壓電體薄膜的製造方法以及經該製造方法所製造的壓電體薄膜的製作方法

2024-02-24 07:34:15

專利名稱：壓電體薄膜的製造方法以及經該製造方法所製造的壓電體薄膜的製作方法
技術領域：
本發明涉及壓電體薄膜的製造方法，尤其涉及對基板上具備了添加有鈧的氮化鋁薄膜的壓電體薄膜進行製造的製造方法。
背景技術：
利用壓電現象來工作的器件被運用於廣泛的領域中，在強烈需求小型化和省電化的可攜式電話機等可攜式設備中，其運用正在拓廣。作為其一例，可以舉出 IF(Intermediate Frequency 中頻)和 RF(Radio Frequency 射頻)用濾波器等。關於 IF及RF用濾波器的具體例，例如有採用了聲表面波諧振器(SAWR =Surface Acoustic Wave Resonator)的濾波器，即SAW濾波器。SAff濾波器中使用的諧振器利用經固體表面傳播的聲波來工作，隨著設計和生產技術的提高，SAff濾波器滿足了用戶的嚴格需求。然而，隨著利用頻率的高頻化，SAff濾波器的特性提高已接近極限。對此，目前正在開發用以取代SAW濾波器的採用有薄膜體聲波諧振器(FBAR: Film Bulk Acoustic Resonator)的 FBAR 濾波器，該 FBAR 濾波器是 RF-MEMS(Radio Frequency-Micro Electro Mechanical System MM - W^MM^t) 牛白勺胃巾―禾中。RF-MEMS是近年正受到矚目的技術，其是將MEMS運用於RF前端(front-end)的技術。MEMS主要是將微小機械結構製作在半導體基板上，由此製作極小的促動器、傳感器、諧振器等器件的技術。作為RF-MEMS器件其中之一的FBAR濾波器是藉助諧振器工作的濾波器，該諧振器採用了表現出壓電響應性的薄膜的厚度縱向振動模式。即，FBAR濾波器中採用的諧振器利用了以下的現象壓電體薄膜根據輸入的高頻電信號而引起厚度上的縱向振動，且該振動在薄膜的厚度方向上引起諧振。因此FBAR濾波器能夠在吉(Giga)赫茲頻帶進行諧振。具有該特性的FBAR濾波器實現了低損耗，並能夠在廣闊的頻域進行工作，還實現了可攜式設備進一步的小型化和省電化。另外，FBAR濾波器以外的、作為RF-MEMS器件的RF-MEMS電容器以及RF-MEMS開關等，也通過運用壓電現象而實現了高頻帶上的低損耗、高阻斷、低失真。專利文獻1中還揭示了能在具備添加有作為第3成分的鈧的氮化鋁薄膜的壓電體薄膜中，獲得良好的壓電響應性。(現有技術文獻)專利文獻1 日本國專利申請公開公報「特開2009-010926號公報」 ；2009年1月
15日公開。

發明內容

然而，在專利文獻1所記載的壓電體薄膜中，在把鈧的原子數和氮化鋁薄膜中鋁的原子數的總量設為100原子％時，若鈧的原子數處於35原子％ 40原子％的範圍內，則壓電響應性與不含有鈧時相比，出現了降低(參照圖1的(b))。即，專利文獻1中記載的壓電體薄膜仍有改良的餘地。本發明是鑑於上述的問題而研發的，目的在於提供一種可製造壓電體薄膜的製造方法，其中，該壓電體薄膜具備了添加有鈧的氮化鋁薄膜，且鈧的原子數即使處於35原子％ 40原子％的這一範圍內，壓電響應性與不含鈧時的情況相比，也不會下降。〈用以解決問題的方案〉對於鈧的原子數即使處於35原子％ 40原子％的範圍內，壓電響應性也不下降的壓電體薄膜的製造方法，本發明的發明者們進行了銳意的研討。結果發現，通過將濺射鈧和鋁時的基板溫度控制在某溫度範圍內，壓電體薄膜上的壓電響應性便不會發生下降，由此完成了本發明。本發明是基於本領域的新穎見解而完成的，包括有以下的發明。