TW201635610A - 鐵電體膜的製造方法 - Google Patents

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Takeshi Kijima
Yasuaki Hamada
Kazuhiro Sato
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提供一種能夠縮短邊緣洗淨處理之鐵電體膜 的製造方法。 本發明之其中一個形態，係為一種鐵電 體膜的製造方法，其特徵為，係具備有：在基板(11)上塗布鐵電體材料膜之塗布工程；和對於前述基板上之前述鐵電體材料膜進行假燒成之假燒成工程；和藉由對於前述假燒成工程後之前述鐵電體材料膜進行熱處理來在前述基板上形成作了結晶化的鐵電體膜(12)之結晶化工程；和在前述結晶化工程之後，藉由一面使前述基板旋轉一面對於前述基板之背面供給鐵電體膜溶解用水溶液，來將前述基板之背面洗淨，並且將前述基板上之前述鐵電體膜之邊緣溶解之工程。

Description

鐵電體膜的製造方法
本發明，係有關於鐵電體膜的製造方法。
以下，針對先前技術之鐵電體膜的製造方法作說明。
藉由一面以滴下噴嘴來在基板上滴下PZT之前驅物溶液一面使基板旋轉，而在基板上塗布非晶質PZT材料膜(旋轉塗布處理)。接著，藉由一面以邊緣洗淨噴嘴來在基板表面之端部滴下乙醇一面使基板以2000rpm來作30秒之旋轉，而將非晶質PZT材料膜之端部除去(邊緣洗淨處理)。
接著，藉由熱板來將基板例如加熱至200~250℃。藉由此，來將非晶質PZT材料膜中之水分等除去(乾燥處理)。
接著，在將假燒成處理室內作了真空排氣之後，藉由氣體導入機構來將假燒成處理室設為真空氛圍或者是在氮氛圍或惰性氣體氛圍下而設為常壓，並藉由燈管加熱器來將基板上之非晶質PZT材料膜加熱至所期望之 溫度(例如300℃~600℃)，藉由此來進行假燒成(假燒成處理)。
之後，藉由反覆進行複數次(例如70次)之上述旋轉塗布處理、邊緣洗淨處理、乾燥處理、假燒成處理之工程，係能夠在基板上形成將複數之膜作了層積的非晶質PZT材料膜。若是反覆次數越多，則係能夠在基板上形成越厚的PZT材料膜(例如膜厚為2μm以上)。
接著，藉由以燈管加熱器來將基板上之非晶質PZT材料膜加熱至所期望之溫度，而進行結晶化處理。藉由此，係能夠在基板上形成結晶化了的PZT膜。
在上述先前技術之鐵電體膜的製造方法中，在藉由乙醇來將非晶質PZT材料膜的端部除去之1次的邊緣洗淨處理中，由於係需要耗費30秒，因此，在例如反覆進行了70次之上述旋轉塗布處理、邊緣洗淨處理、乾燥處理、假燒成處理之工程的情況時，於邊緣洗淨處理中係成為需要耗費35分鐘。
若是想要量產鐵電體膜，則係對於將製造成本降低一事有所要求。因此，係要求能夠將邊緣洗淨處理縮短。
本發明之其中一個形態，係以提供一種能夠縮短邊緣洗淨處理之鐵電體膜的製造方法一事，作為課 題。
以下，針對本發明之各種形態作說明。
(1)一種鐵電體膜的製造方法，其特徵為，係具備有：在基板上塗布鐵電體材料膜之塗布工程；和對於前述基板上之前述鐵電體材料膜進行假燒成之假燒成工程；和藉由對於前述假燒成工程後之前述鐵電體材料膜進行熱處理來在前述基板上形成作了結晶化的鐵電體膜之結晶化工程；和在前述結晶化工程之後，藉由一面使前述基板旋轉一面對於前述基板之背面供給鐵電體膜溶解用水溶液，來將前述基板之背面洗淨，並且將前述基板上之前述鐵電體膜之邊緣溶解之工程。
(2)一種鐵電體膜的製造方法，其係在上述(1)中，具備有下述特徵：亦即是，在前述假燒成工程與前述結晶化工程之間，係具備有藉由反覆進行前述塗布工程、前述假燒成工程而在前述基板上層積並形成複數之鐵電體材料膜之工程。
