JP2622362B2 - 強誘電体薄膜及びその製造方法 - Google Patents
強誘電体薄膜及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2622362B2 JP2622362B2 JP28346594A JP28346594A JP2622362B2 JP 2622362 B2 JP2622362 B2 JP 2622362B2 JP 28346594 A JP28346594 A JP 28346594A JP 28346594 A JP28346594 A JP 28346594A JP 2622362 B2 JP2622362 B2 JP 2622362B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- thin film
- pbo
- ferroelectric thin
- mgo
- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、焦電型赤外線検出素子
や圧電素子等に用いる強誘電体薄膜およびその製造方法
に関するものである。
や圧電素子等に用いる強誘電体薄膜およびその製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】強誘電体とは、物質自身の中に平行また
は反平行に並んだ永久双極子によって生じる自発分極が
電場がなくても存在し、これが外部電場により向きを反
転できるような性質の物質のことである。この性質をう
まく利用して、強誘電体材料は、焦電型赤外線検出素
子、圧電素子、電気光学特性を利用した光変調器、不揮
発性メモリー素子などの様々な電子部品に応用できる。
代表的な強誘電体の材料として、ペロブスカイト型結晶
構造の酸化物、例えばＰｂＴｉＯ3 ，Ｐｂ1-X ＬａX Ｔ
ｉ1-X/4 Ｏ3 （ＰＬＴ），ＰｂＺｒＸＴｉ1-X Ｏ3 （Ｐ
ＺＴ），ＢａＴｉＯ3 等が特によく知られている。この
うち、ＰｂＴｉＯ3 系の強誘電体は、高いキュリー温
度、大きい焦電係数、適度に小さい比誘電率、ならびに
小さい誘電損失を有することから、焦電材料として有望
視され、既にセラミックを用いた赤外線センサが実用化
されている。
は反平行に並んだ永久双極子によって生じる自発分極が
電場がなくても存在し、これが外部電場により向きを反
転できるような性質の物質のことである。この性質をう
まく利用して、強誘電体材料は、焦電型赤外線検出素
子、圧電素子、電気光学特性を利用した光変調器、不揮
発性メモリー素子などの様々な電子部品に応用できる。
代表的な強誘電体の材料として、ペロブスカイト型結晶
構造の酸化物、例えばＰｂＴｉＯ3 ，Ｐｂ1-X ＬａX Ｔ
ｉ1-X/4 Ｏ3 （ＰＬＴ），ＰｂＺｒＸＴｉ1-X Ｏ3 （Ｐ
ＺＴ），ＢａＴｉＯ3 等が特によく知られている。この
うち、ＰｂＴｉＯ3 系の強誘電体は、高いキュリー温
度、大きい焦電係数、適度に小さい比誘電率、ならびに
小さい誘電損失を有することから、焦電材料として有望
視され、既にセラミックを用いた赤外線センサが実用化
されている。
【０００３】この焦電型赤外線センサは、室温で動作
し、波長依存性がないという長所をもっている。また、
熱型赤外線センサのなかでも、感度、応答速度などの点
で優れている。
し、波長依存性がないという長所をもっている。また、
熱型赤外線センサのなかでも、感度、応答速度などの点
で優れている。
【０００４】現在、赤外線検出素子や圧電素子に用いら
れる強誘電体材料は、そのほとんどが多結晶体の磁器で
あるが、近年の電子部品の小型化に伴って、強誘電体材
料応用の電子部品も小型にすることが要求されてきてい
る。また、焦電素子は薄くすればそれだけ熱容量が下が
り、感度が増加するので、赤外線検出素子の性能向上
と、上記の小型軽量化のニーズから、高感度、高速応答
を達成する強誘電体単結晶の薄膜化が注目されている。
れる強誘電体材料は、そのほとんどが多結晶体の磁器で
あるが、近年の電子部品の小型化に伴って、強誘電体材
料応用の電子部品も小型にすることが要求されてきてい
る。また、焦電素子は薄くすればそれだけ熱容量が下が
り、感度が増加するので、赤外線検出素子の性能向上
と、上記の小型軽量化のニーズから、高感度、高速応答
を達成する強誘電体単結晶の薄膜化が注目されている。
【０００５】例えば、ｃ軸配向ＰｂＴｉＯ3 系薄膜を用
いた焦電型赤外線センサが、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，Ｖｏｌ．６１，Ｐ．４１１（１９８７）に報告さ
れている。また、特開昭５９−１３８００４号公報にみ
られるように、ＰｂＴｉＯ3 へのＬａ2 Ｏ3 の少量添加
による性能指数の改善を行なった強誘電体薄膜が提案さ
れている。また、特開昭５９−１４１４２７号公報にみ
られるように、ＰｂＴｉＯ3 へのＭｎＯ2 の少量添加に
よる性能指数および誘電損失の改善を行なった強誘電体
薄膜が提案されている。また、特開昭６１−８８４０３
号公報にみられるように、ＰｂＴｉＯ3 におけるＰｂ／
Ｔｉモル比の選択による高い電気光学効果を有し、焦電
性、圧電性を有する強誘電性ＰｂＴｉＯ3 単一相薄膜が
提案されている。また、特開平３−２４５４０６号公報
にみられるように、ＰｂＴｉＯ3 へのＭｇＯの少量添加
による高い直流抵抗率と高い焦電係数を有する強誘電体
薄膜が提案されている。
いた焦電型赤外線センサが、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，Ｖｏｌ．６１，Ｐ．４１１（１９８７）に報告さ
れている。また、特開昭５９−１３８００４号公報にみ
られるように、ＰｂＴｉＯ3 へのＬａ2 Ｏ3 の少量添加
による性能指数の改善を行なった強誘電体薄膜が提案さ
れている。また、特開昭５９−１４１４２７号公報にみ
られるように、ＰｂＴｉＯ3 へのＭｎＯ2 の少量添加に
よる性能指数および誘電損失の改善を行なった強誘電体
薄膜が提案されている。また、特開昭６１−８８４０３
号公報にみられるように、ＰｂＴｉＯ3 におけるＰｂ／
Ｔｉモル比の選択による高い電気光学効果を有し、焦電
性、圧電性を有する強誘電性ＰｂＴｉＯ3 単一相薄膜が
提案されている。また、特開平３−２４５４０６号公報
にみられるように、ＰｂＴｉＯ3 へのＭｇＯの少量添加
による高い直流抵抗率と高い焦電係数を有する強誘電体
薄膜が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような、様々の従来技術のＰｂＴｉＯ3 系材料の薄膜
形成技術においては、焦電特性や圧電特性ならびに比抵
抗、絶縁耐圧および誘電損失については、ある程度は改
善されているものの、未だ全てについて満足できる特性
を有する薄膜は得られていない。
たような、様々の従来技術のＰｂＴｉＯ3 系材料の薄膜
形成技術においては、焦電特性や圧電特性ならびに比抵
抗、絶縁耐圧および誘電損失については、ある程度は改
善されているものの、未だ全てについて満足できる特性
を有する薄膜は得られていない。
【０００７】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、高いｃ軸配向性が付与され、かつバルク結晶のよう
に分極処理をする必要がない強誘電体薄膜及びその製造
方法を提供することを目的とする。
め、高いｃ軸配向性が付与され、かつバルク結晶のよう
に分極処理をする必要がない強誘電体薄膜及びその製造
方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の強誘電体薄膜は、Ｌａを添加したチタン酸
鉛に、酸素原子と６配位の結合をするＭｇまたはＭｎを
添加して薄膜に形成した強誘電体薄膜であって、その組
成が〔（１−ｘ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋ｘ
・ＭｇＯ〕（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０５〜
０．２５）または〔（１−ｚ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ
1-y/4 Ｏ 3 ＋ｚ・ＭｎＯ 2 〕（ｙ＝０．０５〜０．２
５，ｚ＝０．００２〜０．０５）であることを特徴とす
る。
め、本発明の強誘電体薄膜は、Ｌａを添加したチタン酸
鉛に、酸素原子と６配位の結合をするＭｇまたはＭｎを
添加して薄膜に形成した強誘電体薄膜であって、その組
成が〔（１−ｘ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋ｘ
・ＭｇＯ〕（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０５〜
０．２５）または〔（１−ｚ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ
1-y/4 Ｏ 3 ＋ｚ・ＭｎＯ 2 〕（ｙ＝０．０５〜０．２
５，ｚ＝０．００２〜０．０５）であることを特徴とす
る。
【０００９】また前記構成においては、強誘電体薄膜の
結晶相が、ベロブスカイト単相であることが好ましい。
このようにすると、とくに高いｃ軸配向性が付与され、
かつバルク結晶のように分極処理をする必要がない強誘
電体薄膜を実現できる。
結晶相が、ベロブスカイト単相であることが好ましい。
このようにすると、とくに高いｃ軸配向性が付与され、
かつバルク結晶のように分極処理をする必要がない強誘
電体薄膜を実現できる。
【００１０】また前記構成においては、強誘電体薄膜の
厚さが、１００ｎｍ以上１０μｍ以下の範囲であること
が好ましい。強誘電体薄膜の厚さが、１００ｎｍ未満で
は薄すぎて絶縁を取りにくく、１０μｍを越えると成膜
時間を長く必要とするために実用的でない。
厚さが、１００ｎｍ以上１０μｍ以下の範囲であること
が好ましい。強誘電体薄膜の厚さが、１００ｎｍ未満で
は薄すぎて絶縁を取りにくく、１０μｍを越えると成膜
時間を長く必要とするために実用的でない。
【００１１】また前記構成においては、強誘電体薄膜
が、分極処理されていない薄膜（ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄
膜）であることが好ましい。従来法では通常、焦電材料
を高温・高電界条件で分極処理（ポーリング処理）する
ことが必要であるが、高温・高電界条件を用いるため、
薄膜が変質したり分解するおそれがあった。これに対し
て本発明の薄膜は分極処理が不要であるため、薄膜を安
定して保持できる。なお、前記ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