為解決上述的問題，本發明的壓電體薄膜的製造方法是，基板上具備含鈧的氮化鋁薄膜的製造方法，其特徵在於，包含濺射工序在至少含有氮氣的環境下，用鋁和鈧進行濺射，使得在將鈧原子數與所述氮化鋁薄膜中的鋁原子數的總量設為100原子％時的鈧含有率，處於0. 5原子％ 50原子％的範圍內；並且在所述濺射工序中，所述基板的溫度處於 5°C 450°C的範圍內。通過上述技術結構，在將鈧原子數與氮化鋁薄膜中的鋁原子數的總量設為100原子％時，即使鈧含有率為35原子％ 40原子％，也能夠防止壓電體薄膜的壓電響應性發生下降。另外，即使鈧含有率為35原子％ 40原子％，也能夠使壓電響應性比不含有鈧的氮
化鋁薄膜高。由此，不必在壓電體薄膜的製造中仔細地設定鈧含有率，因此具有容易製造具備含鈧的氮化鋁薄膜的壓電體薄膜的這一效果。即，能夠降低所製造的壓電體薄膜的不良品發生率。〈發明效果〉如上所示的，在本發明的壓電體薄膜的製造方法中，在至少含有氮氣的環境下用鋁和鈧進行濺射，使得在將鈧原子數與氮化鋁薄膜中的鋁原子數的總量設為100原子％時的鈧含有率，處於0. 5原子％ 50原子％的範圍內。並且，濺射時的基板溫度處於5°C 450°C的範圍內。由此，即使鈧含有率為35原子％ 40原子％，也能夠防止壓電響應性低於不含鈧時的壓電響應性。本發明的其他目的、特徵和優點在以下的記述中將會十分明了。另外，本發明的益處將通過以下結合附圖的說明而變得明確。


圖1是表示本發明的壓電體薄膜中的鈧含有率與壓電響應性之間的關係的圖， (a)表示的是濺射工序時的基板溫度為400°C時的情況，(b)表示的是濺射工序時的基板溫度為580°C時的情況。圖2是表示本發明的壓電體薄膜的X射線衍射強度的圖，(a)表示的是改變濺射工序時的基板溫度時的情況，(b)表示的是改變鈧含有率時的情況。圖3是，基於實施例1中製作的壓電體薄膜的X射線衍射譜、以及比較例1中製作的壓電體薄膜的X射線衍射譜所算出的參數的圖，(a)表示的是含&氮化鋁的結晶晶格的c軸上長度，(b)表示的是含&氮化鋁的X射線搖擺曲線的FWHM(Full Width at Half Maximum :半峰寬)。圖4是表示用原子力顯微鏡所測定的實施例2以及比較例2中的表面粗糙度和結晶顆粒徑的圖；(a)表示的是基板溫度為5801且&含有率為0原子％時的情況；(b)表示的是基板溫度為580°C且Sc含有率為36原子％時的情況；(c)表示的是基板溫度為580°C 且Sc含有率為43原子％時的情況；(d)表示的是基板溫度為400°C且Sc含有率為0原子％ 時的情況；(e)表示的是基板溫度為400°C且Sc含有率為36原子％時的情況；(f)表示的是基板溫度為4001且&含有率為43原子％時的情況；(g)表示的是濺射時的基板溫度分別為400°C和580°C時的，Sc含有率與含&氮化鋁的顆粒徑之間的關係圖。圖5是表示基板溫度為常溫(20 V )、200 V、400 V、450 V、500 V、580 °C時的，鈧含有率為42%的含鈧氮化鋁薄膜的壓電響應性的圖。
具體實施例方式以下，參照圖1的(a)和(b)、圖2的(a)和(b)來說明本發明的壓電體薄膜。在說明本發明的壓電體薄膜之前，以下先說明本說明書等中使用的術語等。本發明的壓電體薄膜當用在利用壓電現象工作的壓電元件中時，其具體用途便無特別限定。例如能夠用在SAW器件或RF-MEMS器件中。在此，本說明書等中的「壓電體」是指，具備了根據施加的力學性應力來產生電位差的性質的，即具備壓電性(以下也稱壓電響應性)的物質。另外，「壓電體薄膜」是指具備上述性質的薄膜。此外，本說明書等中的「原子％」是指原子百分率。在本說明書等中，除了有特別指定，原子％均是指在將鈧原子數和鋁原子數的總量設為100原子％時的，鈧原子數量和鋁原子數量。換而言之是指含有鈧的氮化鋁中的，鈧原子的濃度和鋁原子的濃度。另外，在本說明書中，將鈧相對於氮化鋁的含有率作為鈧的原子％。