Ｓｉ基板１とし
てＳｉ（００１）単結晶基板を用意し、このＳｉ基板１
に、レーザー蒸着装置（Pulsed Laser Deposition（Ｐ
ＬＤ）装置）を用いて、５００〜６５０℃の温度で、厚
さ約３０〜１００ｎｍのＭｇＯ薄膜からなるバッファ層
２を形成する。得られたＭｇＯ薄膜はエピタキシャル膜
となる。
【００１９】続いて、同じくレーザー蒸着装置（Pulsed
Laser Deposition（ＰＬＤ）装置）を用いて、バッフ
ァ層２であるＭｇＯ薄膜上に、５００〜６５０℃の温度
で、厚さ約１００〜２００ｎｍのＩｒ薄膜からなる下部
電極３を形成する。このとき、Ｉｒの格子長はＭｇＯの
格子長と非常に近い値をしており、得られるＩｒ薄膜は
ＭｇＯ薄膜上にエピタキシャル成長する。
Laser Deposition（ＰＬＤ）装置）を用いて、バッフ
ァ層２であるＭｇＯ薄膜上に、５００〜６５０℃の温度
で、厚さ約１００〜２００ｎｍのＩｒ薄膜からなる下部
電極３を形成する。このとき、Ｉｒの格子長はＭｇＯの
格子長と非常に近い値をしており、得られるＩｒ薄膜は
ＭｇＯ薄膜上にエピタキシャル成長する。
【００２０】このようにして得られたエピタキシャルＩ
ｒ薄膜上に、ＣＶＤ法を用いて、６００〜７００℃の温
度で、厚さ約５００〜１０００ｎｍのＰＺＴ薄膜からな
る強誘電体薄膜４を形成する。得られたＰＺＴ薄膜はエ
ピタキシャル膜となる。
ｒ薄膜上に、ＣＶＤ法を用いて、６００〜７００℃の温
度で、厚さ約５００〜１０００ｎｍのＰＺＴ薄膜からな
る強誘電体薄膜４を形成する。得られたＰＺＴ薄膜はエ
ピタキシャル膜となる。
【００２１】このＰＺＴ薄膜上に、スパッタリング法を
用いて、室温で厚さ約１００〜２０００ｎｍのＩｒ薄膜
からなる上部電極５を形成する。
用いて、室温で厚さ約１００〜２０００ｎｍのＩｒ薄膜
からなる上部電極５を形成する。
【００２２】次に、図１（ｂ）に示すように、上部電極
５、強誘電体薄膜４、下部電極３を順次エッチング加工
する。具体的には、まず所望のパターンを有するフォト
レジストを上部電極５上に形成し、熱王水を用いて上部
電極５であるＩｒ薄膜の不要部分をエッチング除去す
る。次に、同様に所望のパターンを有するフォトレジス
トを上部電極５を含む強誘電体薄膜４上に形成し、イオ
ンエッチングを用いて強誘電体薄膜４であるＰＺＴ薄膜
の不要部分をエッチング除去する。次に、同様に所望の
パターンを有するフォトレジストを上部電極５、強誘電
体薄膜４を含む下部電極３上に形成し、イオンエッチン
グを用いて下部電極３であるＩｒ薄膜の不要部分をエッ
チング除去する。
５、強誘電体薄膜４、下部電極３を順次エッチング加工
する。具体的には、まず所望のパターンを有するフォト
レジストを上部電極５上に形成し、熱王水を用いて上部
電極５であるＩｒ薄膜の不要部分をエッチング除去す
る。次に、同様に所望のパターンを有するフォトレジス
トを上部電極５を含む強誘電体薄膜４上に形成し、イオ
ンエッチングを用いて強誘電体薄膜４であるＰＺＴ薄膜
の不要部分をエッチング除去する。次に、同様に所望の
パターンを有するフォトレジストを上部電極５、強誘電
体薄膜４を含む下部電極３上に形成し、イオンエッチン
グを用いて下部電極３であるＩｒ薄膜の不要部分をエッ
チング除去する。
【００２３】続いて、図１（ｃ）に示すように、Ｓｉ基
板１の薄膜積層体６が形成されている面の反対面側７に
フォトレジストを形成し、ＴＭＡＨを用いて反対面側７
からＳｉ基板１の異方性エッチングを行う。そして、上
記エッチングにより加工を行った下部電極３、強誘電体
薄膜４、および上部電極５に対応する部分にバッファ層
２まで達する貫通孔８を形成する。
板１の薄膜積層体６が形成されている面の反対面側７に
フォトレジストを形成し、ＴＭＡＨを用いて反対面側７
からＳｉ基板１の異方性エッチングを行う。そして、上
記エッチングにより加工を行った下部電極３、強誘電体
薄膜４、および上部電極５に対応する部分にバッファ層
２まで達する貫通孔８を形成する。
【００２４】最後に、バッファ層２の貫通孔８に対応す
る部分を熱りん酸を用いてエッチング除去し、薄膜積層
体６が貫通孔８の上部において浮かせるように配置され
たダイヤフラム構造を有する強誘電体薄膜素子が完成す
る。
る部分を熱りん酸を用いてエッチング除去し、薄膜積層
体６が貫通孔８の上部において浮かせるように配置され
たダイヤフラム構造を有する強誘電体薄膜素子が完成す
る。
【００２５】なお、上述の実施例では基板としてＳｉ
（００１）単結晶基板を用いたが、これに限らずＳｉ
（１１１）、Ｓｉ（１１０）等の基板を使用してもよ
い。また、上述の実施例ではPulsed Laser Deposition
（ＰＬＤ）装置を用いてバッファ層２と下部電極３を形
成したが、これに限らず、イオンビーム蒸着法、イオン
ビームスパッタリング法、電子ビーム蒸着法、分子線エ
ピタキシー法（ＭＢＥ法）、および化学蒸着法（ＣＶＤ
法）等の方法を用いて薄膜を形成してもよい。
（００１）単結晶基板を用いたが、これに限らずＳｉ
（１１１）、Ｓｉ（１１０）等の基板を使用してもよ
い。また、上述の実施例ではPulsed Laser Deposition
