[發明專利]壓電體薄膜的制造方法以及經該制造方法所制造的壓電體薄膜

有效

• 申請號: 201080028605.1
• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN102474234A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 秋山守人;加納一彥;敕使河原明彥
• 申請（專利權）人: 獨立行政法人產業技術綜合研究所;株式會社電裝
• 主分類號: H03H3/02
• 分類號: H03H3/02;C23C14/06;H03H9/17
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李冬梅;蘇蕾

技術領域

本發明涉及壓電體薄膜的制造方法，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制造的制造方法。

背景技術

利用壓電現象來工作的器件被運用于廣泛的領域中，在強烈需求小型化和省電化的便攜式電話機等便攜式設備中，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。關于IF及RF用濾波器的具體例，例如有采用了聲表面波諧振器(SAWR：Surface?Acoustic?Wave?Resonator)的濾波器，即SAW濾波器。

SAW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，SAW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，SAW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濾波器的采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：射頻-微電機械系統)器件的其中一種。

RF-MEMS是近年正受到矚目的技術，其是將MEMS運用于RF前端(front-end)的技術。MEMS主要是將微小機械結構制作在半導體基板上，由此制作極小的促動器、傳感器、諧振器等器件的技術。

作為RF-MEMS器件其中之一的FBAR濾波器是借助諧振器工作的濾波器，該諧振器采用了表現出壓電響應性的薄膜的厚度縱向振動模式。即，FBAR濾波器中采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，并能夠在廣闊的頻域進行工作，還實現了便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

<本發明所要解決的問題>

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，若鈧的原子數處于35原子％～40原子％的范圍內，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余地。

本發明是鑒于上述的問題而研發的，目的在于提供一種可制造壓電體薄膜的制造方法，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于35原子％～40原子％的這一范圍內，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>

對于鈧的原子數即使處于35原子％～40原子％的范圍內，壓電響應性也不下降的壓電體薄膜的制造方法，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范圍內，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。本發明是基于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制造方法是，基板上具備含鈧的氮化鋁薄膜的制造方法，其特征在于，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，處于0.5原子％～50原子％的范圍內；并且在所述濺射工序中，所述基板的溫度處于5℃～450℃的范圍內。

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制造中仔細地設定鈧含有率，因此具有容易制造具備含鈧的氮化鋁薄膜的壓電體薄膜的這一效果。即，能夠降低所制造的壓電體薄膜的不良品發生率。