以下對此進行說明。對於含有鈧的氮化鋁薄膜(以下也稱含&氮化鋁薄膜)，有時也使用通式 k/lh^式中，X表示鈧的含有率，其範圍是0.005 0.5)來表達。例如，鈧的含有率為 10原子％的氮化鋁薄膜表達為，McaiciAla9QN」。(壓電體薄膜的結構)以下就本發明的壓電體薄膜的結構進行說明。在本發明的壓電體薄膜的基板上， 形成有含&氮化鋁薄膜。在將鈧原子數和鋁原子數的總量設為100原子％時，含&氮化鋁薄膜含有ο. 5原子％ 50原子％的範圍的鈧。基板只要能夠在&氮化鋁薄膜不發生變形的前提下維持住含&氮化鋁薄膜，便無特變限定。關於基板的材料，例如能夠使用單晶矽(Si)，或使用在單晶Si等基材的表面上形成有矽、金剛石以及其他多晶膜的材料。另外，本發明的壓電體薄膜的X射線搖擺曲線的FWHM優選為3. 2度以下。使得X 射線搖擺曲線的FWHM為3. 2度以下的鈧含有率為，0. 5原子％ 45原子％。因此，換而言之，優選本發明的壓電體薄膜的鈧含有率為0. 5原子％ 45原子％。關於壓電體薄膜的X射線搖擺曲線的測定條件等詳細內容，將在後文中敘述，因此在此省略其說明。另外，本發明的壓電體薄膜的表面粗糙度Ra優選是小於1. 2nm的值。X射線搖擺曲線的FWHM為3. 2度以下，且壓電體薄膜的表面粗糙度Ra是小於 1.2nm的值，這就意味著結晶配向度較高。即，通過使X射線搖擺曲線的FWHM、以及壓電體薄膜的表面粗糙度處在上述的各範圍內，結晶朝向同一方向的程度便增高，因此能夠提高壓電體薄膜的壓電響應性。(壓電體薄膜的製造方法)接下來說明本發明的壓電體薄膜的製造方法。本發明的壓電體薄膜的製造方法包含濺射工序在包含氮氣( )的環境下(例如在氮氣(N2)環境下，或在氮氣(N2)和氬氣(Ar)的混合氣環境下)，用鋁和鈧在基板(例如矽(Si)基板)上進行濺射，使得在將鈧原子數和氮化鋁薄膜中鋁原子數的總量設為100原子％時的鈧含有率，落在0. 5原子％ 50原子％的範圍內。另外，在本發明的壓電體薄膜的製造方法中，濺射工序時的基板溫度為5°C 450°C。而在該溫度範圍內，濺射工序時的基板溫度優選200°C 400°C，最優選 400 "C。將濺射工序時的基板溫度設為5°C 450°C，並用濺射來形成薄膜，由此便能夠形成緊密性優越且純度高的含&氮化鋁薄膜。通過將濺射工序時的基板溫度設為5°C 450 0C，與鈧含有率為0 %的氮化鋁薄膜的壓電響應性相比，鈧含有率落在35原子％ 40原子％範圍內的氮化鋁薄膜的壓電響應性能夠提高。另外，通過將濺射工序時的基板溫度設為200°C 400°C，能夠防止現有技術中發生的，在鈧含有率35原子％ 40原子％的範圍下的壓電響應性下降。由此，能夠進一步降低所製造的壓電體薄膜中的不良品發生率，從而能夠提高壓電體薄膜的製造品質。另外，在濺射工序中，使用鈧和鋁即可，優選同時濺射鈧和鋁。通過同時濺射鈧和鋁，鈧和鋁便不會發生部分偏多，從而能夠形成均勻分布的含Sc氮化鋁薄膜。(濺射工序的詳細內容基板溫度)接下來，對濺射工序時的基板溫度的範圍進行說明。在本發明的壓電體薄膜的製造中，在濺射工序時，基板溫度的溫度範圍為常溫 450°C。在該溫度範圍當中，如上所述的，最優選將濺射工序時的基板溫度設為400°C。以下，對基板溫度之所以最優選400°C的導出理由作簡單的說明。圖2的(a)表示的是使在矽基板上形成&α43Α1。.57Ν薄膜時的基板溫度，在27°C 580°C的區間內改變時的 X射線衍射強度。在此，X射線衍射強度是用Mac Science株式會社製造的M03X-HF來測定的。如圖2的(a)所示，在基板溫度27°C 400°C的區間中，在37. 00°處觀測到了單個的峰，且在4001時，該峰達到最大。