（ＰＬＤ）装置を用いてバッファ層２と下部電極３を形
成したが、これに限らず、イオンビーム蒸着法、イオン
ビームスパッタリング法、電子ビーム蒸着法、分子線エ
ピタキシー法（ＭＢＥ法）、および化学蒸着法（ＣＶＤ
法）等の方法を用いて薄膜を形成してもよい。
【００２６】また、本実施例においては、エピタキシャ
ル成長させた下部電極３上に、エピタキシャル成長させ
た強誘電体薄膜４を形成したが、これに限らず、１軸以
上の高い配向性を有する強誘電体薄膜を同様に下部電極
３上に形成してもよい。
ル成長させた下部電極３上に、エピタキシャル成長させ
た強誘電体薄膜４を形成したが、これに限らず、１軸以
上の高い配向性を有する強誘電体薄膜を同様に下部電極
３上に形成してもよい。
【００２７】さらに、本実施例においては、下部電極
３、強誘電体薄膜４、および上部電極５のエッチングを
先に行ってから、Ｓｉ基板１のエッチングを行ったが、
順序を逆にしてもよい。
３、強誘電体薄膜４、および上部電極５のエッチングを
先に行ってから、Ｓｉ基板１のエッチングを行ったが、
順序を逆にしてもよい。
【００２８】バッファ層２としてはＭｇＯ薄膜を用いた
が、これに限定されるものではなく、Ｓｉ基板１上にエ
ピタキシャル成長させることができ、さらにその上に下
部電極３をエピタキシャル成長させることが可能であれ
ば、Ｔｉ1-xＡｌxＮ（ただし、ｘが０以上０．４以下）
薄膜や，ＹＳＺ薄膜等を用いることもできる。
が、これに限定されるものではなく、Ｓｉ基板１上にエ
ピタキシャル成長させることができ、さらにその上に下
部電極３をエピタキシャル成長させることが可能であれ
ば、Ｔｉ1-xＡｌxＮ（ただし、ｘが０以上０．４以下）
薄膜や，ＹＳＺ薄膜等を用いることもできる。
【００２９】下部電極３としてはＩｒ薄膜を用いたが、
これに限定されるものではなく、バッファ層２上にエピ
タキシャル成長させることができ、さらにその上に強誘
電体薄膜４を配向成長またはエピタキシャル成長させる
ことが可能であれば、Ｒｈ，Ｐｔ，ＳｒＲｕＯ3，（Ｌ
ａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3等を用いることもできる。
これに限定されるものではなく、バッファ層２上にエピ
タキシャル成長させることができ、さらにその上に強誘
電体薄膜４を配向成長またはエピタキシャル成長させる
ことが可能であれば、Ｒｈ，Ｐｔ，ＳｒＲｕＯ3，（Ｌ
ａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3等を用いることもできる。
【００３０】強誘電体薄膜４としては、強誘電体のなか
でもとりわけ残留分極が大きく、圧電性や焦電性に優れ
たＰＺＴ薄膜を用いたが、これに限定されるものではな
く、同様に圧電性や焦電性に優れたＰＬＺＴ薄膜を形成
してもよい。また、ＰＺＴやＰＬＺＴだけでなく、一般
式ＡＢＯ3（ただし、Ａ＝Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａのうちの少
なくとも１種、Ｂ＝Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇ，Ｎｂ，Ｚｎのう
ちの少なくとも１種）で示されるペロブスカイト型化合
物薄膜を形成しても良い。これらの化合物は、配向成長
またはエピタキシャル成長させることで大きな分極値を
得ることができ、誘電体素子の性能の向上を図ることが
できるためである。
でもとりわけ残留分極が大きく、圧電性や焦電性に優れ
たＰＺＴ薄膜を用いたが、これに限定されるものではな
く、同様に圧電性や焦電性に優れたＰＬＺＴ薄膜を形成
してもよい。また、ＰＺＴやＰＬＺＴだけでなく、一般
式ＡＢＯ3（ただし、Ａ＝Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａのうちの少
なくとも１種、Ｂ＝Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇ，Ｎｂ，Ｚｎのう
ちの少なくとも１種）で示されるペロブスカイト型化合
物薄膜を形成しても良い。これらの化合物は、配向成長
またはエピタキシャル成長させることで大きな分極値を
得ることができ、誘電体素子の性能の向上を図ることが
できるためである。
【００３１】［第２実施例］本実施例では、中空構造を
有する強誘電体薄膜素子、およびその製造方法につい
て、図２を用いて説明する。図２は本実施例の中空構造
を有する強誘電体薄膜素子の製造方法を示す工程断面図
である。
有する強誘電体薄膜素子、およびその製造方法につい
て、図２を用いて説明する。図２は本実施例の中空構造
を有する強誘電体薄膜素子の製造方法を示す工程断面図
である。
【００３２】まず、図２（ａ）に示すような薄膜積層体
６を基板上に形成する。本実施例では、バッファ層２の
一部をエッチング除去して除去部分を中空構造とするた
め、バッファ層２を厚さ約１〜１０μｍに厚く形成する
が、それ以外の構造および製造方法は第１実施例と変わ
るところはないのでその説明を省略する。続いて、図２
