JP3969178B2 - 電子部品及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は電子部品及びその製造方法に関し、詳しくは、Ｓｉウェハの表面に電極膜及び強誘電体膜などの機能性セラミックス薄膜が配設された構造を有する電子部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、Ｓｉウェハ上に機能性セラミックスを薄膜として用いる電子部品（セラミックス薄膜素子）が開発されている。そして、それらの電子部品の多くにおいて、セラミックス薄膜は３００℃以下の比較的低い温度で形成されており、使用される材料も、その温度域で機能を発揮するもの、あるいは非結晶の状態で使用されるものである。
【０００３】
しかし、より高機能の電子部品を製造するためには、より高性能のセラミックス材料を使用することが必要になる。例えば、高誘電率材料としてはＢａＴｉＯ3、圧電性材料としてはＰＺＴ、焦電性材料としてはＰｂＴｉＯ3、そして、強誘電性材料としてＰＺＴやＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9などが挙げられる。これらの材料はいずれも機能を発揮させるために少なくとも５００℃以上の高温下での成膜や、成膜後の熱処理が必要な材料である。そこで、セラミックス薄膜の高温処理を考慮した電子部品の製造方法が必要となる。
【０００４】
また、セラミックス薄膜の形成方法の一つに、ゾル−ゲル成膜法がある。このゾル−ゲル成膜法は、目標とするセラミックスの金属イオンに酸素が結合した形の有機金属を溶解した液を塗布成膜した後に加熱処理を施し、結晶化させる方法である。この方法は、溶液中で金属イオン組成を調整することが可能で、セラミックス薄膜の組成制御を行いやすく、組成再現性も高いという利点がある。
【０００５】
なお、その他の成膜法、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法などの気相成膜法では、各金属材料の蒸気圧やイオン化の容易さの差から、組成ずれを生じ易すく、それを補正するための制御が必要になり、工程が複雑になるという問題点がある。したがって、組成再現性が高いゾル−ゲル成膜法は、上述のような複数の金属イオンからなるセラミックス薄膜の形成方法として優れた方法である。
【０００６】
また、溶液中の加水分解反応により金属イオンと酸素原子を結合させることから、酸化物を生成するために必要な温度を下げることが可能になる。それゆえ、この点でも、セラミックス薄膜の作製方法としてゾル−ゲル成膜法は優れた方法である。
【０００７】
しかし、ゾル−ゲル成膜法は、溶液を塗布してから結晶化させるというプロセスを必要とすることから、電子部品の製造方法もそれに合わせた対応が必要となる。
さらにゾル−ゲル成膜法では、溶液を塗布するというプロセスの特性上、部分的に溶液を塗布して、セラミックス薄膜を成膜しようとすると液が一様に広がらず、塗布厚みにむらが生じてしまうという問題点がある。そのため、溶液は基板全面に塗布することが望ましい。
【０００８】
しかし、例えばＳｉウェハを基板として用い、その所定の領域に電極膜を形成する場合において、Ｓｉウエハの全面に溶液を塗布した場合、電極膜上とＳｉ酸化物膜上の両方にセラミックス薄膜が成膜されることになる。
そして、その場合、電極膜材料とＳｉ酸化物膜の化学的、機械的な性質の差により、高温雰囲気におけるセラミックス薄膜との相互作用についても、電極膜とＳｉ酸化物膜とでは差が生じ、例えば、境界部で剥離が生じやすいというような問題点がある。
【０００９】
また、Ｓｉ酸化物膜上では、セラミックス薄膜の割れが発生しやすいという問題点がある。すなわち、Ｓｉ酸化物膜上では、ゾル−ゲル溶液に用いる溶媒によっては、電極膜とゾル−ゲル溶液との間で得られるような強い密着力を得られない場合があり、電極膜上では割れのない、必要な厚みを有するセラミックス薄膜を形成することができても、その周囲のＳｉ酸化物膜上では割れを生じる場合がある。
なお、この割れは、最初はＳｉ酸化物膜上にのみ発生するが、ゾル−ゲル溶液を繰り返して塗布する毎に割れは広がって、ついには電極膜上にまで達し、絶縁性を確保できなくなるに至るという問題点がある。
【００１０】
また、セラミックス薄膜材料として、Ｐｂを含むセラミックス材料を用いた場合、Ｐｂの反応性が高いことから、熱処理温度が高くなると基板のＳｉ酸化物膜と反応することがある。この反応によりセラミックス薄膜の基板への密着性は高くなるが、Ｓｉとの反応生成物は非常に脆く、塗布された膜の収縮による歪みにより割れを生じ、密着層としては十分に機能せず、残留応力を低減するだけの塑性変形をセラミックス薄膜にもたらすことはできないため、セラミックス薄膜に割れが生じるという問題点がある。
【００１１】
また、特開２０００−２２８４９４には、Ｐｔ電極膜の周囲のＳｉ酸化物膜上にバリア層として、酸化物膜又は窒化物膜を形成する方法が開示されている。すなわち、この方法では、Ｓｉ酸化物膜の全面にＳｉを含む２種以上の複合金属酸化物又はＳｉ窒化物系化合物からなるバリア層を成膜し、さらに、バリア層の全面にＰｔ膜を成膜した後、エッチングにより所定の平面形状の電極膜（Ｐｔ電極膜）を形成し、その後に、Ｐｔ電極膜上にさらに強誘電体層を形成するようにしている。しかしながら、この方法においては、酸化膜あるいは窒化膜の成膜を行った後に、Ｐｔ電極膜を形成するようにしていることから、バリア層と電極膜層は両者のコンタミネーションを防ぐために別々の成膜装置で形成しなければならず、また、酸化膜あるいは窒化膜の成膜速度が遅いため、成膜プロセスに時間がかかり、生産性が低いという問題点がある。さらに、Ｐｔ電極膜を、Ｓｉを含む酸化物あるいは窒化物からなるバリア層上に形成するようにしているので、Ｐｔ電極膜とバリア層の界面の密着力が低く、Ｐｔ電極膜が剥離しやすくなるという問題がある。
【００１２】
本願発明は、上記問題点を解決するものであり、Ｓｉウエハ上に電極膜及びセラミックス薄膜を形成する工程を経て電子部品を製造する場合に、セラミックス薄膜の割れの発生を防止して、信頼性の高い電子部品を効率よく製造することが可能な電子部品の製造方法及び割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を備えた信頼性の高い電子部品を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法は、 (ａ)表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハの主面全体にＴｉ膜を形成する工程と、
(ｂ)前記Ｔｉ膜上に所定の平面形状を有するＰｔ電極膜を形成する工程と、
(ｃ)前記Ｐｔ電極膜の周囲の前記Ｔｉ膜の露出部分を酸化処理してＴｉＯ2膜を形成する工程と、
(ｄ)前記Ｐｔ電極膜上、及び前記Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉ膜が酸化されて形成されたＴｉＯ2膜上にセラミックス薄膜を形成する工程と
を具備することを特徴としている。
【００１４】
表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハの主面全体にＴｉ膜を形成し、その上に所定の平面形状を有するＰｔ電極膜を形成するとともに、Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉ膜の露出部分を酸化処理した後、Ｐｔ電極膜上、及びＴｉ膜が酸化されて形成されたＴｉＯ2膜上にセラミックス薄膜を形成することにより、Ｐｔ電極膜の周囲の、Ｔｉ膜が酸化されたＴｉＯ2膜がその上に形成されるセラミックス薄膜の密着性を高めるバッファ層としての機能を果たすため、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を備えた、信頼性の高い電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００１５】
