(57)【要約】      （修正有）【課題】薄膜圧電アクチュエータを備えるＭＥＭＳ（微小電子機械システム）デバイスを提供する。【解決手段】第１の面を有する基板１０２が、第１の面上において第１の接着促進導電層１０４と、結晶配向促進層１０６と、第２の導電１０８と、誘電層１１０と、第３の接着促進導電層１１４と、導電性電極１１６を有する。圧電部１１２は、この結晶配向促進層１０６と接触し、結晶配向促進層１０６の配向に対応する配向を有する。誘電材料１１０が圧電部１１２を囲む。この誘電材料１１０は、無機材料から形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータを形成する方法であって、
基板上の誘電層に開口を形成するステップと、
前記開口内および前記誘電層上に圧電材料の層を形成するステップと、
前記圧電材料を部分的に前記誘電層の上から除去して前記圧電材料の区画を前記開口内に残すように、前記圧電材料の層を平坦化するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記圧電材料の層を形成するステップはスパッタリングを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記誘電層は無機材料を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記圧電材料の層を形成するステップは、当該層を結晶配向促進層上に形成するステップを含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記開口における前記圧電材料の区画上に電極を形成するステップをさらに含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記基板に凹部を形成するステップをさらに含み、
前記誘電層に前記開口を形成するステップは、前記基板の前記凹部に隣接する前記誘電層に前記開口を形成するステップを含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記圧電材料の層を形成するステップは、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸ニオブ鉛、またはチタン酸ジルコン酸ランタン鉛の層を形成するステップを含む、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記誘電層に前記開口を形成するステップは、当該層をエッチングするステップを含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記圧電材料の層を形成するステップは、前記開口内に結晶配向部を形成し、前記誘電層上にアモルファス部を形成するステップを含む、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
第１の面を有する基板と、
前記基板の前記第１の面上の結晶配向促進層と、
前記結晶配向促進層と接触し、前記結晶配向促進層の配向に対応する配向を有する圧電部と、
前記圧電部を囲む誘電材料と
を備えるデバイス。
【請求項１１】
前記誘電材料は無機誘電材料である、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記誘電材料は、二酸化ケイ素または窒化ケイ素のうちの１つである、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記基板には凹部が形成され、前記圧電部は前記凹部の上にある、請求項１０乃至１２のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１４】
前記基板は、前記第１の面以外の面上にある出口であって、凹部に流体連結された出口をさらに有する、請求項１０乃至１３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１５】
前記圧電部の前記結晶配向促進層とは反対側において電極をさらに備える、請求項１０乃至１４のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１６】
前記誘電層と前記結晶配向促進層との間において接着促進層をさらに備える、請求項１０乃至１５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１７】