（ｂ）に示すように、上部電極５、強誘電体薄膜４、下
部電極３を順次エッチング加工する。加工方法は第１実
施例と変わるところはないのでその説明を省略する。
６を基板上に形成する。本実施例では、バッファ層２の
一部をエッチング除去して除去部分を中空構造とするた
め、バッファ層２を厚さ約１〜１０μｍに厚く形成する
が、それ以外の構造および製造方法は第１実施例と変わ
るところはないのでその説明を省略する。続いて、図２
（ｂ）に示すように、上部電極５、強誘電体薄膜４、下
部電極３を順次エッチング加工する。加工方法は第１実
施例と変わるところはないのでその説明を省略する。
【００３３】次に、図２（ｃ）に示すように、バッファ
層２の一部をエッチング除去して除去部分を中空構造を
形成する。具体的には、下部電極３をエッチングした際
のフォトレジストを引き続き用い、熱りん酸を用いて下
部電極３の開口部９を介してバッファ層２をエッチング
除去して、上記エッチング加工を行った下部電極３、強
誘電体薄膜４、および上部電極５に対応する部分のバッ
ファ層２に凹部１０を形成する。このようにして、バッ
ファ層２を除く薄膜積層体６が凹部１０の上部において
浮かせるように配置された中空構造を有する強誘電体薄
膜素子が完成する。
層２の一部をエッチング除去して除去部分を中空構造を
形成する。具体的には、下部電極３をエッチングした際
のフォトレジストを引き続き用い、熱りん酸を用いて下
部電極３の開口部９を介してバッファ層２をエッチング
除去して、上記エッチング加工を行った下部電極３、強
誘電体薄膜４、および上部電極５に対応する部分のバッ
ファ層２に凹部１０を形成する。このようにして、バッ
ファ層２を除く薄膜積層体６が凹部１０の上部において
浮かせるように配置された中空構造を有する強誘電体薄
膜素子が完成する。
【００３４】［第３実施例］本実施例では、中空構造を
有する強誘電体薄膜素子、およびその製造方法につい
て、図３を用いて説明する。図３は本実施例の中空構造
を有する強誘電体薄膜素子の製造方法を示す工程断面図
である。
有する強誘電体薄膜素子、およびその製造方法につい
て、図３を用いて説明する。図３は本実施例の中空構造
を有する強誘電体薄膜素子の製造方法を示す工程断面図
である。
【００３５】まず、図３（ａ）に示すような薄膜積層体
６を基板上に形成する。薄膜積層体６の構造および製造
方法は第１実施例と変わるところはないのでその説明を
省略する。続いて、図３（ｂ）に示すように、上部電極
５、強誘電体薄膜４、下部電極３を順次エッチング加工
するが、これらの加工方法は第１実施例と変わるところ
はないのでその説明を省略する。
６を基板上に形成する。薄膜積層体６の構造および製造
方法は第１実施例と変わるところはないのでその説明を
省略する。続いて、図３（ｂ）に示すように、上部電極
５、強誘電体薄膜４、下部電極３を順次エッチング加工
するが、これらの加工方法は第１実施例と変わるところ
はないのでその説明を省略する。
【００３６】次に、図３（ｃ）に示すように、バッファ
層２の一部をエッチング除去する。具体的には、下部電
極３をエッチングした際のフォトレジストを引き続き使
用し、熱りん酸を用いてバッファ層２をエッチングす
る。本実施例では、バッファ層２は薄く形成されている
ため、この状態では、第２実施例のように上記エッチン
グ加工を行った下部電極３、強誘電体薄膜４、および上
部電極５に対応する部分のバッファ層２に凹部が形成さ
れ、中空構造となることはない。
層２の一部をエッチング除去する。具体的には、下部電
極３をエッチングした際のフォトレジストを引き続き使
用し、熱りん酸を用いてバッファ層２をエッチングす
る。本実施例では、バッファ層２は薄く形成されている
ため、この状態では、第２実施例のように上記エッチン
グ加工を行った下部電極３、強誘電体薄膜４、および上
部電極５に対応する部分のバッファ層２に凹部が形成さ
れ、中空構造となることはない。
【００３７】そこで、続いて図３（ｄ）に示すように、
Ｓｉ基板１の一部をエッチング除去して除去部分に中空
構造を形成する。具体的には、下部電極３およびバッフ
ァ層２をエッチングした際のフォトレジストを引き続き
使用し、熱りん酸を用いて下部電極３およびバッファ層
２の開口部１１を介してＳｉ基板１をエッチングするこ
とで、上記エッチング加工を行った下部電極３、強誘電
体薄膜４、および上部電極５に対応する部分のＳｉ基板
１に凹部１２を形成する。このようにして、薄膜積層体
６が凹部１２の上部において浮かせるように配置された
中空構造を有する強誘電体薄膜素子が完成する。
Ｓｉ基板１の一部をエッチング除去して除去部分に中空
構造を形成する。具体的には、下部電極３およびバッフ
ァ層２をエッチングした際のフォトレジストを引き続き
使用し、熱りん酸を用いて下部電極３およびバッファ層
２の開口部１１を介してＳｉ基板１をエッチングするこ
とで、上記エッチング加工を行った下部電極３、強誘電
体薄膜４、および上部電極５に対応する部分のＳｉ基板
１に凹部１２を形成する。このようにして、薄膜積層体
６が凹部１２の上部において浮かせるように配置された