すなわち、ＴｉＯ2はＳｉ酸化物膜と強固に密着するとともに、セラミックス薄膜材料と界面で反応し、強い密着性を実現する。さらに、ＴｉＯ2とセラミックス薄膜原料の反応生成物はセラミックスであり、十分な強度を備えている。したがって、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法によれば、Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉＯ2膜により、セラミックス薄膜の密着性を確保して、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を確実に形成することが可能になる。
【００１６】
また、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法においては、電極膜材料としてＰｔが用いられており、このＰｔは、５００℃以上の酸化雰囲気に対して十分に安定であるとともに、セラミックス材料に対しても安定であることから、電極膜（Ｐｔ電極膜）上に形成されるセラミックス薄膜の機能を十分に発揮させることが可能になる。
【００１７】
また、本願発明（請求項１）においては、Ｓｉウェハの主面全体にＴｉ膜を形成し、このＴｉ膜上に所定の形状のＰｔ電極膜を形成するようにしており、Ｔｉ膜、Ｐｔ電極膜はともに金属膜であることから、同一装置内で、続けて成膜することが可能で、上述の従来例のように複合酸化物や窒化物を成膜する場合のように、成膜に多くの時間を必要とせず、成膜プロセスを簡略化することが可能になる。
さらに、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法では、Ｐｔ膜がＴｉ膜上に成膜されるため、複合酸化物あるいは窒化物上に成膜される場合に比べて、強い密着力を得ることが可能になる。
なお、本願発明において、セラミックス薄膜としては、請求項３のようにゾル−ゲル成膜法を用いることが望ましいが、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法などの方法を用いることも可能である。
【００１８】
また、請求項２の電子部品の製造方法は、前記Ｐｔ電極膜が、前記Ｔｉ膜上にＰｔ膜を形成し、前記Ｔｉ膜を残しつつ前記Ｐｔ膜をエッチングして前記Ｐｔ膜の不要部分を除去することにより形成されることを特徴としている。
【００１９】
表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハの主面全体にＴｉ膜を形成し、その上にＰｔ膜を形成した後、Ｔｉ膜を残しつつＰｔ膜をエッチングして、Ｐｔ膜の不要部分を除去することによりＰｔ電極膜を形成するようにした場合、所定の平面形状のＰｔ電極膜を効率よく形成することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００２０】
また、請求項３の電子部品の製造方法は、前記Ｐｔ電極膜と、前記Ｐｔ電極膜の周囲の、Ｔｉ膜が酸化されて形成されたＴｉＯ2膜上に、セラミックスを構成する元素の有機化合物溶液を塗布して加熱処理することによりセラミックス薄膜を生成させるゾル−ゲル成膜法により、前記セラミックス薄膜を形成することを特徴としている。
【００２１】
Ｐｔ電極膜の周囲の、Ｔｉ膜が酸化されたＴｉＯ2膜がゾル−ゲル成膜液の塗布膜の密着性及び最終的に形成されるセラミックス薄膜の密着性を高めるバッファ層として機能するため、ゾル−ゲル成膜法を用いて、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を確実に形成することが可能になり、信頼性の高い電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００２２】
また、請求項４の電子部品の製造方法は、さらに、前記セラミックス薄膜上に上部電極膜を形成する工程を備えていることを特徴としている。
【００２３】
セラミックス薄膜上に上部電極膜を形成することにより、Ｐｔ電極膜と上部電極膜の間にセラミックス薄膜が配設された構造を有する、キャパシタなどとして機能するセラミックス薄膜素子を効率よく形成することが可能になり、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００２４】
また、請求項５の電子部品の製造方法は、前記セラミックス薄膜が、Ｐｂを含むセラミックス薄膜であることを特徴としている。
【００２５】
セラミックス薄膜として、Ｐｂを含むセラミックス薄膜（例えば、強誘電体セラミックスであるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる薄膜）を形成することにより、Ｐｔ電極膜と上部電極膜の間に高機能性セラミックス薄膜（例えば、強誘電体膜）が配設された構造を有するより、機能のさらに高いセラミックス薄膜素子を形成することが可能になる。
【００２６】
また、請求項６の電子部品は、
表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハと、
前記Ｓｉウエハの主面に配設されたＴｉ膜と、
前記Ｔｉ膜が配設された領域を除いて、前記Ｓｉウエハの主面全体に配設されたＴｉＯ2膜と、
前記Ｔｉ膜上に配設されたＰｔ電極膜と、
前記Ｐｔ電極膜上、及び前記Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉＯ2膜上に配設されたセラミックス薄膜と、
前記セラミックス薄膜上に配設された上部電極膜と
を具備することを特徴としている。
【００２７】
本願発明（請求項６）の電子部品においては、Ｐｔ電極がＴｉ膜上に配設されているとともに、セラミックス薄膜が、Ｐｔ電極膜上、及びＰｔ電極膜の周囲のＴｉＯ2膜上に配設されており、金属膜であるＴｉ膜上に配設されたＰｔ電極膜が高い密着信頼性を備えているとともに、ＴｉＯ2膜がセラミックス薄膜の密着性を高めるバッファ層としての機能を果たすため、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を備えた、信頼性の高い電子部品を実現することができる。
また、電極膜の材料として、５００℃以上の酸化雰囲気に対して十分に安定であるとともに、セラミックス材料に対しても安定であるＰｔが用いられていることから、電極膜（Ｐｔ膜電極）上に形成されるセラミックス薄膜の機能を十分に発揮させて、優れた特性を実現することが可能になる。
【００２８】
また、請求項７の電子部品は、前記セラミックス薄膜が、Ｐｂを含むセラミックス薄膜であることを特徴としている。
【００２９】
Ｐｂを含むセラミックス薄膜（例えば、強誘電体セラミックスであるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる薄膜）を備えた構成とすることにより、Ｐｔ電極膜と上部電極膜の間に高機能性セラミックス薄膜（例えば、強誘電体膜）が配設された、より機能性の高い電子部品を実現することが可能になる。
【００３０】
また、請求項８の電子部品は、請求項１〜５のいずれかに記載の方法により製造されたものであることを特徴としている。
【００３１】
本願発明の電子部品は、上述のように、セラミックス薄膜が、Ｐｔ電極膜上、及びＰｔ電極膜の周囲のバッファ層として機能するＴｉＯ2膜上に配設された構造を有しており、請求項１〜５のいずれかに記載の方法により効率よく製造することが可能である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を示して、その特徴とするところを詳しく説明する。
