DE3752094T2

DE3752094T2 - Verfahren zur Herstellung eines ferroelektrischen Film

Info

Publication number: DE3752094T2
Application number: DE3752094T
Authority: DE
Inventors: Kenji Iijima; Ryoichi Takayama; Yoshihiro Tomita; Ichiro Ueda
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1987-03-03
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2007-03-04
Also published as: EP0441408A2; DE3789909D1; JPS62205266A; EP0237250A1; US5308462A; DE3752094D1; DE3789909T2; EP0441408A3; EP0441408B1; JP2532381B2; EP0237250B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die eine ferroelektrische Substanz und insbesondere einen ferroelek trischen Film enthält. Durch Verwendung von Vorrichtungen dieser Art kann die Herstellung von ferroelektrischen Array- Vorrichtungen mit hoher Auflösung verwirklicht werden. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, die zur Verwendung als beispielsweise IR-Erfassungsvorrichtung, piezoelektrische Vorrichtungen und optoelektrische Vorrichtungen ausgelegt sind, können auf dem Gebiet der Elektronik in breitem Umfang angewendet werden.

STAND DER TECHNIK

Auf dem Gebiet der Elektronik werden ferroelektrische Materialien für verschiedene Vorrichtungen angewandt, darunter IR-Erfassungsvorrichtungen, piezoelektrische Vorrichtungen, optische Modulatoren, optische Speicher und dergleichen. In der jüngeren Vergangenheit erfolgte eine Zunahme von ferroelektrischen Vorrichtungen in Filmform mit dem zunehmenden Bedarf für miniaturisierte elektronische Bauteile aufgrund des Fortschritts der Halbleitertechnik.
Im Fall von ferroelektrischen Vorrichtungen, wie etwa pyroelektrische IR-Erfassungsvorrichtungen und piezoelektrische Vorrichtungen, von welchen Veränderungen in den spontanen Polarisationen, Ps, von ferroelektrischen Stoffen als Ausgangssignal abgenommen werden, kann das größte Ausgangssignal erhalten werden, wenn die Ps jedes der ferroelektrischen Materialien unidirektional sind. Gegenwärtig in IR-Erfassungsvorrichtungen, piezoelektrischen Vorrichtungen und dergleichen verwendete ferroelektrische Porzellane sind jedoch polykristalline Materialien, in welchen die Kristalle in verschiede nen Richtungen orientiert sind, und somit sind die einzelnen spontanen Polarisationen Ps der jeweiligen Kristalle zufällig orientiert. In epitaxialen ferroelektrischen Filmen und orientierten ferroelektrischen Filmen haben die Polarisationsachsen von Kristallen eine gleichförmige Richtung, aber spon tane elektrische Polarisationen Ps bilden 180&sup0;-Domänen, die abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen orientiert sind. Wenn daher diese Materialien in den vorstehend genannten elektronischen Vorrichtungen verwendet werden, ist eine Polungsbehandlung durch Anlegen eines hohen elektrischen Feldes ( 100 KV/cm) an jedes Material erforderlich, um die Richtung der spontanen Polarisationen, PS, gleichförmig zu machen.
Bei diesem Polungsbehandlungsverfahren entstehen die folgenden Probleme:
(1) Diepolungsbehandlung kann den elektrischen Durchschlag der behandelten Materialien verursachen, womit die Ausbeute verringert wird.
(2) Es ist schwierig, eine große Anzahl von feinen ferroelektrischen Elementen, die wie etwa bei hochauflösenden Array- Vorrichtungen in hoher Dichte angeordnet sind, gleichförmig zu polen.
(3) Die Polungsbehandlung selbst ist bei bestimmten Fällen von integrierten Vorrichtungen, die ferroelektrische Filme enthalten, die auf Halbleitervorrichtungen gebildet sind, nicht möglich.
Es existiert eine Anzahl von Berichten über die Bildung von Filmen aus PbTiO&sub3;, PLZT und dergleichen.
Beispiele sind in Applied Physics Band 21, Nr. 4, April 1980, Heidelberg DE, Seiten 339-343, M. Okuyama et al., "Epitaxial Growth of Ferroelectric PLZT Thin Films and their Optical Properties, und in dem Japanese Journal of Applied Physics, Supplements, Band 24, SUPPL 24-3 1985, Tokyo JP, Seiten 13- 16, H. Adachi et al., "Preparation and Properties of (Pb La) Ti O&sub3; Epitaxial Thin Films by Multitarget Sputtering".
