JPS62214167A - 圧電薄膜の製造方法 - Google Patents
圧電薄膜の製造方法Info
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- JPS62214167A JPS62214167A JP61059971A JP5997186A JPS62214167A JP S62214167 A JPS62214167 A JP S62214167A JP 61059971 A JP61059971 A JP 61059971A JP 5997186 A JP5997186 A JP 5997186A JP S62214167 A JPS62214167 A JP S62214167A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明はシリコン基板あるいは酸化シリコン薄膜を設
けたシリコン基板上のＣ軸配向が良好な及び内部応力が
小さな圧電薄膜のうちとくに窒化アルミニウム薄膜の低
温における製造方法に関するものである。
けたシリコン基板上のＣ軸配向が良好な及び内部応力が
小さな圧電薄膜のうちとくに窒化アルミニウム薄膜の低
温における製造方法に関するものである。
（従来の技術）
従来、窒化アルミニウム薄膜は化学気相成長法、スパッ
タリング法等によりシリコン基板、サファイア基板上に
成長がおこなわれてきた。たとえば１、窒化アルミニウ
ムをシリコン基板に成長させる場合、化学気相法では約
６００℃以上の基板温度が必要であるが、スパッタリン
グ法では基板加熱なしでも膜は形成できる（織田他：電
子通信学会技術研究報告ＵＳ７９−５２（１９７９）４
１．）。
タリング法等によりシリコン基板、サファイア基板上に
成長がおこなわれてきた。たとえば１、窒化アルミニウ
ムをシリコン基板に成長させる場合、化学気相法では約
６００℃以上の基板温度が必要であるが、スパッタリン
グ法では基板加熱なしでも膜は形成できる（織田他：電
子通信学会技術研究報告ＵＳ７９−５２（１９７９）４
１．）。
サファイア基板で６００℃以上の温度で単結晶膜が得ら
れたという報告もあるが、サファイア基板は高価であり
、他のデバイスと一体化するという点からはサファイア
よりシリコンの方が有利であるし、圧電性を利用するデ
バイスでは単結晶膜でなくても良好なＣ軸配向性を有し
ていれば良い。
れたという報告もあるが、サファイア基板は高価であり
、他のデバイスと一体化するという点からはサファイア
よりシリコンの方が有利であるし、圧電性を利用するデ
バイスでは単結晶膜でなくても良好なＣ軸配向性を有し
ていれば良い。
（発明が解決しようとする問題点）
化学気相法で成膜する場合には高温が必要で、プロ・セ
ス上で不純物の拡散等の問題が生じる危険性があり、ま
たシリコン基板上に二酸化シリコン膜が存在する場合に
は熱膨張の差で大きな歪が生じる。一方、シリコン基板
上にスパッタリング法によって基板加熱をせずに成膜し
た場合にはＣ軸配向性が悪くなり、その結果、圧電性を
示す電気機械結合係数が小さくなるという問題があった
。
ス上で不純物の拡散等の問題が生じる危険性があり、ま
たシリコン基板上に二酸化シリコン膜が存在する場合に
は熱膨張の差で大きな歪が生じる。一方、シリコン基板
上にスパッタリング法によって基板加熱をせずに成膜し
た場合にはＣ軸配向性が悪くなり、その結果、圧電性を
示す電気機械結合係数が小さくなるという問題があった
。
本発明の目的は、この問題点を解決した窒化アルミニウ
ム薄膜の製造法を提供することにある。
ム薄膜の製造法を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
この発明の要旨とするところは、シリコン基板あるいは
二酸化シリコン膜が形成されたシリコン基板を１５０℃
以上２５０℃以下の温度範囲に加熱し、その上に圧電薄
膜（とくに窒化アルミニウム薄膜）を成長させるもので
ある。
二酸化シリコン膜が形成されたシリコン基板を１５０℃
以上２５０℃以下の温度範囲に加熱し、その上に圧電薄
膜（とくに窒化アルミニウム薄膜）を成長させるもので
ある。
この窒化アルミニウム薄膜はシリコン基板あるいは二酸
化シリコン基板を高真空中で加熱した後、アルゴンと窒
素ガスを導入しアルミニウムターゲットを用いて反応性
スパッタリング法で成長させることが重要な点である。
化シリコン基板を高真空中で加熱した後、アルゴンと窒
素ガスを導入しアルミニウムターゲットを用いて反応性
スパッタリング法で成長させることが重要な点である。
（作用）
１５０℃以上２５０℃以下の基板加熱はそれはと高温で
なく、ＩＣ等の製造プロセスにおいてはかなり低温領域
に入り、たとえ窒化アルミニウム薄膜とシリコン基板と
の間に二酸化シリコンが存在したとしても熱膨張による
歪はきわめて小さいと期待される。
なく、ＩＣ等の製造プロセスにおいてはかなり低温領域
に入り、たとえ窒化アルミニウム薄膜とシリコン基板と
の間に二酸化シリコンが存在したとしても熱膨張による
歪はきわめて小さいと期待される。
