專利名稱：電子部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于各種電子設(shè)備的電子部件及其制造方法。
背景技術(shù)：
首先，作為現(xiàn)有的電子部件之一，例如參照
專利文獻(xiàn)1所公示的角度傳感器及其制造方法。
圖6是現(xiàn)有的角速度傳感器的檢測元件的立體圖，圖7是圖6的A-A剖面圖。
圖6中，現(xiàn)有的角速度傳感器具備音叉型檢測元件2、對從該檢測元件2輸出的信號進(jìn)行處理并計(jì)算角速度的信號處理電路(未圖示)。
檢測元件2是由基部6支承相對的一對臂4的音叉型檢測元件，將該基部6的一部分安裝于安裝襯底上而使用。在一對臂4上配置有用于輸入驅(qū)動臂4的驅(qū)動信號的驅(qū)動用的驅(qū)動電極部8、用于輸出因賦予檢測元件2的角
動狀態(tài)進(jìn)行檢測并輸出檢測信號的檢測用的檢測電極部12。以朝向臂4的相對方向且用兩個(gè)驅(qū)動電才及部8夾持一個(gè)纟罙測電4及部10的方式而進(jìn)4于配置，或者，在臂4和基部6的邊界附近配置有檢測用的檢測電極部12。
如圖7所示，兩個(gè)臂4由具有硅層14和使其表面氧化的氧化硅層16這兩層的硅襯底構(gòu)成。
在該硅襯底上經(jīng)由第一密合層18層疊有驅(qū)動電極部8及探測電極部10。該驅(qū)動電極部8及探測電極部10由在其之間介有壓電體20的下部電極22和上部電極24構(gòu)成，在壓電體20與上部電極24之間形成有彼此密合的第二密合層26。
第一密合層18由Ti層構(gòu)成，下部電極22由以含鈦的鉑為主要成分的Pt-Ti層構(gòu)成。壓電體20由以鈦酸鉛為主要成分的定向控制層28、和由層疊于該定向控制層28上的鈦酸鋯酸鉛構(gòu)成的PZT層30這兩層組成。第二密合層26由Ti層構(gòu)成，上部電才及24由Au層構(gòu)成。另外，這樣的檢測元件2的制造方法如下。
首先，在晶片狀的硅襯底上層疊第一密合層18，在該第一密合層18上層疊下部電極22，在該下部電極22上層疊定向控制層28，在該定向控制層28上層疊PZT層30，在該P(yáng)ZT層30上層疊第二密合層26，在該第二密合層26上層疊上部電極24。
然后，使用光刻方法實(shí)施干式蝕刻及濕式蝕刻，形成規(guī)定形狀的驅(qū)動電極部8、探測電極部10、檢測電極部12及將它們延長并引出的信號線路部13。
接著，實(shí)施極化處理及退火處理，使PZT特性(極化狀態(tài))穩(wěn)定以確保諸特性。
然后，對晶片狀的硅襯底實(shí)施干式蝕刻，將其加工成音叉形狀的多個(gè)檢測元件2，并進(jìn)行切割而分割成單片的檢測元件2。
如圖8的虛線101所示，上述構(gòu)成的檢測元件2中的PZT特性因退火處理時(shí)的溫度上升致使PZT層30的鉛與第二密合層26的Ti相互反應(yīng)而使壓電
常數(shù)下降。
另外，圖9是表示該角速度傳感器在高溫時(shí)的基點(diǎn)電壓變化量的經(jīng)過時(shí)間變化的特性圖，在使用了上述檢測元件2的角速度傳感器中，如圖9的虛線102所示，隨著高溫工作時(shí)(在125°C、 5V工作時(shí))的工作時(shí)間延長，角速度不增大時(shí)的基點(diǎn)電壓變化量變大。圖，該情況下，如圖IO的虛線103所示，在沒有產(chǎn)生角速度的基點(diǎn)電壓中的電壓例如在負(fù)極側(cè)發(fā)生變化而產(chǎn)生(A)deg/s的誤差，使作為角速度傳感器的精度惡化。
這樣，在上述現(xiàn)有的構(gòu)成中，因退火處理時(shí)等的溫度上升而致使壓電常數(shù)下降，或者隨著高溫工作時(shí)的工作時(shí)間的延長而使角速度不增大時(shí)的基點(diǎn)電壓變化量變大，從而存在使特性惡化這樣的問題。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2002 - 257549號公才艮
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了上述問題，提供一種抑制了壓電常數(shù)的下降及基點(diǎn)電壓的變化且特性提高的電子部件及其制造方法。
