[发明专利]附带铁电膜的硅基板

说明书

在基板主体(11)上通过溶胶‑凝胶法而形成的PZT系的铁电膜(12)中的残余应力为﹣14MPa～﹣31MPa，且铁电膜(12)结晶取向于(100)面。

技术领域

本发明涉及一种在硅制的基板主体上，通过溶胶-凝胶法而形成锆钛酸铅(PZT)系的铁电膜的硅基板。另外，本国际申请主张基于2013年5月13日申请的日本专利申请第100967号(日本专利申请2013﹣100967)的优先权，并将日本专利申请2013﹣100967的所有内容援用于本国际申请中。

背景技术

以往，在该种基板主体上通过溶胶-凝胶法而形成铁电膜的硅基板，被用在薄膜电容装置、电容器(Capacitor)、集成无源器件(Integrated Passive Device)等复合电子组件。然而，在上述以往的基板主体上通过溶胶-凝胶法形成铁电膜的方法，由于在基板主体上形成铁电膜时所产生的膜收缩、或基板主体及铁电膜的热膨胀系数的不同，而存在铁电膜形成后硅基板翘曲加大的问题。并且硅基板的翘曲过大，则在铁电膜的烧成时发生温度不均的情况，因此无法形成较厚的铁电膜，且存在铁电膜中的残余应力发生变动的问题。

为了消除这些缺点，已揭示有在基板的表面(一面)形成电极层(第1层或电路层)及PZT层(铁电层)，在其背面(另一面)形成应力平衡层(第2层或应力缓和层)的铁电薄膜(例如参照专利文献1)。在该铁电薄膜，作为基板使用在表面形成有Si氧化膜的Si制基板。并且电极层通过由Ti构成的基底层与由Pt构成的电极图案层而构成，该Pt在基底层上以规定电极图型而形成，基底层的厚度为50nm左右，电极图案层的厚度为200nm左右。然而，作为基底层，还可以使用TiO2。进而PZT层由包含Pb、Zr、Ti的材料形成，且以结晶化的状态形成100nm～5μm左右的厚度。该PZT层通过将每一层为120～130nm的薄膜层叠多层，而能够实现上述的厚度。

在形成如此构成的铁电薄膜时，在使用了公知的Si基板制造技术等而形成的基板的表面(一面)，将形成电极层的基底层的Ti，与形成电极图案层的Pt，按顺序通过溅镀法等的方法进行成膜。并且，应力平衡层也将形成Ti层的Ti，与形成Pt层的Pt按顺序通过溅镀等的方法而在基板的背面(另一面)进行成膜。而且以覆盖电极层的方式形成PZT层。在形成该PZT层时，首先将以规定的配合比含有Pb、Zr及Ti的溶胶-凝胶溶液，以旋涂法等的方法涂布于电极层上。其次，通过将涂布于该电极层上的溶胶-凝胶溶液在100～150℃下保持2分钟使其干燥后，在200～450℃下保持5分钟使其热分解，进而在550～800℃下保持1～10分钟进行热处理从而使其结晶化。如此，重复多次溶胶-凝胶溶液的涂布、干燥、热分解及热处理，通过层叠多层，形成规定厚度的PZT层。

在如此形成的铁电薄膜中，通过设置应力平衡层(第2层或应力缓和层)，能够解除电极层(第1层或电路层)及PZT层(铁电层)的残余应力而予以缓和，因此能够抑制铁电薄膜的翘曲。其结果，能够防止PZT层(铁电层)的破裂或剥离等。具体而言，使用应力平衡层时，能够将在形成PZT层后的铁电薄膜的状态下的残余应力较低地抑制在43.2MPa～139.3MPa的范围。

专利文献1：日本专利公开2007﹣123683号公报(段落[0012]～[0016]、[0019]、[0020]、[0035]、图1、图5)

然而，在上述以往的专利文献1所示的铁电薄膜中，为了抑制该铁电薄膜的翘曲，在与形成PZT层的基板表面相反一侧的背面，必须将由Ti层及Pt层构成的应力平衡层通过溅镀法等形成，存在制造工作量增大的问题。并且，在上述以往的专利文献1所示的铁电薄膜中，在形成PZT层后的铁电薄膜的状态下的拉伸残余应力为43.2MPa～139.3MPa，存在拉伸残余应力仍较大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种附带铁电膜的硅基板，在与形成铁电膜的基板主体表面相反侧的背面未形成应力平衡层的状态下，通过减少铁电膜中的残余应力，能够抑制硅基板发生翘曲。