JPH05308161A - 圧電薄膜の形成構造 - Google Patents
圧電薄膜の形成構造Info
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- JPH05308161A JPH05308161A JP3064297A JP6429791A JPH05308161A JP H05308161 A JPH05308161 A JP H05308161A JP 3064297 A JP3064297 A JP 3064297A JP 6429791 A JP6429791 A JP 6429791A JP H05308161 A JPH05308161 A JP H05308161A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エリンバーからなる恒弾性材料基板上に形成
された圧電薄膜の密着性を高め、圧電薄膜の剥離および
クラックの発生を抑制する。 【構成】 エリンバーからなる恒弾性材料基板１上に、
まず、インコネル層２を形成し、その上に圧電薄膜３を
形成する。
された圧電薄膜の密着性を高め、圧電薄膜の剥離および
クラックの発生を抑制する。 【構成】 エリンバーからなる恒弾性材料基板１上に、
まず、インコネル層２を形成し、その上に圧電薄膜３を
形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、エリンバーからなる
恒弾性材料基板上に形成される圧電薄膜の形成構造に関
するもので、圧電薄膜の恒弾性材料基板に対する密着性
の向上を図るための改良に関するものである。
恒弾性材料基板上に形成される圧電薄膜の形成構造に関
するもので、圧電薄膜の恒弾性材料基板に対する密着性
の向上を図るための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エリンバーからなる恒弾性材料基板上
に、スパッタにより圧電薄膜を形成し、さらにその上
に、上部電極を設けることにより、圧電素子を構成する
ことが行なわれている。エリンバーからなる恒弾性材料
は、温度による周波数変化が小さいため、圧電薄膜を形
成するための基板として適している。
に、スパッタにより圧電薄膜を形成し、さらにその上
に、上部電極を設けることにより、圧電素子を構成する
ことが行なわれている。エリンバーからなる恒弾性材料
は、温度による周波数変化が小さいため、圧電薄膜を形
成するための基板として適している。
【０００３】また、圧電薄膜を構成する材料としては、
たとえば、ＺｎＯ、Ｂａ2 ＮａＮｂ 5 Ｏ15（ＢＮＮ）、
Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 （ｘ＝０．２５〜０．７５；
ＳＢＮ）、Ｐｂ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 （ｘ＝０．２５〜
０．７５；ＰＢＮ）などが用いられる。
たとえば、ＺｎＯ、Ｂａ2 ＮａＮｂ 5 Ｏ15（ＢＮＮ）、
Ｓｒ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 （ｘ＝０．２５〜０．７５；
ＳＢＮ）、Ｐｂ1-x Ｂａx Ｎｂ2 Ｏ6 （ｘ＝０．２５〜
０．７５；ＰＢＮ）などが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エリン
バーと圧電体との熱膨張係数の違い、圧電薄膜の形成時
の応力により、圧電薄膜がエリンバーからなる基板から
剥離する現象が生じることがあった。また、圧電薄膜の
形成速度を高くすると、このような現象が一層顕著とな
るため、圧電薄膜の形成速度を高くすることができず、
それゆえに、生産性を高める障害となっていた。
バーと圧電体との熱膨張係数の違い、圧電薄膜の形成時
の応力により、圧電薄膜がエリンバーからなる基板から
剥離する現象が生じることがあった。また、圧電薄膜の
形成速度を高くすると、このような現象が一層顕著とな
るため、圧電薄膜の形成速度を高くすることができず、
それゆえに、生産性を高める障害となっていた。
【０００５】特に、前述したＢＮＮ、ＳＢＮ、ＰＢＮな
どの強誘電体材料は、ＺｎＯなどの比較的低温で配向す
る圧電膜に比べて、誘電率および圧電定数が大きく、優
れた圧電材料であるが、６００℃以上の高温酸素雰囲気
中においてスパッタすることが、ｃ軸配向性強誘電体膜
を形成するために必要である。そのため、前述した剥離
の問題に加えて、エリンバー表面の酸化が顕著となり、
圧電素子におけるtanδ特性の低下を招いていた。
どの強誘電体材料は、ＺｎＯなどの比較的低温で配向す
る圧電膜に比べて、誘電率および圧電定数が大きく、優
れた圧電材料であるが、６００℃以上の高温酸素雰囲気
中においてスパッタすることが、ｃ軸配向性強誘電体膜
を形成するために必要である。そのため、前述した剥離
の問題に加えて、エリンバー表面の酸化が顕著となり、
圧電素子におけるtanδ特性の低下を招いていた。
【０００６】それゆえに、この発明の目的は、上述の問
題を解決し得る、圧電薄膜の形成構造を提供しようとす
ることである。