前記接着促進層は第１の接着促進層であり、前記基板と前記結晶配向促進層との間に第２の接着促進層をさらに備える、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記接着促進層が、クロム、モリブデン、チタン、またはタングステンを含む、請求項１６又は１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記結晶配向促進層が、白金、パラジウム、金、銀、イリジウム、またはニッケルを含む、請求項１０乃至１８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２０】
前記結晶配向促進層から最も遠い前記誘電材料の面は、前記圧電部の面と同一平面にある、請求項１０乃至１９のいずれかに記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、微小電子機械システム用のアクチュエータを形成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）は、電気信号がＭＥＭＳ内の作動可能な構造体を作動する電気構成要素、またはＭＥＭＳ内の作動可能な構造体の作動によって電気信号が生成される電気構成要素を備える。ＭＥＭＳデバイスは、一般に、従来の半導体処理技法を用いて半導体基板内に形成された作動可能な機械構造体を有する。ＭＥＭＳデバイスは、単一の構造体または複数の構造体を含むことができる。たとえば、微小流体デバイスでは、複数の流体チャンバおよび複数のアクチュエータを単一のＭＥＭＳデバイス・ダイ内に形成することができる。複数の構造体を有するＭＥＭＳデバイスは、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５−００９９４６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の個別アクチュエータや関連する機械構造体などの複数の構造体を有するデバイスでは、アクチュエータが非常に均一な特性を有することが望ましいとされうる。すなわち、デバイス全体にわたって他の構造体のアクチュエータと比較されたとき、各構造体のアクチュエータが均一な特性を有することが望ましい。そのような均一性は、同じ信号が各アクチュエータに印加されたとき、各機械構造体で同じ結果が確実に達成されるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、アクチュエータを形成する方法が、基板の上にある誘電層に開口を形成するステップと、開口内および誘電層上に圧電材料の層を形成するステップと、圧電材料を部分的に誘電層の上から除去して開口内に圧電材料の区画を残すように、圧電材料の層を平坦化するステップとを含む。
【０００６】
実施例は、以下の特徴を含むことができる。圧電材料の層は、スパッタリングによって形成することができる。誘電層は、無機材料を含むことができる。圧電材料の層は、結晶配向促進層上に形成することができる。開口内の圧電材料のその区画にわたって電極を形成することができる。基板に凹部を形成することができ、開口は、基板の凹部に隣接する誘電層に形成することができる。圧電材料の層を形成するステップは、ジルコン酸チタン酸鉛（ｌｅａｄ  ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  ｔｉｔａｎａｔｅ）、チタン酸ジルコン酸ニオブ鉛（ｌｅａｄ  ｎｉｏｂｉｕｍ  ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  ｔｉｔａｎａｔｅ）、またはチタン酸ジルコン酸ランタン鉛（ｌｅａｄ  ｌａｎｔｈａｎｕｍ  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎａｔｅ）の層を形成するステップを含むことができる。誘電層の開口は、エッチングによって形成可能である。圧電材料の層を形成するステップは、開口内に配向された結晶部分を形成するともに、誘電層上にアモルファス部分を形成するステップを含むことができる。
【０００７】
他の態様では、デバイスが、第１の面を有する基板と、基板の第１の面上の結晶配向促進層と、結晶配向促進層に接触し、結晶配向促進層の配向に対応する配向を有する圧電部と、圧電部を囲む誘電材料とを含む。
【０００８】
実施例は、以下の特徴を含むことができる。誘電材料は、無機誘電材料であってもよく、たとえば二酸化ケイ素または窒化ケイ素とすることができる。基板には凹部が形成され、圧電部は凹部の上にあってもよい。基板は、第１の面以外の面上において、凹部に流体的に連結された出口を有していてもよい。デバイスは、圧電部の結晶配向促進層とは反対側において、電極を含んでいてもよい。接着促進層は、誘電層と結晶配向促進層との間にあってもよい。第２の接着促進層が、基板と結晶配向促進層との間にあってもよい。接着促進層は、クロム、モリブデン、チタン、またはタングステンを含んでいてもよい。結晶配向促進層は、白金、パラジウム、金、銀、イリジウム、またはニッケルを含んでいてもよい。結晶配向促進層から最も遠い誘電材料の面は、圧電部の面と同一平面にあってもよい。
