專利名稱：電子元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子元件及其制造方法，特別涉及薄膜電容器、鐵電體不揮發(fā)性存儲(chǔ)器、薄膜體波振蕩器(film bulk resonator)等裝備了具有鐵電性或者壓電性的功能膜的電子元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
在薄膜電容器、鐵電體不揮發(fā)性存儲(chǔ)器、薄膜體波振蕩器等電子元件中，往往使用由鐵電體材料或者壓電材料構(gòu)成的功能膜。例如，薄膜體波振蕩器具有通過上下2個(gè)導(dǎo)電膜(上部導(dǎo)電膜以及下部導(dǎo)電膜)夾持由壓電材料構(gòu)成的功能膜的結(jié)構(gòu)，通過向這些導(dǎo)電膜外加高頻信號(hào)，從而可以用作高通濾波器。
為了在這樣的電子元件中獲得良好的器件特性，需要使用結(jié)晶度高的功能膜。作為提高功能膜結(jié)晶度的方法，一般使用如下方法提高成為功能膜基底的下部導(dǎo)電膜的結(jié)晶度，并使其結(jié)晶度在功能膜的結(jié)晶度中反映出來的方法。例如，在美國專利第6475931號(hào)說明書以及特開2001-313535號(hào)公報(bào)中，公開了如下方法把下部導(dǎo)電膜的X射線搖擺曲線(X-ray rocking curve)的半峰寬設(shè)定為4.5°或以下，并通過反映其結(jié)晶度而將功能膜的X射線搖擺曲線的半峰寬設(shè)計(jì)為3.5°或以下。另外，作為具有良好結(jié)晶度的下部導(dǎo)電膜的形成方法，在日本專利第3310881號(hào)公報(bào)以及特開平11-312801號(hào)公報(bào)中也有記載。
然而，為了使下部導(dǎo)電膜的結(jié)晶度充分地反映在功能膜上，作為功能膜的成膜方法，需要使用外延生長法之類的高成本的成膜方法。而且外延生長法的成膜速率較慢，因此，使用該方法形成功能膜時(shí)，還存在生產(chǎn)效率低下的問題。
再者，為使下部導(dǎo)電膜的結(jié)晶度反映在功能膜上，作為下部導(dǎo)電膜的材料，還需要使用與功能膜的結(jié)晶匹配性高的材料，例如白金(Pt)和銥(Ir)等價(jià)格昂貴的材料，這成為問題的是提高了材料的成本。另外，下部導(dǎo)電膜的表面粗糙度大時(shí)，下部導(dǎo)電膜的結(jié)晶度就不能準(zhǔn)確地反映在功能膜上，因此，有時(shí)還需要通過研磨等使下部導(dǎo)電膜的表面變得平滑。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可提高功能膜的結(jié)晶度而與下部導(dǎo)電膜的結(jié)晶度無關(guān)的電子元件。
此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種不使用外延生長法等高成本的成膜方法而能夠形成結(jié)晶度高的功能膜的電子元件的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的電子元件，其特征在于該元件具有襯底，設(shè)置在所述襯底上的下部導(dǎo)電膜，設(shè)置在所述下部導(dǎo)電膜上的功能膜，設(shè)置在所述下部導(dǎo)電膜和所述功能膜之間的結(jié)晶性阻擋膜(crystallinity barrier film)。
根據(jù)本發(fā)明，由于在下部導(dǎo)電膜和功能膜之間設(shè)置有結(jié)晶性阻擋膜，因而下部導(dǎo)電膜的結(jié)晶度和材料的選擇不會(huì)影響功能膜的結(jié)晶度。由此，可以使用鋁(Al)等廉價(jià)的金屬作為下部導(dǎo)電膜的材料，并且采用低成本的方法也可以使之形成，因而不使用外延生長法等高成本的成膜方法就能夠提高功能膜的結(jié)晶度。因此，例如即使下部導(dǎo)電膜的X射線搖擺曲線的半峰寬為5°或以上、下部導(dǎo)電膜的表面粗糙度為15?；蛞陨希部梢詫⒐δ苣さ腦射線搖擺曲線的半峰寬設(shè)計(jì)為3°或以下。
