KR20120120340A - 강유전체 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

강유전체 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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준야 오가와
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파나소닉 주식회사
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Abstract

제2 기판의 일표면측에 소정 패턴의 시드층을 형성하고, 제2 기판의 상기 일표면측에 강유전체층을 형성한다. 강유전체층 상에 하부 전극을 형성하고, 하부 전극과 제1 기판을 접합층을 통하여 접합한다. 소정 파장의 레이저광을 제2 기판의 다른 표면측으로부터 조사하여 강유전체층 중 시드층과 겹쳐지는 강유전체막 및 시드층을 제1 기판의 상기 일표면측에 전사한다. 레이저광을, 제2 기판을 투과하고, 시드층에 의해 반사되고, 또한 강유전체층 중 시드층과 겹쳐지지 않는 제2 부분에 흡수되는 파장의 광으로 한다.

Description

강유전체 디바이스의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING FERROELECTRIC DEVICE}
본 발명은 강유전체막의 압전 효과 또는 초전 효과를 이용하는 강유전체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터, 강유전체막의 압전 효과 또는 초전 효과를 이용하는 강유전체 디바이스가 주목되고 있다.
이러한 종류의 강유전체 디바이스의 일례로서, 종래부터 강유전체막을 기능막으로서 구비한 MEMS(micro electro mechanical systems) 디바이스가 제안되어 있다. 이러한 종류의 MEMS 디바이스로서는, 예를 들면, 강유전체막의 압전 효과를 이용하는 발전 디바이스 또는 액추에이터, 강유전체막의 초전 효과를 이용하는 초전형 적외선 센서 등의 초전 디바이스가 각각의 곳에서 연구개발되고 있다. 그리고, 압전 효과 및 초전 효과를 나타낸 강유전체 재료로서는, 예를 들면, 납계의 산화물 강유전체의 일종인 PZT(: Pb(Zr, Ti)O3) 등이 널리 알려져 있다.
또한, 종래부터, 한 쌍의 전극 간에 강유전체막을 갖는 MEMS 디바이스의 제조 방법으로서, 강유전체막인 압전막을 중간 전사체 상에 형성된 전극 상에 형성하는 공정과, 중간 전사체 상의 압전막과 진동판 구조체를 접합층을 통하여 접합하는 공정과, 중간 전사체를 전극으로부터 박리하는 공정을 포함하는 액추에이터의 제조 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1을 참조).
이 특허 문헌 1에는, 중간 전사체의 재료로서 MgO 등을 채용하고, 압전막의 재료로서 PZT 등을 채용하고, 진동판 구조체의 재료로서 Si 등을 채용하는 것이 가능하다는 취지의 내용이 기재되어 있다.
또한, 특허 문헌 1에는, 접합층의 재료를 Pd, In, Sn, Ni, Ga, Cu, Ag, Mo, Ti, Zr 등의 금속으로 하고, 압전막과 진동판 구조체의 양쪽에 접합층을 형성하여, 통전 가열, 통전 압접 등에 의해 접합층끼리를 접합하는 것이 기재되어 있다. 그리고, 진동판 구조체측에 형성하는 접합층(제1 접합층)은, 패터닝된 복수의 압전막 각각의 표면에 형성된 복수의 접합층(제2 접합층)에 걸치도록 형성하고 있다.
또한, 특허 문헌 1에는, 중간 전사체를 투과하는 레이저광을 중간 전사체측으로부터 조사하고 중간 전사판을 전극으로부터 박리하는 것이 기재되어 있다.
또한, 특허 문헌 1에는, 전술한 전극에 의해 한쪽의 전극을 구성하고, 전술한 접합층에 의해 다른 쪽의 전극을 구성하는 것이 기재되어 있다.
전술한 MEMS 디바이스의 제조 방법에 의하면, 진동판 구조체의 재료의 선택사항이 많아지는 동시에, 압전막의 결정성 및 성능을 임의로 조정할 수 있고, 또한 중간 전사체의 재이용이 가능하게 된다.
특허 문헌 1: 일본공개특허 제2003-309303호 공보
그런데, 특허 문헌 1에 기재된 MEMS 디바이스의 제조 방법에서는, 강유전체막인 압전막을 패터닝하고 나서, 중간 전사체 상의 압전막과 진동판 구조체를 접합층을 통하여 접합하고 있으므로, 압전막을 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 패터닝하는 공정이 필요하여, 제조 비용이 높아지게 된다. 또한, 압전막을 패터닝하지 않고 압전막과 진동판 구조체를 접합한 경우에는, 접합 후에, 압전막을 패터닝할 필요가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은 강유전체막의 결정성 및 성능의 향상을 도모하고, 저비용화를 도모하며, 또한 제조 공정의 간략화를 도모하는 강유전체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 강유전체 디바이스의 제조 방법은, 제1 기판과, 하부 전극과, 강유전체막과, 상부 전극을 구비하는 강유전체 디바이스의 제조 방법이다. 하부 전극은 제1 기판의 일표면측에 형성되어 있다. 강유전체막은 하부 전극에서의 제1 기판측과는 반대측에 형성되어 있다. 상부 전극은 강유전체막에서의 하부 전극측과는 반대측에 형성되어 있다. 강유전체 디바이스의 제조 방법은, 시드층 형성 공정과, 강유전체층 형성 공정과, 하부 전극 형성 공정과, 접합 공정과, 전사 공정을 포함한다. 시드층 형성 공정에서, 제2 기판의 일표면측에 금속 재료로 이루어지는 소정 패턴의 시드층을 형성한다. 강유전체층 형성 공정은 시드층 형성 공정 후에 행해진다. 강유전체층 형성 공정에서, 제2 기판의 일표면측에 강유전체 재료로 이루어지는 강유전체층을 형성한다. 하부 전극 형성 공정은 강유전체층 형성 공정 후에 행해진다. 하부 전극 형성 공정에서, 강유전체층 상에 하부 전극을 형성한다. 접합 공정은 하부 전극 형성 공정 후에 행해진다. 접합 공정에서, 하부 전극과 제1 기판을 접합층을 통하여 접합한다. 전사 공정은 접합 공정 후에 행해진다. 전사 공정은, 소정 파장의 레이저광을 제2 기판의 다른 표면측으로부터 조사하고, 강유전체막의 제1 부분과 시드층을 제1 기판의 일표면측에 전사한다. 강유전체막의 제1 부분은, 강유전체층 중 시드층과 겹쳐지는 부분으로 정의된다. 레이저광은 제2 기판을 투과하는 파장의 광이다. 또한, 소정 파장의 레이저광은 시드층에 의해 반사되는 파장의 광이다. 또한, 소정 파장의 레이저광은 강유전체층의 제2 부분에 흡수되는 파장의 광이다.
제2 기판은 제1 기판보다 강유전체막과의 정합성이 양호한 것이 바람직하다.
시드층은 강유전체막과의 격자 정합성이 양호한 것이 바람직하다.
강유전체막이 제1 기판과는 격자 상수의 차의가 있는 강유전체 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 강유전체 디바이스의 제조 방법은, 제1 기판의 일표면측에 형성된 하부 전극과, 상기 하부 전극에서의 상기 제1 기판측과는 반대측에 형성된 강유전체막과, 상기 강유전체막에서의 상기 하부 전극측과는 반대측에 형성된 상부 전극을 구비하고, 상기 강유전체막이 상기 제1 기판과는 격자 상수의 차이가 있는 강유전체 재료에 의해 형성된 강유전체 디바이스의 제조 방법으로서, 상기 제1 기판에 비해 상기 강유전체막과의 격자 정합성이 양호한 제2 기판의 일표면측에 상기 강유전체막과의 격자 정합성이 양호한 금속 재료로 이루어지는 소정 패턴의 시드층을 형성하는 시드층 형성 공정과, 상기 시드층 형성 공정 후에 상기 제2 기판의 상기 일표면측에 상기 강유전체 재료로 이루어지는 강유전체층을 형성하는 강유전체층 형성 공정과, 상기 강유전체층 형성 공정 후에 상기 강유전체층 상에 상기 하부 전극을 형성하는 하부 전극 형성 공정과, 상기 하부 전극 형성 공정 후에 상기 하부 전극과 상기 제1 기판을 접합층을 통하여 접합하는 접합 공정과, 상기 접합 공정 후에 소정 파장의 레이저광을 상기 제2 기판의 다른 표면측으로부터 조사하여 상기 강유전체층 중 상기 시드층과 겹쳐지는 제1 부분으로 이루어지는 상기 강유전체막 및 상기 시드층을 상기 제1 기판의 상기 일표면측에 전사하는 전사 공정을 포함하고, 상기 소정 파장의 상기 레이저광을, 상기 제2 기판을 투과하고, 상기 시드층에 의해 반사되고, 또한 상기 강유전체층 중 상기 시드층과 겹쳐지지 않는 제2 부분에 흡수되는 파장의 광으로 하는 것이 바람직하다.
이 강유전체 디바이스의 제조 방법에서, 상기 접합층의 재료를 상기 하부 전극과의 직접 접합이 가능한 금속으로 하고, 상기 접합층을 상기 접합 공정보다 전에 상기 제1 기판의 상기 일표면측에 패턴 형성하는 것이 바람직하다.
이 강유전체 디바이스의 제조 방법에서, 상기 접합층의 재료를 상온 경화형(常溫硬化型)의 수지 접착제로 하는 것이 바람직하다.
