JP2002115056A - 単結晶巨大粒子からなる金属薄膜の製造方法 - Google Patents
単結晶巨大粒子からなる金属薄膜の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 基板の種類とか、特定の蒸着方法に依存しな
くても、平均金属薄膜の粒子大きさに対する厚さの比が
５０を超える単結晶巨大粒子からなる金属薄膜の製造方
法を提供する。 【解決手段】 本発明は、単結晶巨大粒子からなる金属
薄膜の製造方法に関し、基板２００上に蒸着されるべき
金属薄膜２０１の表面エネルギー、粒界エネルギー或い
は内部応力エネルギーを変化させるために、不活性ガス
であるアルゴンに所定の添加ガス成分が含まれた雰囲気
で、前記金属薄膜を前記基板上に蒸着する第１段階と、
前記第１段階による結果物を前記添加ガス成分が含有さ
れている前記金属薄膜の粒成長が可能な適合した温度で
熱処理する第２段階とを含む。また、基板２０３上に、
中間層として、熱酸化膜２０４が介在する場合がある。
くても、平均金属薄膜の粒子大きさに対する厚さの比が
５０を超える単結晶巨大粒子からなる金属薄膜の製造方
法を提供する。 【解決手段】 本発明は、単結晶巨大粒子からなる金属
薄膜の製造方法に関し、基板２００上に蒸着されるべき
金属薄膜２０１の表面エネルギー、粒界エネルギー或い
は内部応力エネルギーを変化させるために、不活性ガス
であるアルゴンに所定の添加ガス成分が含まれた雰囲気
で、前記金属薄膜を前記基板上に蒸着する第１段階と、
前記第１段階による結果物を前記添加ガス成分が含有さ
れている前記金属薄膜の粒成長が可能な適合した温度で
熱処理する第２段階とを含む。また、基板２０３上に、
中間層として、熱酸化膜２０４が介在する場合がある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単結晶巨大粒子か
らなる金属薄膜の製造方法に関するものである。具体的
に、本発明は、蒸着しようとする金属薄膜と何らのエピ
タクシ関係（epitaxy relation）を有しない基板の上
に、一般的なスパッタ（sputter ）蒸着のような方法に
より単結晶巨大粒子からなる金属薄膜を製造する方法に
関するものである。
らなる金属薄膜の製造方法に関するものである。具体的
に、本発明は、蒸着しようとする金属薄膜と何らのエピ
タクシ関係（epitaxy relation）を有しない基板の上
に、一般的なスパッタ（sputter ）蒸着のような方法に
より単結晶巨大粒子からなる金属薄膜を製造する方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、電子セラミックス部品の小型化、
高集積化、及び高機能化の勢いに合わせて、誘電、圧
電、超電及び磁性セラミックス材料の薄膜素子化が全世
界的に急激に行われている。このようなセラミックス材
料の素子薄膜化に使用される基板としては、半導体工程
で使用されるシリコン単結晶（silicon single crysta
l）、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3 、サファイアなどのその他
の単結晶、及びアルミナ、ダイヤモンドなどのような多
結晶（polycrystal ）材料が用いられている。
高集積化、及び高機能化の勢いに合わせて、誘電、圧
電、超電及び磁性セラミックス材料の薄膜素子化が全世
界的に急激に行われている。このようなセラミックス材
料の素子薄膜化に使用される基板としては、半導体工程
で使用されるシリコン単結晶（silicon single crysta
l）、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3 、サファイアなどのその他
の単結晶、及びアルミナ、ダイヤモンドなどのような多
結晶（polycrystal ）材料が用いられている。
【０００３】前述した種々の素子は、素子の駆動や信号
処理のために主に金属薄膜の上に蒸着されるが、この
時、この金属薄膜の単結晶化は、その上部に蒸着される
べき電子素子の物性を画期的に向上させることができる
ものと報告されている。これまで単結晶金属薄膜は、主
に単結晶基板の上で成長されてきた。しかし、このよう
な場合、基板との格子不整合（lattice mismatch）によ
る問題（残留応力発生、基板との隔離、界面特性の変化
など）を完全に避けることができない。又、一般的に使
用されるＳｉ基板を使用することができず、ＭｇＯ、Ｓ
ｒＴｉＯ3 、Ｓａｐｐｈｉｒｅ等のような酸化物単結晶
基板を使用することにより、素子集積化に多くの問題を
もたらした。
処理のために主に金属薄膜の上に蒸着されるが、この
時、この金属薄膜の単結晶化は、その上部に蒸着される
べき電子素子の物性を画期的に向上させることができる
ものと報告されている。これまで単結晶金属薄膜は、主
に単結晶基板の上で成長されてきた。しかし、このよう
な場合、基板との格子不整合（lattice mismatch）によ
