压电薄膜元件的制造方法、压电薄膜元件以及压电薄膜元件用部件技术

提供一种具有表面形态良好、结晶性优异的压电薄膜层的压电薄膜元件的制造方法。压电薄膜元件的制造方法包括：在基板(1)上形成下部电极层(2)的工序；在下部电极层(2)上，以相对较低的成膜温度来形成压电薄膜缓冲层(3)的工序；在压电薄膜缓冲层(3)上，以比压电薄膜缓冲层(3)的成膜温度高的成膜温度来形成压电薄膜层(4)的工序；以及在压电薄膜层(4)上形成上部电极层的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有在下部电极层和上部电极层之间配置有压电薄膜层的构造的压电薄膜元件的制造方法、压电薄膜元件以及压电薄膜元件用部件。
技术介绍
为了推进制动器(actuator)和压电传感器的小型化，提出有各种使用压电薄膜的压电薄膜元件。例如，在下面专利文件I中，公开了图11所示的压电薄膜元件1001。压电薄膜元件1001具有基板1002。在基板1002上，按照以下顺序层叠有下部电极1003、基底电介质薄膜1004、压电薄膜1005、以及上部电极1006。压电薄膜元件1001的制造方法如以下所述。在由Si构成的基板1002上，通过溅射法形成下部电极1003。接着，在下部电极1003上，设基板温度为650°C，通过溅射法来形成由以(Nax2Ky2Liz2)NbO3(0^x2 ^ I,O ^ y2 ^ 1,0 ^ z2 ^ I,x2+y2+z2 = I)表示的碱银氧化物构成的基底电介质薄膜1004。接着，在基底电介质薄膜1004上，设基板温度为650°C，通过溅射法来形成由以(NaxlKylLizl)NbO3(O ^ xl ^ 1,0 ^ yl ^ 1,0 ^ zl ^ I, xl+yl+zl = I)表示的碱银氧化物构成的压电薄膜1005。接着，通过溅射法在上述压电薄膜1005上形成上部电极1006。另外，基底电介质薄膜1004以及压电薄膜1005中的钠组成比是O < x2 < xl。在由上述碱铌氧化物构成的压电薄膜1005的成膜和由作为基底的碱铌氧化物构成的基底电介质薄膜1004的成膜时，使用由于上述钠组成比不同从而组成不同的靶子(target)。在先技术文献专利文献 专利文献I JP 特开 2008-160092专利技术概要专利技术要解决的课题在专利文献I记载的压电薄膜元件的制造方法中，必需准备用于形成基底电介质薄膜1004的靶子和用于形成压电薄膜1005的靶子。由此，存在成本变高这样的问题。进一步地，上述基底电介质薄膜1004以与压电薄膜1005相同的650°C这样的高温来成膜。由此，下部电极1003或者由于热而氧化，或者颗粒彼此合为一体而重新结晶化。因此，存在下部电极1003的表面粗糙这样的问题。如果下部电极1003的表面粗糙，则在下部电极1003上成膜的基底电介质薄膜1004的表面形态恶化。因此，存在在基底电介质薄膜1004上成膜的压电薄膜1005的表面形态也同样恶化这样的问题。本专利技术的目的在于，提供一种能够低价获得具有表面形态良好即表面平滑性优异的压电薄膜层的压电薄膜元件的压电薄膜元件的制造方法。此外，本专利技术的其他目的在于，提供一种压电薄膜的表面形态良好的压电薄膜元件以及压电薄膜元件用部件。
技术实现思路
用于解决课题的手段本专利技术涉及的压电薄膜元件的制造方法是具备在基板上按照以下顺序层叠有下部电极层、压电薄膜缓冲层、压电薄膜层、以及上部电极层的构造的压电薄膜元件的制造方法。本专利技术的制造方法包括在基板上形成下部电极层的工序；在下部电极层上，以比压电薄膜层的成膜温度低的成膜温度来形成压电薄膜缓冲层的工序；在压电薄膜缓冲层上，以比压电薄膜缓冲层的成膜温度高的成膜温度来形成压电薄膜层的工序；以及在压电薄膜层上形成上部电极层的工序。根据本专利技术涉及的压电薄膜元件的制造方法的某特定方面，压电薄膜缓冲层的成膜温度是不至于导致压电薄膜缓冲层结晶化的温度，压电薄膜层的成膜温度是使压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层结晶化的温度。在该情况下，在形成压电薄膜层时，压电薄膜缓冲层·以及压电薄膜层被结晶化，能够形成表面形态更加优异的压电薄膜以及压电薄膜缓冲层。根据本专利技术涉及的压电薄膜元件的制造方法的其他特定方面，压电薄膜缓冲层的成膜温度是下部电极层的成膜温度以下。在该情况下，由于压电薄膜缓冲层的成膜温度较低，所以即使以较高的温度来形成下部电极，表面形态恶化，也能够良好地维持压电薄膜缓冲层的表面形态。因此，形成在压电薄膜缓冲层上的压电薄膜层的表面形态能够为良好。根据本专利技术涉及的压电薄膜元件的制造方法的又一特定方面，作为压电薄膜缓冲层，形成多层的压电薄膜缓冲层。优选，按照使多个压电薄膜缓冲层的成膜温度在从下部电极层侧的压电薄膜缓冲层开始至压电薄膜层侧的压电薄膜缓冲层的方向上阶梯状或者连续地升高的方式，来形成多个压电薄膜缓冲层。在该情况下，能够使压电薄膜层侧的压电薄膜缓冲层的表面形态更加良好，并且能够进一步改善在压电薄膜缓冲层的上面形成的压电薄膜层的表面形态。根据本专利技术涉及的压电薄膜元件的制造方法的又一特定方面，通过溅射法来进行压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层的形成。在压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层的形成都采用溅射法来进行的情况下，能够简化制造方法。优选地，在形成压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层时，使用相同的靶子。在该情况下，由于能够使用一种类的靶子来形成压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层，所以能够降低成本。根据本专利技术涉及的压电薄膜元件的制造方法的进一步限定的方面，压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层具有包含K、Na、以及Nb在内的钙钛矿(perovskite)构造。在该情况下，能够形成无PMPb-free)的压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层。作为这样的压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层的组成，优选地，压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层的组成具有由下述一般式⑴表示的组成。(Kh-wNa^A) (Nb1^cBc)O3式(I)在一般式(I)中，A是由Li、Ag、Ca、Sr、Bi以及Gd构成的至少I种元素，B是从由Ta、Zr、Ti、Al、Sc、Hf构成的组中选择出的至少I种元素，a、b、c处于O < a彡O. 9、O彡b彡O. 3、0彡a+b彡O. 9、0彡c彡O. 3的范围。此外，在本专利技术的制造方法中，压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层，相对于由一般式(I)表示的组成100摩尔％，可以按照10摩尔％以下的比例包含从由Mn、Mg、Zn、Fe、Cu、以及Yb构成的组中选择出的至少I种金属或者该金属氧化物。本专利技术涉及的压电薄膜元件通过本专利技术的压电薄膜元件的制造方法来制造。本专利技术的压电薄膜元件用部件是在压电薄膜元件的制造方法中使用的压电薄膜元件部件，其中，该压电薄膜元件在基板上按照以下顺序层叠有下部电极层、压电薄膜缓冲层、压电薄膜层、以及上部电极层，该压电薄膜元件用部件具备基板；设置在基板上的下部电极层；以及形成在下部电极层上、并且以不至于发生结晶化的成膜温度而形成的压电薄膜缓冲层。本专利技术涉及的压电薄膜元件进一步具备形成在上述压电薄膜元件用部件的压电薄膜缓冲层上的压电薄膜层；以及形成在该压电薄膜层上的上部电极层；并且该压电薄膜层以使压电薄膜层结晶化的温度以上的温度来形成。由此，压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层被结晶化。根据本专利技术的另外的较宽的方面，提供一种压电薄膜元件，该压电薄膜元件具备基板；形成在基板上的下部电极层；形成在下部电极层上、并且具有粒状的结晶的压电薄膜缓冲层；形成在压电薄膜缓冲层上、并且具有柱状的结晶的压电薄膜层；以及形成在压 电薄膜层上的上部电极层。在本专利技术涉及的压电薄膜元件中，上述压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层优选具有包含K、Na、Nb在内的钙钛矿构造。因此，能够形成无Pb的压电薄膜缓冲层以及压电薄膜层。在本专利技术涉及的压电薄膜元件中，优选地，K/Na之比在压电薄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：池内伸介，山本观照，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：
国别省市：