中空構造を有する強誘電体薄膜素子が完成する。
【００３８】［第４実施例］本実施例では、第１実施例
〜第３実施例において形成した強誘電体薄膜素子をさら
にエッチング加工することによって形成した片持ち梁構
造、およびその製造方法について、図４〜図６を用いて
説明する。図４〜図６は本実施例の片持ち梁構造を示す
斜視図である。
〜第３実施例において形成した強誘電体薄膜素子をさら
にエッチング加工することによって形成した片持ち梁構
造、およびその製造方法について、図４〜図６を用いて
説明する。図４〜図６は本実施例の片持ち梁構造を示す
斜視図である。
【００３９】図４、図５、図６は、それぞれ、第１実施
例で示したダイヤフラム構造を有する強誘電体薄膜素子
をさらに加工した強誘電体薄膜素子、第２実施例で示し
た中空構造を有する強誘電体薄膜素子をさらに加工した
強誘電体薄膜素子、第３実施例で示した中空構造を有す
る強誘電体薄膜素子をさらに加工した強誘電体薄膜素子
を示す。本実施例では、イオンエッチング法を用いて、
一回の加工で不要部分の薄膜積層体６を除去し、片持ち
梁構造を形成した。
例で示したダイヤフラム構造を有する強誘電体薄膜素子
をさらに加工した強誘電体薄膜素子、第２実施例で示し
た中空構造を有する強誘電体薄膜素子をさらに加工した
強誘電体薄膜素子、第３実施例で示した中空構造を有す
る強誘電体薄膜素子をさらに加工した強誘電体薄膜素子
を示す。本実施例では、イオンエッチング法を用いて、
一回の加工で不要部分の薄膜積層体６を除去し、片持ち
梁構造を形成した。
【００４０】なお、片持ち梁構造の加工方法は本実施例
のものには限定されず、第１実施例〜第３実施例の薄膜
積層体６のエッチング工程において、各層を本実施例の
形状に加工してもよい。
のものには限定されず、第１実施例〜第３実施例の薄膜
積層体６のエッチング工程において、各層を本実施例の
形状に加工してもよい。
【００４１】また、上記片持ち梁構造と同様の加工方法
を用いて、両持ち梁構造や四点支持梁構造を形成するこ
ともできる。
を用いて、両持ち梁構造や四点支持梁構造を形成するこ
ともできる。
【００４２】上記第１〜第４実施例において形成された
強誘電体薄膜素子は、加速度センサや赤外線センサ等の
各種センサに用いられるだけでなく、薄膜コンデンサや
マイクロアクチュエータ等の様々な電子部品への応用が
広がるものと考えられる。
強誘電体薄膜素子は、加速度センサや赤外線センサ等の
各種センサに用いられるだけでなく、薄膜コンデンサや
マイクロアクチュエータ等の様々な電子部品への応用が
広がるものと考えられる。
【００４３】
【発明の効果】このように本発明では、半導体基板であ
るＳｉ基板上にバッファ層を形成することによって、こ
れらのバッファ層を介して金属薄膜と強誘電体薄膜を順
次、配向またはエピタキシャル成長させうることができ
た。そして、各種エッチング技術を用いてＳｉ基板やバ
ッファ層を部分的に除去し、ダイヤフラム構造や、中空
構造、片持梁構造を形成することによって、小型で優れ
た性能を有し、かつ、安価で加工が容易な強誘電体薄膜
素子を形成することができた。
るＳｉ基板上にバッファ層を形成することによって、こ
れらのバッファ層を介して金属薄膜と強誘電体薄膜を順
次、配向またはエピタキシャル成長させうることができ
た。そして、各種エッチング技術を用いてＳｉ基板やバ
ッファ層を部分的に除去し、ダイヤフラム構造や、中空
構造、片持梁構造を形成することによって、小型で優れ
た性能を有し、かつ、安価で加工が容易な強誘電体薄膜
素子を形成することができた。
【図１】本発明の第１実施例におけるダイヤフラム構造
を有する強誘電体薄膜素子の製造方法を示す工程断面図
である。
を有する強誘電体薄膜素子の製造方法を示す工程断面図
である。
【図２】本発明の第２実施例における中空構造を有する
強誘電体薄膜素子の製造方法を示す工程断面図である。
強誘電体薄膜素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図３】本発明の第３実施例における中空構造を有する
強誘電体薄膜素子の製造方法を示す工程断面図である。
強誘電体薄膜素子の製造方法を示す工程断面図である。
【図４】第１実施例で示したダイヤフラム構造を有する
強誘電体薄膜素子をさらに加工した強誘電体薄膜素子を
示す斜視図である。
強誘電体薄膜素子をさらに加工した強誘電体薄膜素子を
示す斜視図である。
【図５】第２実施例で示した中空構造を有する強誘電体
薄膜素子をさらに加工した強誘電体薄膜素子を示す斜視
図である。
薄膜素子をさらに加工した強誘電体薄膜素子を示す斜視
図である。
【図６】第３実施例で示した中空構造を有する強誘電体
薄膜素子をさらに加工した強誘電体薄膜素子を示す斜視
図である。
薄膜素子をさらに加工した強誘電体薄膜素子を示す斜視
図である。
１ Ｓｉ基板
２ バッファ層
３ 下部電極
４ 強誘電体薄膜
５ 上部電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｚ
41/22 Ｚ
Claims (11)