る問題（残留応力発生、基板との隔離、界面特性の変化
など）を完全に避けることができない。又、一般的に使
用されるＳｉ基板を使用することができず、ＭｇＯ、Ｓ
ｒＴｉＯ3 、Ｓａｐｐｈｉｒｅ等のような酸化物単結晶
基板を使用することにより、素子集積化に多くの問題を
もたらした。
【０００４】一方、金属／非金属材料のバルク（bulk）
単結晶製造方法としては、チョクラルスキー（Czochral
ski）成長法、フローティングゾーン（Floating zone）
成長法、又は溶融成長法（melt-growth ）などが使用さ
れている。しかし、薄膜単結晶成長の場合は、バルクの
ような単結晶成長方法を使用することができず、基板と
のエピタクシ関係を利用する方法が主に使用される。こ
のような単結晶基板を使用する場合、エピタクシ関係の
以外に、単結晶基板とその上に成長させようとする物質
の格子常数との一致が非常に重要な要因となり、２つの
物質の格子常数の差異が約１５％以上になると、単結晶
薄膜を成長させることができない。結局、単結晶薄膜を
得るためには、蒸着物質によって基板の種類が制限さ
れ、蒸着方法においても、分子ビームエピタクシ（mole
cular beam epitaxy）のような高価の装備を使用した制
限的な蒸着方法を使用することにより、その費用が増大
する問題がある。
単結晶製造方法としては、チョクラルスキー（Czochral
ski）成長法、フローティングゾーン（Floating zone）
成長法、又は溶融成長法（melt-growth ）などが使用さ
れている。しかし、薄膜単結晶成長の場合は、バルクの
ような単結晶成長方法を使用することができず、基板と
のエピタクシ関係を利用する方法が主に使用される。こ
のような単結晶基板を使用する場合、エピタクシ関係の
以外に、単結晶基板とその上に成長させようとする物質
の格子常数との一致が非常に重要な要因となり、２つの
物質の格子常数の差異が約１５％以上になると、単結晶
薄膜を成長させることができない。結局、単結晶薄膜を
得るためには、蒸着物質によって基板の種類が制限さ
れ、蒸着方法においても、分子ビームエピタクシ（mole
cular beam epitaxy）のような高価の装備を使用した制
限的な蒸着方法を使用することにより、その費用が増大
する問題がある。
【０００５】又、金属薄膜を各種素子の下部電極として
使用する場合、その結晶学的特性は、その上に形成され
る物質の優先配向方位や微細構造などに影響を与え、こ
れは製造された素子の特性に影響を与える。即ち、酸化
物薄膜を金属薄膜の上に蒸着するとき、酸化物薄膜の核
生成は、エネルギー障壁が最も低い金属薄膜の粒界や欠
陥位置（defect site）で形成される。従って、粒界の
存在有無や密度などは、酸化物薄膜の微細構造と優先配
向に影響を及ぼし、最終的には、素子の物性に影響を及
ぼす。従って、当該技術分野では、電極或いは基板とし
て利用される金属薄膜を特定の方向の単結晶になるよう
に調節することにより、その上に形成される酸化物薄膜
の結晶性及び微細構造が調節出来、素子の性能を向上さ
せる効果が期待される。
使用する場合、その結晶学的特性は、その上に形成され
る物質の優先配向方位や微細構造などに影響を与え、こ
れは製造された素子の特性に影響を与える。即ち、酸化
物薄膜を金属薄膜の上に蒸着するとき、酸化物薄膜の核
生成は、エネルギー障壁が最も低い金属薄膜の粒界や欠
陥位置（defect site）で形成される。従って、粒界の
存在有無や密度などは、酸化物薄膜の微細構造と優先配
向に影響を及ぼし、最終的には、素子の物性に影響を及
ぼす。従って、当該技術分野では、電極或いは基板とし
て利用される金属薄膜を特定の方向の単結晶になるよう
に調節することにより、その上に形成される酸化物薄膜
の結晶性及び微細構造が調節出来、素子の性能を向上さ
せる効果が期待される。
【０００６】このような理由にて単結晶金属電極を形成
させようとする努力は、多くの研究者によりなされてき
たが、現在までは、ＭｇＯ、サファイアのような単結晶
基板を利用するか、又は基板とエピタクシ関係を有する
中間層を製造する方法などが使用されてきた。しかし、
ＭｇＯのような単結晶基板を使用して、ある薄膜素子を
製造しようとする場合は、一般的に多く開発されている
シリコン集積回路製造工程との適合性が大変劣り、基板
自体の加工上、難しい点が多いため、実際の素子製造に
ＭｇＯ単結晶基板を使用するということは、現実性がな
いものと見なされ、中間層を使用する場合も、工程が複
雑になり、得られた金属薄膜は、単結晶粒子ではなく、
一方向に優先配向された薄膜になるため、酸化物薄膜の
物性制御には限界がある。従って、現在までは、エピタ
クシ関係を有しない一般の基板の上に薄膜の平均粒子大
きさに対する厚さの比が５０を超える巨大粒子大きさを
有する単結晶巨大金属粒子を成長する方法は、報告され
ていない実情である。
させようとする努力は、多くの研究者によりなされてき
