JP2869075B2 - 配向性薄膜パターンの形成方法、配向性薄膜パターンおよび薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法 - Google Patents
配向性薄膜パターンの形成方法、配向性薄膜パターンおよび薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法Info
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- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は酸化亜鉛（ZnO）薄膜等の配向性薄膜のパ
ターンを形成する方法に関するものである。
ターンを形成する方法に関するものである。
最近においては、エピタキシャル成長等の配向成長に
より形成された配向性薄膜のパターンが種々のデバイス
に利用されている。
より形成された配向性薄膜のパターンが種々のデバイス
に利用されている。
とくに、配向性薄膜である酸化亜鉛を主成分とする酸
化亜鉛薄膜は圧電薄膜、光導波路、透明導電膜、ガス感
応膜等として広く用いられているが、酸化亜鉛薄膜をこ
れらの用途に使用する場合には、酸化亜鉛薄膜を微細な
パターンに加工する必要がある。なお、酸化亜鉛薄膜の
パターンを用いたデバイスについては、プロシーディン
グ オブ アイ・イー・デー・エム（1983年）639〜642
頁（Proc.of IEDM,1983,p.639−642）において論じられ
ている。
化亜鉛薄膜は圧電薄膜、光導波路、透明導電膜、ガス感
応膜等として広く用いられているが、酸化亜鉛薄膜をこ
れらの用途に使用する場合には、酸化亜鉛薄膜を微細な
パターンに加工する必要がある。なお、酸化亜鉛薄膜の
パターンを用いたデバイスについては、プロシーディン
グ オブ アイ・イー・デー・エム（1983年）639〜642
頁（Proc.of IEDM,1983,p.639−642）において論じられ
ている。
ところで、薄膜に微細なパターンを形成するには、ホ
トリソグラフィ技術を用いて形成したレジストパターン
をマスクとして、ドライエッチング、ウエットエッチン
グを行なうのが一般的であるが、従来酸化亜鉛薄膜に微
細パターンを形成するには、酸化亜鉛薄膜を等方性エッ
チング液によりエッチングしている。
トリソグラフィ技術を用いて形成したレジストパターン
をマスクとして、ドライエッチング、ウエットエッチン
グを行なうのが一般的であるが、従来酸化亜鉛薄膜に微
細パターンを形成するには、酸化亜鉛薄膜を等方性エッ
チング液によりエッチングしている。
しかしながら、酸化亜鉛薄膜を等方性エッチング液に
よりエッチングしたときには、サイドエッチが大きくな
り、パターン精度が低い。
よりエッチングしたときには、サイドエッチが大きくな
り、パターン精度が低い。
この発明は上述の課題を解決するためになされたもの
で、透明な配向性薄膜素子を有する装置の性能を向上す
ることができる配向性薄膜パターンの形成方法、配向性
薄膜パターン、感度ばらつきの小さい薄膜アレイ超音波
変換器を形成することが可能である薄膜アレイ超音波変
換器の薄膜素子の形成方法を提供することを目的とす
る。
で、透明な配向性薄膜素子を有する装置の性能を向上す
ることができる配向性薄膜パターンの形成方法、配向性
薄膜パターン、感度ばらつきの小さい薄膜アレイ超音波
変換器を形成することが可能である薄膜アレイ超音波変
換器の薄膜素子の形成方法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〕 この目的を達成するため、この発明においては、基板
上に設けられた配向性薄膜パターンの形成方法におい
て、基板の上に酸化亜鉛を主成分とする配向性薄膜を形
成する工程と、前記配向性薄膜の上に所定のパターンを
もつマスクを形成する工程と、前記マスクに従って前記
配向性薄膜の配向面を選択的に異方性エッチングを行な
う工程とを行ない、前記配向性薄膜に前記所定のパター
ンを形成する。
上に設けられた配向性薄膜パターンの形成方法におい
て、基板の上に酸化亜鉛を主成分とする配向性薄膜を形
成する工程と、前記配向性薄膜の上に所定のパターンを
もつマスクを形成する工程と、前記マスクに従って前記
配向性薄膜の配向面を選択的に異方性エッチングを行な
う工程とを行ない、前記配向性薄膜に前記所定のパター
ンを形成する。
この場合、前記異方性エッチングを、異方性ウエット
エッチングとし、前記異方性ウエットエッチングを行な
う液を、無機酸に少なくとも６価のクロムを微量添加し
た溶液とする。
エッチングとし、前記異方性ウエットエッチングを行な
う液を、無機酸に少なくとも６価のクロムを微量添加し
た溶液とする。
また、前記異方性エッチングを、異方性ウエットエッ
チングとし、前記異方性ウエットエッチングを行なう液
を、無機酸に少なくとも６価のクロムを含む化合物を微
量添加した溶液とし、前記無機酸を塩酸または硫酸とす
る。
チングとし、前記異方性ウエットエッチングを行なう液
を、無機酸に少なくとも６価のクロムを含む化合物を微
量添加した溶液とし、前記無機酸を塩酸または硫酸とす
る。
また、前記異方性エッチングを、異方性ウエットエッ
チングとし、前記異方性ウエットエッチングを行なう液
を、無機酸に少なくとも６価のクロムを含む化合物を微
量添加した溶液とし、前記化合物をK2Cr2O7とする。
チングとし、前記異方性ウエットエッチングを行なう液