題を解決し得る、圧電薄膜の形成構造を提供しようとす
ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る圧電薄膜
の形成構造では、上述の技術的課題を解決するため、エ
リンバーからなる恒弾性材料基板上にインコネル層が形
成され、このインコネル層上に圧電薄膜が形成されてい
る。
の形成構造では、上述の技術的課題を解決するため、エ
リンバーからなる恒弾性材料基板上にインコネル層が形
成され、このインコネル層上に圧電薄膜が形成されてい
る。
【０００８】
【作用】この発明において、エリンバーからなる恒弾性
材料基板と圧電薄膜との間にインコネル層が形成され
る。インコネルは、エリンバーと構成元素が似ているた
め、エリンバーに対して密着性が優れている。また、イ
ンコネルは、ＺｎＯ、ＢＮＮ、ＳＢＮなどのセラミック
から構成される圧電薄膜に対しても密着性が優れてい
る。
材料基板と圧電薄膜との間にインコネル層が形成され
る。インコネルは、エリンバーと構成元素が似ているた
め、エリンバーに対して密着性が優れている。また、イ
ンコネルは、ＺｎＯ、ＢＮＮ、ＳＢＮなどのセラミック
から構成される圧電薄膜に対しても密着性が優れてい
る。
【０００９】また、インコネルは、耐熱性合金として知
られており、たとえば７００℃の酸素雰囲気中において
も酸化されにくい。
られており、たとえば７００℃の酸素雰囲気中において
も酸化されにくい。
【００１０】
【発明の効果】したがって、この発明によれば、インコ
ネル層を中間層とすることにより、圧電薄膜の、エリン
バーからなる恒弾性材料基板に対する密着性が高めら
れ、圧電薄膜の剥離またはクラックの発生を抑制するこ
とができる。そのため、圧電素子に適用されたとき、シ
ョート不良の発生を低減することができる。
ネル層を中間層とすることにより、圧電薄膜の、エリン
バーからなる恒弾性材料基板に対する密着性が高めら
れ、圧電薄膜の剥離またはクラックの発生を抑制するこ
とができる。そのため、圧電素子に適用されたとき、シ
ョート不良の発生を低減することができる。
【００１１】また、インコネル層の存在により、恒弾性
材料基板を構成するエリンバーの酸化を防止することが
できる。そのため、たとえばＢＮＮ、ＳＢＮ、ＰＢＮの
ような高温酸素雰囲気中でのスパッタが必要な圧電材料
によっても、問題なく圧電薄膜を形成することができ
る。それゆえに、圧電素子に適用されたときには、tan
δ特性を向上させることができる。
材料基板を構成するエリンバーの酸化を防止することが
できる。そのため、たとえばＢＮＮ、ＳＢＮ、ＰＢＮの
ような高温酸素雰囲気中でのスパッタが必要な圧電材料
によっても、問題なく圧電薄膜を形成することができ
る。それゆえに、圧電素子に適用されたときには、tan
δ特性を向上させることができる。
【００１２】
【実施例】図１は、この発明の一実施例を示している。
【００１３】図１に示すように、エリンバーからなる恒
弾性材料基板１上に、まず、インコネル層２が形成さ
れ、その上に、圧電薄膜３が形成される。圧電薄膜３上
には、上部電極４が形成され、図１に示すように結線さ
れることにより、圧電薄膜３に分極処理が施されるとと
もに、圧電素子として利用される。上述したインコネル
層２および圧電薄膜３は、それぞれ、たとえばスパッタ
により形成されることができる。
弾性材料基板１上に、まず、インコネル層２が形成さ
れ、その上に、圧電薄膜３が形成される。圧電薄膜３上
には、上部電極４が形成され、図１に示すように結線さ
れることにより、圧電薄膜３に分極処理が施されるとと
もに、圧電素子として利用される。上述したインコネル
層２および圧電薄膜３は、それぞれ、たとえばスパッタ
により形成されることができる。
【００１４】以下に、この発明に従って実施した実験例
について説明する。
について説明する。
【００１５】実験例１ エリンバーからなる恒弾性材料基板上に、以下に示す条
件のＲＦマグネトロン型スパッタによりインコネル層を
形成した。
件のＲＦマグネトロン型スパッタによりインコネル層を
形成した。
【００１６】 ターゲット：インコネル ターゲット−基板間距離：９０ｍｍ ＲＦパワー：２００Ｗ スパッタ圧力：７×１０-3Ｔｏｒｒ（Ａｒ） 基板温度：２５０℃ 膜形成速度：０．７μｍ／ｈｒ 膜厚：３０００オングストローム 次に、上述のインコネル層上に、以下に示す条件のＲＦ
マグネトロン型スパッタにより、ＺｎＯ膜を形成し、さ
らにその上に上部電極を形成した。
マグネトロン型スパッタにより、ＺｎＯ膜を形成し、さ
らにその上に上部電極を形成した。
【００１７】 ターゲット：Ｍｎ添加ＺｎＯセラミック焼結体 ターゲット−基板間距離：５０ｍｍ ＲＦパワー：２００Ｗ スパッタ圧力：７×１０-3Ｔｏｒｒ（Ａｒ／Ｏ2 ＝９０
／１０） 基板温度：１５０℃ 膜形成速度：１．０μｍ／ｈｒ 膜厚：１０μｍ このように形成されたＺｎＯ膜では、剥離およびクラッ
クの発生が抑制され、圧電素子としたときのショート不
良は、１００個中２〜３個しか生じなかった。
／１０） 基板温度：１５０℃ 膜形成速度：１．０μｍ／ｈｒ 膜厚：１０μｍ このように形成されたＺｎＯ膜では、剥離およびクラッ
