JP2002029894A - 積層薄膜その製造方法および電子デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｓｉ基板上で、優先的に（００１）配向させ
た任意の厚さの強誘電体薄膜を含む積層薄膜、その製造
方法、および電子デバイスを提供する。 【解決手段】 基板上にエピタキシャル成長した積層薄
膜で、酸化物からなるバッファ層と強誘電体薄膜を有
し、前記バッファ層と強誘電体薄膜との間に金属薄膜と
酸化物薄膜がこの順で形成された層を有する構成の積層
薄膜、その製造方法、および電子デバイスとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体薄膜を含
む積層薄膜と、この積層薄膜を備えた電子デバイスに関
する。前記積層薄膜は、半導体記憶装置、赤外線センサ
等の薄膜強誘電体素子、あるいはＡＦＭ（原子間力顕微
鏡）プローブ等により強誘電体を分極反転させて情報を
記録する記録媒体、移動体通信機等に利用される薄膜振
動子、薄膜ＶＣＯ、薄膜フィルタ、液体噴射装置等に利
用される薄膜圧電体素子、などに適用されるものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体結晶基板であるＳｉ基板上に、誘
電体膜、強誘電体膜、圧電体膜等を形成、集積化した電
子デバイスが考案され、盛んに研究されている。例え
ば、半導体と誘電体との組み合わせでは、集積度のさら
に高いＬＳＩ、ＳＯＩ技術による誘電体分離ＬＳＩ、半
導体と強誘電体との組み合わせでは、不揮発性メモリー
等の半導体記憶装置、半導体基板と圧電体膜の組み合わ
せでは、薄膜バルク波共振子（Film Bulk Acoustic Res
onator : FBAR）、薄膜ＶＣＯ、薄膜フィルタ等が考案
されている。

【０００３】これらの電子デバイスにおいて、最適なデ
バイス特性およびその再現性を確保するためには、誘電
体材料、強誘電体材料、圧電体材料として単結晶を用い
ることが望まれる。このことは薄膜材料についても同様
であり、多結晶体では粒界による物理量の撹乱のため、
良好なデバイス特性を得ることが難しく、できるだけ完
全な単結晶に近いエピタキシャル膜が望まれる。また、
ＦＢＡＲ素子の場合、基板の高精度な加工が必要なた
め、Ｓｉ単結晶基板上に形成しなければならない。しか
も、ＰＺＴ等の強誘電体をＦＢＡＲ用の材料として用い
る場合、強誘電体の自発分極が１方向に揃っているとき
最も大きい出力が得られると考えられる。そのため、理
想的には、Ｓｉ単結晶基板上にエピタキシャル成長し、
（００１）単一配向した強誘電体薄膜を形成することが
望まれる。

【０００４】強誘電体薄膜の代表的なものとして、Ｐｂ
ＴｉＯ₃ 、ＰＺＴ、ＢａＴｉＯ₃ 等が挙げられる。これ
らのペロブスカイト型酸化物薄膜を実際のデバイスに応
用するためには、これらの薄膜を半導体基板上に形成す
る必要があるが、例えばＳｉ（１００）基板上に結晶性
の良好なＢａＴｉＯ₃ （００１）単一配向膜を形成する
など、半導体基板上に単一配向の強誘電体薄膜を形成す
ることは極めて難しい。これに対し本発明者は、特開平
９−１１０５９２号公報等においてＳｉ単結晶基板上に
強誘電体のエピタキシャル薄膜を容易に形成できる方法
を提案している。

【０００５】しかし、例えば強誘電体薄膜の場合、Ｓｉ
基板上に形成された強誘電体薄膜の特性は、通常、強誘
電体本来の特性から算出される特性より大きく劣る。強
誘電体の特性、例えば、誘電率、キュリー温度、抗電
界、残留分極は、強誘電体が有する応力により変化す
る。そして、薄膜化した強誘電体では、成膜にともなっ
て応力が発生しやすいので、優れた特性を有する強誘電
体薄膜を形成するには、応力の制御が重要である。Ｓｉ
基板上において薄膜化した強誘電体の特性劣化について
は、特に応力の影響が大きい。

【０００６】例えば、J.A.P.76(12),15,7833(1994)やA.
P.L.59(20),11,2524(1991)では、Ｓｉ単結晶基板ではな
くＭｇＯ単結晶基板を用いた場合についてではあるが、
膜面内の二次元応力が強誘電体特性に強く影響を及ぼす
ことが指摘されている。応力発生の主要な原因は、下地
である基板と強誘電体との物性の違い、例えば、熱膨張
係数差や格子定数差などである。このため、強誘電体薄
膜をデバイスに応用するためには、上述した応力を低減
しなくては、望ましい強誘電性を安定に得ることはでき
ない。

【０００７】ところで、強誘電体として好ましい特性を
もつものに、ＰｂＴｉＯ₃ 、ＰＬＴ（Ｌａ添加ＰｂＴｉ
Ｏ₃ ）、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ₃ −ＰｂＴｉＯ₃ 固溶
体）、ＰＬＺＴ（Ｌａ添加ＰｂＺｒＯ₃ −ＰｂＴｉＯ₃
固溶体）等のＰｂ系強誘電体がある。Ｐｂ系強誘電体の
多くは分極軸が［００１］方向なので、強誘電特性の点
では（００１）単一配向膜であることが好ましい。しか
し、Ｓｉ単結晶基板上にＰｂ系強誘電体薄膜を形成する
と、（００１）配向結晶と（１００）配向結晶とが混在
したドメイン構造が形成されやすい。

【０００８】Ｓｉ単結晶基板上にＰｂ系強誘電体のドメ
イン構造が形成されやすいのは、以下に説明する理由に
よると考えられる。以下の説明では、Ｐｂ系強誘電体と
してＰＺＴを例に挙げる。

【０００９】ＳｉはＰＺＴよりも熱膨張係数が著しく小
さい。したがって、例えばＰＺＴ薄膜の形成温度を６０
０℃とすると、形成後に室温まで冷却する過程でＰＺＴ
薄膜の収縮をＳｉ基板が阻害することになり、ＰＺＴ薄
膜にはその面内に比較的大きな二次元の引っ張り応力が
生じてしまう。この引っ張り応力を緩和しようとして、
ＰＺＴは（００１）配向結晶と（１００）配向結晶とが
混在する９０度ドメイン構造の膜となると考えられる。
さらに、ドメイン形成後も、冷却されるにともなってＰ
ＺＴ薄膜内には引っ張り応力が生じることになるため、
強誘電体特性が低くなってしまう。

【００１０】このことは、ＰＺＴ薄膜を圧電体として利
用する場合にもあてはまる。ＰＺＴ薄膜の圧電性を高め
るためには、（００１）配向結晶の割合を少しでも大き
くすること、ＰＺＴ薄膜へかかる引っ張り応力を少しで
も小さくすることが重要となる。

【００１１】これに対して、本発明者らは特開平１０−
２２３４７６号公報、および特開平１１−２６２９６号
公報に記載されているように、ミスフィットと呼ばれる
両者の格子定数差から発生する弾性歪みを利用して正方
晶（００１）配向をもつ強誘電体薄膜を得る方法を、導
電性酸化物薄膜上にペロブスカイト型酸化物薄膜を形成
することにより提案している。この方法を用いれば、数
十ナノメートルの膜厚の（００１）単一配向の強誘電体
薄膜をＳｉ（１００）基板上に作製することができる。

【００１２】IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, Vol 18
(1997) pp.529-531、Jpn.J.Appl.Phys.Vol37(1998) pp.
5108-5111、および特開平１１−２７４４１９号公報に
も、上記の方法と同様にして、ＳｒＲｕＯ₃ 等の導電性
酸化物の上にＢＳＴＯ等のペロブスカイト型酸化物を形
成することで、ミスフィットによる弾性歪みを利用して
誘電体膜をｃ軸方向に伸長させることが記述されてお
り、数十ナノメートルの膜厚の（００１）配向の強誘電
体膜を得ている。

【００１３】ところで、ミスフィットによる弾性歪みの
効果は、膜厚が厚くなるとともに転位によって吸収さ
れ、小さくなる。薄膜をキャパシタ等に利用する場合に
は、リークを減らすという目的を除いて特に膜厚を厚く
する必要はないが、例えば、強誘電体薄膜を薄膜バルク
振動子等の圧電体膜として利用するためには、薄膜の厚
さ方向での共振を利用しなければならず、使用する周波
数にもよって異なるが、薄膜バルク振動子の特徴を十分
に発揮できる１ＧHz〜５ＧHz帯の周波数を得るには、少
なくとも数百ナノメートル程度の厚さが必要となる。こ
のような厚さではミスフィットによる弾性歪みの効果は
ほとんど無くなり、良好な圧電特性は得られない。本出
願人による特開平１０−２８７４９４号公報に示されて
いるように、強誘電体薄膜と導電性酸化物薄膜とを、強
誘電体薄膜中の弾性歪みが緩和されない厚さで繰り返し
積層する方法を用いれば、実効的に強誘電体層の厚さを
厚くすることが可能であるが、製造方法が複雑になるこ
と、強誘電体膜内に多数の層界面が存在することによる
共振特性の悪化等の問題が生じる。したがって、強誘電
体結晶を単層に近い積層数で、強誘電体膜内の９０度ド
メイン構造を改善し、（００１）単一配向に近づける必
要がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、Ｓｉ
単結晶基板上に形成した現状の強誘電体薄膜では、膜面
内に二次元の大きな引っ張り応力が残留し、特に膜厚が
数百ナノメートルにおよぶ強誘電体薄膜では十分な自発
分極値または圧電特性を得ることができない。