在本發(fā)明中，上述結(jié)晶性阻擋膜優(yōu)選由具有無定型結(jié)構(gòu)的材料所構(gòu)成，特別是更優(yōu)選由含有硅(Si)和氧(O)以及氮(N)中的至少一種元素的材料或者非晶硅所構(gòu)成。這是因?yàn)檫@些材料廉價(jià)而且還容易成膜。
在本發(fā)明中，上述結(jié)晶性阻擋膜的厚度為50nm或以上，而且優(yōu)選不高于上述功能膜的厚度。如果把結(jié)晶性阻擋膜的厚度設(shè)定在上述范圍內(nèi)，則可以降低對(duì)電子元件的特性帶來的影響，而且能夠阻擋下部導(dǎo)電膜的結(jié)晶度將產(chǎn)生的影響，同時(shí)還能覆蓋存在于下部導(dǎo)電膜的表面的凹凸部位。特別優(yōu)選上述結(jié)晶性阻擋膜的厚度為150nm或以上。如果把結(jié)晶性阻擋膜的厚度設(shè)定為150nm或以上，則能夠基本上完全地阻擋下部導(dǎo)電膜的結(jié)晶度將產(chǎn)生的影響，同時(shí)還能更加可靠地覆蓋住存在于下部導(dǎo)電膜表面的凹凸部位。更進(jìn)一步說，上述結(jié)晶性阻擋膜的厚度更優(yōu)選為上述功能膜厚度的一半或以下。這樣一來，可以更進(jìn)一步降低對(duì)電子元件的特性帶來的影響。
根據(jù)本發(fā)明的電子元件的制造方法，其特征在于具有下列工序在襯底上形成下部導(dǎo)電膜的工序，在上述下部導(dǎo)電膜上形成具有無定型結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性阻擋膜的工序，在上述結(jié)晶性阻擋膜上形成功能膜的工序。在這種情況下，優(yōu)選上述下部導(dǎo)電膜、上述結(jié)晶性阻擋膜以及上述功能膜都采用濺射法來形成。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于下部導(dǎo)電膜的結(jié)晶度和材料的選擇不會(huì)影響功能膜的結(jié)晶度，因而可以使用廉價(jià)的金屬作為下部導(dǎo)電膜的材料，并且采用低成本的方法也可以使之形成。由此，本發(fā)明能夠提供提供低成本、高性能的電子元件。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案的電子元件10的結(jié)構(gòu)的剖面略圖。
圖2是使用具有襯底本體21以及在其表面上形成的聲波多層膜22的襯底11的電子元件20的剖面略圖。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的其它實(shí)施方案的電子元件30的結(jié)構(gòu)的剖面略圖。
圖4是表示結(jié)晶性阻擋膜19的厚度與功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬之間關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖就本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖1為表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案的電子元件10的結(jié)構(gòu)的剖面簡(jiǎn)圖。
如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施方案的電子元件10的構(gòu)成是具有襯底11、設(shè)置在襯底11上的下部導(dǎo)電膜12、設(shè)置在下部導(dǎo)電膜12上的功能膜13、設(shè)置在功能膜13上的上部導(dǎo)電膜14，進(jìn)而具有設(shè)置在下部導(dǎo)電膜12與功能膜13之間的結(jié)晶性阻擋膜19。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方案的電子元件10由于具有通過下部導(dǎo)電膜12和上部導(dǎo)電膜14夾持功能膜13的結(jié)構(gòu)，因此，如果將ZnO等壓電材料用作功能膜13的材料，就有可能作為薄膜體波振蕩器或者噴墨打印機(jī)用機(jī)頭等電子元件加以利用。另外，如果將PZT等鐵電體材料用作功能膜13的材料，就有可能作為鐵電體不揮發(fā)性存儲(chǔ)器和薄膜電容器等電子元件加以利用。再者，通過組合這樣的電子元件10和其它的電路，可以構(gòu)成高通濾波器或者雙工器、RF部?jī)?nèi)裝型通信用半導(dǎo)體集成電路等電子元件。