図１(ａ)は本願発明の一実施形態にかかる電子部品（セラミックス薄膜素子）を示す斜視図、図１(ｂ)は断面図である。
【００３３】
この電子部品（セラミックス薄膜素子）は、表面にＳｉ酸化物膜２が形成されたＳｉウエハ１と、Ｓｉウエハ１の主面の、所定の領域に配設されたＴｉ膜３と、Ｔｉ膜３上に配設されたＰｔ電極膜４と、Ｔｉ膜３が配設された領域の周囲の、Ｓｉウエハ（基板）１の主面全体に配設されたＴｉＯ2膜５と、Ｐｔ電極膜４上及びＴｉＯ2膜５上に配設されたセラミックス薄膜６と、セラミックス薄膜６上に配設された上部電極膜７とを備えている。
【００３４】
以下、図２〜８を参照しつつ、この電子部品（セラミックス薄膜素子）の製造方法について説明する。
(１)熱処理を施して表面にＳｉ酸化物膜２を形成したＳｉウェハ１を用意する。そして、図２に示すように、Ｓｉウエハ１の温度を４５０℃として、Ｓｉウェハ１の一方の主面全体に、Ｔｉ膜３（３ａ）を形成した後、引き続いてＴｉ膜３の上に、エッチング後にＰｔ電極膜４となるＰｔ膜４（４ａ）を形成する。
Ｔｉ膜３（３ａ）及びＰｔ膜４（４ａ）を成膜するにあたっては、いずれも高周波スパッタリング法を用いて連続的に成膜を行い、成膜時間を制御して、膜厚０．０５μmのＴｉ膜３（３ａ）と、膜厚０．３μmのＰｔ膜４（４ａ）を形成した。
Ｔｉ膜３及びＰｔ膜４（４ａ）の成膜方法としては、上述のようなスパッタリング法に限らず、蒸着法、レーザーアブレーション法などの種々の方法を用いることが可能である。
【００３５】
(２)続いて、図３に示すように、フォトレジストを用いて、Ｐｔ膜４（４ａ）上に所定のレジストパターン８を形成する。フォトレジストとしては、ＡＺ１５００−３８ｃｐを使用する。
それから、イオンミリングにレジストが耐えるように、パターニング後に、さらにＨｇランプを用いた紫外線照射と１５０℃の加熱処理を行い、レジストパターン８を強化する。
【００３６】
(３)次に、イオンミリングを用いてＰｔ膜４（４ａ）のエッチングを行い、所定の平面形状を有するＰｔ電極膜４を形成する（図４）。
なお、このエッチング工程では、Ｐｔ膜４（４ａ）が除去された後に、下地層であるＴｉ膜３（３ａ）が残留するように、エッチング時間を制御しながらエッチングを行う。
【００３７】
(４)そして、エッチングが終了した後、レジストパターン８をＲＩＥあるいは剥離液により除去する（図５）。
【００３８】
(５)それから、Ｔｉ膜３、Ｐｔ電極膜４が形成されたＳｉウエハ１を、酸素雰囲気の管状炉に投入し、３００℃×２０ｍｉｎの条件にて酸化処理を施し、Ｐｔ電極膜４の周囲に露出したＴｉ膜３を酸化してＴｉＯ2膜５を形成する（図６）。なお、Ｐｔ電極膜４の下地層となるＴｉ膜３は酸化されずに金属Ｔｉ膜として残り、Ｐｔ電極膜４がＴｉ膜３に確実に密着した状態が維持される。
【００３９】
(６)その後、Ｓｉウエハ１の全面に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を構成する金属イオンに酸素が結合した形の有機金属を溶解した液（ゾル−ゲル成膜液）を塗布した後、加熱処理を施し、結晶化させる方法（ゾル−ゲル成膜法）により、機能性のセラミックス薄膜として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜６（６ａ）を形成する（図７）。なお、この実施形態では、ＰＺＴ膜６の厚みを１．２μmとした。
【００４０】
(７)それから、ＰＺＴ膜６（６ａ）を所定の形状、寸法にエッチングした後（図８）、セラミックス薄膜（ＰＺＴ膜）６上に、上部電極膜（Ａｕ／Ｔｉ膜）７（図１(ｂ)）をリフトオフ法により成膜する。これにより、図１(ａ)，(ｂ)に示すような電子部品（セラミックス薄膜素子）が得られる。
なお、上部電極膜７の構成材料としては、Ａｕ／Ｔｉ以外にも、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇなどを用いることが可能である。また、上部電極膜７の成膜方法としては、スパッタリング法、蒸着法、レーザーアブレーション法などの種々の方法を用いることが可能である。
【００４１】
この実施形態の電子部品（セラミックス薄膜素子）の製造方法においては、Ｐｔ電極膜４と、Ｐｔ電極膜４の周囲の、Ｔｉ膜３が酸化されたＴｉＯ2膜５上に、ゾル−ゲル成膜液を塗布して、加熱処理を施し、結晶化させることによりセラミックス薄膜６を形成するようにしており、Ｐｔ電極膜４の周囲の、Ｔｉ膜３が酸化されたＴｉＯ2膜５がゾル−ゲル液の塗布膜の密着性及び最終的に形成されるセラミックス薄膜６の密着性を高めるバッファ層としての機能を果たすため、セラミックス薄膜６の形成工程で割れが発生することを防止して、セラミックス薄膜６に割れなどの欠陥のない、信頼性の高い電子部品を効率よく製造することができる。
【００４２】
また、電極膜材料としてＰｔが用いられており、このＰｔは、５００℃以上の酸化雰囲気に対して十分に安定であるとともに、セラミックス材料（この実施形態ではチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））に対しても安定であることから、電極膜（Ｐｔ膜電極）上に形成されるセラミックス薄膜の機能を十分に発揮させることが可能になる。
【００４３】
また、Ｓｉウェハの主面全体に形成されるＴｉ膜３（３ａ）とＰｔ膜４（４ａ）はともに金属膜であることから、同一装置内で、続けて成膜することが可能で、複合酸化物や窒化物を成膜する従来の場合のように、成膜に多くの時間を必要とせず、成膜プロセスを簡略化することができる。
さらに、Ｐｔ膜４（４ａ）は金属膜であるＴｉ膜３（３ａ）上に成膜されるため、従来のように複合酸化物あるいは窒化物上にＰｔ膜を成膜する場合に比べて、強い密着力を確保して、信頼性を向上させることができる。
【００４４】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
上述のように、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法は、表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハの主面全体にＴｉ膜を形成し、その上に所定の平面形状を有するＰｔ電極膜を形成するとともに、Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉ膜の露出部分を酸化処理した後、Ｐｔ電極膜上、及びＴｉ膜が酸化されて形成されたＴｉＯ2膜上にセラミックス薄膜を形成するようにしているので、Ｐｔ電極膜の周囲の、Ｔｉ膜が酸化されたＴｉＯ2膜がその上に形成されるセラミックス薄膜の密着性を高めるバッファ層としての機能を果たすため、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を備えた、信頼性の高い電子部品を効率よく製造することが可能になる。すなわち、ＴｉＯ2はＳｉ酸化物膜と強固に密着するとともに、セラミックス薄膜材料と界面で反応し、強い密着性を実現する。さらに、ＴｉＯ2とセラミックス薄膜原料の反応生成物はセラミックスであり、十分な強度を備えている。したがって、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法によれば、Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉＯ2膜により、セラミックス薄膜の密着性を確保して、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を確実に形成することができる。
