特許 7037892 圧電膜を有する積層基板の製造方法、圧電膜を有する素子の製造方法および圧電膜を有する積層体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-09

(45)【発行日】2022-03-17

(54)【発明の名称】圧電膜を有する積層基板の製造方法、圧電膜を有する素子の製造方法および圧電膜を有する積層体

(51)【国際特許分類】

   H01L 41/312 20130101AFI20220310BHJP

   H01L 41/113 20060101ALI20220310BHJP

   H01L 41/09 20060101ALI20220310BHJP

   H01L 41/187 20060101ALI20220310BHJP

   H03H 9/17 20060101ALI20220310BHJP

   H03H 3/02 20060101ALI20220310BHJP

   H03H 3/08 20060101ALI20220310BHJP

   H03H 9/25 20060101ALI20220310BHJP

【ＦＩ】

H01L41/312

H01L41/113

H01L41/09

H01L41/187

H03H9/17 F

H03H3/02 B

H03H3/08

H03H9/25 C

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2017093960

(22)【出願日】2017-05-10

(65)【公開番号】P2018190891

(43)【公開日】2018-11-29

【審査請求日】2020-02-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000002093

【氏名又は名称】住友化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145872

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 昌浩

(74)【代理人】

【識別番号】100187632

【弁理士】

【氏名又は名称】橘高 英郎

(72)【発明者】

【氏名】柴田 憲治

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 和俊

(72)【発明者】

【氏名】堀切 文正

【審査官】加藤 俊哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２９６６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１５９８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４１１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１５８３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８７０９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ４１／３１２

Ｈ０１Ｌ ４１／１１３

Ｈ０１Ｌ ４１／０９

Ｈ０１Ｌ ４１／１８７

Ｈ０３Ｈ ９／１７

Ｈ０３Ｈ ３／０２

Ｈ０３Ｈ ３／０８

Ｈ０３Ｈ ９／２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基板上に犠牲層を製膜する処理と、前記犠牲層上に第１電極膜を製膜する処理と、前記第１電極膜上に、組成式（Ｋ _１－ｘ Ｎａ _ｘ ）ＮｂＯ _３ （０＜ｘ＜１）で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる圧電膜を製膜する処理と、前記圧電膜上に前記第１電極膜とは異なる第２電極膜を製膜する処理と、前記第２電極膜上に接着剤または熱融着性を有する材料からなる接着層を形成する処理と、前記第１基板とは異なる材料で形成された第２基板または前記第１基板よりも低品質な第２基板を、前記接着剤又は融解状態にある前記材料からなる前記接着層を介して前記第２電極膜に貼り合わせる処理と、を行って、前記第１基板と、前記犠牲層と、前記第１電極膜と、前記圧電膜と、前記第２電極膜と、前記接着層と、前記第２基板と、を有する積層体を形成する工程と、
前記積層体のうち前記犠牲層をエッチングして除去することで、前記積層体を、前記第１基板と、前記第１電極膜、前記圧電膜、前記第２電極膜、前記接着層、および前記第２基板を有する積層基板と、に分離させ、前記第１電極膜が上部電極膜となり、前記第２電極膜が下部電極膜となる素子を作製するための圧電膜を有する積層基板を得る工程と、
を備える、圧電膜を有する積層基板の製造方法。

【請求項2】

第１基板上に犠牲層を製膜する処理と、前記犠牲層上に電極膜を製膜する処理と、前記電極膜上に、組成式（Ｋ _１－ｘ Ｎａ _ｘ ）ＮｂＯ _３ （０＜ｘ＜１）で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる圧電膜を製膜する処理と、前記圧電膜上に接着剤または熱融着性を有する材料からなる接着層を形成する処理と、前記第１基板とは異なる材料で形成された第２基板、または前記第１基板よりも低品質な第２基板を、前記接着剤又は融解状態にある前記材料からなる前記接着層を介して前記圧電膜に貼り合わせる処理と、を行って、前記第１基板と、前記犠牲層と、前記電極膜と、前記圧電膜と、前記接着層と、前記第２基板と、を有する積層体を形成する工程と、
前記積層体のうち前記犠牲層をエッチングして除去することで、前記積層体を、前記第１基板と、前記電極膜、前記圧電膜、前記接着層、および前記第２基板を有する積層基板と、に分離させ、前記電極膜が上部電極膜となる素子を作製するための圧電膜を有する積層基板を得る工程と、
を備える、圧電膜を有する積層基板の製造方法。