而在基板溫度超過5001時，於36.06°和37. 30°這兩個角度上觀測到了峰，且峰的大小發生了減少。在基板溫度為580°C時，雖然在37. 30° 處再次觀測到了單個的峰，但峰的大小進一步發生了減少。如上所述，圖2的(a)表明了以下情況基板溫度為400°C時，峰為最大；基板溫度超過500°C時，峰的位置向高角度處遷移，且峰的大小發生減少。換而言之，基板溫度為 400°C時，含&氮化鋁的結晶性為最高，基板溫度超過500°C時，結晶的晶格常數c變短。本說明書等中的「常溫」是指JIS標準(日本工業標準JIS Z 8703)所規定的溫度，所表達的溫度範圍為20°C 士 15°C (即5°C 35°C )。(濺射工序的詳細內容鈧含有率)接著，對含&氮化鋁薄膜中的鈧的含有率進行說明。含&氮化鋁薄膜中的鈧的含有率優選落在0. 5原子％ 50原子％的範圍內，進一步優選落在35原子％ 43原子％的範圍內，最優選是43原子％。在此需要說明的是，即使是不含有鈧(即Sc含有率為0原子％ )的氮化鋁，也表現出一定程度的壓電響應性(圖1的(a))。因此，為了超越鈧含有率為0原子％時的壓電響應性，將本發明的壓電體薄膜的含&氮化鋁薄膜中的鈧含有率設定為0. 5原子％ 50 原子％。以下，對之所以優選43原子％的導出理由，作簡單的說明。圖2的(b)表示的是， 在0原子％ 55原子％的區間內改變鈧含有率時的X射線衍射強度的變化。與上述同樣， X射線衍射強度是用Mac Science株式會社製造的M03X-HF來測定的。如圖2的(b)所示，在鈧含有率達到41原子％之前，隨著鈧含有率的增加，X射線衍射強度也增加。然而在鈧含有率達到45原子％以上時，X射線衍射強度急劇地下降。圖 2的(b)表明了 在鈧含有率為43原子％時，峰為最大。另外，隨著鈧含有率的增加，峰的位置先向角度2 θ的減小方向遷移，然後，當鈧含有率為37原子％以上時，峰的位置向角度2 θ的增大方向遷移。該些現象表明了，含& 氮化鋁薄膜的結晶是纖鋅礦型結構且具有c軸配向。接下來，參照圖1的(a)，說明一下將濺射工序時的基板溫度設定為400°C，且在0 原子％ 55原子％的區間內改變鈧含有率時的壓電響應性。關於圖1的(a)所示數據的測定方法，將在後文的實施例1中詳述，因此在此省略詳細說明。圖1的(a)表明了以下情況隨著鈧含有率從0原子％增加到43原子％，壓電響應性也增加。在鈧含有率達到43原子％時，壓電體薄膜的壓電響應性為最大值(約^pC/ N)。該值比現有技術中採用基板溫度580°C時的壓電響應性(約25pC/N)要大。另外，如圖1的(a)所示，本發明的壓電體薄膜與現有技術中的具備含&氮化鋁薄膜的壓電體薄膜不同的是，在鈧含有率為35原子％ 40原子％的區間中不會發生壓電響應性下降。接下來，說明一下將鈧含有率控制在0. 5原子％ 50原子％的範圍內的手法。為了將鈧含有率控制在0. 5原子％ 50原子％的範圍內，在濺射工序中，若將鋁的靶功率密度固定在7. 9ff/cm2的範圍內，則將鈧的靶功率密度控制在0. 05ff/cm2 lOW/cm2的範圍內即可。本說明書等中的「靶功率密度」是指濺射功率除以靶面積而得的值。另外，在本發明的壓電體薄膜的製造方法中，由於是同時濺射鈧和鋁，因此存在鈧的靶功率密度和鋁的靶功率密度這2種靶功率密度。在本說明書等中，在僅是稱「靶功率密度」時，除了有特別指明，均指鈧的靶功率密度。靶功率密度處於0. 05ff/cm2 lOW/cm2的範圍內時，相當於是指鈧含有率處於0. 5
原子％ 50原子％的範圍內。若要將鈧含有率控制為35原子％ 40原子％，則將靶功率密度控制在6. 5W/ cm2 8. 5ff/cm2的範圍內即可。
