JP2506978B2 - チタン酸鉛薄膜の製造方法 - Google Patents
チタン酸鉛薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JP2506978B2 JP2506978B2 JP63207659A JP20765988A JP2506978B2 JP 2506978 B2 JP2506978 B2 JP 2506978B2 JP 63207659 A JP63207659 A JP 63207659A JP 20765988 A JP20765988 A JP 20765988A JP 2506978 B2 JP2506978 B2 JP 2506978B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- lead
- lead titanate
- plasma
- producing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、優れた焦電材料であるチタン酸鉛薄膜の製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
従来の技術 チタン酸鉛は460℃と高いキュリー温度をもち、大き
な自発分極を有するペロブスカイト型の強誘電体であ
る。また、チタン酸鉛は優れた焦電性も有するため数多
くの分野で応用が考えられ利用されている。
な自発分極を有するペロブスカイト型の強誘電体であ
る。また、チタン酸鉛は優れた焦電性も有するため数多
くの分野で応用が考えられ利用されている。
近年、電子部品の小型化の動きが強まっており、強誘
電体セラミクスも薄膜化する試みが数多くなされてい
る。チタン酸鉛は薄膜化することにより焦電型赤外セン
サ、さらにはFETあるいはバイボーラトランジスタが同
一基板上に構成されたモノリシックセンサ等への応用が
考えられるため、現在さかんに研究が行なわれている。
すでに、チタン酸鉛多結晶膜により赤外線センサが試作
され、バルクに近い特性が得られている。そしてさら
に、チタン酸鉛の自発分極がＣ軸方向に生じることを利
用するためにＣ軸配向したエピタキシャル膜がスパッタ
方により成膜されバルクの約３倍の焦電特性が得られて
いる。
電体セラミクスも薄膜化する試みが数多くなされてい
る。チタン酸鉛は薄膜化することにより焦電型赤外セン
サ、さらにはFETあるいはバイボーラトランジスタが同
一基板上に構成されたモノリシックセンサ等への応用が
考えられるため、現在さかんに研究が行なわれている。
すでに、チタン酸鉛多結晶膜により赤外線センサが試作
され、バルクに近い特性が得られている。そしてさら
に、チタン酸鉛の自発分極がＣ軸方向に生じることを利
用するためにＣ軸配向したエピタキシャル膜がスパッタ
方により成膜されバルクの約３倍の焦電特性が得られて
いる。
発明が解決しようとする課題 スパッタ方でＣ軸配向チタン酸鉛薄膜を成膜するため
には、エピタキシャル成長させる関係上下地基板を選ば
なければならず（例えば、（001）MgAl2O4,（100）MgO
など）、さらに基板温度も500℃以上と高温にしなけれ
ばならない。
には、エピタキシャル成長させる関係上下地基板を選ば
なければならず（例えば、（001）MgAl2O4,（100）MgO
など）、さらに基板温度も500℃以上と高温にしなけれ
ばならない。
本発明は上記問題点に鑑み、優れた焦電特性を示すＣ
軸配向チタン酸鉛薄膜を、300℃以下の低温でしかも下
地基板の種類には無関係に製造する方法を提供するもの
である。
軸配向チタン酸鉛薄膜を、300℃以下の低温でしかも下
地基板の種類には無関係に製造する方法を提供するもの
である。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、チタン酸鉛薄膜
の製造方法にプラズマの活性さを利用したプラズマCVD
法，電子サイクロトロン（ECR）プラズマCVD法,ECRプラ
ズマスパッタ法を用いることにより、300℃以下の低温
でＣ軸配向チタン酸鉛薄膜を成膜するという構造を備え
たものである。
の製造方法にプラズマの活性さを利用したプラズマCVD
法，電子サイクロトロン（ECR）プラズマCVD法,ECRプラ
ズマスパッタ法を用いることにより、300℃以下の低温
でＣ軸配向チタン酸鉛薄膜を成膜するという構造を備え
たものである。
作用 本発明は上記した構成の製造方法であるので、プラズ
マCVD法,ECRプラズマ法,ECRプラズマスパッタ法におい
て、成膜時の条件を選んでやることにより、優れた焦電
性を示すＣ軸配向チタン酸鉛薄膜を低温でしかも下地基
板の種類に無関係に製造できるという作用がなされる。
マCVD法,ECRプラズマ法,ECRプラズマスパッタ法におい
て、成膜時の条件を選んでやることにより、優れた焦電
性を示すＣ軸配向チタン酸鉛薄膜を低温でしかも下地基
板の種類に無関係に製造できるという作用がなされる。
実施例 以下本発明の一実施例のプラズマCVD法によるチタン