を、無機酸に少なくとも６価のクロムを含む化合物を微
量添加した溶液とし、前記化合物をK2Cr2O7とする。
また、配向性薄膜パターンにおいて、上記の配向性薄
膜パターンの形成方法により形成された複数の配向性薄
膜素子を設け、前記配向性薄膜素子を透明とする。
膜パターンの形成方法により形成された複数の配向性薄
膜素子を設け、前記配向性薄膜素子を透明とする。
この場合、前記配向性薄膜素子の厚さを、前記マスク
の前記所定のパターンのギャップよりも小さくする。
の前記所定のパターンのギャップよりも小さくする。
また、薄膜素子が第１の電極と第２の電極との間に配
置され、前記薄膜素子が配向性薄膜により構成される薄
膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法において、
前記基板の上に前記第１の電極を形成する工程と、前記
第１の電極の上に前記配向性薄膜を形成する工程と、前
記配向性薄膜の上に前記第２の電極を形成する工程と、
前記第２の電極の上に所定のパターンをもつマスクを形
成する工程と、前記マスクに従って前記配向性薄膜の配
向面を選択的に異方性エッチングを行なう工程とを行な
い、前記配向性薄膜を酸化亜鉛を主成分とする薄膜と
し、それぞれが前記第２の電極を有する前記配向性薄膜
からなる薄膜素子を形成する。
置され、前記薄膜素子が配向性薄膜により構成される薄
膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法において、
前記基板の上に前記第１の電極を形成する工程と、前記
第１の電極の上に前記配向性薄膜を形成する工程と、前
記配向性薄膜の上に前記第２の電極を形成する工程と、
前記第２の電極の上に所定のパターンをもつマスクを形
成する工程と、前記マスクに従って前記配向性薄膜の配
向面を選択的に異方性エッチングを行なう工程とを行な
い、前記配向性薄膜を酸化亜鉛を主成分とする薄膜と
し、それぞれが前記第２の電極を有する前記配向性薄膜
からなる薄膜素子を形成する。
この場合、前記異方性エッチングを、異方性ウエット
エッチングとし、前記異方性ウエットエッチングを行な
う液を、無機酸に少なくとも６価のクロムを微量添加し
た溶液とする。
エッチングとし、前記異方性ウエットエッチングを行な
う液を、無機酸に少なくとも６価のクロムを微量添加し
た溶液とする。
また、前記異方性エッチングを、異方性ウエットエッ
チングとし、前記異方性ウエットエッチングを行なう液
を、無機酸に少なくとも６価のクロムを含む化合物を微
量添加した溶液とし、前記無機酸を塩酸または硫酸とす
る。
チングとし、前記異方性ウエットエッチングを行なう液
を、無機酸に少なくとも６価のクロムを含む化合物を微
量添加した溶液とし、前記無機酸を塩酸または硫酸とす
る。
また、前記異方性エッチングを、異方性ウエットエッ
チングとし、前記異方性ウエットエッチングを行なう液
を、無機酸に少なくとも６価のクロムを含む化合物を微
量添加した溶液とし、前記化合物をK2Cr2O7とする。
チングとし、前記異方性ウエットエッチングを行なう液
を、無機酸に少なくとも６価のクロムを含む化合物を微
量添加した溶液とし、前記化合物をK2Cr2O7とする。
また、前記異方性エッチングを、異方性ドライエッチ
ングとする。
ングとする。
また、前記異方性エッチングを、前記薄膜素子の間の
溝形の断面形状が矩形またはＶ字形となるまで続ける。
溝形の断面形状が矩形またはＶ字形となるまで続ける。
また、前記薄膜素子の厚さを、前記マスクの前記所定
のパターンのギャップよりも小さくし、前記異方性エッ
チングを、前記薄膜素子の間の溝形の断面形状が矩形と
なるまで続ける。
のパターンのギャップよりも小さくし、前記異方性エッ
チングを、前記薄膜素子の間の溝形の断面形状が矩形と
なるまで続ける。
また、前記薄膜素子の厚さを、前記マスクの前記所定
のパターンのギャップよりも大きくし、前記異方性エッ
チングを、前記薄膜素子の間の溝形の断面形状がＶ字形
となるまで続ける。
のパターンのギャップよりも大きくし、前記異方性エッ
チングを、前記薄膜素子の間の溝形の断面形状がＶ字形
となるまで続ける。
この配向性薄膜パターンの形成方法、配向性薄膜パタ
ーンにおいては、サイドエッチが生ずることがなく、ま
た精度の高い透明な配向性薄膜素子を形成することが可
能である。
ーンにおいては、サイドエッチが生ずることがなく、ま
た精度の高い透明な配向性薄膜素子を形成することが可
能である。
また、配向性薄膜パターンにおいて、配向性薄膜素子
の厚さを、マスクの所定のパターンのギャップよりも小
さくしたときには、配向性薄膜素子の間の溝形の断面形
状が矩形状となる。
の厚さを、マスクの所定のパターンのギャップよりも小
さくしたときには、配向性薄膜素子の間の溝形の断面形
状が矩形状となる。
また、薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法
においては、薄膜素子の寸法精度が高くなる。
においては、薄膜素子の寸法精度が高くなる。
また、薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法
において、薄膜素子の間の溝形の断面形状をＶ字形とし
たときには、薄膜素子の寸法精度がさらに高くなるとと
もに、不要応答の少ない超音波ビームを形成することが
できる。
において、薄膜素子の間の溝形の断面形状をＶ字形とし