は、ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔ薄膜とも呼ばれる。
が、分極処理されていない薄膜（ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄
膜）であることが好ましい。従来法では通常、焦電材料
を高温・高電界条件で分極処理（ポーリング処理）する
ことが必要であるが、高温・高電界条件を用いるため、
薄膜が変質したり分解するおそれがあった。これに対し
て本発明の薄膜は分極処理が不要であるため、薄膜を安
定して保持できる。なお、前記ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
は、ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔ薄膜とも呼ばれる。
【００１２】また前記構成においては、強誘電体薄膜の
Ｘ線反射強度分析において、（００１）ピークの高さ
（強度）をＩ（００１）とし、Ｉ（１００）ピークの高
さ（強度）をＩ（１００）とし、α＝Ｉ（００１）／
｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１００）｝としたとき、前記強誘
電体薄膜の配向率αが、０．８５≦α≦１．００の範囲
にあることが好ましい。配向率αが、０．８５≦α≦
１．００の範囲にあることは、結晶相が高いＣ軸配向性
であることを表している。従来の通常のセラミックのチ
タン酸鉛では、（１０１）が最強のピークであり、（０
０１）方向に配向させることはできない。また、Ｃ軸方
向は分極軸であるために、この薄膜はＣ軸に配向した性
質を持っているので、成膜後の分極処理（ポーリング処
理）は不要になる。なお前記配向率αの求め方は、後記
する実施例１で説明する。配向率αは、Ｌａ，Ｍｇ及び
Ｍｎの添加量に依存して変化する。Ｍｇ及びＭｎの場
合、Ｍｇがｘ＝０．０１〜０．１０、Ｍｎがｚ＝０．０
０２〜０．０５の範囲が好ましく、配向率αが最も大き
くなるのはＭｇがｘ＝０．０２〜０．０４、Ｍｎがｚ＝
０．００５〜０．０２の範囲である。逆にＭｇがｘ＝
０．０１〜０．１０、Ｍｎがｚ＝０．００２〜０．０５
の範囲を外れると配向率αは小さくなる。またＬａの場
合は、添加料が少ないほど配向率αが大きくなる傾向に
ある。
Ｘ線反射強度分析において、（００１）ピークの高さ
（強度）をＩ（００１）とし、Ｉ（１００）ピークの高
さ（強度）をＩ（１００）とし、α＝Ｉ（００１）／
｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１００）｝としたとき、前記強誘
電体薄膜の配向率αが、０．８５≦α≦１．００の範囲
にあることが好ましい。配向率αが、０．８５≦α≦
１．００の範囲にあることは、結晶相が高いＣ軸配向性
であることを表している。従来の通常のセラミックのチ
タン酸鉛では、（１０１）が最強のピークであり、（０
０１）方向に配向させることはできない。また、Ｃ軸方
向は分極軸であるために、この薄膜はＣ軸に配向した性
質を持っているので、成膜後の分極処理（ポーリング処
理）は不要になる。なお前記配向率αの求め方は、後記
する実施例１で説明する。配向率αは、Ｌａ，Ｍｇ及び
Ｍｎの添加量に依存して変化する。Ｍｇ及びＭｎの場
合、Ｍｇがｘ＝０．０１〜０．１０、Ｍｎがｚ＝０．０
０２〜０．０５の範囲が好ましく、配向率αが最も大き
くなるのはＭｇがｘ＝０．０２〜０．０４、Ｍｎがｚ＝
０．００５〜０．０２の範囲である。逆にＭｇがｘ＝
０．０１〜０．１０、Ｍｎがｚ＝０．００２〜０．０５
の範囲を外れると配向率αは小さくなる。またＬａの場
合は、添加料が少ないほど配向率αが大きくなる傾向に
ある。
【００１３】また前記構成において、誘電体薄膜が２層
の電極に挟まれた構造であることが好ましい。焦電型赤
外線センサー用エレメントに使用するためである。また
前記構成において、強誘電体薄膜が、焦電型赤外線セン
サーの焦電材料に用いられていることが好ましい。この
用途にとくに適しているからである。
の電極に挟まれた構造であることが好ましい。焦電型赤
外線センサー用エレメントに使用するためである。また
前記構成において、強誘電体薄膜が、焦電型赤外線セン
サーの焦電材料に用いられていることが好ましい。この
用途にとくに適しているからである。
【００１４】次に本発明の強誘電体薄膜の製造方法は、
Ｌａを添加したチタン酸鉛に、酸素原子と６配位の結合
をするＭｇまたはＭｎを添加して、その組成が〔（１−
ｘ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋ｘ・ＭｇＯ〕
（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ ＝０．０５〜０．２５）
または〔（１−ｚ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋
ｚ・ＭｎＯ 2 〕（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｚ＝０．０
０２〜０．０５）である強誘電体薄膜に形成する方法で
あって、あらかじめ下地白金電極をスパッタリング法に
より形成した無機物単結晶板を基板加熱ヒーター上に設
置し、チャンバー内を排気し、基板加熱ヒーターによっ
て基板を加熱し、スパッタガスをチャンバー内に導入
し、高真空度に保ち、ターゲットに高周波電源より高周
波電力を投入してプラズマを発生させ、基板上に成膜を
行うことを特徴とする。この方法を採用することにより
効率良く合理的に本発明の強誘電体薄膜を形成できる。
Ｌａを添加したチタン酸鉛に、酸素原子と６配位の結合
をするＭｇまたはＭｎを添加して、その組成が〔（１−
ｘ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋ｘ・ＭｇＯ〕
（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ ＝０．０５〜０．２５）
または〔（１−ｚ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋
ｚ・ＭｎＯ 2 〕（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｚ＝０．０
０２〜０．０５）である強誘電体薄膜に形成する方法で
あって、あらかじめ下地白金電極をスパッタリング法に
より形成した無機物単結晶板を基板加熱ヒーター上に設
置し、チャンバー内を排気し、基板加熱ヒーターによっ
て基板を加熱し、スパッタガスをチャンバー内に導入
し、高真空度に保ち、ターゲットに高周波電源より高周
波電力を投入してプラズマを発生させ、基板上に成膜を
行うことを特徴とする。この方法を採用することにより
効率良く合理的に本発明の強誘電体薄膜を形成できる。
【００１５】前記方法においては、スパッタリング法の
ターゲットの組成が、［（１−ｗ）・｛（１−ｘ）・Ｐ
ｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・Ｐｂ
Ｏ］、及び［（１−ｗ）・｛（１−ｘ）（１−ｙ）・Ｐ
ｂＯ＋（１−ｘ）ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｘ）（１
−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］
（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０５〜０．２５，
ｗ＝０．０５〜０．４０）から選ばれる少なくとも一つ
の化合物であって、かつターゲット数が１以上であるこ
とが好ましい。本発明の組成の薄膜を形成するためであ
る。
ターゲットの組成が、［（１−ｗ）・｛（１−ｘ）・Ｐ
ｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・Ｐｂ
Ｏ］、及び［（１−ｗ）・｛（１−ｘ）（１−ｙ）・Ｐ
ｂＯ＋（１−ｘ）ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｘ）（１
−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］
（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０５〜０．２５，
ｗ＝０．０５〜０．４０）から選ばれる少なくとも一つ
の化合物であって、かつターゲット数が１以上であるこ
とが好ましい。本発明の組成の薄膜を形成するためであ
る。
【００１６】また前記方法においては、スパッタリング
法のターゲットの組成が、［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）
・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ
・ＰｂＯ］、及び［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）（１−
ｙ）・ＰｂＯ＋（１−ｚ）ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−
ｚ）（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・
ＰｂＯ］（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｚ＝０．００２〜
０．０５，ｗ＝０．０５〜０．４０）から選ばれる少な
くとも一つの化合物であって、かつターゲット数が１以
上であることが好ましい。本発明の組成の薄膜を形成す
るためである。
法のターゲットの組成が、［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）
・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ
・ＰｂＯ］、及び［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）（１−
ｙ）・ＰｂＯ＋（１−ｚ）ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−
ｚ）（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・
ＰｂＯ］（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｚ＝０．００２〜
０．０５，ｗ＝０．０５〜０．４０）から選ばれる少な
くとも一つの化合物であって、かつターゲット数が１以
上であることが好ましい。本発明の組成の薄膜を形成す
るためである。
【００１７】また前記方法においては、スパッタリング