在根據(jù)本發(fā)明的電子元件中，在下部導(dǎo)電膜12和功能膜13之間設(shè)置有結(jié)晶性阻擋膜19，由此功能膜13的結(jié)晶度就不會(huì)反映下部導(dǎo)電膜12的結(jié)晶度。這意味著不必像以前那樣提高下部導(dǎo)電膜12的結(jié)晶度、將與功能膜13的結(jié)晶匹配性高的材料用作下部導(dǎo)電膜12的材料，進(jìn)而不必通過研磨等工序使下部導(dǎo)電膜12的表面變得平滑。因此，不僅能夠廉價(jià)地形成下部導(dǎo)電膜12，而且無需使用外延生長法進(jìn)行功能膜13的成膜，因此，還能夠低成本地形成功能膜13。
下面就構(gòu)成電子元件10的各要素進(jìn)行詳細(xì)的說明。
襯底11襯底11可以使用硅(Si)或藍(lán)寶石等單晶襯底、氧化鋁或者AlTiC等陶瓷襯底、石英或玻璃襯底等。襯底11的材料可以從使用的工藝、目標(biāo)元件的特性以及成本等方面進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。例如，作為襯底11的材料，如果使用硅(Si)或者玻璃襯底，就能夠廉價(jià)地獲得電子元件用的襯底，而當(dāng)工藝要求超過600℃的高溫時(shí)，優(yōu)選使用硅(Si)和石英。作為襯底11的材料，最優(yōu)選使用廉價(jià)、且能夠確保進(jìn)行高度的晶片加工的Si單晶。
襯底11還可以使用事先在表面上形成若干膜的襯底或者經(jīng)過研磨等機(jī)械加工的襯底。以硅(Si)為代表，大多工業(yè)用襯底是經(jīng)過表面研磨等機(jī)械加工的。另外，在在陶瓷襯底中，為了降低襯底的表面粗糙度，常常在表面形成膜或者進(jìn)一步對(duì)該膜進(jìn)行研磨，而這些襯底都可以加以使用。
圖2是使用具有襯底本體21以及在其表面上形成的聲波多層膜22的襯底11的電子元件20的剖面略圖。這樣的結(jié)構(gòu)在把本發(fā)明的電子元件用作薄膜體波振蕩器的情況下是合適的。
作為襯底本體21，可以使用硅(Si)或者藍(lán)寶石等單晶襯底、氧化鋁或者AlTiC等陶瓷襯底、石英或者玻璃襯底等。另外，聲波多層膜22具有將由互相不同的材料構(gòu)成的單元薄膜22A以及22B交替層疊而形成的結(jié)構(gòu)，并通過反射向襯底本體21方向傳播的振動(dòng)而起到提高薄膜體波振蕩器的特性的作用。作為單元薄膜22A的材料，例如可以使用氮化鋁(AlN)，作為單元薄膜22A的材料，例如可以使用氧化硅(SiO2)。當(dāng)將氮化鋁(AlN)用作單元薄膜22A的材料時(shí)，優(yōu)選采用濺射法形成該材料，當(dāng)將氧化硅(SiO2)用作作為單元薄膜22B的材料時(shí)，優(yōu)選采用CVD法形成該材料。關(guān)于單元薄膜22A以及22B的厚度，可以根據(jù)目標(biāo)共振頻率進(jìn)行設(shè)定。
下部導(dǎo)電膜12下部導(dǎo)電膜12是配置在功能膜13下方的膜，如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的電子元件中，在下部導(dǎo)電膜12和功能膜13之間設(shè)置有結(jié)晶性阻擋膜19，因此，下部導(dǎo)電膜12的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度不會(huì)影響功能膜13的結(jié)晶度。所以，對(duì)于下部導(dǎo)電膜12的材料，只要是具有高導(dǎo)電性的材料就可以任意使用。另外，關(guān)于它的X射線搖擺曲線的半峰寬，可以設(shè)定為5°或以上，進(jìn)而可以設(shè)定為10°或以上。下部導(dǎo)電膜12的具體材料沒有什么特別限制，但優(yōu)選使用鋁(Al)和銅(Cu)等廉價(jià)的金屬及其合金。另外，下部導(dǎo)電膜12的表面也不必特別平滑，可以將表面粗糙度設(shè)定為15?；蛞陨希缭O(shè)定為30左右。也就是說，完全不需要通過研磨等使下部導(dǎo)電膜12的表面變得平滑。
