JP4997439B2 - 圧電素子及びmemsデバイスの製造方法 - Google Patents
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JapaneseJournal of Applied Physics, vol.42, pp.6139-6142, (2003) Journal ofApplied Physics, vol.89, pp.1497-1505, (2001) Applied PhysicsLetters, vol.75, pp.334-336, (1999)
(1)圧電体層をエッチング、特にウエットエッチングする場合は、圧電体層が必要以上にエッチングされ、結果として上部電極が下部電極にまで垂れ、電気的ショートを引き起こしてしまう。
(2)エッチング後の圧電体層の側壁がエッチング時のダメージのために非晶質化してしまい、これが圧電体の圧電特性を低下させてしまう(上掲非特許文献3参照)。
(3)エッチング時のプラズマ環境により圧電体層の側壁から水素が侵入し、これが圧電体を還元して圧電特性を低下させてしまう。
・ 基板上に、前記下部電極の材料となる下部導電層・前記圧電体の材料となる圧電体層・前記上部電極の材料となる上部導電層を、この順序で形成するステップと、
・ 前記上部電極の形状を定める第1のマスクパターンを有する第1のエッチングマスクを用いて前記上部導電層をエッチングするステップと、
・ 前記圧電体薄膜の形状の形状を定める第2のマスクパターンを有する第2のエッチングマスクを用いて前記圧電体層をエッチングして前記圧電体を形成するステップと、を備え、
・ 前記第2のマスクパターンは、前記第1のマスクパターンの全領域を、その内部に収めうる形状を有することを特徴とする。
・ 前記エッチングされるウエハの前記表面をフォトレジストで被膜する第1ステップと、
・ ドライエッチング装置への設置に用いるダミーウエハに拡散ポンプ用オイルを塗布する第2ステップと、
・ 前記フォトレジストで被膜された面と、前記拡散ポンプ用オイルが塗布された面とを貼り合わせることによって、前記エッチングされるウエハに前記ダミーウエハを貼り合わせる第3ステップと、
・ 前記ドライエッチング装置によって前記エッチングされるウエハのドライエッチングを行なう第4ステップと、
を有することを特徴とする。
(1)圧電体層をエッチング、特にウエットエッチングする場合は、圧電体層が必要以上にエッチングされ、結果として上部電極が下部電極にまで垂れ、電気的ショートを引き起こしてしまう。
(2)エッチング後の圧電体層の側壁がエッチング時のダメージのために非晶質化してしまい、これが圧電体の圧電特性を低下させてしまう(Applied Physics Letters, vol.75, pp.334-336, (1999))。
(3)エッチング時のプラズマ環境により圧電体層の側壁から水素が侵入し、これが圧電体を還元して圧電特性を低下させてしまう。
203 弾性基板
205 下部電極
207 第1の圧電素子構造の圧電体薄膜
209 第1の圧電素子構造の上部電極
211 第2の圧電素子構造の下部電極
213 第2の圧電素子構造の圧電体薄膜
215 第2の圧電素子構造の上部電極
501 カンチレバー
503 シリコン基板
505 埋め込みシリコン酸化膜
507 表面シリコン層
509 シリコン酸化膜
Claims (6)
- 第1の上部電極と第1の下部電極との間に第1の圧電体を挟んだ第1の構造物を、弾性基体上に、前記第1の下部電極が前記弾性基体側となるように設けると共に、第2の上部電極と第2の下部電極との間に第2の圧電体を挟んだ第2の構造物を、前記第2の下部電極が前記弾性基体側となるように、且つ、前記第1の下部電極と前記第2の下部電極が接しないように、且つ、前記第1の圧電体と前記第2の圧電体が接しないように、前記弾性基体上に設けた圧電素子であって、
前記第1の構造物が、互いに平行となる2本の腕部を有し、前記第2の構造物が、前記2本の腕部の間に配されることを特徴とする圧電素子。 - 前記第1の構造物及び/又は前記第2の構造物における、前記圧電体が前記上部電極に対向する面において、前記圧電体が前記上部電極より大きな表面積を有すると共に、前記上部電極と前記圧電体とが、前記上部電極の外周全域に亘り、段差構造を呈することを特徴とする、請求項1に記載の圧電素子。
- 前記段差構造における前記圧電素子の段部の幅が0.5μm以上であることを特徴とする、請求項2に記載の圧電素子。
- 請求項1に記載の圧電素子を製造する方法であって、
前記弾性基体上に前記第1の下部電極及び第2の下部電極の材料となる下部導電層・前記第1の圧電体及び第2の圧電体の材料となる圧電体層・前記第1の上部電極及び第2の上部電極の材料となる上部導電層を、この順序で形成するステップと、
前記第1の上部電極及び第2の上部電極の形状を定める第1のマスクパターンを有する第1のエッチングマスクを用いて前記上部導電層をエッチングするステップと、
前記第1の圧電体及び第2の圧電体の形状の形状を定める第2のマスクパターンを有する第2のエッチングマスクを用いて前記圧電体層をエッチングして前記第1の圧電体及び第2の圧電体を形成するステップと、を備え
前記第2のマスクパターンは、前記第1のマスクパターンの全領域を、その内部に収めうる形状を有する、
ことを特徴とする、製造方法。 - 請求項1に記載の圧電素子が形成されたウエハを、裏面からドライエッチングにより貫通させることによりMEMSデバイスを製造する方法であって、
前記エッチングされるウエハの前記表面をフォトレジストで被膜する第1ステップと、
ドライエッチング装置への設置に用いるダミーウエハに拡散ポンプ用オイルを塗布する第2ステップと、
前記フォトレジストで被膜された面と、前記拡散ポンプ用オイルが塗布された面とを貼り合わせることによって、前記エッチングされるウエハに前記ダミーウエハを貼り合わせる第3ステップと、
前記ドライエッチング装置によって前記エッチングされるウエハのドライエッチングを行なう第4ステップと、
を有することを特徴とする、製造方法。 - 前記第2ステップにおいて、前記ダミーウエハにフォトレジストで被膜した後、該被膜された面に前記拡散ポンプ用オイルを塗布することを特徴とする、請求項5に記載の製造方法。
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