[发明专利]电介质薄膜的成膜方法

说明书

技术领域

本发明涉及电介质薄膜的成膜方法。

背景技术

当前，采用锆钛酸铅（Pb（Zr，Ti）O₃、PZT）等強电介质的压电元件应用于喷墨头、加速度传感器等MEMS（Micro　Electro　Mechanical　Systems：微电子机械系统）技术。

图4是表示（100）/（001）取向的PZT薄膜、（111）取向的PZT薄膜的压电特性的曲线图。已知（100）/（001）取向的PZT薄膜显示出比（111）取向的PZT薄膜更大的压电特性。

下面对已有的电介质薄膜的成膜方法进行说明。

形成压电元件时，对于要成膜的衬底采用在带热氧化膜的Si衬底上依序预先层叠了作为紧贴层的Ti薄膜和作为下部电极层的贵金属薄膜的衬底。贵金属薄膜为Pt或Ir薄膜，优先取向于（111）面。

图5表示对衬底进行加热的发热构件的温度变化。

在抽真空的真空槽内使发热构件在这里升温并保持在640℃，使衬底达到适于形成PZT薄膜的成膜温度。

向真空槽内导入溅射气体，对靶施加交流电压时，被导入的溅射气体发生电离，实现等离子体化。等离子体中的离子溅射靶的表面，从靶射出PZT颗粒。

从靶射出的PZT颗粒的一部分射向被加热的衬底的表面，在衬底的贵金属薄膜上形成PZT薄膜。

形成规定膜厚的PZT薄膜后，停止对靶施加电压，停止导入溅射气体。使发热构件降温并保持于400℃，使衬底冷却。

图6表示用已有的电介质薄膜的成膜方法在Pt薄膜上形成的PZT薄膜的中央部（Center）、外缘部（Edge）、中央部与外缘部之间的中间部（Middle）3个部位的X射线衍射图案。可知形成的PZT薄膜优先向（111）方向取向。

也就是说，已有的电介质薄膜成膜方法中存在难以形成（100）/（001）取向的PZT薄膜的问题。

在先技术文献                                                

专利文献1 : 日本特开2007－327106号公报 

专利文献2 : 日本特开2010－084180号公报 

专利文献3 : 日本特开2003－081694号公报。

发明内容

发明要解决的问题

本发明是为解决上述已有技术的缺陷而创作的，其目的在于，提供能够形成（100）/（001）取向的PZT薄膜的电介质薄膜的成膜方法。

解决问题的手段

本发明的发明者推测，在已有的成膜方法中，在PZT薄膜成膜的初期，由于Pb会向贵金属薄膜方向扩散、或再蒸发这样的影响，在PZT薄膜上发生Pb缺损形成TiO₂，在TiO₂/贵金属的薄膜上形成的PZT薄膜优先取向于（111）方向，并发现通过在贵金属薄膜上预先形成PbO的种子层，能够实现上述目的。

根据这样的见解作出的本发明是具有在已抽真空的真空槽内一边加热衬底一边对锆钛酸铅（PZT）的靶施加电压进行溅射，在上述衬底的表面形成PZT薄膜的成膜工序的电介质薄膜的成膜方法，该方法在上述成膜工序之前具有使PbO气体附着于上述衬底的表面以形成种子层的种子层形成工序。

本发明是电介质薄膜的成膜方法，是在上述种子层形成工序中，在上述真空槽内对化学结构中含有Pb和O的释放源进行加热，使上述释放源放出PbO气体的电介质薄膜的成膜方法。

本发明是电介质薄膜的成膜方法，是在上述种子层形成工序中，一边使上述释放源放出PbO气体一边将不与PbO反应的惰性气体导入上述真空槽内的电介质薄膜的成膜方法。

本发明是电介质薄膜的成膜方法，是在上述种子层形成工序中，将上述释放源加热到比上述成膜工序中的上述衬底的温度高的温度的电介质薄膜的成膜方法。

本发明是电介质薄膜的成膜方法，是在上述种子层形成工序中，将上述释放源加热到比上述成膜工序中的上述衬底的温度高50℃以上的温度的电介质薄膜的成膜方法，

本发明是电介质薄膜的成膜方法，是所述衬底在表面上具有优先向（111）面取向的Pt、Ir中的任一贵金属薄膜的电介质薄膜的成膜方法。

发明效果

由于能够在（111）取向的Pt薄膜或Ir薄膜上形成（100）/（001）取向的PZT薄膜，因此能够得到比以往压电特性大的压电元件。

附图说明