【００４６】
また、電極膜材料として、５００℃以上の酸化雰囲気に対して十分に安定で、セラミックス材料に対しても安定なＰｔが用いられているため、電極膜（Ｐｔ膜電極）上に形成されるセラミックス薄膜の機能を十分に発揮させることができる。
また、本願発明（請求項１）においては、Ｓｉウェハに形成されるＴｉ膜、Ｐｔ電極膜はともに金属膜であることから、同一装置内で、続けて成膜することが可能で、成膜プロセスを簡略化することが可能になる。
したがって、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法によれば、高温処理が必要な高機能のセラミックス薄膜を用いた電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００４７】
また、請求項２の発明のように、表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハの主面全体にＴｉ膜を形成し、その上にＰｔ膜を形成した後、Ｔｉ膜を残しつつＰｔ膜をエッチングして、Ｐｔ膜の不要部分を除去することによりＰｔ電極膜を形成するようにした場合、所定の平面形状のＰｔ電極膜を効率よく形成することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００４８】
また、請求項３の電子部品の製造方法のように、ゾル−ゲル成膜法によりセラミックス薄膜を形成するようにした場合、Ｐｔ電極膜の周囲の、Ｔｉ膜が酸化されたＴｉＯ2膜がゾル−ゲル成膜液の塗布膜の密着性及び最終的に形成されるセラミックス薄膜の密着性を高めるバッファ層として機能するため、ゾル−ゲル成膜法を用いて、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を確実に形成することが可能になり、信頼性の高い電子部品を極めて効率よく製造することが可能になる。
【００４９】
また、請求項４の電子部品の製造方法のように、セラミックス薄膜上に上部電極膜を形成することにより、Ｐｔ電極膜と上部電極膜の間にセラミックス薄膜が配設された構造を有する、キャパシタなどとして機能するセラミックス薄膜素子を効率よく形成することが可能になり、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００５０】
また、請求項５の電子部品の製造方法のように、セラミックス薄膜として、Ｐｂを含むセラミックス薄膜（例えば、強誘電体セラミックスであるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる薄膜）を形成することにより、Ｐｔ電極膜と上部電極膜の間に高機能性セラミックス薄膜（例えば、強誘電体膜）が配設された構造を有するより、機能のさらに高いセラミックス薄膜素子を形成することができる。
【００５１】
また、本願発明（請求項６）の電子部品においては、Ｐｔ電極膜がＴｉ膜上に配設されているとともに、セラミックス薄膜が、Ｐｔ電極膜上、及びＰｔ電極膜の周囲の層ＴｉＯ2膜上に配設されており、金属膜であるＴｉ膜上に配設されたＰｔ電極が高い密着信頼性を備えているとともに、ＴｉＯ2膜がセラミックス薄膜の密着性を高めるバッファ層としての機能を果たすため、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を備えた、信頼性の高い電子部品を実現することができる。また、電極膜の材料として、５００℃以上の酸化雰囲気に対して十分に安定であるとともに、セラミックス材料に対しても安定であるＰｔが用いられていることから、電極膜（Ｐｔ膜電極）上に形成されるセラミックス薄膜の機能を十分に発揮させて、優れた特性を実現することが可能になる。
【００５２】
また、請求項７の電子部品のように、Ｐｂを含むセラミックス薄膜（例えば、強誘電体セラミックスであるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる薄膜）を備えた構成とすることにより、Ｐｔ電極膜と上部電極膜の間に高機能性セラミックス薄膜（例えば、強誘電体膜）が配設された、より機能性の高い電子部品を実現することができるようになる。
【００５３】
また、請求項８の電子部品は、上述のように、セラミックス薄膜が、Ｐｔ電極膜上、及びＰｔ電極膜の周囲のバッファ層として機能するＴｉＯ2膜上に配設された構造を有しており、請求項１〜５のいずれかに記載の方法により効率よく製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (ａ)は本願発明の一実施形態にかかる電子部品（セラミックス薄膜素子）を示す斜視図、(ｂ)は断面図である。
【図２】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、Ｓｉウエハ上にＴｉ膜及びＰｔ膜を形成した状態を示す断面図である。
【図３】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、Ｐｔ膜上に所定の形状のレジストパターンを形成した状態を示す断面図である。
【図４】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、Ｐｔ膜のエッチングを行ってＰｔ電極膜を形成した状態を示す断面図である。
【図５】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、Ｐｔ電極膜を形成した後にレジストパターンを除去した状態を示す断面図である。
【図６】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、Ｐｔ電極膜を形成し、レジストパターンを除去した後、Ｐｔ電極膜の周囲に露出したＴｉ膜に酸化処理を施し、ＴｉＯ2膜を形成した状態を示す断面図である。
【図７】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、Ｐｔ電極膜上、及びその周囲のＴｉＯ2膜上に、セラミックス薄膜を形成した状態を示す断面図である。
【図８】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、セラミックス薄膜をエッチングした状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ Ｓｉウエハ
２ Ｓｉ酸化物膜
３（３ａ） Ｔｉ膜
４（４ａ） Ｐｔ電極膜（Ｐｔ膜）
５ ＴｉＯ2膜
６（６ａ） セラミックス薄膜（ＰＺＴ膜）
７ 上部電極膜
８ レジストパターン
【発明の属する技術分野】
本願発明は電子部品及びその製造方法に関し、詳しくは、Ｓｉウェハの表面に電極膜及び強誘電体膜などの機能性セラミックス薄膜が配設された構造を有する電子部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、Ｓｉウェハ上に機能性セラミックスを薄膜として用いる電子部品（セラミックス薄膜素子）が開発されている。そして、それらの電子部品の多くにおいて、セラミックス薄膜は３００℃以下の比較的低い温度で形成されており、使用される材料も、その温度域で機能を発揮するもの、あるいは非結晶の状態で使用されるものである。
【０００３】
しかし、より高機能の電子部品を製造するためには、より高性能のセラミックス材料を使用することが必要になる。例えば、高誘電率材料としてはＢａＴｉＯ3、圧電性材料としてはＰＺＴ、焦電性材料としてはＰｂＴｉＯ3、そして、強誘電性材料としてＰＺＴやＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9などが挙げられる。これらの材料はいずれも機能を発揮させるために少なくとも５００℃以上の高温下での成膜や、成膜後の熱処理が必要な材料である。そこで、セラミックス薄膜の高温処理を考慮した電子部品の製造方法が必要となる。