たが、現在までは、ＭｇＯ、サファイアのような単結晶
基板を利用するか、又は基板とエピタクシ関係を有する
中間層を製造する方法などが使用されてきた。しかし、
ＭｇＯのような単結晶基板を使用して、ある薄膜素子を
製造しようとする場合は、一般的に多く開発されている
シリコン集積回路製造工程との適合性が大変劣り、基板
自体の加工上、難しい点が多いため、実際の素子製造に
ＭｇＯ単結晶基板を使用するということは、現実性がな
いものと見なされ、中間層を使用する場合も、工程が複
雑になり、得られた金属薄膜は、単結晶粒子ではなく、
一方向に優先配向された薄膜になるため、酸化物薄膜の
物性制御には限界がある。従って、現在までは、エピタ
クシ関係を有しない一般の基板の上に薄膜の平均粒子大
きさに対する厚さの比が５０を超える巨大粒子大きさを
有する単結晶巨大金属粒子を成長する方法は、報告され
ていない実情である。
【０００７】図１（ａ）は、従来の技術による単結晶金
属薄膜を製造するための方法である。図１（ａ）から、
格子不整合（lattice mismatch）が１５％以内の単結晶
基板１００の上に金属薄膜１０１が蒸着する場合、単結
晶金属薄膜を得られることが分かる。しかし、このよう
な場合、基板として使用される物質は、金属薄膜と化合
物を形成してはならない。しかし、Ｓｉ単結晶の場合、
多くの金属とシリサイド（silicide）を形成して金属薄
膜の単結晶成長を妨害するものと知られている。
属薄膜を製造するための方法である。図１（ａ）から、
格子不整合（lattice mismatch）が１５％以内の単結晶
基板１００の上に金属薄膜１０１が蒸着する場合、単結
晶金属薄膜を得られることが分かる。しかし、このよう
な場合、基板として使用される物質は、金属薄膜と化合
物を形成してはならない。しかし、Ｓｉ単結晶の場合、
多くの金属とシリサイド（silicide）を形成して金属薄
膜の単結晶成長を妨害するものと知られている。
【０００８】図１（ｂ）は、従来の又他の技術による単
結晶金属薄膜を製造するための方法であって、単結晶基
板と化合物を形成するか、又は格子不整合が大きい場
合、中間層１０２を使用することを示す。このような場
合、中間層１０２は、金属薄膜とエピタクシ関係を有
し、格子不整合は小さいべきである。
結晶金属薄膜を製造するための方法であって、単結晶基
板と化合物を形成するか、又は格子不整合が大きい場
合、中間層１０２を使用することを示す。このような場
合、中間層１０２は、金属薄膜とエピタクシ関係を有
し、格子不整合は小さいべきである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、金属薄膜の平均粒子大きさに対する厚さの比が５０
が超える巨大粒子大きさを有する単結晶巨大粒子からな
る金属薄膜の製造方法を提供することである。
は、金属薄膜の平均粒子大きさに対する厚さの比が５０
が超える巨大粒子大きさを有する単結晶巨大粒子からな
る金属薄膜の製造方法を提供することである。
【００１０】本発明の他の目的は、基板の種類及び蒸着
方法によらず、金属薄膜の平均粒子大きさに対する厚さ
の比が５０を超える巨大粒子大きさを有する単結晶巨大
粒子からなる金属薄膜の製造方法を提供することであ
る。
方法によらず、金属薄膜の平均粒子大きさに対する厚さ
の比が５０を超える巨大粒子大きさを有する単結晶巨大
粒子からなる金属薄膜の製造方法を提供することであ
る。
【００１１】本発明の又他の目的は、一定の配向面を有
しながら、金属薄膜の平均粒子大きさに対する厚さの比
が５０を超える巨大粒子大きさを有する単結晶巨大粒子
からなる金属薄膜の製造方法を提供することである。
しながら、金属薄膜の平均粒子大きさに対する厚さの比
が５０を超える巨大粒子大きさを有する単結晶巨大粒子
からなる金属薄膜の製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記のような目的は、本
発明の特徴的な技術的構成により達成される。本発明に
よると、基板上に蒸着されるべき金属薄膜の表面エネル
ギー、粒界エネルギー或いは内部応力エネルギーを変化
させるために、不活性ガスであるアルゴンに所定の添加
ガス成分が含まれた雰囲気で前記金属薄膜を前記基板上
に蒸着する第１段階と、前記第１段階による結果物を、
前記添加ガス成分が含有されている前記金属薄膜の粒成
長が可能な適合した温度で熱処理する第２段階とを含む
ことを特徴とする。
発明の特徴的な技術的構成により達成される。本発明に
よると、基板上に蒸着されるべき金属薄膜の表面エネル
ギー、粒界エネルギー或いは内部応力エネルギーを変化
させるために、不活性ガスであるアルゴンに所定の添加
ガス成分が含まれた雰囲気で前記金属薄膜を前記基板上
に蒸着する第１段階と、前記第１段階による結果物を、
前記添加ガス成分が含有されている前記金属薄膜の粒成
長が可能な適合した温度で熱処理する第２段階とを含む
ことを特徴とする。
【００１３】本発明に対する理解を容易にするために説