此外，在濺射工序中，只要基板溫度處於常溫 450°C的範圍內，且靶功率密度處於上述的範圍內，便不對其他條件進行限定。例如，濺射壓力和濺射時間可以根據所要製作的壓電體薄膜來適宜地設定。(經本發明的製造方法所製作的壓電體薄膜的優點)如上所述，將具備含&氮化鋁薄膜的壓電體薄膜的在濺射工序時的基板溫度控制在常溫 450°C的範圍內，則不但能夠防止鈧含有率為35原子％ 40原子％時所發生的壓電響應性下降，還能夠使鈧含有率為35原子％ 40原子％的壓電體薄膜的壓電響應性比不含&的氮化鋁薄膜高。由此，在具備含&氮化鋁薄膜的壓電體薄膜的製造上，可不必仔細設定&的含有率，所以能夠更容易地製造具備被提高了壓電響應性的含&氮化鋁薄膜的壓電體薄膜。另外，在工業性生產具備含&氮化鋁薄膜的壓電體薄膜時，由於不必仔細設定& 的含有率，因此能夠降低壓電體薄膜的製造成本。另外，能夠降低所製造的壓電體薄膜中的不良品發生率，因此能夠提高壓電體薄膜的製造品質。另外，在本發明的壓電體薄膜的製造方法中，進一步優選上述濺射工序中的上述基板的溫度處於200°C 400°C的範圍內。通過上述技術結構，能夠防止現有技術中具備含鈧的氮化鋁薄膜的壓電體薄膜中所發生的，35原子％ 40原子％的鈧含有率範圍下的壓電響應性下降。由此，能夠進一步降低所製造的壓電體薄膜中的不良品發生率，因此具有能提高壓電體薄膜的製造品質的效果。在本發明的壓電體薄膜的製造方法中，進一步優選上述濺射工序中的上述基板的溫度為400°C。通過上述技術結構，能夠進一步提高具備含鈧的氮化鋁薄膜的壓電體薄膜的壓電響應性最大值。在本發明的壓電體薄膜的製造方法中，優選在上述濺射工序中，以使上述鈧含有率處於35原子％ 40原子％的範圍內的形式，進行濺射。此外，經本發明的製造方法所製造的壓電體薄膜也包含在本發明的範疇內。另外，優選所製造的壓電體薄膜的X射線搖擺曲線的半峰寬為3. 2度以下。另外，所製造的壓電體薄膜的表面的算術平均粗糙度優選是小於1. 2nm的值。〔實施例1〕(添加有鈧的氮化鋁薄膜的製作方法)在氮氣環境下，對矽基板濺射鋁和鈧，由此在矽基板上製作了含Sc氮化鋁薄膜使用二重RF磁反應性濺射裝置(ULVAC公司製造的MPS系列)進行了濺射。濺射條件為基板溫度400°C、氮氣濃度40%、顆粒成長壓力0. 251^。此時，對著直徑50. 8mm的靶，分別以160W的靶功率濺射了鋁和鈧。另外，將濺射反應室減壓到1.2X10_6Pa以下後，導入了 99.999 %的氬氣和 99. 999%的氮氣。在進行蒸鍍前，在與蒸鍍條件相同的條件下，對靶進行了 3分鐘的濺射。所製作的含&氮化鋁薄膜中的鈧含有率是根據能量分散型X射線螢光分析裝置 (Horida公司製造的EX-320X)的分析結果來算出的。
(壓電響應性的測定方法)使用壓電計(Piezoptest公司製造的PM100)，以0. 25N的加權、IlOHz的頻率，測定了所製作的含Sc氮化鋁薄膜的壓電響應性。(用X射線進行結晶結構分析)所製作的含&氮化鋁薄膜中的含&氮化鋁的結晶結構以及結晶配向，是通過以 CuK α射線為X射線源的全自動X射線衍射裝置(Mac Science株式會社製造的M03X-HF) 來測定的。根據所測定的X射線衍射譜，計算了結晶晶格的c軸上長度。另外還測定了 X射線搖擺曲線的半峰寬(FWHM)。〔比較例1〕除了將濺射時的矽基板的溫度設為580°C以外，其他均按照與實施例1同樣的製造方法，製作了含&氮化鋁薄膜。另外，對按照與實施例1同樣的製造方法而製得的含&氮化鋁薄膜的壓電響應性進行了測定。此外，用與實施例1同樣的方法，對結晶晶格的C軸上長度以及X射線搖擺曲線的半峰寬(FWHM)也作了測定。〔實施例1以及比較例1的測定結果〕圖1的(a)表示了在實施例1中測定的壓電響應性，圖1的(b)表示了在比較例 1中測定的壓電響應性。