이 강유전체 디바이스의 제조 방법에서, 상기 강유전체 재료가 PZT인 것이 바람직하다.
제2 기판으로서 MgO 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
소정 파장을 400㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
소정 파장은 400㎚ 이상 1100㎚ 이하인 것이 바람직하다.
소정 파장은 400㎚ 이상 750㎚ 이하인 것이 바람직하다.
레이저광은, 펨트초 레이저, KrF 엑시머 레이저의 3배파, ArF 엑시머 레이저의 3배파, 펨트초 레이저의 3배파 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
이 강유전체 디바이스의 제조 방법에서, 상기 강유전체막이 압전막이며, 상기 시드층을 상기 상부 전극으로 하는 것이 바람직하다.
이 강유전체 디바이스의 제조 방법에서, 상기 강유전체막이 초전체막이며, 상기 전사 공정 후에 상기 시드층을 제거하는 시드층 제거 공정을 행하고, 그 후, 상기 강유전체막 상에 적외선 흡수 재료로 이루어지는 상기 상부 전극을 형성하는 상부 전극 형성 공정을 행하는 것이 바람직하다.
강유전체막의 격자 상수는, 제1 기판의 격자 상수로부터 제1 차이를 가지고 있다. 강유전체막의 격자 상수는, 제2 기판의 격자 상수로부터 제2 차이를 가지고 있다. 그리고, 제2 차이는 제1 차이보다 작은 것이 바람직하다.
시드층은 Pt 또는 Al으로 이루어지는 것이 바람직하다.
제2 기판은, 그 일표면에, 제1 영역과 제2 영역을 가지고 있다. 제1 영역은 소정 패턴을 갖는 시드층에 의해 덮여지는 것이 바람직하다. 그리고, 제2 영역은 소정 패턴을 갖는 시드층에 의해 노출되어 있는 것이 바람직하다.
강유전체층의 제1 부분은 제1 영역과 중복되어 있는 것이 바람직하다. 강유전체층의 제2 부분은 제2 영역과 중복되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 강유전체 디바이스의 제조 방법에서는, 강유전체막의 결정성 및 성능이 향상되고, 저비용화가 실현되며, 또한 제조 공정이 간략화된다.
도 1은 실시형태 1의 강유전체 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 주요 공정 단면도이다.
도 2는 상기한 강유전체 디바이스의 제조 시에 사용하는 재료의 분광 특성도이다.
도 3은 상기한 강유전체 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 주요 공정 단면도이다.
도 4는 상기한 강유전체 디바이스의 개략 분해 사시도이다.
도 5는 상기한 강유전체 디바이스에서의 주요부의 개략 평면도이다.
도 6은 상기한 강유전체 디바이스의 주요부의 개략 분해 단면도이다.
도 7은 상기한 강유전체 디바이스의 다른 구성예의 개략 분해 단면도이다.
도 8은 실시형태 2의 강유전체 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 주요 공정 단면도이다.
도 9는 상기한 강유전체 디바이스의 응용예를 나타낸 개략 단면도이다.
(실시형태 1)
먼저, 본 실시형태에서의 강유전체 디바이스에 대하여 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하고, 그 후 제조 방법에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
강유전체 디바이스는, 제1 기판(20)의 일표면측에 형성된 하부 전극(24a)과, 하부 전극(24a)에서의 제1 기판(20)측과는 반대측에 형성된 강유전체막(24b)과, 강유전체막(24b)에서의 하부 전극(24a)측과는 반대측에 형성된 상부 전극(24c)을 구비한다. 여기서, 강유전체막(24b)은 제1 기판(20)과는 격자 상수의 차이가 있는 강유전체 재료에 의해 형성되어 있다.
그리고, 제1 기판의 두께 방향의 일표면측은 제1 기판의 제1 면으로서 정의되고, 제1 기판의 두께 방향의 다른 표면측은 제1 기판의 제2 면으로서 정의된다.
본 실시형태에서의 강유전체 디바이스는, 차의 진동 또는 사람의 동작에 의한 진동 등의 임의의 진동에 기인한 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전 디바이스이며, 전술한 강유전체막(24b)이 압전막을 구성하고 있다.
제1 기판(20)은 실리콘 기판(제1 실리콘 기판)을 사용하여 형성되어 있고, 프레임부(21)와, 프레임부(21)의 내측에 배치된 프레임부(21)에 요동 가능하게 지지된 캔틸레버부(22)를 가지고 있다.
발전 디바이스는, 제1 기판(20)의 캔틸레버부(22)에, 전술한 하부 전극(24a)과 강유전체막(24b)과 상부 전극(24c)으로 구성되는 압전 변환부(압전 변환 소자)로 이루어지는 발전부(24)가 형성되어 있다. 즉, 발전부(24)는 캔틸레버부(22)의 진동에 따라 교류 전압을 발생한다. 제1 기판(20)에서의 캔틸레버부(22)의 선단부에는 캔틸레버부(22)의 변위량을 크게 하기 위한 추부(錘部)(23)가 일체로 설치되어 있다.
또한, 발전 디바이스는 제1 기판(20)의 상기한 일표면측(도 6의 상면측: 제1 면측)에서 프레임부(21)에 고착된 제1 커버 기판(30)을 구비하고 있다. 또한, 발전 디바이스는 제1 기판(20)의 다른 표면측(도 6의 하면측: 제2 면측)에서 프레임부(21)에 고착된 제2 커버 기판(10)을 구비하고 있다.
전술한 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)에는, 하부 전극(24a) 및 상부 전극(24c) 각각에 금속 배선(26a, 26c)을 통하여 전기적으로 접속된 패드(27a, 27c)가 프레임부(21)에 대응하는 부위에 형성되어 있다. 여기에서, 발전부(24)는 하부 전극(24a)과 강유전체막(24b)과 상부 전극(24c)의 평면 사이즈를 동일하게 설정하고 있다.
또한, 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)에는, 상부 전극(24c)에 전기적으로 접속되는 금속 배선(26c)과 하부 전극(24a)의 단락 방지용의 절연층(25)이, 발전부(24)에서의 프레임부(21)측의 단부의 일부를 덮는 형태로 형성되어 있다. 그리고, 절연층(25)은 실리콘 산화막에 의해 구성되어 있지만, 실리콘 산화막으로 한정되지 않고, 실리콘 질화막에 의해 구성해도 된다. 또한, 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측) 및 상기 다른 표면측(제2 면측)에는, 각각 실리콘 산화막으로 이루어지는 절연막(29a, 29b)이 형성되어 있고, 제1 기판(20)과 발전부(24)의 사이가 절연막(29a)에 의해 전기적으로 절연되어 있다.
또한, 제1 커버 기판(30)은 실리콘 기판(제2 실리콘 기판)을 이용하여 형성되어 있다. 그리고, 제1 커버 기판(30)은, 제1 기판(20)측의 일표면에, 캔틸레버부(22)와 추부(23)로 이루어지는 가동부의 변위 공간을 제1 기판(20)과의 사이에 형성하기 위한 오목부(30b)가 형성되어 있다.
또한, 제1 커버 기판(30)의 다른 표면측(제2 면측)에는, 발전부(24)에서 발생한 교류 전압을 외부로 공급하기 위한 출력용 전극(35, 35)이 형성되어 있다. 이 제1 커버 기판(30)은, 각각의 출력용 전극(35, 35)과 제1 커버 기판(30)의 상기 일표면측(제1 면측)에 형성된 연락용 전극(34, 34)이, 제1 커버 기판(30)의 두께 방향으로 관통 형성된 관통공 배선(33, 33)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 제1 커버 기판(30)은 각각의 연락용 전극(34, 34)이 제1 기판(20)의 패드(27a, 27c)와 접합되어 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 각각의 출력용 전극(35, 35) 및 각 연락용 전극(34, 34)을 Ti막과 Au막의 적층막에 의해 구성되어 있지만, 이들 재료는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 각 관통공 배선(33, 33)의 재료로서는 Cu를 채용하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, Ni, Al 등을 채용해도 된다.
제1 커버 기판(30)은, 2개의 출력용 전극(35, 35)끼리의 단락을 방지하기 위한 실리콘 산화막으로 이루어지는 절연막(32)이, 상기 제1 커버 기판(30)의 상기 일표면측(제1 면측) 및 상기 다른 표면측(제2 면측)과, 관통공 배선(33, 33)이 내측에 형성된 관통공(31)의 내주면에 걸쳐 형성되어 있다. 그리고, 제1 커버 기판(30)으로서 유리 기판과 같은 절연성 기판을 사용하는 경우에는, 이와 같은 절연막(32)은 설치할 필요는 없다.
또한, 제2 커버 기판(10)은 실리콘 기판(제3 실리콘 기판)을 사용하여 형성되어 있다. 제2 커버 기판(10)에서의 제1 기판(20)측의 일표면(제1 면)에는, 캔틸레버부(22)와 추부(23)로 이루어지는 가동부의 변위 공간을 제1 기판(20)과의 사이에 형성하기 위한 오목부(10b)가 형성되어 있다. 그리고, 제2 커버 기판(10)으로서도, 유리 기판과 같은 절연성 기판을 사용해도 된다.