酸鉛薄膜の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
酸鉛薄膜の製造方法について図面を参照しながら説明す
る。
（実施例１） 第１図は本発明の一実施例におけるプラズマCVD装置
の概略図を示すものである。図において１は反応チャン
バー、２は電極、３は反応チャンバー内を低圧に保つた
めの排気系で、４は下地基板、５は高周波電源（13.56M
Hz）,6,7は原料の入った気化器で８はキャリアガスボン
ベ（N2）、９は反応ガスボンベ（O2）、10は基板加熱ヒ
ーターである。
の概略図を示すものである。図において１は反応チャン
バー、２は電極、３は反応チャンバー内を低圧に保つた
めの排気系で、４は下地基板、５は高周波電源（13.56M
Hz）,6,7は原料の入った気化器で８はキャリアガスボン
ベ（N2）、９は反応ガスボンベ（O2）、10は基板加熱ヒ
ーターである。
気化器６に鉛アセチルアセトナト〔Pb（C5H
7O2）２〕、７にテトラ−ｎ−プロピルオルトチタナー
ト〔（ｎ−C3H7O）4Ti〕を入れ、それぞれ130℃,125℃
に加熱し、その蒸気を窒素キャリア（流量3.2SCCM）と
ともに排気系３により減圧された反応チャンバー１内に
導入する。同時に反応ガスである酸素（流量5.8SCCM
（も導入し，プラズマを発生（電力0.3W/cm2）させ、50
分間減圧下（8.5×10-2Torr）で反応を行ない、280℃に
加熱した（100）シリコン基板上に成膜した。得られた
膜を解析すると、組成PbTiO3でペロブスカイト型の結晶
構造をしており、膜厚は２μｍで、さらにＣ軸方向に配
向していた。また、非誘電率ε＊／ε０＝92、焦電係数
γ＝3.4×10-8C/cm2K,tanδ＊＝0.01,比抵抗ρ＝9.3×1
09Ω・cmであった。
7O2）２〕、７にテトラ−ｎ−プロピルオルトチタナー
ト〔（ｎ−C3H7O）4Ti〕を入れ、それぞれ130℃,125℃
に加熱し、その蒸気を窒素キャリア（流量3.2SCCM）と
ともに排気系３により減圧された反応チャンバー１内に
導入する。同時に反応ガスである酸素（流量5.8SCCM
（も導入し，プラズマを発生（電力0.3W/cm2）させ、50
分間減圧下（8.5×10-2Torr）で反応を行ない、280℃に
加熱した（100）シリコン基板上に成膜した。得られた
膜を解析すると、組成PbTiO3でペロブスカイト型の結晶
構造をしており、膜厚は２μｍで、さらにＣ軸方向に配
向していた。また、非誘電率ε＊／ε０＝92、焦電係数
γ＝3.4×10-8C/cm2K,tanδ＊＝0.01,比抵抗ρ＝9.3×1
09Ω・cmであった。
以下同様にして、他の金属化合物や他の下地基板を用
いた場合についての結果を上記結果と合わせて第１表に
示す。
いた場合についての結果を上記結果と合わせて第１表に
示す。
なお、特許請求の範囲において、プラズマを維持する
時の圧力が1.0×103〜1.0Torrとしたのは、1.0Torr以上
だと化学蒸着の際プラズマが有効に効かないため低温で
チタン酸鉛薄膜が得られないためである。また1.0×10
-3Torr以下だと成膜速度が非常に遅くなってしまうから
である。
時の圧力が1.0×103〜1.0Torrとしたのは、1.0Torr以上
だと化学蒸着の際プラズマが有効に効かないため低温で
チタン酸鉛薄膜が得られないためである。また1.0×10
-3Torr以下だと成膜速度が非常に遅くなってしまうから
である。
（実施例２） 以下本発明の一実施例のECRプラズマCVD法によるチタ
ン酸鉛薄膜の製造方法について図面を参照しながら説明
する。
ン酸鉛薄膜の製造方法について図面を参照しながら説明
する。
第２図はECRプラズマCVD装置の概略図を示している。
図において21はECRの高密度プラズマを発生させるため
のプラズマ室、22はECRに必要な磁場を供給する電磁石
であり、23は反応室、24はマイクロ波（2.45GHz）導入
口、25はプラズマ源となるガス（酸素）の導入口、26は
下地基板、27は基板ホルダーである。28,29は原料の入
った気化器で、30はキャリアガス（N2）導入口である。
31は反応室を強制排気するためのポンプ（油回転ポンプ
およびターボ分子ポンプ）につながっている排気口であ
る。
図において21はECRの高密度プラズマを発生させるため
のプラズマ室、22はECRに必要な磁場を供給する電磁石
であり、23は反応室、24はマイクロ波（2.45GHz）導入
口、25はプラズマ源となるガス（酸素）の導入口、26は
下地基板、27は基板ホルダーである。28,29は原料の入
った気化器で、30はキャリアガス（N2）導入口である。
31は反応室を強制排気するためのポンプ（油回転ポンプ
およびターボ分子ポンプ）につながっている排気口であ
る。
まずプラズマ室21および反応室23内を1.0×10-6Torr
まで減圧して吸着ガス等を除去する。次にプラズマ室21
に導入口25からプラズマ源となる酸素（流量8.2SCCM）
を導入し、導入口24より2,45GHzのマイクロ波を400W印
加して、電磁石により磁界強度を875ガウスとすること