- 【請求項１】 Ｓｉ基板と、Ｓｉ基板上に形成された薄
膜積層体とを有する強誘電体薄膜素子であって、 前記薄膜積層体は、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成長し
たバッファ層と、バッファ層上にエピタキシャル成長し
た金属薄膜からなる下部電極と、下部電極上に配向成長
またはエピタキシャル成長した強誘電体薄膜と、強誘電
体薄膜上に形成された上部電極とを有し、 前記薄膜積層体の一部は、前記バッファ層の一部をエッ
チング除去することによって、前記Ｓｉ基板から浮かせ
るように配置されていることていることを特徴とする強
誘電体薄膜素子。 - 【請求項２】 Ｓｉ基板と、Ｓｉ基板上に形成された薄
膜積層体とを有する強誘電体薄膜素子であって、 前記薄膜積層体は、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成長し
たバッファ層と、バッファ層上にエピタキシャル成長し
た金属薄膜からなる下部電極と、下部電極上に配向成長
またはエピタキシャル成長した強誘電体薄膜と、強誘電
体薄膜上に形成された上部電極とを有し、 前記薄膜積層体の一部は、前記薄膜積層体の下部に位置
する前記Ｓｉ基板の一部をエッチング除去して、前記Ｓ
ｉ基板に凹部または貫通孔を設けることによって、前記
Ｓｉ基板から浮かせるように配置され、前記Ｓｉ基板の
前記凹部または前記貫通孔の上部に位置する前記バッフ
ァ層の少なくとも一部をさらにエッチング除去すること
によって、前記Ｓｉ基板から浮かせるように配置されて
いることを特徴とする強誘電体薄膜素子。 - 【請求項３】 前記バッファ層は、ＭｇＯ層，Ｔｉ1-xＡ
ｌxＮ層（ただし、ｘが０以上０．４以下），ＹＳＺ層
の少なくとも一層からなることを特徴とする、請求項１
または請求項２のいずれかに記載の強誘電体薄膜素子。 - 【請求項４】 前記下部電極は、Ｉｒ，Ｒｈ，Ｐｔ，Ｓ
ｒＲｕＯ3，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3のいずれかからなる
ことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか
に記載の強誘電体薄膜素子。 - 【請求項５】 前記強誘電体薄膜は、一般式ＡＢＯ3（た
だし、Ａ＝Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａのうちの少なくとも１種、
Ｂ＝Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇ，Ｎｂ，Ｚｎのうちの少なくとも
１種）で示されるペロブスカイト型化合物からなること
を特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の強誘電体薄膜素子。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の強誘電体薄膜素子を用いて形成されたセンサ。 - 【請求項７】 Ｓｉ基板と、Ｓｉ基板上に形成され、一
部が前記Ｓｉ基板から浮かせるように配置された薄膜積
層体とを有する、強誘電体薄膜素子の製造方法であっ
て、 Ｓｉ基板上にバッファ層をエピタキシャル成長させる工
程と、バッファ層上に金属薄膜をエピタキシャル成長さ
せて下部電極を形成する工程と、下部電極上に強誘電体
薄膜を配向成長またはエピタキシャル成長させる工程
と、強誘電体薄膜上に上部電極を形成する工程と、 前記バッファ層の一部をエッチング除去することによっ
て、前記薄膜積層体を前記Ｓｉ基板から浮かせる工程と
を有してなる強誘電体薄膜素子の製造方法。 - 【請求項８】 Ｓｉ基板と、Ｓｉ基板上に形成され、一
部が前記Ｓｉ基板から浮かせるように配置された薄膜積
層体とを有する、強誘電体薄膜素子の製造方法であっ
て、 Ｓｉ基板上にバッファ層をエピタキシャル成長させる工
程と、バッファ層上に金属薄膜をエピタキシャル成長さ
せて下部電極を形成する工程と、下部電極上に強誘電体
薄膜を配向成長またはエピタキシャル成長させる工程
と、強誘電体薄膜上に上部電極を形成する工程と、 前記薄膜積層体の下部に位置する前記Ｓｉ基板の一部を
エッチング除去して、前記Ｓｉ基板に凹部または貫通孔
を設けることによって、前記薄膜積層体を前記Ｓｉ基板
から浮かせる工程と、さらに、前記Ｓｉ基板の前記凹部
または前記貫通孔の上部に位置する前記バッファ層の少
なくとも一部をエッチング除去することによって、前記
薄膜積層体を前記Ｓｉ基板から浮かせる工程と を有して
なる強誘電体薄膜素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記バッファ層は、ＭｇＯ層，Ｔｉ1-xＡ
ｌxＮ層（ただし、ｘが０以上０．４以下），ＹＳＺ層
の少なくとも一層からなることを特徴とする、請求項７
または請求項８のいずれかに記載の強誘電体薄膜素子の
製造方法。 - 【請求項１０】 前記下部電極は、Ｉｒ，Ｒｈ，Ｐｔ，
ＳｒＲｕＯ3，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3のいずれかからな