下部導(dǎo)電膜12的厚度優(yōu)選為10～1000nm，更優(yōu)選為50～300nm。這是因?yàn)槿绻蛔?0nm，則由于薄膜電阻增大，因而作為電極不是優(yōu)選的，如果超過1000nm，則制造過程所需的時(shí)間以及材料成本需要進(jìn)一步增大。另外，當(dāng)將本實(shí)施方案的電子元件用作薄膜體波振蕩器時(shí)，由于共振頻率隨著下部導(dǎo)電膜12的厚度的變化而變化，因此，優(yōu)選根據(jù)目標(biāo)共振頻率設(shè)定下部導(dǎo)電膜12的厚度。下部導(dǎo)電膜12的形成方法并沒有特別的限制，可以利用真空蒸鍍法、濺射法、CVD法等。
結(jié)晶性阻擋膜19結(jié)晶性阻擋膜19是為防止下部導(dǎo)電膜12的結(jié)晶度在功能膜13上反映出來而使用的膜。作為其材料，優(yōu)選使用具有無定型結(jié)構(gòu)的材料，藉此確實(shí)能夠防止下部導(dǎo)電膜12的結(jié)晶度在功能膜13上反映出來。作為具有無定型結(jié)構(gòu)的材料，可以優(yōu)選地列舉出氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧氮化硅(SiON，元素比不定)等含有硅(Si)、氧(O)以及氮(N)中的至少一種元素的材料或者非晶硅。這是因?yàn)檫@些材料廉價(jià)且容易成膜。
關(guān)于結(jié)晶性阻擋膜19的厚度，優(yōu)選設(shè)定為50nm或以上。這是因?yàn)槿绻Y(jié)晶性阻擋膜19的厚度不足50nm，則不但不能充分獲得阻擋結(jié)晶度產(chǎn)生影響的效果，而且還有可能不能充分的覆蓋存在于下部導(dǎo)電膜12表面的凹凸部位。為基本上阻擋下部導(dǎo)電膜12的結(jié)晶度將產(chǎn)生的影響，而且充分覆蓋存在于下部導(dǎo)電膜12表面的凹凸部位，優(yōu)選將結(jié)晶性阻擋膜19的厚度設(shè)定為150nm或以上。
另一方面，由于結(jié)晶性阻擋膜19是設(shè)置在下部導(dǎo)電膜12和上部導(dǎo)電膜14之間的膜，因此，如果其厚度過大，可能會(huì)大大影響電子元件的特性。因此，優(yōu)選將結(jié)晶性阻擋膜19的厚度設(shè)定為不高于功能膜13的厚度，更優(yōu)選設(shè)定為功能膜13厚度的一半或以下。尤其是在使用氧化硅(SiO2)或者氮化硅(Si3N4)作為結(jié)晶性阻擋膜19的材料的情況下，如果其厚度超過150nm，則由結(jié)晶性阻擋膜19帶來的效果就大致飽和了，因此，結(jié)晶性阻擋膜19的厚度設(shè)定為150nm或以上，優(yōu)選設(shè)定為更接近150nm的值。
功能膜13作為功能膜13的材料，可以使用ZnO、AlN、GaN等具有纖鋅礦型晶體結(jié)構(gòu)的壓電材料或者PZT等鐵電體材料。例如，如果使用ZnO等壓電材料作為功能膜13的材料，就可以把本實(shí)施方案的電子元件10用作薄膜體波振蕩器或者噴墨打印機(jī)用機(jī)頭等電子元件，另外，如果使用PZT等鐵電體材料作為功能膜13的材料，就可以把本實(shí)施方案的電子元件10用作鐵電體不揮發(fā)性存儲(chǔ)器或者薄膜電容器等電子元件。
另外，功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬優(yōu)選為3°或以下。為了將功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬設(shè)定為這樣的數(shù)值，如上所述，可以使用具有無定型結(jié)構(gòu)的材料作為成為基體的結(jié)晶性阻擋膜19的材料，并將其厚度設(shè)定為50nm或以上，更優(yōu)選設(shè)定為150nm或以上。由此可以制造具有良好特性的電子元件。