【０００９】
本明細書で述べられているデバイスおよび技法の実施形態は、以下の利点のうちの１つまたは複数を含みうる。圧電層は、開口内及び誘電層上に堆積可能である。開口内の圧電層は、その圧電層が結晶配向促進層上に形成されるため、非常に均一な結晶配向を持つ結晶構造を有することができる。その結晶部分と誘電層上の圧電層のアモルファス相部分との間に、遷移境界が存在する。これらの境界は、クラッキング・ストップ部（ひび割れ止め部）として作用することができ、アモルファス部分で生じる欠陥または応力に関連するクラック（ひび）があってもそのようなクラックが高度に結晶配向された部分または活性領域内を貫かないようになっている。これは、従来の方法に勝る、完成後のＭＥＭＳデバイスにおけるより低い欠陥率、およびより高い製品歩留まりにつながる。圧電材料を基板上に形成するために使用されるこれらの方法は、高密度、低ボイド、および高いｄ３１係数といった非常に均一かつ望ましい特性を有する圧電材料を形成することができる。各アクチュエータが一貫した特性を有する場合、これらの構造体に関連付けられた個別構造体は、同じ電気信号が構造体のそれぞれに伝えられたとき、非常に均一な結果を伴って動作可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】圧電層がウェハ上の凹部内に形成されたウェハの一例を示す図である。
【図２】薄膜の多層スタックが堆積された開始ウェハの一例を示す図である。
【図３】誘電層および接着層の一部分が除去された後のウェハの一例を示す図である。
【図４】圧電層が堆積された後のウェハの一例を示す図である。
【図５】圧電層の一部分が除去された後のウェハの一例を示す図である。
【図６】接着層および電極が圧電材料上に追加されたウェハの一例を示す図である。
【図７】ウェハの誘電層の開口内に圧電層を堆積させる方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
様々な図面における同様の符号は、同様の要素を示す。
【００１２】
図１は、隣接する構造部分に作用するように電気的に作動させることができるアクチュエータを含むＭＥＭＳデバイス１００の一例を示す。ＭＥＭＳデバイス１００は、基板１０２と、任意選択の第１の接着促進導電層１０４と、結晶配向促進層１０６と、任意選択の第２の導電層１０８と、誘電層１１０と、第３の接着促進導電層１１４と、導電性電極層１１６と、高度に結晶配向された圧電アクチュエータ領域１１２とを含む。具体的には、結晶圧電アクチュエータ領域１１２を、圧電層の底部から上部に延びる複数のカラム１２４が同じ結晶配向を有する圧電層とすることができる。圧電層の多結晶薄膜は、大きな粒径を有することができ、たとえば、カラムは、直径約０．３ミクロンから０．４ミクロンとすることができる。
【００１３】
第１の接着促進導電層１０４は、１００オングストロームから５００オングストローム、たとえば２００オングストロームから３００オングストロームの厚さを有することができる。結晶配向促進層１０６は、５００オングストロームから５０００オングストローム、たとえば１５００オングストロームから２３００オングストロームの厚さを有することができる。圧電層１１２は、０．２ミクロンから１０ミクロン、たとえば３ミクロンから６ミクロンの厚さを有することができる。誘電層１１０は、５オングストロームから５ミクロン、たとえば２０オングストロームから１ミクロン、たとえば１００オングストロームから１０００オングストロームの厚さを有することができる。
【００１４】
これらの特徴に加えて、キャビティ（空洞部）１１８および薄膜メンブレン１２０が基板１０２の一部である。いくつかの実施形態では、キャビティ１１８および薄膜メンブレン１２０は、アクチュエータを形成するどの層が堆積されるよりも前に基板１０２に形成される。任意選択であるこの薄膜メンブレンは、キャビティをＭＥＭＳデバイス１００の作動要素から分離する。いくつかの実施形態では、第３の接着促進導電層１１４および導電性電極層１１６、または第１の接着促進導電層１０４および結晶配向促進層１０６などの諸層を、単一の層に組み合わせることも、それぞれを２つ以上の層から形成することもできる。
【００１５】