【０００４】
また、セラミックス薄膜の形成方法の一つに、ゾル−ゲル成膜法がある。このゾル−ゲル成膜法は、目標とするセラミックスの金属イオンに酸素が結合した形の有機金属を溶解した液を塗布成膜した後に加熱処理を施し、結晶化させる方法である。この方法は、溶液中で金属イオン組成を調整することが可能で、セラミックス薄膜の組成制御を行いやすく、組成再現性も高いという利点がある。
【０００５】
なお、その他の成膜法、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法などの気相成膜法では、各金属材料の蒸気圧やイオン化の容易さの差から、組成ずれを生じ易すく、それを補正するための制御が必要になり、工程が複雑になるという問題点がある。したがって、組成再現性が高いゾル−ゲル成膜法は、上述のような複数の金属イオンからなるセラミックス薄膜の形成方法として優れた方法である。
【０００６】
また、溶液中の加水分解反応により金属イオンと酸素原子を結合させることから、酸化物を生成するために必要な温度を下げることが可能になる。それゆえ、この点でも、セラミックス薄膜の作製方法としてゾル−ゲル成膜法は優れた方法である。
【０００７】
しかし、ゾル−ゲル成膜法は、溶液を塗布してから結晶化させるというプロセスを必要とすることから、電子部品の製造方法もそれに合わせた対応が必要となる。
さらにゾル−ゲル成膜法では、溶液を塗布するというプロセスの特性上、部分的に溶液を塗布して、セラミックス薄膜を成膜しようとすると液が一様に広がらず、塗布厚みにむらが生じてしまうという問題点がある。そのため、溶液は基板全面に塗布することが望ましい。
【０００８】
しかし、例えばＳｉウェハを基板として用い、その所定の領域に電極膜を形成する場合において、Ｓｉウエハの全面に溶液を塗布した場合、電極膜上とＳｉ酸化物膜上の両方にセラミックス薄膜が成膜されることになる。
そして、その場合、電極膜材料とＳｉ酸化物膜の化学的、機械的な性質の差により、高温雰囲気におけるセラミックス薄膜との相互作用についても、電極膜とＳｉ酸化物膜とでは差が生じ、例えば、境界部で剥離が生じやすいというような問題点がある。
【０００９】
また、Ｓｉ酸化物膜上では、セラミックス薄膜の割れが発生しやすいという問題点がある。すなわち、Ｓｉ酸化物膜上では、ゾル−ゲル溶液に用いる溶媒によっては、電極膜とゾル−ゲル溶液との間で得られるような強い密着力を得られない場合があり、電極膜上では割れのない、必要な厚みを有するセラミックス薄膜を形成することができても、その周囲のＳｉ酸化物膜上では割れを生じる場合がある。
なお、この割れは、最初はＳｉ酸化物膜上にのみ発生するが、ゾル−ゲル溶液を繰り返して塗布する毎に割れは広がって、ついには電極膜上にまで達し、絶縁性を確保できなくなるに至るという問題点がある。
【００１０】
また、セラミックス薄膜材料として、Ｐｂを含むセラミックス材料を用いた場合、Ｐｂの反応性が高いことから、熱処理温度が高くなると基板のＳｉ酸化物膜と反応することがある。この反応によりセラミックス薄膜の基板への密着性は高くなるが、Ｓｉとの反応生成物は非常に脆く、塗布された膜の収縮による歪みにより割れを生じ、密着層としては十分に機能せず、残留応力を低減するだけの塑性変形をセラミックス薄膜にもたらすことはできないため、セラミックス薄膜に割れが生じるという問題点がある。
【００１１】
また、特開２０００−２２８４９４には、Ｐｔ電極膜の周囲のＳｉ酸化物膜上にバリア層として、酸化物膜又は窒化物膜を形成する方法が開示されている。すなわち、この方法では、Ｓｉ酸化物膜の全面にＳｉを含む２種以上の複合金属酸化物又はＳｉ窒化物系化合物からなるバリア層を成膜し、さらに、バリア層の全面にＰｔ膜を成膜した後、エッチングにより所定の平面形状の電極膜（Ｐｔ電極膜）を形成し、その後に、Ｐｔ電極膜上にさらに強誘電体層を形成するようにしている。しかしながら、この方法においては、酸化膜あるいは窒化膜の成膜を行った後に、Ｐｔ電極膜を形成するようにしていることから、バリア層と電極膜層は両者のコンタミネーションを防ぐために別々の成膜装置で形成しなければならず、また、酸化膜あるいは窒化膜の成膜速度が遅いため、成膜プロセスに時間がかかり、生産性が低いという問題点がある。さらに、Ｐｔ電極膜を、Ｓｉを含む酸化物あるいは窒化物からなるバリア層上に形成するようにしているので、Ｐｔ電極膜とバリア層の界面の密着力が低く、Ｐｔ電極膜が剥離しやすくなるという問題がある。
【００１２】
本願発明は、上記問題点を解決するものであり、Ｓｉウエハ上に電極膜及びセラミックス薄膜を形成する工程を経て電子部品を製造する場合に、セラミックス薄膜の割れの発生を防止して、信頼性の高い電子部品を効率よく製造することが可能な電子部品の製造方法及び割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を備えた信頼性の高い電子部品を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法は、 (ａ)表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハの主面全体にＴｉ膜を形成する工程と、
(ｂ)前記Ｔｉ膜上に所定の平面形状を有するＰｔ電極膜を形成する工程と、
(ｃ)前記Ｐｔ電極膜の周囲の前記Ｔｉ膜の露出部分を酸化処理してＴｉＯ2膜を形成する工程と、
(ｄ)前記Ｐｔ電極膜上、及び前記Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉ膜が酸化されて形成されたＴｉＯ2膜上にセラミックス薄膜を形成する工程と
を具備することを特徴としている。
【００１４】
表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハの主面全体にＴｉ膜を形成し、その上に所定の平面形状を有するＰｔ電極膜を形成するとともに、Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉ膜の露出部分を酸化処理した後、Ｐｔ電極膜上、及びＴｉ膜が酸化されて形成されたＴｉＯ2膜上にセラミックス薄膜を形成することにより、Ｐｔ電極膜の周囲の、Ｔｉ膜が酸化されたＴｉＯ2膜がその上に形成されるセラミックス薄膜の密着性を高めるバッファ層としての機能を果たすため、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を備えた、信頼性の高い電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００１５】
すなわち、ＴｉＯ2はＳｉ酸化物膜と強固に密着するとともに、セラミックス薄膜材料と界面で反応し、強い密着性を実現する。さらに、ＴｉＯ2とセラミックス薄膜原料の反応生成物はセラミックスであり、十分な強度を備えている。したがって、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法によれば、Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉＯ2膜により、セラミックス薄膜の密着性を確保して、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を確実に形成することが可能になる。
【００１６】