明すると、金属／セラミックス材料は、熱処理過程で材
料の全体エネルギーを減らすために粒成長をする。この
ような粒成長において、粒子の大きさによる界面エネル
ギーと内部応力エネルギーの減少が主な駆動力になる。
薄膜の場合には、このような界面、応力エネルギーと共
に、全体嵩当り占める表面の増加による表面エネルギー
の異方性も又粒成長の駆動力になる。界面エネルギー減
少のような一般的な粒成長の駆動力では、厚さに対する
粒子の大きさが２〜３倍程度になる粒成長を起こすこと
ができ、表面エネルギーの異方性や応力エネルギーのよ
うな駆動力では、特定の方向の一部の粒子を選択的に成
長させることができる。
明すると、金属／セラミックス材料は、熱処理過程で材
料の全体エネルギーを減らすために粒成長をする。この
ような粒成長において、粒子の大きさによる界面エネル
ギーと内部応力エネルギーの減少が主な駆動力になる。
薄膜の場合には、このような界面、応力エネルギーと共
に、全体嵩当り占める表面の増加による表面エネルギー
の異方性も又粒成長の駆動力になる。界面エネルギー減
少のような一般的な粒成長の駆動力では、厚さに対する
粒子の大きさが２〜３倍程度になる粒成長を起こすこと
ができ、表面エネルギーの異方性や応力エネルギーのよ
うな駆動力では、特定の方向の一部の粒子を選択的に成
長させることができる。
【００１４】薄膜の厚さが薄いほど、表面エネルギーの
異方性は、大きな役割をして、ＦＣＣ金属薄膜の場合、
（１１１）配向面を有する粒成長を誘導することができ
る。反面、蒸着条件により金属薄膜に大きなストレイン
（strain）エネルギーが印加される場合、ストレインエ
ネルギーを減少させることができる（２００）配向面を
有する選択的粒成長などが報告されたことがある。しか
し、このような一般的な駆動力では、全体薄膜において
一部の粒子のみ成長し、粒子の大きさも又制限される。
異方性は、大きな役割をして、ＦＣＣ金属薄膜の場合、
（１１１）配向面を有する粒成長を誘導することができ
る。反面、蒸着条件により金属薄膜に大きなストレイン
（strain）エネルギーが印加される場合、ストレインエ
ネルギーを減少させることができる（２００）配向面を
有する選択的粒成長などが報告されたことがある。しか
し、このような一般的な駆動力では、全体薄膜において
一部の粒子のみ成長し、粒子の大きさも又制限される。
【００１５】以下、添付の図面を参照して本発明の望ま
しい実施例を説明する。このような説明により本発明の
技術的特徴は容易に理解できるはずである。図２（ａ）
は、本発明による単結晶巨大粒子からなる金属薄膜の製
造方法を示す。図２（ａ）を参照すると、既に設けられ
た基板２００の上に電子素子の駆動や信号処理用の金属
薄膜２０１が蒸着される。このような蒸着は、金属薄膜
の表面エネルギー、粒界エネルギー或いは内部応力エネ
ルギーを変化させるために、不活性ガスであるアルゴン
に所定の添加ガス成分が含まれた雰囲気で遂行される。
しい実施例を説明する。このような説明により本発明の
技術的特徴は容易に理解できるはずである。図２（ａ）
は、本発明による単結晶巨大粒子からなる金属薄膜の製
造方法を示す。図２（ａ）を参照すると、既に設けられ
た基板２００の上に電子素子の駆動や信号処理用の金属
薄膜２０１が蒸着される。このような蒸着は、金属薄膜
の表面エネルギー、粒界エネルギー或いは内部応力エネ
ルギーを変化させるために、不活性ガスであるアルゴン
に所定の添加ガス成分が含まれた雰囲気で遂行される。
【００１６】ここで、基板２００は、その上部に蒸着さ
れる金属薄膜２０１の物質と反応しない条件なら、非晶
質であるか、或いは格子不整合が１５％以上の単結晶基
板のいずれもよい。一方、本発明で基板に添加ガスが含
まれた金属薄膜２０１を蒸着する工程としては、ＤＣ／
ＲＦマグネトロンスパッタリング、ＤＣ／ＲＦスパッタ
リング、有機金属化学蒸着法（Metal Organic Chemical
Vapor Deposition ）、真空蒸着法（vacuum evaporati
on）、レーザー蒸着法（laser ablation）、部分イオン
化蒸着法（partially ionized beam deposition ）、電
気メッキ法（electroplating）の何れか一つが使用され
ることができる。前記のように蒸着された結果物は、金
属薄膜２０１の粒成長が可能な温度Ｔ／Ｔm ＞０．５Ｔ
（Ｔ：熱処理温度、Ｔm ：金属の融点）で熱処理され
る。
れる金属薄膜２０１の物質と反応しない条件なら、非晶
質であるか、或いは格子不整合が１５％以上の単結晶基
板のいずれもよい。一方、本発明で基板に添加ガスが含
まれた金属薄膜２０１を蒸着する工程としては、ＤＣ／
ＲＦマグネトロンスパッタリング、ＤＣ／ＲＦスパッタ
リング、有機金属化学蒸着法（Metal Organic Chemical
Vapor Deposition ）、真空蒸着法（vacuum evaporati
on）、レーザー蒸着法（laser ablation）、部分イオン