たときには、薄膜素子の寸法精度がさらに高くなるとと
もに、不要応答の少ない超音波ビームを形成することが
できる。
第１図によりこの発明に係る薄膜パターンの形成方法
を説明する。まず、第１図（ａ）に示すように、基板１
上にｃ軸配向した酸化亜鉛を主成分とする膜厚５μｍの
酸化亜鉛薄膜２を形成し、酸化亜鉛薄膜２上に金、クロ
ム２層膜を形成し、金、クロム２層膜上にフォトレジス
ト（図示せず）を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用
いてフォトレジストに7.5μｍスペースのライン状パタ
ーンを形成し、このフォトレジストパターンをマスクと
してまず金、クロム２層膜を各々ヨウ化アンモニウム系
水溶液、酸を用いて順次エッチングしてパターンを転写
することにより、マスク３を設け、フォトレジストを除
去したのち、ｃ面を選択的にエッチングするｃ面エッチ
ング液を用いて酸化亜鉛薄膜２を異方性エッチングす
る。この場合、ｃ面エッチング液としては塩酸、硫酸に
K2Cr2O7などを微量添加した溶液を希釈して用いた。す
ると、酸化亜鉛薄膜２にＶ字型の溝がまず形成され、さ
らにエッチングを続けると、微細なグレインがｃ面から
エッチングされるため、第１図（ｂ）に示すように、マ
スク３のない部分で横方向にエッチングが進行する。そ
して、第１図（ｃ）に示すように、ｃ面が露出した部分
が全てエッチングされると、その後のエッチング速度は
非常に遅くなる。したがって、パターンにはサイドエッ
チがなく、非常に急峻な断面形状が得られるから、酸化
亜鉛薄膜２のパターンとマスク３のパターンとの寸法ず
れが小さくなるので、酸化亜鉛薄膜２のパターン精度が
高くなる。すなわち、ｃ軸配向した酸化亜鉛薄膜２をｃ
面エッチング液によりエッチングすると、マスク３のな
い部分では酸化亜鉛のｃ面が露出しているため、エッチ
ングは膜厚方向に速く進行する。そして、エッチングが
進行するにつれ、ｃ面エッチング液でエッチングされに
くい面（ファセット）が現われる。しかし、微視的にみ
れば、微結晶のｃ面が表面に現われており、エッチング
はマスクのない部分では酸化亜鉛が完全にエッチングさ
れるまで続く。この時、側面は（１01）、（11２）
等の他の面方位を有するため、エッチング速度がｃ面す
なわち（0001）面と比較して非常に遅い。したがって、
マスク３部分の下が側面からエッチングされることはな
く、酸化亜鉛薄膜２のパターン寸法がマスク３と大きく
異なるというような問題は生じない。
を説明する。まず、第１図（ａ）に示すように、基板１
上にｃ軸配向した酸化亜鉛を主成分とする膜厚５μｍの
酸化亜鉛薄膜２を形成し、酸化亜鉛薄膜２上に金、クロ
ム２層膜を形成し、金、クロム２層膜上にフォトレジス
ト（図示せず）を塗布し、フォトリソグラフィ技術を用
いてフォトレジストに7.5μｍスペースのライン状パタ
ーンを形成し、このフォトレジストパターンをマスクと
してまず金、クロム２層膜を各々ヨウ化アンモニウム系
水溶液、酸を用いて順次エッチングしてパターンを転写
することにより、マスク３を設け、フォトレジストを除
去したのち、ｃ面を選択的にエッチングするｃ面エッチ
ング液を用いて酸化亜鉛薄膜２を異方性エッチングす
る。この場合、ｃ面エッチング液としては塩酸、硫酸に
K2Cr2O7などを微量添加した溶液を希釈して用いた。す
ると、酸化亜鉛薄膜２にＶ字型の溝がまず形成され、さ
らにエッチングを続けると、微細なグレインがｃ面から
エッチングされるため、第１図（ｂ）に示すように、マ
スク３のない部分で横方向にエッチングが進行する。そ
して、第１図（ｃ）に示すように、ｃ面が露出した部分
が全てエッチングされると、その後のエッチング速度は
非常に遅くなる。したがって、パターンにはサイドエッ
チがなく、非常に急峻な断面形状が得られるから、酸化
亜鉛薄膜２のパターンとマスク３のパターンとの寸法ず
れが小さくなるので、酸化亜鉛薄膜２のパターン精度が
高くなる。すなわち、ｃ軸配向した酸化亜鉛薄膜２をｃ
面エッチング液によりエッチングすると、マスク３のな
い部分では酸化亜鉛のｃ面が露出しているため、エッチ
ングは膜厚方向に速く進行する。そして、エッチングが
進行するにつれ、ｃ面エッチング液でエッチングされに
くい面（ファセット）が現われる。しかし、微視的にみ
れば、微結晶のｃ面が表面に現われており、エッチング
はマスクのない部分では酸化亜鉛が完全にエッチングさ
れるまで続く。この時、側面は（１01）、（11２）
等の他の面方位を有するため、エッチング速度がｃ面す
なわち（0001）面と比較して非常に遅い。したがって、
マスク３部分の下が側面からエッチングされることはな
く、酸化亜鉛薄膜２のパターン寸法がマスク３と大きく
異なるというような問題は生じない。
また、上述と同様の方法で第２図に示す膜厚10μｍの
酸化亜鉛薄膜４にパターンを形成したときには、酸化亜
鉛薄膜４の膜厚がマスク３のパターン寸法より大きいか
ら、エッチングはＶ字型の断面形状まで進行したところ
で準安定となり、１〜２分間この状態を保持する。この
ため、準安定となったときにエッチングを停止すれば、
酸化亜鉛薄膜４のパターンとマスク３のパターンとの寸
法ずれが非常に小さくなるから、酸化亜鉛薄膜４のパタ
ーン精度が非常に高くなる。
酸化亜鉛薄膜４にパターンを形成したときには、酸化亜
鉛薄膜４の膜厚がマスク３のパターン寸法より大きいか
ら、エッチングはＶ字型の断面形状まで進行したところ
で準安定となり、１〜２分間この状態を保持する。この