また、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法においては、電極膜材料としてＰｔが用いられており、このＰｔは、５００℃以上の酸化雰囲気に対して十分に安定であるとともに、セラミックス材料に対しても安定であることから、電極膜（Ｐｔ電極膜）上に形成されるセラミックス薄膜の機能を十分に発揮させることが可能になる。
【００１７】
また、本願発明（請求項１）においては、Ｓｉウェハの主面全体にＴｉ膜を形成し、このＴｉ膜上に所定の形状のＰｔ電極膜を形成するようにしており、Ｔｉ膜、Ｐｔ電極膜はともに金属膜であることから、同一装置内で、続けて成膜することが可能で、上述の従来例のように複合酸化物や窒化物を成膜する場合のように、成膜に多くの時間を必要とせず、成膜プロセスを簡略化することが可能になる。
さらに、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法では、Ｐｔ膜がＴｉ膜上に成膜されるため、複合酸化物あるいは窒化物上に成膜される場合に比べて、強い密着力を得ることが可能になる。
なお、本願発明において、セラミックス薄膜としては、請求項３のようにゾル−ゲル成膜法を用いることが望ましいが、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法などの方法を用いることも可能である。
【００１８】
また、請求項２の電子部品の製造方法は、前記Ｐｔ電極膜が、前記Ｔｉ膜上にＰｔ膜を形成し、前記Ｔｉ膜を残しつつ前記Ｐｔ膜をエッチングして前記Ｐｔ膜の不要部分を除去することにより形成されることを特徴としている。
【００１９】
表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハの主面全体にＴｉ膜を形成し、その上にＰｔ膜を形成した後、Ｔｉ膜を残しつつＰｔ膜をエッチングして、Ｐｔ膜の不要部分を除去することによりＰｔ電極膜を形成するようにした場合、所定の平面形状のＰｔ電極膜を効率よく形成することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００２０】
また、請求項３の電子部品の製造方法は、前記Ｐｔ電極膜と、前記Ｐｔ電極膜の周囲の、Ｔｉ膜が酸化されて形成されたＴｉＯ2膜上に、セラミックスを構成する元素の有機化合物溶液を塗布して加熱処理することによりセラミックス薄膜を生成させるゾル−ゲル成膜法により、前記セラミックス薄膜を形成することを特徴としている。
【００２１】
Ｐｔ電極膜の周囲の、Ｔｉ膜が酸化されたＴｉＯ2膜がゾル−ゲル成膜液の塗布膜の密着性及び最終的に形成されるセラミックス薄膜の密着性を高めるバッファ層として機能するため、ゾル−ゲル成膜法を用いて、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を確実に形成することが可能になり、信頼性の高い電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００２２】
また、請求項４の電子部品の製造方法は、さらに、前記セラミックス薄膜上に上部電極膜を形成する工程を備えていることを特徴としている。
【００２３】
セラミックス薄膜上に上部電極膜を形成することにより、Ｐｔ電極膜と上部電極膜の間にセラミックス薄膜が配設された構造を有する、キャパシタなどとして機能するセラミックス薄膜素子を効率よく形成することが可能になり、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００２４】
また、請求項５の電子部品の製造方法は、前記セラミックス薄膜が、Ｐｂを含むセラミックス薄膜であることを特徴としている。
【００２５】
セラミックス薄膜として、Ｐｂを含むセラミックス薄膜（例えば、強誘電体セラミックスであるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる薄膜）を形成することにより、Ｐｔ電極膜と上部電極膜の間に高機能性セラミックス薄膜（例えば、強誘電体膜）が配設された構造を有するより、機能のさらに高いセラミックス薄膜素子を形成することが可能になる。
【００２６】
また、請求項６の電子部品は、
表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハと、
前記Ｓｉウエハの主面に配設されたＴｉ膜と、
前記Ｔｉ膜が配設された領域を除いて、前記Ｓｉウエハの主面全体に配設されたＴｉＯ2膜と、
前記Ｔｉ膜上に配設されたＰｔ電極膜と、
前記Ｐｔ電極膜上、及び前記Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉＯ2膜上に配設されたセラミックス薄膜と、
前記セラミックス薄膜上に配設された上部電極膜と
を具備することを特徴としている。
【００２７】
本願発明（請求項６）の電子部品においては、Ｐｔ電極がＴｉ膜上に配設されているとともに、セラミックス薄膜が、Ｐｔ電極膜上、及びＰｔ電極膜の周囲のＴｉＯ2膜上に配設されており、金属膜であるＴｉ膜上に配設されたＰｔ電極膜が高い密着信頼性を備えているとともに、ＴｉＯ2膜がセラミックス薄膜の密着性を高めるバッファ層としての機能を果たすため、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を備えた、信頼性の高い電子部品を実現することができる。
また、電極膜の材料として、５００℃以上の酸化雰囲気に対して十分に安定であるとともに、セラミックス材料に対しても安定であるＰｔが用いられていることから、電極膜（Ｐｔ膜電極）上に形成されるセラミックス薄膜の機能を十分に発揮させて、優れた特性を実現することが可能になる。
【００２８】
また、請求項７の電子部品は、前記セラミックス薄膜が、Ｐｂを含むセラミックス薄膜であることを特徴としている。
【００２９】
Ｐｂを含むセラミックス薄膜（例えば、強誘電体セラミックスであるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる薄膜）を備えた構成とすることにより、Ｐｔ電極膜と上部電極膜の間に高機能性セラミックス薄膜（例えば、強誘電体膜）が配設された、より機能性の高い電子部品を実現することが可能になる。
【００３０】
また、請求項８の電子部品は、請求項１〜５のいずれかに記載の方法により製造されたものであることを特徴としている。
【００３１】
本願発明の電子部品は、上述のように、セラミックス薄膜が、Ｐｔ電極膜上、及びＰｔ電極膜の周囲のバッファ層として機能するＴｉＯ2膜上に配設された構造を有しており、請求項１〜５のいずれかに記載の方法により効率よく製造することが可能である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を示して、その特徴とするところを詳しく説明する。
図１(ａ)は本願発明の一実施形態にかかる電子部品（セラミックス薄膜素子）を示す斜視図、図１(ｂ)は断面図である。
【００３３】
この電子部品（セラミックス薄膜素子）は、表面にＳｉ酸化物膜２が形成されたＳｉウエハ１と、Ｓｉウエハ１の主面の、所定の領域に配設されたＴｉ膜３と、Ｔｉ膜３上に配設されたＰｔ電極膜４と、Ｔｉ膜３が配設された領域の周囲の、Ｓｉウエハ（基板）１の主面全体に配設されたＴｉＯ2膜５と、Ｐｔ電極膜４上及びＴｉＯ2膜５上に配設されたセラミックス薄膜６と、セラミックス薄膜６上に配設された上部電極膜７とを備えている。
【００３４】
以下、図２〜８を参照しつつ、この電子部品（セラミックス薄膜素子）の製造方法について説明する。
(１)熱処理を施して表面にＳｉ酸化物膜２を形成したＳｉウェハ１を用意する。そして、図２に示すように、Ｓｉウエハ１の温度を４５０℃として、Ｓｉウェハ１の一方の主面全体に、Ｔｉ膜３（３ａ）を形成した後、引き続いてＴｉ膜３の上に、エッチング後にＰｔ電極膜４となるＰｔ膜４（４ａ）を形成する。
Ｔｉ膜３（３ａ）及びＰｔ膜４（４ａ）を成膜するにあたっては、いずれも高周波スパッタリング法を用いて連続的に成膜を行い、成膜時間を制御して、膜厚０．０５μmのＴｉ膜３（３ａ）と、膜厚０．３μmのＰｔ膜４（４ａ）を形成した。
Ｔｉ膜３及びＰｔ膜４（４ａ）の成膜方法としては、上述のようなスパッタリング法に限らず、蒸着法、レーザーアブレーション法などの種々の方法を用いることが可能である。
【００３５】
(２)続いて、図３に示すように、フォトレジストを用いて、Ｐｔ膜４（４ａ）上に所定のレジストパターン８を形成する。フォトレジストとしては、ＡＺ１５００−３８ｃｐを使用する。
それから、イオンミリングにレジストが耐えるように、パターニング後に、さらにＨｇランプを用いた紫外線照射と１５０℃の加熱処理を行い、レジストパターン８を強化する。
【００３６】
(３)次に、イオンミリングを用いてＰｔ膜４（４ａ）のエッチングを行い、所定の平面形状を有するＰｔ電極膜４を形成する（図４）。
なお、このエッチング工程では、Ｐｔ膜４（４ａ）が除去された後に、下地層であるＴｉ膜３（３ａ）が残留するように、エッチング時間を制御しながらエッチングを行う。
【００３７】
(４)そして、エッチングが終了した後、レジストパターン８をＲＩＥあるいは剥離液により除去する（図５）。
【００３８】
(５)それから、Ｔｉ膜３、Ｐｔ電極膜４が形成されたＳｉウエハ１を、酸素雰囲気の管状炉に投入し、３００℃×２０ｍｉｎの条件にて酸化処理を施し、Ｐｔ電極膜４の周囲に露出したＴｉ膜３を酸化してＴｉＯ2膜５を形成する（図６）。なお、Ｐｔ電極膜４の下地層となるＴｉ膜３は酸化されずに金属Ｔｉ膜として残り、Ｐｔ電極膜４がＴｉ膜３に確実に密着した状態が維持される。
【００３９】
(６)その後、Ｓｉウエハ１の全面に、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を構成する金属イオンに酸素が結合した形の有機金属を溶解した液（ゾル−ゲル成膜液）を塗布した後、加熱処理を施し、結晶化させる方法（ゾル−ゲル成膜法）により、機能性のセラミックス薄膜として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜６（６ａ）を形成する（図７）。なお、この実施形態では、ＰＺＴ膜６の厚みを１．２μmとした。
【００４０】
(７)それから、ＰＺＴ膜６（６ａ）を所定の形状、寸法にエッチングした後（図８）、セラミックス薄膜（ＰＺＴ膜）６上に、上部電極膜（Ａｕ／Ｔｉ膜）７（図１(ｂ)）をリフトオフ法により成膜する。これにより、図１(ａ)，(ｂ)に示すような電子部品（セラミックス薄膜素子）が得られる。
なお、上部電極膜７の構成材料としては、Ａｕ／Ｔｉ以外にも、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇなどを用いることが可能である。また、上部電極膜７の成膜方法としては、スパッタリング法、蒸着法、レーザーアブレーション法などの種々の方法を用いることが可能である。
【００４１】
この実施形態の電子部品（セラミックス薄膜素子）の製造方法においては、Ｐｔ電極膜４と、Ｐｔ電極膜４の周囲の、Ｔｉ膜３が酸化されたＴｉＯ2膜５上に、ゾル−ゲル成膜液を塗布して、加熱処理を施し、結晶化させることによりセラミックス薄膜６を形成するようにしており、Ｐｔ電極膜４の周囲の、Ｔｉ膜３が酸化されたＴｉＯ2膜５がゾル−ゲル液の塗布膜の密着性及び最終的に形成されるセラミックス薄膜６の密着性を高めるバッファ層としての機能を果たすため、セラミックス薄膜６の形成工程で割れが発生することを防止して、セラミックス薄膜６に割れなどの欠陥のない、信頼性の高い電子部品を効率よく製造することができる。
【００４２】
また、電極膜材料としてＰｔが用いられており、このＰｔは、５００℃以上の酸化雰囲気に対して十分に安定であるとともに、セラミックス材料（この実施形態ではチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））に対しても安定であることから、電極膜（Ｐｔ膜電極）上に形成されるセラミックス薄膜の機能を十分に発揮させることが可能になる。
【００４３】
また、Ｓｉウェハの主面全体に形成されるＴｉ膜３（３ａ）とＰｔ膜４（４ａ）はともに金属膜であることから、同一装置内で、続けて成膜することが可能で、複合酸化物や窒化物を成膜する従来の場合のように、成膜に多くの時間を必要とせず、成膜プロセスを簡略化することができる。
さらに、Ｐｔ膜４（４ａ）は金属膜であるＴｉ膜３（３ａ）上に成膜されるため、従来のように複合酸化物あるいは窒化物上にＰｔ膜を成膜する場合に比べて、強い密着力を確保して、信頼性を向上させることができる。
【００４４】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
上述のように、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法は、表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハの主面全体にＴｉ膜を形成し、その上に所定の平面形状を有するＰｔ電極膜を形成するとともに、Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉ膜の露出部分を酸化処理した後、Ｐｔ電極膜上、及びＴｉ膜が酸化されて形成されたＴｉＯ2膜上にセラミックス薄膜を形成するようにしているので、Ｐｔ電極膜の周囲の、Ｔｉ膜が酸化されたＴｉＯ2膜がその上に形成されるセラミックス薄膜の密着性を高めるバッファ層としての機能を果たすため、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を備えた、信頼性の高い電子部品を効率よく製造することが可能になる。すなわち、ＴｉＯ2はＳｉ酸化物膜と強固に密着するとともに、セラミックス薄膜材料と界面で反応し、強い密着性を実現する。さらに、ＴｉＯ2とセラミックス薄膜原料の反応生成物はセラミックスであり、十分な強度を備えている。したがって、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法によれば、Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉＯ2膜により、セラミックス薄膜の密着性を確保して、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を確実に形成することができる。
【００４６】
また、電極膜材料として、５００℃以上の酸化雰囲気に対して十分に安定で、セラミックス材料に対しても安定なＰｔが用いられているため、電極膜（Ｐｔ膜電極）上に形成されるセラミックス薄膜の機能を十分に発揮させることができる。
また、本願発明（請求項１）においては、Ｓｉウェハに形成されるＴｉ膜、Ｐｔ電極膜はともに金属膜であることから、同一装置内で、続けて成膜することが可能で、成膜プロセスを簡略化することが可能になる。
したがって、本願発明（請求項１）の電子部品の製造方法によれば、高温処理が必要な高機能のセラミックス薄膜を用いた電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００４７】
また、請求項２の発明のように、表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハの主面全体にＴｉ膜を形成し、その上にＰｔ膜を形成した後、Ｔｉ膜を残しつつＰｔ膜をエッチングして、Ｐｔ膜の不要部分を除去することによりＰｔ電極膜を形成するようにした場合、所定の平面形状のＰｔ電極膜を効率よく形成することが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００４８】