【００１５】そこで本発明では、Ｓｉ基板上で、優先的
に（００１）配向させた任意の厚さの強誘電体薄膜を含
む積層薄膜およびその製造方法を提供することを目的と
する。半導体であるＳｉ単結晶基板上に優先的に（００
１）配向した任意の厚さの強誘電体薄膜を形成できれ
ば、移動体通信機等に利用される薄膜振動子、薄膜ＶＣ
Ｏ、薄膜フィルタ、液体噴射装置等に利用される薄膜圧
電体素子、半導体記憶装置、赤外線センサ等の薄膜強誘
電体素子、あるいはＡＦＭ（原子間力顕微鏡）プローブ
等により強誘電体を分極反転させて情報を記録する記録
媒体などの各種分野の電子デバイスに適用する際に極め
て有用である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１２）の本発明により達成される。 （１） 基板上にエピタキシャル成長した積層薄膜で、
酸化物からなるバッファ層と強誘電体薄膜を有し、前記
バッファ層と強誘電体薄膜との間に金属薄膜と酸化物薄
膜がこの順で形成された層を有する積層薄膜。 （２） 前記酸化物薄膜は、導電性を有する上記（１）
の積層薄膜。 （３） 前記強誘電体薄膜上に酸化物薄膜が形成されて
いる上記（１）または（２）の積層薄膜。 （４） 前記酸化物薄膜は、ペロブスカイト型酸化物で
ある上記（１）〜（３）のいずれかの積層薄膜。 （５） 前記酸化物薄膜に用いる材料のａ軸の格子定数
が、前記強誘電体薄膜に用いる材料のａ軸の格子定数よ
り小さい上記（１）〜（４）のいずれかの積層薄膜。 （６） 前記金属薄膜がＰｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈおよび
Ａｕの少なくとも１種を含有する上記（１）〜（５）の
いずれかの積層薄膜。 （７） 前記金属薄膜の膜厚が、５０〜５００nmである
上記（１）〜（６）のいずれかの積層薄膜。 （８） 前記強誘電体薄膜がＰｂおよびＴｉを含む上記
（１）〜（７）のいずれかの積層薄膜。 （９） 前記バッファ薄膜が酸化ジルコニウム、希土類
元素酸化物、またはＺｒの一部を希土類元素もしくはア
ルカリ土類元素で置換した酸化ジルコニウムを含有する
上記（１）〜（８）のいずれかの積層薄膜。 （１０） 前記基板がＳｉ（１００）単結晶基板である
上記（１）〜（９）のいずれかの積層薄膜。 （１１） 上記（１）〜（１０）のいずれかの積層薄膜
を有する電子デバイス。 （１２） 基板上に酸化物からなるバッファ層をエピタ
キシャル成長させて形成し、さらに白金の金属薄膜を形
成した後、導電性ペロブスカイト型酸化物薄膜をエピタ
キシャル成長させて形成し、その後、強誘電体薄膜をエ
ピタキシャル成長させて形成する積層薄膜の製造方法。

【００１７】

【作用】Ｓｉ基板と強誘電体薄膜の間に、金属薄膜と酸
化物薄膜をこの順で形成することで、強誘電体薄膜にか
かる応力を緩和し、優先的に（００１）配向した膜を得
ることができる。

【００１８】以下、本発明の作用について説明する。Ｓ
ｉ基板上に形成したＰＺＴは、成膜温度から室温への冷
却中にＳｉ基板による引っ張り応力のため、（００１）
配向と（１００）配向の混在するドメイン構造を形成し
やすい。さらに、ドメインを形成した後も、冷却中に引
っ張り応力は連続的に増加し、膜を二次元的に弾性変形
させ、膜面に対して垂直方向の格子定数を減少させるた
め（００１）配向部の特性をさらに悪化させる。このよ
うな引っ張り応力によるドメイン形成や変形を避けるた
め、本出願人による特開平１０−２２３４７６号公報、
および特開平１１−２６２９６号公報では、ミスフィッ
トを利用して成膜中に膜を圧縮し、冷却中の引っ張り応
力を相殺する方法が示されている。しかしながら、この
方法は、ミスフィットによる弾性歪みが消失しない数十
ナノメートルの厚さまででしか適用することができな
い。そこで、それ以上の膜厚に対しても、引っ張り応力
を減少させるためには、強誘電体膜にかかる引っ張り応
力をその下地構造で吸収するのが効果的と考えられる。

【００１９】Ｐｔ等の金属薄膜上に正方晶の強誘電体を
直接形成すると、金属薄膜は塑性変形しやすいために、
Ｓｉ基板と強誘電体膜の熱膨張差による応力を緩和する
ことができる。しかし、応力は完全には緩和されないた
め、強誘電体に引っ張り応力が働き、ドメイン形成や垂
直方向の格子定数の減少は避けられない。また、Ｐｔと
ＰＺＴの組み合わせの場合のような、金属薄膜の膜面内
方向の格子定数が強誘電体のそれに比べて小さいとき
は、金属薄膜と強誘電体薄膜との間のミスフィットによ
って強誘電体が弾性歪みを受け、強誘電体の膜面垂直方
向の格子定数が伸ばされたり、（１００）ドメインに対
する（００１）ドメインの割合が増加する効果が期待さ
れるが、金属は強誘電体に比べ一般に変形しやすいた
め、弾性歪みのほとんどは金属薄膜内の変形や転位によ
り吸収されてしまい、十分な効果は得られない。

【００２０】一方、Ｓｉ基板上に直接または酸化物のバ
ッファ層を介して導電性ペロブスカイト型酸化物等の酸
化物薄膜を形成し、その上に強誘電体薄膜を形成した場
合、上述したように、強誘電体薄膜の膜厚が小さいうち
はミスフィットによる歪みの効果で強誘電体薄膜のドメ
イン形成や変形を防ぐことができるが、膜厚が数百ナノ
メートルと厚くなるとこの効果は消失し、強誘電体薄膜
の材料本来の格子定数で膜が成長することになる。この
積層薄膜を室温に冷却すると、強誘電体薄膜と基板の間
には金属等の柔らかい材料からなる層が存在していない
ために、基板からの引っ張り応力がほとんど緩和されず
に強誘電体薄膜に伝わり、かえってドメイン形成や変形
が大きくなる。また、クラックが発生するなどの新たな
問題が生じる可能性がある。

【００２１】そこで、本発明では、強誘電体薄膜と基板
との間に、金属薄膜からなる層と、前記強誘電体膜に近
いかそれ以上の熱膨張率を持つ酸化物層を設ける。熱膨
張率がＳｉより大きいことで、酸化物層は冷却中にＳｉ
基板に比べ大きく収縮しようとする。さらに、この層が
立方晶であればドメインを形成できないため、膜内部で
のドメイン形成による応力緩和ができず、これにより収
縮の度合いは一層大きくなる。また、酸化物であるため
変形しにくく、収縮しようとする力は膜内部での変形に
吸収されずに効率よく下地の金属層に伝わる。これらの
結果、Ｓｉ基板と酸化物層との間の応力は、その間に設
けられた金属層内部での転位や界面近傍でのすべりによ
って吸収される。その結果、強誘電体膜に作用する基板
からの引っ張り応力は、下地が金属薄膜のみの場合に比
べて弱められ、強誘電体膜のドメイン形成や垂直方向の
格子定数の減少を抑えることが可能となる。さらに、強
誘電体の上部にも酸化物薄膜を形成すれば、強誘電体は
この上部の膜からの圧縮応力を受けることが可能となる
ため、一層の効果が得られる。

【００２２】さらに、酸化物薄膜に用いる材料のａ軸の
格子定数が、その上に作製する強誘電体薄膜に用いる材
料のａ軸の格子定数より小さい場合には、ミスフィット
による弾性歪みの効果が付加されることになり、この効
果を利用して強誘電体膜をｃ軸方向に伸長させることが
でき、効率よく（００１）配向した強誘電体膜を得るこ
とができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の積層薄膜は、Ｓｉ単結晶
等からなる基板上にエピタキシャル成長した酸化物から
なるバッファ層と強誘電体薄膜を有する積層薄膜であ
り、前記バッファ層と前記強誘電体薄膜の間に少なくと
も一層の金属薄膜と少なくとも一層の酸化物薄膜を有す
る。

【００２４】なお、本明細書において薄膜が例えば（０
０１）配向であるとは、膜面とほぼ平行に（００１）面
が存在していることを意味する。

【００２５】本明細書における単一配向膜とは、基板表
面と平行に目的とする結晶面が揃っている結晶化膜のこ
とを意味する。具体的には、Ｘ線回折（ＸＲＤ）による
測定を行ったとき、目的とする面以外のものの反射ピー
ク強度が目的とする面の最大ピーク強度の１０％以下、
好ましくは５％以下である膜である。例えば、（００
Ｌ）単一配向膜、すなわちｃ面単一配向膜は、膜の２θ
−θＸ線回折で（００Ｌ）面以外の反射強度が、（００
Ｌ）面反射の最大ピーク強度の１０％以下、好ましくは
５％以下のものである。なお、本明細書において（００
Ｌ）は、（００１）系列の面、すなわち（００１）や
（００２）などの等価な面を総称する表示である。

【００２６】また、本明細書においてエピタキシャル膜
とは、第一に、上述した単一配向膜である必要がある。
本明細書におけるエピタキシャル膜の第二の条件は、膜
面内をｘ−ｙ面とし、膜厚方向をｚ軸としたとき、結晶
がｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向に共に揃って配向
していることである。このような配向は、ＲＨＥＥＤ評
価でスポット状またはストリーク状のシャープなパター
ンを示すことで確認できる。例えば、表面に凹凸が存在
するバッファ層において結晶配向に乱れがある場合、Ｒ
ＨＥＥＤ像はシャープなスポット状とはならず、リング
状に伸びる傾向を示す。上記した二つの条件を満足すれ
ば、エピタキシャル膜といえる。

【００２７】また、本明細書において、エピタキシャル
成長した膜とは、エピタキシャル膜を含むが、その他に
成長時にエピタキシャル膜であって、室温でドメイン構
造膜である薄膜も含む。ＰＺＴ薄膜等の正方晶ペロブス
カイト型酸化物薄膜の場合、成長温度で立方晶の（１０
０）エピタキシャル膜として成長し、成長後、冷却する
間に正方晶に相転移して、（１００）配向と（００１）
配向とが混在する９０度ドメイン構造膜も含まれる。

【００２８】以下、本発明の実施の形態について詳細に
説明する。

【００２９】〔バッファ層〕本発明で用いられるバッフ
ァ層は酸化物の単層あるいは複数の酸化物を積層したも
のである。バッファ層は、金属薄膜と基板との間に設け
られ、金属膜をＳｉ基板上に高品質にエピタキシャル成
長させる役割とともに、絶縁体としての機能、およびＦ
ＢＡＲ素子等のビアホールエッチング加工時のエッチン
グストッパ層としても機能する。また、バッファ層は金
属薄膜と基板との間に形成することで、金属薄膜と基板
との反応、特に、基板にＳｉを用いる場合には、シリサ
イドの形成を阻止する効果を持つ。

【００３０】結晶性の良好な強誘電体薄膜を得るために
は、電極膜を単結晶に近いエピタキシャル膜として形成
することが必要となる。このような要求に対し、本発明
者らの特開平９−１１０５９２号公報に示される方法、
すなわち、Ｓｉ単結晶基板上に（００１）配向のＺｒＯ
₂ 薄膜、安定化ジルコニア薄膜、希土類元素酸化物薄膜
等を含む層を設け、この上にＢａＴｉＯ₃ 等からなる
（００１）配向のペロブスカイト層を形成し、このペロ
ブスカイト層上にＰｔ等からなる金属薄膜を電極膜とし
て形成する方法を用いることが好ましい。ペロブスカイ
ト層を設けるのは、ＺｒＯ₂ （００１）薄膜上にＰｔ薄
膜を直接形成すると、Ｐｔは（１１１）配向または多結
晶となり、Ｐｔ（１００）単一配向膜を形成することが
できないからである。これは、ＺｒＯ₂ （００１）面と
Ｐｔ（１００）面の格子不整合が大きいために、Ｐｔは
エピタキシャル成長するよりも、すなわち（１００）面
を成長面として成長するよりも、エネルギー的に安定な
（１１１）面を成長面として成長するからである。

【００３１】バッファ層、および金属薄膜には、特開平
１１−３１２８０１号公報に記載された積層薄膜を用い
ても良い。同公報に記載された積層薄膜は、ファセット
を有するバッファ層上に金属薄膜を形成しているため、
ＢａＴｉＯ₃ 薄膜等の多元組成のペロブスカイト型薄膜
を形成する必要がない。そのため、より容易に良好な結
晶性のエピタキシャル金属薄膜を作製することができ
る。同公報に記載されたバッファ層は、金属薄膜との界
面が｛１１１｝ファセット面を含むことが特徴である。
このバッファ層は、立方晶（１００）配向、正方晶（０
０１）配向または単斜晶（００１）配向のエピタキシャ
ル膜なので、そのファセット面は、｛１１１｝ファセッ
ト面である。金属薄膜は、バッファ層の｛１１１｝ファ
セット面上に｛１１１｝配向膜としてエピタキシャル成
長する。金属薄膜の成長に伴って、ファセット面により
構成される凹部は埋められ、最終的に、金属薄膜の表面
は平坦となり、かつ、この表面は基板表面に平行とな
る。この表面は、立方晶（１００）面となるが、結晶格
子の歪み等により正方晶（００１）面となることもあ
る。

【００３２】なお、バッファ層とＳｉ基板との間に、バ
ッファ層の形成過程においてＳｉＯ ₂ 層が生じる場合が
あるが、このＳｉＯ₂ 層はバッファ層がエピタキシャル
成長し始めた後にＳｉ表面が酸化されることにより形成
されるものと見られ、バッファ層のエピタキシャル成長
を阻害するものでは無い。したがって、このＳｉＯ₂層
は存在していても良い。

【００３３】〔金属薄膜〕金属薄膜はＳｉ基板によって
強誘電体膜に作用する引っ張り応力を吸収するための構
造の一部として機能する。また、本発明の積層薄膜を電
子デバイスの構成要素として利用する場合、金属薄膜は
電極としても機能する。金属薄膜上に、エピタキシャル
の立方晶酸化物を介して圧電薄膜等を形成すれば、特性
の良好な薄膜バルク共振器等の各種電子デバイスが実現
する。

【００３４】バッファ層のファセット面が存在する表面
に設けられる金属薄膜は、前述したように、ファセット
面により構成される凹部を埋めながら成長し、最終的に
金属薄膜表面は平坦となり、かつ、基板表面に平行とな
る。

【００３５】金属薄膜は、通常、膜面と平行に（１０
０）面が配向した立方晶エピタキシャル膜となっている
が、応力によって結晶が変形して、例えば正方晶（００
１）配向のエピタキシャル膜となることもある。

【００３６】金属薄膜は、強誘電体の成膜温度での耐熱
性に優れたものであるとともに、応力を吸収するための
可塑性に優れたものであることが好ましい。具体的に
は、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ、およびＡｕの少なくとも
１種を主成分とすることが好ましく、ＰｔおよびＡｕの
いずれか１種を主成分とすることがさらに好ましい。こ
れらの金属の単体またはこれらの金属を含む合金から構
成されることが好ましい。また、金属薄膜は、組成の異
なる２種以上の薄膜から構成されていてもよい。

【００３７】金属薄膜の厚さは、好ましくは５０〜５０
０nm、より好ましくは５０〜２００nmである。薄すぎる
と、変形による応力の吸収が不十分となり、また、結晶
性、表面性が損なわれる。厚すぎると、ＦＢＡＲ等の圧
電体素子に用いた場合に共振特性が損なわれる。表面が
ファセット面により構成されるバッファ層を用いた場合
には、バッファ層の凹凸を埋めるために厚さを５０nm以
上とすれば、十分な表面平坦性が得られる。また、電極
として十分に機能させるためには、厚さを５０〜５００
nmとすることが好ましい。

【００３８】なお、金属薄膜の比抵抗は、好ましくは１
０^-7 〜１０³ Ωcm、より好ましくは１０^-7 〜１０^-2
Ωcmである。

【００３９】〔酸化物薄膜〕酸化物薄膜は、金属薄膜に
接して形成されており、金属薄膜とともに基板からの引
っ張り応力を緩和、制御する働きを持つ。また、酸化物
薄膜を強誘電体薄膜上にさらに形成することにより、強
誘電体薄膜に２次元的な圧縮応力を加えることが可能と
なり、強誘電体薄膜の特性を向上させる効果がある。

【００４０】酸化物薄膜は、その上に形成される強誘電
体膜の結晶性を良好なものとするために、金属薄膜に対
してエピタキシャルに形成されていることが必要とな
る。この薄膜は、立方晶（１００）単一配向、あるいは
正方晶（００１）単一配向していることが好ましい。酸
化物薄膜が、Ｓｉ基板上に形成されている場合には、応
力による歪みを受け結晶が変形したり、ドメインを形成
したりすることもあるため、立方晶（１００）配向膜が
変形した正方晶（００１）配向膜となっていたり、正方
晶の（００１）配向と（１００）配向からなる９０度ド
メイン構造となっていても良い。

【００４１】酸化物薄膜の材料としては、例えば、Ｃａ
Ｆ₂ 構造、希土類ｃ型構造、パイロクロア構造、ＮａＣ
ｌ構造、ペロブスカイト型構造を有するものが好ましい
が、強誘電体の多くがペロブスカイト構造を有すること
から、強誘電体との結晶整合性に適した、ペロブスカイ
ト型酸化物がさらに好ましく、導電性ペロブスカイト型
酸化物薄膜がさらに好ましい。導電性ペロブスカイト型
酸化物薄膜を用いれば、金属薄膜（Ｐｔ）とともに下部
電極としても機能させることができ、その上に形成され
る強誘電体薄膜に効率よく電圧を印加することができ
る。ペロブスカイト型酸化物薄膜としては、例えば、Ｓ
ｒＴｉＯ₃ 、希土類元素含有チタン酸鉛、およびＳｒＲ
ｕＯ_３等の導電性ペロブスカイト型酸化物が好ましい。

【００４２】酸化物薄膜は、導電性を有することが好ま
しい。酸化物薄膜の比抵抗は、好ましくは１０³ Ωcm以
下、より好ましくは１０^-6 〜１０^-2 Ωcm程度である。

【００４３】酸化物薄膜に用いる材料のａ軸の格子定数
が、その上に作製する強誘電体薄膜に用いる材料のａ軸
の格子定数より小さい場合には、ミスフィットによる弾
性歪みを利用して強誘電体膜をｃ軸方向に伸長させるこ
とができ、酸化物薄膜と強誘電体薄膜の界面から数十ナ
ノメートルの厚さまで（００１）配向した強誘電体膜を
得ることができる。

【００４４】酸化物薄膜の厚さは、好ましくは３０〜５
００nm、より好ましくは５０〜２００nmである。薄すぎ
ると、収縮の効果が十分に得られず、基板の引っ張り応
力の吸収が不十分となる。厚すぎると、金属薄膜と同様
に、ＦＢＡＲ等の圧電体素子に用いた場合に共振特性が
損なわれる。

【００４５】酸化物薄膜は単層膜であっても多層膜であ
っても良い。例えば、酸化物薄膜の製造過程、または形
成後にその下地の金属薄膜の一部が酸化されて、酸化物
層が形成されていても良い。また、酸化物薄膜と金属薄
膜の間に正方晶等からなる薄膜が形成されていても良
い。例えば、Ｐｔ上にＢａＴｉＯ₃ を形成し、その上に
ＳｒＲｕＯ₃ を積層した構造でも良い。

【００４６】酸化物薄膜上にはさらに金属薄膜が形成さ
れていても良い。また、金属薄膜と酸化物薄膜との積層
を数回重ねても良い。これらにより、さらに応力の緩和
効果が得られる。積層を重ねる場合、強誘電体薄膜に接
している層は酸化物薄膜と金属薄膜とのいずれでも良
い。

【００４７】強誘電体薄膜上に形成される酸化物薄膜
は、強誘電体薄膜の後に形成されるため、強誘電体薄膜
の結晶性に影響を及ぼさない。したがって、この酸化物
薄膜は必ずしもエピタキシャル膜である必要はない。し
かし、強誘電体薄膜と酸化物薄膜との界面に生じる欠陥
等が強誘電特性等の悪化を引き起こすことになるので、
エピタキシャル膜であることが好ましい。

【００４８】ところで、強誘電体薄膜と金属薄膜の間に
他の酸化物薄膜を有する構造としては、例えば以下のも
のが知られている。

【００４９】特開平１１−２７４４１９号公報には、実
施例１としてＳｉ（１００）基板上にＶ１−ｘＡｌｘ
Ｎ、Ｐｔ、ＳｒＲｕＯ₃ 、ＢＳＴＯ、Ｐｔを順に積層し
た構造を持つ薄膜キャパシタが記載されている。同公報
では、ＳｒＲｕＯ₃ の下地のＰｔは酸化防止層として機
能することのみが記載されているだけで、ＰｔとＳｒＲ
ｕＯ₃ の組み合わせによる応力緩和および制御に関して
は記述されていない。また、Ｐｔは必ずしも必要でない
と記されており、その膜厚についての記述も無い。さら
に、同公報では、窒化物を下部電極と基板の間に設けて
いるが、金属薄膜と基板との間に酸化物からなるバッフ
ァ層を形成した本発明の構造とは異なる。上記と同様の
構造は、IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS Vol 18 (1997)
pp.529-531にも記載されているが、ＳｒＲｕＯ₃ の下
地のＰｔは、さらにその下地の窒化物層の表面酸化を抑
えるために導入しているもので、膜厚は３０nmである。
我々の検討の結果、３０nmの膜厚のＰｔ薄膜では、応力
緩和の効果はほとんど得られないことが判明した。した
がって、このような構造では、本発明が目的とする効果
は得られない。

【００５０】特開平１０−９３０３６号公報には、導電
性ペロブスカイト型酸化物からなる下部電極と、前記下
部電極上に形成されたペロブスカイト型酸化物からなる
誘電体薄膜とを具備する誘電体薄膜素子において、前記
下部電極の下地層として、その酸化物が導電性を有する
金属、および導電性を有する前記金属の窒化物、珪化
物、酸化物から選ばれる少なくとも１種からなる層が設
けられていることを特徴とする誘電体薄膜素子が記載さ
れているが、同公報での下部電極の下地層は、下部電極
の下側に存在するＳｉプラグやＷプラグ等の導電層表面
の表面性状や電気的特性等に悪影響を及ぼすような酸化
を防止するためのもので、本発明の目的とは異なる。ま
た、同公報には、積層膜がエピタキシャル膜であるよう
な記述は一切無く、ポリシリコンやＳｉＯ₂ 上に形成さ
れているためエピタキシャル膜とすることは不可能で、
多結晶または非晶質膜である可能性が高い。このような
膜では、良好な強誘電特性、あるいは共振特性は得られ
ない。

【００５１】特開平１１−１９５７６８号公報には、Ｓ
ｉ基板上に順にＳｉＯ₂ 、Ｔｉ、Ｐｔ、ＳＲＯ、ＰＺ
Ｔ、ＳＲＯ、Ｐｔで積層した、電子装置が記載されてい
るが、エピタキシャル膜との記載は無く、ＳｉＯ₂ 上に
形成されていることから多結晶膜または非晶質膜である
可能性が高い。このような膜では良好な強誘電特性は得
られない。また、同公報記載のＰｔ膜は拡散防止層とし
て作用させるために設けており、本発明の作用とは異な
る。

【００５２】特開平１１−３２２４２４号公報には、強
誘電性ペロブスカイト型酸化物と導電性ペロブスカイト
型酸化物とを積層した圧電材料が記載されており、さら
に、導電性ペロブスカイト型酸化物の外側に金属電極を
積層した構造が記載されているが、同公報では強誘電性
酸化物を焼結体あるいは、単結晶としているため、Ｓｉ
等の基板上に形成されたエピタキシャル積層薄膜ではな
い。また、導電性酸化物と金属電極を積層する理由につ
いては、記述されていない。

【００５３】特開平６−２２４０６８号公報には、基板
上に、導電層、ペロブスカイト型酸化物誘電体および上
部電極を順次積層してなる薄膜キャパシタにおいて、導
電層を白金その他の高融点金属からなる第１の導電層と
三酸化レニウム型の結晶構造を有する金属酸化物を有す
る第２の導電層の積層構造とした薄膜キャパシタが記載
されているが、第１の導電層は基板の酸化を防止するた
めに設けられており、本発明の作用とは異なる。また、
基板としてはチタンしか記載されておらず、このような
基板上に強誘電体をエピタキシャル形成することは不可
能であり、良好な強誘電特性は得られない。

【００５４】このように、従来、金属薄膜と強誘電体薄
膜の間に他の酸化物薄膜を形成する積層薄膜は知られて
いるが、本発明の積層薄膜とは膜の結晶性あるいは構造
が異なる。また、従来の積層薄膜では、金属薄膜は拡散
防止や酸化防止のために設けられているものがほとんど
で、本発明のように、酸化物薄膜と金属薄膜との組み合
わせによって基板からの応力の緩和および制御を行って
いるものは、報告されていない。

【００５５】〔強誘電体薄膜〕強誘電体薄膜は、ペロブ
スカイト型酸化物薄膜上に設けられる。強誘電性、圧電
性など、要求される機能に応じて適宜選択すればよい
が、例えば以下の材料が好適である。

【００５６】（Ａ）ペロブスカイト型材料：希土類元素
含有チタン酸鉛、ＰＺＴ（ジルコンチタン酸鉛）、ＰＬ
ＺＴ（ジルコンチタン酸ランタン鉛）等のＰｂ系ペロブ
スカイト化合物；Ｂｉ系ペロブスカイト化合物など。以
上のような単純、複合、層状の各種ペロブスカイト化合
物。

【００５７】なお、本明細書では、ＰｂＴｉＯ₃ などの
ようにＡＢＯxにおけるＯの比率ｘをすべて３として表
示してあるが、ｘは３に限定されるものではない。ペロ
ブスカイト材料によっては、酸素欠陥または酸素過剰で
安定したペロブスカイト構造を組むものがあるので、Ａ
ＢＯxにおいて、ｘの値は、通常、２．７〜３．３程度
である。また、Ａ／Ｂは１に限定されるものではない。
Ａ／Ｂを変えることにより、強誘電特性や圧電特性など
の電気的特性、および表面平坦性や結晶性を変化させる
ことができる。従って、Ａ／Ｂは必要とされる強誘電体
薄膜の特性に応じて変化させてもよい。通常、Ａ／Ｂは
０．８〜１．３程度である。なお、Ａ／Ｂは、蛍光Ｘ線
分析法から求めることができる。

【００５８】なお、上記ＰＺＴは、ＰｂＺｒＯ₃ −Ｐｂ
ＴｉＯ₃ 系の固溶体である。また、上記ＰＬＺＴは、Ｐ
ＺＴにＬａがドープされた化合物であり、ＡＢＯ₃ の表
記に従えば、例えば（Ｐｂ：0.89〜0.91、Ｌａ：0.11〜
0.09）（Ｚｒ：0.65、Ｔｉ：0.35）Ｏ₃ のように表され
る。

【００５９】ペロブスカイト型強誘電体の中では、ＰＺ
Ｔが、強誘電特性の他に圧電特性にも優れるため、好ま
しい。ＰＺＴ薄膜の組成は、Ｔｉ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）原子
比として、０．６０から０．９０の範囲が好ましく、
０．７０から０．８５の範囲がさらに好ましい。０．６
０よりＴｉの割合の少ない組成域では強誘電特性、ある
いは共振特性が悪化する。一方、Ｔｉの割合が多すぎる
と、絶縁性が悪化する。

【００６０】希土類元素含有チタン酸鉛としては、原子
比率が （Ｐｂ＋Ｒ）／Ｔｉ＝０．８〜１．３、 Ｐｂ／（Ｐｂ＋Ｒ）＝０．５〜０．９９ の範囲、特に、 （Ｐｂ＋Ｒ）／Ｔｉ＝０．９〜１．２、 Ｐｂ／（Ｐｂ＋Ｒ）＝０．７〜０．９７ の範囲にある組成のものを用いることが好ましい。この
組成の希土類元素含有チタン酸鉛は、特開平１０−１７
３９４号公報に開示されている。

【００６１】（Ｂ）タングステンブロンズ型材料：SBN
（ニオブ酸ストロンチウムバリウム）、PBN（ニオブ酸
鉛バリウム）等のタングステンブロンズ型酸化物など。

【００６２】タングステンブロンズ型材料としては、強
誘電体材料集のLandoit-Borenstein.Vol.16記載のタン
グステンブロンズ型材料が好ましい。具体的には、（Ｂ
ａ，Ｓｒ）Ｎｂ₂Ｏ₆ 、（Ｂａ，Ｐｂ）Ｎｂ₂Ｏ₆ 、Ｐｂ
Ｎｂ₂Ｏ₆ 、ＰｂＴａ₂Ｏ₆ 、ＢａＴａ₂Ｏ₆ 、ＰｂＮｂ₄
Ｏ₁₁ 、ＰｂＮｂ₂Ｏ₆ 、ＳｒＮｂ₂Ｏ₆ 、ＢａＮｂ₂Ｏ ₆
等やこれらの固溶体が好ましく、特に、ＳＢＮ［（Ｂ
ａ，Ｓｒ）Ｎｂ₂Ｏ₆ ］やＰＢＮ［（Ｂａ，Ｐｂ）Ｎｂ₂
Ｏ₆ ］が好ましい。

【００６３】強誘電体薄膜は、下地のペロブスカイト型
酸化物薄膜上にエピタキシャル成長していることが必要
である。強誘電体薄膜が正方晶である場合には（００
１）単一配向膜であることが好ましいが、Ｓｉ基板から
の応力によって（１００）配向結晶と（００１）配向結
晶からなる９０度ドメイン構造となっていても良い。

【００６４】〔結晶性〕バッファ層、金属薄膜、酸化物
薄膜、および強誘電体薄膜の結晶性は、ＸＲＤ（Ｘ線回
折）における反射ピークのロッキングカーブの半値幅
や、ＲＨＥＥＤ像のパターンで評価することができる。
なお、ＲＨＥＥＤとは、反射高速電子線回折（Reflecti
on High Energy Electron Diffraction）である。

【００６５】具体的には、Ｘ線回折において、（１０
０）面または（００１）面の反射のロッキングカーブの
半値幅がいずれも１．５０°以下となる程度の結晶性を
有していることが好ましい。なお、ロッキングカーブの
半値幅の下限値は特になく、小さいほど好ましいが、現
在のところ、前記下限値は一般に０．７°程度、特に
０．４°程度である。また、ＲＨＥＥＤにおいては、像
がスポット状である場合、表面に凹凸が存在しているこ
とになり、ストリーク状である場合、表面が平坦である
ことになる。そして、いずれの場合でも、ＲＨＥＥＤ像
がシャープであれば、結晶性に優れていることになる。

【００６６】本発明の積層薄膜において、バッファ層、
金属薄膜、酸化物薄膜、および強誘電体薄膜は、エピタ
キシャル成長した膜である。

【００６７】〔基板〕本発明で用いる基板は、Ｓｉ、Ｍ
ｇＯ、ＳｒＴｉＯ₃ 等の各種単結晶から選択することが
できるが、Ｓｉ（１００）単結晶表面を有する基板が最
も好ましい。Ｓｉ単結晶基板を用いる場合、基板と積層
薄膜とは、それぞれの面内に存在する軸同士も平行であ
ることが好ましい。

【００６８】〔製造方法〕バッファ層、金属薄膜、酸化
物薄膜、および強誘電体薄膜の形成方法は特に限定され
ず、基板上、特にＳｉ単結晶基板上に、これらをエピタ
キシャル成長させることのできる方法から適宜選択すれ
ばよいが、蒸着法、ＭＢＥ法、ＲＦマグネトロンスパッ
タ法などを用いることが好ましく、特に、前記特開平９
−１１０５９２号公報や、本出願人による特開平１０−
２８７４９４号公報等に開示されている蒸着法を用いる
ことが好ましい。

【００６９】以下、製造方法の具体例として、ジルコニ
ア薄膜およびＹ₂Ｏ₃ 薄膜からなるバッファ層、Ｐｔ薄
膜からなる金属薄膜、ＳｒＲｕＯ₃ からなる酸化物薄
膜、ＰＺＴからなる強誘電体薄膜を用いた積層薄膜の形
成について説明する。

【００７０】この製造方法を実施するにあたっては、例
えば図１に示すような構成の蒸着装置１を用いることが
望ましい。

【００７１】この蒸着装置１は、真空ポンプＰが設けら
れた真空槽１ａを有し、この真空槽１ａ内には、下部に
基板２を保持するホルダ３が配置されている。このホル
ダ３は、回転軸４を介してモータ等の回転手段５に接続
されており、この回転手段５によって回転され、基板２
をその面内で回転させることができるようになってい
る。上記ホルダ３は、基板２を加熱するヒータ等の加熱
手段６を内蔵している。

【００７２】蒸着装置１は、酸化性ガス供給装置７を備
えており、この酸化性ガス供給装置７の酸化性ガス供給
口８は、上記ホルダ３の直ぐ下方に配置されている。こ
れによって、酸化性ガスは、基板２近傍でその分圧が高
くされるようになっている。ホルダ３のさらに下方に
は、Ｚｒ等を供給する第１蒸発部９、ＴｉＯｘ（ｘ＝
１．６７）等を供給する第２蒸発部１０、およびＰｂＯ
等を供給する第３蒸発部１１が配置されている。これら
各蒸発部には、それぞれの蒸発源の他に、蒸発のための
エネルギーを供給するエネルギー供給装置（電子線発生
装置、抵抗加熱装置等）が配置されている。

【００７３】まず、上記ホルダに基板をセットする。こ
の製造方法では、均質な薄膜を大面積基板、例えば１０
cm² 以上の面積を持つ基板上に形成することができる。
これにより、本発明の積層薄膜を有する電子デバイス
を、従来に比べて極めて安価なものとすることができ
る。なお、基板の面積の上限は特にないが、現状では４
００cm² 程度である。また、ウエハ全面ではなく、部分
的にマスク等で選択して積層薄膜を形成することも可能
である。

【００７４】バッファ層の形成前に、Ｓｉ基板に表面処
理を施すことが好ましい。基板の表面処理は、例えば前
記特開平９−１１０５９２号公報や、特開平１０−２８
７４９４号公報などに記載された処理方法を利用するこ
とが好ましい。

【００７５】このような表面処理後、基板表面のＳｉ結
晶はＳｉ酸化物層により被覆されて保護された状態とな
っている。そして、このＳｉ酸化物層は、バッファ層形
成の際に基板表面に供給されるＺｒ等の金属によって還
元され、除去される。

【００７６】次にバッファ層を形成し、その上に金属薄
膜を形成する。バッファ層および金属薄膜の形成には、
特開平１１−３１２８０１号公報、特開平９−１１０５
９２号公報等に記載された製造方法を用いるのが好まし
い。

【００７７】形成された金属薄膜上に、続いて酸化物薄
膜を形成する。酸化物薄膜として、ＳｒＲｕＯ₃ 薄膜を
形成する場合について説明する。蒸着装置１を用いて、
真空ポンプで継続的に排気されている真空槽内で、酸化
性ガスを導入しながら、ＳｒおよびＲｕをそれぞれの蒸
発源から供給して形成するのが好ましい。

【００７８】酸化性ガスには、酸素、オゾン、原子状酸
素、ＮＯ₂ 、ラジカル酸素等を用いることができるが、
酸素を用いるのが好ましい。酸化性ガスは、継続的に排
気されている真空槽内に、継続的に供給される。このと
き、酸化性ガスは基板近傍から供給するのが好ましい。
これにより、基板近傍に酸素分圧の高い領域を局所的に
作り出すことができるので、少ないガス導入量で反応を
促進することができる。酸素ガスの導入量は、５〜５０
cc／分が好ましく、１５〜３５cc／分がさらに好まし
い。酸素ガスの導入量の最適値は、真空槽の容積、真空
ポンプの排気速度、ガス供給口と基板との距離等によっ
て変化するので、予め適当な供給量を求めておく。

【００７９】各蒸発源は、電子ビームや抵抗加熱等によ
って加熱して蒸発させ、基板に供給する。成膜速度は、
好ましくは０．０２〜１．００nm／ｓ、より好ましくは
０．０５〜０．３０nm／ｓである。成膜速度が小さすぎ
ると、各蒸発源からの供給量の制御性が悪化するため、
膜が不均一となりやすい。一方、成膜速度が大きすぎる
と、結晶性が悪化する。

【００８０】ＳｒＲｕＯ₃ 形成時の基板温度は、５５０
〜８５０℃とするのが好ましく、６５０〜７５０℃とす
るのがさらに好ましい。基板温度が低すぎると、結晶性
の良好なエピタキシャル膜が得られなくなる。一方、基
板温度が高すぎると、酸化物薄膜の表面性が悪化した
り、下地の金属薄膜が基板と反応してしまい酸化物薄膜
をエピタキシャル成長させることが不可能となる。

【００８１】以上、ＳｒＲｕＯ₃ 薄膜を形成する方法に
ついて説明したが、同様の方法を用いることにより、他
の酸化物薄膜もエピタキシャル成長させることができ
る。

【００８２】次に強誘電体薄膜を形成する。強誘電体薄
膜としてＰＺＴを形成する場合には、酸化性ガスを導入
しながら、ＰｂＯ、ＴｉＯｘ（ｘ＝１．６７）、Ｚｒを
それぞれの蒸発源から供給して形成するのが好ましい。
酸化性ガスには、酸素、オゾン、原子状酸素、ＮＯ_２、
ラジカル酸素等を用いることができるが、酸化性ガスの
一部もしくは大部分をラジカル化した酸素を用いること
が好ましい。これにより、ＰＺＴ薄膜の形成時におい
て、ＰｂまたはＰｂＯの再蒸発を抑えることができる。
鉛の蒸発源としてＰｂＯを用いる理由は、ＰｂＯがＰｂ
に比べて高温の基板上で再蒸発しにくく、付着率が高い
ためである。また、チタンの蒸発源としてＴｉＯｘを用
いる理由も、同様に付着率が高いからである。ＴｉＯｘ
のかわりにＴｉを用いると、ＰｂＯがＴｉに酸素を奪わ
れＰｂとなり再蒸発してしまうので、好ましくない。な
お、ＴｉＯｘにおけるｘは、好ましくは１≦ｘ＜１．
９、より好ましくは１≦ｘ＜１．８、さらに好ましくは
１．５≦ｘ≦１．７５、特に好ましくは１．６６≦ｘ≦
１．１．７５である。このようなＴｉＯｘは、熱エネル
ギーを加えると真空槽内で溶融し、安定した蒸発速度が
得られる。

【００８３】ＰＺＴ形成時の基板温度は５００〜７５０
℃とするのが好ましく、５５０〜６５０℃とするのがさ
らに好ましい。成膜速度は、好ましくは０．０３０〜
１．０００nm／ｓ、より好ましくは０．１００〜０．３
００nm／ｓである。成膜速度が遅すぎると成膜速度を一
定に保つのが難しく、膜が不均質になりやすい。一方、
成膜速度が速すぎると、膜の結晶性が悪化する。

【００８４】ＴｉＯxおよびＺｒは、供給したほぼ全量
が基板上に成長するＰＺＴ結晶に取り込まれるので、目
的とする組成比に対応した比率の蒸発速度で基板上に供
給すればよい。しかし、ＰｂＯは蒸気圧が高いので組成
ずれを起こしやすく、制御が難しい。この形成方法で
は、このＰｂＯの特性を逆に利用し、ＰｂＯ蒸発源から
の基板への供給量比を、形成されるＰＺＴ膜結晶におけ
る比率に対し過剰とする。過剰供給の度合いは、蒸発源
から供給されるＰｂと（Ｔｉ＋Ｚｒ）との原子比Ｐｂ／
（Ｔｉ＋Ｚｒ）をＥ[Pb/(Ti+Zr)]とし、そのとき形成さ
れる強誘電体薄膜中のＰｂと（Ｔｉ＋Ｚｒ）との原子比
Ｐｂ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）をＦ[Pb/(Ti+Zr)]としたとき、こ
れらの関係が、Ｅ[Pb/(Ti+Zr)]／Ｆ[Pb/(Ti+Zr)]＝１．
５〜３．５、好ましくはＥ[Pb/(Ti+Zr)]／Ｆ[Pb/(Ti+Z
r)]＝１．７〜２．５、より好ましくはＥ[Pb/(Ti+Zr)]
／Ｆ[Pb/(Ti+Zr)]＝１．９〜２．３となるものである。
過剰なＰｂＯあるいはペロブスカイト構造に組み込まれ
ないＰｂＯは基板表面で再蒸発し、基板上にはペロブス
カイト構造のＰＺＴ膜だけが成長することになる。Ｅ[P
b/(Ti+Zr)]／Ｆ[Pb/(Ti+Zr)]が小さすぎると、膜中にＰ
ｂを十分に供給することが困難となり、膜中のＰｂ／
（Ｔｉ＋Ｚｒ）の比率が低くなりすぎて結晶性の高いペ
ロブスカイト構造とならない。一方、Ｅ[Pb/(Ti+Zr)]／
Ｆ[Pb/(Ti+Zr)]が大きすぎると、膜中のＰｂ／（Ｔｉ＋
Ｚｒ）の比率が大きくなりすぎて、ペロブスカイト相の
他に他のＰｂリッチ相が出現し、ペロブスカイト単相構
造が得られなくなる。

【００８５】以上説明したように、ＰｂＯおよびＴｉＯ
xを蒸発源として用いて付着率を高め、ラジカル酸素に
より強力に酸化し、かつ基板温度を所定範囲に設定する
ことにより、Ｐｂの過不足のないほぼストイキオメトリ
のＰＺＴ結晶が基板上に自己整合的に成長する。この方
法は、ストイキオメトリの鉛系ペロブスカイト結晶薄膜
を製造する画期的な方法であり、結晶性の極めて高い強
誘電体薄膜が得られる方法である。

【００８６】この方法は、他のＰｂ系強誘電体材料から
なる薄膜の形成にも適用でき、これらの場合でも同様な
効果が得られる。また、Ｂｉ系酸化物薄膜にも適用でき
る。Ｂｉ系酸化物薄膜においても、真空中でＢｉの蒸気
圧が高いために、これまで組成制御が不十分であった
が、この方法においてＰｂＯ蒸発源をＢｉ₂Ｏ₃ 蒸発源
に替えることで同様に形成できることを確認している。
Ｂｉ系の場合も、Ｂｉが過不足無く自己整合的に結晶に
取り込まれ、ストイキオメトリの強誘電体薄膜結晶が得
られる。

【００８７】こうして作製した強誘電体薄膜上に、さら
に酸化物薄膜を形成する場合には、上述の酸化物薄膜の
形成方法と同じ方法を用いることが好ましい。この方法
を用いれば、強誘電体薄膜上に酸化物薄膜を安定にエピ
タキシャル成長させることができる。基板温度は、強誘
電体薄膜形成時の基板温度にほぼ等しい温度とすること
が好ましい。それにより、酸化物薄膜の圧縮応力を効果
的に強誘電体薄膜に作用させることが可能となる。

【００８８】成膜面積が１０cm² 程度以上である場合、
例えば直径２インチの基板の表面に成膜するときには、
図１に示すように基板を回転させ、酸化性ガスを基板表
面の全域に万遍なく供給することにより、成膜領域全域
で酸化反応を促進させることができる。これにより、大
面積でしかも均質な膜の形成が可能となる。このとき、
基板の回転数は１０rpm以上であることが望ましい。回
転数が低いと、基板面内で膜厚の分布が生じやすい。基
板の回転数の上限は特にないが、通常は真空装置の機構
上１２０rpm程度となる。

【００８９】以上、本発明の積層薄膜の形成方法の詳細
を説明したが、この方法は、従来の真空蒸着法、スパッ
タリング法、レーザーアブレージョン法などとの比較に
おいて特に明確なように、不純物の介在の余地のない、
しかも制御しやすい操作条件下で実施しうるため、再現
性よく完全性が高い目的物を大面積で得るのに好適であ
る。

【００９０】さらに、この方法においてＭＢＥ装置を用
いても、全く同様にして目的とする積層薄膜を得ること
ができる。

【００９１】〔電子デバイス〕本発明の積層薄膜は、半
導体プロセスにより加工して、キャパシタおよびＦＥＴ
のゲートとして構成した半導体記憶装置、赤外線センサ
等の薄膜強誘電体素子、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）プロ
ーブ等により強誘電体を分極反転させて情報を記録する
記録媒体、あるいは、移動体通信機等に利用される、Ｆ
ＢＡＲ等の薄膜振動子、薄膜ＶＣＯ、薄膜フィルタ、液
体噴射装置等に利用される薄膜圧電体素子、などに適用
することができる。半導体プロセスによる加工は、積層
薄膜の形成後、あるいは形成の途中の過程のいずれで行
っても良く、例えば、金属薄膜まで形成した後にその金
属薄膜をエッチング等によりパターンニングし、基板表
面に金属薄膜部とバッファ薄膜部とが現れている基板上
に、酸化物薄膜、および強誘電体薄膜を形成し、電子デ
バイスとしても良い。この場合、金属薄膜上に形成され
た酸化物薄膜および強誘電体薄膜は金属薄膜の結晶に対
してcube on cubeでエピタキシャル成長するが、金属薄
膜が除去された部分に形成される酸化物薄膜および強誘
電体薄膜は、金属薄膜上に形成されたものに対し４５°
面内回転した状態でエピタキシャル成長することもあ
る。

【００９２】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。 〔実施例１、比較例１，２〕Ｓｉ（１００）単結晶基板
上に、ＺｒＯ₂ 薄膜、Ｙ₂Ｏ₃ 薄膜、Ｐｔ薄膜、ＢａＴ
ｉＯ₃ 薄膜、ＳｒＲｕＯ₃ 薄膜、ＰＺＴ薄膜がこの順で
積層された積層薄膜を、以下の手順で形成した。

【００９３】まず、表面が（１００）面となるように切
断して鏡面研磨したＳｉ単結晶ウエハ（直径２インチ、
厚さ２５０μmの円板状）を用意した。このウエハ表面
を４０％フッ化アンモニウム水溶液により、エッチング
洗浄した。

【００９４】次に、図１に示す蒸着装置１を用い、真空
槽１ａ内に設置された回転および加熱機構を備えた基板
ホルダ３に上記単結晶基板２を固定し、真空槽を１０^-6
Torrまで油拡散ポンプにより排気した後、基板洗浄面
をＳｉ酸化物を用いて保護するため、基板を２０rpmで
回転させ、酸素を基板付近にノズル８から２５cc／分の
割合で導入しつつ、６００℃に加熱した。これにより基
板表面が熱酸化され、基板表面に厚さ約１nmのＳｉ酸化
物膜が形成された。

【００９５】次いで、基板を９００℃に加熱し、回転さ
せた。回転数は２０rpmとした。このとき、ノズルから
酸素ガスを２５cc／分の割合で導入すると共に、金属Ｚ
ｒを蒸発源から蒸発させて前記基板表面に供給し、前工
程で形成したＳｉ酸化物の還元と薄膜形成とを行った。
なお、金属Ｚｒの供給量は、ＺｒＯ₂ の膜厚に換算して
１０nmとした。この薄膜は、Ｘ線回折においてＺｒＯ₂
の（００２）ピークが明瞭に観察され、（００１）単一
配向で高結晶性のＺｒＯ₂ 薄膜であることが確認され
た。また、このＺｒＯ₂ 薄膜は、図２に示すように、Ｒ
ＨＥＥＤにおいて完全なストリークパターンを示し、表
面が分子レベルで平坦であって、かつ高結晶性のエピタ
キシャル膜であることが確認された。

【００９６】次に、このＺｒＯ₂ 薄膜を形成した単結晶
基板を基板とし、基板温度９００℃、基板回転数２０rp
m、酸素ガス導入量１５cc／分の条件で、基板表面に金
属Ｙを供給することにより、Ｙ₂Ｏ₃ 薄膜を形成した。
金属Ｙの供給量は、Ｙ２Ｏ３に換算して４０nmとした。
このＹ₂Ｏ₃ 薄膜のＲＨＥＥＤ像は、図３に示されるよ
うにシャープなスポット状であった。このことから、こ
のＹ₂Ｏ₃ 薄膜は、結晶性が良好なエピタキシャル膜で
あり、かつ、表面に凹凸が存在することがわかる。この
Ｙ₂Ｏ₃ 薄膜の断面を、透過型電子顕微鏡により観察し
たところ、高さ１０nmのファセット面が存在し、ファセ
ット面の比率は９５％以上であった。

【００９７】次に、Ｙ₂Ｏ₃ 薄膜上に、金属薄膜とし
て、厚さ１００nmのＰｔ薄膜を形成した。基板温度は７
００℃、基板回転数は２０rpmとした。このＰｔ薄膜の
ＲＨＥＥＤ像は、図４に示されるようにシャープなスト
リーク状であった。このことから、このＰｔ薄膜は、結
晶性が良好なエピタキシャル膜であり、かつ、表面が分
子レベルで平坦であることがわかる。

【００９８】また、Ｐｔ薄膜表面について、JIS B 0610
による十点平均粗さＲｚ（基準長さ１０００nm）を測定
したところ、１．１〜１．８nmであり、平坦性に優れて
いることが直接確認できた。

【００９９】次に、Ｐｔ薄膜上に、酸化物薄膜として厚
さ５nmのＢａＴｉＯ₃ 薄膜を介して厚さ５０nmのＳｒＲ
ｕＯ₃ 薄膜を形成した。基板温度は７５０℃、基板回転
数は２０rpm、酸素ガス導入量は２５cc／分とした。基
板上にＳｒおよびＲｕをそれぞれの蒸発源から蒸発させ
た。形成されたＳｒＲｕＯ₃ 薄膜のＲＨＥＥＤ像は、図
５に示されるようにシャープなストリーク状を示し、表
面が分子レベルで平坦であって、かつ高結晶性のエピタ
キシャル成長した膜であることが確認された。また、Ｓ
ｒＲｕＯ₃ 薄膜の比抵抗は４×１０^-4 Ωcmであった。

【０１００】次に、ＳｒＲｕＯ₃ 薄膜上に、強誘電体薄
膜として、厚さ５００nmのＰＺＴ膜を蒸着法により形成
した。具体的には、基板を６００℃に加熱し、２０rpm
で回転させた。そして、ＥＣＲ酸素源からラジカル酸素
ガスを１０cc／分の割合で導入し、基板上にＰｂＯ、Ｔ
ｉＯｘ（ｘ＝１．６７）およびＺｒをそれぞれの蒸発源
から供給することによりＰＺＴ膜を形成した。蒸発源か
らの供給量はＰｂＯ：ＺｒＯ₂ ：ＴｉＯ₂ のモル比が
２：０．２５：０．７５になるように制御しながら行っ
た。

【０１０１】このＰＺＴ膜の組成（原子比）を蛍光Ｘ線
分光法より調べたところ、 Ｐｂ／（Ｔｉ＋Ｚｒ）＝１．００ Ｚｒ／Ｔｉ＝０．３３０ であった。この組成のＰＺＴバルク材の６００℃におけ
る格子定数は０．４０１８nmであり、一方、ＰＺＴ膜の
下に存在するＳｒＲｕＯ₃ 膜の６００℃における格子定
数は０．３９６６nmなので、この実施例の積層薄膜で
は、立方晶酸化物薄膜に用いる材料のａ軸の格子定数
が、強誘電体薄膜に用いる材料のａ軸の格子定数より小
さい場合に相当する。

【０１０２】形成されたＰＺＴ膜のＲＨＥＥＤ像は、図
６に示されるようにシャープなストリーク状のパターン
を示した。また、上記の方法で作成した、ＰＺＴ／Ｓｒ
ＲｕＯ₃ ／Ｐｔ／Ｙ₂Ｏ₃ ／ＺｒＯ₂ ／Ｓｉ（１００）
構造の積層薄膜のＸ線回折を測定した結果、（００１）
または（１００）と等価なピークのみが観測された。こ
れらのことから、この積層薄膜は、面内での結晶軸の関
係がＰＺＴ［１００］//Ｓｉ［０１０］またはＰＺＴ
［００１］//Ｓｉ［０１０］の、高結晶性のエピタキシ
ャル成長した膜であることが確認された。

【０１０３】一方、比較例１として、ＰＺＴ／Ｐｔ／Ｙ
₂Ｏ₃ ／ＺｒＯ₂ ／Ｓｉ（１００）構造の積層薄膜を挙
げる。実施例１の構造のうち、酸化物薄膜の層、すなわ
ちＳｒＲｕＯ₃ 薄膜層を持たない積層薄膜で、各層は実
施例１と同じ膜厚、組成、方法で形成した。各層とも、
ＲＨＥＥＤで実施例１と同様のストリークまたはスポッ
トパターンが観測され、結晶性の高いエピタキシャル成
長した膜であることが確認された。

【０１０４】さらに、比較例２として、ＰＺＴ／ＳｒＲ
ｕＯ₃ ／ＢａＴｉＯ₃ ／ＺｒＯ₂ ／Ｓｉ（１００）構造
の積層薄膜を挙げる。酸化物薄膜とＳｉ基板との間に金
属薄膜を待たない構造である。ＰＺＴ薄膜は、実施例１
と同じ組成、膜厚、形成方法で形成した。ＳｒＲｕＯ₃
薄膜、ＢａＴｉＯ₃ 薄膜の厚さは、ともに５０nmとし
た。ＲＨＥＥＤパターンより各層がエピタキシャル成長
していることが確認された。

【０１０５】実施例１、比較例１および２のＰＺＴ膜の
（００１）および（１００）ピーク付近のＸ線回折の結
果を、それぞれ、図７、８、および９に示す。これらの
ピークには、ＰＺＴ膜の下地層である、ＳｒＲｕＯ₃ 膜
やＢａＴｉＯ₃ 膜からの回折が重なるが、下地層のみの
Ｘ線回折測定を行うことにより、ＰＺＴ薄膜の（００
１）および（１００）ピークへの下地層からの回折の影
響はほぼ無視できることが予め確認された。ＰＺＴ膜の
（００１）ドメインと（１００）ドメインの割合を調べ
るため、（００１）ピークの強度をＩｃ、（１００）ピ
ークの強度をＩａとして、それぞれのＰＺＴ膜のＩｃ／
（Ｉａ＋Ｉｃ）を求めた。Ｉｃ／（Ｉａ＋Ｉｃ）の値
は、ＰＺＴ／ＳｒＲｕＯ₃ ／Ｐｔ／Ｙ₂Ｏ₃ ／ＺｒＯ₂
／Ｓｉ（１００）構造で０．５４０、ＰＺＴ／Ｐｔ／Ｙ
₂Ｏ₃ ／ＺｒＯ₂ ／Ｓｉ（１００）構造で０．１５８、
ＰＺＴ／ＳｒＲｕＯ₃ ／ＢａＴｉＯ₃ ／ＺｒＯ₂ ／Ｓｉ
（１００）構造で０．２６７となった。このことから、
実施例１の構造とすることにより、ＰＺＴ膜のドメイン
構造が著しく改善され、優先的に（００１）配向したＰ
ＺＴ膜が得られることが明らかとなった。

【０１０６】〔実施例２、比較例３〕実施例１の積層薄
膜を用い、図１０に示した構造のＦＢＡＲ素子を作製し
た。図示するＦＢＡＲ素子は、ビアホール２１が形成さ
れたＳｉ（１００）単結晶基板（以下、単にＳｉ基板と
いう）２２を有し、Ｓｉ基板２２上に、酸化物薄膜等か
らなるバッファ層２３、Ｐｔ等の導電性薄膜からなる下
地電極２４、ＢａＴｉＯ₃ 、およびＳｒＲｕＯ₃ 等のペ
ロブスカイト型酸化物薄膜２５、ＰＺＴ等の強誘電体薄
膜２６およびＡｕ等の導電薄膜からなる上部電極２７を
この順で設けたものである。ビアホール２１は、図中下
面側からＳｉを異方性エッチングすることにより形成し
たものであり、このビアホール２１により、その上に積
層された薄膜がダイヤフラムを構成している。Ｓｉ基板
２２の下面は、ダイボンド剤３０によりパッケージ３１
の底面に接着され、パッケージ３１の上部は蓋３３によ
り封止されている。

【０１０７】先ず、Ｓｉ（１００）基板２２上に、Ｚｒ
Ｏ₂ 、およびＹ₂Ｏ₃ のバッファ層２３、Ｐｔの下部電
極２４、ＢａＴｉＯ₃ 、およびＳｒＲｕＯ₃ の酸化物薄
膜２５をこの順で形成した後、ＳｒＲｕＯ₃ ／ＢａＴｉ
Ｏ₃ ／Ｐｔ層をエッチングにより部分的に除去して下部
電極をパターンニングし、その上にＰＺＴ強誘電体層２
６を蒸着により形成した。ここで、下部電極面積は２０
μｍ×２０μｍ角である。このとき、ＰＺＴ膜の一部は
Ｙ₂Ｏ₃ 上に形成されることになるが、ＳｒＲｕＯ₃
上、Ｙ₂Ｏ₃ 上ともにＰＺＴ膜はエピタキシャル成長し
ていることが、ＲＨＥＥＤにより確認された。ＰＺＴ薄
膜の組成はＺｒ：Ｔｉ原子比で０．２５：０．７５と
し、膜厚は５００nmとした。続いて、電極面積２０μｍ
×２０μｍ角のＡｌからなる上部電極２７を形成、パタ
ーンニング加工し、Ｓｉ基板２２をエッチングすること
によりビアホール２１を形成した。最後に、ダイシング
装置でチップに分割し、ダイボンド剤３０を用いてパッ
ケージ３１に搭載した後、ワイヤー３２により配線し、
封止して素子を完成させた。

【０１０８】また、比較例３として、比較例１のＰＺＴ
／Ｐｔ／Ｙ₂Ｏ₃ ／ＺｒＯ₂ ／Ｓｉ（１００）構造の積
層薄膜を用いたＦＢＡＲ素子を作製した。積層薄膜の作
製、および素子の作成方法は、それぞれ比較例１、およ
び実施例３と同じである。

【０１０９】実施例３のＦＢＡＲ素子を測定した。最初
に、ＰＺＴ膜に直流電圧を印加しない状態で測定した。
共振周波数、反共振周波数は、それぞれ２．２ＧHz、
２．４９ＧHzであった。共振・反共振周波数でのインピ
ーダンス差は２９ｄＢであった。また、電気機械結合係
数を求めるとｋ² ＝２８％と、極めて優れた特性が得ら
れた。これらの特性は、ＰＺＴ膜に印加する直流電圧を
変化させても、ほとんど変わらなかった。

【０１１０】一方、比較例３のＦＢＡＲ素子を測定した
ところ、ＰＺＴ膜に直流電圧を印加しない場合にはほと
んど共振および反共振が見られなかった。

【０１１１】このことから、本発明の積層薄膜を用いた
ＦＢＡＲ素子は極めて優れた特性を持つことが分かっ
た。

【０１１２】

【発明の効果】本発明では、Ｓｉ基板と強誘電体薄膜の
間に、金属薄膜と酸化物薄膜を形成することで、強誘電
体薄膜にかかる応力を緩和し、優先的に（００１）配向
した任意の厚さの強誘電体膜およびその製造方法を得る
ことができる。

【０１１３】さらに、立方晶酸化物薄膜に用いる材料の
ａ軸の格子定数が、その上に作製する強誘電体薄膜に用
いる材料のａ軸の格子定数より小さい場合には、ミスフ
ィットによる弾性歪みの効果が付加されることになり、
この効果を利用して強誘電体膜をｃ軸方向に伸長させる
ことができ、優先的に（００１）配向した強誘電体膜お
よびその製造方法を得ることができる。

【０１１４】本発明の積層薄膜は、各種電子デバイス、
例えば半導体プロセスにより加工して、キャパシタおよ
びＦＥＴのゲートとして構成した半導体記憶装置、赤外
線センサ等の薄膜強誘電体素子、ＡＦＭ（原子間力顕微
鏡）プローブ等により強誘電体を分極反転させて情報を
記録する記録媒体、あるいは、移動体通信機等に利用さ
れる、ＦＢＡＲ等の薄膜振動子、薄膜ＶＣＯ、薄膜フィ
ルタ、液体噴射装置等に利用される薄膜圧電体素子、な
どに適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層薄膜の形成に用いられる蒸着装置
の一例を示す説明図である。

【図２】結晶構造を示す図面代用写真であって、Ｓｉ単
結晶基板上に形成されたＺｒＯ ₂ 薄膜のＲＨＥＥＤ像で
ある。

【図３】結晶構造を示す図面代用写真であって、図２に
ＲＨＥＥＤ像を示すＺｒＯ₂ 薄膜上に形成されたＹ₂Ｏ₃
薄膜のＲＨＥＥＤ像である。

【図４】結晶構造を示す図面代用写真であって、図３に
ＲＨＥＥＤ像を示すＹ₂Ｏ₃ 薄膜上に形成されたＰｔ薄
膜のＲＨＥＥＤ像である。

【図５】結晶構造を示す図面代用写真であって、図４に
ＲＨＥＥＤ像を示すＰｔ薄膜上にＢａＴｉＯ₃ 薄膜を介
して形成されたＳｒＲｕＯ₃ 薄膜のＲＨＥＥＤ像であ
る。

【図６】結晶構造を示す図面代用写真であって、図５に
ＲＨＥＥＤ像を示すＳｒＲｕＯ３薄膜上に形成されたＰ
ＺＴ薄膜のＲＨＥＥＤ像である。

【図７】ＳｒＲｕＯ₃ ／Ｐｔ／Ｙ₂Ｏ₃ ／ＺｒＯ₂ ／Ｓ
ｉ（１００）上に形成されたＰＺＴ膜のＸ線回折チャー
トである。

【図８】Ｐｔ／Ｙ₂Ｏ₃ ／ＺｒＯ₂ ／Ｓｉ（１００）上
に形成されたＰＺＴ膜のＸ線回折チャートである。

【図９】ＳｒＲｕＯ₃ ／ＢａＴｉＯ₃ ／ＺｒＯ₂ ／Ｓｉ
（１００）上に形成されたＰＺＴ膜のＸ線回折チャート
である。

【図１０】本発明の積層薄膜を用いて作製したＦＢＡＲ
素子の構造図である。

【符号の説明】

１ 蒸着装置 １ａ 真空槽 ２ 基板 ３ ホルダ ４ 回転軸 ５ モータ ６ ヒータ ７ 酸化性ガス供給装置 ８ 酸化性ガス供給口 ９ 第１蒸発部 １０ 第２蒸発部 １１ 第３蒸発部 ２１ ビアホール ２２ Ｓｉ ２３ ＺｒＯ₂ 薄膜 ２３ Ｙ₂Ｏ₃ 薄膜 ２４ Ｐｔ薄膜 ２５ ＰｂＴｉＯ₃ 薄膜 ２６ ＰＺＴ薄膜 ２７ Ａｌ電極 ３０ ダイボンド剤 ３１ パッケージ ３２ ワイヤー ３３ 蓋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 久俊 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 阿部 秀典 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BC43 DA01 ED05 ED06 EF02 EF03 5F058 BA20 BD01 BD05 BF17 BH03 BJ01 5F083 JA14 JA15 JA38 JA43 PR25

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にエピタキシャル成長した積層薄
   膜で、酸化物からなるバッファ層と強誘電体薄膜を有
   し、前記バッファ層と強誘電体薄膜との間に金属薄膜と
   酸化物薄膜がこの順で形成された層を有する積層薄膜。
2. 【請求項２】 前記酸化物薄膜は、導電性を有する請求
   項１の積層薄膜。
3. 【請求項３】 前記強誘電体薄膜上に酸化物薄膜が形成
   されている請求項１または２の積層薄膜。
4. 【請求項４】 前記酸化物薄膜は、ペロブスカイト型酸
   化物である請求項１〜３のいずれかの積層薄膜。
5. 【請求項５】 前記酸化物薄膜に用いる材料のａ軸の格
   子定数が、前記強誘電体薄膜に用いる材料のａ軸の格子
   定数より小さい請求項１〜４のいずれかの積層薄膜。
6. 【請求項６】 前記金属薄膜がＰｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｈ
   およびＡｕの少なくとも１種を含有する請求項１〜５の
   いずれかの積層薄膜。
7. 【請求項７】 前記金属薄膜の膜厚が、５０〜５００nm
   である請求項１〜６のいずれかの積層薄膜。
8. 【請求項８】 前記強誘電体薄膜がＰｂおよびＴｉを含
   む請求項１〜７のいずれかの積層薄膜。
9. 【請求項９】 前記バッファ薄膜が酸化ジルコニウム、
   希土類元素酸化物、またはＺｒの一部を希土類元素もし
   くはアルカリ土類元素で置換した酸化ジルコニウムを含
   有する請求項１〜８のいずれかの積層薄膜。
10. 【請求項１０】 前記基板がＳｉ（１００）単結晶基板
    である請求項１〜９のいずれかの積層薄膜。
11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれかの積層薄膜
    を有する電子デバイス。
12. 【請求項１２】 基板上に酸化物からなるバッファ層を
    エピタキシャル成長させて形成し、 さらに白金の金属薄膜を形成した後、導電性ペロブスカ
    イト型酸化物薄膜をエピタキシャル成長させて形成し、 その後、強誘電体薄膜をエピタキシャル成長させて形成
    する積層薄膜の製造方法。