一種鐵電體膜的製造方法，其係在上述(1)或(2)中，具備有下述特徵：亦即是，前述鐵電體膜溶解用水溶液，係包含有鹽酸。
一種鐵電體膜的製造方法，其係在上述(1)~(3)之任一者中，具備有下述特徵：亦即是，前述鐵電體膜，係為PZT膜。
藉由適用本發明之其中一個形態，係可提供一種能夠縮短邊緣洗淨處理之鐵電體膜的製造方法。
10‧‧‧基板
11‧‧‧Si基板
12‧‧‧PZT膜
13‧‧‧PZT溶解用水溶液
13a‧‧‧PZT溶解用水溶液之一部分
15‧‧‧箭頭
[圖1]係為對於與進行基板之背面洗淨同時地來進行基板之邊緣洗淨的工程作示意性展示之圖。
[圖2](A)係為對於進行基板之背面洗淨的模樣作示意性展示之圖，(B)係為對於進行基板之邊緣洗淨的模樣作示意性展示之圖。
以下，針對本發明之實施形態以及實施例，使用圖面而作詳細說明。但是，本發明係並不被限定於以下之說明，只要是當業者，則應可容易理解到，在不脫離本發明之要旨以及範圍的前提下，係能夠對於其形態以及詳細內容作各種的變更。故而，本發明係並不被以下所示之實施形態的記載內容及其實施例作限定性的解釋。
以下，針對作為本發明之其中一種形態之鐵電體膜的製造方法之其中一例之PZT膜的製造方法作說明。
首先，準備用以成膜PZT膜之基板。作為此 基板，例如係可使用在Si基板上形成氧化矽膜並在此氧化矽膜上形成氧化鈦膜並且在此氧化鈦膜上形成有Pt膜者。又，作為基板，例如係可使用在Si單結晶或藍寶石單結晶等之單結晶基板、於表面被形成有金屬氧化物膜之單結晶基板、於表面被形成有多晶矽膜或矽化物膜之基板、配向為(100)之Si基板上，藉由蒸鍍法來形成ZrO2膜，並在此ZrO2膜上形成電極膜，並且在此電極膜上形成有PbZrO3膜膜者。
接著，在基板上，作為鐵電體膜而形成PZT膜。此PZT膜，係為Pb(Zr1-xTix)O3膜，x係滿足下述式1。另外，在本說明書中，「PZT膜」，係亦包含在Pb(Zr,Ti)O3中含有雜質者，並且，就算是含有該雜質，只要是不會使PZT膜之壓電體的功能消滅者，便可含有各種之雜質。
0<x<1 式1
以下，針對PZT膜之詳細的形成方法作說明。
作為PZT鐵電體薄膜形成用溶膠凝膠溶液，係使用在市面販賣之溶膠凝膠溶液中混合具有鹼基之乙醇而作了安定化的溶液。使用本溶液來進行旋轉塗布處理。
藉由一面以滴下噴嘴來在基板上滴下上述之PZT鐵電體薄膜形成用溶膠凝膠溶液一面使基板旋轉，而在基板上塗布非晶質PZT材料膜(旋轉塗布處理)。
接著，藉由熱板來將基板例如加熱至200~ 250℃。藉由此，來將非晶質PZT材料膜中之水分等除去(乾燥處理)。
接著，在將假燒成處理室內作了真空排氣之後，藉由氣體導入機構來將假燒成處理室設為真空氛圍或者是在氮氛圍或惰性氣體氛圍下而設為常壓，並藉由燈管加熱器來將基板上之非晶質PZT材料膜加熱至所期望之溫度(例如300℃~600℃)，藉由此來進行假燒成(假燒成處理)。
之後，藉由反覆進行複數次(例如20次)之上述旋轉塗布處理、乾燥處理、假燒成處理之工程，係能夠在基板上形成將複數之膜作了層積的非晶質PZT材料膜。若是反覆次數越多，則係能夠在基板上形成越厚的PZT材料膜(例如膜厚為2μm以上)。另外，在本實施形態中，雖係依序進行旋轉塗布處理、乾燥處理、假燒成處理，但是，係亦可並不進行乾燥處理地而進行旋轉塗布處理、假燒成處理。
接著，藉由以燈管加熱器來將基板上之非晶質PZT材料膜加熱至所期望之溫度(例如600℃~700℃，較理想為650℃)，而進行結晶化處理。藉由此，係能夠在基板上形成結晶化了的PZT膜。
