JPS6030116A - 強誘電体薄膜素子の製造法 - Google Patents
強誘電体薄膜素子の製造法Info
- Publication number
- JPS6030116A JPS6030116A JP58138002A JP13800283A JPS6030116A JP S6030116 A JPS6030116 A JP S6030116A JP 58138002 A JP58138002 A JP 58138002A JP 13800283 A JP13800283 A JP 13800283A JP S6030116 A JPS6030116 A JP S6030116A
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- Japan
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- thin film
- substrate
- etching
- ferroelectric thin
- ferroelectric
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- Pending
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、強誘電体薄膜を利用した素子の製造方法に関
するもので、圧電素子、光変調素子、焦エレクトロニク
スの分野において強誘電体は、圧電素子、光変調素子、
焦電素子、メモリー素子などに広く利用されている。近
年ＩＣの発達に伴ない電子機器の小形化が進むにつれて
、これらの強誘電体を利用した素子も薄膜化が行なわれ
っつある。薄膜の作成方法にはＣＶＤ法（ｃｈｅｍｉｃ
ａｌｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
）、 ｙ、バッタリング法、或いは蒸着法などがある
が、何れも基板上に目的の物質を生成させる方法である
。従って、強誘電体薄膜を使用した素子は基板を含む状
態で使用される。この状態では、以下のような欠点を有
する。
するもので、圧電素子、光変調素子、焦エレクトロニク
スの分野において強誘電体は、圧電素子、光変調素子、
焦電素子、メモリー素子などに広く利用されている。近
年ＩＣの発達に伴ない電子機器の小形化が進むにつれて
、これらの強誘電体を利用した素子も薄膜化が行なわれ
っつある。薄膜の作成方法にはＣＶＤ法（ｃｈｅｍｉｃ
ａｌｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
）、 ｙ、バッタリング法、或いは蒸着法などがある
が、何れも基板上に目的の物質を生成させる方法である
。従って、強誘電体薄膜を使用した素子は基板を含む状
態で使用される。この状態では、以下のような欠点を有
する。
■ 強誘電体薄膜の一方の面が基板に密着しており、薄
膜表面が機械的に基板にクランプされており、圧電効果
によシ強誘電体薄膜の電気分極が困難である。
膜表面が機械的に基板にクランプされており、圧電効果
によシ強誘電体薄膜の電気分極が困難である。
■ 基板の存在により薄膜の基板側の面に電極が形成で
きない。電気的、光学的に良好な強誘電体薄膜は単結晶
基板上にエピタキシャル成長させることによシ得られる
が、薄膜形成以前に基板の士Ｆ導電性物質で電極を形成
した場合、生成膜は基板表面の影響を受けるので、電極
物質を基板上に形成することは、その上に作成する強誘
電体薄膜の結晶性を劣化させる。
きない。電気的、光学的に良好な強誘電体薄膜は単結晶
基板上にエピタキシャル成長させることによシ得られる
が、薄膜形成以前に基板の士Ｆ導電性物質で電極を形成
した場合、生成膜は基板表面の影響を受けるので、電極
物質を基板上に形成することは、その上に作成する強誘
電体薄膜の結晶性を劣化させる。
■ 薄膜が基板に密着しているため、基板が質量的、及
び熱的に負荷となシ、基板を有する薄膜を圧電振動素子
、或いは焦電形赤外線検出素子として使用する場合、基
板の存在は素子の出力を大きく減少させる。
び熱的に負荷となシ、基板を有する薄膜を圧電振動素子
、或いは焦電形赤外線検出素子として使用する場合、基
板の存在は素子の出力を大きく減少させる。
■ 光変調素子、或いは焦電形赤外線検出素子として強
誘電体薄膜を使用する場合光が基板を通過するので、光
や赤外線が基板材料に吸収され損失となる。
誘電体薄膜を使用する場合光が基板を通過するので、光
や赤外線が基板材料に吸収され損失となる。
この様に基板を有する強誘電体薄膜を工し・クトロニク
ス用素子として使用する場合、基板の存在が大きな欠点
となる場合が多い。
ス用素子として使用する場合、基板の存在が大きな欠点
となる場合が多い。
一方、強誘電体の薄体を単結晶、或いは磁器から切り出
し研磨し作成する方法では、機械的強度の問題から２０