ることを特徴とする、請求項７ないし請求項９のいずれ
かに記載の強誘電体薄膜素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記強誘電体薄膜は、一般式ＡＢＯ
3（ただし、Ａ＝Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａのうちの少なくとも
１種、Ｂ＝Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇ，Ｎｂ，Ｚｎのうちの少な
くとも１種）で示されるペロブスカイト型化合物からな
ることを特徴とする、請求項７ないし請求項１０のいず
れかに記載の強誘電体薄膜素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000072758A JP3514207B2 (ja) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | 強誘電体薄膜素子ならびにセンサ、および強誘電体薄膜素子の製造方法 |
| US09/804,375 US6667182B2 (en) | 2000-03-15 | 2001-03-12 | Method for making ferroelectric thin-film, sensor and the ferroelectric thin-film element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000072758A JP3514207B2 (ja) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | 強誘電体薄膜素子ならびにセンサ、および強誘電体薄膜素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001267645A JP2001267645A (ja) | 2001-09-28 |
| JP3514207B2 true JP3514207B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=18591116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000072758A Expired - Fee Related JP3514207B2 (ja) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | 強誘電体薄膜素子ならびにセンサ、および強誘電体薄膜素子の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6667182B2 (ja) |
| JP (1) | JP3514207B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003163566A (ja) * | 2001-11-22 | 2003-06-06 | Toshiba Corp | 薄膜圧電共振器及びその製造方法 |
| JP3902023B2 (ja) * | 2002-02-19 | 2007-04-04 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電アクチュエータ、液滴噴射ヘッド、およびそれを用いた液滴噴射装置 |
| JP2004006722A (ja) * | 2002-03-27 | 2004-01-08 | Seiko Epson Corp | 圧電アクチュエータ、インクジェット式ヘッド及び吐出装置 |
| JP2007243200A (ja) * | 2002-11-11 | 2007-09-20 | Seiko Epson Corp | 圧電体デバイス、液体吐出ヘッド、強誘電体デバイス及び電子機器並びにこれらの製造方法 |
| JP2004179642A (ja) * | 2002-11-11 | 2004-06-24 | Seiko Epson Corp | 圧電体デバイス、液体吐出ヘッド、強誘電体デバイス及び電子機器並びにこれらの製造方法 |
| KR100599083B1 (ko) | 2003-04-22 | 2006-07-12 | 삼성전자주식회사 | 캔틸레버 형태의 압전 박막 공진 소자 및 그 제조방법 |
| KR100470708B1 (ko) | 2003-05-22 | 2005-03-10 | 삼성전자주식회사 | 금속막의 내부응력을 이용한 박막 벌크 음향 공진기제조방법 및 그에 의한 공진기 |
| US7274080B1 (en) * | 2003-08-22 | 2007-09-25 | International Business Machines Corporation | MgO-based tunnel spin injectors |
| JP5040188B2 (ja) * | 2006-06-26 | 2012-10-03 | 株式会社村田製作所 | 薄膜デバイスの製造方法 |