ため、準安定となったときにエッチングを停止すれば、
酸化亜鉛薄膜４のパターンとマスク３のパターンとの寸
法ずれが非常に小さくなるから、酸化亜鉛薄膜４のパタ
ーン精度が非常に高くなる。
第３図は薄膜アレイ超音波変換器を示す正断面図、第
４図は同じく平面図、第５図は第３図の拡大Ａ−Ａ断面
図である。図において、21はサファイア基板、22はサフ
ァイア基板21に形成されたレンズ部、27はレンズ部22に
設けられた音響整合層、23はサファイア基板21の表面に
形成された下部電極、24は下部電極23上に設けられた薄
膜アレイの薄膜エレメントで、薄膜エレメント24は酸化
亜鉛からなり、薄膜エレメント24の断面形状は矩形状
で、薄膜エレメント24の膜厚は10μｍである。25は薄膜
エレメント24上に形成された上部電極、26は上部電極25
に接続されたボンディングパッドである。
４図は同じく平面図、第５図は第３図の拡大Ａ−Ａ断面
図である。図において、21はサファイア基板、22はサフ
ァイア基板21に形成されたレンズ部、27はレンズ部22に
設けられた音響整合層、23はサファイア基板21の表面に
形成された下部電極、24は下部電極23上に設けられた薄
膜アレイの薄膜エレメントで、薄膜エレメント24は酸化
亜鉛からなり、薄膜エレメント24の断面形状は矩形状
で、薄膜エレメント24の膜厚は10μｍである。25は薄膜
エレメント24上に形成された上部電極、26は上部電極25
に接続されたボンディングパッドである。
この薄膜アレイ超音波変換器を製造するには、まずサ
ファイア基板21の片面にレンズ部22を形成し、対向する
平面に下部電極材料、酸化亜鉛薄膜、上部電極材料を順
次積層し、上部電極材料上に幅100μｍ、ギャップ10μ
ｍのフォトレジストパターンをフォトリソグラフィ技術
を用いて形成する。このレジストパターンをマスクにし
て、まず上部電極材料をエッチングすることにより、上
部電極25を形成し、続いて塩酸系のｃ面エッチング液を
用いて酸化亜鉛薄膜をエッチングすることにより、薄膜
エレメント24を形成する。
ファイア基板21の片面にレンズ部22を形成し、対向する
平面に下部電極材料、酸化亜鉛薄膜、上部電極材料を順
次積層し、上部電極材料上に幅100μｍ、ギャップ10μ
ｍのフォトレジストパターンをフォトリソグラフィ技術
を用いて形成する。このレジストパターンをマスクにし
て、まず上部電極材料をエッチングすることにより、上
部電極25を形成し、続いて塩酸系のｃ面エッチング液を
用いて酸化亜鉛薄膜をエッチングすることにより、薄膜
エレメント24を形成する。
このように、ｃ面エッチング液を用いて酸化亜鉛薄膜
をエッチングすることにより、薄膜エレメント24を形成
するから、薄膜エレメント24とマスクパターンとの寸法
ずれが小さく、薄膜エレメント24の寸法精度が高くな
り、薄膜エレメント24の面積ばらつきが少ないので、感
度ばらつきの小さい薄膜アレイ超音波変換器を形成する
ことが可能である。
をエッチングすることにより、薄膜エレメント24を形成
するから、薄膜エレメント24とマスクパターンとの寸法
ずれが小さく、薄膜エレメント24の寸法精度が高くな
り、薄膜エレメント24の面積ばらつきが少ないので、感
度ばらつきの小さい薄膜アレイ超音波変換器を形成する
ことが可能である。
なお、発明者らはこの方法を用いることにより、最小
寸法が１μｍのパターンの薄膜エレメントを形成できる
ことを確認している。
寸法が１μｍのパターンの薄膜エレメントを形成できる
ことを確認している。
また、薄膜アレイ超音波変換器の場合には、各薄膜エ
レメントの振動および電気的な漏れが他の薄膜エレメン
トに及ばなければ、各々の薄膜エレメントが機械的に分
離されている必要はない。したがって、第６図に示すよ
うに、Ｖ字型の溝形状でエッチングを停止して、断面形
状が台形状の薄膜エレメント28を形成してもよい。
レメントの振動および電気的な漏れが他の薄膜エレメン
トに及ばなければ、各々の薄膜エレメントが機械的に分
離されている必要はない。したがって、第６図に示すよ
うに、Ｖ字型の溝形状でエッチングを停止して、断面形
状が台形状の薄膜エレメント28を形成してもよい。
このように、台形状の薄膜エレメント28を形成したと
きには、薄膜エレメント28の上面とマスクパターンとの
寸法ずれが非常に小さいので、薄膜エレメント28の寸法
精度がさらに高くなり、薄膜エレメント28の面積ばらつ
きが非常に少ないから、感度ばらつきの著しく小さい薄
膜アレイ超音波変換器を形成することが可能である。ま
た、発明者等が薄膜アレイ超音波変換器の送受信実験を
行なったところ、断面形状が矩形状の薄膜エレメント24
を有する薄膜アレイ超音波変換器よりも、断面形状が台
形状の薄膜エレメント28の方が、サイドローブなどの不
要応答の少ない超音波ビームを形成することを見出し
た。これは、薄膜エレメント28を有する薄膜アレイ超音
波変換器においては圧電性の分布が間歇的であるのに対
して、薄膜エレメント24を有する薄膜アレイ超音波変換
器においては圧電性の分布がよりなだらかであるためと
考えられる。
きには、薄膜エレメント28の上面とマスクパターンとの
寸法ずれが非常に小さいので、薄膜エレメント28の寸法
精度がさらに高くなり、薄膜エレメント28の面積ばらつ
きが非常に少ないから、感度ばらつきの著しく小さい薄
膜アレイ超音波変換器を形成することが可能である。ま
た、発明者等が薄膜アレイ超音波変換器の送受信実験を