當(dāng)使用AlN和ZnO等具有纖鋅礦型晶體結(jié)構(gòu)的壓電材料時(shí)，作為其形成方法，優(yōu)選使用RF磁控濺射或者DC濺射、ECR濺射等濺射法、CVD(化學(xué)氣相沉積)法或者真空蒸鍍法，其中，更優(yōu)選濺射法，特別是RF磁控濺射法。這是因?yàn)橥ㄟ^使用RF磁控濺射法，可以輕易形成由AlN或者ZnO構(gòu)成的c軸單一定向的高結(jié)晶度薄膜。當(dāng)使用AlN時(shí)，優(yōu)選使用反應(yīng)性RF磁控濺射法。此時(shí)，通過如下操作可以形成的優(yōu)異的AlN膜把Al金屬用于陰極，導(dǎo)入Ar氣和氮?dú)猓⒃?00℃左右的襯底溫度下，進(jìn)行反應(yīng)性RF磁控濺射。即使在使用ECR濺射法的情況下，也可以制造雜質(zhì)非常少的高結(jié)晶度薄膜。
另外，當(dāng)使用PZT等鐵電體材料作為功能膜13的材料時(shí)，優(yōu)選采用蒸鍍法或者濺射法、CVD法或者激光燒蝕法而形成功能膜13，其中，更優(yōu)選使用蒸鍍法或者濺射法。特別是使用作為蒸鍍法之一的反應(yīng)性蒸鍍法時(shí)，可以制造厚度均勻的高結(jié)晶度的鐵電體薄膜。
功能膜13的厚度需要根據(jù)電子元件的種類以及所需的特性而進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。例如，當(dāng)用作薄膜體波振蕩器時(shí)，所設(shè)定的共振頻率越高，就越需要將功能膜13設(shè)定得薄些。
上部導(dǎo)電膜14作為上部導(dǎo)電膜14的材料，只要是具有高導(dǎo)電性的材料，就沒有什么特別的限制，可以使用鋁(Al)、金(Au)、白金(Pt)等金屬、這些金屬和銅(Cu)等的合金、或者將這些金屬與鈦(Ti)等金屬進(jìn)行層疊而得到的多層膜。而且上部導(dǎo)電膜14不必是外延生長的膜。另外，還優(yōu)選在功能膜13和上部導(dǎo)電膜14之間插入保護(hù)膜。此時(shí)，作為保護(hù)膜的材料，可以使用氧化硅(SiO2)等。
上部導(dǎo)電膜14的厚度優(yōu)選設(shè)定為50nm～1μm左右。這是因?yàn)槿绻喜繉?dǎo)電膜14的厚度不足50nm，則容易引起斷線等不良現(xiàn)象，反之，如果超過1μm，則上部導(dǎo)電膜14的加工性能就會(huì)過度惡化。另外，當(dāng)將本實(shí)施方案的電子元件作為薄膜體波振蕩器時(shí)，與下部導(dǎo)電膜12同樣，共振頻率也隨上部導(dǎo)電膜14的厚度的變化而變化，因此，優(yōu)選根據(jù)目標(biāo)共振頻率而設(shè)定上部導(dǎo)電膜14層的厚度。
以上是根據(jù)本實(shí)施方案的電子元件10、20的結(jié)構(gòu)。這樣一來，根據(jù)本實(shí)施方案的電子元件10、20在下部導(dǎo)電膜12和功能膜13之間插入有結(jié)晶性阻擋膜19，因而下部導(dǎo)電膜12的結(jié)晶度和材料的選擇不會(huì)影響功能膜13的結(jié)晶度。由此，可以將鋁(Al)等廉價(jià)的金屬作為下部導(dǎo)電膜12的材料，并采用低成本的方法也可以使之形成，因而本發(fā)明不采用外延生長法等高成本的成膜方法也可以提高功能膜13的結(jié)晶度。
下面就根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的其它實(shí)施方案的電子元件進(jìn)行說明。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的其它實(shí)施方案的電子元件30的結(jié)構(gòu)的剖面略圖。
根據(jù)本實(shí)施方案的電子元件30是薄膜體波振蕩器，如圖3所示，該振蕩器的構(gòu)成包括通路孔31a的襯底本體31，設(shè)置在襯底本體31上的緩沖層32，設(shè)置在緩沖層32上的下部導(dǎo)電膜12，設(shè)置在下部導(dǎo)電膜12上的結(jié)晶性阻擋膜19，設(shè)置在結(jié)晶性阻擋膜19上的功能膜13和設(shè)置在功能膜13上的上部導(dǎo)電膜14。
