(57)【要約】      （修正有）【課題】同一基板上に形成された他の素子等に影響を及ぼすことなく、圧電材料の結晶膜の結晶性を向上することが可能な圧電体膜の製造方法を提供する。【解決手段】金属膜１４を形成する工程と、白金膜における特定部分１４Ａを加熱処理することにより再結晶化させる金属膜加熱工程と、白金膜の上に圧電材料のＰＺＴアモルファス膜１５を形成するアモルファス膜形成工程と、金属膜の特定部分に対応するＰＺＴアモルファス膜１５を加熱することにより結晶化させＰＺＴ結晶膜１６を得るアモルファス膜結晶化工程と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属膜を形成する工程と、
前記金属膜における特定部分を加熱処理することにより再結晶化させる金属膜加熱工程と、
前記金属膜の上に圧電材料のアモルファス膜を形成するアモルファス膜形成工程と、
前記金属膜の前記特定部分に対応する前記アモルファス膜を加熱することにより結晶化させるアモルファス膜結晶化工程と、を有することを特徴とする圧電体膜の製造方法。
【請求項２】
前記金属膜加熱工程における前記特定部分の加熱温度は３００℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の圧電体膜の製造方法。
【請求項３】
前記金属膜加熱工程では、電磁波を前記金属膜に吸収させることにより前記金属膜中に熱を発生させることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電体膜の製造方法。
【請求項４】
結晶性を有する金属膜と、
前記金属膜の上に形成された、前記金属膜の一部を覆う結晶性を有する膜と、を備え、
前記結晶性を有する膜で覆われた前記金属膜のＸ線回折のピークの２θ位置は、前記結晶性を有する膜で覆われていない前記金属膜のＸ線回折のピークの２θ位置と異なることを特徴とする圧電体膜。
【請求項５】
前記結晶性を有する膜で覆われた前記金属膜のＸ線回折のピークの２θ位置は、前記結晶性を有する膜で覆われていない前記金属膜のＸ線回折のピークの２θ位置より高いことを特徴とする請求項４に記載の圧電体膜。
【請求項６】
前記結晶性を有する膜は、前記金属膜の上で結晶化されたことを特徴とする請求項４又は５に記載の圧電体膜。
【請求項７】
前記結晶性を有する膜は、酸化膜であることを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載の圧電体膜。
【請求項８】
前記結晶性を有する膜は、圧電材料からなることを特徴とする請求項４乃至７の何れか一項に記載の圧電体膜。
【請求項９】
前記結晶性を有する膜は、ＡＢＯ３型の圧電材料からなることを特徴とする請求項４乃至８の何れか一項に記載の圧電体膜。
【請求項１０】
請求項４乃至９の何れか一項に記載の圧電体膜を有することを特徴とする圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電体膜、圧電デバイス、及び圧電体膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電材料は電気信号と変位又は圧力とを変換する特性を有することから、センサやアクチュエータ等を含む各種デバイスに使用されている。圧電材料としては、例えば、ＰＺＴが使用されている。ＰＺＴ結晶膜の作製手法としては、ゾルゲル法（ＣＳＤ法）、スパッタリング法等が用いられている。特に、ゾルゲル法は、他の方法に比べると、多元系酸化物を設計通りの組成で、低コストで広い面積に均一に形成できるメリットを有するため、非常に有効な成膜方法として広く採用されている。
【０００３】
ところで、例えば、シリコン基板に設けられたＰｔ膜（白金膜）上にＰＺＴ結晶膜を作製するためには、Ｐｔ膜上に形成したＰＺＴアモルファス膜を、電気炉やＲＴＡ（Rapid thermal annealing）装置等を用いて６００℃以上の温度で一定時間以上加熱する処理が行われている。
【０００４】
又、結晶性のよいＰＺＴ結晶膜を得るためには、ＰＺＴ結晶膜の下層に結晶性のよいＰｔ膜が必要となる。結晶性のよいＰｔ膜を得るためには、シリコン基板にスパッタリング法でＰｔ膜を形成するときに、シリコン基板の温度を５００℃以上とすることが好ましい。そのため、高温加熱性能が高いスパッタ装置が求められる。このような加熱処理においては、膜だけではなく、基板全体も加熱される。