行なったところ、断面形状が矩形状の薄膜エレメント24
を有する薄膜アレイ超音波変換器よりも、断面形状が台
形状の薄膜エレメント28の方が、サイドローブなどの不
要応答の少ない超音波ビームを形成することを見出し
た。これは、薄膜エレメント28を有する薄膜アレイ超音
波変換器においては圧電性の分布が間歇的であるのに対
して、薄膜エレメント24を有する薄膜アレイ超音波変換
器においては圧電性の分布がよりなだらかであるためと
考えられる。
第７図は透明電極膜パターンを示す平面図である。図
において、30はガラス基板、31はガラス基板30上に形成
された透明電極膜で、透明電極膜31は酸化亜鉛からな
る。
において、30はガラス基板、31はガラス基板30上に形成
された透明電極膜で、透明電極膜31は酸化亜鉛からな
る。
この透明電極膜パターンを形成するには、まずガラス
基板30上に少量のアルミニウムを添加した膜厚2000Åの
酸化亜鉛薄膜を形成する。つぎに、酸化亜鉛薄膜上に最
小寸法１μｍのフォトレジストパターンを形成し、この
フォトレジストパターンをマスクとして、酸化亜鉛薄膜
を塩酸系のｃ面エッチング液中でエッチングすることに
より、透明導電膜31を形成する。
基板30上に少量のアルミニウムを添加した膜厚2000Åの
酸化亜鉛薄膜を形成する。つぎに、酸化亜鉛薄膜上に最
小寸法１μｍのフォトレジストパターンを形成し、この
フォトレジストパターンをマスクとして、酸化亜鉛薄膜
を塩酸系のｃ面エッチング液中でエッチングすることに
より、透明導電膜31を形成する。
このように、ｃ面エッチング液でエッチングすること
により、透明導電膜31を形成したときには、精度の高い
透明導電膜パターンを形成することが可能であるから、
この透明電極膜パターンを有する太陽電池、ディスプレ
イ装置等の性能を向上することができる。そして、透明
導電膜31の膜厚がパターンの最小ギャップ寸法よりも小
さいので、透明導電膜31間の溝の断面形状は矩形状とな
るから、各透明導電膜31を確実に分離することができ
る。
により、透明導電膜31を形成したときには、精度の高い
透明導電膜パターンを形成することが可能であるから、
この透明電極膜パターンを有する太陽電池、ディスプレ
イ装置等の性能を向上することができる。そして、透明
導電膜31の膜厚がパターンの最小ギャップ寸法よりも小
さいので、透明導電膜31間の溝の断面形状は矩形状とな
るから、各透明導電膜31を確実に分離することができ
る。
なお、上述実施例においては、配向性薄膜が酸化亜鉛
薄膜である場合について説明したが、配向性薄膜がZn
S、ZnSe、CdS、CdSeなどの光デバイス用材料やCoCr等の
磁性材料である場合にもこの発明を適用できることは明
らかである。また、上述実施例においては、ウエットエ
ッチングによるパターン形成について述べたが、反応性
イオンエッチング等のドライエッチングの場合でも同様
の効果が得られる。
薄膜である場合について説明したが、配向性薄膜がZn
S、ZnSe、CdS、CdSeなどの光デバイス用材料やCoCr等の
磁性材料である場合にもこの発明を適用できることは明
らかである。また、上述実施例においては、ウエットエ
ッチングによるパターン形成について述べたが、反応性
イオンエッチング等のドライエッチングの場合でも同様
の効果が得られる。
以上説明したように、この発明に係る配向性薄膜パタ
ーンの形成方法、配向性薄膜パターンにおいては、サイ
ドエッチが生ずることはないから、配向性薄膜パターン
の精度が高くなり、また精度の高い透明な配向性薄膜素
子を形成することが可能であるから、透明な配向性薄膜
素子を有する装置の性能を向上することができる。
ーンの形成方法、配向性薄膜パターンにおいては、サイ
ドエッチが生ずることはないから、配向性薄膜パターン
の精度が高くなり、また精度の高い透明な配向性薄膜素
子を形成することが可能であるから、透明な配向性薄膜
素子を有する装置の性能を向上することができる。
また、配向性薄膜パターンにおいて、配向性薄膜素子
の厚さを、マスクの所定のパターンのギャップよりも小
さくしたときには、配向性薄膜素子の間の溝形の断面形
状が矩形状となるから、各配向性薄膜素子を確実に分離
することができる。
の厚さを、マスクの所定のパターンのギャップよりも小
さくしたときには、配向性薄膜素子の間の溝形の断面形
状が矩形状となるから、各配向性薄膜素子を確実に分離
することができる。
また、この発明に係る薄膜アレイ超音波変換器の薄膜
素子の形成方法においては、薄膜素子の寸法精度が高く
なるから、感度ばらつきの小さい薄膜アレイ超音波変換
器を形成することが可能である。
素子の形成方法においては、薄膜素子の寸法精度が高く
なるから、感度ばらつきの小さい薄膜アレイ超音波変換
器を形成することが可能である。
また、薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法
において、薄膜素子の間の溝形の断面形状をＶ字形とし
たときには、薄膜素子の寸法精度がさらに高くなるか
ら、感度ばらつきの著しく小さい薄膜アレイ超音波変換
器を形成することが可能であるとともに、不要応答の少
ない超音波ビームを形成することができるから、この薄
膜アレイ超音波変換器を用いて撮像を行なえば、高精度
の画像が得られる。
において、薄膜素子の間の溝形の断面形状をＶ字形とし
たときには、薄膜素子の寸法精度がさらに高くなるか
ら、感度ばらつきの著しく小さい薄膜アレイ超音波変換
器を形成することが可能であるとともに、不要応答の少