法のターゲットの組成が、下記（Ａ）〜（Ｃ）から選ば
れるいずれか一つの組み合わせからなるターゲットを用
いることが好ましい。 （Ａ）［（１−ｗ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋
ｗ・ＰｂＯ］及び［（１−ｗ）・｛（１−ｙ）・ＰｂＯ
＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ｝＋
ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｗ＝０．０５
〜０．４０）から選ばれる少なくとも一つのターゲット
と、ＭｇＯ及びＭｇから選ばれる少なくとも一つのター
ゲットの２種類の組み合わせ。 （Ｂ）［（１−ｗ）・｛（１−ｘ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｘ
・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］及び［（１−ｗ）・｛（１−
ｘ）（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・Ｐｂ
Ｏ］（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｗ＝０．０５〜０．４
０）から選ばれる少なくとも一つのターゲットと、Ｌａ
2 Ｏ3 のターゲットの２種類の組み合わせ。 （Ｃ）［（１−ｘ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋
ｘ・ＭｇＯ］及び［（（１−ｘ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋
（１−ｘ）ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｘ）（１−ｙ／
４）・ＴｉＯ2 ＋ｘ・ＭｇＯ］（ｘ＝０．０１〜０．１
０，ｙ＝０．０５〜０．２５）から選ばれる少なくとも
一つのターゲットと、ＰｂＯのターゲットの２種類の組
み合わせ。
法のターゲットの組成が、下記（Ａ）〜（Ｃ）から選ば
れるいずれか一つの組み合わせからなるターゲットを用
いることが好ましい。 （Ａ）［（１−ｗ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋
ｗ・ＰｂＯ］及び［（１−ｗ）・｛（１−ｙ）・ＰｂＯ
＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ｝＋
ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｗ＝０．０５
〜０．４０）から選ばれる少なくとも一つのターゲット
と、ＭｇＯ及びＭｇから選ばれる少なくとも一つのター
ゲットの２種類の組み合わせ。 （Ｂ）［（１−ｗ）・｛（１−ｘ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｘ
・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］及び［（１−ｗ）・｛（１−
ｘ）（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・Ｐｂ
Ｏ］（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｗ＝０．０５〜０．４
０）から選ばれる少なくとも一つのターゲットと、Ｌａ
2 Ｏ3 のターゲットの２種類の組み合わせ。 （Ｃ）［（１−ｘ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋
ｘ・ＭｇＯ］及び［（（１−ｘ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋
（１−ｘ）ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｘ）（１−ｙ／
４）・ＴｉＯ2 ＋ｘ・ＭｇＯ］（ｘ＝０．０１〜０．１
０，ｙ＝０．０５〜０．２５）から選ばれる少なくとも
一つのターゲットと、ＰｂＯのターゲットの２種類の組
み合わせ。
【００１８】また前記方法においては、スパッタリング
法のターゲットの組成が、下記（Ｄ）〜（Ｆ）から選ば
れるいずれか一つの組み合わせからなるターゲットを用
いることが好ましい。 （Ｄ）［（１−ｗ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋
ｗ・ＰｂＯ］及び［（１−ｗ）・｛（１−ｙ）・ＰｂＯ
＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ｝＋
ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｗ＝０．０５
〜０．４０）から選ばれる少なくとも一つのターゲット
と、ＭｎＯ2 及びＭｎから選ばれる少なくとも一つのタ
ーゲットの２種類の組み合わせ。 （Ｅ）［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｚ
・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］及び［（１−ｗ）・｛（１
−ｚ）（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・Ｐ
ｂＯ］（ｚ＝０．００２〜０．０５，ｗ＝０．０５〜
０．４０）から選ばれる少なくとも一つのターゲット
と、Ｌａ2 Ｏ3 のターゲットの２種類の組み合わせ。 （Ｆ）［（１−ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋
ｚ・ＭｎＯ2 ］及び［（１−ｚ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋
（１−ｚ）ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｚ）（１−ｙ／
４）・ＴｉＯ2 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］（ｙ＝０．０５〜０．
２５，ｚ＝０．００２〜０．０５）から選ばれる少なく
とも一つのターゲットと、ＰｂＯのターゲットの２種類
の組み合わせ。
法のターゲットの組成が、下記（Ｄ）〜（Ｆ）から選ば
れるいずれか一つの組み合わせからなるターゲットを用
いることが好ましい。 （Ｄ）［（１−ｗ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋
ｗ・ＰｂＯ］及び［（１−ｗ）・｛（１−ｙ）・ＰｂＯ
＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ｝＋
ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｗ＝０．０５
〜０．４０）から選ばれる少なくとも一つのターゲット
と、ＭｎＯ2 及びＭｎから選ばれる少なくとも一つのタ
ーゲットの２種類の組み合わせ。 （Ｅ）［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｚ
・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］及び［（１−ｗ）・｛（１
−ｚ）（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・Ｐ
ｂＯ］（ｚ＝０．００２〜０．０５，ｗ＝０．０５〜
０．４０）から選ばれる少なくとも一つのターゲット
と、Ｌａ2 Ｏ3 のターゲットの２種類の組み合わせ。 （Ｆ）［（１−ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋
ｚ・ＭｎＯ2 ］及び［（１−ｚ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋
（１−ｚ）ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｚ）（１−ｙ／
４）・ＴｉＯ2 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］（ｙ＝０．０５〜０．
２５，ｚ＝０．００２〜０．０５）から選ばれる少なく
とも一つのターゲットと、ＰｂＯのターゲットの２種類
の組み合わせ。
【００１９】また前記方法においては、スパッタリング
法のターゲットの組成が、、下記（Ｇ）〜（Ｉ）から選
ばれるいずれか一つの組み合わせからなるターゲットを
用いることが好ましい。本発明の組成の薄膜を形成する
ためである。 （Ｇ）［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］及び
［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｗ・ＰｂＯ］
（ｗ＝０．０５〜０．４０）から選ばれる少なくとも一
つのターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 のターゲットと、ＭｇＯ
及びＭｇから選ばれる少なくとも一つのターゲットの３
種類の組み合わせ。 （Ｈ）［Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ］及び［（１−
ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・
ＴｉＯ2 ］（ｙ＝０．０５〜０．２５）から選ばれる少
なくとも一つのターゲットと、ＰｂＯのターゲットと、
ＭｇＯ及びＭｇから選ばれる少なくとも一つのターゲッ
トの３種類の組み合わせ。 （Ｉ）［（１−ｘ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｘ・ＭｇＯ］及び
［（１−ｘ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｘ・ＭｇＯ］
（ｘ＝０．０１〜０．１０）から選ばれる少なくとも一
つのターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 のターゲットと、ＰｂＯ
のターゲットの３種類の組み合わせ。
法のターゲットの組成が、、下記（Ｇ）〜（Ｉ）から選
ばれるいずれか一つの組み合わせからなるターゲットを
用いることが好ましい。本発明の組成の薄膜を形成する
ためである。 （Ｇ）［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］及び