Im Bezug auf diese Filme zeigt jedoch keiner dieser Berichte den Prozeß zur Herstellung eines Filmes auf, in dem c-Achsen, die Polarisationsachsen sind, unidirektional orientiert sind. Darüber hinaus ist der Prozeß zur Herstellung eines Materials, in welchem auch spontane Polarisationen unidirektional orientiert sind, in keiner Weise geklärt.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Ziele der Erfindung sind es, ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einem ferroelektrischen Dünnfilm zu schaffen, deren Ausgangssignal auch dann abgenommen werden kann, wenn die Polungsbehandlung des Films nicht durchgeführt wurde, und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Vorrichtungen mit hoher Ausbeute zu schaffen.
Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einem ferroelektrischen Dünnfilm, die mit einem ferroelektrischen Dünnfilm versehen ist, geschaffen, welcher Film durch Sputtern auf einem MgO-Substrat gebildet wird und einen hohen Grad der Orientierung der Polarisationsachse hat und einen hohen Grad der Orientierung der spontanen Polarisation hat, welcher Film ferner eine Zusammensetzung hat, die dargestellt ist durch die chemische Formel:
(PbxLay) (TizZrw)O&sub3;
dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile des Films in einem Bereich liegen, der ausgewählt ist aus
(a) 0,70 ≤ x ≤ 1, 0,9 ≤ x + y < 1, 0,95 ≤ z < 1, w = 0
(b) x = 1, y = 0, 0,45 ≤ z < 1, z + w = 1, und
(c) 0,83 ≤ x < 1, x + y = 1, 0,5 ≤ z < 1, 0,96 ≤ z + w ≤ 1,
das zu besputternde Target eine Zusammensetzung hat, die dargestellt ist durch die Formel:
{ (1-Y) PbxLayTizZrwO&sub3; + YPbO}
worin Y der Bereich von 0,05 bis 0,3 während der Bildung des ferroelektrischen Films ist, eine Argon-Sauerstoffgasmischung, die mindestens 80% Argon enthält, dessen Druck niedriger ist als 5 Pa, als die Sputteratmosphäre bei der Bildung des ferroelektrischen Dünnfilms durch Sputtern verwendet wird, die Geschwindigkeit der Filmbildung niedriger ist als 3 x 10&supmin;&sup9; m/min (30 Å/min), und dadurch, daß das Substrat während der Bildung des ferroelektrischen Films durch Sputtern auf einer Temperatur von 550 - 625 ºC gehalten wird, welches Verfahren einen Film erzeugt, der eine unidirektionale Orientierung der spontanen Polarisation hat, ohne daß die Anwendung einer Polungsbehandlung erforderlich ist.
Die Erfindung wird nachfolgend im Rahmen eines Beispiels unter besonderer Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 ist eine Schnittansicht einer Vorrichtung mit einem ferroelektrischen Dünnfilm, die in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Figur 2 ist eine Kurve, die ein Röntgendiffraktionsmuster eines in einem Beispiel der Erfindung hergestellten ferroelektrischen Films zeigt.
Figur 3 ist eine Kurve, die die Abhängigkeit des pyroelektrischen Koeffizienten von PbTiO&sub3; von dem Grad der c-Achsenorientierung zeigt.
Figur 4 ist eine Kurve, die die Beziehungen zwischen der Eingangs-HF-Leistungsdichte, der Geschwindigkeit der Filmbildung, und dem Grad der c-Achsenorientierung zeigt.
Figur 5 ist eine Kurve, die die Abhängigkeit des Grades der x-Achsenorientierung von dem Druck des Sputteratmosphärengases zeigt.
Figur 6 ist eine Kurve, die die Abhängigkeit des Grades der c-Achsenorientierung von der Konzentration von Argon in einem Sputteratmosphärengas zeigt.
Figur 7 ist eine Kurve, die die Abhängigkeit des Grades der c-Achsenorientierung von der Substrattemperatur zeigt.
Figur 8 ist eine Kurve, die die Abhängigkeit des Grades der c-Achsenorientierung von der Anzahl von wiederholten Targetnutzungen zeigt.
Figur 9 ist eine Kurve, die die Abhängigkeiten des Grades der c-Achsenorientierung und der Röntgendiffraktionsintensität der (001)-Reflexion von der an einem Substrat angelegten Spannung zeigt.
In Figur 1:
1 --- Substrat, 2 --- untere Elektrode, 3 --- ferroelektrischer Film, 4 --- obere Elektrode, 5 --- Öffnung.