この例では、ＭＥＭＳデバイス１００は、インクなど流体の液滴または連続的な流れを吐出するように構築された流体吐出デバイスである。好適なインク・ジェット・デバイスが米国特許出願公開第２００５−００９９４６７号に記載されており、それを参照により本明細書に組み込む。ＭＥＭＳデバイス１００がインク・ジェット・プリントヘッドで使用されるとき、キャビティ１１８は、動作中にインクで充填可能である。電極１１６と接地用の接着促進導電層１０４との間に電圧を印加するなどによって、圧電アクチュエータ領域１１２の両端間にバイアスをかけると、圧電アクチュエータ領域１１２を印加電圧に応じて曲げることができる。圧電アクチュエータ領域１１２が曲がると、メンブレン１２０に圧力がかかり、キャビティ１１８が圧縮され、キャビティ１１８と流体連絡し基板１０２の底部または側部にあるノズル（図示せず）からインクの液滴が吐出される。
【００１６】
図２は、図１に基づくＭＥＭＳデバイス１００などのＭＥＭＳデバイスを製造可能なウェハ２００を示す。ウェハ２００のベースには、基板層２０４がある。基板層２０４は、シリコンなど半導体材料から形成することができる。いくつかの実施物では、基板層は、酸化物またはドーピング材料など、シリコン以外の１つまたは複数の材料を含みうる。ウェハ２００は、基板層２０４に加えて、基板層２０４上に堆積される薄膜の多層スタックを含む。多層スタックの層は、様々な堆積技法、たとえば化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、物理蒸着（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、または原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用して堆積可能である。
【００１７】
図２に示されている例では、第１の接着促進層２０６が基板２０４の上に直接堆積される。具体的には、薄膜メンブレン１２０の上に第１の接着促進層２０６が配置される。第１の接着促進層２０６は、導電材料、たとえばクロム、モリブデン、チタン、チタン−タングステン、またはそれらの組合せなどの金属を含みうる。接着層をウェハ堆積時に使用し、後続の層の、ウェハへの接着を改善する。この層は導電材料から形成されるため、この層もまた電極として機能することができる。この例では、結晶配向促進層２０８が、第１の接着促進層２０６の上に堆積される。結晶配向促進層２０８は、白金、パラジウム、金、銀、イリジウム、ニッケル、またはそれらの組合せを含むことができる。いくつかの実施形態では、第１の接着促進層２０６と結晶配向促進層２０８は、共に導電材料から形成され、その結果、これらの層は共に、後でアクチュエータの電極として機能することができる。具体的には、第１の接着促進層２０６は、下層（たとえば、メンブレン１２０）がシリコンであり、結晶配向促進層２０８がイリジウム、金、または白金である場合、接着を改善するために使用可能である。
【００１８】
いくつかの実施形態では、薄膜の多層スタックは、結晶配向促進層２０８の上部に堆積された第２の接着促進層２１０を含む。第２の接着促進層２１０は、導電材料、たとえばクロム、モリブデン、チタン、チタン−タングステン、またはそれらの組合せなどの金属を含みうる。いくつかの実施形態では、第１の接着促進層２０６および第２の接着促進層２１０は同じ材料から形成され、または同じ組成を有する。
【００１９】
薄膜の多層スタックは、接着促進層２１０の上に堆積された誘電層２１２を含む。誘電層２１２は、シリコン酸化物、窒化ケイ素、または別の窒化化合物などの無機材料を含みうる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、薄膜の多層スタックは、図２の例に示されているものより多い、または少ない接着層を含む。
【００２１】
図３は、開口２１４を作り出すように誘電層２１２および第２の接着促進層２１０の一部分が除去された、図２に基づくウェハ２００を示す。誘電層２１２および接着促進層２１０のこれらの一部分は、ウェット・エッチングまたはドライ・エッチングを用いたリソグラフィなど、ウェハ表面から材料を除去するためのいくつかの技法のいずれかを使用して除去可能である。たとえば、ウェハを覆うようにフォトレジストを堆積することができる。次いで、フォトレジストを、紫外光、赤外光、電子、またはＸ線などの放射線で選択的に露光する。露光後、フォトレジスト材料を現像し、それによりフォトレジストの不要な領域を破壊し、エッチングによって除去しようとする下層の対応する領域を露出する。次いで、現像後にもはやフォトレジストによって保護されていない下の材料の諸領域を、反応性化学薬品にさらすことによってエッチングする。
【００２２】
開口２１４は、高度に結晶配向された圧電材料を堆積しようとする活性領域を画定する。この例では、結晶配向促進層２０８は、高度に結晶配向された圧電層が望まれる箇所のみが露出される。不活性領域は、誘電層２１２がそのまま残っている領域によって画定される。圧電材料は、不活性領域の上に、アモルファス相で形成される傾向がある。