化蒸着法（partially ionized beam deposition ）、電
気メッキ法（electroplating）の何れか一つが使用され
ることができる。前記のように蒸着された結果物は、金
属薄膜２０１の粒成長が可能な温度Ｔ／Ｔm ＞０．５Ｔ
（Ｔ：熱処理温度、Ｔm ：金属の融点）で熱処理され
る。
【００１７】図２（ｂ）は、前述した本発明による製造
方法のうち、中間層を使用した場合を示す図面である。
図２（ｂ）において、シリコン基板２０３と金属薄膜２
０１との間には、熱酸化膜２０４が介在されている。こ
の熱酸化膜２０４は、シリコン基板２０３と金属薄膜２
０１間のシリサイド（silicide）形成を防止するための
ものである。この場合、熱酸化膜２０４は、非晶質であ
って、蒸着される金属薄膜と何らのエピタクシ関係（ep
itaxy relation）を有さなくても良い。このような実施
例は、中間層２０４が介在されている点を除き、添加ガ
スが含まれた雰囲気で金属薄膜２０１の蒸着がなされた
後に熱処理される工程は、図２ａの実施例と同一であ
る。
方法のうち、中間層を使用した場合を示す図面である。
図２（ｂ）において、シリコン基板２０３と金属薄膜２
０１との間には、熱酸化膜２０４が介在されている。こ
の熱酸化膜２０４は、シリコン基板２０３と金属薄膜２
０１間のシリサイド（silicide）形成を防止するための
ものである。この場合、熱酸化膜２０４は、非晶質であ
って、蒸着される金属薄膜と何らのエピタクシ関係（ep
itaxy relation）を有さなくても良い。このような実施
例は、中間層２０４が介在されている点を除き、添加ガ
スが含まれた雰囲気で金属薄膜２０１の蒸着がなされた
後に熱処理される工程は、図２ａの実施例と同一であ
る。
【００１８】図２（ｃ）は、本発明による製造方法のう
ち、ドットマスクを使用した場合を示す図面である。図
２（ｃ）に示したように、図２（ａ）のような本発明の
工程を適用するにおいて、ドットマスク（dot mask）を
使用して選択的に金属薄膜２０４を蒸着することができ
る。この時、図７のように一つの粒子からなる単結晶金
属薄膜を得ることができる。
ち、ドットマスクを使用した場合を示す図面である。図
２（ｃ）に示したように、図２（ａ）のような本発明の
工程を適用するにおいて、ドットマスク（dot mask）を
使用して選択的に金属薄膜２０４を蒸着することができ
る。この時、図７のように一つの粒子からなる単結晶金
属薄膜を得ることができる。
【００１９】一方、前述した図２（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）のような本発明により製造された金属薄膜は、そ
の平均粒子大きさに対する厚さの比が５０以上になる巨
大単結晶粒子からなる。その理由を説明すると、本発明
の図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のように金属薄膜蒸着
時に添加ガスが含まれる場合、添加ガスの反応性及び原
子の大きさにより金属薄膜の表面エネルギー、粒界エネ
ルギー及び格子内への吸着や化合物を形成するようにな
る。このような添加ガスの金属薄膜への吸着及び化合物
形成により金属薄膜の表面エネルギー、粒界エネルギ
ー、応力エネルギーの変化が発生し、これらは後熱処理
過程で金属薄膜の粒成長に大きな影響を及ぼすためであ
る。
（ｃ）のような本発明により製造された金属薄膜は、そ
の平均粒子大きさに対する厚さの比が５０以上になる巨
大単結晶粒子からなる。その理由を説明すると、本発明
の図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のように金属薄膜蒸着
時に添加ガスが含まれる場合、添加ガスの反応性及び原
子の大きさにより金属薄膜の表面エネルギー、粒界エネ
ルギー及び格子内への吸着や化合物を形成するようにな
る。このような添加ガスの金属薄膜への吸着及び化合物
形成により金属薄膜の表面エネルギー、粒界エネルギ
ー、応力エネルギーの変化が発生し、これらは後熱処理
過程で金属薄膜の粒成長に大きな影響を及ぼすためであ
る。
【００２０】図３（ａ）は、本発明により製造された金
属薄膜上に蒸着された電子素子を示す。即ち、図３
（ａ）は、前述した図２（ｂ）の結果物の上に酸化物薄
膜３０１と、上部電極３０２を蒸着して介在したもので
ある。この場合、酸化物薄膜３０１は、本発明により製
造された下部電極の金属薄膜２０１の上に蒸着されるこ
とにより、核生成挙動、微細構造及び優先配向性などに
影響を受け、最終的に電気的物性の増進が期待される。
属薄膜上に蒸着された電子素子を示す。即ち、図３
（ａ）は、前述した図２（ｂ）の結果物の上に酸化物薄
膜３０１と、上部電極３０２を蒸着して介在したもので
ある。この場合、酸化物薄膜３０１は、本発明により製
造された下部電極の金属薄膜２０１の上に蒸着されるこ
とにより、核生成挙動、微細構造及び優先配向性などに
影響を受け、最終的に電気的物性の増進が期待される。
