[发明专利]压电元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用了传感器或压电驱动器等中用到的压电薄膜的压电元件的制造方法。

背景技术

具有钙钛矿型结构(perovskite structure)的强电介质压电薄膜具有优异的介电性/压电性/热电性，期望能广泛应用于各种传感器、压电驱动器、换能器等的压电装置中。强电介质的压电薄膜内部具有自发极化，当其受到外压时，由于该变形引起极化电荷发生变化，检测到电流。且，当压电薄膜上施加电压时，压电薄膜相应发生伸缩。

使用这样的压电薄膜的压电元件可以是这样的结构：在基板上依次积层下部电极层、压电薄膜层、上部电极层而形成的。当此压电元件的下部电极层和上部电极层之间施加电压时，压电薄膜层伸缩，发生机械变形。因此，为了提高压电元件的性能，使压电薄膜层的极化方向与电压施加方向(膜厚方向)一致，这变得很重要。

现有压电元件的制造方法，如图22A～图22E所示。图22A～图22E是表示现有压电元件的制造方法的剖面图。

首先，如图22A所示，在带有二氧化硅基膜的单晶第一基板101上，以铂层、铱层、钛层的顺序用溅射法形成下部电极层102。然后，用反应离子刻蚀法将下部电极层102形成图案，再用sol-gel法将压电薄膜层103形成图案，形成在下部电极层102上。用含有铌镁酸铅的锆钛酸铅(PZT)作为压电薄膜层103。在压电薄膜层103上以钛层、铱层的顺序用溅射法形成上部电极层104，以反应离子刻蚀法使上部电极层104形成图案。

接着，如图22B所示，另一基板或者层105通过粘合层106与第一基板101上的上部电极层104一侧粘合。在此，粘合层106使用了聚酯薄膜层。然后，如图22C所示，通过紫外线(以下称为：UV)灯用UV光照射由聚酯薄膜层构成的粘合层106，以降低粘合强度，将第一基板101从粘合层106剥离。

然后，如图22D所示，预加工的某第二基板108上，通过粘合层107，与下部电极层102粘合。再如图22E所示，通过另一基板或者层105，对粘合层106照射UV光，使粘合层106和上部电极层104之间的粘合强度减弱，从上部电极层104剥离/除去粘合层106以及另一基板或者层105。上述现有压电元件制造方法，例如在特开2000-91656号中得以公开。

然而，上述现有结构中，由于上部电极层104带电而在压电薄膜层103中产生电场，自发极化的极化状态发生变化。由于下述原因导致上部电极层104的带电的发生：静电、加工工序以及干法刻蚀等中使用的等离子体所产生的电荷、以及急剧的温度变化等引起的压电薄膜层103的热电效应(pyroelectric effect)。如果这些带电引起的电场，在极化处理工序之前，产生与极化方向相反的电场，那么在极化处理工序中，使极化与规定方向完全一致就变得很困难。

发明内容

本发明提供一种压电元件制造方法，其通过防止在制造工序过程中发生对压电薄膜层作用的电场，从而能够保证较高压电特性。

本发明的压电元件的制造方法包含第一工序乃至第四工序。第一工序是在基板上顺序积层下部电极层、压电薄膜层以及上部电极层。第二工序是包含干法刻蚀的刻蚀处理。第三工序是向下部电极层和上部电极层之间施加电压，进行极化处理。第四工序是单片化处理为各个压电元件。至少在进行干法刻蚀时，保持下部电极层和上部电极层之间短路。这样，能够提供一种压电元件制造方法，其通过防止上部电极层4带电，从而避免发生对压电薄膜层作用的电场，在极化处理工序中，能够在规定极化方向高度整齐一致，所以保证较高压电特性。

附图说明

图1是表示本发明第一实施例的压电元件的制造方法的流程图。

图2是用于说明同一实施例的压电元件的制造方法的第一工序的剖面图。

图3是用于说明同一实施例的压电元件的制造方法的第一工序的剖面图。

图4是用于说明同一实施例的压电元件的制造方法的第一工序的剖面图。

图5是用于说明同一实施例的压电元件的制造方法的第二工序的剖面图。

图6是用于说明同一实施例的压电元件的制造方法的第二工序的剖面图。

图7是用于说明同一实施例的压电元件的制造方法的第二工序的剖面图。

图8是用于说明同一实施例的压电元件的制造方法的第二工序的剖面图。

图9是用于说明同一实施例的压电元件的制造方法的第二工序的剖面图。

图10是用于说明同一实施例的压电元件的制造方法的第二工序的剖面图。

图11是用于说明同一实施例的压电元件的制造方法的第三工序的剖面图。