［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｗ・ＰｂＯ］
（ｗ＝０．０５〜０．４０）から選ばれる少なくとも一
つのターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 のターゲットと、ＭｇＯ
及びＭｇから選ばれる少なくとも一つのターゲットの３
種類の組み合わせ。 （Ｈ）［Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ］及び［（１−
ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・
ＴｉＯ2 ］（ｙ＝０．０５〜０．２５）から選ばれる少
なくとも一つのターゲットと、ＰｂＯのターゲットと、
ＭｇＯ及びＭｇから選ばれる少なくとも一つのターゲッ
トの３種類の組み合わせ。 （Ｉ）［（１−ｘ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｘ・ＭｇＯ］及び
［（１−ｘ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｘ・ＭｇＯ］
（ｘ＝０．０１〜０．１０）から選ばれる少なくとも一
つのターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 のターゲットと、ＰｂＯ
のターゲットの３種類の組み合わせ。
【００２０】また前記方法においては、スパッタリング
法のターゲットの組成が、、下記（Ｊ）〜（Ｌ）から選
ばれるいずれか一つの組み合わせからなるターゲットを
用いることが好ましい。本発明の組成の薄膜を形成する
ためである。 （Ｊ）［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］及び
［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｗ・ＰｂＯ］
（ｗ＝０．０５〜０．４０）から選ばれる少なくとも一
つのターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 のターゲットと、ＭｎＯ
2 及びＭｎから選ばれる少なくとも一つのターゲットの
３種類の組み合わせ。 （Ｋ）［Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ］及び［（１−
ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・
ＴｉＯ2 ］（ｙ＝０．０５〜０．２５）から選ばれる少
なくとも一つのターゲットと、ＰｂＯのターゲットと、
ＭｎＯ2 及びＭｎから選ばれる少なくとも一つのターゲ
ットの３種類の組み合わせ。 （Ｌ）［（１−ｚ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］及
び［（１−ｚ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｚ・Ｍｎ
Ｏ2 ］（ｚ＝０．００２〜０．０５）から選ばれる少な
くとも一つのターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 のターゲット
と、ＰｂＯのターゲットの３種類の組み合わせ。
法のターゲットの組成が、、下記（Ｊ）〜（Ｌ）から選
ばれるいずれか一つの組み合わせからなるターゲットを
用いることが好ましい。本発明の組成の薄膜を形成する
ためである。 （Ｊ）［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］及び
［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｗ・ＰｂＯ］
（ｗ＝０．０５〜０．４０）から選ばれる少なくとも一
つのターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 のターゲットと、ＭｎＯ
2 及びＭｎから選ばれる少なくとも一つのターゲットの
３種類の組み合わせ。 （Ｋ）［Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ］及び［（１−
ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・
ＴｉＯ2 ］（ｙ＝０．０５〜０．２５）から選ばれる少
なくとも一つのターゲットと、ＰｂＯのターゲットと、
ＭｎＯ2 及びＭｎから選ばれる少なくとも一つのターゲ
ットの３種類の組み合わせ。 （Ｌ）［（１−ｚ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］及
び［（１−ｚ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｚ・Ｍｎ
Ｏ2 ］（ｚ＝０．００２〜０．０５）から選ばれる少な
くとも一つのターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 のターゲット
と、ＰｂＯのターゲットの３種類の組み合わせ。
【００２１】また前記方法においては、スパッタリング
法のターゲットが、ＰｂＴｉＯ3 または［ＰｂＯ＋Ｔｉ
Ｏ2 ］であるターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲッ
トと、ＭｇＯまたはＭｇであるターゲットと、ＰｂＯで
あるターゲットの、４種類の組み合わせである複数個の
ターゲットを用いることが好ましい。本発明の組成の薄
膜を形成するためである。
法のターゲットが、ＰｂＴｉＯ3 または［ＰｂＯ＋Ｔｉ
Ｏ2 ］であるターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲッ
トと、ＭｇＯまたはＭｇであるターゲットと、ＰｂＯで
あるターゲットの、４種類の組み合わせである複数個の
ターゲットを用いることが好ましい。本発明の組成の薄
膜を形成するためである。
【００２２】また前記方法においては、スパッタリング
法のターゲットが、ＰｂＴｉＯ3 または［ＰｂＯ＋Ｔｉ
Ｏ2 ］であるターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲッ
トと、ＭｎＯ2 またはＭｎであるターゲットと、ＰｂＯ
であるターゲットの、４種類の組み合わせである複数個
のターゲットを用いることが好ましい。本発明の組成の
薄膜を形成するためである。
法のターゲットが、ＰｂＴｉＯ3 または［ＰｂＯ＋Ｔｉ
Ｏ2 ］であるターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲッ
トと、ＭｎＯ2 またはＭｎであるターゲットと、ＰｂＯ
であるターゲットの、４種類の組み合わせである複数個
のターゲットを用いることが好ましい。本発明の組成の
薄膜を形成するためである。
【００２３】また前記方法においては、スパッタリング
法のターゲットが、酸化物の場合はセラミックまたは粉
末をプレスし成形したものであり、単体の場合は金属板
であることが好ましい。スパッタリング法の材料として
好適だからである。
法のターゲットが、酸化物の場合はセラミックまたは粉
末をプレスし成形したものであり、単体の場合は金属板
であることが好ましい。スパッタリング法の材料として
好適だからである。
【００２４】また前記方法においては、スパッタリング
法の条件が、温度が５５０〜６５０℃の範囲、圧力が
０．１〜２．０Ｐａの範囲、入力電源電力がターゲット
単位面積当たり１．５〜３．５Ｗ／ｃｍ2 、雰囲気ガス
がアルゴンと酸素の混合ガスであることが好ましい。ア
ルゴンと酸素の混合ガスの一例流量はＡｒ：Ｏ2 ＝９：
１cm3/min である。またスパッタ時間は、求められる膜
の厚さとスパッタレートにもよるが、一例としてスパッ
タレート２００nm/h. で膜厚３０００nmの場合、１５時
間となる。
法の条件が、温度が５５０〜６５０℃の範囲、圧力が
０．１〜２．０Ｐａの範囲、入力電源電力がターゲット
単位面積当たり１．５〜３．５Ｗ／ｃｍ2 、雰囲気ガス
がアルゴンと酸素の混合ガスであることが好ましい。ア
ルゴンと酸素の混合ガスの一例流量はＡｒ：Ｏ2 ＝９：
１cm3/min である。またスパッタ時間は、求められる膜
の厚さとスパッタレートにもよるが、一例としてスパッ
タレート２００nm/h. で膜厚３０００nmの場合、１５時
間となる。
【００２５】
【作用】前記した本発明の構成によれば、Ｌａを添加し
たチタン酸鉛に、酸素原子と６配位の結合をするＭｇま
たはＭｎを添加して強誘電体薄膜に形成したことによ
り、薄膜形成の際に高いｃ軸配向性が付与され、かつバ
ルク結晶のように分極処理をする必要がない。しかも得
られた薄膜が、Ｌａを添加したチタン酸鉛に、酸素原子
と６配位の結合をするＭｇまたはＭｎを添加して強誘電
体薄膜に形成することにより、Ｌａの添加によりその一
部が空孔になったＢサイトにＭｇまたはＭｎが入るの
で、従来のＬａを添加したチタン酸鉛薄膜と比較して、
比誘電率εｒや焦電係数γや誘電損失ｔａｎδなどの焦
電材料としての電気特性に優れるものである。また、ス
パッタリング法で薄膜を形成する際に、複数の種類のタ
ーゲットを用いる場合には、それぞれのターゲットの高
周波投入電力を制御することによって組成を制御するこ
とができる。
たチタン酸鉛に、酸素原子と６配位の結合をするＭｇま
たはＭｎを添加して強誘電体薄膜に形成したことによ
り、薄膜形成の際に高いｃ軸配向性が付与され、かつバ
ルク結晶のように分極処理をする必要がない。しかも得
られた薄膜が、Ｌａを添加したチタン酸鉛に、酸素原子
と６配位の結合をするＭｇまたはＭｎを添加して強誘電
体薄膜に形成することにより、Ｌａの添加によりその一
部が空孔になったＢサイトにＭｇまたはＭｎが入るの
で、従来のＬａを添加したチタン酸鉛薄膜と比較して、
比誘電率εｒや焦電係数γや誘電損失ｔａｎδなどの焦
電材料としての電気特性に優れるものである。また、ス
パッタリング法で薄膜を形成する際に、複数の種類のタ
ーゲットを用いる場合には、それぞれのターゲットの高
周波投入電力を制御することによって組成を制御するこ
とができる。
【００２６】ここでＰｂＴｉＯ3 のペロブスカイト結晶
構造について、図面を用いて説明する。図５はＰｂＴｉ
Ｏ3 のペロブスカイト結晶構造の酸素原子８面体を示す
モデル図である。図５において中心部の黒丸はチタン
（Ｔｉ）、ドットの入った白丸は鉛（Ｐｂ）、白丸は酸
素（Ｏ）を示す。そしてチタン（Ｔｉ）の位置がＢサイ
トである。したがって、Ｂサイトとは、「ペロブスカイ
ト結晶構造の酸素原子８面体の中心位置」とも表現でき
る。なお、Ａサイトは鉛（Ｐｂ）をいう。
構造について、図面を用いて説明する。図５はＰｂＴｉ
Ｏ3 のペロブスカイト結晶構造の酸素原子８面体を示す
モデル図である。図５において中心部の黒丸はチタン
（Ｔｉ）、ドットの入った白丸は鉛（Ｐｂ）、白丸は酸
素（Ｏ）を示す。そしてチタン（Ｔｉ）の位置がＢサイ
トである。したがって、Ｂサイトとは、「ペロブスカイ
ト結晶構造の酸素原子８面体の中心位置」とも表現でき
る。なお、Ａサイトは鉛（Ｐｂ）をいう。
【００２７】
【実施例】以下図面を用いて本発明をさらに具体的に説
明する。図１において、１はターゲット、２はターゲッ
ト皿、３はマグネット、４はターゲット皿２の縁をおお
うカバー、５は高周波電極、６は絶縁体、７は真空チャ
ンバー、８は高周波電源、９は基板、１０は基板加熱ヒ
ーター、１１はメタルマスク、１２および１３はバル
ブ、１４はスパッタガスを真空チャンバー７内に供給す
るノズル、１５は基板加熱ヒーター１０を回転させるモ
ーター、３２はシールつきベアリングである。
明する。図１において、１はターゲット、２はターゲッ
ト皿、３はマグネット、４はターゲット皿２の縁をおお
うカバー、５は高周波電極、６は絶縁体、７は真空チャ
ンバー、８は高周波電源、９は基板、１０は基板加熱ヒ
ーター、１１はメタルマスク、１２および１３はバル
ブ、１４はスパッタガスを真空チャンバー７内に供給す
るノズル、１５は基板加熱ヒーター１０を回転させるモ
ーター、３２はシールつきベアリングである。
【００２８】この強誘電体薄膜の製造方法は以下の通り
である。本実施例の強誘電体薄膜は、図１に示すよう
に、高周波マグネトロンスパッタリング法により作製し
た。まず、スパッタリングに用いるターゲット１を、以
下のように作製した。
である。本実施例の強誘電体薄膜は、図１に示すよう
に、高周波マグネトロンスパッタリング法により作製し
た。まず、スパッタリングに用いるターゲット１を、以
下のように作製した。
【００２９】ターゲット組成が｛（１−ｘ）・Ｐｂ1-y
Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ・ＭｇＯ｝（ｘ＝０．０１〜
０．１０，ｙ＝０．０５〜０．２５）になるようにＰｂ
Ｏ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，ＭｇＯの粉末を混合し、７
５０℃で４時間仮焼したのち粉砕した。もしくは、
｛（１−ｘ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋（１−ｘ）ｙ／２・
Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｘ）（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ＋ｘ
・ＭｇＯ｝になるようにＰｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，Ｔｉ
Ｏ2 ，ＭｇＯの粉末を混合し、粉砕した。これらの粉末
に、Ｐｂの不足を防止するために、それぞれに５〜４０
ｍｏｌ％過剰のＰｂＯ粉末をさらに混合して、組成が
［（１−ｗ）・｛（１−ｘ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ
1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１
−ｗ）・｛（１−ｘ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋（１−ｘ）
ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｘ）（１−ｙ／４）・Ｔｉ
Ｏ2 ＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｘ＝０．０１〜
０．１０，ｙ＝０．０５〜０．２５，ｗ＝０．０５〜
０．４０）になるようにした。このうちの粉末３０ｇを
ターゲット皿２に充填し、油圧式プレスを用いて、約２
５０ｋｇｆ／ｃｍ2 の面圧で成形し、ターゲット１とし
た。これら２種類の方法で作製したターゲットで得た薄
膜は、同等の特性を示した。
Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ・ＭｇＯ｝（ｘ＝０．０１〜
０．１０，ｙ＝０．０５〜０．２５）になるようにＰｂ
Ｏ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，ＭｇＯの粉末を混合し、７
５０℃で４時間仮焼したのち粉砕した。もしくは、
｛（１−ｘ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋（１−ｘ）ｙ／２・
Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｘ）（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ＋ｘ
・ＭｇＯ｝になるようにＰｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，Ｔｉ
Ｏ2 ，ＭｇＯの粉末を混合し、粉砕した。これらの粉末
に、Ｐｂの不足を防止するために、それぞれに５〜４０
ｍｏｌ％過剰のＰｂＯ粉末をさらに混合して、組成が
［（１−ｗ）・｛（１−ｘ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ
1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１
−ｗ）・｛（１−ｘ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋（１−ｘ）
ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｘ）（１−ｙ／４）・Ｔｉ
Ｏ2 ＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｘ＝０．０１〜
０．１０，ｙ＝０．０５〜０．２５，ｗ＝０．０５〜
０．４０）になるようにした。このうちの粉末３０ｇを
ターゲット皿２に充填し、油圧式プレスを用いて、約２
５０ｋｇｆ／ｃｍ2 の面圧で成形し、ターゲット１とし
た。これら２種類の方法で作製したターゲットで得た薄
膜は、同等の特性を示した。
【００３０】このターゲット皿２を、マグネット３上に
設置し、その上にカバー４を設置した。このマグネット
３と、その下にある高周波電極５は、絶縁体６によって
真空チャンバー７から絶縁されている。また、高周波電
極５は、高周波電源８につながっている。
設置し、その上にカバー４を設置した。このマグネット
３と、その下にある高周波電極５は、絶縁体６によって
真空チャンバー７から絶縁されている。また、高周波電
極５は、高周波電源８につながっている。
【００３１】薄膜の基板９には、＜１００＞に配向した
ＭｇＯ単結晶板（２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍ）を用いた。この基板９上の片面に、あらかじめ下地
電極として、＜１００＞に優先配向した白金をスパッタ
リング法により、厚さ１００ｎｍに形成し、パターニン
グを行った。この基板９を、基板加熱ヒーター１０上に
設置し、基板９の表面に、厚さ０．２ｍｍのステンレス
製のメタルマスク１１を取り付けた。その後、チャンバ
ー７内を排気し、基板加熱ヒーター１０によって基板９
を６００℃にまで加熱した。基板加熱ヒーター１０をモ
ーター１５によって回転させた。加熱後、バルブ１２お
よび１３を開け、スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：
１の割合でノズル１４よりチャンバー７内に導入し、真
空度を０．５Ｐａに保った。その後、ターゲット１に、
高周波電源８より高周波電力２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．
５６ＭＨｚ）を投入し、プラズマを発生させ、基板９上
に成膜を行った。このようにして、［（１−ｘ）・Ｐｂ
1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ・ＭｇＯ］なる組成（ｘ
＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０５〜０．２５）の強
誘電体薄膜を作製した。得られた薄膜の膜厚は、成膜時
間５時間で約１μｍであった。その強誘電体薄膜の上
に、測定のために、Ｎｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリン
グ法により厚さ５０ｎｍに形成し、パターニングを行っ
た。
ＭｇＯ単結晶板（２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍ）を用いた。この基板９上の片面に、あらかじめ下地
電極として、＜１００＞に優先配向した白金をスパッタ
リング法により、厚さ１００ｎｍに形成し、パターニン
グを行った。この基板９を、基板加熱ヒーター１０上に
設置し、基板９の表面に、厚さ０．２ｍｍのステンレス
製のメタルマスク１１を取り付けた。その後、チャンバ
ー７内を排気し、基板加熱ヒーター１０によって基板９
を６００℃にまで加熱した。基板加熱ヒーター１０をモ
ーター１５によって回転させた。加熱後、バルブ１２お
よび１３を開け、スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：
１の割合でノズル１４よりチャンバー７内に導入し、真
空度を０．５Ｐａに保った。その後、ターゲット１に、
高周波電源８より高周波電力２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．
５６ＭＨｚ）を投入し、プラズマを発生させ、基板９上
に成膜を行った。このようにして、［（１−ｘ）・Ｐｂ
1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ・ＭｇＯ］なる組成（ｘ
＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０５〜０．２５）の強
誘電体薄膜を作製した。得られた薄膜の膜厚は、成膜時
間５時間で約１μｍであった。その強誘電体薄膜の上
に、測定のために、Ｎｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリン
グ法により厚さ５０ｎｍに形成し、パターニングを行っ
た。
【００３２】得られた薄膜について、各成分の固容量を
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。Ｘ線回折測定チャ
ートを図３に示す。測定範囲は２０°〜５０°で行っ