接著，與進行基板之背面洗淨同時地來進行基板之邊緣洗淨。針對此，於以下作詳細說明。另外，圖1以及圖2(A)、(B)，係為對於與進行包含有藉由溶膠凝膠法而在Si基板11上所成膜的PZT膜12之基板10 之背面洗淨同時地來進行基板10之邊緣洗淨的工程作示意性展示之圖。
如同圖1以及圖2(A)中所示一般，藉由一面使基板10如同箭頭15一般地來旋轉一面以邊緣洗淨噴嘴(未圖示)來對於基板10之背面供給PZT溶解用水溶液13，來將基板10之背面洗淨。此時，PZT溶解用水溶液的一部分13a，係藉由離心力而被甩飛至基板10之外側。與此背面洗淨同時地，如同圖2(B)中所示一般，PZT溶解用水溶液13，係藉由離心力和毛細管現象而被供給至基板10之PZT膜12的邊緣處。藉由此，PZT膜12之邊緣係被溶解。由於PZT膜12之邊緣的膜厚係被形成為較厚，因此，係將該較厚的部份藉由PZT溶解用水溶液13來溶解並除去。
PZT溶解用水溶液，係為包含鹽酸之水溶液，詳細而言，係為以水作為主成分並包含有10%以下之鹽酸和1%以下之氟化鈉的水溶液。
若依據本實施形態，則由於係能夠藉由PZT溶解用水溶液而一次性地進行基板之背面洗淨和PZT膜12之邊緣洗淨，因此，相較於如同先前技術一般之在每次的旋轉塗布處理中均進行邊緣洗淨處理的情形，係能夠縮短處理時間。例如，若是假設本實施形態之同時進行背面洗淨和邊緣洗淨的處理時間係為10秒，則相較於先前技術之在邊緣洗淨處理中需要耗費35分鐘的情形，係能夠大幅度地縮短處理時間。故而，係成為能夠將在量產鐵 電體膜時的製造成本降低。
另外，在本實施形態中，雖係作為鐵電體膜而使用PZT膜12，並在溶解PZT膜12之工程中使用PZT溶解用水溶液13，但是，係亦可使用PZT膜以外之鐵電體膜，於此情況，係只要在溶解鐵電體膜之邊緣的工程中使用PZT溶解用水溶液以外的鐵電體膜溶解用水溶液即可。
又，在上述之本發明之各種形態中，當提到在特定之B(以下，稱作「B」)之上(或之下)形成特定之C(以下，稱作「C」)(被形成有C)時，係並不被限定於在B之上(或之下)而直接形成C(被形成有C)的情況，而亦包含有在B之上(或之下)而在不會對於本發明之其中一種形態之作用效果造成阻礙的範圍內來隔著其他物體而形成C(被形成有C)的情況。
10‧‧‧基板
11‧‧‧Si基板
12‧‧‧PZT膜
13‧‧‧PZT溶解用水溶液

Claims (4)

  1. 一種鐵電體膜的製造方法，其特徵為，係具備有：在基板上塗布鐵電體材料膜之塗布工程；和對於前述基板上之前述鐵電體材料膜進行假燒成之假燒成工程；和藉由對於前述假燒成工程後之前述鐵電體材料膜進行熱處理來在前述基板上形成作了結晶化的鐵電體膜之結晶化工程；和在前述結晶化工程之後，藉由一面使前述基板旋轉一面對於前述基板之背面供給鐵電體膜溶解用水溶液，來將前述基板之背面洗淨，並且將前述基板上之前述鐵電體膜之邊緣溶解之工程。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之鐵電體膜的製造方法，其中，在前述假燒成工程與前述結晶化工程之間，係具備有藉由反覆進行前述塗布工程、前述假燒成工程而在前述基板上層積並形成複數之鐵電體材料膜之工程。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之鐵電體膜的製造方法，其中，前述鐵電體膜溶解用水溶液，係包含有鹽酸。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中之任一項所記載之鐵電體膜的製造方法，其中，前述鐵電體膜，係為PZT膜。
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