圖1的(a)表明了，通過將濺射工序時的基板溫度設為400°C，能夠防止基板溫度設為580°C時所發生的，35原子％ 40原子％的&含有率下的壓電響應性下降。另外，如圖1的(a)所示，確認到將基板溫度設為400°C時所製得的含&氮化鋁薄膜，不但能防止35原子％ 40原子％的&含有率下的壓電響應性下降，而且與不含有鈧時相比，壓電響應性得以了提高。圖3的(a)和(b)表示的是，基於實施例1中製作的含Sc氮化鋁薄膜的X射線衍射譜、以及比較例1中製作的含Sc氮化鋁薄膜的X射線衍射譜而算出的參數，圖3的(a) 表示的是所製作的含&氮化鋁的結晶晶格的c軸上長度，圖3的(b)表示的是所製作的含 Sc氮化鋁的X射線搖擺曲線的FWHM(半峰寬)。如圖3的(a)所示，無論是在實施例1 (基板溫度400°C )中，還是在比較例1中 (基板溫度580°C )，當&含有率超過30原子％時，晶格常數c均發生了急劇下降。然而就伴隨&含有率的增加而發生的晶格常數c的值增減而言，在實施例1與比較例1之間卻幾乎沒有差別。然而關於X射線搖擺曲線的FWHM，如圖3的(b)所示，在實施例1和比較例1之間卻有很大的差別。在實施例1(基板溫度400°C)中，隨著&含有率的增加，FWHM逐漸降低，當&含有率超過43原子％時，FWHM的值急劇地增加。另一方面，在比較例1(基板溫度580°C )中，FWHM的值在&含有率超過30原子％時急劇地增加，而在&含有率超過35 原子％時急劇地減少。而後，與實施例1同樣，在&含有率超過43原子％時，再次急劇地增加。搖擺曲線的FWHM是使用Mac Science株式會社製造的全自動X射線衍射裝置 (MXP3VA-B型)來測定的。在X射線衍射裝置中，使用Cu-Ka作為X射線源，狹縫參數為D ；S ；R 0.3°。〔實施例2〕分別對濺射時的基板溫度為400°C，鈧含有率為0原子％、36原子％、43原子％的含&氮化鋁薄膜的表面粗糙度，進行了測定。另外，還對含&氮化鋁的顆粒尺寸(顆粒徑)進行了測定。表面粗糙度是用原子力顯微鏡(AFM)來測定的。本說明書等中的「表面粗糙度」是指算術平均粗糙度(Ra)。關於表面粗糙度的測定，使用了株式會社SII製造的SPI3800N，以及使用了奧林巴斯公司的SN-AF-Ol (長100微米，頻率34kHz，彈性常數0. 08N/m)來作為懸臂。〔比較例2〕除了將濺射時的基板溫度定為580°C以外，其他均與實施例2同樣地測定了含Sc 氮化鋁薄膜的表面粗糙度以及顆粒徑。〔實施例2以及比較例2的測定結果〕實施例2以及比較2中所測定的表面粗糙度的結果如圖4的(a) (g)所示。圖 4的(a) (g)是，用原子力顯微鏡測定的實施例2以及比較例2中的表面粗糙度和結晶顆粒徑的圖，(a)表示的是基板溫度為580°C且&含有率為0原子％時的情況；(b)表示的是基板溫度為5801且&含有率為36原子％時的情況；(c)表示的是基板溫度為5801且& 含有率為43原子％時的情況；(d)表示的是基板溫度為4001且&含有率為0原子％時的情況；(e)表示的是基板溫度為4001且&含有率為36原子％時的情況；(f)表示的是基板溫度為4001且&含有率為43原子％時的情況。另外，圖4的(g)表示的是濺射時的基板溫度為400°C和580°C時的，Sc含有率與含&氮化鋁的顆粒徑之間的關係。圖4的(g)表明了基板溫度較高時，顆粒徑也較大。另外，還表明了不論基板溫度如何，顆粒徑均隨著鈧含有率的增加而增大。另外，如圖4的(a)和(d)、圖4的(c)和(f)所示，當鈧含有率為0原子％和43原子％時，無論基板溫度是400°C還是580°C，表面粗糙度均幾乎無差別。然而，如圖4的(b) 和(e)所示，當鈧含有率為36原子％時，基板溫度400°C時的表面粗糙度為0. 