【請求項3】

前記犠牲層は、チタンまたはルテニウム酸ストロンチウムを用いて製膜されている請求項１または２に記載の圧電膜を有する積層基板の製造方法。

【請求項4】

前記第２基板は金属材料で形成された基板である請求項１～３のいずれか１項に記載の圧電膜を有する積層基板の製造方法。

【請求項5】

第１基板上に犠牲層を製膜する処理と、前記犠牲層上に第１電極膜を製膜する処理と、前記第１電極膜上に、組成式（Ｋ _１－ｘ Ｎａ _ｘ ）ＮｂＯ _３ （０＜ｘ＜１）で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる圧電膜を製膜する処理と、前記圧電膜上に前記第１電極膜とは異なる第２電極膜を製膜する処理と、前記第２電極膜上に接着剤または熱融着性を有する材料からなる接着層を形成する処理と、前記第１基板とは異なる材料で形成された第２基板または前記第１基板よりも低品質な第２基板を、前記接着剤又は融解状態にある前記材料からなる前記接着層を介して前記第２電極膜に貼り合わせる処理と、を行って、前記第１基板と、前記犠牲層と、前記第１電極膜と、前記圧電膜と、前記第２電極膜と、前記接着層と、前記第２基板と、を有する積層体を形成する工程と、
前記積層体のうち前記犠牲層をエッチングして除去することで、前記積層体を、前記第１基板と、前記第１電極膜、前記圧電膜、前記第２電極膜、前記接着層、および前記第２基板を有する積層基板と、に分離させ、前記積層基板から、上部電極膜としての前記第１電極膜、前記圧電膜、下部電極膜としての前記第２電極膜、前記接着層、および前記第２基板を有する素子を得る工程と、
を備える、圧電膜を有する素子の製造方法。

【請求項6】

第１基板上に犠牲層を製膜する処理と、前記犠牲層上に電極膜を製膜する処理と、前記電極膜上に、組成式（Ｋ _１－ｘ Ｎａ _ｘ ）ＮｂＯ _３ （０＜ｘ＜１）で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる圧電膜を製膜する処理と、前記圧電膜上に接着剤または熱融着性を有する材料からなる接着層を形成する処理と、前記第１基板とは異なる材料で形成された第２基板、または前記第１基板よりも低品質な第２基板を、前記接着剤又は融解状態にある前記材料からなる前記接着層を介して前記圧電膜に貼り合わせる処理と、を行って、前記第１基板と、前記犠牲層と、前記電極膜と、前記圧電膜と、前記接着層と、前記第２基板と、を有する積層体を形成する工程と、
前記積層体のうち前記犠牲層をエッチングして除去することで、前記積層体を、前記第１基板と、前記電極膜、前記圧電膜、前記接着層、および前記第２基板を有する積層基板と、に分離させ、前記積層基板から、上部電極膜としての前記電極膜、前記圧電膜、前記接着層、および前記第２基板を有する素子を得る工程と、
を備える、圧電膜を有する素子の製造方法。

【請求項7】

第１基板と、前記第１基板上に製膜された第１電極膜と、前記第１電極膜上に製膜され、組成式（Ｋ _１－ｘ Ｎａ _ｘ ）ＮｂＯ _３ （０＜ｘ＜１）で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる圧電膜と、前記圧電膜上に製膜された前記第１電極膜とは異なる第２電極膜と、前記第２電極膜上に設けられた接着剤または熱融着性を有する材料からなる接着層と、前記第１基板とは異なる材料で形成された第２基板または前記第１基板よりも低品質な第２基板と、を備え、
前記第１基板と前記第１電極膜との間には、エッチング液が供給されることで除去される犠牲層が製膜されており、
前記犠牲層を除去することで、前記第１基板と、前記第１電極膜、前記圧電膜、前記第２電極膜、前記接着層、および前記第２基板を有する積層基板と、に分離させ、前記第１電極膜が上部電極膜となり、前記第２電極膜が下部電極膜となる素子を作製可能に構成されている、圧電膜を有する積層体。

【請求項8】

第１基板と、前記第１基板上に製膜された電極膜と、前記電極膜上に製膜され、組成式（Ｋ _１－ｘ Ｎａ _ｘ ）ＮｂＯ _３ （０＜ｘ＜１）で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる圧電膜と、前記圧電膜上に設けられた接着剤または熱融着性を有する材料からなる接着層と、前記第１基板とは異なる材料で形成された第２基板または前記第１基板よりも低品質な第２基板と、を備え、
前記第１基板と前記電極膜との間には、エッチング液が供給されることで除去される犠牲層が製膜されており、
前記犠牲層を除去することで、前記第１基板と、前記電極膜、前記圧電膜、前記接着層、および前記第２基板を有する積層基板と、に分離させ、前記電極膜が上部電極膜となる素子を作製可能に構成されている、圧電膜を有する積層体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電膜を有する積層基板の製造方法、圧電膜を有する素子の製造方法および圧電膜を有する積層体に関する。

【背景技術】

【0002】

圧電体は、センサやアクチュエータ等の機能性電子部品に広く利用されている。圧電体の材料としては、例えばニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）が用いられている（例えば特許文献１，２参照）。近年、より汎用性が高い圧電体が強く求められるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－１８４５１３号公報

【文献】特開２００８－１５９８０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、汎用性を高めた圧電膜を有する積層基板の製造方法およびその関連技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、
第１基板上に犠牲層を製膜する処理と、前記犠牲層上に第１電極膜を製膜する処理と、前記第１電極膜上に圧電膜を製膜する処理と、を行って積層体を形成する工程と、
前記積層体のうち前記犠牲層をエッチングして除去することで、前記積層体を、前記第１基板と、前記第１電極膜および前記圧電膜を有する積層基板と、に分離させる工程と、を備える、圧電膜を有する積層基板の製造方法およびその関連技術が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、汎用性を高めた圧電膜を有する積層基板の製造方法およびその関連技術を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる積層体形成ステップを実施することで得られた積層体の断面構造の一例を示す図であり、（ｂ）は、分離ステップで犠牲層をエッチングし、積層体を、第１基板と、積層基板と、に分離する様子を示す模式図である。