【０００５】
近年各種装置を小型化、低コスト化するために各素子をできるだけ一つの基板上に集積することが行われている。しかしながら、上記のように、基板全体が加熱される場合には、耐熱性の基板を用いる等の制約が生じる。
【０００６】
又、一般的に電気回路配線の耐熱温度は４００℃程度しかないので、基板上に他の構造や素子等を有する場合には、基板の温度を５００℃以上にする加熱処理によって他の部材（他の構造や素子等）まで加熱される。そのため、他の部材に熱的なダメージや熱応力による寸法精度のずれ等が生じ、他の部材の性能を著しく低下させるおそれがある。
【０００７】
このような問題を解決するため、例えば、レーザ光を照射することにより、局部加熱でアモルファス膜を選択的に結晶化させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の技術では、アモルファス膜を局部過熱して結晶膜を得るが、他の素子等への影響を低減するために、基板の温度を５００℃以上とするスパッタリング法でＰｔ膜を形成するプロセスを省略すれば、結晶性のよいＰｔ膜を得ることができなくなる。その結果、Ｐｔ膜上に形成される圧電材料の結晶膜の結晶性が低下することとなる。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、同一基板上に形成された他の素子等に影響を及ぼすことなく、圧電材料の結晶膜の結晶性を向上することが可能な圧電体膜の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本圧電体膜の製造方法は、金属膜を形成する工程と、前記金属膜における特定部分を加熱処理することにより再結晶化させる金属膜加熱工程と、前記金属膜の上に圧電材料のアモルファス膜を形成するアモルファス膜形成工程と、前記金属膜の前記特定部分に対応する前記アモルファス膜を加熱することにより結晶化させるアモルファス膜結晶化工程と、を有することを要件とする。
【発明の効果】
【００１１】
開示の技術によれば、同一基板上に形成された他の素子等に影響を及ぼすことなく、圧電材料の結晶膜の結晶性を向上することが可能な圧電体膜の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態に係る圧電体膜を例示する断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る圧電体膜の製造工程を例示する図（その１）である。
【図３】第１の実施の形態に係る圧電体膜の製造工程を例示する図（その２）である。
【図４】第２の実施の形態に係る圧電体膜を例示する断面図である。
【図５】第２の実施の形態に係る圧電体膜の製造工程を例示する図（その１）である。
【図６】第２の実施の形態に係る圧電体膜の製造工程を例示する図（その２）である。
【図７】第３の実施の形態に係る圧電体膜を例示する断面図である。
【図８】第４の実施の形態に係る圧電デバイスを例示する断面図である。
【図９】第５の実施の形態に係る圧電デバイスを例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１４】
〈第１の実施の形態〉
［圧電体膜の構造］
図１は、第１の実施の形態に係る圧電体膜を例示する断面図である。図１を参照するに、第１の実施の形態に係る圧電体膜１０は、シリコン基板１１と、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）１２と、酸化チタン膜（ＴｉＯＸ膜）１３と、白金膜（Ｐｔ膜）１４と、ＰＺＴアモルファス膜１５と、ＰＺＴ結晶膜１６とを有している。なお、白金膜１４は、本発明に係る金属膜の代表的な一例である。
【００１５】
なお、ＰＺＴとはジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３）とチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）の固溶体であり、ＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率によって特性が異なる圧電材料である。例えば、ＰｂＺｒＯ３とＰｂＴｉＯ３の比率が５３：４７の割合で、化学式で示すとＰｂ（Ｚｒ０．５３、Ｔｉ０．４７）Ｏ３、一般にはＰＺＴ（５３／４７）と示されるＰＺＴ等を使用することができる。