【００２１】図３（ｂ）は、本発明により製造された単
結晶巨大粒子からなる金属薄膜上にドットマスクを使用
して蒸着された電子素子を示す図面である。即ち、図３
（ｂ）は、前述した図２（ｃ）の上に酸化物薄膜３０１
と上部電極３０２をドットマスクを使用して蒸着したも
のである。
結晶巨大粒子からなる金属薄膜上にドットマスクを使用
して蒸着された電子素子を示す図面である。即ち、図３
（ｂ）は、前述した図２（ｃ）の上に酸化物薄膜３０１
と上部電極３０２をドットマスクを使用して蒸着したも
のである。
【００２２】図４は、本発明により製造された白金薄膜
のＸＲＤパターンである。図４から、基板に垂直方向の
面間距離を示す３９．６°付近の白金（１１１）配向面
のみ観察され、幅が狭いことから見て、白金薄膜が（１
１１）配向面を有する粒子であることが分かる。
のＸＲＤパターンである。図４から、基板に垂直方向の
面間距離を示す３９．６°付近の白金（１１１）配向面
のみ観察され、幅が狭いことから見て、白金薄膜が（１
１１）配向面を有する粒子であることが分かる。
【００２３】図５（ａ）は、本発明により製造された
（１１１）配向面を有する白金単結晶薄膜のエッチング
パターン写真である。図５（ａ）をみると、単結晶内の
エッチングパターンの方向が一定であることから見て、
本発明による白金単結晶薄膜は、（１１１）配向面を有
する単一粒子であることが分かる。
（１１１）配向面を有する白金単結晶薄膜のエッチング
パターン写真である。図５（ａ）をみると、単結晶内の
エッチングパターンの方向が一定であることから見て、
本発明による白金単結晶薄膜は、（１１１）配向面を有
する単一粒子であることが分かる。
【００２４】図５（ｂ）は、本発明により製造された
（２００）配向面を有する白金単結晶薄膜のエッチング
パターン写真である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の（１
１１）配向面を有する単結晶粒子とは異なって、矩形の
エッチングパターンを示し、やはりエッチング方向が一
定であることを示している。図５（ａ）及び（ｂ）に示
されているように、本発明による単結晶粒子は、粒子の
配向性を所望の方向に調節することができる。
（２００）配向面を有する白金単結晶薄膜のエッチング
パターン写真である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の（１
１１）配向面を有する単結晶粒子とは異なって、矩形の
エッチングパターンを示し、やはりエッチング方向が一
定であることを示している。図５（ａ）及び（ｂ）に示
されているように、本発明による単結晶粒子は、粒子の
配向性を所望の方向に調節することができる。
【００２５】図６（ａ）、（ｂ）は、本発明により得ら
れた単結晶粒子の光学顕微鏡写真で１μｍ厚さで１ｍｍ
以上の粒子の大きさを示す。
れた単結晶粒子の光学顕微鏡写真で１μｍ厚さで１ｍｍ
以上の粒子の大きさを示す。
【００２６】図７は、本発明によりドットマスクを利用
して製作された０．８×０．９ｍｍ 2 の金属薄膜の光学
顕微鏡写真であって、その粒界面が観察されず、図４の
ＸＲＤパターンから見られるように、（１１１）配向面
を有する単一粒子からなることが分かる。
して製作された０．８×０．９ｍｍ 2 の金属薄膜の光学
顕微鏡写真であって、その粒界面が観察されず、図４の
ＸＲＤパターンから見られるように、（１１１）配向面
を有する単一粒子からなることが分かる。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の利点及び効果を立証するため
に、具体的な実施例に基づいて本発明を説明する。実施例１ シリコン基板上にシリコン熱酸化層を形成し、前記シリ
コン熱酸化層の上面に１μｍの白金薄膜を形成した。シ
リコン熱酸化層は、非晶質層であって白金とは何らのエ
ピタクシ関係を有しない。 蒸着方法：ＤＣマグネトロンスパッタリング法 雰囲気：Ａｒ＋Ｏ2 （Ａｒ／Ｏ2 の分圧比：１０％） 基板温度：常温 厚さ：１μｍ 後熱処理：１，０００℃で１時間 結果的に、図６（ａ）、（ｂ）に示されているように、
平均粒子の大きさに対する厚さの比が１００を超える単
結晶粒子からなる白金薄膜が得られた。
に、具体的な実施例に基づいて本発明を説明する。実施例１ シリコン基板上にシリコン熱酸化層を形成し、前記シリ
コン熱酸化層の上面に１μｍの白金薄膜を形成した。シ
リコン熱酸化層は、非晶質層であって白金とは何らのエ
ピタクシ関係を有しない。 蒸着方法：ＤＣマグネトロンスパッタリング法 雰囲気：Ａｒ＋Ｏ2 （Ａｒ／Ｏ2 の分圧比：１０％） 基板温度：常温 厚さ：１μｍ 後熱処理：１，０００℃で１時間 結果的に、図６（ａ）、（ｂ）に示されているように、
平均粒子の大きさに対する厚さの比が１００を超える単
結晶粒子からなる白金薄膜が得られた。
【００２８】実施例２ シリコン基板上にシリコン熱酸化層を形成し、前記シリ
コン熱酸化層の上面に１μｍの白金薄膜を形成した。シ