BESTE AUSFFTRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten ferroelektrischen Filme haben eine Zusammensetzung, die durch die chemische Formel (Pbxlay) (Tizzrw)0&sub3; dargestellt wird und liegen in einem Bereich, der ausgewählt ist aus
(a) 0,70 ≤ x ≤ 1, 0,9 ≤ x + y ≤ 1, 0,95 ≤ Z ≤ 1, w =
(b) x = 1, y = 0, 0,45 ≤ z < 1, z + w = 1, und
(c) 0,83 ≤ x < 1, x + y = 1, 0,5 ≤ z < 1, 0,96 ≤ z + w ≤ 1.
Dieser Film wird durch Sputtern gebildet und mindestens 75% der Polarisationsachsen in dem Film sind unidirektional orientiert.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung, daß ein eigenpolarisierter Film, der die spontanen Polarisationen, Ps, ohne Polungsbehandlung in einer Richtung orientiert hat, aus einer ferroelektrischen Verbindung gebildet werden kann, die Pb enthält, und zwar durch Steuerung der Orientierung der Polarisationsachsen, und eine ferroelektrische Hochleistungsvorrichtung mit hoher Ausbeute unter Verwendung des Filmes erhalten werden kann, und sie umfaßt ein Verfahren zur Herstellung derartiger Vorrichtungen.
Unter Bezug auf die zeichnungen werden Ausführungsformen der Erfindung nachfolgend beschrieben.
Figur 1 ist eine Schnittansicht eines Beispiels der Vorrichtungen mit ferroelektrischem Film, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden.
Unter Verwendung eines (100)-gespaltenen und spiegelblank bearbeiteten MgO-Einkristalls als ein Substrat 1 wurde ein 0,4 jim dicker Pt-Film als eine untere Elektrode 2 darauf durch Besputtern in einer ArO&sub2;-Atmosphäre gebildet. Auf der Elektrode 2 wurde anschließend ein 4 µm dicker ferroelektrischer Film 3 durch das HF-Magnetronsputterverfahren unter Verwendung einer Pulvermischung aus
{ (1-Y) PbxLayTizZrwO&sub3; + YPbO} (1)
als Sputtertarget in einer ArO&sub2; -Atmosphäre abgeschieden. Anschließend wurde eine obere NiCr-Elektrode 4 auf dem Film 3 durch Dampfabscheidung gebildet und ferner wurde eine Öffnung 5 in dem Substrat 1 durch chemische Ätzung gebildet, womit eine Vorrichtung mit ferroelektrischem Film hergestellt ist.
Figur 2 zeigt ein typisches Röntgendiffraktionsmuster des ferroelektrischen Films. In dem Muster sind nur Peaks von (001) und (100)-Reflexionen der Perovskitstruktur und die Reflexionen höherer Ordnung derselben beobachtet. Zusätzlich ist die Intensität der (001)-Reflexion wesentlich stärker als diejenige der (100)-Reflexion. Dies beweist, daß dieser Film den c-Achsenorientierungstyp aufweist, das heißt daß die c- Achsen in diesem Film im wesentlichen orientiert sind. Der Grad der c-Achsenorientierung, α, ist durch die Gleichung
α = I(001) /{I(001) + I(100) }
definiert, worin I(001) und I(100) die jeweiligen Intensitäten von Röntgenstrahlen sind, die von den Ebenen (001) und (100) reflektiert werden.
Die absolute Dielektrizitätskonstante und der pyroelektrische Koeffizient des Films wurden gemessen. Figur 3 zeigt die Abhängigkeit des pyroelektrischen Koeffizienten von PbTiO&sub3; von dem Wert α. Es ist bekannt, daß der pyroelektrische Koeffizient von ferroelektrischen Stoffen in einem Verhältnis mit der Orientierung der spontanen Polarisation, Ps, zunimmt. In Figur 3 steigt der pyroelektrische Koeffizient mit der Zunahme des Grades der Orientierung an. Figur 3 zeigt ferner die pyroelektrischen Koeffizienten der Filme, die einer Polungsbehandlung unterzogen wurden (ein elektrisches Feld von 100 KV/cm wurde 10 Minuten lang bei 200 ºC angelegt). Wenn der Grad der Orientierung niedrig ist, zeigt PbTiO&sub3;, das nicht der Polungsbehandlung unterzogen wurde, ebenfalls bestimmte pyroelektrische Koeffizienten, aber diese Werte sind niedrig. Wenn α 75% erreicht, wird der pyroelektrische Koeffizient 1,6 x 10&supmin;&sup8; c/cm²K. Dieser Wert ist nahezu gleich demjenigen (γ = 1,8 x 10&supmin;&sup8; c/cm²K) einer PbTiO&sub3;-Keramik, die der Polungsbehandlung durch Anlegen eines elektrischen Feldes von 100 KV/cm bei 200 ºC unterzogen wurde. Bei einem α von 80% ist der pyroelektrische Koeffizient 2,5 x 10&supmin;&sup8; c/cm²K, was deutlich höher ist als derjenige der PbTiO&sub3;-Keramik und nahezu gleich dem nach der Polungsbehandlung gemessenen Wert. Nachdem La zu PbTiO&sub3; zugegeben wurde (das Produkt wird als PLT bezeichnet), wurden ähnliche Resultate erhalten. Wie vorstehend angeführt wurde gezeigt, daß im Fall von PbTiO&sub3;-Filmen ebenso wie bei PLT-Filmen ihre spontanen Polarisationen in eine Richtung orientiert werden können, wenn ihre c-Achsen während der Fumbudung ausreichend orientiert sind, und insbesondere hat die c-Achsenorientierung einen großen Effekt auf diese Filme, wenn α in den Filmen 75% oder mehr beträgt.
Wenn der Gehalt von La in PLT erhöht wird, nimmt α allmählich ab. Ein PLT-Film mit einem so hohen La-Gehalt, daß x in der Zusammensetzungsformel (1) weniger als 0,2 ist, zeigte ein α von weniger als 70%.
Andererseits ist der Grad der c-Achsenorientierung in einem ferroelektrischen Film von den Sputterbedingungen abhängig. Figur 4 zeigt die Beziehungen zwischen α, der HF-Eingangsleistung und der Geschwindigkeit der Filmbildung. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, nimmt α mit einer Steigerung der Geschwindigkeit der Filmbildung stark ab. Wenn die Geschwindigkeit der Filmbildung 3 x 10&supmin;&sup9; m/min (30 Å/min) übersteigt, fällt α auf einen Mittelwert von etwa 60%. Figur 5 zeigt die Abhängigkeit von α von dem Druck des Sputteratmosphärengases. Filme, die unter Sputteratmosphärendrücken von 1 Pa und 2 Pa erhalten wurden, zeigten ein α von 90% und mehr. Wenn jedoch der Druck auf 5 Pa oder mehr erhöht wird, fällt α auf 60% ab. Figur 6 zeigt die Abhängigkeit von α von dem Anteil von Argon in dem Argon-Sauerstoffsputteratmosphärengas. Aus Figur 6 ist ersichtlich, daß α abnimmt, wenn der Anteil von Sauerstoff erhöhtwird. Wenn der Anteil von Sauerstoff auf 30% oder mehr erhöht wird, wird der Orientierungsgrad sehr niedrig. Figur 7 zeigt die Abhängigkeit von α in dem Film von der Substrattemperatur. Der Wert α zeigt ein Maximum bei einer Substrattemperatur von 550 bis 600 ºC. Zu hohe Substrattemperaturen induzieren die Bildung von PbTi&sub3;O&sub7;. Substrattemperaturen unter 550 ºC führen zu der Verunreinigung des gewünschten Films mit Kristallen, die eine Kristallstruktur eines Pyrochlortyps haben. Wenn ein Sputtertarget aufeinanderfolgend verwendet wird, kommt es zu dem Auftreten einer (111)-Orientierung anstelle der c-Achsenorientierung. Figur 8 zeigt die Abhangigkeit der Intensität der (111)-Reflexion von der Anzahl der wiederholten Verwendungen eines Targets. Wie aus Figur 8 ersichtlich ist, führt die 4- bis 5-malige aufeinanderfolgende Verwendung eines Targets zu der (111)-Orientierung. Daher ist es erforderlich, das Targetpulver vor jedem Sputtervorgang zu rühren, um die Oberfläche des Targets aufzufrischen. Die in Figur 4 bis 8 gezeigten Daten sind Resultate von Versuchen, bei welchen das Targetpulver vor jedem Sputtervorgang gerührt wurde. Die vorstehend beschriebene Verschiebung der Orientierungsrichtung wird vermutlich durch einen Pb-Mantel verursacht, der auf der Targetoberfläche auftritt. Der Grund dafür liegt darin, daß Pb vorzugsweise von der Targetoberfläche gesputtert wird, wie durch die Resultate der Bildung von amorphen Filmen unter Verwendung von Targets mit verschiedenen Zusammensetzungen ohne Erwärmen der Substrate und anschließende Analyse der Pb-/Ti-Verhältnisse in den resultierenden Filmen gezeigt wurde (in Tabelle 1 gezeigt). Entsprechend wurden gute Resultate durch die vorangehende Inkorporierung von überschüssigem PbO in den Targets erzielt. Die Inkorporierung von zuviel überschüssigem PbO verursachte jedoch die Ablagerung von PbO-Kristallen auf dem Substrat. Gute Resultate wurden erzielt, wenn Y der Zusammensetzungsformel (1) in dem Bereich von 0,05 bis 0,30 liegt. Tabelle 1
Ferner wurde gezeigt, daß ein Film, der einen hohen Grad der c-Achsenorientierung hat, auch bei einer hohen Filmbildungs geschwindigkeit durch Sputtern gebildet werden kann, während das Substrat auf einem positiven Potential relativ zu der Wand der Sputterkammer gehalten wird. Wie Figur 4 zeigt, wurde beispielsweise keiner der Filme abgesehen von denjenigen, die einen niedrigen Grad der c-Achsenorientierung von 70% und weniger haben, unter einer Bedingung erhalten, bei welcher das Substrat geerdet ist und die Geschwindigkeit der Filmbildung 3 x 10&supmin;&sup9; m/min (30 Å/min) beträgt. Daher wurden die Filme jeweils unter Anlegen einer Spannung an das Substrat gebildet, während die Sputterkammer geerdet wurde. Die Abhängigkeit von α von der angelegten Spannung ist in Figur 9 gezeigt, was verdeutlicht, daß der Grad der c-Achsenorientierung mit einer Steigerung der angelegten Spannung zunimmt. Zusätzlich ist aus der Erhöhung der Intensität der (001)- gebrochenen Röntgenstrahlen ersichtlich, daß die Kristallinität ebenfalls verbessert ist.
Es wird in Erwägung gezogen, daß dann, wenn das Substrat geerdet ist, Ar-Ionen und dergleichen in dem Plasma mit dem Substrat kollidieren, wodurch das Wachstum eines Filmes mit guter Kristallinität gestört wird. Daher wird dem Substrat ein positives Potential gegeben, um das Ionenbombardement zu verhindern, so daß ein Film mit einer guten Kristallinität abgeschieden wird und der Grad der c-Achsenorientierung verbessert wird.
Als Zusammenfassung der vorstehenden Beschreibung sind geeignete Sputterbedingungen zur Herstellung von PbTiO&sub3; und PLT- Filmen, die einen hohen Grad der c-Achsenorientierung haben, wie folgt: Geschwindigkeit der Filmbildung: bis zu 3 x 10&supmin;&sup9; m/min (30 Å/min), Atmosphärengasdruck: bis zu 5 Pa, Anteil von Argon in dem Argon-Sauerstoffatmosphärengas: mindestens 80%, und Substrattemperatur von 550 bis 625 ºC. Zur Bildung von konstanten Filmen, die einen hohen Grad der c-Achsenorientierung haben, ist es erforderlich, PbO mit mehr als 5 bis 30 mol.-% in das Target zu inkorporieren und die Targetoberfläche vor jedem Sputtervorgang aufzufrischen. Es sei angemerkt, daß dann, wenn die unteren Elektroden aus Au gebildet wurden, im wesentlichen dieselben Resultate erzielt wurden und Filme mit einer überlegenen c-Achsenorientierung erzeugt wurden, indem eine positive Spannung an die Substrate angelegt wurde.
Vorrichtungen mit ferroelektrischem Film, die in diesem Beispiel als Infrarotsensoren hergestellt wurden, wurden hinsichtlich ihrer Leistungscharakteristiken gemessen. Keiner dieser ferroelektrischen Filme wurde einer Polungsbehandlung unterzogen. Die Resultate der Messung sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
Zum Vergleich zeigt Tabelle 2 ebenfalls Daten von zwei PbTiO&sub3;-Keramiken, von welchen eine nicht der Polungsbehandlung unterzogen wurde und die andere der Polungsbehandlung unterzogen wurde, bei der ein elektrisches Feld von 100 KV/cm 10 Minuten lang bei 200 ºC angelegt wurde. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, gab die nicht der Polungsbehandlung unterzogene PbTiO&sub3;-Keramik kein Ausgangssignal ab, während die gemäß vorliegender Erfindung hergestellten Sensoren ohne Polungsbehandlung eine hervorragende Leistung zeigten.
Somit kann ein großes Ausgangssignal von der Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung abgenommen werden, die den vorstehend beschriebenen ferroelektrischen Film enthält, der keiner Polungsbehandlung unterzogen wurde. Dies gilt auch dann, wenn die erfindungsgemäßen Filme nicht nur für Infrarotsensoren erzeugt werden, sondern auch für andere optoelektrische Vorrichtungen, wie etwa piezoelektrische Vorrichtungen und optische Schalter.
Die Vorrichtung mit einem ferroelektrischen Film gemäß vorliegender Erfindung erfordert keine Polungsbehandlung, hat überlegene Eigenschaften und ist einfach herzustellen, was sie für die praktische Verwendung sehr effektiv macht.

INDUSTRIELLE ANWENDUNG

Gemäß vorliegender Erfindung ist es möglich, ferroelektrische Filme mit der zusammensetzung PbxLayTizZrwO&sub3; ohne Polungsbehandlung zu bilden und Filmvorrichtungen mit hoher Ausbeute unter Verwendung dieser Filme zu erzeugen. Dieser Vorteil ist für Vorrichtungen mit ferroelektrischem Film wichtig, um Arraydetektoren mit hoher Auflösung zu erhalten, und hat unter dem Aspekt der hohen Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit einen großen industriellen Wert.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einem ferroelektrischen Dünnfilm, die mit einem ferroelektrischen Dünnfilm versehen ist, welcher Film durch Sputtern auf einem MgO-Substrat gebildet wird und einen hohen Grad der Orientierung der Polarisationsachse hat und einen hohen Grad der Orientierung der spontanen Polarisation hat, welcher Film ferner eine Zusammensetzung hat, die dargestellt ist durch die chemische Formel:

(PbxLay) (TizZrw)O&sub3;

dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile des Films in einem Bereich liegen, der ausgewählt ist aus

(a) 0,70 ≤ x ≤ 1, 0,9 ≤ x + y < 1, 0,95 ≤ z < 1, w = 0

(b) x = 1, y = 0, 0,45 ≤ z < 1, z + w = 1, und

(c) 0,83 ≤ x < 1, x + y = 1, 0,5 ≤ z < 1, 0,96 ≤ z + w ≤ 1,

das zu besputternde Target eine Zusammensetzung hat, die dargestellt ist durch die Formel:

{(1-Y)PbxLayTizZrwO&sub3; + YPbO}

worin Y der Bereich von 0,05 bis 0,3 während der Bildung des ferroelektrischen Films ist, eine Argon-Sauerstoffgasmischung, die mindestens 80% Argon enthält, dessen Druck nied riger ist als 5 Pa, als die Sputteratmosphäre bei der Bildung des ferroelektrischen Dünnfilms durch Sputtern verwendet wird, die Geschwindigkeit der Filmbildung niedrieger ist als 3 x 10&supmin;&sup9; m/min (30 Å/min), und dadurch, daß das Substrat während der Bildung des ferroelektrischen Films durch Sputtern auf einer Temperatur von 550 - 625 ºC gehalten wird, welches Verfahren einen Film erzeugt, der eine unidirektionale Orientierung der spontanen Polarisation hat, ohne daß die Anwendung einer Polungsbehandlung erforderlich ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einem ferroelektrischen Dünnfilm nach Anspruch 1, bei welchem die Oberflächenzusammensetzung des zu besputternden Targets vor jedem Sputtervorgang so gesteuert wird, daß sie der ursprünglichen Zusammensetzung der gesamten Targetverbindung gleich wird.

3. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einem ferroelektrischen Dünnfilm nach Anspruch 1, bei welchem der ferroelektrische Dünnfilm über dem Substrat durch Sputtern gebildet wird, während das Substrat auf einem positiven Potential gehalten wird.