5nm，而基板溫度580°C時的表面粗糙度為2. 7nm。另外，如圖4的(g)所示，當基板溫度為580°C且鈧含有率為36原子％時，顆粒的尺寸變得不均勻。從圖4的(a) (g)可知，基板溫度設為580°C時的含&氮化鋁薄膜中發生的、35 原子％ 40原子％的鈧含有率下的壓電響應性下降，是因顆粒成長的不均勻性所導致的。〔實施例3〕對濺射時的基板溫度分別為常溫(20°C )、200°C、400°C、45(rC、50(rC、58(rC時的工c含有率為37原子％的含Sc氮化鋁薄膜的壓電響應性，進行了測定。除了含Sc氮化鋁薄膜的製造中的基板溫度，其他條件以及壓電響應性的測定條件均與實施例1相同。圖5是表示基板溫度為常溫(20°0、200°〇、4001、4501、5001、5801時的壓電響應性的圖。如圖5所示，從常溫起，到400°C為止，壓電響應性隨著基板溫度的增加而增加，並在400V時表現出最大值。當基板溫度超過400°C時，壓電響應性急劇減少，而在達到500V 時，壓電響應性變為比Sc含有率為0原子％的氮化鋁薄膜的壓電響應性低的值。根據圖5所示的結果可知，通過使濺射時的基板溫度處於常溫(20°C) 450°C的範圍內，能夠防止 35原子％ 40原子％的&含有率下的壓電響應性比&含有率為0原子％時的壓電響應性還低的現象。發明的詳細說明中所敘述的具體實施方式
或實施例僅僅是揭示本發明技術內容的示例，本發明並不限於上述具體示例，不應對本發明進行狹義的解釋，上述具體實施方式
或實施例可在本發明的精神和權利要求的範圍內進行各種變更來實施。〈工業上的利用可能性〉經本發明的製造方法所製造的壓電體薄膜可較好地用在例如RF-MEMS器件等利用壓電現象來工作的器件中。另外，具備有經本發明的製造方法所製造的壓電體薄膜的 RF-MEMS器件，能夠較好用於可攜式電話等小型、高性能的電子設備類。
權利要求
1.一種壓電體薄膜的製造方法，所述壓電體薄膜在其基板上具備含鈧的氮化鋁薄膜， 該製造方法的特徵在於包含濺射工序在至少含有氮氣的環境下，用鋁和鈧進行濺射，使得在將鈧原子數與所述氮化鋁薄膜中的鋁原子數的總量設為100原子％時的鈧含有率，處於0. 5原子％ 50原子％的範圍內；並且在所述濺射工序中，所述基板的溫度處於5°C 450°C的範圍內。
2.根據權利要求1所述的製造方法，其特徵在於在所述濺射工序中，所述基板的溫度處於200°C 400°C的範圍內。
3.根據權利要求1或2所述的製造方法，其特徵在於 在所述濺射工序中，所述基板的溫度為400°C。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的製造方法，其特徵在於在所述濺射工序中，以使所述鈧含有率處於35原子％ 40原子％的範圍內的形式，進行濺射。
5.一種壓電體薄膜，其特徵在於是通過權利要求1至4中任意一項所述的製造方法來製造的。
6.根據權利要求5所述的壓電體薄膜，其特徵在於 X射線搖擺曲線的半峰寬為3. 2度以下。
7.根據權利要求5或6所述的壓電體薄膜，其特徵在於 表面的算術平均粗糙度是小於1. 2nm的值。
全文摘要
本發明的具備含鈧的氮化鋁薄膜的壓電體薄膜的製造方法包含在至少含有氮氣的環境下用鈧和鋁進行濺射的濺射工序。在本發明的製造方法的濺射工序中，在基板溫度為5℃～450℃的範圍下，以使鈧含有率處於0.5原子％～50原子％的範圍內的形式，進行濺射。
文檔編號H03H3/02GK102474234SQ20108002860
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月30日 優先權日2009年7月1日
發明者加納一彥, 敕使河原明彥, 秋山守人 申請人:株式會社電裝, 獨立行政法人產業技術綜合研究所