ない超音波ビームを形成することができるから、この薄
膜アレイ超音波変換器を用いて撮像を行なえば、高精度
の画像が得られる。
このように、この発明の効果は顕著である。
第１図、第２図はそれぞれこの発明に係る薄膜パターン
の形成方法の説明図、第３図は薄膜アレイ超音波変換器
を示す正断面図、第４図は同じく平面図、第５図は第３
図の拡大Ａ−Ａ断面図、第６図は他の薄膜アレイ超音波
変換器の一部を示す断面図、第７図は透明電極膜パター
ンを示す平面図である。 １……基板 ２、４……酸化亜鉛薄膜 21……サファイア基板 22……レンズ部 23……下部電極 24……薄膜エレメント 25……上部電極 26……ボンディングパッド 27……音響整合層 28……薄膜エレメント 30……ガラス基板 31……透明導電膜
の形成方法の説明図、第３図は薄膜アレイ超音波変換器
を示す正断面図、第４図は同じく平面図、第５図は第３
図の拡大Ａ−Ａ断面図、第６図は他の薄膜アレイ超音波
変換器の一部を示す断面図、第７図は透明電極膜パター
ンを示す平面図である。 １……基板 ２、４……酸化亜鉛薄膜 21……サファイア基板 22……レンズ部 23……下部電極 24……薄膜エレメント 25……上部電極 26……ボンディングパッド 27……音響整合層 28……薄膜エレメント 30……ガラス基板 31……透明導電膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神田 浩 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 菅原 一宏 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 平１−101100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−38822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−56433（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−187339（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−101200（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−64179（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/306 - 21/3063 H01L 21/308 H01L 21/302 H01L 21/3065 H04R 17/00 C23F 1/00 - 3/06 C23F 4/00 - 4/04 H01L 21/304 C30B 28/00 - 35/00 H01L 41/22
Claims (14)
- 【請求項１】基板の上に酸化亜鉛を主成分とする配向性
薄膜を形成する工程と、 前記配向性薄膜の上に所定のパターンをもつマスクを形
成する工程と、 前記マスクに従って前記配向性薄膜の配向面を選択的に
異方性エッチングを行なう工程とを有し、前記配向性薄
膜に前記所定のパターンを形成することを特徴とする配
向性薄膜パターンの形成方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の配向性薄膜パターンの形
成方法において、前記異方性エッチングが、異方性ウエ
ットエッチングであり、前記異方性ウエットエッチング
を行なう液は、無機酸に少なくとも６価のクロムを微量
添加した溶液からなることを特徴とする配向性薄膜パタ
ーンの形成方法。 - 【請求項３】請求項１に記載の配向性薄膜パターンの形
成方法において、前記異方性エッチングが、異方性ウエ
ットエッチングであり、前記異方性ウエットエッチング
を行なう液は、無機酸に少なくとも６価のクロムを含む
化合物を微量添加した溶液からなり、前記無機酸が塩酸
または硫酸であることを特徴とする配向性薄膜パターン
の形成方法。 - 【請求項４】請求項１に記載の配向性薄膜パターンの形
成方法において、前記異方性エッチングが、異方性ウエ
ットエッチングであり、前記異方性ウエットエッチング
を行なう液は、無機酸に少なくとも６価のクロムを含む
化合物を微量添加した溶液からなり、前記化合物がK2Cr
2O7であることを特徴とする配向性薄膜パターンの形成
方法。 - 【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかに記載の
配向性薄膜パターンの形成方法により形成された複数の
配向性薄膜素子を有し、前記配向性薄膜素子が透明であ
ることを特徴とする配向性薄膜パターン。 - 【請求項６】請求項５に記載の配向性薄膜パターンにお
いて、前記配向性薄膜素子の厚さは、前記マスクの前記
所定のパターンのギャップよりも小さいことを特徴とす
る配向性薄膜パターン。 - 【請求項７】薄膜素子が第１の電極と第２の電極との間
に配置され、前記薄膜素子が配向性薄膜により構成され
る薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法におい
て、 前記基板の上に前記第１の電極を形成する工程と、 前記第１の電極の上に前記配向性薄膜を形成する工程
と、 前記配向性薄膜の上に前記第２の電極を形成する工程
と、 前記第２の電極の上に所定のパターンをもつマスクを形