リコン熱酸化層は、非晶質層であって白金とは何らのエ
ピタクシ関係を有しない。白金蒸着時、マスクを利用し
て、０．８×０．９ｍｍ2 の矩形ドット（dot ）を形成
し、１，０００℃で、１時間熱処理した。 蒸着方法：ＤＣマグネトロンスパッタリング法 雰囲気：Ａｒ＋Ｏ2 （Ａｒ／Ｏ2 の分圧比：１０％） 基板温度：常温 後熱処理：１，０００℃で１時間 厚さ：１μｍ 図７に示されているように、単一粒子からなる白金単結
晶粒子が得られた。
コン熱酸化層の上面に１μｍの白金薄膜を形成した。シ
リコン熱酸化層は、非晶質層であって白金とは何らのエ
ピタクシ関係を有しない。白金蒸着時、マスクを利用し
て、０．８×０．９ｍｍ2 の矩形ドット（dot ）を形成
し、１，０００℃で、１時間熱処理した。 蒸着方法：ＤＣマグネトロンスパッタリング法 雰囲気：Ａｒ＋Ｏ2 （Ａｒ／Ｏ2 の分圧比：１０％） 基板温度：常温 後熱処理：１，０００℃で１時間 厚さ：１μｍ 図７に示されているように、単一粒子からなる白金単結
晶粒子が得られた。
【００２９】前記実施例から、金属薄膜を形成するにお
いて、金属薄膜と何らのエピタクシ関係を有しない基板
を使用する場合にも、本発明の方法による金属薄膜を形
成するとき、薄膜の平均粒子大きさに対する厚さの比が
５０を超える巨大粒子大きさを有する単結晶金属粒子を
形成することができた。
いて、金属薄膜と何らのエピタクシ関係を有しない基板
を使用する場合にも、本発明の方法による金属薄膜を形
成するとき、薄膜の平均粒子大きさに対する厚さの比が
５０を超える巨大粒子大きさを有する単結晶金属粒子を
形成することができた。
【００３０】
【発明の効果】前記のような本発明の構成によると、金
属薄膜の表面エネルギー、粒界エネルギー及び応力エネ
ルギーの変化を誘導して蒸着し、熱処理過程で粒成長の
駆動力を制御すると、薄膜の平均粒子大きさに対する厚
さの比が５０を超える巨大粒子大きさを有する単結晶金
属薄膜を製造することができる。又、このような本発明
の製造技術は、酸化物薄膜を利用した電気電子素子に利
用することができ、従来の技術に比して、基板の種類或
いは蒸着方法に大きく依存しないため、安価で容易く金
属単結晶薄膜を成長させることができる効果がある。
属薄膜の表面エネルギー、粒界エネルギー及び応力エネ
ルギーの変化を誘導して蒸着し、熱処理過程で粒成長の
駆動力を制御すると、薄膜の平均粒子大きさに対する厚
さの比が５０を超える巨大粒子大きさを有する単結晶金
属薄膜を製造することができる。又、このような本発明
の製造技術は、酸化物薄膜を利用した電気電子素子に利
用することができ、従来の技術に比して、基板の種類或
いは蒸着方法に大きく依存しないため、安価で容易く金
属単結晶薄膜を成長させることができる効果がある。
【００３１】以上、本発明の望ましい実施例について説
明したが、本発明は、必ずこのような実施例に限られる
ものではなく、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変
更及び変形実施例があり得る。従って、本発明の技術的
範囲は、特許請求の範囲により判断されなければならな
い。
明したが、本発明は、必ずこのような実施例に限られる
ものではなく、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変
更及び変形実施例があり得る。従って、本発明の技術的
範囲は、特許請求の範囲により判断されなければならな
い。
【図１】従来の技術による単結晶金属薄膜の製造方法を
示す図である。
示す図である。
【図２】（ａ）は、本発明による単結晶巨大粒子からな
る金属薄膜の製造方法を示す図、（ｂ）は、本発明によ
る製造方法のうち、中間層を使用した場合を示す図、
（ｃ）は、本発明による製造方法のうち、ドットマスク
（dot mask）を使用した場合を示す図である。
る金属薄膜の製造方法を示す図、（ｂ）は、本発明によ
る製造方法のうち、中間層を使用した場合を示す図、
（ｃ）は、本発明による製造方法のうち、ドットマスク
（dot mask）を使用した場合を示す図である。
【図３】（ａ）は、本発明により製造された金属薄膜上
に蒸着された電子素子を示す図、（ｂ）は、本発明によ
り製造された金属薄膜上にドットマスク（dot mask）を
使用して蒸着された電子素子を示す図である。
に蒸着された電子素子を示す図、（ｂ）は、本発明によ
り製造された金属薄膜上にドットマスク（dot mask）を
使用して蒸着された電子素子を示す図である。
【図４】本発明により製造された白金単結晶薄膜のＸＲ
Ｄパターンの微細構造を示すグラフである。
Ｄパターンの微細構造を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、本発明により製造された（１１１）
配向面を有する白金単結晶のエッチングパターンを示す
光学顕微鏡写真、（ｂ）は、本発明により製造された
（２００）配向面を有する白金単結晶のエッチングパタ
ーンを示す光学顕微鏡写真である。