クの発生が抑制され、圧電素子としたときのショート不
良は、１００個中２〜３個しか生じなかった。
【００１８】これに対して、インコネル層を形成しなか
ったことを除いて同じ条件でＺｎＯ膜を形成したとこ
ろ、ＺｎＯ膜の剥離やクラックが発生し、圧電素子とし
たときのショート不良は、１００個中２０〜３０個も発
生した。
ったことを除いて同じ条件でＺｎＯ膜を形成したとこ
ろ、ＺｎＯ膜の剥離やクラックが発生し、圧電素子とし
たときのショート不良は、１００個中２０〜３０個も発
生した。
【００１９】実験例２ 上記実験例１と同様の条件でエリンバー基板上にインコ
ネル層を形成した後、以下に示す条件のＲＦマグネトロ
ン型スパッタにより、ＢＮＮ、ＳＢＮおよびＰＢＮ膜を
それぞれ形成した。
ネル層を形成した後、以下に示す条件のＲＦマグネトロ
ン型スパッタにより、ＢＮＮ、ＳＢＮおよびＰＢＮ膜を
それぞれ形成した。
【００２０】 ターゲット：ＢＮＮ、ＳＢＮおよびＰＢＮの各セラミッ
ク焼結体 ターゲット−基板間距離：１３０ｍｍ ＲＦパワー：２００Ｗ スパッタ圧力：１×１０-2Ｔｏｒｒ（Ａｒ／Ｏ2 ＝５０
／５０） 基板温度：６００℃ 膜形成速度：０．３μｍ／ｈｒ 膜厚：３μｍ このようにして形成されたＢＮＮ、ＳＢＮおよびＰＢＮ
の各膜上に上部電極を形成して、圧電素子を構成した。
ク焼結体 ターゲット−基板間距離：１３０ｍｍ ＲＦパワー：２００Ｗ スパッタ圧力：１×１０-2Ｔｏｒｒ（Ａｒ／Ｏ2 ＝５０
／５０） 基板温度：６００℃ 膜形成速度：０．３μｍ／ｈｒ 膜厚：３μｍ このようにして形成されたＢＮＮ、ＳＢＮおよびＰＢＮ
の各膜上に上部電極を形成して、圧電素子を構成した。
【００２１】得られた圧電素子におけるショート不良
は、１００個中１〜１０個しか生じず、また、tan δ
は、５％以内であった。
は、１００個中１〜１０個しか生じず、また、tan δ
は、５％以内であった。
【００２２】これに対してインコネル層を形成しないこ
とを除いて上記実験例と同じ条件で圧電素子を構成した
ところ、ショート不良が、１００個中７０〜８０個も発
生し、残りのものは、tan δが１０〜３０％であった。
とを除いて上記実験例と同じ条件で圧電素子を構成した
ところ、ショート不良が、１００個中７０〜８０個も発
生し、残りのものは、tan δが１０〜３０％であった。
【図１】この発明の一実施例による圧電薄膜の形成構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１ エリンバーからなる恒弾性材料基板 ２ インコネル層 ３ 圧電薄膜
Claims (1)
- 【請求項１】 エリンバーからなる恒弾性材料基板上に
インコネル層が形成され、前記インコネル層上に圧電薄
膜が形成された、圧電薄膜の形成構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3064297A JPH05308161A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 圧電薄膜の形成構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3064297A JPH05308161A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 圧電薄膜の形成構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05308161A true JPH05308161A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=13254172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3064297A Withdrawn JPH05308161A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 圧電薄膜の形成構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05308161A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011071150A (ja) * | 2009-09-24 | 2011-04-07 | Hitachi Cable Ltd | 圧電薄膜付基板、圧電薄膜素子、アクチュエータ、及びセンサ |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP3064297A patent/JPH05308161A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011071150A (ja) * | 2009-09-24 | 2011-04-07 | Hitachi Cable Ltd | 圧電薄膜付基板、圧電薄膜素子、アクチュエータ、及びセンサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |