(57)【要約】      （修正有）【課題】薄膜部の膜厚が異なる複数の薄膜素子を備えた電子デバイスを提供する。【解決手段】薄膜素子においては、要求される機能、特性に応じて薄膜素子に含まれる薄膜部の膜厚を最適な膜厚とする必要があるため、電子デバイス２０は、基板２１と、基板上に形成され、第１の薄膜部２３１を備えた第１の薄膜素子２３と、基板上に形成され、第２の薄膜部２４１を備えた第２の薄膜素子２４と、を有しており、第１の薄膜部２３１の膜厚と、第２の薄膜部２４１の膜厚と、が異なる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、第１の薄膜部を備えた第１の薄膜素子と、
前記基板上に形成され、第２の薄膜部を備えた第２の薄膜素子と、を有しており、
前記第１の薄膜部の膜厚と、前記第２の薄膜部の膜厚と、が異なる電子デバイス。
【請求項２】
前記第１の薄膜部及び前記第２の薄膜部は、
前駆体溶液を印刷法により塗布して前駆体薄膜を形成し、
前記前駆体薄膜にエネルギーを付与することにより形成される請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記印刷法がインクジェット法である、請求項２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記第１の薄膜部および／または前記第２の薄膜部が圧電体または誘電体である請求項１乃至３いずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記第１の薄膜部および／または前記第２の薄膜部がジルコン酸チタン酸鉛を含む請求項１乃至４いずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記第１の薄膜部および／または前記第２の薄膜部がチタン酸バリウムを含む請求項１乃至４いずれか一項に記載の電子デバイス。
【請求項７】
基板と、
前記基板上に形成され、第１の薄膜部を備えた第１の薄膜素子と、
前記基板上に形成され、第２の薄膜部を備えた第２の薄膜素子と、を有しており、
前記第１の薄膜部の膜厚と、前記第２の薄膜部の膜厚と、が異なる電子デバイスの製造方法であって、
前駆体溶液を印刷法により塗布して第１の前駆体薄膜を形成する第１の前駆体薄膜形成工程と、
前駆体溶液を印刷法により塗布して第２の前駆体薄膜を形成する第２の前駆体薄膜形成工程と、
前記第１の前駆体薄膜及び前記第２の前駆体薄膜にエネルギーを付与することにより、前記第１の薄膜部及び前記第２の薄膜部を形成するエネルギー付与工程と、を有する電子デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記第１の前駆体薄膜形成工程および／または第２の前駆体薄膜形成工程は複数回実施され、
前記第１の前駆体薄膜形成工程と、前記第２の前駆体薄膜形成工程と、で実施する回数が異なる請求項７に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記第１の前駆体薄膜形成工程及び前記第２の前駆体薄膜形成工程において、
前記第１の前駆体薄膜を形成する際に用いる前駆体溶液の濃度と、前記第２の前駆体薄膜を形成する際に用いる前駆体溶液の濃度と、が異なる請求項７に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の前駆体薄膜形成工程及び前記第２の前駆体薄膜形成工程において、
前記印刷法はインクジェット法であり、
前記第１の前駆体薄膜を形成する際の前記前駆体溶液の塗布密度と、前記第２の前駆体薄膜を形成する際の前記前駆体溶液の塗布密度と、が異なる請求項７に記載の電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス、電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板上に１つの薄膜素子が形成された電子デバイスが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、下部電極と上部電極に挟まれた圧電体膜を備えて構成された圧電体薄膜素子が、絶縁膜を介して基板上に形成された例が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているように従来は基板上に単一の機能、特性を備えた薄膜素子が形成された電子デバイスしか得られていなかった。
【０００５】
ところが、近年、装置の小型化、コスト低減のため、基板上に機能や特性の異なる複数の薄膜素子を備えた電子デバイスが求められている。そして、薄膜素子においては、要求される機能、特性に応じて薄膜素子に含まれる薄膜部の膜厚を最適な膜厚とする必要がある。このため、上述のように基板上に機能や特性が異なる複数の薄膜素子を備えた電子デバイスとするためには、膜厚の異なる薄膜部を備えた複数の薄膜素子を有する電子デバイスが求められることとなる。
【０００６】
従来の電子デバイスの製造方法によれば、基板上に膜厚の異なる複数の薄膜素子を備えた電子デバイスを製造する方法として、例えば以下のような方法が考えられる。
【０００７】
まず、図１（ａ）に示すように、スピンコート法等により基板１１の全面に薄膜１２を成膜する。次いで、図１（ｂ）に示すように薄膜１２をエッチング処理することにより一方の薄膜素子１３を形成する。その後図１（ｃ）に示すように他方の薄膜素子の原料により、基板１１上に薄膜１２と膜厚の異なる薄膜１４を成膜する。そして、図１（ｄ）に示すように薄膜１４をエッチング処理することにより他方の薄膜素子１５を形成する。場合によってはこれらの工程を複数回繰り返すことにより、複数の薄膜素子を形成する。
【０００８】
係る方法によれば、薄膜１４の成膜を行う際、既に基板上に薄膜素子１３が形成されているため、薄膜１４は基板１１表面に凹凸を含む状態で成膜することとなる。しかし、基板上に凹凸形状があると均一な薄膜を形成することはできないため、所望の性能を有する薄膜素子１５を形成することができていなかった。また、エッチング処理の際の選択比が十分に大きくないため、各薄膜素子を所望の形状に形成することが困難だった。
【０００９】
これらの理由から基板上に薄膜部の膜厚が異なる複数の薄膜素子を備えた電子デバイスは得られていなかった。
【００１０】
上記従来技術の問題に鑑み、本発明は薄膜部の膜厚が異なる複数の薄膜素子を備えた電子デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本発明は、
基板と、
前記基板上に形成され、第１の薄膜部を備えた第１の薄膜素子と、
前記基板上に形成され、第２の薄膜部を備えた第２の薄膜素子と、を有しており、
前記第１の薄膜部の膜厚と、前記第２の薄膜部の膜厚と、が異なる電子デバイスを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、薄膜部の膜厚が異なる複数の薄膜素子を備えた電子デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術による複数の薄膜素子を備えた電子デバイスの製造方法の説明図。
【図２】本発明の実施形態における電子デバイスの構成例の説明図。
【図３】本発明の実施形態における前駆体溶液の塗布密度の構成例の説明図。
【図４】本発明の実施形態における前駆体溶液の液滴を間引いて供給するための間引きデータの形成方法の説明図。
【図５】本発明の実施形態における基板表面を改質する工程の構成例の説明図。
【図６】本発明の実施形態における複数の薄膜素子を形成する工程の構成例の説明図。
【図７】本発明の実施形態における基板表面を改質する工程の他の構成例の説明図。
【図８】本発明の実施形態における基板表面を改質する工程の他の構成例の説明図。
【図９】本発明の実施形態における基板表面を改質する工程の他の構成例の説明図。
【図１０】本発明の実施形態における基板表面を改質する工程の他の構成例の説明図。
【図１１】本発明の実施例における薄膜部の製造フロー。
【図１２】本発明の実施例４における前駆体溶液の液滴の供給パターンに対応するビットマップ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、発明を実施するための形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００１５】
本実施形態の電子デバイスの構成例について説明する。
【００１６】
本実施形態の電子デバイスは、基板と、基板上に形成され、第１の薄膜部を備えた第１の薄膜素子と、基板上に形成され、第２の薄膜部を備えた第２の薄膜素子と、を有している。そして、第１の薄膜部の膜厚と、第２の薄膜部の膜厚と、が異なっていることが好ましい。
【００１７】
具体的な構成例について図２を用いて説明する。図２は、基板２１上に２個の薄膜素子が形成された電子デバイス２０の断面図を示したものである。図２においては、基板２１上には、第１の薄膜素子２３と、第２の薄膜素子２４と、が形成されている。なお、本実施形態の電子デバイスにおいては、薄膜素子の数は特に限定されるものではなく、３個以上の薄膜素子が形成されていてもよい。
【００１８】
以下に、本実施形態の電子デバイスを構成する部材や、具体的な構成について説明する。
【００１９】
ここでまず、基板２１の構成については特に限定されず、複数の薄膜素子を支持することができる基板であればよい。基板の材質、形状については特に限定されるものではないが、例えば、シリコンや、サファイア、酸化マグネシウム単結晶等の基板を好ましく用いることができる。特に、コストが低く、加工性も高いことから、基板２１としてはシリコンを好ましく用いることができる。
【００２０】
第１の薄膜素子２３、第２の薄膜素子２４の構成については特に限定されるものではないが、例えば、図２に示したように、各薄膜素子の機能を発現する第１の薄膜部２３１、第２の薄膜部２４１の上下面に電極を配置した構成とすることができる。図２に示した第１の薄膜素子２３、第２の薄膜素子２４においては、それぞれ個別電極としての上部電極２３２、２４２と、共通電極としての下部電極２２を設けている。なお、上部電極、下部電極共に薄膜素子毎に形成する個別電極としてもよい。
【００２１】
薄膜素子に含まれる上部電極、下部電極の材料については特に限定されるものではなく、各種導電材料により構成することができる。例えば白金、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、銀、ニッケルなどの金属やこれらの合金、またＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）等の導電性酸化物材料により構成されることが好ましい。
【００２２】
なお、上部電極と下部電極とは同じ材料である必要はなく、異なる材料により構成することもできる。また、上部電極、下部電極はそれぞれ複数の層から構成することもできる。
【００２３】
また、基板と下部電極との間には、例えば基板と下部電極との密着性を高めるために密着層等を設けることもできる。
【００２４】
そして、薄膜素子は、正の圧電効果、逆圧電効果、電荷蓄積、半導体性、導電性から選択されたいずれかの機能を備えた薄膜部を有することができる。特に薄膜素子は、正の圧電効果、逆圧電効果、電荷蓄積から選択されたいずれかの機能を備えた薄膜部を有していることが好ましい。薄膜素子は、薄膜部の機能に応じた機能を有することとなる。
【００２５】
ここで、正の圧電効果の機能を有する薄膜部とは、圧力を電気に変化する機能を有する薄膜部である。正の圧電効果の機能を有する薄膜部を備えた薄膜素子としては、例えば位置変動等による圧力変化を電気として出力するセンサや、振動等の外乱を電気として出力する振動センサ等が挙げられる。
【００２６】
また、逆圧電効果の機能を有する薄膜部とは、電圧を加えた場合に変形する機能を有する薄膜部である。負の圧電効果の機能を有する薄膜部を備えた薄膜素子としては、例えばアクチュエータ等が挙げられる。
【００２７】
電荷蓄積の機能を有する薄膜部とは、電圧を印加した場合に一定程度の電荷を蓄積できる薄膜部である。電荷蓄積機能を有する薄膜部を備えた薄膜素子としては、例えばコンデンサが挙げられる。
【００２８】
半導体性の機能を有する薄膜部を備えた薄膜素子としては、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）やダイオード等の素子における半導体層を挙げることができる。
【００２９】
導電性の機能を有する薄膜部とは、電圧を印加した場合に、電気が流れる薄膜部であり、導電性の機能を有する薄膜部を備えた薄膜素子としては、例えば配線や薄膜抵抗素子等を挙げることができる。
【００３０】
そして、電子デバイスにおいては、上記機能のうち任意の機能を有する薄膜素子を組み合わせることができる。例えば図２に示した電子デバイス２０において、第１の薄膜素子２３をアクチュエータとし、第２の薄膜素子２４をセンサや電荷蓄積の機能を有する素子とすることもできる。第１の薄膜素子２３をアクチュエータ、第２の薄膜素子２４をセンサとした場合、第１の薄膜素子２３の第１の薄膜部２３１は、逆圧電効果の機能を有し、第２の薄膜素子２４の第２の薄膜部２４１は正の圧電効果の機能を有することができる。
【００３１】
アクチュエータは、経時変化等により所定の電圧に対する変位量が変化する場合がある。そこで、図２に示した電子デバイス２０において上記構成とすることにより、第１の薄膜素子２３であるアクチュエータの変位量を第２の薄膜素子２４であるセンサにより検出するよう構成できる。
【００３２】
ここで、薄膜部を構成する材料については、上述の性能を発揮できる所望の材料を任意に選択して用いることができる。特に製造時の取り扱いの容易さから、薄膜部が、金属酸化物膜、いわゆるセラミックス材料により構成されていることが好ましい。
【００３３】
金属酸化物膜を構成する金属酸化物としては特に限定されるものではなく、薄膜部に要求される機能に応じて選択することができ、例えば導電性酸化物や、酸化物半導体、酸化物絶縁体、圧電体、誘電体等を用いることができる。
【００３４】
例えば、導電性酸化物としては、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）、ＺｎＯ、Ａｌを添加したＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ３、ＬａＭｎＯ３、ＬａＮｉＯ３、ＳｒＲｕＯ３等が挙げられる。また、酸化物半導体としてはＩＧＺＯ（登録商標）、ＩｎＭｇＯ４、ＺｎＯ、Ｎｂを添加したＳｒＴｉＯ３等が挙げられる。酸化物絶縁体としては、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｒＴｉＯ３、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３等が挙げられる。
【００３５】
また、圧電体としては、ＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３）、ＰｂＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＢＬＳＦ（ビスマス層状構造強誘電体）、ＫＮｂＯ３−ＮａＮｂＯ３、ＢｉＦｅＯ３、（Ｂｉ，Ｎａ）ＴｉＯ３、Ｂｉ（Ｚｎ，Ｔｉ）Ｏ３等やこれらの固溶体が挙げられる。
【００３６】
例えば薄膜部が正の圧電効果または逆圧電効果を有する場合、薄膜部は、上述の材料のうち圧電体により構成されることが好ましい。また、薄膜部が、電荷蓄積の機能を有する場合には、薄膜部は上述の材料のうち誘電体により構成されることが好ましい。
【００３７】
このため、例えば第１の薄膜素子２３および／または第２の薄膜素子２４の薄膜部に正の圧電効果、逆の圧電効果、電荷蓄積機能から選択されるいずれかの機能を付与する場合、第１の薄膜部２３１および／または第２の薄膜部２４１を圧電体または誘電体にできる。そして、圧電体、誘電体としてはジルコン酸チタン酸鉛やチタン酸バリウムを好ましく用いることができる。
【００３８】
従って、例えば第１の薄膜部２３１および／または第２の薄膜部２４１はジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を含むことができる。また、第１の薄膜部２３１および／または第２の薄膜部２４１はチタン酸バリウムを含むこともできる。なお、基板上に形成された薄膜部の材質は同じである必要はないため、第１の薄膜部２３１と第２の薄膜部２４１との材料は異なっていてもよい。
【００３９】
薄膜部が半導体性の機能を有する場合には、薄膜部は上述の材料のうち、酸化物半導体により構成されることが好ましい。薄膜部が導電性の機能を有する場合には、薄膜部は上述の材料のうち、導電性酸化物により構成されることが好ましい。なお、薄膜部は１種類の材料から構成されている必要はなく、複数の材料により構成することができる。
【００４０】
また、薄膜素子に含まれる薄膜部は、一層に限定されるものではなく、複数層から構成することもできる。具体的には例えば薄膜部が半導体性の機能を有し、薄膜素子がダイオードを構成する場合には、ＺｎＯにより構成されたｐ型半導体の層と、ＩＧＺＯにより構成されたｎ型半導体の層とを積層した構成とすることができる。なお、薄膜素子に含まれる薄膜部が複数層から構成される場合、積層した複数層の薄膜部全体の厚さが該薄膜部の膜厚となる。
【００４１】
また、薄膜部を形成する際に、薄膜部の結晶配向を制御するために、薄膜部の下層部にシード層を設けてもよい。
【００４２】
本実施形態の電子デバイスにおいては、既述のように複数の薄膜素子が含まれており、該複数の薄膜素子はそれぞれ薄膜部を有している。すなわち、各薄膜素子は所定の機能を備えた薄膜部を有している。そして、各薄膜素子に含まれる薄膜部の厚さは、各薄膜素子の機能や特性に応じて最適な厚さとすることができる。このため、例えば図２に示した電子デバイス２０の場合、基板２１上に形成された第１の薄膜素子２３の第１の薄膜部２３１と、第２の薄膜素子２４の第２の薄膜部２４１の厚さは異なる厚さとすることができる。なお、電子デバイスが３個以上の薄膜素子を含む場合、全ての薄膜素子の薄膜部の膜厚が異なっていてもよく、構成する薄膜素子のうち一部の薄膜素子の薄膜部については膜厚が同じでもよい。
【００４３】
基板上に形成された薄膜素子に含まれる薄膜部の形成方法は特に限定されるものではなく、所望の膜厚、形状となるように任意の方法により形成することができる。
【００４４】
薄膜部は例えば、ゾル−ゲル液等の前駆体溶液を印刷法により塗布して前駆体薄膜を形成し、該前駆体薄膜にエネルギーを付与することにより形成することができる。図２に示した電子デバイスの場合、第１の薄膜部２３１及び第２の薄膜部２４１は、例えば、前駆体溶液を印刷法により塗布して前駆体薄膜（第１の前駆体薄膜、第２の前駆体薄膜）を形成し、前駆体薄膜にエネルギーを付与することにより形成することができる。
【００４５】
前駆体溶液とは、後段のエネルギー付与を行うことにより、所望の薄膜部の組成とすることができる溶液のことを意味しており、薄膜部に要求される材料や、組成により異なるため、特に限定されるものではない。
【００４６】
薄膜部が例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を含む場合、酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、およびチタンアルコキシドを出発原料とし、共通溶媒として２−メトキシエタノールに溶解させ均一にしたＰＺＴの前駆体溶液を好適に用いることができる。
【００４７】
ＰＺＴはジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体であり、化学式Ｐｂ（Ｚｒ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３（０＜ｘ＜１）で示されるが、その比率により特性が異なる。一般的に優れた電気−機械特性を示す組成はＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３のモル比が５３：４７の割合であり、化学式で表すと、Ｐｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般的にはＰＺＴ（５３／４７）と示される。このため、前記出発原料の酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、チタンアルコキシドは、係る化学式の量論比になるように秤量、混合されていることが好ましい。
【００４８】
なお、前駆体溶液を塗布した前駆体薄膜には、上述のようにエネルギーが付与されるが、前駆体薄膜がＰｂを含む場合、エネルギーを付与した際に前駆体薄膜中のＰｂ原子の一部の揮発、いわゆる「鉛抜け」を生じる場合がある。そこで、ＰＺＴのような鉛を含む複合酸化物を作製する場合には、エネルギーを付与した際の鉛抜けを想定し、出発原料に化学量論組成に比べて物質量比で５〜２５％程度Ｐｂを過剰に加えることが好ましい。
【００４９】
また金属アルコキシド化合物は大気中の水分により容易に加水分解してしまうため、前駆体溶液に安定剤としてアセチルアセトン、酢酸、ジエタノールアミン等を適量添加し、加水分解の進行を抑制することがより好ましい。
【００５０】
薄膜部に好適に用いることができる材料として、ＰＺＴ以外の圧電体としては例えばチタン酸バリウム等が挙げられる。チタン酸バリウムの場合はバリウムアルコキシド、チタンアルコキシドを出発原料にし、これら化合物を共通溶媒に溶解させることでチタン酸バリウム用の前駆体溶液を作製することも可能である。
【００５１】
用いる前駆体溶液の濃度も特に限定されるものではなく、形成する薄膜部の材質や膜厚、用いる印刷法、また、エネルギー付与工程におけるエネルギー付与手段等に応じて、任意に前駆体溶液の濃度を選択することができる。
【００５２】
例えば、供給する前駆体溶液の濃度を変化させ、形成する薄膜部の膜厚を調整することもできる。例えば図２の電子デバイス２０において、第１の薄膜部２３１と、第２の薄膜部２４１の膜厚が異なる場合、第１の前駆体薄膜を形成する際に用いる前駆体溶液の濃度と、第２の前駆体薄膜を形成する際に用いる前駆体溶液の濃度と、を異なるように構成できる。
【００５３】
前駆体溶液を塗布する場所については特に限定されるものではなく、基板上の薄膜素子を形成する任意の場所に、任意の面積、形状で塗布することができる。なお、薄膜素子の構造に応じて、基板と薄膜部との間には電極やシード層、バリア層等を設けることができる。このため、基板上に直接前駆体溶液を塗布する場合に限定されるものではなく、電極やシード層、バリア層等の上面に前駆体溶液を塗布することもできる。また、前駆体薄膜を複数層積層する場合には、先に形成した前駆体薄膜の上面に前駆体溶液を塗布することもできる。
【００５４】
また、印刷法も特に限定されるものではなく、基板上の所定の位置に前駆体溶液を塗布できる印刷法であればよい。印刷法としては例えば、オフセット法、スクリーン印刷法や、インクジェット法等を好ましく用いることができる。中でも、印刷法としては、インクジェット法をより好ましく用いることができる。インクジェット法は、版を必要とせず、ロット毎に任意のパターンを容易に形成することが可能であるため、また、前駆体薄膜を形成する部分にのみ前駆体溶液を供給すれば足り、前駆体溶液の使用量を抑制することができるためである。
【００５５】
印刷法としてインクジェット法を用いる場合には、薄膜部を形成する領域に前駆体溶液を塗布する塗布密度を変えることにより、薄膜部の膜厚を調整することもできる。例えば図２において、第１の薄膜部２３１の膜厚と、第２の薄膜部２４１の膜厚とが異なる場合、第１の前駆体薄膜を形成する際の前駆体溶液の塗布密度と、第２の前駆体薄膜を形成する際の前駆体溶液の塗布密度と、を異なるように構成できる。
【００５６】
ここで、前駆体溶液を塗布する際の塗布密度を変更することについて、図３を用いて説明する。
【００５７】
図３（ａ）、（ｂ）は図中四角で囲んだ薄膜部の形成領域３１内に前駆体溶液を塗布した後の状態を示している。
【００５８】
そして、図３（ａ）は前駆体溶液の液滴３２が、薄膜部の形成領域３１内で互いに液滴３２の半径分の長さの範囲で重複するように、インクジェット法により供給した例を示している。なお、液滴間の距離については、通常インクジェット装置により異なっており、係る形態に限定されるものではない。図３（ａ）に示した場合では薄膜部の形成領域３１内に、前駆体溶液の液滴３２が図中の縦方向に７滴、横方向に８滴供給、塗布されている。
【００５９】
図３（ｂ）は、図３（ａ）と同じサイズ、形状の薄膜部の形成領域３１に対して、インクジェット法により、前駆体溶液の液滴３２を供給している。ただし、図３（ｂ）においては、図３（ａ）の場合と比較して、薄膜部の形成領域３１の縦方向に、液滴間が２列開くように間引いて液滴を塗布している。このため、薄膜部の形成領域３１内に、前駆体溶液の液滴３２が縦方向に３滴、横方向に８滴供給、塗布されている。このように３列（行）中１列（行）しか液滴を供給しない場合を、以下、「１／３間引き」のようにも記載する。
【００６０】
そして、前駆体溶液の塗布密度を変更するとは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したように、薄膜部の形成領域にインクジェット法により前駆体溶液の液滴を供給、塗布する際に、該薄膜部の形成領域内に供給された液滴の密度を変更することを意味している。
【００６１】
上述のように前駆体溶液の塗布密度を変更することにより、該薄膜部の形成領域に供給された前駆体溶液の量を変更することが可能になる。そして、薄膜部の形成領域に供給された前駆体溶液の量と、形成される薄膜部の厚さとの間には相関関係があるため、上述のように前駆体溶液の塗布密度を変更することにより、薄膜部の膜厚を調整することが可能となる。
【００６２】
なお、液滴を間引いて供給する例としては、図３（ｂ）に縦方向に間隔を開けて供給する例を示したが、係る例に限定されるものではなく、図３（ｂ）中、例えば、横方向についても間引いて供給することもできる。また、図３（ｂ）では、３列のうち２列を間引いて塗布する例を示したが、係る例に限定されるものではなく、間引く程度についても任意に選択することができる。
【００６３】
上述のように前駆体溶液の液滴を間引いて供給するための間引きデータの形成方法について図４を用いて説明する。
【００６４】
通常印刷機により印刷する場合、基礎となる画像をビットマップ化し、該ビットマップに基づいてインク等の液滴を供給して画像が形成される。
【００６５】
ここで、基礎となる印刷パターンを図４（ａ）に示す。図４においては、四角で囲われた領域４１内全体に印刷するパターンを示している。
【００６６】
そして、図４（ａ）に示した印刷パターンをビットマップ化する際図４（ｂ）に示すような複数のピクセル４２に分割する。この際分割するピクセルの数は例えば印刷機等に依存し、特に限定されるものではない。ここでは、縦４×横４のピクセルに分割する例を用いて説明する。
【００６７】
そして、形成したビットマップに従い、全ピクセルに対して前駆体溶液の液滴を供給する場合には、図４（ｃ）に示すように液滴の供給データを作成することができる。図４（ｃ）は、全ピクセルが液滴を供給するピクセル４３になり、各ピクセルに対して液滴を１滴ずつ供給することとなる。この場合、間引き率０となる。これが、上述の図３（ａ）に当たる。
【００６８】
また、１／２間引きとする場合、例えば図４（ｄ）に示すように液滴の間引きデータを作成することができる。図４（ｄ）では前駆体溶液の液滴を供給するピクセル４３と、液滴を供給しない部分４４とからなるパターンを形成することができる。なお、１／２間引きとは２列（行）のうち、１列（行）のみ液滴を供給する間引き方をいう。
【００６９】
また、１／３間引きとする場合、図４（ｅ）に示すように液滴の間引きデータを作成することができる。図４（ｅ）においても前駆体溶液の液滴を供給するピクセル４３と、液滴を供給しない部分４４とからなるパターンとなっている。なお、図４（ｅ）に示したように前駆体溶液の液滴を供給するピクセル４３と、液滴を供給しないピクセル４４とを、市松模様に配置することもできるが、図３（ｂ）のようなパターンとすることもできる。
【００７０】
例えば、１／３間引きとした場合、間引き率０の場合と比較して供給される前駆体溶液の量は約１／３となることから、得られる薄膜部の膜厚は、間引き率０の場合と比較して１／３となる。
【００７１】
薄膜部を形成する際に、該薄膜部を形成する部分に前駆体溶液を印刷法により塗布する回数は特に限定されるものではなく、形成する薄膜部の膜厚等に応じて任意に選択することができる。例えば、図２に示した電子デバイス２０で、第１の薄膜部２３１の膜厚と、第２の薄膜部２４１の膜厚と、が異なる場合、第１の薄膜部の形成領域に前駆体溶液を塗布する回数と、第２の薄膜部の形成領域に前駆体溶液を塗布する回数が異なるように構成できる。第１の薄膜部２３１と第２の薄膜部２４１とで塗布する回数が異なる場合、各薄膜部の形成領域に供給される前駆体溶液の量が変化するため、得られる薄膜部の膜厚も異なることとなる。
【００７２】
ここまで説明してきたように、前駆体溶液を塗布することにより前駆体薄膜を形成することができる。そして、該前駆体薄膜はエネルギー付与手段によりエネルギーを付与することにより薄膜部とすることができる。
【００７３】
エネルギー付与手段は、前駆体溶液を塗布して形成した前駆体薄膜を乾燥し、場合によってはさらに、熱分解、結晶化を行えるように前駆体薄膜部にエネルギーを付与できる手段であればよく、特に限定されるものではない。エネルギー付与手段としては例えば、ヒーター等の抵抗加熱体や、マイクロ波を用いた加熱手段、レーザー光を用いた加熱手段等を用いることができる。
【００７４】
前駆体薄膜に対してエネルギーを付与する際の条件は特に限定されるものではないが、前駆体薄膜に含まれている溶媒を乾燥することにより除去し、さらには前駆体溶液に含まれていた有機物を熱分解することが好ましい。特に薄膜部を構成する物質が結晶化し、十分な性能を発揮できるように結晶化まで行うことが好ましい。
【００７５】
エネルギーを付与することによる前駆体薄膜の乾燥、熱分解、結晶化の条件は用いた前駆体溶液の種類等により異なるため特に限定されるものではなく、任意に選択することができる。
【００７６】
上述のように前駆体溶液の塗布を複数回行う場合、エネルギーを付与するタイミング、回数は特に限定されるものではない。例えば前駆体溶液の塗布を行う毎にエネルギー付与手段によりエネルギーを付与して前駆体薄膜を乾燥、熱分解、結晶化まで行うことができる。また、前駆体溶液を塗布する毎にエネルギー付与手段により前駆体薄膜を乾燥し、さらに、前駆体溶液を数回塗布する毎にエネルギー付与手段により熱分解や結晶化を実施することもできる。
【００７７】
なお、エネルギー付与手段により前駆体薄膜を加熱する場合、基板を含む電子デバイス全体を加熱してもよく、また、前駆体を塗布して形成した前駆体薄膜を選択的に加熱することもできる。
【００７８】
以上に本実施形態の電子デバイスについて説明してきたが、本実施形態の電子デバイスによれば、薄膜部の膜厚が異なる複数の薄膜素子を備えた電子デバイスを提供することができる。このため、装置の小型化や、コストの低減を図ることができる。
【００７９】
次に、本実施形態の電子デバイスの製造方法の構成例について説明する。
【００８０】
基板と、基板上に形成され、第１の薄膜部を備えた第１の薄膜素子と、基板上に形成され、第２の薄膜部を備えた第２の薄膜素子と、を有しており、第１の薄膜部の膜厚と、第２の薄膜部の膜厚と、が異なる電子デバイスの製造方法に関する。そして、以下の工程を有することができる。
【００８１】
前駆体溶液を印刷法により塗布して第１の前駆体薄膜を形成する第１の前駆体薄膜形成工程。
【００８２】
前駆体溶液を印刷法により塗布して第２の前駆体薄膜を形成する第２の前駆体薄膜形成工程。
【００８３】
第１の前駆体薄膜及び第２の前駆体薄膜にエネルギーを付与することにより、第１の薄膜部及び前記第２の薄膜部を形成するエネルギー付与工程。
【００８４】
以下に本実施形態の電子デバイスの製造方法における、第１の前駆体薄膜形成工程及び第２の前駆体薄膜形成工程について説明する。
【００８５】
本実施形態の電子デバイスは、図２に示したように基板２１上に複数の薄膜素子を備えた構成とすることができる。
【００８６】
そして、第１の前駆体薄膜形成工程、第２の前駆体薄膜形成工程は、例えば、図２に示した基板２１上に、所望の薄膜部の形状に合わせて前駆体溶液を塗布することにより行うことができる。
【００８７】
なお、既述のように、前駆体溶液を塗布する場所については特に限定されるものではなく、基板上の薄膜素子を形成する任意の場所に、任意の面積、形状で塗布することができる。また、薄膜素子の構造に応じて、基板と薄膜部との間には電極やシード層、バリア層等を設けることができる。このため、基板上に直接前駆体溶液を塗布する場合に限定されるものではなく、電極やシード層、バリア層等の上面に前駆体溶液を塗布することもできる。また、前駆体薄膜を複数層積層する場合には、先に形成した前駆体薄膜の上面に前駆体溶液を塗布することもできる。
【００８８】
本実施形態の電子デバイスの製造方法における前駆体溶液とは、後段のエネルギー付与を行うことにより、所望の薄膜部の組成とすることができる溶液のことを意味しており、薄膜部の材料や、組成により異なるため、特に限定されるものではない。
【００８９】
用いる前駆体溶液の濃度は特に限定されるものではなく、形成する薄膜部の材質や膜厚、用いる印刷法、また、エネルギー付与工程におけるエネルギー付与手段等に応じて、任意に前駆体溶液の濃度を選択することができる。
【００９０】
例えば、形成する薄膜部の膜厚に応じて、供給する前駆体溶液の濃度を変化させ、形成する前駆体薄膜、さらには、薄膜部の膜厚を調整することもできる。すなわち、第１の前駆体薄膜形成工程及び第２の前駆体薄膜形成工程において、第１の前駆体薄膜を形成する際に用いる前駆体溶液の濃度と、前記第２の前駆体薄膜を形成する際に用いる前駆体溶液の濃度と、が異なる構成とすることができる。
【００９１】
図２の電子デバイスの例で説明すると、第１の薄膜部２３１の膜厚を第２の薄膜部２４１よりも厚くする場合には、第１の薄膜部２３１に供給する前駆体溶液の濃度を、第２の薄膜部２４１に供給する前駆体溶液の濃度よりも濃くすることができる。
【００９２】
前駆体薄膜形成工程における印刷法は既述のように特に限定されるものではないが、例えば、オフセット法、スクリーン印刷法や、インクジェット法等を好ましく用いることができる。中でも、印刷法としては、インクジェット法をより好ましく用いることができる。
【００９３】
印刷法としてインクジェット法を用いる場合には、薄膜部を形成する領域に前駆体溶液を塗布する塗布密度を変えることにより、薄膜部の膜厚を調整することができる。すなわち、第１の前駆体薄膜形成工程及び第２の前駆体薄膜形成工程において、第１の前駆体薄膜を形成する際の前駆体溶液の塗布密度と、第２の前駆体薄膜を形成する際に用いる前駆体溶液の塗布密度とが異なるように構成することができる。例えば図２において、第１の薄膜部２３１の膜厚を、第２の薄膜部２４１の膜厚よりも厚くする場合、第１の薄膜部２３１の形成領域に塗布する前駆体溶液の塗布密度を、第２の薄膜部２４１の形成領域に塗布する前駆体溶液の塗布密度よりも高くすることができる。
【００９４】
塗布密度については既に説明したためここでは説明を省略する。
【００９５】
薄膜部を形成する際に、該薄膜部を形成する部分に前駆体溶液を印刷法により塗布する回数は特に限定されるものではなく、形成する薄膜部の膜厚等に応じて任意に選択することができる。例えば、図２の電子デバイスを製造する際、第１の前駆体薄膜形成工程および／または第２の前駆体薄膜形成工程は複数回実施することができる。そして、各薄膜部の膜厚に応じた回数繰り返し実施することができるため、第１の前駆体薄膜形成工程と、第２の前駆体薄膜形成工程と、で実施する回数が異なるように構成できる。
【００９６】
例えば、第１の薄膜部２３１の方が、第２の薄膜部２４１よりも膜厚が厚い場合、第１の前駆体薄膜形成工程を、第２の前駆体薄膜形成工程よりも多く実施することができる。
【００９７】
次に、エネルギー付与工程について説明する。
【００９８】
エネルギー付与工程は、第１の前駆体薄膜部、第２の前駆体薄膜部にエネルギーを付与し、形成した前駆体薄膜を乾燥し、場合によってはさらに、熱分解、結晶化を行う工程である。エネルギー付与手段としては特に限定されるものではなく、例えば、ヒーター等の抵抗加熱体や、マイクロ波を用いた加熱手段、レーザー光を用いた加熱手段等を用いることができる。加熱の温度は特に限定されるものではなく、用いる前駆体溶液の種類等に応じて任意に選択することができる。
【００９９】
例えば、エネルギー付与工程を複数回実施する場合、エネルギー付与条件は一定である必要はなく、任意にエネルギー付与条件を変更することができる。
【０１００】
例えば、前駆体薄膜を乾燥する条件のエネルギー付与工程（以下、「乾燥工程」とも記載する。）が挙げられる。また、前駆体薄膜に含まれる有機物を熱分解する条件のエネルギー付与工程（以下、「熱分解工程」とも記載する）や、前駆体薄膜を結晶化する条件のエネルギー付与工程（以下、「結晶化工程」とも記載する。）が挙げられる。
【０１０１】
前駆体薄膜を薄膜部とするためには、乾燥工程、熱分解工程により、前駆体溶液とするために添加した成分を除去することが好ましい。そして、特に薄膜部の性能を高めるため、結晶化工程により薄膜部を構成する成分について結晶化することが好ましい。各工程の具体的な条件については前駆体溶液を構成する成分や、薄膜部を構成する材料により異なるため、特に限定されるものではない。
【０１０２】
上述のように、第１および／または第２の前駆体薄膜形成工程（以下、「前駆体薄膜形成工程」とも記載する）を複数回実施する場合、前駆体薄膜形成工程と、エネルギー付与工程と、は任意の組み合わせで繰り返し実施することができる。
【０１０３】
例えば、前駆体薄膜形成工程を実施する毎に、すなわち、前駆体薄膜を形成する毎に乾燥工程、熱分解工程、結晶化工程の全てを実施することもできる。
【０１０４】
また、他の組み合わせとして、前駆体薄膜形成工程を実施する毎に乾燥工程を実施し、さらに前駆体薄膜形成工程を数回行う毎に熱分解工程や、結晶化工程を実施することもできる。
【０１０５】
なお、前駆体薄膜形成工程を１度しか行わない場合には、薄膜部に要求される特性に応じて、エネルギー付与工程の条件を任意に選択できる。ただし、薄膜部の性能を十分に高めるため、乾燥工程、熱分解工程、結晶化工程全てを実施することが好ましい。
【０１０６】
エネルギー付与手段により前駆体薄膜を加熱する場合、基板を含む電子デバイス全体を加熱してもよく、また、前駆体を塗布して形成した前駆体薄膜を選択的に加熱することもできる。
【０１０７】
また、本実施形態の電子デバイスの製造方法においては、上記前駆体薄膜形成工程と、エネルギー付与工程以外にも任意の工程を付加することができる。
【０１０８】
上述のように、前駆体薄膜形成工程においては、印刷法を用いているため、所望の場所のみに前駆体溶液を塗布し、前駆体薄膜を形成することが可能となる。ただし、例えば、印刷法としてインクジェット法を用いる場合に、より確実に薄膜部を形成する部分にのみに前駆体溶液を塗布できるよう、前駆体薄膜形成工程の前に、基板表面の改質を行う基板表面改質工程を実施することもできる。
【０１０９】
基板表面改質工程の構成例について以下に説明する。
【０１１０】
基板表面改質工程は、具体的には例えば基板上の薄膜部を形成しない部分に疎水性の膜であるＳＡＭ（Ｓｅｌｆ  Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）膜を形成し、薄膜部を形成する部分にのみ前駆体溶液を塗布できるように構成することができる。ＳＡＭ膜を形成する場合には、基板としては、白金板または、表面に白金膜が形成された基板を用いることが好ましい。
【０１１１】
ＳＡＭ膜は例えば、基板上にアルカンチオールを含むＳＡＭ材料を塗布することにより形成することができる。アルカンチオールとしては特に限定されるものではないが、炭素鎖が例えばＣ６からＣ１８の分子を有したものを好ましく用いることができる。そして、これをアルコール、アセトン、トルエン等の一般的な有機溶媒に溶解させた溶液をＳＡＭ材料として好ましく用いることができる。
【０１１２】
基板表面を改質する工程を行う場合の複数の薄膜素子の製造方法の構成例について図５を用いて説明する。
【０１１３】
まず、図５（ａ）に示すように、基板５１を用意する。基板５１の少なくとも一方の面には白金膜５１１が形成されていることが好ましい。このため、基板５１としては、白金板、または、Ｓｉ基板等の各種基板表面に白金膜を形成した基板を好ましく用いることができる。Ｓｉ基板等の表面に白金膜を形成した基板を用いた場合には、該白金膜を下部電極として用いることもできる。
【０１１４】
次いで、図５（ｂ）に示すように基板５１の白金膜５１１が形成された面の上面にセラミックス膜５２を一層形成する。次いで、図５（ｃ）に示すようにセラミックス膜５２を薄膜部の形状に合わせてパターニングする。これにより、基板５１上の最表面部分を、白金膜５１１が露出している部分と、セラミックス膜５２が露出している部分とから構成することができる。
【０１１５】