〜３ｏ／７ｍ以下の厚さにすることは困難である。
し研磨し作成する方法では、機械的強度の問題から２０
〜３ｏ／７ｍ以下の厚さにすることは困難である。
発明の目的
本発明は基板上に成長させた強誘電体薄膜の持つ欠点を
除去し、薄膜本来の特性を利用することのできる新規な
薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
除去し、薄膜本来の特性を利用することのできる新規な
薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は基板上に成長させた強誘電体薄膜からエツチン
グによシ基板を除去することにより、基板の無い強誘電
体薄膜部分を作成することを特徴とするものである。
グによシ基板を除去することにより、基板の無い強誘電
体薄膜部分を作成することを特徴とするものである。
実施例の説明
本発明の方法により製造される強誘電体薄膜素子の構造
は、第１図に示される。１は基板であシその中央部に開
口２を有する。３は強誘電体薄膜であシ、開口２の位置
においては、基板を伴わず単独で存在する。
は、第１図に示される。１は基板であシその中央部に開
口２を有する。３は強誘電体薄膜であシ、開口２の位置
においては、基板を伴わず単独で存在する。
このような素子の製造工程の概略は次のとおりである。
まず、開口２を有しない基板１上に強誘電体薄膜３を形
成し、その後、エツチングによシ基板１の中央部を除去
して開口２を形成する。基板のみを除去して薄膜を残す
ためには、基板と薄膜のエツチング速度の差を利用する
。
成し、その後、エツチングによシ基板１の中央部を除去
して開口２を形成する。基板のみを除去して薄膜を残す
ためには、基板と薄膜のエツチング速度の差を利用する
。
本発明の実施例の概略を第２図に流れ図で示す。
エツチング方法として、化学的に基板を溶解する方法と
、イオンビームエツチング、スパッタエツチング、或い
はプラズマエツチングといった物理的に基板をとり去る
方法があるが、まず化学エツチングの場合について概説
する。この場合、基板と強誘電体薄膜のエツチング速度
の差を利用するので、基板材料と薄膜の材料の関係から
エツチング液を選択する。次いでレジストを塗布して必
要な部分を保護し、エツチング液の中で基板をエツチン
グし、除去する。得られた薄膜を洗浄し、レジストを除
去する。ドライエツチングの場合も同様に保護すべき部
分にレジストを塗布し、エツチング液置（イオンビーム
エツチング、スハッタリングエソチング、或いはプラズ
マエツチングなど）中で所定時間エツチングを行ない基
板を除去した後にとり出し、レジストを除去することで
、基板の無い強誘電体薄膜を得ることができる。
、イオンビームエツチング、スパッタエツチング、或い
はプラズマエツチングといった物理的に基板をとり去る
方法があるが、まず化学エツチングの場合について概説
する。この場合、基板と強誘電体薄膜のエツチング速度
の差を利用するので、基板材料と薄膜の材料の関係から
エツチング液を選択する。次いでレジストを塗布して必
要な部分を保護し、エツチング液の中で基板をエツチン
グし、除去する。得られた薄膜を洗浄し、レジストを除
去する。ドライエツチングの場合も同様に保護すべき部
分にレジストを塗布し、エツチング液置（イオンビーム
エツチング、スハッタリングエソチング、或いはプラズ
マエツチングなど）中で所定時間エツチングを行ない基
板を除去した後にとり出し、レジストを除去することで
、基板の無い強誘電体薄膜を得ることができる。
（実施例１）
化学エツチングの場合の実施例を示す。まず、高周波マ
グネトロンスパッタリング装置で薄膜を作成した。ター
ゲットにはＰｂＯを２０ｍｏ１％過剰に加えたＰ ｂ
Ｔ １０３粉末を、又基板には１０Ｘ１０Ｘ０．３咽の
大きさのＭｇ０（１００）ＪＪ開面を使用し、膜厚約３
μｍのチタン酸鉛薄膜を得た。エツチング液を選択する
だめに、８０℃における濃リン酸。
グネトロンスパッタリング装置で薄膜を作成した。ター
ゲットにはＰｂＯを２０ｍｏ１％過剰に加えたＰ ｂ
Ｔ １０３粉末を、又基板には１０Ｘ１０Ｘ０．３咽の
大きさのＭｇ０（１００）ＪＪ開面を使用し、膜厚約３
μｍのチタン酸鉛薄膜を得た。エツチング液を選択する
だめに、８０℃における濃リン酸。
硝酸、フッ化水素酸、王水に対するＰ ｂ Ｔ ＩＯｓ
とＭ（ＪＯのエツチング速度を調べた。結果を第１表
に示す。
とＭ（ＪＯのエツチング速度を調べた。結果を第１表
に示す。
第１表 エツチング速度の比較（μｍ／時間）これよシ
濃リン酸中でエツチングすればＰｂＴ １０ｓ薄膜に大
きな影響を与えることなく基板のＭｇｏを選択的にエツ
チングすることができることがわかる。塩ビ系樹脂をレ
ジストとして必要部分を保護し、８０℃の濃リン酸中で
、約９０分処理したところ第１図に示す様に薄膜下の基
板を除去することができた。尚、この処理でＰ ｂ Ｔ
