[發(fā)明專利]壓電陶瓷濺射靶材、無(wú)鉛壓電薄膜及壓電薄膜元件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710190349.X
• 申請(qǐng)日: 2017-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN107235723A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 東智久;七尾勝;佐野達(dá)二;古川正仁;石井健太
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: TDK株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C04B35/495
• 分類號(hào): C04B35/495;C04B35/48;C23C14/34;H01L41/187
• 代理公司: 北京尚誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11322
• 代理人: 楊琦,沈娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓電陶瓷濺射靶材、無(wú)鉛壓電薄膜以及使用其的壓電薄膜元件。

背景技術(shù)

已知有如果施加電場(chǎng)則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)變和應(yīng)力的顯示所謂的壓電現(xiàn)象的壓電陶瓷。這樣的壓電陶瓷用于驅(qū)動(dòng)器等的振動(dòng)元件、發(fā)聲體或傳感器等。

作為用于上述的壓電陶瓷，最多的是利用具有優(yōu)異的壓電性的鋯鈦酸鉛(Pb(Zr，Ti)O₃)。然而，由于鋯鈦酸鉛含有較多鉛，因此，在最近，由于酸雨而造成的鉛的溶出等對(duì)地球環(huán)境的影響被視作問(wèn)題。因此，要求有代替鋯鈦酸鉛的不含有鉛的壓電陶瓷，根據(jù)這種要求，提出有不含有鉛的各種壓電陶瓷。

另一方面，電子部件要求進(jìn)一步小型化、高性能化以及高可靠性，在壓電部件中也有同樣的傾向。大多壓電部件使用通過(guò)燒結(jié)法制作的塊體，但隨著其厚度變薄，產(chǎn)生用于控制厚度的加工變得極其困難或晶體粒徑的尺寸導(dǎo)致特性劣化這樣的狀況。作為解決其的方法之一，近年來(lái)熱烈地進(jìn)行有關(guān)利用了各種薄膜制作法的壓電薄膜和使用其的元件應(yīng)用的研究。

例如，濺射法是代表性的薄膜制作法。其原理是，在氬等的惰性氣體氣氛中，通過(guò)在沉積薄膜的基板(陽(yáng)極側(cè))和與其相對(duì)的由薄膜形成物質(zhì)構(gòu)成的靶(陰極側(cè))之間施加壓電，從而使離子化后的惰性氣體原子碰撞作為陰極物質(zhì)的靶，利用該能量將靶的構(gòu)成原子敲出，由此在相對(duì)基板上形成薄膜。

在電子部件的微細(xì)化以及利用濺射法的成膜中，要求更高精度·高品質(zhì)的薄膜，在后者，具體來(lái)說(shuō)，高密度·低缺陷薄膜的制作成為課題。特別是在薄膜上產(chǎn)生的缺陷，由于在制成產(chǎn)品時(shí)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生漏電流等不良情況，因此，進(jìn)行了抑制微粒或結(jié)核(nodule)的產(chǎn)生等各種研究。

例如，在專利文獻(xiàn)1中公開了通過(guò)對(duì)鉛類的濺射靶材的制作方法進(jìn)行鉆研，從而在薄膜制作時(shí)抑制微粒的產(chǎn)生并且抑制介電體膜的不良品產(chǎn)生率的方法。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2000-336474號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

然而，即使在無(wú)鉛壓電薄膜的制造中可以充分地抑制微粒的產(chǎn)生，還可以看到產(chǎn)生起因于薄膜的微細(xì)缺陷的漏電流的情況，從而尋求進(jìn)一步的改善。

本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于提供一種在無(wú)鉛壓電薄膜的制造中能夠充分地抑制漏電的發(fā)生的壓電陶瓷濺射靶材。另外，目的在于提供一種使用所述壓電陶瓷濺射靶材成膜而成的無(wú)鉛壓電薄膜以及壓電薄膜元件。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明人對(duì)能夠減少漏電流的產(chǎn)生的方法進(jìn)行了各種研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使特定的元素偏多地存在于構(gòu)成濺射靶材的鈣鈦礦型氧化物晶粒的晶界部分，可以得到優(yōu)質(zhì)的濺射靶材，作為使用其的濺射成膜的結(jié)果，可以充分地抑制無(wú)鉛壓電薄膜的漏電流的發(fā)生。

即，本發(fā)明的壓電陶瓷濺射靶材，其特征在于，所述壓電陶瓷濺射靶材以化學(xué)式(I)：ABO₃所表示的鈣鈦礦型氧化物為主成分，

所述化學(xué)式(I)的A成分至少含有K(鉀)和/或Na(鈉)，

所述化學(xué)式(I)的B成分至少含有Nb(鈮)、Ta(鉭)和Zr(鋯)中的至少一種(但是，必須有Nb(鈮))，

所述壓電陶瓷濺射靶材由多個(gè)晶粒和存在于所述晶粒之間的晶界構(gòu)成，

所述晶界中所述B成分中Nb(鈮)、Ta(鉭)和Zr(鋯)中的至少一種的摩爾比與所述晶粒的晶粒內(nèi)的摩爾比相比多30％以上。

根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種在無(wú)鉛壓電薄膜的制造中能夠充分地抑制漏電流的產(chǎn)生的壓電陶瓷濺射靶材。另外，可以提供一種使用所述壓電陶瓷濺射靶材成膜而成的無(wú)鉛壓電薄膜以及壓電薄膜元件。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明所涉及的壓電陶瓷濺射靶材的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖。

圖2是表示本發(fā)明所涉及的壓電陶瓷濺射靶材的另一個(gè)實(shí)施方式的立體圖。

圖3是表示本發(fā)明所涉及的壓電陶瓷濺射靶材的微細(xì)結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的場(chǎng)發(fā)射型掃描透射電子顯微鏡照片。

圖4是表示使用本發(fā)明所涉及的壓電陶瓷濺射靶材成膜而成的無(wú)鉛壓電薄膜元件的實(shí)施方式的截面圖。

符號(hào)的說(shuō)明：

1、2 壓電陶瓷濺射靶材

10晶粒

20晶界

30晶粒的內(nèi)部

100 基體

200 下部電極

300 無(wú)鉛壓電薄膜

400 上部電極

1000壓電薄膜元件

具體實(shí)施方式