セラミックス膜５２の形成方法は特に限定されないが、例えばセラミックス膜５２の前駆体溶液をスピンコート法により基板５１の上面に塗布し、基板５１の全面に塗膜を形成する。そして塗膜を乾燥、熱分解の処理を行うことによりセラミックス膜５２を形成できる。セラミックス膜５２のパターニング方法についても限定されないが、例えばフォトリソグラフィー法により所望する部位にフォトレジストパターンを形成し、その後ドライエッチング又はウエットエッチングによりパターニングを行うことができる。その後フォトレジストを除去することができる。
【０１１６】
なお、この際セラミックス膜５２の材質は特に限定されないが、形成する薄膜部と同じ材料で構成されていることが好ましい。このため、前駆体薄膜形成工程で用いる前駆体溶液を好ましく用いることができる。
【０１１７】
また、セラミックス膜５２は薄膜素子の電極を構成することもできる。セラミックス膜５２を薄膜素子の電極として用いる場合、該セラミックス膜はランタンニッケル酸化物や、ストロンチウムルテニウム酸化物などの膜とすることができる。
【０１１８】
次いで、基板を上記ＳＡＭ材料の溶液中に浸漬させ、所定時間後に取り出した後、余剰な分子を溶媒で置換洗浄し乾燥することにより、図５（ｄ）に示すように基板５１表面にＳＡＭ膜５３を形成することができる。ＳＡＭ膜５３は白金膜５１１の表面のみに選択的に形成されるため、セラミックス膜５２の表面には形成されない。このため、基板５１表面のうち、ＳＡＭ膜５３が形成されたＢの部分が疎水性となり、ＳＡＭ膜５３が形成されなかったＡ１、Ａ２の部分が親水性となる。従って、インクジェット法で前駆体溶液を塗布した場合、図５（ｄ）中Ａ１、Ａ２の部分のみに選択的に前駆体溶液が供給され、より確実に所望の形状の薄膜部を形成することが可能になり好ましい。
【０１１９】
そして、図５（ｄ）に示した基板表面を改質する工程の後に、既述の複数の薄膜素子を形成する工程を実施する。例えば、図６（ａ）に示すように、マルチノズル６１、６２を備えた液滴吐出ヘッドにより、親水性のＡ１、Ａ２の部分に薄膜部の原料となる前駆体溶液を塗布し、第１の前駆体薄膜６３、第２の前駆体薄膜６４をそれぞれ形成できる。その後、エネルギー付与工程により前駆体薄膜の溶媒乾燥、または、熱分解、結晶化等行い、図６（ｂ）に示すように、セラミックス膜上に第１の薄膜素子の一層目６５、第２の薄膜素子の一層目６６を形成することができる。
【０１２０】
なお、複数回前駆体薄膜形成工程を実施する場合には、エネルギー付与工程後、前駆体薄膜形成工程を実施する前に再び基板表面を改質する工程を実施することが好ましい。１回目のエネルギー付与工程を終えた後、例えばイソプロピルアルコールで洗浄すると、図５（ｃ）に示すように、基板上の最表面部分が、白金膜５１１が露出している部分と、セラミックス膜５２が露出している部分とから構成されている。このため、再び基板をＳＡＭ材料の溶液中に浸漬し、所定時間後に取り出した後、余剰な分子を溶媒で置換洗浄し乾燥することにより、図５（ｄ）に示すように基板５１表面にＳＡＭ膜５３を形成することができる。
【０１２１】
以降は任意に各工程を繰り返し実施することにより所望の膜厚の薄膜部を含む薄膜素子を形成することができる。
【０１２２】
基板表面を改質する方法は上述の方法に限定されるものではない。
【０１２３】
基板表面を改質する第２の方法について図７を用いて説明する。
【０１２４】
例えば、図５（ａ）の後、白金膜５１１が形成された基板５１をＳＡＭ材料の溶液中に浸漬して、所定時間後に取り出した後、余剰な分子を溶媒で置換洗浄し乾燥することにより、図７（ａ）に示すように基板５１表面にＳＡＭ膜５３を形成することができる。
【０１２５】
次に図７（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー法により、薄膜素子を形成する部分に開口部を有するフォトレジスト７１をパターン形成する。そして、図７（ｃ）に示すように、ドライエッチングによりＳＡＭ膜５３を除去し、さらには、加工に用いたフォトレジスト７１も除去してＳＡＭ膜５３のパターニングを終了する。これにより、図７（ｃ）に示したように、基板５１表面のうち、ＳＡＭ膜５３が残っているＢの部分が疎水性となり、ＳＡＭ膜５３が除去されたＡ１、Ａ２の部分が親水性となる。その後は、図６に示した既述の複数の薄膜素子を形成する工程を実施することにより第１の薄膜素子、第２の薄膜素子を形成することができる。
【０１２６】
基板表面を改質する第３の方法について図８を用いて説明する。図５と同じ参照符号は同じ構成要素を示している。
【０１２７】
まず、図８（ａ）に示すように白金膜５１１が形成された基板５１表面にフォトレジスト８１、８２を用いてフォトレジストパターンを形成し、図８（ｂ）に示すようにＳＡＭ膜５３を形成する。この際、疎水性であるフォトレジスト８１、８２部分にはＳＡＭ膜５３が形成されず、それ以外の部分にのみＳＡＭ膜５３を形成することができる。そして、図８（ｃ）に示すようにフォトレジスト８１、８２を除去することにより、ＳＡＭ膜５３のパターニングは完了し、基板表面を改質する工程を完了する。その後は、図６に示した既述の複数の薄膜素子を形成する工程を実施することにより第１の薄膜素子、第２の薄膜素子を形成することができる。
【０１２８】
次に基板表面を改質する工程の第４の方法について、図９を用いて説明する。図５と同じ参照符号は同じ構成要素を示している。
【０１２９】
まず、図９（ａ）に示すように、白金膜５１１が形成された基板５１表面にＳＡＭ膜５３を形成する。そして、図９（ｂ）に示すように、パターン化されたマスク９１を介して紫外線９２を照射することで、図９（ｃ）に示すように、未露光部にはＳＡＭ膜５３が残り、露光部についてはＳＡＭ膜５３が消失する。これによりＳＡＭ膜５３のパターニングは完了し、基板表面を改質する工程を完了する。その後は、図６に示した既述の複数の薄膜素子を形成する工程を実施することにより第１の薄膜素子、第２の薄膜素子を形成することができる。
【０１３０】
次に基板表面を改質する工程の第５の方法について、図１０を用いて説明する。図５と同じ参照符号は同じ構成要素を示している。
【０１３１】
まず、図１０（ａ）に示すように、いわゆるマイクロコンタクトプリント法により、予めソフトリソグラフィ等でパターニングしたＰＤＭＳスタンプ１０１にＳＡＭ膜を形成する溶液１０２を浸漬もしくはスピンコートにより塗布しておく。そして、当該ＰＤＭＳスタンプ１０１を白金膜５１１が形成された基板５１上にコンタクトプリントすることで、図１０（ｂ）に示すように、パターニングされたＳＡＭ膜５３を基板５１上に形成する。これにより、基板表面を改質する工程を完了し、その後は、図６に示した既述の複数の薄膜素子を形成する工程を実施することにより第１の薄膜素子、第２の薄膜素子を形成することができる。
【０１３２】
以上に説明してきた本実施形態の電子デバイスの製造方法によれば、基板上に膜厚の異なる複数の薄膜素子を備えた電子デバイスを製造することができる。また、印刷法により薄膜素子を形成するため、廃棄される材料を抑制することができ、コストを低減し、生産性を高めることが可能になる。
【実施例】
【０１３３】
以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
以下の手順により、基板上に薄膜素子である圧電素子を２つ備えた電子デバイスの製造を行った。
【０１３４】
まず、基板及び前駆体溶液を以下の手順で準備した。
（基板準備工程）
まず、Ｓｉウエハを熱酸化することにより、表面に膜厚が１０００ｎｍの熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成した。
【０１３５】
次いで、後述する白金膜と、熱酸化膜との密着性を高めるため、反応性スパッタにより、熱酸化膜が形成された基板の一方の面の全面に膜厚が５０ｎｍのＴｉＯ２膜を形成した。
【０１３６】
そして、ＴｉＯ２膜上にスパッタリング法により膜厚が２００ｎｍの白金膜を形成した。なお、白金膜は薄膜素子の下部電極となる。
【０１３７】
以上のＳｉウエハの表面に熱酸化膜（ＳｉＯ２膜）、ＴｉＯ２膜、白金膜を形成したものを基板として以下の工程に供した。
（セラミックス膜形成工程）
上記基板の白金膜を形成した面のうち、薄膜部を形成する部分にセラミックス膜を形成するセラミックス膜形成工程を実施した。
【０１３８】
図５（ｂ）に示したように、まず、基板５１の白金膜５１１を形成した面上にセラミックス膜５２として、導電性セラミックス膜であるＬａＮｉＯ３膜（以下、「ＬＮＯ膜」とも記載する）を以下の手順で形成した。
【０１３９】