作為襯底本體31，優(yōu)選使用單晶硅，最優(yōu)選使用具有Si(100)單晶表面的襯底。這是因?yàn)橥ㄟ^使用Si(100)襯底，容易形成通路孔31a。通路孔31a例如可以通過利用蝕刻等除去部分襯底本體31而形成，或者通過部分或完全除去像犧牲層那樣暫時(shí)形成的膜而形成。當(dāng)對(duì)通路孔31a進(jìn)行蝕刻加工時(shí)，緩沖層32是作為蝕刻阻止層使用的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的電子元件30具有在襯底本體31上形成通路孔31a的隔膜結(jié)構(gòu)，因而本發(fā)明可以提供高性能的薄膜體波振蕩器。
本發(fā)明不限于以上說明的實(shí)施方案，可以在權(quán)利要求書所記載的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變化，不用說這些變化例也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
實(shí)施例下面就本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，但本發(fā)明絲毫不受這些實(shí)施例的限制。
實(shí)施例1采用以下的方法，并根據(jù)圖1所示的電子元件10制造實(shí)施例1的電子元件，其中在該電子元件的結(jié)構(gòu)中，省去了上部導(dǎo)電膜14。
首先，準(zhǔn)備經(jīng)過鏡面研磨的、并由Si單晶構(gòu)成的厚250μm、電阻率1000Ω·cm的Si(100)襯底11，清洗后，在襯底11上形成由鋁(Al)構(gòu)成的厚100nm的下部導(dǎo)電膜12。采用RF磁控濺射法形成下部導(dǎo)電膜12，其成膜條件設(shè)定為襯底溫度為室溫，成膜速度為1nm/s。
接著在下部導(dǎo)電膜12上，采用RF磁控濺射法形成由SiO2構(gòu)成的厚50nm的結(jié)晶性阻擋膜19。其成膜條件設(shè)定為使用SiO2靶，襯底溫度為室溫℃，成膜速度為0.1nm/s。
然后在結(jié)晶度阻擋層19上，采用RF磁控濺射法形成由AlN構(gòu)成的厚1.8μm的功能膜13。其成膜條件設(shè)定為襯底溫度為200℃，成膜速度為0.5nm/s。
對(duì)這樣制得的實(shí)施例1的電子元件進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn)，結(jié)果如下下部導(dǎo)電膜12的X射線搖擺曲線的半峰寬為13°，而功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬為4.2°，可以確認(rèn)功能膜13是結(jié)晶度較高的膜。
實(shí)施例2除了把結(jié)晶性阻擋膜19的厚度設(shè)定為100nm以外，與實(shí)施例1同樣地制造實(shí)施例2的電子元件。對(duì)這樣制得的實(shí)施例2的電子元件進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn)，結(jié)果如下功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬為3.4°，可以確認(rèn)功能膜13是結(jié)晶度較高的膜。
實(shí)施例3除了把結(jié)晶性阻擋膜19的厚度設(shè)定為150nm以外，與實(shí)施例1同樣地制造實(shí)施例3的電子元件。對(duì)這樣制得的實(shí)施例3的電子元件進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn)，結(jié)果如下功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬為2.9°，可以確認(rèn)功能膜13是結(jié)晶度非常高的膜。
實(shí)施例4除了把結(jié)晶性阻擋膜19的厚度設(shè)定為300nm以外，與實(shí)施例1同樣地制造實(shí)施例4的電子元件。對(duì)這樣制得的實(shí)施例4的電子元件進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn)，結(jié)果如下功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬為2.9°，可以確認(rèn)功能膜13是結(jié)晶度非常高的膜。
