[發(fā)明專利]壓電器件及其制備和使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180074423.2
• 申請(qǐng)日: 2011-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN103918096B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·錢德蘭;M·S·拉馬錢德拉·勞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 印度馬德拉斯理工學(xué)院
• 主分類號(hào): H01L41/083
• 分類號(hào): H01L41/083;H01L41/18;H03H9/25
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;劉久亮

提供了制造壓電器件的方法。該方法能夠包括提供基板并且在基板的第一表面上形成納米金剛石。方法還能夠包括在納米金剛石層上沉積壓電層。

背景技術(shù)

已知壓電器件并且在各種應(yīng)用中使用壓電器件。通常，這樣的器件包括與硅基半導(dǎo)體集成為一體的壓電材料層(例如，鋯鈦酸鉛(PZT)層)并且這樣的混合結(jié)構(gòu)用于諸如微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器和致動(dòng)器、表面聲波(SAW)器件和非易失性存儲(chǔ)器器件的應(yīng)用。然而，硅基器件具有諸如環(huán)境溫度操作的限制以及如絕緣體與硅基板之間的界面擴(kuò)散以及形成自然二氧化硅層的其它問題。

某些壓電器件采用金剛石結(jié)構(gòu)，與硅基器件相比，其具有相對(duì)較高的熱導(dǎo)率、較大的帶隙以及較高的電阻率。此外，金剛石具有基本上較高的聲波速率并且將金剛石基板與壓電材料層集成為一體提供了制造可以用于高頻應(yīng)用的SAW器件的可能性。

不幸的是，由于諸如PZT層的壓電材料層與金剛石基板之間的熱膨脹錯(cuò)配導(dǎo)致難以在不使用諸如鈦酸鉑或鈦酸鍶的緩沖層的情況下在金剛石基板上沉積壓電材料層。特別地，難以在金剛石基板上形成鈣鈦礦相PZT層。通常，焦綠石PZT的形成是直接在金剛石基板上沉積的PZT層中的主要相。然而，焦綠石PZT沒有展現(xiàn)出壓電或鐵電性質(zhì)，從而使其不適合用于器件制造。

發(fā)明內(nèi)容

上面的概述僅是說明性的且并不旨在以任意方式表示限制。除了如上描述的說明性方面、實(shí)施方式和特征，通過參考附圖和下面的詳細(xì)描述將顯見其他方面、實(shí)施方式和特征。

簡(jiǎn)要而言，根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種制造壓電器件的方法。該方法包括提供基板以及在基板的第一表面上形成納米金剛石層。該方法還包括在納米金剛石層的第一表面上沉積壓電層。

根據(jù)另一方面，提供了一種制造壓電器件的方法。該方法包括提供金剛石基板并且在金剛石基板的第一表面上沉積鋯鈦酸鉛層，從而鋯鈦酸鉛是晶體鈣鈦礦相層。

根據(jù)另一方面，提供了一種壓電器件。該壓電器件包括基板。在基板的第一表面上沉積有納米金剛石層并且在納米金剛石層的第一表面上沉積有鈣鈦礦壓電層。

根據(jù)另一方面，提供了一種使用壓電器件作為表面聲波器件的方法。該方法包括提供壓電器件。壓電器件包括基板、沉積在基板的第一表面上的納米金剛石層和沉積在納米金剛石層的第一表面上的鈣鈦礦壓電層。該方法還包括在壓電器件的鈣鈦礦壓電層上沉積叉指換能器層。

附圖說明

圖1是制造壓電器件的方法的實(shí)施方式的示例性流程圖。

圖2是使用圖1的方法制造的示例性壓電器件。

圖3是基礎(chǔ)硅基板上形成的NCD層上沉積的鈣鈦礦PZT層的示例性X射線衍射(XRD)圖案。

圖4是基礎(chǔ)硅基板上形成的NCD層上沉積的PZT層的示例性場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。

圖5是基礎(chǔ)硅基板上形成的NCD層上沉積的PZT層的示例性拉曼光譜。

圖6是基礎(chǔ)硅基板上形成的NCD層上沉積的PZT層的示例性原子力顯微鏡(AFM)圖像。

圖7是基礎(chǔ)硅基板上形成的NCD層上沉積的PZT層的電流-電壓特性的圖形表示。

具體實(shí)施方式

在下面的詳細(xì)說明中，參照附圖，這些附圖形成了本說明書的一部分。在附圖中，除非上下文另行說明，否則相似的符號(hào)通常標(biāo)識(shí)相似的部件。在具體說明書、附圖和權(quán)利要求中描述的例示性實(shí)施方式不意味著為限制。在不脫離本文表現(xiàn)的主題的精神或范圍的情況下，可利用其它實(shí)施方式，并且可以進(jìn)行其它改變。容易理解的是，如本文總體描述的和附圖例示的本公開的各個(gè)方面，可以按照各種不同的配置來布置、替換、組合和設(shè)計(jì)，其在這里是明確地設(shè)想到的。