또한, 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)에는 제1 커버 기판(30)과 접합하기 위한 제1 접합용 금속층(28)이 형성되어 있고, 제1 커버 기판(30)에는 제1 접합용 금속층(28)에 접합되는 제2 접합용 금속층(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 여기서, 제1 접합용 금속층(28)의 재료로서는 패드(27c)와 동일한 재료를 채용하고 있고, 제1 접합용 금속층(28)은 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)에서 패드(27)와 동일한 두께로 형성되어 있다.
제1 기판(20)과 커버 기판(10, 30)은 상온 접합법에 의해 접합하고 있지만, 상온 접합법에 한정되지 않고, 예를 들면 에폭시 수지 등을 사용한 수지 접합법 또는 양극 접합법(陽極接合法) 등에 의해 접합해도 된다. 수지 접합법에서는, 상온 경화형의 수지 접착제(예를 들면, 2액상 온경화형의 에폭시 수지계 접착제, 1액상 온경화형의 에폭시 수지계 접착제)를 이용하면, 열경화형의 수지 접착제(예를 들면, 열경화형의 에폭시 수지계 접착제 등)를 사용하는 경우에 비하여, 접합 온도의 저온화가 도모된다.
이상 설명한 발전 디바이스에서는, 발전부(24)가 하부 전극(24a)과 압전막인 강유전체막(24b)과 상부 전극(24c)으로 구성되는 압전 변환부에 의해 구성되어 있으므로, 캔틸레버부(22)의 진동에 의해 발전부(24)의 강유전체막(24b)이 응력을 받게 되어 상부 전극(24c)과 하부 전극(24a)에 전하의 편향이 발생하고, 발전부(24)에서 교류 전압이 발생한다.
그런데, 본 실시형태에서의 발전 디바이스는, 강유전체막(24b)의 강유전체 재료로서 납계 압전 재료의 일종인 PZT를 채용하고 있고, 제1 기판(20)으로서, 상기 일표면(제1 면)이 (100)면의 실리콘 기판(제1 실리콘 기판)을 사용하고 있지만, 납계 압전 재료는 PZT로 한정되지 않고, 예를 들면, PZT-PMN(:Pb(Mn, Nb)O3) 또는 다른 불순물을 첨가한 PZT 등을 채용해도 된다. 어느 것으로 해도, 강유전체막(24b)의 강유전체 재료는 제1 기판(20)과는 격자 상수의 차이가 있는 강유전체 재료(PZT, PZT-PMN, 불순물을 첨가한 PZT 등의 납계의 산화물 강유전체)이다. 또한, 제1 기판(20)으로서 사용하는 제1 실리콘 기판은 단결정의 실리콘 기판(이하, 단결정 실리콘 기판이라고 함)으로 한정되지 않고, 다결정의 실리콘 기판이어도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 하부 전극(24a)의 재료로서 Au, 상부 전극(24c)의 재료로서 Pt를 채용하고 있지만, 이들의 재료는 특별히 한정되지 않고, 하부 전극(24a)의 재료로서는 예를 들면 Al를 채용해도 되고, 상부 전극(24c)의 재료로서는 예를 들면 Mo, Al, Au 등을 채용해도 된다.
그리고, 본 실시형태의 발전 디바이스에서는, 하부 전극(24a)의 두께를 500㎚, 강유전체막(24b)의 두께를 600㎚, 상부 전극(24c)의 두께를 100㎚로 설정하고 있지만, 이들의 수치는 일례의 것이며 특별히 한정되지 않는다. 또한, 강유전체막(24b)의 비유전율을 ε, 발전 지수를 P로 하면, P∝e31 2/ε의 관계가 성립되어, 발전 지수 P가 클수록 발전 효율이 커진다.
이하, 본 실시형태의 강유전체 디바이스인 발전 디바이스의 제조 방법에 대해 도 1을 참조하면서 설명한다.
먼저, 제2 기판(40)을 준비한다. 제2 기판은 두께 방향의 일표면측에 제1 면을 갖고 있고, 두께 방향의 다른 표면측에 제2 면을 가지고 있다.
그리고, 제1 기판(20)에 비해 강유전체막(24b)과의 격자 정합성이 양호한 단결정 MgO 기판으로 이루어지는 제2 기판(40)의 일표면측(환언하면, 제2 기판(40)의 제1 면)에, 강유전체막(24b)과의 격자 정합성이 양호한 금속 재료(예를 들면, Pt 등)로 이루어지는 소정 패턴의 시드층(124c)을 형성하는 시드층 형성 공정을 행하고, 그 후 제2 기판(40)의 상기 일표면측(제1 면측)에 강유전체막(24b)의 강유전체 재료(예를 들면, PZT 등)로 이루어지는 강유전체층(124b)을 형성하는 강유전체층 형성 공정을 행함으로써, 도 1의 (a)에 나타낸 구조를 얻는다. 여기에서, 제2 기판(40)으로서는, 상기 일표면(제1 면)이 (001)면의 단결정 MgO 기판을 사용하고 있지만, 이것으로 한정되지 않고, 상기 일표면(제1 면)이 (001)면의 단결정 SrTiO3 기판 또는 상기 일표면(제1 면)이 (0001)면의 사파이어 기판 등을 채용해도 된다. 또한, 제2 기판(40)의 두께를 300㎛로 하고 있지만, 이 두께는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 시드층 형성 공정에서는, 시드층(124c)을 스퍼터법, CVD법, 증착법 등의 성막 기술과, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용한 패터닝 기술에 의해 형성하면 된다. 또한, 적절한 섀도마스크 등을 이용하여 소정 패턴의 시드층(124c)을 형성하도록 해도 된다. 또한, 강유전체층 형성 공정에서는, 강유전체층(124b)을 RF 마그네트론 스퍼터법 등의 스퍼터법에 의해 형성하고 있고, 강유전체층(124b) 중 두께 방향에서 각각의 시드층(124c) 각각에 중첩되는 제1 부분이 각각 결정화한 강유전체막(24b)으로 이루어지고, 두께 방향에서 시드층(124c)과 겹쳐지지 않는 제2 부분(24b2)이 비정질 상태의 막으로 되어 있다. 그리고, 강유전체층(124b)의 성막 방법은 스퍼터법에 한정되지 않고, 예를 들면, CVD법 또는 졸겔법 등이어도 된다.
전술한 바와 같이, 시드층 형성 공정에서, 소정 패턴의 시드층(124c)이 제2 기판(40)의 일표면측(제2 기판의 제1 면)에 설치된다. 따라서, 제2 기판(40)은 제1 영역과 제2 영역을 갖는다. 제2 기판(40)의 제1 영역은 소정 패턴의 시드층(124c)이 설치된 영역으로서 정의된다. 제2 기판의 제2 영역은 시드층(124c)이 설치되어 있지 않은 영역으로서 정의된다. 환언하면, 제2 기판의 제2 영역은 시드층(124c)에 의해 노출되어 있는 영역으로서 정의된다.
그리고, 강유전체층 형성 공정에서, 제2 기판의 일표면측(제1 면측)에 강유전체 재료로 이루어지는 강유전체층(124b)이 형성된다. 강유전체층(124b)은 결정화된 강유전체막(24b)과 비정질 상태의 막(24b2)을 가지고 있다. 결정화된 강유전체막(24b)은 시드층(124c)의 두께 방향에서 시드층(124c)과 중첩되어 있다. 비정질 상태의 막(24b2)은, 제2 기판의 일표면측(제1 면측)에서, 시드층(124c)과 어긋나게 배치되어 있다.
따라서, 강유전체층의 제1 부분은 제2 기판의 두께 방향에서 제2 기판의 제1 영역과 중복되어 있다. 또한, 강유전체층의 제2 부분은 제2 기판의 두께 방향에서 제2 기판의 제2 영역과 중복되어 있다.
전술한 강유전체층 형성 공정 후, 강유전체층(124b) 상에 하부 전극(24a)을 형성하는 하부 전극 형성 공정을 행하고나서, 하부 전극(24a)과 제1 기판(20)을 접합층(51)을 통하여 접합하는 접합 공정을 행함으로써, 도 1의 (b)에 나타낸 구조를 얻는다. 여기에서, 하부 전극 형성 공정에서는, 예를 들면, 스퍼터법, 증착법 등을 이용하여 Au층(제1 Au층)으로 이루어지는 하부 전극(24a)을 형성하면 된다. 또한, 접합 공정에서는, 제2 기판(40)과 제1 기판(20)을 대향 배치한 후, 제2 기판(40)의 상기 일표면측(제1 면측)의 하부 전극(24a)과 제1 기판(20)을, 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)에 형성되어 있는 접합층(51)을 통하여 접합한다. 여기서, 접합층(51)은 절연막(29a) 상의 Ti층과 이 Ti층 상의 Au층(제2 Au층)으로 구성되어 있다. 이 Ti층은, 접합층(51)을 제2 Au층으로만 구성하는 경우와 비교하여, 접합층(51)과 절연막(29a)의 밀착성을 개선하기 위해 설치되어 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 절연막(29a, 29b)을 열산화법에 의해 형성하고 있고, Ti층의 막 두께를 15?50㎚, 제2 Au층의 막 두께를 500㎚로 설정하고 있지만, 이들의 수치는 일례의 것이며 특별히 한정되지 않는다. 또한, 밀착성을 개선하기 위한 밀착 층의 재료는 Ti로 한정되지 않고, 예를 들면, Cr, Nb, Zr, TiN, TaN 등이어도 된다. 또한, 제2 Au층은 Au 박막으로 한정되지 않고, 다수의 Au 미립자를 퇴적시킨 Au 미립자층이어도 된다.