また、請求項３の電子部品の製造方法のように、ゾル−ゲル成膜法によりセラミックス薄膜を形成するようにした場合、Ｐｔ電極膜の周囲の、Ｔｉ膜が酸化されたＴｉＯ2膜がゾル−ゲル成膜液の塗布膜の密着性及び最終的に形成されるセラミックス薄膜の密着性を高めるバッファ層として機能するため、ゾル−ゲル成膜法を用いて、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を確実に形成することが可能になり、信頼性の高い電子部品を極めて効率よく製造することが可能になる。
【００４９】
また、請求項４の電子部品の製造方法のように、セラミックス薄膜上に上部電極膜を形成することにより、Ｐｔ電極膜と上部電極膜の間にセラミックス薄膜が配設された構造を有する、キャパシタなどとして機能するセラミックス薄膜素子を効率よく形成することが可能になり、本願発明をより実効あらしめることができる。
【００５０】
また、請求項５の電子部品の製造方法のように、セラミックス薄膜として、Ｐｂを含むセラミックス薄膜（例えば、強誘電体セラミックスであるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる薄膜）を形成することにより、Ｐｔ電極膜と上部電極膜の間に高機能性セラミックス薄膜（例えば、強誘電体膜）が配設された構造を有するより、機能のさらに高いセラミックス薄膜素子を形成することができる。
【００５１】
また、本願発明（請求項６）の電子部品においては、Ｐｔ電極膜がＴｉ膜上に配設されているとともに、セラミックス薄膜が、Ｐｔ電極膜上、及びＰｔ電極膜の周囲の層ＴｉＯ2膜上に配設されており、金属膜であるＴｉ膜上に配設されたＰｔ電極が高い密着信頼性を備えているとともに、ＴｉＯ2膜がセラミックス薄膜の密着性を高めるバッファ層としての機能を果たすため、割れなどの欠陥のないセラミックス薄膜を備えた、信頼性の高い電子部品を実現することができる。また、電極膜の材料として、５００℃以上の酸化雰囲気に対して十分に安定であるとともに、セラミックス材料に対しても安定であるＰｔが用いられていることから、電極膜（Ｐｔ膜電極）上に形成されるセラミックス薄膜の機能を十分に発揮させて、優れた特性を実現することが可能になる。
【００５２】
また、請求項７の電子部品のように、Ｐｂを含むセラミックス薄膜（例えば、強誘電体セラミックスであるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる薄膜）を備えた構成とすることにより、Ｐｔ電極膜と上部電極膜の間に高機能性セラミックス薄膜（例えば、強誘電体膜）が配設された、より機能性の高い電子部品を実現することができるようになる。
【００５３】
また、請求項８の電子部品は、上述のように、セラミックス薄膜が、Ｐｔ電極膜上、及びＰｔ電極膜の周囲のバッファ層として機能するＴｉＯ2膜上に配設された構造を有しており、請求項１〜５のいずれかに記載の方法により効率よく製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (ａ)は本願発明の一実施形態にかかる電子部品（セラミックス薄膜素子）を示す斜視図、(ｂ)は断面図である。
【図２】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、Ｓｉウエハ上にＴｉ膜及びＰｔ膜を形成した状態を示す断面図である。
【図３】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、Ｐｔ膜上に所定の形状のレジストパターンを形成した状態を示す断面図である。
【図４】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、Ｐｔ膜のエッチングを行ってＰｔ電極膜を形成した状態を示す断面図である。
【図５】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、Ｐｔ電極膜を形成した後にレジストパターンを除去した状態を示す断面図である。
【図６】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、Ｐｔ電極膜を形成し、レジストパターンを除去した後、Ｐｔ電極膜の周囲に露出したＴｉ膜に酸化処理を施し、ＴｉＯ2膜を形成した状態を示す断面図である。
【図７】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、Ｐｔ電極膜上、及びその周囲のＴｉＯ2膜上に、セラミックス薄膜を形成した状態を示す断面図である。
【図８】本願発明の一実施形態にかかる電子部品の製造工程において、セラミックス薄膜をエッチングした状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ Ｓｉウエハ
２ Ｓｉ酸化物膜
３（３ａ） Ｔｉ膜
４（４ａ） Ｐｔ電極膜（Ｐｔ膜）
５ ＴｉＯ2膜
６（６ａ） セラミックス薄膜（ＰＺＴ膜）
７ 上部電極膜
８ レジストパターン
Claims (8)
- (ａ)表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハの主面全体にＴｉ膜を形成する工程と、
(ｂ)前記Ｔｉ膜上に所定の平面形状を有するＰｔ電極膜を形成する工程と、
(ｃ)前記Ｐｔ電極膜の周囲の前記Ｔｉ膜の露出部分を酸化処理してＴｉＯ2膜を形成する工程と、
(ｄ)前記Ｐｔ電極膜上、及び前記Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉ膜が酸化されて形成されたＴｉＯ2膜上にセラミックス薄膜を形成する工程と
を具備することを特徴とする電子部品の製造方法。 - 前記Ｐｔ電極膜が、前記Ｔｉ膜上にＰｔ膜を形成し、前記Ｔｉ膜を残しつつ前記Ｐｔ膜をエッチングして前記Ｐｔ膜の不要部分を除去することにより形成されることを特徴とする請求項１記載の電子部品の製造方法。
- 前記Ｐｔ電極膜と、前記Ｐｔ電極膜の周囲の、Ｔｉ膜が酸化されて形成されたＴｉＯ2膜上に、セラミックスを構成する元素の有機化合物溶液を塗布して加熱処理することによりセラミックス薄膜を生成させるゾル−ゲル成膜法により、前記セラミックス薄膜を形成することを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品の製造方法。
- さらに、前記セラミックス薄膜上に上部電極膜を形成する工程を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 前記セラミックス薄膜が、Ｐｂを含むセラミックス薄膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 表面にＳｉ酸化物膜が形成されたＳｉウエハと、
前記Ｓｉウエハの主面に配設されたＴｉ膜と、
前記Ｔｉ膜が配設された領域を除いて、前記Ｓｉウエハの主面全体に配設されたＴｉＯ2膜と、
前記Ｔｉ膜上に配設されたＰｔ電極膜と、
前記Ｐｔ電極膜上、及び前記Ｐｔ電極膜の周囲のＴｉＯ2膜上に配設されたセラミックス薄膜と、
前記セラミックス薄膜上に配設された上部電極膜と
を具備することを特徴とする電子部品。 - 前記セラミックス薄膜が、Ｐｂを含むセラミックス薄膜であることを特徴とする請求項６記載の電子部品。
- 請求項１〜５のいずれかに記載の方法により製造されたものであることを特徴とする請求項６又は７記載の電子部品。
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