| JP5536994B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2014-07-02 | 株式会社東芝 | 慣性センサ及び慣性検出装置 |
| US9679779B2 (en) * | 2011-03-30 | 2017-06-13 | The Aerospace Corporation | Systems and methods for depositing materials on either side of a freestanding film using selective thermally-assisted chemical vapor deposition (STA-CVD), and structures formed using same |
| US9583354B2 (en) | 2011-03-30 | 2017-02-28 | The Aerospace Corporation | Systems and methods for depositing materials on either side of a freestanding film using laser-assisted chemical vapor deposition (LA-CVD), and structures formed using same |
| CN108550691B (zh) * | 2018-04-17 | 2021-09-14 | 佛山市卓膜科技有限公司 | 一种柔性强介电薄膜及其制作方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5514484A (en) * | 1992-11-05 | 1996-05-07 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Oriented ferroelectric thin film |
| US5387459A (en) * | 1992-12-17 | 1995-02-07 | Eastman Kodak Company | Multilayer structure having an epitaxial metal electrode |
| JPH06196648A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-15 | Fuji Xerox Co Ltd | 配向性強誘電体薄膜素子 |
| DE4323821A1 (de) * | 1993-07-15 | 1995-01-19 | Siemens Ag | Pyrodetektorelement mit orientiert aufgewachsener pyroelektrischer Schicht und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US6291140B1 (en) * | 1998-04-28 | 2001-09-18 | Olaf Ohlsson | Low-cost photoplastic cantilever |
| DE19824401B4 (de) * | 1998-05-30 | 2009-11-19 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Sensormembransubstrats |
| WO2000042641A1 (fr) * | 1999-01-13 | 2000-07-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Procede de fabrication d'un dispositif de silicium |
| JP4327942B2 (ja) * | 1999-05-20 | 2009-09-09 | Ｔｄｋ株式会社 | 薄膜圧電素子 |
-
2000
- 2000-03-15 JP JP2000072758A patent/JP3514207B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-03-12 US US09/804,375 patent/US6667182B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6667182B2 (en) | 2003-12-23 |
| JP2001267645A (ja) | 2001-09-28 |
| US20010042877A1 (en) | 2001-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5684302A (en) | Pyrodetector element having a pyroelectric layer produced by oriented growth, and method for the fabrication of the element | |