成する工程と、 前記マスクに従って前記配向性薄膜の配向面を選択的に
異方性エッチングを行なう工程と を有し、前記配向性薄膜は酸化亜鉛を主成分とする薄膜
であり、それぞれが前記第２の電極を有する前記配向性
薄膜からなる薄膜素子を形成することを特徴とする薄膜
アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法。 - 【請求項８】請求項７に記載の薄膜アレイ超音波変換器
の薄膜素子の形成方法において、前記異方性エッチング
が、異方性ウエットエッチングであり、前記異方性ウエ
ットエッチングを行なう液は、無機酸に少なくとも６価
のクロムを微量添加した溶液からなることを特徴とする
薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法。 - 【請求項９】請求項７に記載の薄膜アレイ超音波変換器
の薄膜素子の形成方法において、前記異方性エッチング
が、異方性ウエットエッチングであり、前記異方性ウエ
ットエッチングを行なう液は、無機酸に少なくとも６価
のクロムを含む化合物を微量添加した溶液からなり、前
記無機酸が塩酸または硫酸であることを特徴とする薄膜
アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法。 - 【請求項１０】請求項７に記載の薄膜アレイ超音波変換
器の薄膜素子の形成方法において、前記異方性エッチン
グが、異方性ウエットエッチングであり、前記異方性ウ
エットエッチングを行なう液は、無機酸に少なくとも６
価のクロムを含む化合物を微量添加した溶液からなり、
前記化合物がK2Cr2O7であることを特徴とする薄膜アレ
イ超音波変換器の薄膜素子の形成方法。 - 【請求項１１】請求項７に記載の薄膜アレイ超音波変換
器の薄膜素子の形成方法において、前記異方性エッチン
グが、異方性ドライエッチングであることを特徴とする
薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法。 - 【請求項１２】請求項７に記載の薄膜アレイ超音波変換
器の薄膜素子の形成方法において、前記異方性エッチン
グを、前記薄膜素子の間の溝形の断面形状が矩形または
Ｖ字形となるまで続けることを特徴とする薄膜アレイ超
音波変換器の薄膜素子の形成方法。 - 【請求項１３】請求項７に記載の薄膜アレイ超音波変換
器の薄膜素子の形成方法において、前記薄膜素子の厚さ
は、前記マスクの前記所定のパターンのギャップよりも
小さく、前記異方性エッチングを、前記薄膜素子の間の
溝形の断面形状が矩形となるまで続けることを特徴とす
る薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法。 - 【請求項１４】請求項７に記載の薄膜アレイ超音波変換
器の薄膜素子の形成方法において、前記薄膜素子の厚さ
は、前記マスクの前記所定のパターンのギャップよりも
大きく、前記異方性エッチングを、前記薄膜素子の間の
溝形の断面形状がＶ字形となるまで続けることを特徴と
する薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63309880A JP2869075B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 配向性薄膜パターンの形成方法、配向性薄膜パターンおよび薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法 |
| US07/446,590 US5038068A (en) | 1988-12-09 | 1989-12-06 | Thin film pattern and method of forming the same |
| EP19890122713 EP0372583A3 (en) | 1988-12-09 | 1989-12-08 | Method of forming thin film elements of an ultrasonic array transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63309880A JP2869075B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 配向性薄膜パターンの形成方法、配向性薄膜パターンおよび薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02156532A JPH02156532A (ja) | 1990-06-15 |
| JP2869075B2 true JP2869075B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=17998416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63309880A Expired - Lifetime JP2869075B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 配向性薄膜パターンの形成方法、配向性薄膜パターンおよび薄膜アレイ超音波変換器の薄膜素子の形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5038068A (ja) |
| EP (1) | EP0372583A3 (ja) |
| JP (1) | JP2869075B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5410208A (en) * | 1993-04-12 | 1995-04-25 | Acuson Corporation | Ultrasound transducers with reduced sidelobes and method for manufacture thereof |
| US5445706A (en) * | 1993-04-14 | 1995-08-29 | Stanley Electric Co., Ltd. | Wet treatment adapted for mirror etching ZnSe |
| EP1065735B1 (de) * | 1999-06-29 | 2007-03-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Piezoaktor mit einer elektrisch leitenden Mehrschichtfolie |
| GB0027510D0 (en) | 2000-11-10 | 2000-12-27 | Secr Defence | Surface with varying electrical or magnetic properties |
| US6958255B2 (en) | 2002-08-08 | 2005-10-25 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Micromachined ultrasonic transducers and method of fabrication |
| JP4256309B2 (ja) * | 2003-09-29 | 2009-04-22 | 株式会社東芝 | 超音波プローブおよび超音波診断装置 |
| US8183745B2 (en) * | 2006-05-08 | 2012-05-22 | The Penn State Research Foundation | High frequency ultrasound transducers |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1474180A (en) * | 1973-10-12 | 1977-05-18 | Mullard Ltd | Acoustic surface wave devices |
| US4106975A (en) * | 1977-06-30 | 1978-08-15 | International Business Machines Corporation | Process for etching holes |
| US4354898A (en) * | 1981-06-24 | 1982-10-19 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method of preferentially etching optically flat mirror facets in InGaAsP/InP heterostructures |
| US4692653A (en) * | 1984-03-23 | 1987-09-08 | Hitachi, Ltd. | Acoustic transducers utilizing ZnO thin film |
| CA1247947A (en) * | 1984-07-31 | 1989-01-03 | Masaru Wada | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2620945B2 (ja) * | 1987-10-14 | 1997-06-18 | 日立建機株式会社 | 薄膜アレイ超音波変換器の製造方法 |
| US4906840A (en) * | 1988-01-27 | 1990-03-06 | The Board Of Trustees Of Leland Stanford Jr., University | Integrated scanning tunneling microscope |
-
1988
- 1988-12-09 JP JP63309880A patent/JP2869075B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-12-06 US US07/446,590 patent/US5038068A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-08 EP EP19890122713 patent/EP0372583A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02156532A (ja) | 1990-06-15 |
| EP0372583A3 (en) | 1991-01-23 |
| US5038068A (en) | 1991-08-06 |
| EP0372583A2 (en) | 1990-06-13 |
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