전술한 접합 공정에서는, 제1 Au 층으로 이루어지는 하부 전극(24a)과 제2 Au층이 가장 외측 표면측에 형성된 접합층(51)을 대향 배치한 후, 하부 전극(24a)과 접합층(51)을 상온 접합에 의해 접합할 수 있다. 즉, 이 접합 공정을 행함으로써, 하부 전극(24a)과 제1 기판(20)이 접합층(51)을 통하여 접합된다. 여기서는, 하부 전극(24a)과 접합층(51)을 상온 접합할 때의 재료의 조합이 Au-Au의 조합으로 되어 있다. 이 접합 공정에서는, 접합 전에 서로의 접합 표면(하부 전극(24a) 및 접합층(51) 각각의 표면)에 아르곤의 플라즈마 또는 이온 빔 또는 원자 빔을 진공 중에서 조사하여 각 접합 표면의 청정화 및 활성화를 행하고 나서, 접합 표면끼리를 접촉시켜, 상온 하에서 적절한 하중을 인가하여 직접 접합한다. 이 접합 공정에 관하여, Au-Au의 조합에서의 상온 접합의 프로세스 조건의 일례를 들면, 아르곤의 이온 빔을 조사할 때의 진공도를 1×10-5 Pa 이하, 가속 전압을 100V, 조사 시간을 160초로 하고, 접합시의 하중을 20kN, 접합 시간을 300초로 하면 된다.
하부 전극(24a)과 접합층(51)의 재료의 조합은, Au-Au의 조합으로 한정되지 않고, 예를 들면, Au-AuSn, Al-Al, Cu-Cu 등의 조합에 의해서도 상온 접합할 수 있다. 또한, 하부 전극(24a)과 접합층(51)의 접합은 상온 하에서의 직접 접합인 상온 접합으로 한정되지 않고, 예를 들면 100℃ 이하의 온도로 가열을 행하면서 적절한 하중을 인가하여 접합하는 직접 접합이어도 된다. 또한, 하부 전극(24a)과 접합층(51)이 접합되어 전기적으로 접속되므로, 결과적으로, 하부 전극(24a)과 접합층(51)을 하부 전극으로 간주할 수도 있다.
또한, 접합 공정에서, 하부 전극(24a)과 제1 기판(20)을 접합하기 위한 접합층(51)의 재료는, 하부 전극(24a)과의 직접 접합이 가능한 금속으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 접합층(51)의 재료로서, 상온 경화형의 수지 접착제(예를 들면, 2액상 온경화형의 에폭시 수지계 접착제, 1액상 온경화형의 에폭시 수지계 접착제)를 채용하고, 하부 전극(24a)과 제1 기판(20)을 접합층(51)을 통하여 상온에서 접합하도록 해도 되고, 이 경우도, 상온 접합과 마찬가지로, 접합 온도의 저온화가 도모된다. 또한, 접합층(51)의 수지 접착제로서 상온 경화형의 것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 경화 온도가 150℃ 이하이면 열경화형의 수지 접착제(예를 들면, 열경화형의 에폭시 수지계 접착제 등)를 사용해도 된다.
전술한 접합 공정 후, 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 제2 기판(40)을 투과하는 소정 파장의 레이저광 LB를 제2 기판(40)의 다른 표면측으로부터 조사하여 강유전체층(124b) 중 시드층(124c)과 겹쳐지는 강유전체막(24b) 및 시드층(124c)을 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)에 전사하는 전사 공정을 행한다. 여기에서, 본 실시형태에서는 시드층(124c)을 상부 전극(24c)으로 한다. 즉, 본 실시형태에서는, 전사 공정에서, 강유전체막(24b)과 상부 전극(24c)과의 적층막을 전사한다.
전술한 전사 공정에서는, 소정 파장의 레이저광 LB를, 제2 기판(40)을 투과하고, 시드층(124c)에 의해 반사되고, 또한 강유전체층(124b) 중 시드층(124c)과 겹쳐지지 않는 제2 부분(24b2)에 흡수되는 파장의 광으로 한다.
강유전체층(124b)의 제2 부분(24b2)에 레이저광 LB가 흡수되면, 제2 부분(24b2)은 급속히 가열된다. 이로써, 제2 부분(24b2)은 열팽창하게 되고, 또한 부분적으로 열분해 된다.
제2 부분(24b2)이 열팽창하고 또한 부분적으로 열분해 되면, 제1 부분(24b)과 제2 부분(24b2) 간에 열팽창의 차이가 순간적으로 발생한다. 그 결과, 제2 부분(24b2)과 제1 부분(24b) 사이의 계면에서, 제2 부분(24b2)이 제1 부분(24b)으로부터 분리된다. 또한, 제2 부분(24b2)이 팽창했을 때, 제2 기판을 제1 기판으로부터 이격시키는 방향을 향해 힘이 발생한다. 그 결과, 제2 기판과 시드층(124c)이 분리된다. 또한, 제2 부분(24b2)이 부분적으로 열분해 되면, 하부 전극(24)과 제2 부분(24b2)의 사이의 밀착 강도가 저하된다. 이로써, 제1 기판(20)과 제2 기판(40)을 갈라 놓았을 때, 제2 기판(40)을, 제2 부분과 함께, 제1 기판(20)으로부터 박리할 수 있다.
그런데, MgO, PZT, Pt 각각은 도 2에 나타낸 바와 같은 분광 특성을 가지고 있다. 따라서, 제2 기판(40), 강유전체층(124b), 시드층(124c) 각각의 재료가 MgO, PZT, Pt인 경우에는, 레이저광 LB의 소정 파장을 400㎚ 이상으로 하면 된다. 이 경우의 레이저 광원으로서는, 예를 들면, 기본파의 파장이 750㎚?1100㎚인 펨트초 레이저(예를 들면, Ti:사파이어 레이저 등)를 이용하면 된다. 또한, 파장이 248㎚의 KrF 엑시머 레이저, 파장이 193㎚의 ArF 엑시머 레이저, 또는 펨트초 레이저의 3배파를 사용해도 된다. 또한, 레이저광 LB의 에너지 밀도는 예를 들면 5?15 mJ/mm2 정도로 하면 된다. 여기서, 레이저광 LB 중 강유전체층(124b)의 강유전체막(24b)을 향하는 것은 시드층(124c)에 의해 반사된다. 따라서, 강유전체막(24b)에서는 레이저광 LB의 흡수가 일어나지 않기 때문에, 전사 공정에서 강유전체막(24b)의 물성이 변화하는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 그리고, 도 1의 (c) 중의 실선의 화살표는 시드층(124c)을 향하는 레이저광 LB를 모식적으로 나타내고, 파선의 화살표는 강유전체층(124b)의 제2 부분(24b2)을 향하는 레이저광 LB를 모식적으로 나타내고 있다.
전술한 전사 공정 후, 제1 기판(20)과 제2 기판(40)을 떼어내는 것에 의해, 제2 기판(40)을 박리하는 박리 공정을 행함으로써, 도 1의 (d)에 나타낸 구조를 얻는다.
이 박리 공정 후, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 하부 전극(24a)을 패터닝하는 하부 전극 패터닝 공정을 행함으로써, 하부 전극(24a)과 패터닝 전의 하부 전극(24a)의 일부분으로 되는 금속 배선(26a) 및 패드(27a)를 형성한다(패터닝 후의 하부 전극(24a)과 금속 배선(26a)과 패드(27a)를 1개의 하부 전극(24a)으로 간주할 수도 있다). 그 후, 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)에 절연층(25)을 형성하는 절연층 형성 공정을 행하고, 이어서, 금속 배선(26c) 및 패드(27c)를 스퍼터법 또는 CVD법 등의 박막 형성 기술, 포토리소그래피 기술, 에칭 기술을 이용하여 형성하는 배선 형성 공정을 행한다. 그 후, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술 등을 이용하여 제1 기판(20)을 가공하여 캔틸레버부(22) 및 추부(23)를 형성하는 기판 가공 공정을 행함으로써, 도 1의 (e)에 나타낸 구조를 얻는다. 그리고, 본 실시형태에서는 하부 전극 패터닝 공정을 행함으로써 금속 배선(26a) 및 패드(27a)를 형성하고 있지만, 이것으로 한정되지 않고, 하부 전극 패터닝 공정과 절연층 형성 공정의 사이에 금속 배선(26a) 및 패드(27a)를 형성하는 배선 형성 공정을 별도로 행하여도 되고, 금속 배선(26a)을 형성하는 금속 배선 형성 공정과 패드(27a)를 형성하는 패드 형성 공정을 별개로 행하여도 된다. 또한, 절연층 형성 공정에서는, 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)의 전체 면에 절연층(25)을 CVD법 등에 의해 성막하고나서 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 패터닝하고 있지만, 리프트 오프법(lift-off)을 이용하여 절연층(25)을 형성하도록 해도 된다.