た。図３において、Ａは組成［０．９６（Ｐｂ0.9 Ｌａ
0.1 Ｔｉ0.975 Ｏ3 ）＋０．０４ＭｇＯ］の薄膜の（０
０１）ピーク、Ｂは同（１００）ピーク、ＣはＭｇＯ単
結晶基板のピーク、Ｄは組成［０．９６（Ｐｂ0.9 Ｌａ
0.1 Ｔｉ0.975 Ｏ3 ）＋０．０４ＭｇＯ］の薄膜の（０
０２）ピーク、Ｅは同（２００）と下地電極のＰｔの複
合したピークをそれぞれ示す。
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。Ｘ線回折測定チャ
ートを図３に示す。測定範囲は２０°〜５０°で行っ
た。図３において、Ａは組成［０．９６（Ｐｂ0.9 Ｌａ
0.1 Ｔｉ0.975 Ｏ3 ）＋０．０４ＭｇＯ］の薄膜の（０
０１）ピーク、Ｂは同（１００）ピーク、ＣはＭｇＯ単
結晶基板のピーク、Ｄは組成［０．９６（Ｐｂ0.9 Ｌａ
0.1 Ｔｉ0.975 Ｏ3 ）＋０．０４ＭｇＯ］の薄膜の（０
０２）ピーク、Ｅは同（２００）と下地電極のＰｔの複
合したピークをそれぞれ示す。
【００３３】次に配向率αの求め方を説明する。図３に
おいて、Ａに示す（００１）ピークの強度（高さ）Ｉ
（００１）と、Ｂに示す（１００）ピークの強度（高
さ）Ｉ（１００）をチャートより測定し、α＝Ｉ（００
１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１００）｝の計算式により
算出する。図３に示す薄膜はα＝０．９３６であった。
おいて、Ａに示す（００１）ピークの強度（高さ）Ｉ
（００１）と、Ｂに示す（１００）ピークの強度（高
さ）Ｉ（１００）をチャートより測定し、α＝Ｉ（００
１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１００）｝の計算式により
算出する。図３に示す薄膜はα＝０．９３６であった。
【００３４】以上の通り、（００１）と（１００）、お
よびその高次のピークのみが確認された。これにより、
配向率αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜において、
０．８５≦α≦１．００の範囲にあって、高いｃ軸配向
性を示した。また、ＭｇＯ固容量はターゲット組成のＭ
ｇＯ量とほぼ一致した。また、結晶相は完全にペロブス
カイト単相であった。
よびその高次のピークのみが確認された。これにより、
配向率αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜において、
０．８５≦α≦１．００の範囲にあって、高いｃ軸配向
性を示した。また、ＭｇＯ固容量はターゲット組成のＭ
ｇＯ量とほぼ一致した。また、結晶相は完全にペロブス
カイト単相であった。
【００３５】次に、得られた薄膜の焦電係数γと、比誘
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを測定した。各組成の
薄膜の焦電係数γと比誘電率εｒと誘電損失ｔａｎδを
表１〜表２に示す。表２には、バルクのＰｂＴｉＯ3 の
値も示してある。
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを測定した。各組成の
薄膜の焦電係数γと比誘電率εｒと誘電損失ｔａｎδを
表１〜表２に示す。表２には、バルクのＰｂＴｉＯ3 の
値も示してある。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】前記表１〜表２から明らかなように、Ｌａ
の添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｇＯの添
加量ｘを０．０１〜０．１０に変化させた試料では、ｘ
＝０の試料ならびにバルク値と比べて、焦電係数γは大
きく、比誘電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδが小さくな
ることが確認できた。
の添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｇＯの添
加量ｘを０．０１〜０．１０に変化させた試料では、ｘ
＝０の試料ならびにバルク値と比べて、焦電係数γは大
きく、比誘電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδが小さくな
ることが確認できた。
【００３９】この様に、本発明の組成を有する薄膜は、
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、焦電係数γが向上し、比誘電率
εｒおよび誘電損失ｔａｎδが低下した、極めて優れた
強誘電体薄膜材料であることが確認できた。
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、焦電係数γが向上し、比誘電率
εｒおよび誘電損失ｔａｎδが低下した、極めて優れた
強誘電体薄膜材料であることが確認できた。
【００４０】次に本実施例の強誘電体薄膜を、焦電型赤
外線センサーの焦電材料に用いる場合の構成を図４に示
す。図４において、４０は焦電型赤外線センサーのエレ
メント、４１は厚さ０．５ｍｍのＭｇＯ単結晶板、４２
は厚さ１００ｎｍのＰｔ下部電極、４３は厚さ１μｍで
組成［０．９６（Ｐｂ0.9 Ｌａ0.1 Ｔｉ0.975 Ｏ3 ）＋
０．０４ＭｇＯ］の強誘電体薄膜、４４は厚さ５０ｎｍ
のＮｉ−Ｃｒの上部電極である。このようにすることに
より、薄膜形成の際に高いｃ軸配向性が付与され、かつ
バルク結晶のように分極処理をする必要がない焦電型赤
外線センサー素子（エレメント）を実現できた。
外線センサーの焦電材料に用いる場合の構成を図４に示
す。図４において、４０は焦電型赤外線センサーのエレ
メント、４１は厚さ０．５ｍｍのＭｇＯ単結晶板、４２
は厚さ１００ｎｍのＰｔ下部電極、４３は厚さ１μｍで
組成［０．９６（Ｐｂ0.9 Ｌａ0.1 Ｔｉ0.975 Ｏ3 ）＋
０．０４ＭｇＯ］の強誘電体薄膜、４４は厚さ５０ｎｍ
のＮｉ−Ｃｒの上部電極である。このようにすることに
より、薄膜形成の際に高いｃ軸配向性が付与され、かつ
バルク結晶のように分極処理をする必要がない焦電型赤
外線センサー素子（エレメント）を実現できた。
【００４１】（実施例２） 本実施例の強誘電体薄膜は、図１に示すように、高周波
マグネトロンスパッタリング法により作製した。まず、
スパッタリングに用いるターゲット１を、以下のように
作製した。ターゲット組成が｛（１−ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌ
ａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝（ｙ＝０．０５〜
０．２５，ｚ＝０．００２〜０．０５）になるように
ＰｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，ＭｎＯ2 の粉末を混合
し、７５０℃で４時間仮焼したのち粉砕した。もしく
は、｛（１−ｚ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋（１−ｚ）ｙ／
２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｚ）（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2
＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝になるように、ＰｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，
ＴｉＯ2 ，ＭｎＯ2 の粉末を混合し、粉砕した。これら
の粉末に、Ｐｂの不足を防止するために、それぞれに５
〜４０ ｍｏｌ％過剰のＰｂＯ粉末をさらに混合して、
組成が［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔ
ｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］または
［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋（１
−ｚ）ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｚ）（１−ｙ／４）
・ＴｉＯ2 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．
０５〜０．２５，ｚ＝０．００２〜０．０５，ｗ＝０．
０５〜０．４０）になるようにした。このうちの粉末３
０ｇをターゲット皿２に充填し、油圧式プレスを用い
て、約２５０ｋｇｆ／ｃｍ2 の面圧で成形し、ターゲッ
ト１とした。これら２種類の方法で作製したターゲット
で得た薄膜は、同等の特性を示した。
マグネトロンスパッタリング法により作製した。まず、
スパッタリングに用いるターゲット１を、以下のように
作製した。ターゲット組成が｛（１−ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌ
ａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝（ｙ＝０．０５〜
０．２５，ｚ＝０．００２〜０．０５）になるように
ＰｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，ＭｎＯ2 の粉末を混合
し、７５０℃で４時間仮焼したのち粉砕した。もしく
は、｛（１−ｚ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋（１−ｚ）ｙ／
２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｚ）（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2
＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝になるように、ＰｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，
ＴｉＯ2 ，ＭｎＯ2 の粉末を混合し、粉砕した。これら
の粉末に、Ｐｂの不足を防止するために、それぞれに５
〜４０ ｍｏｌ％過剰のＰｂＯ粉末をさらに混合して、
組成が［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔ
ｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］または
［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋（１
−ｚ）ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｚ）（１−ｙ／４）
・ＴｉＯ2 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．
０５〜０．２５，ｚ＝０．００２〜０．０５，ｗ＝０．
０５〜０．４０）になるようにした。このうちの粉末３
０ｇをターゲット皿２に充填し、油圧式プレスを用い
て、約２５０ｋｇｆ／ｃｍ2 の面圧で成形し、ターゲッ
ト１とした。これら２種類の方法で作製したターゲット
で得た薄膜は、同等の特性を示した。
【００４２】このターゲット皿２を、マグネット３上に
設置し、その上にカバー４を設置した。このマグネット
３と、その下にある高周波電極５は、絶縁体６によって
真空チャンバー７から絶縁されている。また、高周波電
極５は、高周波電源８につながっている。
設置し、その上にカバー４を設置した。このマグネット
３と、その下にある高周波電極５は、絶縁体６によって
真空チャンバー７から絶縁されている。また、高周波電
極５は、高周波電源８につながっている。
【００４３】薄膜の基板９には、＜１００＞に配向した
ＭｇＯ単結晶板（２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍ）を用いた。この基板９上の片面に、あらかじめ下地
電極として、＜１００＞に優先配向した白金をスパッタ
リング法により形成し、パターニングを行った。この基
板９を、基板加熱ヒーター１０上に設置し、基板９の表
面に、厚さ０．２ｍｍのステンレス製のメタルマスク１
１を取り付けた。その後、チャンバー７内を排気し、基
板加熱ヒーター１０によって基板９を６００℃にまで加
熱した。基板加熱ヒーター１０をモーター１５によって
回転させた。加熱後、バルブ１２および１３を開け、ス
パッタガスであるＡｒとＯ2 を９：１の割合でノズル１
４よりチャンバー７内に導入し、真空度を０．５Ｐａに
保った。その後、ターゲット１に、高周波電源８より高
周波電力２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）を投入
し、プラズマを発生させ、基板９上に成膜を行った。こ
のようにして、［（１−ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ
1-y/4 Ｏ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］なる組成（ｙ＝０．０５〜
０．２５，ｚ＝０．００２〜０．０５）の強誘電体薄膜
を作製した。得られた薄膜の膜厚は、成膜時間５時間で
約０．９５μｍであった。その強誘電体薄膜の上に、測
定のために、Ｎｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリング法に
より形成し、パターニングを行った。
ＭｇＯ単結晶板（２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍ）を用いた。この基板９上の片面に、あらかじめ下地
電極として、＜１００＞に優先配向した白金をスパッタ
リング法により形成し、パターニングを行った。この基
板９を、基板加熱ヒーター１０上に設置し、基板９の表
面に、厚さ０．２ｍｍのステンレス製のメタルマスク１
１を取り付けた。その後、チャンバー７内を排気し、基
板加熱ヒーター１０によって基板９を６００℃にまで加
熱した。基板加熱ヒーター１０をモーター１５によって
回転させた。加熱後、バルブ１２および１３を開け、ス
パッタガスであるＡｒとＯ2 を９：１の割合でノズル１
４よりチャンバー７内に導入し、真空度を０．５Ｐａに
保った。その後、ターゲット１に、高周波電源８より高
周波電力２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）を投入
し、プラズマを発生させ、基板９上に成膜を行った。こ
のようにして、［（１−ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ
1-y/4 Ｏ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］なる組成（ｙ＝０．０５〜
０．２５，ｚ＝０．００２〜０．０５）の強誘電体薄膜
を作製した。得られた薄膜の膜厚は、成膜時間５時間で
約０．９５μｍであった。その強誘電体薄膜の上に、測
定のために、Ｎｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリング法に
より形成し、パターニングを行った。
【００４４】得られた薄膜について、各成分の固容量を
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、ＭｇＯ
固容量はターゲット組成のＭｇＯ量とほぼ一致した。ま
た、結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００
１）と（１００）、およびその高次のピークのみが確認
された。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ
薄膜において、０．８４≦α≦１．００の範囲にあっ
て、高いｃ軸配向性を示した。
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、ＭｇＯ
固容量はターゲット組成のＭｇＯ量とほぼ一致した。ま
た、結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００
１）と（１００）、およびその高次のピークのみが確認
された。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ
薄膜において、０．８４≦α≦１．００の範囲にあっ
て、高いｃ軸配向性を示した。
【００４５】次に、得られた薄膜の焦電係数γと、比誘
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを測定した。各組成の
薄膜の焦電係数γと比誘電率εｒと誘電損失ｔａｎδを
表３〜表４に示す。表４には、バルクのＰｂＴｉＯ3 の
値も示してある。
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを測定した。各組成の
薄膜の焦電係数γと比誘電率εｒと誘電損失ｔａｎδを
表３〜表４に示す。表４には、バルクのＰｂＴｉＯ3 の
値も示してある。
【００４６】
【表３】
【００４７】
【表４】
【００４８】前記表３〜表４から明らかなように、Ｌａ
の添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｎＯ2 の
添加量ｚを０．００２〜０．０５に変化させた試料で
は、ｚ＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大き
く、εｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認でき
た。
の添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｎＯ2 の
添加量ｚを０．００２〜０．０５に変化させた試料で
は、ｚ＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大き
く、εｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認でき
た。
【００４９】この様に、本発明の組成を有する薄膜は、
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
【００５０】（実施例３） 図２において、１６および１７および１８および１９は
ターゲット、２０および２１および２２および２３は高
周波電源、２４は真空チャンバー、２５は基板、２６は
基板加熱ヒーター、２７はメタルマスク、２８および２
９はバルブ、３０はスパッタガスを真空チャンバー２４
内に供給するノズル、３１は基板加熱ヒーター２６を回
転させるモーターである。なお、図１で示したターゲッ
ト周辺のカバー、電極、絶縁体、マグネット等は省略し
てある。
ターゲット、２０および２１および２２および２３は高
周波電源、２４は真空チャンバー、２５は基板、２６は
基板加熱ヒーター、２７はメタルマスク、２８および２
９はバルブ、３０はスパッタガスを真空チャンバー２４
内に供給するノズル、３１は基板加熱ヒーター２６を回
転させるモーターである。なお、図１で示したターゲッ
ト周辺のカバー、電極、絶縁体、マグネット等は省略し
てある。
【００５１】この強誘電体薄膜の製造方法は以下の通り
である。本発明の強誘電体薄膜は、図２に示すように、
ターゲットが４つある多元高周波マグネトロンスパッタ
リング法により作製した。これらのターゲット４つは、
ヒーター中心の基板から等距離の、同心円上に配置され
ている。スパッタリングに用いるターゲットとして、
（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 の粉末のターゲット１６と、Ｍ
ｇＯのセラミックのターゲット１７の２種類を用いた。
このうちの、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 の粉末のターゲッ
ト１６を、以下のようにして作製した。
である。本発明の強誘電体薄膜は、図２に示すように、
ターゲットが４つある多元高周波マグネトロンスパッタ
リング法により作製した。これらのターゲット４つは、
ヒーター中心の基板から等距離の、同心円上に配置され
ている。スパッタリングに用いるターゲットとして、
（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 の粉末のターゲット１６と、Ｍ
ｇＯのセラミックのターゲット１７の２種類を用いた。
このうちの、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 の粉末のターゲッ
ト１６を、以下のようにして作製した。
【００５２】ターゲット組成がＰｂ1-y Ｌａy Ｔｉ
1-y/4 Ｏ3 （ｙ＝０．０５〜０．２５）になるようにＰ
ｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 の粉末を混合し、７５０℃
で４時間仮焼したのち粉砕した。もしくは、（１−ｙ）
・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・Ｔｉ
Ｏ2 になるようにＰｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 の粉末