實(shí)施例5
除了把結(jié)晶性阻擋膜19的厚度設(shè)定為500nm以外，與實(shí)施例1同樣地制造實(shí)施例5的電子元件。對(duì)這樣制得的實(shí)施例5的電子元件進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn)，結(jié)果如下功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬為2.8°，可以確認(rèn)功能膜13是結(jié)晶度非常高的膜。
比較例除了省去結(jié)晶性阻擋膜19而在下部導(dǎo)電膜12上直接形成功能膜13以外，與實(shí)施例1同樣地制造比較例的電子元件。對(duì)這樣制得的比較例的電子元件進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn)，結(jié)果如下功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬為6.9°，不能獲得高的結(jié)晶度。
圖4是使用實(shí)施例1～5以及比較例的數(shù)據(jù)而繪制出結(jié)晶性阻擋膜19的厚度和功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬之間的關(guān)系的曲線圖。如圖4所示，在結(jié)晶性阻擋膜19的厚度不足150nm的范圍內(nèi)，可以發(fā)現(xiàn)如下傾向隨著膜厚度的增加，功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬減小。而在結(jié)晶性阻擋膜19的厚度為150nm或以上的范圍內(nèi)，功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬大致飽和，不能確認(rèn)有更進(jìn)一步的改善效果。
實(shí)施例6～10使用Si3N4作為結(jié)晶性阻擋膜19的材料，使用Si靶并將襯底溫度設(shè)定為室溫℃，成膜速度設(shè)定為1nm/s，除此以外，與實(shí)施例1～5同樣地分別制造實(shí)施例6～10的電子元件。對(duì)這樣制得的實(shí)施例6～10的電子元件進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn)，結(jié)果如下功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬分別與實(shí)施例1～5得到的值相同。
實(shí)施例11通過以下方法，制造如圖2所示的具有與電子元件20相同結(jié)構(gòu)的首先，準(zhǔn)備經(jīng)過鏡面研磨、由Si單晶構(gòu)成的厚250μm、電阻率1000Ω·cm的Si(100)襯底本體21，清洗后，分別采用RF磁控濺射法以及TEOS-CVD法，依次重復(fù)4次層疊厚1.5μm的AlN膜和厚0.8μm的SiO2膜，藉此形成聲波多層膜22。由此得到了襯底11。
接著在襯底11上，形成由鋁(Al)構(gòu)成的厚100nm的下部導(dǎo)電膜12。利用RF磁控濺射法形成下部導(dǎo)電膜12，成膜條件設(shè)定為襯底溫度為室溫℃，成膜速度為1nm/s。成膜的下部導(dǎo)電膜12的X射線搖擺曲線的半峰寬為15.0°，其表面粗糙度Ra為30。
把該下部導(dǎo)電膜12形成預(yù)定形狀的圖案后，采用RF磁控濺射法，在其上面形成由SiO2構(gòu)成的厚150nm的結(jié)晶性阻擋膜19。成膜條件設(shè)定為襯底溫度為室溫℃，成膜速度為0.1nm/s。成膜的結(jié)晶性阻擋膜19的表面粗糙度Ra為25。
接著采用RF磁控濺射法，在結(jié)晶性阻擋膜19上形成由AlN構(gòu)成的厚2.5μm的功能膜13。其成膜條件設(shè)定為襯底溫度為200℃，成膜速度為0.5nm/s。在結(jié)晶性阻擋膜19上，成膜的功能膜13的X射線搖擺曲線的半峰寬為2.5°。