전술한 기판 가공 공정 후에는, 제1 기판(20)에 각각의 커버 기판(10, 30)을 접합하는 커버 접합 공정을 행함으로써, 도 1의 (f)에 나타낸 구조의 발전 디바이스를 얻는다. 여기에서, 커버 접합 공정이 종료될 때까지를 웨이퍼 레벨로 행하고나서, 다이싱(dicing) 공정을 행함으로써 각각의 발전 디바이스로 분할하도록 하고 있다. 그리고, 각각의 커버 기판(10, 30)은 포토리소그래피 공정, 에칭 공정, 박막 형성 공정, 도금 공정 등의 주지의 공정을 적절하게 적용하여 형성하면 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서의 발전 디바이스(강유전체 디바이스)는 발전부(24)를 구비한다. 발전부(24)는 압전 변환부를 가진다. 압전 변환부는 제1 기판(20)의 캔틸레버부(22)에 형성되어 있고, 캔틸레버부(22)의 진동에 따라 교류 전압을 발생한다. 발전부(24)는 하부 전극(24a)과 강유전체막(24b)과 상부 전극(24c)을 가지고 있다. 하부 전극(24a)은 캔틸레버부(22)의 일표면측(제1 면측)에 형성되어 있다. 강유전체막(24b)은 하부 전극(24a)에서의 캔틸레버부(22)측과는 반대측에 형성되어 있다. 상부 전극(24c)은 강유전체막(24b)에서의 하부 전극(24a)측과는 반대측에 형성되어 있다. 그리고, 발전 디바이스(강유전체 디바이스)의 제조 방법은, 시드층 형성 공정과, 강유전체층 형성 공정과, 하부 전극 형성 공정과, 전사 공정을 포함한다. 시드층 형성 공정에서는, 제2 기판(40)의 상기 일표면측에 금속 재료로 이루어지는 소정 패턴의 시드층(124c)을 형성한다. 강유전체층 형성 공정은, 시드층 형성 공정 후에 행해진다. 강유전체층 형성 공정에서는, 제2 기판(40)의 상기 일표면측(제1 면측)에 강유전체층(124b)을 형성한다. 하부 전극 형성 공정은 강유전체층 형성 공정 후에 행해진다. 하부 전극 형성 공정에서는, 강유전체층(124c) 상에 하부 전극(24a)을 형성한다. 접합 공정은 하부 전극 형성 공정 후에 행해진다. 접합 공정에서는, 하부 전극(24a)과 제1 기판(40)을 접합층(51)을 통하여 접합한다. 전사 공정은 접합 공정 후에 행해진다. 접합 공정에서는, 소정 파장의 레이저광 LB를 제2 기판(40)의 상기 다른 표면측(제2 면측)으로부터 조사한다. 이로써, 강유전체층(124b) 중 시드층(124c)과 겹쳐지는 제1 부분으로 이루어지는 강유전체막(24b) 및 시드층(124c)을 제1 기판(20)의 상기 일표면측에 전사한다. 그리고, 레이저광 LB의 소정 파장은, 이하의 조건을 만족시킨다: 제2 기판(40)을 투과한다. 시드층(124c)에 의해 반사된다. 강유전체층(124b) 중 시드층(124c)과 겹쳐지지 않는 제2 부분(24b2)에 흡수된다.
따라서, 전사 공정에서, 강유전체층(124b) 중 시드층(124c) 상의 강유전체막(24b)만을 전사할 수 있다. 따라서, 시드층(124c)의 소정 패턴을 강유전체막(24b)의 원하는 패턴에 맞추어 둠으로써, 전사 공정 후에, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 강유전체막(24b)을 패터닝하는 공정을 행할 필요가 없어진다. 따라서, 제조 공정의 간략화가 도모되고, 저비용화가 도모된다. 또한, 전사 공정 후의 박리 공정에서, 제2 기판(40)을 박리하도록 하고 있다. 따라서, 단결정 MgO 기판 등의 고가의 제2 기판(40)을 재이용하는 것이 가능해지고, 저비용화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 강유전체막(24b)은 제1 기판(20)과는 격자 상수의 차이를 가지고 있다.
그리고, 제2 기판(40)은 제1 기판(20)에 비해 강유전체막(24b)과의 격자 정합성이 더 좋다.
부가하자면, 제1 기판(20)의 재료의 격자 상수는 강유전체막(24b)의 재료의 격자 상수와 제1 차이를 가지고 있다. 제2 기판(20)의 재료의 격자 상수는 강유전체막(24b)의 재료의 격자 상수와 제2 차이를 가지고 있다. 제2 차이는 제1 차이보다 작다.
그리고, 시드층(124c)은 강유전체막(24b)과의 격자 정합성이 양호한 금속 재료로 되어 있다.
즉, 본 실시형태에서의 발전 디바이스(강유전체 디바이스)는, 제1 기판(20)의 캔틸레버부(22)에 형성되고 캔틸레버부(22)의 진동에 따라 교류 전압을 발생하는 압전 변환부로 이루어지는 발전부(24)를 구비하고, 발전부(24)가, 캔틸레버부(22)의 일표면측(제1 면측)에 형성된 하부 전극(24a)과, 하부 전극(24a)에서의 캔틸레버부(22)측과는 반대측에 형성되고 제1 기판(20)과는 격자 상수의 차이가 있는 강유전체 재료로 이루어지는 강유전체막(24b)과, 강유전체막(24b)에서의 하부 전극(24a)측과는 반대측에 형성된 상부 전극(24c)을 가지고 있다. 그리고, 그 제조 방법에 있어서, 제1 기판(20)에 비해 강유전체막(24b)과의 격자 정합성이 양호한 제2 기판(40)의 상기 일표면측에 강유전체막(24b)과의 격자 정합성이 양호한 금속 재료로 이루어지는 소정 패턴의 시드층(124c)을 형성하는 시드층 형성 공정과, 시드층 형성 공정 후에 제2 기판(40)의 상기 일표면측(제1 면측)에 강유전체층(124b)을 형성하는 강유전체층 형성 공정과, 강유전체층 형성 공정 후에 강유전체층(124c) 상에 하부 전극(24a)을 형성하는 하부 전극 형성 공정과, 하부 전극 형성 공정 후에 하부 전극(24a)과 제1 기판(40)을 접합층(51)을 통하여 접합하는 접합 공정과, 접합 공정 후에 소정 파장의 레이저광 LB를 제2 기판(40)의 상기 다른 표면측(제2 면측)으로부터 조사하여 강유전체층(124b) 중 시드층(124c)과 겹쳐지는 제1 부분으로 이루어지는 강유전체막(24b) 및 시드층(124c)을 제1 기판(20)의 상기 일표면측에 전사하는 전사 공정을 포함하고, 소정 파장의 레이저광 LB를, 제2 기판(40)을 투과하고, 시드층(124c)에 의해 반사되고, 또한 강유전체층(124b) 중 시드층(124c)과 겹쳐지지 않는 제2 부분(24b2)에 흡수되는 파장의 광으로 한다.
따라서, 본 실시형태의 발전 디바이스의 제조 방법에서는, 제1 기판(20)의 기판 재료에 의하지 않고 강유전체막(24b)의 결정성 및 성능(여기서는, 압전 상수 e31)의 향상이 도모되고, 저비용화가 도모되며, 또한 제조 공정의 간략화가 도모된다. 간략하면, 제1 기판(20)의 상기 일표면측에 박막 형성 기술에 의해 강유전체막(24b)을 성막하는 경우와 비교하여 강유전체막(24b)의 압전 상수 e31를 크게 할 수 있는 동시에 비유전율을 작게 할 수 있고, 또한 제1 기판(20)으로서 제2 기판(40)에 비해 기계적 강도가 높은 것을 사용함으로써 신뢰성이 높은 발전 디바이스를 제공할 수 있고, 또한 전사 공정에서, 강유전체층(124b) 중 시드층(124c) 상의 강유전체막(24b)만을 전사 가능하므로, 시드층(124c)의 소정 패턴을 강유전체막(24b)의 원하는 패턴에 맞추어 둠으로써, 전사 공정 후에, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 강유전체막(24b)을 패터닝하는 공정을 행할 필요가 없어지기 때문에, 제조 공정의 간략화가 도모되고, 저비용화가 도모된다. 또한, 전사 공정 후의 박리 공정에서, 제2 기판(40)을 박리하도록 하고 있으므로, 단결정 MgO 기판 등의 고가의 제2 기판(40)을 재이용하는 것이 가능해지고, 저비용화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 접합층(51)의 재료를 하부 전극(24a)과의 직접 접합이 가능한 금속으로 하고, 접합층(51)을 접합 공정 이전에 도 3에 나타낸 바와 같이 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)에 패턴 형성하도록 하고, 강유전체막(24b) 및 하부 전극(24a)에 대응하는 부위에만 접합층(51)을 형성하도록 하면, 제1 기판(20)의 접합층(51)이 형성된 지점만 접합할 수 있고, 강유전체층(124b)의 표면의 단차의 영향을 쉽게 받지 않도록 되어, 접합 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 전사 공정에서 강유전체층(124b)의 제2 부분(24b2)이 전사되는 것을 보다 확실하게 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태의 발전 디바이스에서는, 강유전체막(24b)을 AlN 박막에 의해 구성하는 경우와 비교하여 압전 상수 e31를 크게 할 수 있고, 또한 강유전체막(24b)을 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)에 성막한 다결정의 PZT 박막에 의해 구성하는 경우와 비교하여, 압전 상수 e31를 보다 크게 하는 것이 가능해지고, 발전 효율의 향상에 의한 고출력화가 도모되고, 또한 강유전체막(24b)을 전술한 다결정의 PZT 박막에 의해 구성하는 경우와 비교하여 비유전율을 적게 할 수 있어 기생 용량의 저감에 의한 발전 효율의 향상이 도모된다.