配向面を有する白金単結晶のエッチングパターンを示す
光学顕微鏡写真、（ｂ）は、本発明により製造された
（２００）配向面を有する白金単結晶のエッチングパタ
ーンを示す光学顕微鏡写真である。
【図６】本発明により製造された白金単結晶薄膜の光学
顕微鏡写真である。
顕微鏡写真である。
【図７】本発明によりドットマスク（dot mask）を利用
して製造された白金単結晶粒子の光学顕微鏡写真であ
る。
して製造された白金単結晶粒子の光学顕微鏡写真であ
る。
２００：基板 ２０１：金属薄膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｓ (72)発明者 禹 賢延 大韓民國京畿道安養市東安區坪村洞933番 地 クンマエウルアパート 207棟 801號 (72)発明者 金 承賢 大韓民國ソウル特別市龍山區東部二村洞 301−162番地 現代アパート 33棟 1110 號 (72)発明者 河 朝雄 大韓民國ソウル特別市松坡區バンギドン オリンピックアパート 101棟 904號 (72)発明者 尹 義▲しゅん▼ 大韓民國ソウル特別市江南區開浦洞649番 地 慶南アパート １棟 809號 Ｆターム(参考） 4K029 BA01 BA03 BA04 BA05 BA08 BA12 BA13 BA16 BA17 BB09 CA01 CA03 CA05 DB20 GA01 4K030 AA01 AA11 AA14 AA18 BA01 BA02 BA14 BA17 BA18 BA20 BB02 DA09 4M104 AA01 BB02 BB04 BB05 BB06 BB07 BB08 BB09 BB13 BB14 BB17 BB18 DD34 DD35 DD37 DD43
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に蒸着されるべき金属薄膜の表面
エネルギー、粒界エネルギー或いは内部応力エネルギー
を変化させるために、不活性ガスであるアルゴンに所定
の添加ガス成分が含まれた雰囲気で前記金属薄膜を前記
基板上に蒸着する第１段階と、 前記第１段階による結果物を前記添加ガス成分が含有さ
れている前記金属薄膜の粒成長が可能な適合した温度で
熱処理する第２段階と、 を含むことを特徴とする単結晶巨大粒子からなる金属薄
膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記金属薄膜の表面エネルギー、粒界エ
ネルギー或いは内部応力エネルギーの変化は、蒸着時に
前記添加ガスが前記金属薄膜への吸着、化合物形成及び
固溶などの方法によりなされることを特徴とする請求項
１に記載の単結晶巨大粒子からなる金属薄膜の製造方
法。 - 【請求項３】 前記金属薄膜の蒸着は、ＤＣ／ＲＦスパ
ッタリング、有機金属化学蒸着法、真空蒸着法、レーザ
ー蒸着法、部分イオン化蒸着法、電気メッキ法の何れか
一つによりなされることを特徴とする請求項１に記載の
単結晶巨大粒子からなる金属薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 前記添加ガス成分は、Ｏ2 、Ｎ2 ＋Ｏ
2 、Ｎ2 Ｏ、Ｃｌ，Ｎ 2 の何れか一つであることを特徴
とする請求項１に記載の単結晶巨大粒子からなる金属薄
膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記金属薄膜は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａ
ｌ，Ｎｉ、Ａｇ，Ｉｒ、Ｐｄ，Ｔｉ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗ、
Ｒｈの何れか一つであることを特徴とする請求項１に記
載の単結晶巨大粒子からなる金属薄膜の製造方法。 - 【請求項６】 前述した請求項１〜５の何れか一つの方
法により製造された平均粒子大きさに対する厚さの比が
５０以上の粒子大きさを有することを特徴とする単結晶
巨大粒子からなる金属薄膜。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2000-0044178 | 2000-07-31 | ||
| KR10-2000-0044178A KR100422333B1 (ko) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 단결정 거대 입자로 구성된 금속 박막 제조 방법 및 그 금속 박막 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002115056A true JP2002115056A (ja) | 2002-04-19 |
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ID=19680901
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