【図2】本発明の一実施形態にかかる積層体の断面構造の変形例を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態にかかる圧電膜デバイスの概略構成図である。

【図4】（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる積層体の断面構造の変形例を示す図であり、（ｂ）は、図４（ａ）に示す積層体を、第１基板と、積層基板と、に分離する様子を示す模式図であり、（ｃ）は、図４（ｂ）に示す積層基板を用いて作製した圧電膜デバイスの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0009】

（１）積層基板の製造方法
本実施形態では、一例として、
第１基板１上に犠牲層６を製膜する処理（ステップ１）と、犠牲層６上に第１電極膜２を製膜する処理（ステップ２）と、第１電極膜２上に圧電膜３を製膜する処理（ステップ３）と、圧電膜３上に第２電極膜４を製膜する処理（ステップ４）と、第２電極膜４上に第２基板８を貼り合わせる処理（ステップ５）と、を行って積層体１２を形成するステップと、
積層体１２のうち犠牲層６をエッチングして除去することで、積層体１２を、第１基板１と、第１電極膜２、圧電膜３、第２電極膜４および第２基板８を有する積層基板１０と、に分離させるステップと、
を行う場合について説明する。以下、各ステップの詳細について説明する。

【0010】

（積層体形成ステップ）
本ステップでは、以下に示すステップ１～５を実施することで、図１（ａ）に示す積層体１２を作製する。

【0011】

（ステップ１：犠牲層の製膜）
本ステップでは、まず、第１基板（以下、単に基板１とも称する）を用意する。基板１としては、熱酸化膜やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）酸化膜等の表面酸化膜（Ｓ
ｉＯ_２膜）１ｂが形成された単結晶シリコン（Ｓｉ）基板１ａ、すなわち、表面酸化膜を有するＳｉ基板を好適に用いることができる。また、基板１としては、図２に示すように、その表面にＳｉＯ_２以外の絶縁性材料により形成された絶縁膜１ｄを有するＳｉ基板１ａを用いることもできる。また、基板１としては、表面にＳｉ（１００）面やＳｉ（１１１）面等が露出したＳｉ基板１ａ、すなわち、表面酸化膜１ｂや絶縁膜１ｄを有さないＳｉ基板を用いることもできる。また、基板１としては、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板、石英ガラス（ＳｉＯ_２）基板、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）基板、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）基板を用いることもできる。単結晶Ｓｉ基板１ａの厚さは例えば３００～１０００μｍ、表面酸化膜１ｂの厚さは例えば５～３０００ｎｍとすることができる。

【0012】

基板１を用意したら、基板１上に犠牲層６を製膜する。犠牲層６は、後述の分離ステップにおいて、エッチングにより除去される層である。このため、犠牲層６はエッチングにより除去できる材料を用いて製膜されている。具体的には、犠牲層６は、チタン（Ｔｉ）またはルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ_３、略称：ＳＲＯ）のいずれかを用いて製膜することができる。犠牲層６は、スパッタリング法、蒸着法等の手法を用いて製膜することができる。犠牲層６の厚さは例えば１～２００ｎｍとすることができる。

【0013】

（ステップ２：第１電極膜の製膜）
ステップ１が終了したら、犠牲層６上に、第１電極膜２を製膜する。第１電極膜２は、後述の圧電膜素子２０（圧電膜デバイス３０）において、上部電極膜となる膜である。

【0014】

第１電極膜２は、例えば、白金（Ｐｔ）を用いて製膜することができる。第１電極膜２は、単結晶膜や多結晶膜（以下、これらをＰｔ膜とも称する）となる。Ｐｔ膜を構成する結晶は、基板１の表面に対して（１１１）面方位に優先配向していることが好ましい。すなわち、Ｐｔ膜の表面（圧電膜３の下地となる面）は、主にＰｔ（１１１）面により構成されていることが好ましい。Ｐｔ膜は、スパッタリング法、蒸着法等の手法を用いて製膜することができる。第１電極膜２は、Ｐｔ以外に、金（Ａｕ）やルテニウム（Ｒｕ）やイリジウム（Ｉｒ）等の各種金属、これらを主成分とする合金、ニッケル酸ランタン（ＬａＮｉＯ_３）等の金属酸化物等を用いて製膜することもできる。また、Ｔｉを用いて犠牲層
６を製膜する場合は、第１電極膜２はＳＲＯを用いて製膜することもできる。第１電極膜２を犠牲層６と異なる材料で形成することで、後述の分離ステップにおいて、犠牲層６とともに第１電極膜２もエッチングされてしまうことがなくなる。第１電極膜２の厚さは例えば１００～４００ｎｍとすることができる。

【0015】

（ステップ３：圧電膜の製膜）
ステップ２が終了したら、第１電極膜２上に圧電膜（圧電薄膜）３を製膜する。

【0016】

圧電膜３は、例えば、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、ニオブ（Ｎｂ）を含み、組成式（Ｋ_１－ｘＮａ_ｘ）ＮｂＯ_３で表されるアルカリニオブ酸化物、すなわち、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）を用いて製膜することができる。上述の組成式中の係数ｘ［＝Ｎａ／（Ｋ＋Ｎａ）］は、０＜ｘ＜１、好ましくは０．４≦ｘ≦０．７の範囲内の大きさとする。圧電膜３は、ＫＮＮの多結晶膜（以下、ＫＮＮ膜（ＫＮＮ薄膜）３とも称する）となる。ＫＮＮの結晶構造は、ペロブスカイト構造となる。ＫＮＮ膜３は、スパッタリング法、ＰＬＤ（Pulsed Laser Deposition）法、ゾルゲル法等の手法を用いて製膜
することができる。

【0017】

なお、上述の組成比は、例えば、スパッタリング製膜時に用いるターゲット材の組成を制御することで調整可能である。ターゲット材は、例えば、Ｋ_２ＣＯ_３粉末、Ｎａ_２ＣＯ_３粉末、Ｎｂ_２Ｏ_５粉末等を混合させて焼成すること等により作製することができる。この場合、ターゲット材の組成は、Ｋ_２ＣＯ_３粉末、Ｎａ_２ＣＯ_３粉末、Ｎｂ_２Ｏ_５粉末等の混合比率を調整することで制御することができる。

【0018】

ＫＮＮ膜３を構成する結晶は、基板１の表面に対して（００１）面方位に優先配向していることが好ましい。すなわち、ＫＮＮ膜３の表面（第２電極膜４の下地となる面）は、主にＫＮＮ（００１）面により構成されていることが好ましい。基板１の表面に対して（１１１）面方位に優先配向させたＰｔ膜上にＫＮＮ膜３を直接製膜することで、ＫＮＮ膜３を構成する結晶を、基板１の表面に対して（００１）面方位に優先配向させることが容易となる。例えば、ＫＮＮ膜３を構成する結晶群のうち８０％以上の結晶を基板１の表面に対して（００１）面方位に配向させ、ＫＮＮ膜３の表面のうち８０％以上の領域をＫＮＮ（００１）面とすることが可能となる。ＫＮＮ膜３の厚さは例えば０．５～５μｍとすることができる。

【0019】

ＫＮＮ膜３は、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、リチウム（Ｌｉ）、Ｔａ、アンチモン（Ｓｂ）等のＫ、Ｎａ、Ｎｂ以外の元素を、５ａｔ％以下の範囲内で含んでいてもよい。

【0020】

（ステップ４：第２電極膜の製膜）
ステップ３が終了したら、ＫＮＮ膜３上に、第１電極膜２とは異なる第２電極膜４を製膜する。第２電極膜４は、後述の圧電膜素子２０（圧電膜デバイス３０）において、下部電極膜となる膜である。第２電極膜４は、例えば、Ｐｔ、Ａｕ、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等の各種金属やこれらの合金を用いて製膜することができる。第２電極膜４は、スパッタリング法、蒸着法、メッキ法、金属ペースト法等の手法を用いて製膜することができる。第２電極膜４は、第１電極膜２のように圧電膜３の結晶構造に大きな影響を与えるものではない。そのため、第２電極膜４の材料、結晶構造、製膜手法は特に限定されない。なお、圧電膜３と第２電極膜４との間には、これらの密着性を高めるため、例えば、Ｔｉ、タンタル（Ｔａ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、ニッケル（Ｎｉ）等を主成分とする密着層が設けられていてもよい。第２電極膜４の厚さは例えば１００～５０００ｎｍ、密着層を設ける場合にはその厚さは例えば１～２００ｎｍとすることができる。

【0021】

（ステップ５：異種基板の貼り合わせ）
ステップ４が終了したら、第２電極膜４上に、上述の基板１とは異なる材料で形成された第２基板８（以下、異種基板８とも称する）を貼り合わせる。

【0022】

異種基板８は、第２電極膜４と同様に、第１電極膜２のように圧電膜３の結晶構造に大きな影響を与えるものではない。そのため、異種基板８の材料、結晶構造、表面粗さ等の表面（主面）状態、形成手法、厚さ等は特に限定されない。

【0023】

異種基板８として、ステンレス等の金属材料で形成した基板（以下、メタル基板とも称する）や、プラスチック材料で形成した基板（以下、プラスチック基板とも称する）、透明な材料で形成した透明な基板（以下、透明基板とも称する）を好適に用いることができる。なお、透明基板は、積層基板１０を用いて作製する後述の圧電膜デバイス３０の用途に応じて、可視光（例えば波長が４００～８００ｎｍの範囲内の光）の平均光透過率が所定値以上（例えば８０％以上）である。また、基板１の形成材料と異なる材料で形成されている基板であれば、異種基板８として、表面に窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が形成されたＳｉ基板、ポリＳｉ基板等の種々の基板を用いることもできる。また、基板１と同じ形成材料であっても、基板１に要求される品質よりも低品質のＳＯＩ基板、ＳｉＯ_２基板を異種基板８として用いることもできる。低品質の基板の一例として、基板１よりも表面が粗い（基板１よりも表面粗さが大きな）基板が挙げられる。