【００２３】
図４は、圧電層２１６が、開口２１４を画定する領域上、および誘電層２１２の残りの部分の上の領域上に堆積された、図３に基づくウェハ２００を示す。圧電層２１６は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ニオブ鉛（ＰＮＺＴ）、またはジルコン酸チタン酸ランタン鉛（ＰＬＺＴ）を含みうる。図の例では、圧電層２１６は、物理蒸着（ＰＶＤ）、たとえばスパッタリングを使用して堆積することができる。ＰＶＤは、堆積させようとする材料で構成されたターゲット付近でプラズマが形成される堆積技法である。プラズマ内のイオンがターゲットに向かって送られる。イオンがターゲットと衝突したとき、原子がターゲットから追い出される、またはスパッタされる。次いで、スパッタされた原子は、減圧領域を通ってウェハに移送され、ウェハ表面で凝縮し薄膜を形成する。他の堆積技法に勝るスパッタリングの利点は、制御の容易な膜厚および良好な膜厚均一性を含む。他の実施形態では、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）または化学溶液堆積（たとえば、ゾルゲル）など、ＰＶＤ以外の堆積技法を使用し、圧電層を堆積することができる。
【００２４】
開口２１４（図３）によって画定された領域に形成される圧電層２１６の部分は、結晶配向促進層２０８上に形成されるため、高度に結晶配向された部分２１８である。高度に結晶配向された部分２１８は、活性領域を画定する。誘電層２１２の残りの部分の上の領域に形成される圧電層２１６の部分は、圧電層２１６の下方の誘電材料が結晶配向をもたらさないため、アモルファス相部分２２０ａ、２２０ｂである。高度に結晶配向された部分２１８とアモルファス相部分２２０ａ、２２０ｂとの間に、遷移境界が存在する。これらの遷移境界はクラッキング・ストップ部として作用し、その結果、アモルファス部分２２０ａ、２２０ｂで生じる欠陥または応力に関連するクラックがあってもそれは活性領域内には貫通しない。これは、完成後のＭＥＭＳデバイスにおけるより低い欠陥率、およびより高い製品歩留まりをもたらしうるものである。
【００２５】
図５は、図４に基づくウェハ２００であって、図４に基づくアモルファス相部分２２０ａ、２２０ｂが、またいくつかの実施形態では高度に結晶配向された部分２１８の一部および誘電層２１２の一部が除去されて、平坦化表面２２３と圧電材料の活性アクチュエータ領域２２２とが形成されたウェハ２００を示す。圧電層２１６の不要な部分は、上述のリソグラフィ−エッチング・プロセスまたは化学的機械的平坦化（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）プロセスを含むいくつかのウェハ製造技法の１つを使用して、除去可能である。平坦化表面２２３の平坦化された表面トポグラフィ（表面形状）により、以下でさらに述べるように、第２レベルのメタライゼーション（金属化）および後続のプロセスの高い信頼性を確保することができる。
【００２６】
ＣＭＰは、材料と化学反応することによって、また材料を物理的に研磨することによって、材料を除去するように作用する。ＣＭＰ装置は、研磨しようとする材料を研磨表面に接して保持する回転チャックを使用する。さらに、研磨表面と研磨しようとする材料との間に、スラリが導入される。スラリは、研磨粒子を有する液体である。ＣＭＰ研磨における化学反応は、しばしば、選択されるスラリに依存する。圧電層２１６がＰＺＴから形成される場合、研磨表面は、硬質ポリウレタン・パッドとすることができる。スラリは、シリカ粒子を有すると共に、例えばｐＨ１１といった塩基性ｐＨを有することができる。いくつかの実施例では、スラリは、日本国の清須に所在の株式会社フジミインコーポレーテッドのＰ４２１７である。他の圧電材料には、他の研磨パッドまたは研磨液が研磨に最適なものとなりうる。
【００２７】
図６は、図５に示されているウェハ２００から形成された、結果的に得られる圧電コンデンサまたはアクチュエータ６００を示す。接着促進導電層２２４および導電性電極層２２６が活性圧電アクチュエータ領域２２２の上に堆積され、電極２２８を形成する。接着促進導電層２２４は、接着層２０６、２１０と同様である。導電性電極層２２６は、金、銀、アルミニウム、銅、またはそれらの組合せなどの金属を含みうる。
【００２８】
上述の圧電アクチュエータは、センサ、トランスデューサ、または圧電アクチュエータを有するインク・ジェット・プリントヘッドなど、いくつかの微小機械デバイスを形成するために使用可能である。
【００２９】
図７は、ウェハの誘電層の開口内に圧電層を堆積するための例示的な方法７００のフローチャートである。方法７００は、図１に示されている圧電アクチュエータなどのＭＥＭＳデバイスを製造するために用いることができる。
