压电体薄膜及其制造方法
【专利说明】
[0001] 关联申请的相互参照
[0002] 本申请以2013年5月31日申请的日本专利申请2013-115477为基础，其公开内 容通过参照的方式并入本申请中。
技术领域
[0003] 本申请涉及由钪铝氮化物制成的压电体薄膜及其制造方法。
【背景技术】
[0004] 由钪错氮化物（SCxAli ΧΝ ;0〈χ〈1)制成的压电体薄膜与例如氮化错薄膜等相比，能 够显示更高的压电常数。因此，被期待适用于表面弹性波（SAW)元件、具有宽发光波长的发 光二极管（LED)用的发光层、微小机电元件（MEMS)等中。
[0005] 由钪铝氮化物制成的压电体薄膜可以通过在氮气氛下向基板上溅射钪和铝来制 造（参照专利文献1)。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2009-10926号公报
【发明内容】
[0009] 可是，通过溅射得到的由钪铝氮化物制成的压电体薄膜在压电特性方面有偏差。 即，即使制作由钪与铝的比率相同的钪铝氮化物制成的压电体薄膜，其压电常数等压电特 性也会产生大幅偏差。因此，有可能未必能够获得显示优良的压电特性的压电体薄膜。
[0010] 本申请是鉴于上述背景而完成的，提供一种能够发挥优良的压电特性的由钪铝氮 化物制成的压电体薄膜及其制造方法。
[0011] 本发明者们发现，压电性能产生偏差的原因在于由钪铝氮化物制成的压电体薄膜 中的碳原子。进而发现，通过控制碳原子含有率，能够提高压电体薄膜的压电性能。
[0012] 即，本申请的一个方案是一种压电体薄膜，其是通过溅射得到的并且由钪铝氮化 物制成的压电体薄膜，其中，碳原子含有率为2. 5原子％以下。
[0013] 本申请的另一个方案是一种压电体薄膜的制造方法，其是制造上述压电体薄膜的 方法，其中，实施下述一元溅射工序：在至少含有氮气的气氛下，从由钪铝合金制成的合金 靶材向基板上同时溅射钪和铝，由此制造上述压电体薄膜，
[0014] 上述合金靶材由碳原子含有率为5原子％以下的钪铝合金制成。
[0015] 本申请的再一个方案是一种压电体薄膜的制造方法，其是制造上述压电体薄膜的 方法，其中，实施下述二元溅射工序：在至少含有氮气的气氛下，从由钪制成的Sc靶材和由 铝制成的A1靶材向基板上同时溅射钪和铝，由此制造上述压电体薄膜，
[0016] 上述压电体薄膜由通式SCxAli χΝ(0〈χ〈1)所表示的钪错氮化物制成，上述Sc革巴材 由碳原子含有率为5/x原子％以下的钪制成。
[0017] 另外，本申请的另一个方案是一种压电体薄膜的制造方法，其是制造压电体薄膜 的方法，其中，实施下述离子照射溅射工序：将由钪铝合金制成的合金靶材与基板相对地配 置，对上述合金靶材的相对面倾斜地照射离子束，从上述合金靶材向基板上同时溅射钪和 铝，由此制造所述压电体薄膜，
[0018] 在该离子照射溅射工序中，照射至少含有氮离子的上述离子束，或者在至少含有 氮气的气氛下照射上述离子束。
[0019] 发明效果
[0020] 上述压电体薄膜通过溅射得到并且由钪铝氮化物制成。溅射时，微量的碳原子有 可能从作为其原料的靶材混入到压电体薄膜中。该碳原子的混入有可能成为使压电体薄膜 的压电d33常数等压电特性下降的要因。因为上述压电体薄膜如上所述由碳原子含有率低 的钪铝氮化物制成，所以能够发挥优良的压电特性。
[0021] 另外，在由钪铝氮化物制成的压电体薄膜中，碳原子含有率如果超过2. 5原子％， 则随着碳原子含有率增大，压电d33常数等压电特性的下降幅度也变大。如上所述，通过将 碳原子含有率设定为2. 5原子％，可以充分抑制压电特性的下降。因此，即使与由不含碳原 子的纯钪铝氮化物制成的压电体薄膜相比，本申请的压电体薄膜也能够显示出毫不逊色的 优良压电特性。
[0022] 上述压电体薄膜可以通过一元溅射工序来制造。即，可以通过在至少含有氮气的 气氛下、从由钪铝合金制成的合金靶材向基板上同时溅射铝和钪来制造。此时，可以通过使 用碳原子含有率为5原子％以下的合金靶材，由此如上述那样制造碳原子含有率为2. 5原 子％以下的压电体薄膜。
[0023] 另外，上述压电体薄膜可以通过二元溅射工序来制造。即，可以通过在至少含有氮 气的气氛下、从由钪制成的Sc靶材和由铝制成的A1靶材向基板上同时溅射铝和钪来制造。 此时，作为上述压电体薄膜，在制造由通式SCxAli χΝ(0〈χ〈1)表示的钪错氮化物制成的薄膜 时，使用碳原子含有率为5/x(原子％)以下的Sc靶材。由此，可以如上述那样制造碳原子 含有率为2. 5原子％以下的压电体薄膜。
[0024] 另外，上述压电体薄膜可以通过照射溅射工序来制造。即，将由钪铝合金制成的合 金靶材与基板相对地配置，对上述合金靶材的相对面倾斜地照射离子束。而且，可以通过从 上述合金革材向基板上同时派射错和钪来制造。
[0025] 其理由如下所述。即，通过离子束的照射而从靶材发射出来的原子（被溅射原子） 的发射角度分布因其原子量的不同而不同。原子量小的原子与原子量大的原子相比，以与 离子束的入射方向相同的角度向相反方向发射的比例增多。
[0026] 因此，如上述照射溅射工序那样，对上述合金靶材的相对面倾斜地照射离子束。这 样，合金靶材中所含的碳原子的大部分由于原子量比Sc和A1小，所以以与离子束的入射方 向相同的角度并且向相反方向发射。其结果是，能够使碳原子向基板上发射的量变得非常 少。因此，可以如上述那样制造碳原子含有率为2.5原子％以下的压电体薄膜。此外，在离 子照射溅射工序中，照射至少含有氮离子的离子束，或者在至少含有氮气的气氛下照射离 子束。因此，可以通过溅射制造由钪铝氮化物制成的压电体薄膜。
[0027] 如上所述，可以通过进行一元溅射工序、二元溅射工序或照射溅射工序来制造碳 原子含有率为2. 5原子％以下的压电体薄膜。该压电体薄膜能够显示高的压电d33常数，并 切实地发挥优良的压电特性。
[0028] 如上所述，根据本申请，可以提供能够发挥优良压电特性的由钪铝氮化物制成的 压电体薄膜及其制造方法。
【附图说明】
[0029] 图1是显示实施例1中的形成于基板上的压电体薄膜的剖面结构的说明图。
[0030] 图2是显示实施例1中的压电体薄膜的制造方法的概要的说明图。
[0031] 图3是显示实施例1中的压电体薄膜中所含的碳原子含有率（原子％ )与压电体 薄膜的压电d33常数（pC/N)的关系的说明图。
[0032] 图4是显示实施例2中的压电体薄膜的制造方法的概要的说明图。
【具体实施方式】
[0033] 下面，对上述压电体薄膜及其制造方法中的优选的实施方式进行说明。
[0034] 上述压电体薄膜由钪铝氮化物制成。钪铝氮化物可以用通式S^Ali χΝ(0〈χ〈1)表 示。优选的是，X满足〇. 05 < X < 0. 5。在这种情况下，能够进一步提高上述压电体薄膜的 压电响应性。更优选的是，0. 15彡X彡0. 45。
[0035] 上述压电体薄膜可以形成于基板上。作为基板，可以使用例如由硅、蓝宝石、碳化 硅、氮化镓、铌酸锂、铌酸钽、水晶、玻璃、金属、不锈钢、因科内尔镍铬铁合金（Incone 1)、高 分子膜等制成的基板。作为高分子膜，例如