本發(fā)明的構(gòu)成為，具備形成有電極部的元件，所述電極部具有上部電極、合層層疊于所述上部電極與所述壓電體之間，所述壓電體具有由含鉛的壓電材料構(gòu)成的壓電層，所述密合層具有以鴒為主要成分的鴒層，將所述壓電層和所述鴒層層疊。
另外，其制造方法具備具備通過以下步驟形成電極部的電極部形成步
驟，所述以下步驟為在元件上層疊下部電極；在下部電極上層疊具有由含鉛的壓電材料構(gòu)成的壓電層的壓電體；在壓電體上以鴒層層疊于壓電層的方式而形成具有以鴒為主要成分的鴒層的密合層；在密合層上層疊上部電極。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以抑制溫度上升引起的壓電常數(shù)的下降及基點(diǎn)電壓的變化。
圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式的角速度傳感器的檢測元件的立體圖；圖2是圖1的2-2的剖面圖3是同上檢測元件的由PZT構(gòu)成的壓電層的壓電特性圖；圖4是表示該角速度傳感器在高溫時(shí)的基點(diǎn)電壓變化量的經(jīng)過時(shí)間變化特性圖5是表示同上角速度傳感器相對于角速度變化的輸出電壓變化的特性
圖6是現(xiàn)有的角速度傳感器的檢測元件的立體圖；圖7是圖6的7-7的剖面圖9是表示同上角速度傳感器在高溫時(shí)的基點(diǎn)電壓變化量的經(jīng)過時(shí)間變化的特性圖IO是表示同上角速度傳感器的相對于角速度變化的輸出電壓變化的特性圖。
附圖標(biāo)記說明52: 4全測元件54:臂56:基部58:驅(qū)動電才及部60探測電極部
624企測電極部
63信號線路部
64硅層
66氧化硅層
68第一密合層
70壓電體
72下部電^L
74上部電^f及
76第二密合層
78定向控制層
80壓電層
具體實(shí)施例方式
下面，參照
本發(fā)明的實(shí)施方式。(實(shí)施方式)
圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的電子部件之一即角速度傳感器的檢測元件
的立體圖，圖2是圖1的A-A的剖面圖。
圖1中，本發(fā)明的一實(shí)施方式的角速度傳感器具備音叉型檢測元件52、對從該檢測元件52輸出的信號進(jìn)行處理并計(jì)算角速度的信號處理電路(未圖示)。
檢測元件52為由基部56支承相對的一對具有撓性的臂54的音叉型檢測元件，將該基部56的一部分安裝于安裝襯底而使用。在一對臂54上配置有用于輸入使臂54驅(qū)動的驅(qū)動信號的驅(qū)動用的驅(qū)動電極部58、用于輸出因賦予檢測元件52的角速度而產(chǎn)生角速度信號的探測用的探測電極部60、用于對檢測元件52的驅(qū)動狀態(tài)進(jìn)行檢測并輸出檢測信號的檢測用的檢測電極部62。以朝向臂54的相對方向且用兩個(gè)驅(qū)動電極部58夾持一個(gè)探測電極部60的方式而進(jìn)行配置，且將檢測用的檢測電極部62配置于臂54和基部56的邊界附近。另外，還配置有使驅(qū)動電極部58、探測電極部60、檢測電極部62延長并引出的信號線路部63 (還包含電極焊盤等)。
如圖2所示，兩個(gè)臂54由具有硅層64、使其表面氧化的氧化層66這兩層的硅襯底構(gòu)成。
在該硅襯底上，經(jīng)由第一密合層68層疊有驅(qū)動電極部58、探測電極部60、檢測電極部62。該驅(qū)動電極部58、探測電極部60、檢測電極部62由在其之間介有壓電體70的下部電極72和上部電極74構(gòu)成，在壓電體70與上部電極74之間形成有彼此密合的第二密合層76 。
第一密合層68由以鈦為主要成分的Ti層構(gòu)成。下部電極72由含鈦且以柏為主要成分的Pt-Ti層構(gòu)成，壓電體70由以鈦酸鉛為主要成分的定向控制層78、層疊于該定向控制層78上的含鉛的壓電材料組成的壓電層80這兩層構(gòu)成。第二密合層76由以鎢為主要成分的鎢層構(gòu)成，上部電極74由以金為主要成分的Au層構(gòu)成。作為定向控制層78使用PLMT (lead Titanate addedwith Lanthanum and Magnesium)及PLT (lead Titanate added with Lanthanum )，作為由含鉛的壓電材料構(gòu)成的壓電層80使用以鈦酸鋯酸鉛為主要成分的PZT(lead Zirconium Titanate)及以添加鑭的鈦酸鋯酸鉛為主要成分的PLZT(Lanthanum-modified Lead Zirconate Titanate )等。
如圖l所示，檢測元件52在彼此正交的X軸、Y軸、Z軸上，只要交流信號通過臂54的驅(qū)動電極部58，驅(qū)動臂54就會在驅(qū)動振動方向驅(qū)動而產(chǎn)生振動。此時(shí)，在以設(shè)驅(qū)動振動方向?yàn)閄軸的方式進(jìn)行配置的情況下，當(dāng)產(chǎn)生繞Z軸的角速度時(shí)，臂54在Y軸方向發(fā)生科里奧利力，因此，臂54向Y軸方向撓曲。因此，可以通過利用探測電極部60探測該撓曲，從而探測角速度。
另外，本實(shí)施方式的纟企測元件52的制造方法如下。
首先，在晶片狀的硅襯底上層疊第一密合層68，在該第一密合層68上層疊下部電極72、在該下部電極72上層疊定向控制層78，在該定向控制層78上層疊壓電層80,在該壓電層80上層疊第二密合層76，在該第二密合層76上層疊上部電極74。
然后，使用光刻方法實(shí)施干式蝕刻并形成規(guī)定形狀的驅(qū)動電極部58、探測電極部60、檢測電極部62、及使它們延長而引出的信號線路部63。此時(shí)，對信號線^各部63的 一部分完全不實(shí)施蝕刻，而通過該 一部分電4妻地以4吏電極部接地。接著，在形成這些電極部之后，實(shí)施濕式蝕刻，去除信號線路部63的一部分而形成規(guī)定形狀的信號線路部63。
然后，實(shí)施極化處理和退火處理，使例如由PZT構(gòu)成的壓電層的特性(極化狀態(tài))穩(wěn)定以確保諸特性。接著，對晶片狀的硅襯底實(shí)施干式蝕刻并將其加工成音叉狀的多個(gè)檢測
元件52,并進(jìn)行切割而分割成單片的檢測元件52。
如圖3的實(shí)線105所示，上述構(gòu)成的本實(shí)施方式的檢測元件52的由PZT構(gòu)成的壓電特性因退火處理時(shí)的溫度上升而使壓電層80的鉛、氧、和以第二密合層76的鵠為主要成分的鴒層相互反應(yīng)致使壓電常數(shù)下降，但是，壓電常數(shù)的下降比作為第二密合層76使用Ti層的現(xiàn)有技術(shù)(虛線101)中的小。
另外，在使用了該實(shí)施方式的檢測元件52的角速度傳感器中，如圖4的表示高溫時(shí)的基點(diǎn)電壓變化量的經(jīng)過時(shí)間變化的特性圖的實(shí)線106所示，隨著高溫工作時(shí)(125°C、 5V工作時(shí))的工作時(shí)間延長，角速度不增大時(shí)的基點(diǎn)電壓變化量變大，但是，電壓變化量比現(xiàn)有技術(shù)(虛線102)中的小。
即，如圖5的表示角速度傳感器相對于角速度的輸出電壓變化的特性圖的實(shí)線107所示，不產(chǎn)生角速度的基點(diǎn)電壓的電壓例如即使在負(fù)極側(cè)發(fā)生了變化，其變化量也是比現(xiàn)有技術(shù)(虛線103)中的(A) deg/s小的(B) deg/s，從而誤差減小，可抑制作為角速度傳感器的精度的劣化。
如上所述，對于本實(shí)施方式的檢測元件，電極部具有上部電極74、下部電極72及第二密合層76，壓電體70介于上部電極74與下部電極72之間，第二密合層76使該上部電極74和壓電體70密合，壓電體70具有由含鉛的壓電材料構(gòu)成的壓電層80，第二密合層76具有以鎢為主要成分的鎢層，壓電層80上層疊有鴒層，因而，可以抑制溫度上升引起的壓電常數(shù)的下降及基點(diǎn)電壓的變化。
另外，將由以鴒為主要成分的鎮(zhèn)層構(gòu)成的第二密合層76實(shí)施干式蝕刻且可形成規(guī)定形狀，因此，可以抑制壓電層80的壓電特性的劣化。
即，將驅(qū)動電極部58、探測電極部60及檢測電極部62實(shí)施干式蝕刻且可形成規(guī)定形狀，但此時(shí)，為抑制注入電荷而致使壓電層80的壓電特性劣化的情況，使其電接地且不注入電荷。將使各電極部延長并引出的信號線路部63的至少一部分電^l妄地，其后，對信號線;洛部63的至少一部分實(shí)施濕式蝕刻而形成規(guī)定形狀，因此，可以抑制壓電特性的劣化，同時(shí)可形成規(guī)定形狀的電才及部及信號線3各部63 。
特別是由于對將電極部延長并引出的信號線路部63實(shí)施濕式蝕刻，因此，第二密合層76最好是可實(shí)施濕式蝕刻的材料。作為適合濕式蝕刻的材料也有Cr、 Al及Ti等，但由于在退火處理時(shí)等的溫度上升時(shí)與壓電層80發(fā)生相互作用而使特性劣化，因而作為角速度傳感器的檢測元件52不予優(yōu)選這些材料。
另一方面，作為難以產(chǎn)生相互作用的材料也有Ru、 Mo及Ta等，但由于不能實(shí)施濕式蝕刻，因而同樣不予優(yōu)選。作為可實(shí)施濕式蝕刻且難以產(chǎn)生相互作用的材料，例如可列舉鴒等。產(chǎn)業(yè)上的可應(yīng)用性
本發(fā)明的電子部件由于抑制了壓電常數(shù)的下降及基點(diǎn)電壓變化量的增加且提高了特性，因而可以應(yīng)用于各種電子設(shè)備。
權(quán)利要求
1、一種電子部件，具備形成有電極部的元件，所述電極部具有上部電極、下部電極及密合層，壓電體介于所述上部電極與所述下部電極之間，所述密合層層疊于所述上部電極與所述壓電體之間，所述壓電體具有由含鉛的壓電材料構(gòu)成的壓電層，所述密合層具有以鎢為主要成分的鎢層，將所述壓電層和所述鎢層層疊。
2、 如權(quán)利要求1所述的電子部件，所述元件由具有撓性的臂構(gòu)成，所述電極部由驅(qū)動用電極部和:探測用電極部構(gòu)成，所述驅(qū)動用電極部形成于所 述臂，驅(qū)動所述臂振動，所述探測用電極部探測所述臂的撓曲，通過所述元 件來探測角速度。
3、 如權(quán)利要求2所述的電子部件，在所述元件上使所述電極部延長而形成有信號線路部，所述電極部通過干式蝕刻而形成，所述信號線路部的至 少 一部分通過濕式蝕刻而形成。
4、 一種電子部件的制造方法，具備通過以下步驟形成電極部的電極部 形成步驟，所述以下步驟為在元件上層疊下部電極；在所述下部電極上層疊具有 由含鉛的壓電材料構(gòu)成的壓電層的壓電體；在所述壓電體上以鴒層層疊于所 述壓電層的方式而形成具有以鴒為主要成分的所述鴒層的密合層；在所述密 合層上層疊上部電極。
5、 如權(quán)利要求4所述的電子部件的制造方法，還具備形成由具有撓性 的臂構(gòu)成的元件的元件形成步驟，所述電極部形成步驟具有在所述臂上形成 驅(qū)動所述臂振動的驅(qū)動用的所述電極部和探測所述臂的撓曲的探測用的所 述電極部的步驟。
6、 如權(quán)利要求5所述的電子部件的制造方法，還具有在所述元件上使 所述電極部延長而形成信號線路部的步驟，形成所述信號線路部的步驟是在 所述電極部形成步驟中使用干式蝕刻而形成所述電極部之后，使用濕式蝕刻 形成所述信號線路部的至少 一部分。
全文摘要
一種電子部件及其制造方法，該電子部件具備形成有電極部的元件，電極部具有上部電極(74)、下部電極(72)及密合層(76)，壓電體(70)介于上部電極(74)與下部電極(72)之間，密合層(76)層疊于上部電極(74)與壓電體(70)之間，壓電體(70)具有由含鉛的壓電材料構(gòu)成的壓電層(80)，密合層(76)具有以鎢為主要成分的鎢層，通過將壓電層(80)和所述鎢層層疊而可以抑制溫度上升引起的壓電常數(shù)的下降及基點(diǎn)電壓的變化。
文檔編號H01L41/09GK101529607SQ20078004050
公開日2009年9月9日 申請日期2007年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者中村友騎, 岡本莊司, 大內(nèi)智, 安見正博, 林道彥 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社