| JP3514207B2 (ja) | 強誘電体薄膜素子ならびにセンサ、および強誘電体薄膜素子の製造方法 | |
| KR100671375B1 (ko) | 박막 적층체, 그 박막 적층체를 이용한 전자 장치, 및액추에이터와, 액추에이터의 제조 방법 | |
| US7582940B2 (en) | Semiconductor device using MEMS technology | |
| US6849166B2 (en) | Ferroelectric thin film element and its manufacturing method, thin film capacitor and piezoelectric actuator using same | |
| JP3974338B2 (ja) | 赤外線検出素子及び赤外線検出装置 | |
| JP2003347612A (ja) | 電子デバイス及び電子機器 | |
| CN1511350A (zh) | 微电子压电结构 | |
| JP4290151B2 (ja) | 圧電／電歪体素子構造体及び圧電／電歪体素子構造体の製造方法、並びに液体噴射ヘッドの製造方法 | |
| WO2019201521A1 (en) | Bulk acoustic wave resonator and method for manufacturing the same | |
| JP3435633B2 (ja) | 薄膜積層体、薄膜キャパシタ、およびその製造方法 | |
| JP2004165351A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3482101B2 (ja) | 圧電膜型素子 | |
| JP2002353421A (ja) | 強誘電体メモリ素子及びそれを備えた電子機器 | |
| EP1600530A4 (en) | METHOD FOR PRODUCING A (001) ORIENTED PEROVSKIT FILM AND DEVICE WITH PEROVSKIT FILM | |
| JP3994468B2 (ja) | 酸化物積層構造およびその製造方法ならびに強誘電体不揮発性メモリ | |
| JP3608459B2 (ja) | 薄膜積層体、強誘電体薄膜素子およびそれらの製造方法 | |
| JP2003347613A (ja) | 圧電体薄膜素子 | |
| JP2003158309A (ja) | 圧電振動素子、容量素子、及び記憶装置 | |
| JP2009224740A (ja) | 積層構造体とそれを用いたデバイス、デバイスの製造方法，液体吐出装置 | |
| JP5419139B2 (ja) | 半導体集積装置およびその作製方法 | |
| US20020009612A1 (en) | Microelectronic piezoelectric structure and method of forming the same | |
| JP2692646B2 (ja) | ビスマス系層状強誘電体を用いたキャパシタとその製造方法 | |
| JP2003017767A (ja) | 圧電素子 | |
| JP2000228494A (ja) | キャパシタ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20031224 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040106 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090123 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090123 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100123 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110123 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110123 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120123 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120123 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130123 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130123 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140123 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |