JPH0213833B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0213833B2 JPH0213833B2 JP56134413A JP13441381A JPH0213833B2 JP H0213833 B2 JPH0213833 B2 JP H0213833B2 JP 56134413 A JP56134413 A JP 56134413A JP 13441381 A JP13441381 A JP 13441381A JP H0213833 B2 JPH0213833 B2 JP H0213833B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- piezoelectric thin
- mask
- electrode layer
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はマスク蒸着あるいはマスクスパツタ
リングにより形成する圧電薄膜形電気―機械的変
位変換素子の製造方法に関するものである。
リングにより形成する圧電薄膜形電気―機械的変
位変換素子の製造方法に関するものである。
従来、圧電薄膜形電気―機械的変位変換素子
は、特開昭57―115887号に示されているように、
半導体基体の表面にスパツタリングあるいは蒸着
とフオトリゾグラフイおよびエツチング工程の繰
り返しによりバイモルフ構造を形成したのち、上
記半導体基体にエツチングを施して、上記バイモ
ルフ構造を片持梁状に支持させることを特徴とし
ていた。このため、圧電薄膜層あるいは電極層の
形成毎に、フオトリゾグラフイとエツチング工程
とが必要になり、工程が複雑になると同時に、製
造に長時間を要するという欠点があつた。
は、特開昭57―115887号に示されているように、
半導体基体の表面にスパツタリングあるいは蒸着
とフオトリゾグラフイおよびエツチング工程の繰
り返しによりバイモルフ構造を形成したのち、上
記半導体基体にエツチングを施して、上記バイモ
ルフ構造を片持梁状に支持させることを特徴とし
ていた。このため、圧電薄膜層あるいは電極層の
形成毎に、フオトリゾグラフイとエツチング工程
とが必要になり、工程が複雑になると同時に、製
造に長時間を要するという欠点があつた。
この発明は上記欠点を解消するためになされた
もので、半導体基体の表面に絶縁層からなる片持
梁を形成し、ついでその上にバイモルフ構造をマ
スク蒸着あるいはマスクスパツタリングにより形
成することにより、フオトリゾグラフイおよびエ
ツチング工程を経ずして圧電薄膜形電気―機械的
変位変換素子を製造できる方法を提供することを
目的としている。
もので、半導体基体の表面に絶縁層からなる片持
梁を形成し、ついでその上にバイモルフ構造をマ
スク蒸着あるいはマスクスパツタリングにより形
成することにより、フオトリゾグラフイおよびエ
ツチング工程を経ずして圧電薄膜形電気―機械的
変位変換素子を製造できる方法を提供することを
目的としている。
以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。
明する。
第１図はこの発明の一実施例にかかる圧電薄膜
形電気―機械的変位変換素子の斜視図を、第２図
はその縦断側面図を示す。この素子の製造法とし
て、まずシリコンなどの半導体基体１１の表面に
熱酸化またはCVD法などにより二酸化シリコン
（SiO2）からなる絶縁層１２を形成したのち、フ
オトリゾグラフイおよびエツチング工程により上
記絶縁層１２を部分的にコ字形に開口するととも
に、その開口部１３からピロカテコールなどの異
方性エツチング液により、半導体基体１１にエツ
チングを施し、孔１４を形成することにより、二
酸化シリコンの片持梁１５を形成する。ついで、
マスク蒸着あるいはマスクスパツタリングにより
下部電極層１６、圧電薄膜層１７、上記電極層１
８を順次積層状に形成する。通常、マスク蒸着な
どを行なう場合、まわりこみなどの影響のため、
微細パターンを形成することは困難である。しか
し、この発明においては、半導体基体１１の孔１
４の上に二酸化シリコンの片持梁１５が突き出し
た状態にあるため、蒸着過程において余計な部分
はその孔１４に落下し、二酸化シリコンの片持梁
１５上に堆積した部分のみが下部電極層１６、圧
電薄膜層１７、上部電極層１８を形成することと
なり、マスタによるパターニングを必要としな
い。すなわち、第３図ａは下部電極層形成用マス
ク１９の平面図を、第３図ｂは圧電薄膜層形成用
マスク２０の平面図を、また第３図Ｃは上部電極
層形成用マスク２１の平面図を示すが、それぞれ
のマスク孔１９ａ，２０ａ，２１ａには片持梁１
５の形状をパターニングする必要はない。また、
マスキングは下部電極層１６の圧電薄膜層１７を
介しての上部電極層１８との分離および外部への
結線のための領域２２を確保するためだけに行な
えばよい。上記マスク１９，２０，２１を用いて
下部電極層１６、圧電薄膜層１７、上部電極層１
８を形成したのちは、必要に応じて圧電薄膜層１
７のボーリングを施す。なお上記圧電薄膜層１７
の材料にはBaTiO3（チタン酸バリユーム）、ZnO
（酸化亜鉛）、PZT（チタン酸―ジルコン酸―鉛）
などが用いられ、また電極層１６，１８の材料に
は主としてPt（白金）が用いられる。
形電気―機械的変位変換素子の斜視図を、第２図
はその縦断側面図を示す。この素子の製造法とし
て、まずシリコンなどの半導体基体１１の表面に
熱酸化またはCVD法などにより二酸化シリコン
（SiO2）からなる絶縁層１２を形成したのち、フ
オトリゾグラフイおよびエツチング工程により上
記絶縁層１２を部分的にコ字形に開口するととも
に、その開口部１３からピロカテコールなどの異
方性エツチング液により、半導体基体１１にエツ
チングを施し、孔１４を形成することにより、二
酸化シリコンの片持梁１５を形成する。ついで、
マスク蒸着あるいはマスクスパツタリングにより
下部電極層１６、圧電薄膜層１７、上記電極層１
８を順次積層状に形成する。通常、マスク蒸着な
どを行なう場合、まわりこみなどの影響のため、
微細パターンを形成することは困難である。しか
し、この発明においては、半導体基体１１の孔１
４の上に二酸化シリコンの片持梁１５が突き出し
た状態にあるため、蒸着過程において余計な部分
はその孔１４に落下し、二酸化シリコンの片持梁
１５上に堆積した部分のみが下部電極層１６、圧
電薄膜層１７、上部電極層１８を形成することと
なり、マスタによるパターニングを必要としな
い。すなわち、第３図ａは下部電極層形成用マス
ク１９の平面図を、第３図ｂは圧電薄膜層形成用
マスク２０の平面図を、また第３図Ｃは上部電極
層形成用マスク２１の平面図を示すが、それぞれ
のマスク孔１９ａ，２０ａ，２１ａには片持梁１
５の形状をパターニングする必要はない。また、
マスキングは下部電極層１６の圧電薄膜層１７を
介しての上部電極層１８との分離および外部への
結線のための領域２２を確保するためだけに行な
えばよい。上記マスク１９，２０，２１を用いて
下部電極層１６、圧電薄膜層１７、上部電極層１
８を形成したのちは、必要に応じて圧電薄膜層１
７のボーリングを施す。なお上記圧電薄膜層１７
の材料にはBaTiO3（チタン酸バリユーム）、ZnO
（酸化亜鉛）、PZT（チタン酸―ジルコン酸―鉛）
などが用いられ、また電極層１６，１８の材料に
は主としてPt（白金）が用いられる。
上記のように製造された圧電薄膜形電気―機械
的変位変換素子においては、片持梁１５とその上
の圧電薄膜層１７とこの圧電薄膜層１７の両面の
電極層１６，１８とにより片持梁状の素子ブロツ
ク２３が形成され、かつ上記電極層１６，１８に
より圧電薄膜層１７に電界が加えられることによ
り、素子ブロツク２３の先端部が下方へ変位し、
所定の電気―機械的変位変換作用が行なわれる。
的変位変換素子においては、片持梁１５とその上
の圧電薄膜層１７とこの圧電薄膜層１７の両面の
電極層１６，１８とにより片持梁状の素子ブロツ
ク２３が形成され、かつ上記電極層１６，１８に
より圧電薄膜層１７に電界が加えられることによ
り、素子ブロツク２３の先端部が下方へ変位し、
所定の電気―機械的変位変換作用が行なわれる。
なお上記実施例によれば、上部電極層１８の蒸
着時のまわりこみにより、片持梁１５の側面での
上部電極層１８と下部電極層１６との短絡が心配
されるが、蒸着時の立体角、電極層の膜厚を適当
に選べば、1.25×107v／ｍ程度の高電界にも充分
耐え得るものである。また、二酸化シリコンから
なる片持梁１５は素子ブロツク２３の動作原理
上、圧電薄膜層１７に比較して、同等あるいはそ
れ以下の厚さである必要があるが、支持体として
の機能は充分もちあわせている。
着時のまわりこみにより、片持梁１５の側面での
上部電極層１８と下部電極層１６との短絡が心配
されるが、蒸着時の立体角、電極層の膜厚を適当
に選べば、1.25×107v／ｍ程度の高電界にも充分
耐え得るものである。また、二酸化シリコンから
なる片持梁１５は素子ブロツク２３の動作原理
上、圧電薄膜層１７に比較して、同等あるいはそ
れ以下の厚さである必要があるが、支持体として
の機能は充分もちあわせている。
以上の説明からわかるように、この発明によれ
ば、通常、マスク蒸着などでは困難な微細領域に
圧電薄膜層および電極層を容易に形成できるの
で、フオトリゾグラフイやエツチング工程を省略
して、工程を非常に短縮すると同時に、圧電薄膜
層をウエツト工程にさらす必要がなく、クリーン
な状態に保ちやすいという圧電薄膜形電気―機械
的変位変換素子の製造方法を提供することができ
る。
ば、通常、マスク蒸着などでは困難な微細領域に
圧電薄膜層および電極層を容易に形成できるの
で、フオトリゾグラフイやエツチング工程を省略
して、工程を非常に短縮すると同時に、圧電薄膜
層をウエツト工程にさらす必要がなく、クリーン
な状態に保ちやすいという圧電薄膜形電気―機械
的変位変換素子の製造方法を提供することができ
る。
第１図はこの発明の一実施例にかかる圧電薄膜
形電気―機械的変位変換素子の斜視図、第２図は
同素子の縦断側面図、第３図ａは下部電極層形成
用マスクの平面図、第３図ｂは圧電薄膜層形成用
マスクの平面図、第３図ｃは上部電極層形成用マ
スクの平面図である。 １１…半導体基体、１２…絶縁層、１３…開口
部、１４…孔、１５…片持梁、１６…下部電極
層、１７…圧電薄膜層、１８…上部電極層、１
９，２０，２１…マスク。
形電気―機械的変位変換素子の斜視図、第２図は
同素子の縦断側面図、第３図ａは下部電極層形成
用マスクの平面図、第３図ｂは圧電薄膜層形成用
マスクの平面図、第３図ｃは上部電極層形成用マ
スクの平面図である。 １１…半導体基体、１２…絶縁層、１３…開口
部、１４…孔、１５…片持梁、１６…下部電極
層、１７…圧電薄膜層、１８…上部電極層、１
９，２０，２１…マスク。
Claims (1)
- １ 半導体基体の表面に形成した絶縁層を部分的
に開口するとともに、その開口部から上記半導体
基体に孔を設けることにより、この孔の上に上記
絶縁層の片持梁を形成し、しかるのち、この片持
梁の表面に圧電薄膜層およびその両面の電極層を
マスク蒸着あるいはマスクスパツタリングにより
形成することを特徴とする圧電薄膜形電気―機械
的変位変換素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56134413A JPS5834981A (ja) | 1981-08-26 | 1981-08-26 | 圧電薄膜形電気−機械的変位変換素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56134413A JPS5834981A (ja) | 1981-08-26 | 1981-08-26 | 圧電薄膜形電気−機械的変位変換素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5834981A JPS5834981A (ja) | 1983-03-01 |
| JPH0213833B2 true JPH0213833B2 (ja) | 1990-04-05 |
Family
ID=15127797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56134413A Granted JPS5834981A (ja) | 1981-08-26 | 1981-08-26 | 圧電薄膜形電気−機械的変位変換素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5834981A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60137462U (ja) * | 1984-02-23 | 1985-09-11 | ティーディーケイ株式会社 | アクチユエ−タ素子 |
| US6408496B1 (en) * | 1997-07-09 | 2002-06-25 | Ronald S. Maynard | Method of manufacturing a vibrational transducer |
| WO2011027879A1 (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-10 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪膜型素子の製造方法 |
-
1981
- 1981-08-26 JP JP56134413A patent/JPS5834981A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5834981A (ja) | 1983-03-01 |
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