ｉＯ３薄膜は殆んど腐蝕されなかった。この様にして
得られたＰｂＴｉｏ 薄膜に０，５叫×０．５鴫の対向
電極を蒸３ 着し、２００°Ｃｆ １０ 分間１００ＫＶ／Ｇ＋ （
７） 直流電場を印加して分極処理を行なって、焦電形
赤外線検出素子を作成した。
濃リン酸中でエツチングすればＰｂＴ １０ｓ薄膜に大
きな影響を与えることなく基板のＭｇｏを選択的にエツ
チングすることができることがわかる。塩ビ系樹脂をレ
ジストとして必要部分を保護し、８０℃の濃リン酸中で
、約９０分処理したところ第１図に示す様に薄膜下の基
板を除去することができた。尚、この処理でＰ ｂ Ｔ
ｉＯ３薄膜は殆んど腐蝕されなかった。この様にして
得られたＰｂＴｉｏ 薄膜に０，５叫×０．５鴫の対向
電極を蒸３ 着し、２００°Ｃｆ １０ 分間１００ＫＶ／Ｇ＋ （
７） 直流電場を印加して分極処理を行なって、焦電形
赤外線検出素子を作成した。
光源に５００にの黒体炉を用いＧｅの窓を通して赤外線
を照射したところ、焦電素子の電圧感度ＲＶはチョッピ
ング周波数２４庵で４２００Ｖ／Ｗであった。従来のＰ
ｂ Ｔ ｉ Ｏｓ磁器では４００Ｖ／Ｗ程度であるか
ら大巾に電圧感度が高い。
を照射したところ、焦電素子の電圧感度ＲＶはチョッピ
ング周波数２４庵で４２００Ｖ／Ｗであった。従来のＰ
ｂ Ｔ ｉ Ｏｓ磁器では４００Ｖ／Ｗ程度であるか
ら大巾に電圧感度が高い。
（実施例２）
実施例１で述べた高周波マグネトロンス、Ｃツタリング
装置で、ターゲットにＰｂｏ、８８Ｌａ０．。８（Ｚｒ
Ｏ，３５ｌＯ，６５） ０３の粉末に約１０％過剰のＰ
ｂＯ粉末を用いて約２μｍの厚さの薄膜を作成し、試料
とした。実施例１と同様に、エツチング液について調べ
たところ、濃リン酸で良好な結果が得られた。実施例１
と同じく塩ビ系樹脂をレジストに用い、８０″Ｃの濃リ
ン酸中で処理したところ、第１図に示す様に基板を除去
したＰＬＺＴ薄膜が得られた。この薄膜についてＨｅ
−Ｎ ｏレーザー光を用いて透過率を調べたところ、表
面での反射を除けば、は／”ｆ、１ｏｏ％の透過率を有
することがわかった。
装置で、ターゲットにＰｂｏ、８８Ｌａ０．。８（Ｚｒ
Ｏ，３５ｌＯ，６５） ０３の粉末に約１０％過剰のＰ
ｂＯ粉末を用いて約２μｍの厚さの薄膜を作成し、試料
とした。実施例１と同様に、エツチング液について調べ
たところ、濃リン酸で良好な結果が得られた。実施例１
と同じく塩ビ系樹脂をレジストに用い、８０″Ｃの濃リ
ン酸中で処理したところ、第１図に示す様に基板を除去
したＰＬＺＴ薄膜が得られた。この薄膜についてＨｅ
−Ｎ ｏレーザー光を用いて透過率を調べたところ、表
面での反射を除けば、は／”ｆ、１ｏｏ％の透過率を有
することがわかった。
（実施例３）
物理的エツチングの実施例を示す。１０ｒｒａｎ Ｘ
１０ｒｒｍで厚さ０．１１ＦＭの大きさの（１００）で
鏡面研磨したＳｔ単結晶を基板上にし、実施例１で示し
た高周波マグネトロンスパッタリング装置を用い、厚さ
約２μｍのＰ ｂ Ｔ ｉＯｓ薄膜を得た。実施例１，
２と同様に、塩ビ系レジストを用い、必要部分を保護し
た。実施例１のスパッタリング装置のターゲットを３１
０２ガラスに変え、その上にレジストを塗布した試料を
置いて、ＩＰａのＡｒガス中で６時間スパッタしたとこ
ろ、第３図に示す様な基板を除去したＰ ｂ Ｔ ｚ
Ｏｓ薄膜が得られた。同図において、第１図と同様の部
分は同一の番号を付した。
１０ｒｒｍで厚さ０．１１ＦＭの大きさの（１００）で
鏡面研磨したＳｔ単結晶を基板上にし、実施例１で示し
た高周波マグネトロンスパッタリング装置を用い、厚さ
約２μｍのＰ ｂ Ｔ ｉＯｓ薄膜を得た。実施例１，
２と同様に、塩ビ系レジストを用い、必要部分を保護し
た。実施例１のスパッタリング装置のターゲットを３１
０２ガラスに変え、その上にレジストを塗布した試料を
置いて、ＩＰａのＡｒガス中で６時間スパッタしたとこ
ろ、第３図に示す様な基板を除去したＰ ｂ Ｔ ｚ
Ｏｓ薄膜が得られた。同図において、第１図と同様の部
分は同一の番号を付した。
開口２′は断面形状が第１図の場合と異る。
因みに、この条件でのエツチング速度はＳｉが３００ｏ
八／分＋ Ｐ ｂ Ｔ ｘ Ｏ３が２００人／分である
から、基板の厚みがほぼ正確にわかっていればＰｂＴｉ
Ｏ３薄膜に大きく影響を与えずに基板を除去することが
できる。
八／分＋ Ｐ ｂ Ｔ ｘ Ｏ３が２００人／分である
から、基板の厚みがほぼ正確にわかっていればＰｂＴｉ
Ｏ３薄膜に大きく影響を与えずに基板を除去することが
できる。
以上述べた様に本発明で示した強誘電体薄膜素子の製造
法においては、基板材料と強誘電体薄膜材料のエツチン
グ速度の差を利用するので、基板上に作成した薄膜から
基板を除去し、薄膜のみを得る工程は、実施例で述べた
以外の材料についても実施可能であることは容易に類推
される。まだ基板材料と薄膜材料のエツチング速度がわ
かれば、極めて容易に実施できる。