【0024】

第２電極膜４上への異種基板８の貼り合わせは、接着や融着等により行うことができる。貼り合わせを接着により行う場合、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を主成分として含む接着剤を用いて行うことができる。すなわち、第２電極膜４上に上述の接着剤をスピンコート法等により塗布して接着層７を形成し、接着層７上に異種基板８を設けることで、第２電極膜４上に異種基板８を貼り合わせることができる。貼り合わせを融着により行う場合、接着剤の代わりに金（Ａｕ）等の金属や熱融着フィルム等の熱融着可能な材料を用い、融解状態にある上記材料上に異種基板８を配置した後、上記材料を固化させることで、貼り合わせを行うことができる。このようにして、図１（ａ）に示す基板１、犠牲層６、第１電極膜２、圧電膜３、第２電極膜４および異種基板８がこの順に積層されてなる積層体１２が作製される。

【0025】

（分離ステップ）
上述のステップ１～５を実施し、積層体形成ステップが終了したら、積層体１２のうち犠牲層６をエッチングして除去し、図１（ｂ）に示すように、積層体１２を、基板１と、第１電極膜２、圧電膜３、第２電極膜４および異種基板８を有する積層基板（圧電膜を有する積層基板）１０と、に分離させる。

【0026】

犠牲層６のエッチングは、塩化水素（ＨＣｌ）または第二硝酸セリウムアンモニウム（（ＮＨ_４）_２［Ｃｅ（ＮＯ_３）_６］）を含む溶液をエッチング液として用いたウエットエッチングにより行うことができる。エッチング液の濃度、エッチング時間、エッチング温度等のエッチング条件は、犠牲層６の形成材料や、厚さ、平面積等により調整される。例えば、Ｔｉを用いて犠牲層６を製膜した場合、ＨＣｌを例えば３６．８％の濃度で含む溶液中に積層体１２を浸漬させ、犠牲層６をエッチングする。また、ＳＲＯを用いて犠牲層６を製膜した場合、第二硝酸セリウムアンモニウムを例えば５０ｍｏｌ％の濃度で含む溶液中に積層体１２を浸漬させ、犠牲層６をエッチングする。本発明者等は、上述の条件下で積層体１２に対しエッチング液を供給したところ、積層体１２のうち犠牲層６のみをエッチングすることができ、積層体１２のうち犠牲層６以外の基板や、膜、層はエッチングが進行しないことを確認済みである。これは、本発明者等により見出された事項である。

【0027】

図１（ｂ）に示す積層基板１０の上下を反転させることで、異種基板８上に、第２電極膜４と、圧電膜３と、第１電極膜２と、がこの順に積層された（設けられた）積層基板１
０となる。

【0028】

（２）圧電膜素子および圧電膜デバイスの製造方法およびその構成
上述の積層基板１０を所定の形状に成形することで、圧電膜を有する素子２０（以下、圧電膜素子２０とも称する）が得られる。そして、圧電膜素子２０に電圧検出手段１１ａまたは電圧印加手段１１ｂを接続することで、圧電膜を有するデバイス３０（以下、圧電膜デバイス３０とも称する）が得られる。

【0029】

図３に、本実施形態における圧電膜デバイス３０の概略構成図を示す。圧電膜デバイス３０は、圧電膜素子２０と、圧電膜素子２０に接続される電圧検出手段１１ａまたは電圧印加手段１１ｂと、を少なくとも備えて構成される。

【0030】

電圧検出手段１１ａを、圧電膜素子２０の第１電極膜２（上部電極膜）と第２電極膜４（下部電極膜）との間に接続することで、圧電膜デバイス３０をセンサとして機能させることができる。圧電膜３が何らかの物理量の変化に伴って変形すると、その変形によって第１電極膜２と第２電極膜４との間に電圧が発生する。この電圧を電圧検出手段１１ａによって検出することで、圧電膜３に印加された物理量の大きさを測定することができる。この場合、圧電膜デバイス３０の用途としては、例えば、角速度センサ、超音波センサ、圧カセンサ、加速度センサ等が挙げられる。

【0031】

電圧印加手段１１ｂを、圧電膜素子２０の第１電極膜２と第２電極膜４との間に接続することで、圧電膜デバイス３０をアクチュエータとして機能させることができる。電圧印加手段１１ｂにより第１電極膜２と第２電極膜４との間に電圧を印加することで、圧電膜３を変形させることができる。この変形動作により、圧電膜デバイス３０に接続された各種部材を作動させることができる。この場合、圧電膜デバイス３０の用途としては、例えば、インクジェットプリンタ用のヘッド、スキャナー用のＭＥＭＳミラー、超音波発生装置用の振動子等が挙げられる。

【0032】

（３）本実施形態により得られる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果が得られる。

【0033】

（ａ）本実施形態によれば、（００１）面方位に優先配向した良質なＫＮＮ膜３が、種々の材料で形成されてなる第２基板（異種基板）８上に設けられた積層基板１０を得ることができる。例えばＳｉ基板上に製膜するＫＮＮ膜と同質なＫＮＮ膜３が、Ｓｉ基板とは異なる材料で形成された異種基板８上に設けられた積層基板１０を得ることができる。これにより、上述の積層基板１０を加工することで作製される圧電膜デバイス３０の汎用性を高めることができる。

【0034】

例えば、プラスチック基板上に良質なＫＮＮ膜３を設けることで、フレキシブル性の高い積層基板１０とすることができる。その結果、この積層基板１０を用いて作製した圧電膜デバイス３０を、曲面への取り付けが必要なセンサの用途に好適に用いることができる。また、プラスチック基板上にＫＮＮ膜３を設けることで、この積層基板１０を用いて作製した圧電膜デバイス３０は、医療用器具のセンサ等の用途にも好適に用いることができる。また例えば、メタル基板上に良質なＫＮＮ膜３を設けることで、大きく変形した場合であっても破損しにくい、すなわち大きな変形に耐え得る積層基板１０とすることができる。また例えば、透明基板上に良質なＫＮＮ膜３を設けることで、透明な積層基板１０とすることができる。その結果、この積層基板１０を用いて作製した圧電膜デバイス３０を透明デバイスとすることができ、スマートフォンのタッチパネル等に好適に用いることができる。このように、上述の積層基板１０を用いて作製した圧電膜デバイス３０を、高いフレキシブル性（小さな曲げ半径）を有することが必要な用途や、医療用途、強度が必要
な用途、透明性が必要な用途等、広範囲な用途に適用することができる。

【0035】

（ｂ）本実施形態では、積層体１２を構成する部材（基板、膜、層）の中で比較的膜厚が小さな犠牲層６をエッチングにより除去し、積層体１２を、基板１と、積層基板１０と、に分離することで、積層基板１０を得ている。

【0036】

本実施形態のこの手法に対し、第１基板、圧電膜、第２電極膜および第２基板を有する積層体のうち、第１基板に対してエッチングを行うことで、圧電膜、第２電極膜および第２基板を有する積層体を得た後、圧電膜上に第１電極膜を製膜して積層基板を得る手法もある。すなわち、第１基板自体（第１基板そのもの）をエッチングして除去する代替手法もある。

【0037】

例えば、圧電膜がＫＮＮ膜である場合、ＫＮＮ膜はバッファードフッ酸（ＢＨＦ）ではエッチングされないという性質を利用して、第１基板としてＳｉＯ_２基板を有する積層体をＢＨＦ溶液中に浸漬し、第１基板そのものをエッチングにより溶かして除去する手法がある。また例えば、圧電膜が、ＫＮＮ膜や、組成式Ｐｂ（Ｚｒ_ｘＴｉ_１－ｘ）Ｏ_３（０＜ｘ＜１）で表されるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いて製膜した膜（ＰＺＴ膜）である場合、第１基板として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）基板やＳｉ基板を有する積層体に対し、エッチングにより第１基板（ＭｇＯ基板、Ｓｉ基板）そのものをエッチングして除去する手法もある。ＭｇＯ基板は、例えば熱リン酸を用いたウエットエッチングにより除去することができる。Ｓｉ基板は、例えばＳｉ基板の裏面（第１電極膜が設けられた面と反対側の面、積層体の裏面）から反応性イオンエッチング（例えばＤｅｅｐ－ＲＩＥ）を行うことにより除去することができる。

【0038】

しかしながら、第１基板は、積層体を構成する部材の中で、その厚さが厚い部材である。このため、上述の代替手法のように、エッチングにより第１基板全てを除去しようとすると、エッチング処理時間を長時間に設定する必要があり、積層基板の生産性が低下するという問題がある。また、ＭｇＯ基板のコストや、Ｄｅｅｐ－ＲＩＥを行う装置のコストが高く、その結果、積層基板の製造コストが高くなるという問題もある。

【0039】

これに対し、犠牲層６をエッチングで除去する本実施形態の手法によれば、上述の代替手法の課題を解決することができる。すなわち、本実施形態の手法によれば、第１基板自体をエッチングして除去する上述の代替手法に比べて、エッチング処理時間を短縮することができ、積層基板１０の生産性を向上させることができる。また、本実施形態の手法によれば、ＭｇＯ基板を用いたり、Ｄｅｅｐ－ＲＩＥによりエッチングしたりすることなく、積層基板１０を得ることができることから、積層基板の製造コストの上昇を抑制することができる。

【0040】

（ｃ）本実施形態では、異種基板８を、製膜ではなく、貼り合わせにより設けることから、異種基板８として、犠牲層６をエッチングする際のエッチング液によりエッチングされない限り、ニーズ（要求）に応じて、種々の基板を用いることができる。これに対し、異種基板８上に（第１電極膜２を介して）ＫＮＮ膜３を製膜しようとすると、ＫＮＮ膜３の膜質は異種基板８の材質や表面状態によって変わることから、良質なＫＮＮ膜３を有する積層基板１０とするためには、使用することができる異種基板８の材質や表面状態が限定されてしまう。

【0041】

（ｄ）本実施形態では、ＫＮＮ膜３の製膜は、第１電極膜２を介して第１基板（Ｓｉ基板）１上に行っていることから、良質なＫＮＮ膜３を安定して得ることができる。このため、要求に応じて選択した種々の異種基板８上に良質なＫＮＮ膜３が設けられた積層基板１０を、安定して得ることができる。

【0042】

本実施形態の手法に対し、例えばメタル基板やプラスチック基板上に、第１電極膜を介してＫＮＮ膜を直接製膜する手法も考えられる。しかしながら、メタル基板上にＫＮＮ膜を製膜すると、製膜後のメタル基板とＫＮＮ膜とを含む積層体の降温時や降温後に、メタル基板とＫＮＮ膜との熱膨張率（熱収縮率）の差に起因する膜応力がＫＮＮ膜に加わってしまう。このため、ＫＮＮ膜にクラックが生じたりすることがあり、ＫＮＮ膜の膜質が低下してしまう。また、プラスチック基板上にＫＮＮ膜を製膜しようとすると、プラスチック基板は耐熱性が低いことから、製膜の際の加熱によりプラスチック基板が損傷してしまう。このため、ＫＮＮ膜の製膜ができなかったり、製膜できたとしてもＫＮＮ膜の膜質が低下したりしてしまう。

【0043】

（ｅ）本実施形態では、異種基板８を貼り合わせにより設けることから、積層基板１０において、異種基板８と圧電膜３との熱膨張率の差に起因する上述の膜応力が圧電膜３にかかることがない。このため、積層基板１０（圧電膜３）の変形を抑制でき、その結果、この積層基板１０を用いて作製した圧電膜デバイス３０に不具合が発生することを抑制できる。

【0044】

（ｆ）積層体１２を、基板１と、積層基板１０と、に分離する際、積層体１２のうち犠牲層６を除く部位がエッチングされないような選択性を有するエッチングを行っている。これにより、ＫＮＮ膜３がエッチングされることによる、ＫＮＮ膜３の圧電特性の変化（低下）を抑制でき、積層基板１０の圧電特性を一定の特性に維持することができる。また、基板１のエッチングを抑制することで、積層体１２から分離した基板１を、後に行われる積層体形成ステップにおいて再利用することも可能となる。

【0045】

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。但し、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0046】

上述の実施形態では、圧電膜デバイス３０をセンサやアクチュエータとして機能させる場合について説明したが、これに限定されない。例えば、圧電膜デバイスをフィルタデバイスとして機能させてもよい。

【0047】

例えば、図４（ａ）に示すように、基板１、犠牲層６、第１電極膜２、ＫＮＮ膜３および異種基板８がこの順に積層されてなる積層体１２Ａを作製した後、積層体１２Ａから犠牲層６をエッチングして除去し、図４（ｂ）に示すように、積層体１２Ａを、基板１と、第１電極膜２、ＫＮＮ膜３および異種基板８を有する積層基板１０Ａと、に分離させてもよい。すなわち、上述のステップ４を不実施とし、第２電極膜４を形成しなくてもよい。図４（ｃ）に、積層基板１０Ａを用いて作製した圧電膜デバイス３０Ａの概略構成図を示す。圧電膜デバイス３０Ａは、積層基板１０Ａが有する第１電極膜２を所定のパターンを有するパターン電極（例えばくし型電極、ＩＤＴ）に成形して得た圧電膜素子２０Ａと、圧電膜素子２０Ａに接続される電圧印加手段１１ａおよび電圧検出手段１１ｂと、を少なくとも備えて構成されている。電圧印加手段１１ａを入力側の正負一対のパターン電極間に接続し、電圧検出手段１１ｂを出力側の正負一対のパターン電極間に接続することで、圧電膜デバイス３０Ａを、表面弾性波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）フィルタ等の
フィルタデバイスとして機能させることができる。

【0048】

＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。

【0049】

（付記１）
本発明の一態様によれば、
第１基板上に犠牲層を製膜する処理と、前記犠牲層上に第１電極膜（下部電極膜）を製膜する処理と、前記第１電極膜上に圧電膜を製膜する処理と、を行って積層体を形成する工程と、
前記積層体のうち前記犠牲層をエッチングして除去することで、前記積層体を、前記第１基板と、前記第１電極膜および前記圧電膜を有する積層基板と、に分離させる工程と、を備える、圧電膜を有する積層基板の製造方法が提供される。

【0050】

（付記２）
付記１の方法であって、好ましくは、
前記積層体を形成する工程では、
前記圧電膜上に前記第１電極膜とは異なる第２電極膜を製膜する処理と、前記第２電極膜上に前記第１基板とは異なる材料で形成された第２基板、または前記第１基板よりも低品質な第２基板を貼り合わせる処理と、をさらに行う。

【0051】

（付記３）
付記１の方法であって、好ましくは、
前記積層体を形成する工程では、前記第２電極膜上に前記第１基板とは異なる材料で形成された第２基板、または前記第１基板よりも低品質な第２基板を貼り合わせる処理をさらに行う。

【0052】

（付記４）
付記２または３の方法であって、好ましくは、
前記第２基板を貼り合わせる処理では、前記第２基板として、メタル材料で形成した基板、プラスチック材料で形成した基板および透明な基板のうちのいずれかを用いる。

【0053】

（付記５）
付記１～４のいずれかの方法であって、好ましくは、
前記分離させる工程では、前記犠牲層のみに対してエッチングが行われる溶液をエッチング液として用いる。

【0054】

（付記６）
付記１～５のいずれかの方法であって、好ましくは、
前記積層体を形成する工程では、前記圧電膜として、組成式（Ｋ_１－ｘＮａ_ｘ）ＮｂＯ_３（０＜ｘ＜１）で表されるペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる膜を製膜する。

【0055】

（付記７）
付記１～６のいずれかの方法であって、好ましくは、
前記積層体を形成する工程では、前記犠牲層としてチタンからなる層を製膜し、前記分離させる工程では、塩化水素を含む溶液をエッチング液として用いる。
また好ましくは、前記積層体を形成する工程では、前記犠牲層としてルテニウム酸ストロンチウムからなる層を製膜し、前記分離させる工程では、第二硝酸セリウムアンモンを含む溶液をエッチング液として用いる。

【0056】

（付記８）
本発明の他の態様によれば、
第１基板上に犠牲層を製膜する処理と、前記犠牲層上に第１電極膜を製膜する処理と、前記第１電極膜上に圧電膜を製膜する処理と、を行って積層体を形成する工程と、
前記積層体のうち前記犠牲層をエッチングして除去することで、前記積層体を、前記第
１基板と、前記第１電極膜および前記圧電膜を有する積層基板と、に分離させる工程と、を備える、圧電膜を有する素子の製造方法が提供される。

【0057】

（付記９）
本発明のさらに他の態様によれば、
第１基板上に犠牲層を製膜する処理と、前記犠牲層上に第１電極膜を製膜する処理と、前記第１電極膜上に圧電膜を製膜する処理と、前記圧電膜上に前記第１電極膜とは異なる第２電極膜を製膜する処理と、前記第２電極膜上に前記第１基板とは異なる材料で形成された第２基板を貼り合わせる処理と、を行って積層体を形成する工程と、
前記積層体のうち前記犠牲層をエッチングして除去することで、前記積層体を、前記第１基板と、前記第１電極膜、前記圧電膜、前記第２電極膜および前記第２電極膜を有する積層基板と、に分離させる工程と、を備える、圧電膜を有する素子の製造方法が提供される。

【0058】

（付記１０）
本発明のさらに他の態様によれば、
第１基板上に犠牲層を製膜する処理と、前記犠牲層上に第１電極膜を製膜する処理と、前記第１電極膜上に圧電膜を製膜する処理と、前記圧電膜上に前記第１基板とは異なる材料で形成された第２基板を貼り合わせる処理と、を行って積層体を形成する工程と、
前記積層体のうち前記犠牲層をエッチングして除去することで、前記積層体を、前記第１基板と、前記第１電極膜、前記圧電膜、前記第２電極膜および前記第２電極膜を有する積層基板と、に分離させる工程と、を備える、圧電膜を有する素子の製造方法が提供される。

【0059】

（付記１１）
本発明のさらに他の態様によれば、
第１基板と、前記第１基板上に製膜された電極膜と、前記電極膜上に製膜された圧電膜と、を備え、
前記第１基板と前記電極膜との間には、エッチングにより除去される犠牲層が製膜されて（設けられて）おり、
前記犠牲層を除去することで、前記第１基板と、前記電極膜および前記圧電膜を有する積層基板と、に分離可能に構成されている、圧電膜を有する積層体が提供される。

【0060】

（付記１２）
本発明のさらに他の態様によれば、
第１基板と、前記第１基板上に製膜された第１電極膜と、前記第１電極膜上に製膜された圧電膜と、前記圧電膜上に製膜された第２電極膜と、前記第２電極膜上に貼り合わされ、前記第１基板とは異なる材料で形成された第２基板と、を備え、
前記第１基板と前記第１電極膜との間には、エッチングにより除去される犠牲層が設けられており、
前記犠牲層を除去することで、前記第１基板と、前記第１電極膜、前記圧電膜、前記第２電極膜および前記第２基板を有する積層基板と、に分離可能に構成されている、圧電膜を有する積層体が提供される。

【0061】

（付記１３）
本発明のさらに他の態様によれば、
第１基板と、前記第１基板上に製膜された第１電極膜と、前記第１電極膜上に製膜された圧電膜と、前記圧電膜上に貼り合わされ、前記第１基板とは異なる材料で形成された第２基板と、を備え、
前記第１基板と前記第１電極膜との間には、エッチングにより除去される犠牲層が設け
られており、
前記犠牲層を除去することで、前記第１基板と、前記第１電極膜、前記圧電膜および前記第２基板を有する積層基板と、に分離可能に構成されている、圧電膜を有する積層体が提供される。

【0062】

（付記１４）
付記１２または１３の積層体であって、好ましくは、
前記第２基板が、メタル材料で形成した基板、プラスチック材料で形成した基板および透明な基板のうちのいずれかであり、
前記圧電膜に、該圧電膜と前記第２基板との熱膨張率の差に起因する膜応力がかからない。

【符号の説明】

【0063】

１ 第１基板
２ 第１電極膜（下部電極膜）
３ 圧電膜
１０ （圧電膜を有する）積層基板
１２ 積層体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】