基板の白金膜を形成した面に、Ｌａ２Ｏ３、ＮｉＯのスピン成膜溶液（株式会社高純度化学研究所製）を用い、スピンコート法により塗布する塗布工程を実施した
次いで７５０℃で加熱し、スピン成膜溶液を乾燥、結晶化させる結晶化工程を実施した。
【０１４０】
上記塗布工程と、結晶化工程と、を６回繰り返してＬＮＯ膜を形成した。
【０１４１】
次に、図５（ｃ）に示したように二つの薄膜素子に対応した形状にＬＮＯ膜をパターン化した。
【０１４２】
パターン化はフォトリソグラフィー法により所望の形状のレジストを形成し、さらにエッチング法により不要な部分のＬＮＯ膜を除去することにより行った。
【０１４３】
エッチングは希塩酸溶液を用いて行った。
【０１４４】
パターン化により、基板上に０．５ｍｍ×０．５ｍｍ四方のＬＮＯ膜を十分に離隔して２つ形成した。係る２つのＬＮＯ膜を形成した部分が第１、第２の薄膜素子の形成領域となる。
（前駆体溶液準備工程）
前駆体溶液（ゾル−ゲル液）として、結晶化後にＰＺＴ(５３／４７)、すなわち、Ｐｂ（Ｚｒ０．５３，Ｔｉ０．４７）Ｏ３組成となるように調製した前駆体溶液を準備した。
【０１４５】
前駆体溶液の出発原料としては、酢酸鉛三水和物、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウム、を使用した。酢酸鉛の結晶水は、メトキシエタノールに溶解した後、脱水した。なお、出発原料の使用量は、化学量論組成に対して、鉛量を１０モル％過剰となるように調整した。これにより、熱処理中の鉛抜けによる結晶性の低下を防ぐことができる。
【０１４６】
本実施例では、高濃度インク、低濃度インクの前駆体溶液を作製した。
【０１４７】
いずれの前駆体溶液についても、イソプロポキシドチタン、イソプロポキシドジルコニウム、をメトキシエタノールに溶解し、アルコール交換反応、エステル化反応を進行させ、前記の酢酸鉛を溶解したメトキシエタノール溶液と混合することで、前駆体溶液を得た。
【０１４８】
高濃度インクである前駆体溶液はＰＺＴ濃度が０．５モル／リットルとなるように、低濃度インクである前駆体溶液はＰＺＴ濃度が０．３モル／リットルとなるように、主溶媒であるメトキシエタノール溶液を添加して濃度調整した。
【０１４９】
次に、図１１に示したフローに従って以下の各工程を繰り返し実施し、電子デバイスを製造した。なお本実施例では、図１１のフローチャートに示したステップのうち判定ステップＡにおけるｍを３とし、判定ステップＢにおけるｎを８として実施した。
（表面改質工程）
基板５１上の、セラミックス膜５２であるＬＮＯ膜が形成されていない部分にＳＡＭ膜５３を形成する表面改質工程（Ｓ１０１）を実施した。
【０１５０】
ＳＡＭ膜材料としては、アルカンチオール（ＣＨ３（ＣＨ２）ｎ−ＳＨ）溶液を使用した。そして、基板５１をアルカンチオール溶液に浸漬後、余剰な分子を溶媒で置換洗浄し乾燥することにより、基板５１表面にＳＡＭ膜５３を形成することにより基板の表面改質を行った。
（前駆体薄膜形成工程、エネルギー付与工程）
まず、以下の手順により、基板上に前駆体薄膜を形成する前駆体薄膜形成工程（Ｓ１０２）を実施した。
【０１５１】
前駆体溶液は、株式会社リコーインダストリー社製インクジェットヘッド  型式：ＧＥＮ４を搭載した産業用インクジェット装置を用いて、インクジェット法により基板上に供給した。上記産業用インクジェット装置は、ノズルは３００ｄｐｉの集積度で最大４種のインクが同時に印刷できる。また、ヘッドの機械的走査と吐出タイミングから、主走査／副走査方向に２４００ｄｐｉの分解能で印刷できるものであり、ビットマップ化した印刷情報に従って正確にインク吐出できる。
【０１５２】
まず、基板上に予め形成しておいた基板アライメントマークに産業用インクジェット装置のヘッドノズル位置を整合させた。
【０１５３】
本実施例では、第１の薄膜素子の形成領域に０．３モル／リットルの前駆体溶液を、第２の薄膜素子の形成領域に０．５モル／リットルの前駆体溶液をそれぞれ供給した。なお、これらの前駆体溶液はそれぞれ、上記前駆体溶液準備工程で準備した低濃度インク、高濃度インクである。
【０１５４】
本実施形態で用いた産業用インクジェット装置は、前駆体溶液を供給する際、上述のように、２４００ｄｐｉの位置情報、すなわち、図３（ｂ）で示した液滴間の距離Ｘを１０．５８ミクロン単位で吐出できる。ただし、本実施例では、図３（ｂ）に示したように、３列の情報当たり２列間引く１／３間引きで印刷した。
【０１５５】
次にエネルギー付与工程を実施した。
【０１５６】
第１の薄膜素子、第２の薄膜素子の形成領域に上記前駆体溶液を塗布した基板は、エネルギー付与工程（乾燥工程）として、１２０℃で熱処理して溶媒乾燥させた（Ｓ１０３）。その後さらにエネルギー付与工程（熱分解工程）として有機物の熱分解（約５００℃）を行った（Ｓ１０４）。
【０１５７】
なお、以下、エネルギー付与工程（乾燥工程）は単に「乾燥工程」と、エネルギー付与工程（熱分解工程）は単に「熱分解工程」とも記載する。
【０１５８】
上記の熱分解工程（Ｓ１０３）後、基板をイソプロピルアルコール洗浄した。
【０１５９】
そして、表面改質工程（Ｓ１０１）から熱分解工程（Ｓ１０４）までを、上述の１回目の工程を含めて、合計で３回繰り返した。
【０１６０】
Ｓ１０１からＳ１０４までの工程を３回繰り返した後、エネルギー付与工程（結晶化工程）として７００℃で結晶化処理を行った（Ｓ１０５）。なお、エネルギー付与工程（結晶化工程）は、以下単に「結晶化工程」とも記載する。
【０１６１】
そして、上記のように表面改質工程（Ｓ１０１）から熱分解工程（Ｓ１０４）までを合計３回繰り返し、さらに結晶化工程（Ｓ１０５）を実施すると、第１の薄膜素子の薄膜部の膜厚は１５０ｎｍ、第２の薄膜素子の薄膜部の膜厚は２４０ｎｍとなった。
【０１６２】
なお、予備試験として、上記表面改質工程（Ｓ１０１）から熱分解工程（Ｓ１０４）までの工程を１回行い、その後結晶化工程（Ｓ１０５）を実施した場合、第１の薄膜素子の薄膜部の膜厚は５０ｎｍ、第２の薄膜素子の薄膜部の膜厚は８０ｎｍであった。
【０１６３】
その後、表面改質工程（Ｓ１０１）から熱分解工程（Ｓ１０４）までの工程を３回繰り返した後、結晶化工程（Ｓ１０５）を実施するフローを上述の１回を含めて合計８回繰り返した。この結果、薄膜部の膜厚が１２００ｎｍの第１の薄膜素子、薄膜部の膜厚が約２０００ｎｍの第２の薄膜素子が得られた。また、得られた第１の薄膜素子、第２の薄膜素子共に薄膜部にクラック等の不良は生じていないことが確認できた。
【０１６４】
そして得られた第１の薄膜素子の薄膜部及び第２の薄膜素子の薄膜部の上面に、上部電極として膜厚が２００ｎｍの白金膜を成膜して、第１の薄膜素子、第２の薄膜素子を得た。
【０１６５】
以上のように、同一基板上に膜厚の異なる薄膜素子を形成することができた。
［実施例２］
本実施例においては、第１の薄膜素子の薄膜部と、第２の薄膜素子の薄膜部を形成する際の前駆体薄膜形成工程の繰り返し回数の違いによる薄膜部の膜厚の相違について検討した。
【０１６６】
本実施例においては、第１の薄膜素子の薄膜部、第２の薄膜素子の薄膜部を形成する際に、両薄膜部共に、前駆体溶液として実施例１で調製した０．５モル／リットルの高濃度インクを用いた。
【０１６７】
第１の薄膜素子は、前駆体溶液として上記した高濃度インクを用いた以外は実施例１と同様にして作製した。この結果、薄膜部の膜厚が約２０００ｎｍの薄膜素子が得られた。
【０１６８】
なお、第１の薄膜素子は、表面改質工程（Ｓ１０１）から熱分解工程（Ｓ１０４）までの工程を３回繰り返した後、結晶化工程（Ｓ１０５）を実施するフローを合計８回繰り返して薄膜部を形成している。このため、前駆体薄膜形成工程（Ｓ１０２）は合計２４回実施していることとなる。
【０１６９】
第２の薄膜素子は前駆体薄膜形成工程、エネルギー付与工程の繰り返し回数が異なる点以外は本実施例の第１の薄膜素子と同様にして薄膜部を形成した。第２の薄膜素子を形成する際、図１１に示したフローチャートの判定ステップＡにおけるｍを３とし、判定ステップＢにおけるｎを４として実施した。
【０１７０】
すなわち、第２の薄膜素子の薄膜部は、上述のように表面改質工程（Ｓ１０１）から熱分解工程（Ｓ１０４）までを３回繰り返し、その後結晶化工程（Ｓ１０５）を行うフローを４回繰り返すことにより形成した。このため、第２の薄膜素子の薄膜部を形成する際、前駆体薄膜形成工程（Ｓ１０２）は合計１２回のみ実施している。
【０１７１】