法においては、基板材料と強誘電体薄膜材料のエツチン
グ速度の差を利用するので、基板上に作成した薄膜から
基板を除去し、薄膜のみを得る工程は、実施例で述べた
以外の材料についても実施可能であることは容易に類推
される。まだ基板材料と薄膜材料のエツチング速度がわ
かれば、極めて容易に実施できる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、強訴電体薄膜を形成した
後、基板をエツチングによシ除去することにより、薄膜
の特性を十分活かすことのできる素子を容易に作成する
ことができる。
後、基板をエツチングによシ除去することにより、薄膜
の特性を十分活かすことのできる素子を容易に作成する
ことができる。
第１図は本発明の一実施例によシ作成された強誘電体薄
膜素子を示し、（−）はその断面図、Φ）はその平面図
、第２図は本発明の一実施例の製造方法の流れ図、第３
図は他の実施例によシ作成された強誘電体薄膜素子を示
し、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその平面図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・開口、３・・・・
・・強誘電体薄：膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 第２図
膜素子を示し、（−）はその断面図、Φ）はその平面図
、第２図は本発明の一実施例の製造方法の流れ図、第３
図は他の実施例によシ作成された強誘電体薄膜素子を示
し、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその平面図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・開口、３・・・・
・・強誘電体薄：膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 第２図
Claims (1)
- 基板上に強誘電体薄膜を形成し、次に、強誘電体薄膜材
料よシも基板材料に対して、エツチング速度の高いエツ
チングを行うととＫよシ、少くとも基板の一部を除去し
薄膜を残すことを特徴とする強誘電体薄膜素子の製造法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138002A JPS6030116A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 強誘電体薄膜素子の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58138002A JPS6030116A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 強誘電体薄膜素子の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030116A true JPS6030116A (ja) | 1985-02-15 |
Family
ID=15211763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58138002A Pending JPS6030116A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 強誘電体薄膜素子の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030116A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5471060A (en) * | 1993-08-23 | 1995-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pyroelectric infrared radiation detector and method of producing the same |
-
1983
- 1983-07-28 JP JP58138002A patent/JPS6030116A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5471060A (en) * | 1993-08-23 | 1995-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pyroelectric infrared radiation detector and method of producing the same |
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