또한, 본 실시형태의 발전 디바이스의 제조 방법에 의하면, 캔틸레버부(22)의 재료의 선택의 폭이 넓어져, 발전 디바이스의 설계 자유도가 많아지는 동시에, 원하는 진동 특성의 발전 디바이스의 제조가 용이하게 되고, 다양한 진동 특성의 발전 디바이스의 실현이 가능해진다.
또한, 본 실시형태의 발전 디바이스의 제조 방법에서는, 접합 공정에서, 접합층(51)으로서 Au층을 이용하고 있으므로, 하부 전극(24a)을 Au층에 의해 구성하여 둠으로써 하부 전극(24a)의 Au층과 접합층(51)의 Au층을(즉, Au층끼리를) 상온 접합법 등에 의해 저온으로 직접 접합할 수 있으므로, 프로세스 온도의 저온화가 도모되고, 접합 공정에서 강유전체막(24b)의 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 접합 공정에서 접합층(51)으로서 에폭시 수지 등으로 이루어지는 수지층을 이용해도 되고, 이 경우도 공정 접합법(共晶接合法) 등에 비교하여 저온으로 접합할 수 있다. 그리고, Au층끼리를 직접 접합하는 경우에는, 상온 접합법에 한정되지 않고, 적절한 가열(예를 들면, 100℃)과 하중을 부가하는 직접 접합이어도 된다.
또한, 본 실시형태의 발전 디바이스의 제조 방법에서는, 강유전체막(24b)의 강유전체 재료가 납계 압전 재료이며, 제2 기판(40)으로서, 단결정 MgO 기판 또는 단결정 SrTiO3 기판 또는 사파이어 기판을 사용하고 있으므로, 결정성이 양호한 압전막인 강유전체막(24b)을 형성할 수 있고, 또한 제1 기판(20)으로서 단결정 실리콘 기판을 사용하고 있으므로, 신뢰성의 향상 및 저비용화가 도모된다.
여기서, 제1 기판(20)으로서는, 예를 들면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 단결정 실리콘 기판으로 이루어지는 지지 기판(120a) 상의 실리콘 산화막으로 이루어지는 절연층(매립 산화막)(120b) 상에 단결정의 실리콘층(활성층)(120c)을 가지는 SOI 기판(120)을 사용해도 되고, 이 경우에는, 제조 시에 있어서, SOI 기판(120)의 절연층(120b)을 캔틸레버부(22)의 형성시의 에칭 스토퍼 층으로서 이용함으로써 캔틸레버부(22)의 두께의 고정밀도화가 도모되고, 또한 신뢰성의 향상 및 저비용화가 도모된다.
또한, 제1 기판(20)으로서는, 금속 기판(예를 들면, SUS 기판, Ti 기판 등), 유리 기판, 폴리머 기판의 군으로부터 선택되는 1개를 사용해도 되고, 이들 중 어느 하나를 사용한 경우에도, 신뢰성의 향상이 도모되지만, 기계적 강도의 관점에서는 금속 기판 또는 유리 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 폴리머 기판의 폴리머로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등을 채용하면 된다.
그런데, 본 실시형태의 발전 디바이스는, 캔틸레버부(22)의 선단부에 추부(23)가 형성되어 있으므로, 추부(23)를 갖고 있지 않은 경우와 비교하여, 발전량을 크게 할 수 있지만, 박리 공정 후에, 제1 기판(20)에서의 캔틸레버부(22)의 선단부에 추부(23)를 접착제 등에 의해 접착하는 접착 공정을 행하도록 해도 되고, 이 경우에는, 박리 공정 후에 캔틸레버부(22)의 선단부에 추부(23)를 접착하므로, 추부(23)의 형상 및 재료 각각의 설계 자유도가 높아지고, 발전량이 보다 큰 발전 디바이스를 제조하는 것이 가능해지는 동시에, 캔틸레버부(22) 및 추부(23) 각각을 자유롭게 만들 수가 있어 제조 프로세스의 자유도가 높아진다.
(실시형태 2)
먼저, 본 실시형태에서의 강유전체 디바이스에 대해 도 8의 (f)를 참조하면서 설명하고, 그 후 제조 방법에 대해 도 8을 참조하면서 설명한다.
본 실시형태의 강유전체 디바이스는, 도 8의 (f)에 나타낸 바와 같이, 제1 기판(20)의 일표면측(제1 면측)에 형성된 하부 전극(24a)과, 하부 전극(24a)에서의 제1 기판(20)측과는 반대측에 형성된 강유전체막(24b)과, 강유전체막(24b)에서의 하부 전극(24a)측과는 반대측에 형성된 상부 전극(24c)을 구비한다. 여기서, 강유전체막(24b)은 제1 기판(20)과는 격자 상수의 차이가 있는 강유전체 재료에 의해 형성되어 있다. 그리고, 강유전체 디바이스로서 실시형태 1과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
본 실시형태에서의 강유전체 디바이스는 초전 디바이스이며, 강유전체막(24b)이 초전체막이다.
그런데, 본 실시형태에서의 초전 디바이스는 강유전체막(24b)의 강유전체 재료(초전 재료)로서 납계의 산화물 강유전체의 일종인 PZT를 채용하고 있고, 제1 기판(20)으로서 상기 일표면(제1 면)이 (100)면의 단결정의 실리콘 기판을 사용하고 있지만, 납계의 산화물 강유전체는 PZT로 한정되지 않고, 예를 들면, PZT-PLT, PLT 또는 PZT-PMN 등이나 그 외의 불순물을 첨가한 PZT계 강유전체 등을 채용해도 된다. 어느 것으로 해도, 강유전체막(24b)의 초전 재료는 제1 기판(20)과는 격자 상수의 차이가 있는 강유전체 재료(PZT, PZT-PMN, 불순물을 첨가한 PZT 등의 납계의 산화물 강유전체)이다. 또한, 제1 기판(20)으로서 사용하는 실리콘 기판은 단결정의 실리콘 기판(이하, 단결정 실리콘 기판이라고 함)으로 한정되지 않고, 다결정의 실리콘 기판이어도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 하부 전극(24a)의 재료로서 Au를 채용하고, 상부 전극(24c)의 재료로서 Ni-Cr, Ni, 금흑(金黑) 등의 도전성을 갖는 적외선 흡수 재료를 채용하고 있고, 하부 전극(24a)과 초전체박막(24b)과 상부 전극(24c)으로 센싱 엘레멘트(230)를 구성하고 있지만, 이들의 재료는 특별히 한정되지 않고, 하부 전극(24a)의 재료로서는 예를 들면 Al, Cu 등을 채용해도 된다. 여기서, 상부 전극(224c)의 재료로서, 전술한 도전성을 갖는 적외선 흡수 재료를 채용한 경우, 상부 전극(24)이 적외선 흡수막을 겸하게 된다.
또한, 제1 기판(20)으로서는 단결정 실리콘 기판으로 한정되지 않고, 금속 기판(예를 들면, SUS 기판, Ti 기판 등), 유리 기판, 폴리머 기판의 군으로부터 선택되는 1개를 사용해도 된다. 그리고, 폴리머 기판의 폴리머로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)나 폴리이미드 등을 채용하면 된다.
전술한 초전 디바이스를 초전형 적외선 센서로서 사용하는 경우에는, 예를 들면, 도 9의 (a)?(d)에 나타낸 바와 같이, 제1 기판(20)의 다른 표면측(제2 면측)에, 센싱 엘레멘트(230)를 상기 일표면측(제1 면측)에 구비한 제1 기판(20)을 지지하는 지지 기판(210)을 접합해도 된다. 지지 기판(210)에는, 열 절연용의 공극(211)을 형성하여, 센싱 엘레멘트(230)와 지지 기판(210)을 열 절연하는 것이 바람직하다. 여기서, 지지 기판(210)으로서는, 예를 들면, 단결정 실리콘 기판, 유리 기판, 폴리머 기판(예를 들면, PET 기판 등)의 군으로부터 선택되는 하나를 이용하면 된다. 지지 기판(210)을 설치하지 않고, 제1 기판(20)에 열 절연용의 공극(211)을 형성해도 되며, 제1 기판(20)에 공극(211)을 설치하는 경우에는, 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)으로부터의 에칭에 의해 형성해도 되고, 제1 기판(20)의 상기 다른 표면측(제2 면측)으로부터의 에칭에 의해 형성해도 된다.
전술한 도 9의 (a) 및 (b)에 나타낸 구성의 초전형 적외선 센서는, 센싱 엘레멘트(230)를 1개씩 구비하고 있다. 또한, 도 9의 (c) 및 (d)에 나타낸 구성의 초전형 적외선 센서는, 복수 개의 센싱 엘레멘트(230)가 2차원 어레이형으로 배열된 적외선 어레이 센서(적외선 이미지 센서)이며, 각 센싱 엘레멘트(230)가 화소를 구성하고 있다.
그리고, 본 실시형태의 초전 디바이스에서는, 하부 전극(24a)의 두께를 100㎚, 강유전체막(24b)의 두께를 1㎛?3㎛, 상부 전극(24c)의 두께를 50㎚로 설정하고 있지만, 이들의 수치는 일례의 것이며 특별히 한정되지 않는다.
본 실시형태의 초전 디바이스는 강유전체막(24b)의 초전 계수를 γ[C/(㎠?K)〕, 유전율을 ε, 초전 디바이스의 성능 지수를 Fγ[C/(㎠?J)〕로 하면, Fγ∝γ／ε의 관계가 성립되어, 강유전체막(24b)의 초전 계수 γ가 클수록, 초전 디바이스의 성능 지수 Fγ가 커진다.
이하, 본 실시형태의 강유전체 디바이스인 초전 디바이스의 제조 방법에 대해 도 8을 참조하면서 설명하지만, 실시형태 1에서 설명한 강유전체 디바이스의 제조 방법과 동일한 공정에 대해서는 설명을 적절하게 생략한다.
먼저, 제1 기판(20)에 비해 강유전체막(24b)과의 격자 정합성이 양호한 단결정 MgO 기판으로 이루어지는 제2 기판(40)의 일표면측(제1 면측)에 강유전체막(24b)과의 격자 정합성이 양호한 금속 재료(예를 들면, Pt 등)로 이루어지는 소정 패턴의 시드층(124c)을 형성하는 시드층 형성 공정을 행하고, 그 후 제2 기판(40)의 상기 일표면측(제1 면측)에 강유전체막(24b)의 강유전체 재료(예를 들면, PZT 등)로 이루어지는 강유전체층(124b)을 형성하는 강유전체층 형성 공정을 행함으로써 도 8의 (a)에 나타낸 구조를 얻는다. 여기에서, 제2 기판(40)으로서는 상기 일표면(제1 면)이 (001)면의 단결정 MgO 기판을 사용하고 있지만, 이것으로 한정되지 않고, 상기 일표면(제1 면)이 (001)면의 단결정 SrTiO3 기판이나 상기 일표면(제1 면)이 (0001)면의 사파이어 기판 등을 채용해도 된다.
전술한 강유전체층 형성 공정 후, 강유전체층(124b) 상에 하부 전극(24a)을 형성하는 하부 전극 형성 공정을 행하고 나서, 하부 전극(24a)과 제1 기판(20)을 접합층(51)을 통하여 접합하는 접합 공정을 행함으로써 도 8의 (b)에 나타낸 구조를 얻는다. 이 접합 공정에서는, 실시형태 1과 마찬가지로, 제1 Au 층으로 이루어지는 하부 전극(24a)과 제2 Au층이 가장 바깥 표면측에 형성된 접합층(51)을 대향 배치한 후, 하부 전극(24a)과 접합층(51)을 상온 접합에 의해 접합할 수 있다.
또한, 접합 공정에서, 하부 전극(24a)과 제1 기판(20)을 접합하기 위한 접합층(51)의 재료는, 하부 전극(24a)과의 직접 접합이 가능한 금속으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 접합층(51)의 재료로서, 상온 경화형의 수지 접착제(예를 들면, 2액상 온경화형의 에폭시 수지계 접착제, 1액상 온경화형의 에폭시 수지계 접착제)를 채용하고, 하부 전극(24a)과 제1 기판(20)을 접합층(51)을 통하여 상온에서 접합하도록 해도 되고, 이 경우도, 상온 접합과 마찬가지로 접합 온도의 저온화가 도모된다. 또한, 접합층(51)의 수지 접착제로서, 상온 경화형의 것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 경화 온도가 150℃ 이하이면 열경화형의 수지 접착제(예를 들면, 열경화형의 에폭시 수지계 접착제 등)를 사용해도 된다.
전술한 접합 공정 후, 도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 제2 기판(40)을 투과하는 소정 파장의 레이저광 LB를 제2 기판(40)의 다른 표면측으로부터 조사하여 강유전체층(124b) 중 시드층(124c)과 겹쳐지는 강유전체막(24b) 및 시드층(124c)을 제1 기판(20)의 상기 일표면측에 전사하는 전사 공정을 행한다.
전술한 전사 공정에서는, 실시형태 1과 마찬가지로, 소정 파장의 레이저광 LB를, 제2 기판(40)을 투과하고, 시드층(124c)에 의해 반사되고, 또한 강유전체층(124b) 중 시드층(124c)과 겹쳐지지 않는 제2 부분(24b2)에 흡수되는 파장의 광으로 한다.
전술한 전사 공정 후, 제1 기판(20)과 제2 기판(40)을 떼어내는 것에 의해 제2 기판(40)을 박리하는 박리 공정을 행함으로써, 도 8의 (d)에 나타낸 구조를 얻는다.
전술한 박리 공정 후, 시드층(124c)을 이온 빔 에칭 등에 의해 제거하는 시드층 제거 공정을 행함으로써 도 8의 (e)에 나타낸 구조를 얻는다. 그리고, 시드층(124c)을 제거하는 것은 Pt막이 적외선을 반사하는 성질을 갖고 있기 때문이다.
전술한 시드층 제거 공정 후, Ni-Cr, Ni, 금흑 등으로 이루어지는 상부 전극(24c)을 스퍼터법, 증착법, CVD법 등에 의해 형성함으로써, 도 8의 (f)에 나타낸 구조의 초전 디바이스를 얻는다. 이 도 8의 (f)의 구조에서는, 상부 전극(24c)이 적외선 흡수막으로서의 기능도 갖는다.
도 8의 (f)의 구조의 초전 디바이스를 얻은 후, 상기 초전 디바이스를 열 절연(단열)을 위한 공극(211)을 설치한 지지 기판(210)(도 9의 (a)?(d)를 참조)에 접착하여 적절한 패터닝을 행함으로써, 초전형 적외선 센서를 얻는다. 또는, 도 8의 (f)의 초전 디바이스를 얻은 다음에, 제1 기판(20)을 상기 일표면측(제1 면측) 또는 상기 다른 표면측(제2 면측)으로부터 에칭하여 열 절연(단열)을 위한 공극을 형성해도 된다.
이상 설명한 본 실시형태의 강유전체 디바이스(초전 디바이스)의 제조 방법에서는, 제1 기판(20)의 기판 재료에 의하지 않고 강유전체막(24b)의 결정성 및 성능(여기서는, 초전 계수 γ)의 향상이 도모되고, 저비용화가 도모되며, 또한 제조 공정의 간략화가 도모된다. 요컨대, 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)에 박막 형성 기술에 의해 강유전체막(24b)을 성막하는 경우와 비교하여 강유전체막(24b)의 초전 계수 γ를 크게 할 수 있고, 또한 제1 기판(20)으로서 제2 기판(40)에 비해 기계적 강도가 높은 것을 사용함으로써 신뢰성이 높은 발전 디바이스를 제공할 수 있고, 또한 전사 공정에서 강유전체층(124b) 중 시드층(124c) 상의 강유전체막(24b)만을 전사 가능하므로, 시드층(124c)의 소정 패턴을 강유전체막(24b)의 원하는 패턴에 맞추어 둠으로써, 전사 공정 후에, 포토리소그래피 기술 및 에칭 기술을 이용하여 강유전체막(24b)을 패터닝하는 공정을 행할 필요가 없어지기 때문에, 제조 공정의 간략화가 도모되고, 저비용화가 도모된다. 또한, 전사 공정 후의 박리 공정에서, 제2 기판(40)을 박리하도록 하고 있으므로, 단결정 MgO 기판 등의 고가의 제2 기판(40)을 재이용하는 것이 가능해지고, 저비용화를 도모하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태의 제조 방법에 대해서도, 실시형태 1과 마찬가지로, 접합층(51)의 재료를 하부 전극(24a)과의 직접 접합이 가능한 금속으로 하고, 접합층(51)을 접합 공정보다 이전에 제1 기판(20)의 상기 일표면측(제1 면측)에 패턴 형성하도록 하고, 강유전체막(24b) 및 하부 전극(24a)에 대응하는 부위에만 접합층(51)을 형성하도록 하면, 제1 기판(20)의 접합층(51)이 형성된 지점만 접합할 수 있고, 강유전체층(124b)의 표면의 단차의 영향을 쉽게 받지 않도록 되어, 접합 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 전사 공정에서 강유전체층(124b)의 제2 부분(24b2)이 전사되는 것을 보다 확실하게 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태의 강유전체 디바이스의 제조 방법에 대해서도, 접합 공정의 프로세스 온도의 저온화가 도모되고, 접합 공정에서 강유전체막(24b)의 물성이 변화하는(강유전체막(24b)의 특성이 열화되는) 것을 방지할 수 있다. 여기에서, 접합 공정의 프로세스 온도는 상온(실온)으로 한정되지 않고, 예를 들면, 강유전체막(24b)의 퀴리 온도(PZT에서는 350℃ 정도)의 절반 이하의 온도이면 강유전체막(24b)의 물성이 변화하는 것을 확실하게 방지할 수 있으므로, 접합 공정은 상온 접합으로 한정되지 않고, 150℃ 이하에서의 가열을 행한 상태에서 적절한 하중을 인가하여 접합하는 직접 접합이어도 된다.