によりECRプラズマを発生させる。その際、電磁石22に
よる発散磁界により発生したプラズマはプラズマ室21よ
り反応室23に引き出される。また、気化器28,29にそれ
ぞれ鉛アセチルアセトナト，テトラ−ｎ−プロピルオル
トチタナートを入れておき、それぞれ120℃,115℃に加
熱し、その蒸気を窒素キャリア（流量それぞれ1.0SCC
M）とともに反応室23に導入する。導入された蒸気をプ
ラズマ室21内より引き出された活性なプラズマに触れさ
せることにより、90分間反応を行ない（100）シリコン
基板上に成膜した。
まで減圧して吸着ガス等を除去する。次にプラズマ室21
に導入口25からプラズマ源となる酸素（流量8.2SCCM）
を導入し、導入口24より2,45GHzのマイクロ波を400W印
加して、電磁石により磁界強度を875ガウスとすること
によりECRプラズマを発生させる。その際、電磁石22に
よる発散磁界により発生したプラズマはプラズマ室21よ
り反応室23に引き出される。また、気化器28,29にそれ
ぞれ鉛アセチルアセトナト，テトラ−ｎ−プロピルオル
トチタナートを入れておき、それぞれ120℃,115℃に加
熱し、その蒸気を窒素キャリア（流量それぞれ1.0SCC
M）とともに反応室23に導入する。導入された蒸気をプ
ラズマ室21内より引き出された活性なプラズマに触れさ
せることにより、90分間反応を行ない（100）シリコン
基板上に成膜した。
なお、成膜時の基板温度は80℃で一定であった。また
成膜時の真空度は4.6×104Torrであった。
成膜時の真空度は4.6×104Torrであった。
得られた膜を解析すると、組成PbTiO3でペロブスカイ
ト型結晶構造をしておりＣ軸方向に配向していた。また
膜厚は1.8μｍで、比誘電率ε＊／ε０＝85,焦電係数γ
＝3.1×10-8C/cm2K,tanδ＊＝0.02,比抵抗ρ＝1.2×10
10Ω・cmであった。
ト型結晶構造をしておりＣ軸方向に配向していた。また
膜厚は1.8μｍで、比誘電率ε＊／ε０＝85,焦電係数γ
＝3.1×10-8C/cm2K,tanδ＊＝0.02,比抵抗ρ＝1.2×10
10Ω・cmであった。
以下同様にして、他の金属化合物や他の下地基板を用
いた場合についての結果を上記結果と合わせて第２表に
示す。
いた場合についての結果を上記結果と合わせて第２表に
示す。
なお、特許請求の範囲第（５）項、第（６）項におい
て、プラズマを維持するときの圧力を1.0×10-5〜1.0×
10-2Torrとしたのは、1.0×10-5Torr以下だと反応生成
物の成膜速度が遅く実用上問題があるためであり１×10
-2Torr以上だとプラズマが有効に効かないためである。
て、プラズマを維持するときの圧力を1.0×10-5〜1.0×
10-2Torrとしたのは、1.0×10-5Torr以下だと反応生成
物の成膜速度が遅く実用上問題があるためであり１×10
-2Torr以上だとプラズマが有効に効かないためである。
発明の効果 以上述べてきたように本発明は、プラズマの活性さを
利用した成膜方法であるため、300℃以下の低温で、チ
タン酸鉛薄膜を合成できる製造方法であり、焦電材料の
分野においてきわめて有益な発明である。
利用した成膜方法であるため、300℃以下の低温で、チ
タン酸鉛薄膜を合成できる製造方法であり、焦電材料の
分野においてきわめて有益な発明である。
第１図は本発明の一実施例におけるプラズマCVD装置の
概略図、第２図は本発明の一実施例におけるECRプラズ
マCVD装置の概略図である。 １……反応チャンバー、２……電極、３……排気系、４
……下地基板、５……高周波電源、6,7……気化器、８
……キャリアガスボンベ、９……反応ガスボンベ、10…
…基板加熱ヒーター。
概略図、第２図は本発明の一実施例におけるECRプラズ
マCVD装置の概略図である。 １……反応チャンバー、２……電極、３……排気系、４
……下地基板、５……高周波電源、6,7……気化器、８
……キャリアガスボンベ、９……反応ガスボンベ、10…
…基板加熱ヒーター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−158369（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−89873（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−50167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−121119（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−136995（ＪＰ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】鉛を含む有機化合物の蒸気とチタンを含む
化合物の蒸気と酸素を、減圧プラズマ中で分解させ、対
象基板上にペロブスカイト型酸化物を化学蒸着すること
を特徴とするチタン酸鉛薄膜の製造方法。 - 【請求項２】鉛を含む有機化合物の蒸気とチタンを含む