【００１６】
圧電体膜１０において、シリコン基板１１の表面には、シリコン酸化膜１２、酸化チタン膜１３、及び白金膜１４が順次積層されている。白金膜１４の一部には特定部分１４Ａが形成されている。特定部分１４Ａは、白金膜１４を部分的に加熱して膜特性を改善した部分であり、白金膜１４の特定部分１４Ａ以外の部分よりも結晶性がよい。
【００１７】
特定部分１４ＡのＸ線回折のピークの２θ位置は、白金膜１４の特定部分１４Ａ以外の部分のＸ線回折のピークの２θ位置と異なる。更に、特定部分１４ＡのＸ線回折のピークの２θ位置は、白金膜１４の特定部分１４Ａ以外の部分のＸ線回折のピークの２θ位置より高い。
【００１８】
白金膜１４の特定部分１４Ａ上にはＰＺＴ結晶膜１６が形成され、白金膜１４の特定部分１４Ａ以外の部分上にはＰＺＴアモルファス膜１５が形成されている。特定部分１４Ａの白金膜は、白金膜１４の他の部分の白金膜よりも結晶性がよいため、その上に形成されたＰＺＴ結晶膜１６の結晶性が向上する。
【００１９】
このように、第１の実施の形態に係る圧電体膜１０では、結晶性を有する金属膜と、金属膜の上に形成された、金属膜の一部を覆う結晶性を有する膜を備えている。そして、結晶性を有する膜で覆われた金属膜のＸ線回折のピークの２θ位置は、結晶性を有する膜で覆われていない金属膜のＸ線回折のピークの２θ位置と異なる。更に、結晶性を有する膜で覆われた金属膜のＸ線回折のピークの２θ位置は、結晶性を有する膜で覆われていない金属膜のＸ線回折のピークの２θ位置より高い。
【００２０】
［圧電体膜の製造方法］
図２及び図３は、第１の実施の形態に係る圧電体膜の製造工程を例示する図である。まず、図２（ａ）に示す工程では、支持体となる厚さ５００μｍ程度のシリコン基板１１を準備する。そして、シリコン基板１１の表面に、シリコン酸化膜１２、酸化チタン膜１３、及び白金膜１４を順次積層する。
【００２１】
具体的には、シリコン基板１１の表面に、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法や熱酸化法等により、膜厚６００ｎｍ程度のシリコン酸化膜１２を形成する。そして、シリコン酸化膜１２上に、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法等により、膜厚５０ｎｍ程度の酸化チタン膜１３を積層する。更に、酸化チタン膜１３上に、例えば、成膜温度を３００℃程度とするスパッタリング法により、膜厚１００ｎｍ程度の白金膜１４を積層する。白金膜１４は、主配向が（１１１）方向となる。なお、白金膜１４の主配向は、Ｘ線回折（XRD：X‐Ray Diffraction）により確認することができる。
【００２２】
次に、図２（ｂ）に示す工程では、白金膜１４の特定部分１４Ａにレーザ光Ｌ１を照射し、特定部分１４Ａを加熱処理する。特定部分１４Ａは、後述の図３（ｂ）に示す工程でＰＺＴアモルファス膜１５を結晶化する部分である。照射するレーザ光Ｌ１の仕様については適宜決定できるが、一例を挙げれば以下の通りである。
【００２３】
レーザ光Ｌ１としては、例えば、波長９８０ｎｍ付近の連続発振レーザ光であって、スポット形状が０．３５ｍｍ×１ｍｍ程度の長方形、エネルギープロファイルがフラットトップのレーザ光を用いることができる。又、白金膜１４側からレーザ光Ｌ１を照射する場合、レーザ光Ｌ１の照射条件は、例えば、出力パワー８０Ｗ程度、スキャン速度１０ｍｍ／ｓ程度とすることができる。
【００２４】
白金膜は、波長９８０ｎｍ付近の吸収係数が非常に大きく、およそ７×１０５ｃｍ−１である。又、例えば、膜厚１００ｎｍの白金膜において、波長９８０ｎｍ付近の光の透過率は１％以下である。従って、白金膜１４の特定部分１４Ａに照射された波長９８０ｎｍ付近のレーザ光Ｌ１の光エネルギーは殆ど白金膜１４の特定部分１４Ａに吸収される。白金膜１４の特定部分１４Ａに吸収されたレーザ光Ｌ１の光エネルギーは、熱に変わって（白金膜１４中に熱を発生させて）白金膜１４の特定部分１４Ａを加熱する。
【００２５】
加熱された特定部分１４Ａの温度（加熱温度）は、図２（ａ）に示す工程における白金膜１４の成膜温度以上（本実施の形態では３００℃以上）の十分に高い温度となる（例えば、７００℃程度）。そのため、特定部分１４Ａにおいて白金膜の再結晶成長（再結晶化）が発生する。白金膜１４において、レーザ光Ｌ１が当たる特定部分１４Ａのみが加熱されるで、白金膜１４の他の部分への影響は少ない。レーザ光Ｌ１の照射後、レーザ光Ｌ１が照射された特定部分１４Ａの白金膜は、白金膜１４の他の部分の白金膜よりも結晶性が向上する。
【００２６】
次に、図３（ａ）に示す工程では、特定部分１４Ａ上を含む白金膜１４上にＰＺＴアモルファス膜１５を形成する。具体的には、例えば、出発材料である酢酸鉛、ジルコニウムアルコキシド、及びチタンアルコキシド化合物を共通溶媒であるメトキシエタノールに溶解させて、均一溶媒であるＰＺＴ前駆体溶液（ＰＺＴゾルゲル液）を合成する。
【００２７】
そして、例えば、スピンコート法により、白金膜１４上にＰｂＴｉＯ３を用いてシード層を形成した後、シード層上に合成したＰＺＴ前駆体溶液（ＰＺＴゾルゲル液）を塗布してＰＺＴ塗布膜を形成する。なお、合成したＰＺＴ前駆体溶液の複合酸化物固体分濃度は、例えば、０．５モル／リットル以下程度とすることができる。但し、シード層の形成は必須ではなく、シード層を形成せずに、白金膜１４上に直接ＰＺＴ塗布膜を形成しても構わない。
【００２８】
次に、白金膜１４上にＰＺＴ塗布膜が形成されたシリコン基板１１を、例えばホットプレート上に載置し、熱分解開始温度（例えば、１００℃程度）以上３００℃未満程度の所定温度（例えば、２２０℃程度）に加熱する。これにより、溶媒が蒸発して乾燥し、ＰＺＴ塗布膜は熱分解され、固体のＰＺＴアモルファス膜１５（非晶質の酸化物膜）となる。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示す工程では、白金膜１４の特定部分１４Ａに対応するＰＺＴアモルファス膜１５にレーザ光Ｌ２を照射し、特定部分１４Ａ上のＰＺＴアモルファス膜１５を加熱して結晶化させ、ＰＺＴ結晶膜１６を形成する。これにより、図１に示す圧電体膜１０が完成する。なお、レーザ光Ｌ２の仕様は、例えば、レーザ光Ｌ１の仕様と同様とすることができる。
【００３０】
前述のように、特定部分１４Ａの白金膜は、白金膜１４の他の部分の白金膜よりも結晶性がよいため、その上に形成されたＰＺＴ結晶膜１６の結晶性もよくなる。
【００３１】
このように、第１の実施の形態に係る圧電体膜１０の製造方法は、金属膜を形成する工程と、金属膜における特定部分を加熱処理することにより再結晶化させる金属膜加熱工程と、金属膜の上に圧電材料のアモルファス膜を形成するアモルファス膜形成工程と、金属膜の特定部分に対応する圧電材料のアモルファス膜を加熱することにより結晶化させるアモルファス膜結晶化工程とを有する。
【００３２】
図２（ａ）〜図３（ｂ）に示す工程により実際に圧電体膜１０を作製し、ＸＲＤの分析を行った。その結果、ＰＺＴ結晶膜１６の下側の白金膜１４の特定部分１４Ａのピークの２θ位置＝４０．００であり、ＰＺＴアモルファス膜１５の下側の白金膜１４（特定部分１４Ａ以外の部分）のピークの２θ位置＝３９．９８°であった。つまり、白金膜１４の特定部分１４Ａのピークの２θ位置は、白金膜１４の他の部分のピークの２θ位置よりも、０．０２°高い角度へシフトした。
【００３３】
すなわち、図２（ａ）に示す工程での白金膜１４の成膜温度は低くても、ＰＺＴアモルファス膜１５の成膜前に白金膜１４の特定部分１４Ａを加熱して膜特性を改善し結晶性を向上することで、特定部分１４Ａ上に結晶性がよいＰＺＴ結晶膜１６を得ることができる。
【００３４】
又、本実施の形態では、特定部分１４Ａを形成する際の加熱処理や、ＰＺＴ結晶膜１６を形成する際の加熱処理は、レーザ光を用いた局部加熱である。そのため、他のデバイス（素子）と同じ基板上に一体化した状態で加熱処理することが可能である。つまり、同一のシリコン基板１１上に他のデバイス（素子）等が存在する場合であっても、他のデバイスは殆ど過熱されず、他のデバイスの性能が低下することを回避できる。
【００３５】
なお、レーザ光Ｌ１として、波長が９８０ｎｍの連続発振レーザ光を用いる例を説明したが、他の波長、又は他の発振モードのレーザ光を用いてもよい。又、白金膜１４の加熱処理に用いるレーザ光Ｌ１と、ＰＺＴアモルファス膜１５の結晶化に用いるレーザ光Ｌ２とは、同じ仕様にする必要はなく、例えば、異なる種類のレーザ光を用いてもよい。又、レーザ光Ｌ１やＬ２のスポット形状は長方形でなくてもよく、例えば、正方形、円形、楕円形等でもよい。レーザ光Ｌ１やＬ２のエネルギープロファイルはフラットトップでなくてもよく、例えば、ガウス分布等でもよい。
【００３６】
又、白金膜１４に代えて、例えば、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｕの何れかの金属を含む金属膜を用いてもよい。又、前記何れかの金属の合金を含む金属合金膜、又は、前記金属膜若しくは前記金属合金膜を任意に選択して複数層積層した積層膜等を用いてもよい。
【００３７】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態とは異なる基板と結晶膜（結晶性を有する膜）を用いた圧電体膜の例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００３８】
［圧電体膜の構造］
図４は、第２の実施の形態に係る圧電体膜を例示する断面図である。図４を参照するに、第２の実施の形態に係る圧電体膜２０は、サファイア基板２１と、酸化チタン膜１３と、白金膜１４と、ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ３：チタン酸バリウム）結晶膜２６とを有している。
【００３９】
圧電体膜２０において、サファイア基板２１の表面には酸化チタン膜１３、及び白金膜１４が順次積層されている。第１の実施の形態と同様に、白金膜１４の一部には特定部分１４Ａが形成されている。特定部分１４Ａは、白金膜１４を部分的に加熱して膜特性を改善した部分であり、白金膜１４の特定部分１４Ａ以外の部分よりも結晶性が向上している。
【００４０】
第１の実施の形態と同様に、特定部分１４ＡのＸ線回折のピークの２θ位置は、白金膜１４の特定部分１４Ａ以外の部分のＸ線回折のピークの２θ位置と異なる。更に、特定部分１４ＡのＸ線回折のピークの２θ位置は、白金膜１４の特定部分１４Ａ以外の部分のＸ線回折のピークの２θ位置より高い。
【００４１】
白金膜１４の特定部分１４Ａ上にはＢＴＯ結晶膜２６が形成されている。白金膜１４の特定部分１４Ａ以外の上には何も形成されていない。特定部分１４Ａの白金膜は、白金膜１４の他の部分の白金膜よりも結晶性がよいため、その上に形成されたＢＴＯ結晶膜２６の結晶性もよくなる。
【００４２】
［圧電体膜の製造方法］
図５及び図６は、第２の実施の形態に係る圧電体膜の製造工程を例示する図である。まず、図５（ａ）に示す工程では、支持体となる厚さ５００μｍ程度のサファイア基板２１を準備する。そして、サファイア基板２１の表面に、酸化チタン膜１３、及び白金膜１４を順次積層する。
【００４３】
具体的には、サファイア基板２１の表面に、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法等により、膜厚５０ｎｍ程度の酸化チタン膜１３を積層する。更に、酸化チタン膜１３上に、例えば、成膜温度を１００℃程度とするスパッタリング法により、膜厚１００ｎｍ程度の白金膜１４を積層する。白金膜１４は、主配向が（１１１）方向となる。なお、白金膜１４の主配向は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により確認することができる。
【００４４】
次に、図５（ｂ）に示す工程では、白金膜１４の特定部分１４Ａにサファイア基板２１の裏面側からレーザ光Ｌ３を照射し、特定部分１４Ａを加熱処理する。特定部分１４Ａは、後述の図６（ｂ）に示す工程でＢＴＯアモルファス膜２５を結晶化する部分である。
【００４５】
照射するレーザ光Ｌ３の仕様については適宜決定できるが、サファイア基板２１の裏面側から照射するため、サファイア基板２１に対して透過性が高く、かつ白金膜１４に吸収されやすい波長を選択することが好ましい。これにより、サファイア基板２１を透過して白金膜１４に達したレーザ光Ｌ３の光エネルギーが熱に変わって白金膜１４の特定部分１４Ａを加熱することができる。このような波長の一例としては、５３２ｎｍを挙げることができる。なお、スポット形状やエネルギープロファイルについては、第１の実施の形態と同様とすることができる。
【００４６】
加熱された特定部分１４Ａの温度（加熱温度）は、図５（ａ）に示す工程における白金膜１４の成膜温度以上（本実施の形態では１００℃程度）の十分に高い温度となる（例えば、６００℃程度）。そのため、特定部分１４Ａにおいて白金膜の再結晶成長が発生する。白金膜１４において、レーザ光Ｌ３が当たる特定部分１４Ａのみが加熱されるで、白金膜１４の他の部分への影響は少ない。レーザ光Ｌ３の照射後、レーザ光Ｌ３が照射された特定部分１４Ａの白金膜は、白金膜１４の他の部分の白金膜よりも結晶性がよくなる。
【００４７】
次に、図６（ａ）に示す工程では、特定部分１４Ａ上のみにＢＴＯアモルファス膜２５を形成する。具体的には、例えば、出発材料であるバリウムアルコキシド、及びチタンアルコキシド化合物を共通溶媒に溶解させて、均一溶媒であるＢＴＯ前駆体溶液（ＢＴＯゾルゲル液）を合成する。そして、ディスペンサ法を用いて、合成したＢＴＯ前駆体溶液（ＢＴＯゾルゲル液）を特定部分１４Ａ上のみに塗布してＢＴＯ塗布膜を形成する。
【００４８】
次に、白金膜１４の特定部分１４Ａ上にＢＴＯ塗布膜が形成されたサファイア基板２１を、例えばホットプレート上に載置し、熱分解開始温度以上の所定温度（例えば、１２０〜３００℃程度）に加熱する。これにより、溶媒が蒸発して乾燥し、ＢＴＯ塗布膜は熱分解され、固体のＢＴＯアモルファス膜２５（非晶質の酸化物膜）となる。
【００４９】
次に、図６（ｂ）に示す工程では、白金膜１４の特定部分１４Ａ上に形成されたＢＴＯアモルファス膜２５にサファイア基板２１の裏面側からレーザ光Ｌ４を照射し、ＢＴＯアモルファス膜２５を加熱して結晶化させ、ＢＴＯ結晶膜２６を形成する。これにより、図４に示す圧電体膜２０が完成する。なお、レーザ光Ｌ４の仕様は、例えば、レーザ光Ｌ３の仕様と同様とすることができる。
【００５０】
前述のように、特定部分１４Ａの白金膜は、白金膜１４の他の部分の白金膜よりも結晶性がよいため、その上に形成されたＢＴＯ結晶膜２６の結晶性もよくなる。
【００５１】
なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）の工程を繰り返すことにより、ＢＴＯ結晶膜２６を圧膜化することができる。これにより、白金膜１４の特定部分１４Ａ上のみに圧電特性のよいＢＴＯ結晶膜２６を形成することができる。
【００５２】
このように、第２の実施の形態に係る圧電体膜２０の製造方法は、金属膜を形成する工程と、金属膜における特定部分を加熱処理することにより再結晶化させる金属膜加熱工程と、金属膜の上に圧電材料のアモルファス膜を形成するアモルファス膜形成工程と、金属膜の特定部分に対応する圧電材料のアモルファス膜を加熱することにより結晶化させるアモルファス膜結晶化工程とを有する。
【００５３】
図５（ａ）〜図６（ｂ）に示す工程により実際に圧電体膜２０を作製し、ＸＲＤの分析を行った。その結果、ＢＴＯ結晶膜２６の下側の白金膜１４の特定部分１４Ａのピークの２θ位置＝３９．８３°であり、白金膜１４の特定部分１４Ａ以外の部分のピークの２θ位置＝３９．６８°であった。つまり、白金膜１４の特定部分１４Ａのピークの２θ位置は、白金膜１４の他の部分のピークの２θ位置よりも、０．１５°高い角度へシフトした。
【００５４】
すなわち、図５（ａ）に示す工程での白金膜１４の成膜温度は低くても、ＢＴＯアモルファス膜２５の成膜前に白金膜１４の特定部分１４Ａを加熱して膜特性を改善し結晶性を向上することで、特定部分１４Ａ上に結晶性がよいＢＴＯ結晶膜２６を得ることができる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、レーザ光Ｌ１として、波長が５３２ｎｍの連続発振レーザ光を用いる例を説明したが、他の波長、又は他の発振モードのレーザ光を用いてもよい。又、白金膜１４の加熱処理に用いるレーザ光Ｌ３と、ＢＴＯアモルファス膜２５の結晶化に用いるレーザ光Ｌ４とは、同じ仕様にする必要はなく、例えば、異なる種類のレーザ光を用いてもよい。又、レーザ光Ｌ３やＬ４のスポット形状は長方形でなくてもよく、例えば、正方形、円形、楕円形等でもよい。又、レーザ光Ｌ３やＬ４のエネルギープロファイルはフラットトップでなくてもよく、例えば、ガウス分布等でもよい。
【００５６】
又、白金膜１４に代えて、例えば、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｗ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｕの何れかの金属を含む金属膜を用いてもよい。又、前記何れかの金属の合金を含む金属合金膜、又は、前記金属膜若しくは前記金属合金膜を任意に選択して複数層積層した積層膜等を用いてもよい。
【００５７】
又、本実施の形態では、ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ３）の結晶膜を形成する例を示したが、ＰＺＴ結晶膜やＢＴＯ結晶膜以外のＡＢＯ３型ペロブスカイト型結晶膜を用いてもよい。又、ＡＢＯ３型ペロブスカイト型結晶膜は鉛を含有する強誘電体であってもよいし、鉛を含有しない強誘電体であってもよい。
【００５８】
これら材料は一般式ＡＢＯ３で記述され、Ａ＝Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ  Ｂ＝Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｎｂを主成分とする複合酸化物が該当する。その具体的な記述として（Ｐｂ１−ｘ、Ｂａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３、（Ｐｂ１−ｘ、Ｓｒ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３、と表され、これはＡサイトのＰｂを一部ＢａやＳｒで置換した場合である。このような置換は２価の元素であれば可能であり、その効果は熱処理中の鉛の蒸発による特性劣化を低減させる作用を示す。
【００５９】
又、本実施の形態では、ディスペンサ法を用いてＢＴＯ塗布膜を形成する例を示したが、他の形成方法、例えば、インクジェットプリンティング法やスプレー法等を用いてもよい。
【００６０】
〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、第１の実施の形態の変形例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００６１】
図７は、第３の実施の形態に係る圧電体膜を例示する断面図である。図７を参照するに、第３の実施の形態に係る圧電体膜３０は、ＰＺＴ結晶膜１６がＰＺＴ結晶膜３６に置換された点、及びＰＺＴアモルファス膜１５を有しない点が第１の実施の形態に係る圧電体膜１０（図１参照）と相違する。
【００６２】
圧電体膜３０において、ＰＺＴ結晶膜３６は、白金膜１４の特定部分１４Ａ上の中央付近のみに形成されている。特定部分１４Ａの外周部には、ＰＺＴ結晶膜３６は形成されていない。なお、ＰＺＴ結晶膜３６の特性は、ＰＺＴ結晶膜１６と同等である。
【００６３】
圧電体膜３０を作製するには、まず、第１の実施の形態の図２（ａ）〜図３（ｂ）と同様の工程を実行する。そして、その後、デバイスのサイズに合わせるために、例えばフォトリソグラフィ法により、図３（ｂ）に示すＰＺＴアモルファス膜１５の全部及びＰＺＴ結晶膜１６の外周部をエッチングにより除去すればよい。ＰＺＴ結晶膜１６の外周部をエッチングして除去したものがＰＺＴ結晶膜３６である。
【００６４】
圧電体膜３０では、結晶化のためにレーザ光が照射された部分と、レーザ光が照射されていない部分との境界部の近傍は除去されている。これにより、境界部の温度分布の変化によってＰＺＴ結晶膜の結晶性が変動する懸念を避けることができる。その結果、例えば、ウェハに複数の圧電体膜を作製する際に、各圧電体膜の特性ばらつきを低減することができる。
【００６５】
〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、圧電体膜を有する圧電デバイス（圧電素子）の例を示す。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００６６】
図８は、第４の実施の形態に係る圧電デバイスを例示する断面図である。図８を参照するに、第４の実施の形態に係る圧電デバイス４０は、第３の実施の形態に係る圧電体膜３０と同一構造の圧電体膜に、金属膜４７及び保護膜４９が形成された構造である。
【００６７】
具体的には、シリコン基板１１上に、シリコン酸化膜１２、酸化チタン膜１３、及び白金膜１４が順次積層され、白金膜１４には結晶性のよい特定部分１４Ａが形成されている。そして、白金膜１４の特定部分１４Ａ上に、複数のＰＺＴ結晶膜３６が互いに独立して形成されている。
【００６８】
更に、夫々のＰＺＴ結晶膜３６上の所定領域に、金属膜４７が形成されている。金属膜４７としては、例えば、膜厚１００ｎｍ程度の白金膜等を用いることができる。又、圧電デバイス４０の信頼性を向上させるため、白金膜１４上に、ＰＺＴ結晶膜３６及び金属膜４７を被覆する保護膜４９が設けられている。保護膜４９としては、例えば、アルミナ膜等を用いることができる。
【００６９】
圧電デバイス４０では、白金膜１４が下部電極、金属膜４７が上部電極として機能する。そして、下部電極として機能する白金膜１４と上部電極として機能する金属膜４７との間に電圧が印加されると、ＰＺＴ結晶膜３６が機械的に変位する。
【００７０】
圧電デバイス４０は、例えば、インクジェット記録装置等において使用する液体吐出ヘッドの構成部品として用いることができる。又、圧電デバイス４０は、マイクロポンプ、超音波モータ、加速度センサ、プロジェクタ用２軸スキャナ、輸液ポンプ等の構成部品として用いてもよい。
【００７１】
〈第５の実施の形態〉
第５の実施の形態では、圧電デバイスと他のデバイスとを同一基板上に形成する例を示す。なお、第５の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００７２】
図９は、第５の実施の形態に係る圧電デバイスを例示する断面図である。図９を参照するに、第５の実施の形態に係る圧電デバイス５０は、第４の実施の形態に係る圧電デバイス４０のシリコン基板１１上に、半導体デバイス５１が形成された構造である。半導体デバイス５１は、例えば、圧電デバイス４０を駆動する駆動ＩＣ（Integrated Circuit）である。
【００７３】
圧電デバイス５０を作製するには、例えば、まず、シリコン基板１１上に半導体デバイス５１を形成する。そして、シリコン基板１１上に、ＰＺＴ結晶膜３６を形成する領域のみを開口するマスクを配置した後、開口内に露出する特定部分１４Ａ上に第１の実施の形態で説明した方法によりＰＺＴ結晶膜３６を形成する。
【００７４】
前述のように、特定部分１４Ａを形成する際の加熱処理や、ＰＺＴ結晶膜３６を形成する際の加熱処理は、レーザ光を用いた局部加熱である。そのため、同一のシリコン基板１１上に半導体デバイス５１が存在する場合であっても、半導体デバイス５１は殆ど過熱されず、半導体デバイス５１の性能が低下することを回避できる。
【００７５】
半導体デバイス５１に代えて、他のデバイス、例えば、センサや通信デバイス等がシリコン基板１１上に実装されている場合であっても同様の効果を奏する。すなわち、圧電デバイス４０の被加熱部以外のデバイスが同一基板上に存在する場合であっても、加熱処理が不要な他のデバイスまで加熱されないので、熱的なダメージや熱応力による寸法精度のずれ等が生じ難く、他のデバイスの性能低下を回避できる。
【００７６】
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００７７】
例えば、上記の実施の形態では、加熱処理に用いる電磁波としてレーザ光を用いる例を示したが、電磁波はレーザ光には限定されず、被加熱部を加熱できる電磁波（被加熱部に吸収される電磁波）であれば、どのようなものを用いてもよい。例えば、電磁波として、フラッシュランプ等を用いることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０、２０、３０  圧電体膜
１１  シリコン基板
１２  シリコン酸化膜
１３  酸化チタン膜
１４  白金膜
１４Ａ  特定部分
１５  ＰＺＴアモルファス膜
１６、３６  ＰＺＴ結晶膜
２１  サファイア基板
２５  ＢＴＯアモルファス膜
２６  ＢＴＯ結晶膜
４０、５０  圧電デバイス
４７  金属膜
４９  保護膜
５１  半導体デバイス
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７９】
【特許文献１】特開２０１４−１５４５８１号公報
【図１】
2017063138.tif 000003
【図２】
2017063138.tif 000004
【図３】
2017063138.tif 000005
【図４】
2017063138.tif 000006
【図５】
2017063138.tif 000007
【図６】
2017063138.tif 000008
【図７】
2017063138.tif 000009
【図８】
2017063138.tif 000010
【図９】
2017063138.tif 000011