再者，在功能膜13上，通過CVD法形成作為保護(hù)膜的厚50nm的SiO2薄膜，進(jìn)而通過濺射法，在其上面形成由鋁(Al)構(gòu)成的上部導(dǎo)電膜14。
對(duì)這樣制造的實(shí)施例11的電子元件(薄膜體波振蕩器)的特性進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果，阻抗比(共振阻抗與反共振阻抗之比)為40dB，有效的機(jī)電耦合系數(shù)(k2)為2.5％，能夠獲得良好的共振特性。
另外，作為下部導(dǎo)電膜12的材料，分別使用鐵(Fe)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鉬(Mo)、銀(Ag)、金(Au)以及白金(Pt)以代替鋁(Al)，制造電子元件(薄膜體波振蕩器)，所得特性與實(shí)施例11相同。
權(quán)利要求
1.一種電子元件，其特征在于該元件具有襯底，設(shè)置在所述襯底上的下部導(dǎo)電膜，設(shè)置在所述下部導(dǎo)電膜上的功能膜，以及設(shè)置在所述下部導(dǎo)電膜和所述功能膜之間的結(jié)晶性阻擋膜。
2.如權(quán)利要求1所述的電子元件，其特征在于所述結(jié)晶性阻擋膜由具有無定型結(jié)構(gòu)的材料所構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的電子元件，其特征在于所述結(jié)晶性阻擋膜由含有硅、氧以及氮之中的至少一種元素的材料或非晶硅所構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的電子元件，其特征在于所述下部導(dǎo)電膜的X射線搖擺曲線的半峰寬為5°或以上，所述功能膜的X射線搖擺曲線的半峰寬為3°或以下。
5.如權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的電子元件，其特征在于所述結(jié)晶性阻擋膜的厚度為50nm或以上，而且不高于所述功能膜的厚度。
6.如權(quán)利要求5所述的電子元件，其特征在于所述結(jié)晶性阻擋膜的厚度為150nm或以上。
7.如權(quán)利要求5或者6所述的電子元件，其特征在于所述結(jié)晶性阻擋膜的厚度為所述功能膜厚度的一半或以下。
8.如權(quán)利要求5～7任一項(xiàng)所述的電子元件，其特征在于所述下部導(dǎo)電膜的表面粗糙度為15?；蛞陨?。
9.一種電子元件的制造方法，其特征在于具備下列工序在襯底上形成下部導(dǎo)電膜的工序，在所述下部導(dǎo)電膜上形成具有無定型結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性阻擋膜的工序以及在所述結(jié)晶性阻擋膜上形成功能膜的工序。
10.如權(quán)利要求9所述的電子元件的制造方法，其特征在于所述下部導(dǎo)電膜、所述結(jié)晶性阻擋膜以及所述功能膜均采用濺射法來形成。
全文摘要
本發(fā)明不使用外延生長法等高成本的成膜方法便可制作具有高結(jié)晶度的功能膜的電子元件。該元件具備襯底、設(shè)置在襯底上的下部導(dǎo)電膜、設(shè)置在下部導(dǎo)電膜上的功能膜以及設(shè)置在下部導(dǎo)電膜與功能膜之間的結(jié)晶性阻擋膜。根據(jù)本發(fā)明，由于下部導(dǎo)電膜的結(jié)晶度和材料的選擇不會(huì)影響功能膜結(jié)晶度，因而能夠?qū)X(Al)等廉價(jià)的金屬用作下部導(dǎo)電膜的材料，并且采用低成本的方法也可以使之形成。因此，本發(fā)明不采用外延生長法等高成本的成膜方法便能夠提高功能膜13的結(jié)晶度。作為結(jié)晶性阻擋膜，可以使用具有無定型結(jié)構(gòu)的材料。
文檔編號(hào)H01L27/04GK1665043SQ20051005299
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月5日
發(fā)明者野口隆男, 井上憲司, 齊藤久俊 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社