여기서, 강유전체막(24b)의 초전 재료가 납계의 산화물 강유전체인 경우에는, 제2 기판(40)으로서 단결정 MgO 기판 또는 단결정 SrTiO3 기판 또는 사파이어 기판을 사용함으로써, 결정성이 양호한 강유전체막(24b)을 형성할 수 있고, 또한 제1 기판(20)으로서, 제2 기판(40)에 비해 저렴한 실리콘 기판(단결정 실리콘 기판, 다결정 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 금속 기판, 폴리머 기판 등을 사용함으로써 저비용화가 도모된다.
20 : 제1 기판
24a : 하부 전극
24b : 강유전체막(제1 부분)
24b2 : 제2 부분
24c : 상부 전극
40 : 제2 기판
51 : 접합층
124b : 강유전체층
124c : 시드층
LB : 레이저광

Claims (16)

  1. 제1 기판의 일표면측에 형성된 하부 전극과, 상기 하부 전극에서의 상기 제1 기판측과는 반대측에 형성된 강유전체막과, 상기 강유전체막에서의 상기 하부 전극 측과는 반대측에 형성된 상부 전극을 구비하고, 상기 강유전체막이 강유전체 재료에 의해 형성된 강유전체 디바이스의 제조 방법으로서,
    제2 기판의 일표면측에 금속 재료로 이루어지는 소정 패턴의 시드층을 형성하는 시드층 형성 공정;
    상기 시드층 형성 공정 후에 상기 제2 기판의 상기 일표면측에 상기 강유전체 재료로 이루어지는 강유전체층을 형성하는 강유전체층 형성 공정;
    상기 강유전체층 형성 공정 후에 상기 강유전체층 상에 상기 하부 전극을 형성하는 하부 전극 형성 공정;
    상기 하부 전극 형성 공정 후에 상기 하부 전극과 상기 제1 기판을 접합층을 통하여 접합하는 접합 공정; 및
    상기 접합 공정 후에 소정 파장의 레이저광을 상기 제2 기판의 다른 표면측으로부터 조사하여 상기 강유전체층 중 상기 시드층과 겹쳐지는 제1 부분으로 이루어지는 상기 강유전체막 및 상기 시드층을 상기 제1 기판의 상기 일표면측에 전사하는 전사 공정
    을 포함하며,
    상기 소정 파장의 상기 레이저광을, 상기 제2 기판을 투과하고, 상기 시드층에 의해 반사되며, 또한 상기 강유전체층 중 상기 시드층과 겹쳐지지 않는 제2 부분에 흡수되는 파장의 광으로 하는 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강유전체 재료는 상기 제1 기판과 격자 상수에 있어서 차이가 있는 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 기판은, 상기 제1 기판보다도, 상기 강유전체막과의 정합성이 양호한 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시드층은 상기 강유전체막과의 격자 정합성이 양호한 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합층의 재료를 상기 하부 전극과의 직접 접합이 가능한 금속으로 하고, 상기 접합층을 상기 접합 공정보다 전에 상기 제1 기판의 상기 일표면측에 패턴 형성하는 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합층의 재료를 상온 경화형의 수지 접착제로 하는 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강유전체 재료는 PZT인 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 기판은 MgO 기판인 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저광의 상기 소정 파장은 400㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저광은, 펨트초 레이저, KrF 엑시머 레이저의 3배파, ArF 엑시머 레이저의 3배파, 펨트초 레이저의 3배파 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강유전체막은 압전막이며, 상기 시드층을 상기 상부 전극으로 하는 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강유전체막은 초전체막이며, 상기 전사 공정 후에 상기 시드층을 제거하는 시드층 제거 공정을 행하고, 그 후 상기 강유전체막 상에 적외선 흡수 재료로 이루어지는 상기 상부 전극을 형성하는 상부 전극 형성 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강유전체막의 격자 상수는 상기 제1 기판의 격자 상수로부터 제1 차이를 갖고,
    상기 강유전체막의 상기 격자 상수는 상기 제2 기판의 격자 상수로부터 제2 차이를 가지며,
    상기 제2 차이는 상기 제1 차이보다 작은 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시드층은 Pt 또는 Al으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 기판은 상기 제2 기판의 상기 일표면에 제1 영역과 제2 영역을 가지고 있고,
    상기 제1 영역은 상기 소정 패턴을 갖는 상기 시드층에 의해 덮여지고, 이로써, 상기 제2 영역은 상기 소정 패턴을 갖는 상기 시드층에 의해 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 강유전체층의 상기 제1 부분은 상기 제1 영역과 중복되어 있고,
    상기 강유전체층의 상기 제2 부분은 상기 제2 영역과 중복되어 있는 것을 특징으로 하는 강유전체 디바이스의 제조 방법.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011216689A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Panasonic Electric Works Co Ltd 強誘電体デバイスの製造方法
US8916824B2 (en) * 2011-10-31 2014-12-23 Seiko Epson Corporation Pyroelectric light detector, pyroelectric light detecting device, and electronic device
JP5919814B2 (ja) * 2011-12-27 2016-05-18 株式会社リコー 電気機械変換素子の製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法
JP5862368B2 (ja) * 2012-02-28 2016-02-16 株式会社村田製作所 圧電デバイスの製造方法
JP2014041112A (ja) * 2012-07-27 2014-03-06 Nec Tokin Corp 焦電型赤外線センサ
JP6357730B2 (ja) * 2013-02-05 2018-07-18 株式会社リコー 加熱方法、圧電膜及び圧電素子の製造方法
US9018723B2 (en) * 2013-06-27 2015-04-28 Stmicroelectronics Pte Ltd Infrared camera sensor
WO2015017703A2 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 The Regents Of The University Of California Pyroelectric aluminum nitride mems infrared sensor with selective wavelength infrared absorber
DE102013108280B3 (de) * 2013-08-01 2014-10-09 Pyreos Ltd. Verfahren zum Herstellen eines Mikrosystems mit Pixel
MX2016009085A (es) * 2014-02-12 2016-10-13 Halliburton Energy Services Inc Transductor de barra dobladora con accionadores encapsulados apilados.
EP3232484B1 (en) * 2016-04-13 2019-08-21 Centre National De La Recherche Scientifique Method for chemically obtaining a flexible piezoelectric structure
EP3598088A4 (en) * 2017-03-17 2020-04-15 FUJIFILM Corporation PYROELECTRIC SENSOR

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3435966B2 (ja) * 1996-03-13 2003-08-11 株式会社日立製作所 強誘電体素子とその製造方法
KR100481994B1 (ko) * 1996-08-27 2005-12-01 세이코 엡슨 가부시키가이샤 박리방법,박막디바이스의전사방법,및그것을이용하여제조되는박막디바이스,박막집적회로장치및액정표시장치
JP3666177B2 (ja) * 1997-04-14 2005-06-29 松下電器産業株式会社 インクジェット記録装置
JP2002134806A (ja) 2000-10-19 2002-05-10 Canon Inc 圧電膜型アクチュエータおよび液体噴射ヘッドとその製造方法
JP4387623B2 (ja) * 2000-12-04 2009-12-16 キヤノン株式会社 圧電素子の製造方法
JP2003309303A (ja) 2002-04-18 2003-10-31 Canon Inc 圧電膜型アクチュエータの製造方法および液体噴射ヘッドの製造方法
US6964201B2 (en) * 2003-02-25 2005-11-15 Palo Alto Research Center Incorporated Large dimension, flexible piezoelectric ceramic tapes
US7089635B2 (en) * 2003-02-25 2006-08-15 Palo Alto Research Center, Incorporated Methods to make piezoelectric ceramic thick film arrays and elements
US7176600B2 (en) * 2003-12-18 2007-02-13 Palo Alto Research Center Incorporated Poling system for piezoelectric diaphragm structures
US7070669B1 (en) * 2004-12-20 2006-07-04 Xerox Corporation Method for forming ceramic thick film element arrays
JP4956899B2 (ja) * 2005-03-01 2012-06-20 パナソニック株式会社 薄膜圧電体素子の製造方法
US20080135162A1 (en) * 2005-06-07 2008-06-12 Yukio Sakashita Structure for Functional Film Pattern Formation and Method of Manufacturing Functional Film
JP5044902B2 (ja) * 2005-08-01 2012-10-10 日立電線株式会社 圧電薄膜素子
JP2007251056A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Fujifilm Corp 圧電アクチュエータの製造方法、液体吐出ヘッドの製造方法、画像形成装置の製造方法、圧電アクチュエータ構造体、液体吐出ヘッドおよび画像形装置
JP5164244B2 (ja) * 2007-03-13 2013-03-21 富士フイルム株式会社 圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド、画像形成装置、及び圧電アクチュエータの製造方法
JP2009064859A (ja) * 2007-09-05 2009-03-26 Fujifilm Corp ペロブスカイト型酸化物、強誘電体膜とその製造方法、強誘電体素子、及び液体吐出装置
JP5060356B2 (ja) * 2008-03-24 2012-10-31 パナソニック株式会社 Ｂａｗ共振装置の製造方法
JP2009231615A (ja) * 2008-03-24 2009-10-08 Seiko Epson Corp 圧電素子の製造方法、圧電素子、電子機器
JP5500966B2 (ja) * 2008-12-25 2014-05-21 日本碍子株式会社 複合基板及び金属パターンの形成方法
US8164234B2 (en) * 2009-02-26 2012-04-24 Fujifilm Corporation Sputtered piezoelectric material
JP2011071467A (ja) 2009-08-28 2011-04-07 Panasonic Electric Works Co Ltd 強誘電体デバイスの製造方法

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