化合物の蒸気を、電子サイクロトロン共鳴を用いて発生
させた高密度酸素プラズマを利用して分解させ、対象基
板上にペロブスカイト型酸化物を化学蒸着することを特
徴とするチタン酸鉛薄膜の製造方法。 - 【請求項３】鉛を含む化合物が、β−ジケトン金属錯
体、またはビスシクロペンタジエニル錯塩、または酢酸
塩、またはテトラフェニル鉛であることを特徴とする請
求項（１）または（２）のいずれかに記載のチタン酸鉛
薄膜の製造方法。 - 【請求項４】チタンを含む化合物が、β−ジケトン金属
錯体またはビスシクロペンタジエニル錯塩、または金属
アルコキシドであることを特徴とする請求項（１）また
は（２）のいずれかに記載のチタン酸鉛薄膜の製造方
法。 - 【請求項５】プラズマを維持するときの圧力が1.0×10
-3〜1.0Torrであることを特徴とする請求項（１）記載
のチタン酸鉛薄膜の製造方法。 - 【請求項６】プラズマを維持するときの圧力が1.0×10
-5〜1.0×10-2Torrであることを特徴とする請求項
（２）記載のチタン酸鉛薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63207659A JP2506978B2 (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | チタン酸鉛薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63207659A JP2506978B2 (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | チタン酸鉛薄膜の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1493796A Division JP2743899B2 (ja) | 1996-01-31 | 1996-01-31 | チタン酸鉛薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0257686A JPH0257686A (ja) | 1990-02-27 |
| JP2506978B2 true JP2506978B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=16543431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63207659A Expired - Lifetime JP2506978B2 (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | チタン酸鉛薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2506978B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2584519B2 (ja) * | 1989-12-29 | 1997-02-26 | 東洋インキ製造株式会社 | ペロブスカイト型複合酸化物粉末の製造方法 |
| JP2834355B2 (ja) * | 1991-11-25 | 1998-12-09 | 松下電器産業株式会社 | 強誘電体薄膜構成体の製造方法 |
| EP0607967B1 (en) * | 1993-01-20 | 2000-06-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Production of thin films of a lead titanate system |
| JP3430036B2 (ja) * | 1998-10-29 | 2003-07-28 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜の形成方法及び半導体発光素子の製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57158369A (en) * | 1981-03-26 | 1982-09-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Formation of dielectric film by plasma vapor phase method |
| JPS6050167A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | プラズマ付着装置 |
| JPS59121119A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 強誘電体薄膜の製造方法 |
| JPH064520B2 (ja) * | 1984-12-03 | 1994-01-19 | 株式会社島津製作所 | 酸化物薄膜の製造法 |