従って、第１の薄膜素子の薄膜部について表面改質工程（Ｓ１０１）から熱分解工程（Ｓ１０４）までを３回繰り返し、その後結晶化工程（Ｓ１０５）を行うフローを４回繰り返した後に第２の薄膜素子の薄膜部の形成を開始した。
【０１７２】
以上のように第１の薄膜素子の薄膜部については前駆体薄膜形成工程（Ｓ１０２）を合計２４回行っているところ、第２の薄膜素子の薄膜部については前駆体薄膜形成工程（Ｓ１０２）を合計１２回のみ行った。
【０１７３】
その結果、得られた第１の薄膜素子の薄膜部の膜厚は２０００ｎｍ、第２の薄膜素子の薄膜部の膜厚は１０００ｎｍとなった。
【０１７４】
そして得られた第１の薄膜素子の薄膜部及び第２の薄膜素子の薄膜部の上面に、上部電極として白金膜を成膜して、第１の薄膜素子、第２の薄膜素子を得た。
【０１７５】
以上のように、同一基板上に膜厚の異なる薄膜素子を形成することができた。
［実施例３］
本実施例においては、第１の薄膜素子の薄膜部と、第２の薄膜素子の薄膜部を形成する際の前駆体薄膜形成工程の繰り返し回数の違いによる薄膜部の膜厚の相違について検討した。
【０１７６】
第１の薄膜素子の薄膜部と、第２の薄膜素子の薄膜部を形成する際の塗布回数（前駆体薄膜の形成回数）を以下のように変化させた以外は実施例２と同様にして薄膜部の膜厚の異なる薄膜素子を形成した。なお、第１の薄膜素子の薄膜部、第２の薄膜素子の薄膜部を形成する際に、両薄膜部共に、前駆体溶液として実施例１で調製した０．５モル／リットルの高濃度インクを用いた。
【０１７７】
第１の薄膜素子については、図１１に示したフローチャートの判定ステップＡにおけるｍを１とし、判定ステップＢにおけるｎを８として実施した。
【０１７８】
第２の薄膜素子については、図１１に示したフローチャートの判定ステップＡにおけるｍを２とし、判定ステップＢにおけるｎを８として実施した。
【０１７９】
すなわち、第１の薄膜素子は、表面改質工程（Ｓ１０１）から熱分解工程（Ｓ１０４）までの工程を１回行った後、結晶化工程（Ｓ１０５）を実施するフローを合計８回繰り返して薄膜部を形成している。このため、前駆体薄膜形成工程（Ｓ１０２）は合計８回実施していることとなる。
【０１８０】
また、第２の薄膜素子は、表面改質工程（Ｓ１０１）から熱分解工程（Ｓ１０４）までの工程を２回繰り返した後、結晶化工程（Ｓ１０５）を実施するフローを合計８回繰り返して薄膜部を形成している。このため、前駆体薄膜形成工程（Ｓ１０２）は合計１６回実施していることとなる。
【０１８１】
その結果、第１の薄膜素子の薄膜部の膜厚は０．７μｍ、第２の薄膜素子の薄膜部の膜厚は１．３μｍとなった。
【０１８２】
そして得られた第１の薄膜素子の薄膜部及び第２の薄膜素子の薄膜部の上面に、上部電極として白金膜を成膜して、第１の薄膜素子、第２の薄膜素子を得た。
【０１８３】
以上のように、同一基板上に膜厚の異なる薄膜素子を形成することができた。
［実施例４］
本実施例においては、第１の薄膜素子の薄膜部と、第２の薄膜素子の薄膜部を形成する際の塗布密度の違いによる薄膜部の膜厚の相違について検討した。
【０１８４】
第１の薄膜素子、第２の薄膜素子いずれについても、実施例１で調製した０．５モル／リットルの高濃度インクを用いた点、塗布密度を以下の様に変更した点、図１１のフローにおける繰り返し回数を変更した点以外は、実施例１と同様にして薄膜部を形成した。
【０１８５】
以上の変更点の詳細について以下に説明する。
【０１８６】
まず塗布密度の条件に関して説明する。
【０１８７】
第１の薄膜素子の薄膜部は、１／３間引きになるように前駆体溶液の液滴を供給した。具体的には、図１２（ａ）に示すように、前駆体溶液の液滴を供給するピクセル１２１と、前駆体溶液の液滴を供給しないピクセル１２２とが、市松模様になるようにビットパターンを形成して、該ビットパターンに基づいて液滴パターンを供給した。
【０１８８】
第２の薄膜素子の薄膜部は、１／５間引きになるように前駆体溶液の液滴を供給した。具体的には、図１２（ｂ）に示すように、前駆体溶液の液滴を供給するピクセル１２１と、前駆体溶液の液滴を供給しないピクセル１２２とが、市松模様になるようにビットパターンを形成して、該ビットパターンに基づいて液滴パターンを供給した。
【０１８９】
次に図１１のフローにおける繰り返し回数を変更した点について説明する。
【０１９０】
本実施例においては、第１の薄膜素子、第２の薄膜素子共に、図１１に示したフローチャートの判定ステップＡにおけるｍを１とし、判定ステップＢにおけるｎを１として実施した。すなわち、表面改質工程（Ｓ１０１）から熱分解工程（Ｓ１０４）までの工程を１回行った後、結晶化工程（Ｓ１０５）を実施するフローを合計１回行って薄膜部を形成している。
【０１９１】
その結果第１の薄膜素子の薄膜部の膜厚は８０ｎｍ、第２の薄膜素子の薄膜部の膜厚は５０ｎｍとなった。
【０１９２】
そして得られた第１の薄膜素子の薄膜部及び第２の薄膜素子の薄膜部の上面に、上部電極として白金膜を成膜して、第１の薄膜素子、第２の薄膜素子を得た。
【０１９３】
以上のように、同一基板上に膜厚の異なる薄膜素子を形成することができた。
［実施例５］
本実施例においては、第１の薄膜素子の薄膜部と、第２の薄膜素子の薄膜部を形成する際の塗布密度を変化させて薄膜部の膜厚の異なる薄膜素子を形成した。
【０１９４】
第１の薄膜素子、第２の薄膜素子いずれについても、実施例１で調製した０．５モル／リットルの高濃度インクを用いた点、塗布密度を以下の様に変更した点、図１１のフローにおける繰り返し回数を変更した点以外は、実施例１と同様にして薄膜部を形成した。
【０１９５】
以上の変更点の詳細について以下に説明する。
【０１９６】
まず塗布密度の条件に関して説明する。
【０１９７】
第１の薄膜素子の薄膜部は、１／３間引きになるように前駆体溶液の液滴を供給した。すなわち、既述のように印刷パターンを複数のピクセルで分割した場合に３列のピクセルのうち１列のピクセルにのみ液滴を供給した。
【０１９８】
第２の薄膜素子の薄膜部は、１／６間引きになるように前駆体溶液の液滴を供給した。すなわち、既述のように印刷パターンを複数のピクセルで分割した場合に６列のピクセルのうち１列のピクセルにのみ液滴を供給した。
【０１９９】
次に図１１のフローにおける繰り返し回数を変更した点について説明する。
【０２００】
本実施例においては、第１の薄膜素子、第２の薄膜素子共に、図１１に示したフローチャートの判定ステップＡにおけるｍを３とし、判定ステップＢにおけるｎを８として実施した。すなわち、表面改質工程（Ｓ１０１）から熱分解工程（Ｓ１０４）までの工程を３回繰り返した後、結晶化工程（Ｓ１０５）を実施するフローを合計８回行って薄膜部を形成している。
【０２０１】
その結果第１の薄膜素子の薄膜部の膜厚は２０００ｎｍ、第２の薄膜素子の薄膜部の膜厚は１０００ｎｍとなった。
【０２０２】
そして得られた第１の薄膜素子の薄膜部及び第２の薄膜素子の薄膜部の上面に、上部電極として白金膜を成膜して、第１の薄膜素子、第２の薄膜素子を得た。
【０２０３】
以上のように、同一基板上に膜厚の異なる薄膜素子を形成することができた。
【符号の説明】
【０２０４】
２０                        電子デバイス
２１、５１                  基板
２３                        第１の薄膜素子
２３１                      第１の薄膜部
２４                        第２の薄膜素子
２４１                      第２の薄膜部
６３、６４                  前駆体薄膜
【先行技術文献】
【特許文献】
【０２０５】
【特許文献１】特開２０００−２２２３３号公報
【図１】
2015103754.tif 000003
【図２】
2015103754.tif 000004
【図３】
2015103754.tif 000005
【図４】
2015103754.tif 000006
【図５】
2015103754.tif 000007
【図６】
2015103754.tif 000008
【図７】
2015103754.tif 000009
【図８】
2015103754.tif 000010
【図９】
2015103754.tif 000011
【図１０】
2015103754.tif 000012
【図１１】
2015103754.tif 000013
【図１２】
2015103754.tif 000014