一方、基板を多少加熱したことによって基板の表面で成
膜時において窒化アルミニウムの原子あるいは分子は拡
散により再配列されやすくなり、良好なＣ軸配向性が得
られ、大きな電気機械結合係数が得られる。しかし、温
度を上げすぎると熱膨張や再配列が強すぎるためのＣ軸
配向性の悪化等の問題が生じてくる。よって、最適の基
板温度というのが存在するのである。
膜時において窒化アルミニウムの原子あるいは分子は拡
散により再配列されやすくなり、良好なＣ軸配向性が得
られ、大きな電気機械結合係数が得られる。しかし、温
度を上げすぎると熱膨張や再配列が強すぎるためのＣ軸
配向性の悪化等の問題が生じてくる。よって、最適の基
板温度というのが存在するのである。
（実施例）
以下、実施例により高周波マグネトロンスパッタによる
成膜及び膜の特性について説明する。
成膜及び膜の特性について説明する。
高真空に排気される真空槽内には上部に基板ホルダーと
基板加熱し−タがあり、その前面をシャッタで遮断され
るようにシリコン基板が基板ホルダー上に配置され、そ
の下方に高純度アルミニウムターゲットが水冷されたマ
グネット上に配置されており、真空槽の側面には反応ガ
ス導入パイプがバリアプルリークパルプを通して配置さ
れている。
基板加熱し−タがあり、その前面をシャッタで遮断され
るようにシリコン基板が基板ホルダー上に配置され、そ
の下方に高純度アルミニウムターゲットが水冷されたマ
グネット上に配置されており、真空槽の側面には反応ガ
ス導入パイプがバリアプルリークパルプを通して配置さ
れている。
まず、真空槽内を２Ｘ１０−７Ｔｏｒｒ以下の高真空に
排気した後、基板加熱ヒータによって基板を約２００℃
にする。その後、高純度のアルゴンと窒素１：１の組成
のガスを導入し、バリアプルリークパルプ及びメインパ
ルプを調節して５Ｘ１０−３Ｔｏｒｒの圧力にする。基
板上に薄膜を形成する前に高周波電力２００Ｗで３０分
間アルミニウムターゲットの表面をきれいにするために
シャッタとターゲット間で放電させて、ブリスパッタを
行なう。その後、高周波電力を１５０Ｗにし、基板の前
にあるシャッタを開いて基板上に窒化アルミニウム薄膜
を形成する。膜の成長速度は高周波電力、窒素分圧及び
全ガス圧に依存するが、アルゴン−窒素１：１１５０Ｗ
。
排気した後、基板加熱ヒータによって基板を約２００℃
にする。その後、高純度のアルゴンと窒素１：１の組成
のガスを導入し、バリアプルリークパルプ及びメインパ
ルプを調節して５Ｘ１０−３Ｔｏｒｒの圧力にする。基
板上に薄膜を形成する前に高周波電力２００Ｗで３０分
間アルミニウムターゲットの表面をきれいにするために
シャッタとターゲット間で放電させて、ブリスパッタを
行なう。その後、高周波電力を１５０Ｗにし、基板の前
にあるシャッタを開いて基板上に窒化アルミニウム薄膜
を形成する。膜の成長速度は高周波電力、窒素分圧及び
全ガス圧に依存するが、アルゴン−窒素１：１１５０Ｗ
。
５ Ｘ １０＝Ｔｏｒｒの時的０．７ｐｍ／ｈｒである
。
。
以上のようにして形成した薄膜とそれ以外の基板温度の
場合で形成した膜との違いについて述べる。
場合で形成した膜との違いについて述べる。
第１図は基板温度を変化した時の窒化アルミニウム薄膜
のＣ軸配向性を示すパラメタであるＸ線ロッキング曲線
における標準偏差値（σ）を示しており、その値が小さ
いほどＣ軸配向性が良い。一方、第２図は窒化アルミニ
ウム薄膜の内部応力の値を基板温度に対して図示したも
のである。図から明らかなように１５０℃以上２５０℃
以下の基板温度の場合が最も良好な値である。
のＣ軸配向性を示すパラメタであるＸ線ロッキング曲線
における標準偏差値（σ）を示しており、その値が小さ
いほどＣ軸配向性が良い。一方、第２図は窒化アルミニ
ウム薄膜の内部応力の値を基板温度に対して図示したも
のである。図から明らかなように１５０℃以上２５０℃
以下の基板温度の場合が最も良好な値である。
また、２００℃の基板温度で成膜した窒化アルミニウム
薄膜と基板加熱していない場合の膜に対する圧電性を示
す電気機械結合係数をシリコン基板上の窒化アルミニウ
ム薄膜の表面上にアルミニウムで１対のくし型電極を設
けて、その表面波特性から測定したところ、ｋｈ＝１（
表面波の波数に、薄膜の厚さｈ）の場合、基板加熱なし
のときの電気機械結合係数は約３．９％で２００℃の基
板温度のときの電気機械結合係数は約５％という値とな
った。
薄膜と基板加熱していない場合の膜に対する圧電性を示
す電気機械結合係数をシリコン基板上の窒化アルミニウ
ム薄膜の表面上にアルミニウムで１対のくし型電極を設
けて、その表面波特性から測定したところ、ｋｈ＝１（
表面波の波数に、薄膜の厚さｈ）の場合、基板加熱なし
のときの電気機械結合係数は約３．９％で２００℃の基
板温度のときの電気機械結合係数は約５％という値とな
った。
（発明の効果）
このように、本方法により作成した窒化アルミニウム薄
膜において、Ｃ軸配向性及び膜中の内部応力が極めて改
善され、その結果、大きな電気機械結合係数が得られる
ことがわかる。
膜において、Ｃ軸配向性及び膜中の内部応力が極めて改
善され、その結果、大きな電気機械結合係数が得られる
ことがわかる。
この発明はこのように、シリコン基板あるいは二酸化シ
リコンを形成したシリコン基板上に良質の窒化アルミニ
ウム薄膜を成長させることができるようにしたもので、
窒化アルミニウムを用いた圧電素子等への諸種の応用に
活用が期待できるものである。
リコンを形成したシリコン基板上に良質の窒化アルミニ
ウム薄膜を成長させることができるようにしたもので、
窒化アルミニウムを用いた圧電素子等への諸種の応用に
活用が期待できるものである。
Claims (2)
- （１）シリコン基板あるいは二酸化シリコン薄膜が設け
られたシリコン基板を１５０℃以上２５０℃以下の範囲
の温度に加熱し、その上に圧電薄膜を成長させることを
特徴とする圧電薄膜の製造方法。 - （２）圧電薄膜は窒化アルミニウムである特許請求の範
囲第１項記載の圧電薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61059971A JPS62214167A (ja) | 1986-03-17 | 1986-03-17 | 圧電薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61059971A JPS62214167A (ja) | 1986-03-17 | 1986-03-17 | 圧電薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62214167A true JPS62214167A (ja) | 1987-09-19 |
Family
ID=13128564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61059971A Pending JPS62214167A (ja) | 1986-03-17 | 1986-03-17 | 圧電薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62214167A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07228969A (ja) * | 1994-02-18 | 1995-08-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 圧力測定機能を有する複合材料 |
| KR20020007212A (ko) * | 2000-07-19 | 2002-01-26 | 무라타 야스타카 | 박막, 박막 제조 방법 및 전자 소자 |
| US7477001B2 (en) * | 2005-03-24 | 2009-01-13 | Sony Corporation | Piezoelectric resonator element and method of manufacturing same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5715482A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of thin zinc oxide piezoelectric film |
-
1986
- 1986-03-17 JP JP61059971A patent/JPS62214167A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5715482A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of thin zinc oxide piezoelectric film |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07228969A (ja) * | 1994-02-18 | 1995-08-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 圧力測定機能を有する複合材料 |
| KR20020007212A (ko) * | 2000-07-19 | 2002-01-26 | 무라타 야스타카 | 박막, 박막 제조 방법 및 전자 소자 |
| US6931701B2 (en) | 2000-07-19 | 2005-08-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing a thin film |
| US7477001B2 (en) * | 2005-03-24 | 2009-01-13 | Sony Corporation | Piezoelectric resonator element and method of manufacturing same |
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