| JPS6289873A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-24 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 透明導電膜形成方法 |
-
1988
- 1988-08-22 JP JP63207659A patent/JP2506978B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0257686A (ja) | 1990-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5006363A (en) | Plasma assited MO-CVD of perooskite dalectric films | |
| US5478610A (en) | Metalorganic chemical vapor deposition of layered structure oxides | |
| US5104690A (en) | CVD thin film compounds | |
| US5431958A (en) | Metalorganic chemical vapor deposition of ferroelectric thin films | |
| JP3436617B2 (ja) | 強誘電体薄膜の製造方法 | |
| KR100457003B1 (ko) | 다상 납 게르마늄화물 막 및 퇴적 방법 | |
| JP2506978B2 (ja) | チタン酸鉛薄膜の製造方法 | |
| US5866238A (en) | Ferroelectric thin film device and its process | |
| Shimizu et al. | Growth and Characterization of Ferroelectric Pb (Zr, Ti) OM3 Thin Films by Mocvd Using A 6 Inch Single Wafer Cvd System | |
| JP3586870B2 (ja) | 配向性薄膜形成基板およびその作製方法 | |
| Li et al. | Microstructure and properties of PbZr1-xTixO3 thin films made by one and two step metalorganic chemical vapor deposition | |
| JP2743899B2 (ja) | チタン酸鉛薄膜の製造方法 | |
| JPH075310B2 (ja) | チタン酸バリウム薄膜の製造方法 | |
| JPH05145123A (ja) | 強誘電体薄膜構成体およびその製造方法 | |
| JP2543165B2 (ja) | Ｐｔｃサ―ミスタ薄膜の製造方法 | |
| KR100365038B1 (ko) | 다상 납게르마네이트막 및 퇴적 방법 | |
| JPH064520B2 (ja) | 酸化物薄膜の製造法 | |
| EP1734151A1 (en) | A method and system for metalorganic chemical vapour deposition (MOCVD) and annealing of lead germanite (PGO) thin films films | |
| US7250228B2 (en) | Yttrium-doped bismuth titanate thin film and preparation thereof | |
| JPH05299365A (ja) | Ｃｖｄ法による酸化物系誘電体薄膜の製法 | |
| Li et al. | Ferroelectric PbZr1-xTixO3 thin films made by various metalorganic chemical vapor deposition techniques | |
| Brierley et al. | An Investigation into the Growth of Lead Titanate by MOCVD Using a Pyrolytic and a Sputter Assisted Plasma Process | |
| Wang et al. | Ferroelectric Thin Films of Bismuth Titanate Prepared by MOCVD | |
| JPH06314794A (ja) | 電子デバイスおよびその製造方法 | |
| JPH06116093A (ja) | ペロブスカイト型結晶化合物薄膜の製法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080402 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090402 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090402 Year of fee payment: 13 |