【００３０】
この例では、ステップ７０２で、基板の上にある誘電層に開口を形成する。開口を形成するために基板の上にある誘電層の一部分を除去する一方で、誘電層の他の部分はそのまま残される。除去しようとする誘電層の部分は、ウェット・エッチングまたはドライ・エッチングを用いたリソグラフィなどの、ウェハ表面から材料を除去するためのいくつかの技法のいずれかを使用して除去可能である。ステップ７０２で形成された開口は、高度に結晶配向された圧電材料が堆積されることになる活性領域を画定する。
【００３１】
ステップ７０４では、開口内および誘電層の残存部上に圧電材料の層を形成する。圧電材料は、スパッタリングと呼ばれることもある物理蒸着（ＰＶＤ）を利用して堆積することができる。他の実施形態では、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）や化学溶液堆積（たとえば、ゾルゲル）などのＰＶＤ以外の堆積技法を利用して圧電層を堆積することができる。
【００３２】
ステップ７０６では、圧電材料を部分的に誘電層上から除去するように、圧電材料の層を平坦化する。これにより、圧電材料の一区画が、ステップ７０２で述べた開口内に残る。圧電材料の不要な部分は、リソグラフィ−エッチング・プロセスや化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）プロセスを含むいくつかのウェハ製造技法の１つを用いて除去することができる。平坦化プロセスは、電極をその上に形成することができる平坦化表面を生み出す。
【００３３】
ステップ７０８では、開口内の圧電材料のその区画上に電極を形成する。電極は、導電層を圧電材料の上に堆積することによって、または最初に接着促進導電層を圧電材料の上に堆積して次いで導電層を接着促進導電層の上に堆積することによって形成することができる。導電性電極層および接着促進導電層は、化学気相蒸着（ＣＶＤ）や物理蒸着（ＰＶＤ）を含むいくつかの堆積技法のうちの１つを使用して堆積することができる。
【００３４】
追加の接着促進層や誘電層の形成、凹部、チャンバおよび開口などの特徴部を形成するための基板のエッチング、等の追加のステップを任意選択で実施し、結果的に得られるＭＥＭＳデバイスを形成する。
【００３５】
ウェハの誘電層の開口内に圧電層を堆積するための方法７００は、製造の信頼性を向上させて、圧電アクチュエータを含むＭＥＭＳデバイスを生産するための従来の方法よりも、生産歩留まりを高めることができる。従来の方法を使用して生産される圧電薄膜に固有の高応力、ならびに厳しいプロセス要件は、圧電薄膜要素を含むＭＥＭＳデバイスの低い生産歩留まりに直接的に転化しうるものである。
【００３６】
本明細書で述べられている技法の１つの利点は、開口内および誘電層上に堆積される圧電層が結晶配向促進層上に形成されるため、その圧電層が開口内で高度に結晶配向された部分を形成することである。誘電層の上に堆積された部分は、誘電層が結晶配向をもたらすものではないため、アモルファス相部分を形成する。圧電層の高度に結晶配向された部分とアモルファス相部分との間に、遷移境界が存在する。これらの境界は、クラッキング・ストップ部として働き、その結果、アモルファス部分で生じる欠陥または応力に関連するクラックがあってもそれは、高度に結晶配向された部分または活性領域には貫通しない。これは、従来の方法に勝る、完成後のＭＥＭＳデバイスにおけるより低い欠陥率、およびより高い製品歩留まりをもたらしうる。圧電材料を基板上に形成するために使用されるこれらの方法は、高密度、低ボイド、および高いｄ３１係数などの非常に均一かつ望ましい特性を有する圧電材料を形成することができる。各アクチュエータが一貫した特性を有すると、これらの構造体に関連付けられた個別構造体は、同じ電気信号が構造体のそれぞれに伝えられたとき、非常に均一な結果を伴って動作することができる。たとえば、インク・ジェット・プリンタでは、均一な噴射構造体に関連付けられた均一な複数のアクチュエータに対して同じ電圧が印加された場合、均一な量のインクが、噴射構造体のそれぞれから吐出される。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態について述べた。しかし、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、様々な修正を加えることができることは理解されるであろう。したがって、他の実施形態も特許請求の範囲に記載の発明内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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