を混合し、粉砕した。これらの粉末に、Ｐｂの不足を防
止するために、それぞれに５〜４０ｍｏｌ％過剰のＰｂ
Ｏ粉末をさらに混合して、組成が［（１−ｗ）・Ｐｂ
1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１
−ｗ）・｛（１−ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋
（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．
０５〜０．２５，ｗ＝０．０５〜０．４０）になるよう
にした。このうちの粉末３０ｇを、ターゲット皿に充填
し、油圧式プレスを用いて、約２５０ｋｇｆ／ｃｍ2 の
面圧で成形し、ターゲット１６とした。これら２種類の
方法で作製したターゲット１６で得た薄膜は、同等の特
性を示した。このターゲット１６と、ＭｇＯのセラミッ
クのターゲット１７をチャンバー２４内に設置した。な
お、ターゲット１６および１７は、それぞれ高周波電源
２０および２１につながっている。
1-y/4 Ｏ3 （ｙ＝０．０５〜０．２５）になるようにＰ
ｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 の粉末を混合し、７５０℃
で４時間仮焼したのち粉砕した。もしくは、（１−ｙ）
・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・Ｔｉ
Ｏ2 になるようにＰｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 の粉末
を混合し、粉砕した。これらの粉末に、Ｐｂの不足を防
止するために、それぞれに５〜４０ｍｏｌ％過剰のＰｂ
Ｏ粉末をさらに混合して、組成が［（１−ｗ）・Ｐｂ
1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１
−ｗ）・｛（１−ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋
（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．
０５〜０．２５，ｗ＝０．０５〜０．４０）になるよう
にした。このうちの粉末３０ｇを、ターゲット皿に充填
し、油圧式プレスを用いて、約２５０ｋｇｆ／ｃｍ2 の
面圧で成形し、ターゲット１６とした。これら２種類の
方法で作製したターゲット１６で得た薄膜は、同等の特
性を示した。このターゲット１６と、ＭｇＯのセラミッ
クのターゲット１７をチャンバー２４内に設置した。な
お、ターゲット１６および１７は、それぞれ高周波電源
２０および２１につながっている。
【００５３】基板２５には、＜１００＞に配向したＭｇ
Ｏ単結晶板（２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を
用いた。この基板２５上の片面に、あらかじめ下地電極
として、＜１００＞に優先配向した白金をスパッタリン
グ法により形成し、パターニングを行った。この基板２
５を、基板加熱ヒーター２６上に設置し、基板２５の表
面に、厚さ０．２ｍｍのステンレス製のメタルマスク２
７を取り付けた。その後、チャンバー２４内を排気し、
基板加熱ヒーター２６によって基板２５を６００℃にま
で加熱した。加熱後、基板加熱ヒーター２６をモーター
３１によって回転させ、バルブ２８および２９を開け、
スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：１の割合でノズル
３０よりチャンバー２４内に導入し、真空度を０．５Ｐ
ａに保った。その後、ターゲット１６および１７に、高
周波電源２０および２１より高周波電力を投入し、プラ
ズマを発生させ、基板２５上に成膜を行った。なお、高
周波投入電力は、ターゲット１６の高周波電源２０は
２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）で固定し、ター
ゲット１７の高周波電源２１は０Ｗから１．２Ｗ／ｃｍ
2 （１３．５６ＭＨｚ）まで任意の値に変化させること
により、ＭｇＯの添加量を制御した。このようにして、
［（１−ｘ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3＋ｘ・Ｍ
ｇＯ］なる組成（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０
５〜０．２５）の強誘電体薄膜を作製した。得られた薄
膜の膜厚は、成膜時間５時間で約１．２μｍであった。
その強誘電体薄膜の上に、測定のために、上部電極とし
てＮｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリング法により形成
し、パターニングを行った。
Ｏ単結晶板（２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を
用いた。この基板２５上の片面に、あらかじめ下地電極
として、＜１００＞に優先配向した白金をスパッタリン
グ法により形成し、パターニングを行った。この基板２
５を、基板加熱ヒーター２６上に設置し、基板２５の表
面に、厚さ０．２ｍｍのステンレス製のメタルマスク２
７を取り付けた。その後、チャンバー２４内を排気し、
基板加熱ヒーター２６によって基板２５を６００℃にま
で加熱した。加熱後、基板加熱ヒーター２６をモーター
３１によって回転させ、バルブ２８および２９を開け、
スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：１の割合でノズル
３０よりチャンバー２４内に導入し、真空度を０．５Ｐ
ａに保った。その後、ターゲット１６および１７に、高
周波電源２０および２１より高周波電力を投入し、プラ
ズマを発生させ、基板２５上に成膜を行った。なお、高
周波投入電力は、ターゲット１６の高周波電源２０は
２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）で固定し、ター
ゲット１７の高周波電源２１は０Ｗから１．２Ｗ／ｃｍ
2 （１３．５６ＭＨｚ）まで任意の値に変化させること
により、ＭｇＯの添加量を制御した。このようにして、
［（１−ｘ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3＋ｘ・Ｍ
ｇＯ］なる組成（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０
５〜０．２５）の強誘電体薄膜を作製した。得られた薄
膜の膜厚は、成膜時間５時間で約１．２μｍであった。
その強誘電体薄膜の上に、測定のために、上部電極とし
てＮｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリング法により形成
し、パターニングを行った。
【００５４】得られた薄膜について、各元素の固容量を
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、薄膜の
結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００１）
と（１００）、およびその高次のピークのみが確認され
た。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
において、０．８４≦α≦０．９６の範囲にあって、高
いｃ軸配向性を示した。
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、薄膜の
結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００１）
と（１００）、およびその高次のピークのみが確認され
た。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
において、０．８４≦α≦０．９６の範囲にあって、高
いｃ軸配向性を示した。
【００５５】次に、得られた薄膜の焦電係数γと、比誘
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを、下地電極と上部電
極の間で測定した。各組成の薄膜の焦電係数γと比誘電
率εｒと誘電損失ｔａｎδを表５〜表６に示す。表６に
は、バルクのＰｂＴｉＯ3 の値も示してある。
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを、下地電極と上部電
極の間で測定した。各組成の薄膜の焦電係数γと比誘電
率εｒと誘電損失ｔａｎδを表５〜表６に示す。表６に
は、バルクのＰｂＴｉＯ3 の値も示してある。
【００５６】
【表５】
【００５７】
【表６】
【００５８】前記表５〜表６から明らかなように、Ｌａ
の添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｇＯの添
加量ｘを０．０１〜０．１０に変化させた試料では、ｘ
＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大きく、ε
ｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認できた。
の添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｇＯの添
加量ｘを０．０１〜０．１０に変化させた試料では、ｘ
＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大きく、ε
ｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認できた。
【００５９】この様に、本発明の組成を有する薄膜は、
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
【００６０】なお、本実施例のスパッタリングに用いる
ターゲットとして、ＭｇＯのセラミックのターゲットを
用いたが、この変わりに金属Ｍｇのターゲットを用い、
スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：３の割合でチャン
バー内に導入した場合でも、同様の結果が得られること
を確認した。さらに、本実施例のスパッタリングに用い
るターゲットとして［（１−ｗ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ
1-y/4 Ｏ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１−ｗ）・｛（１
−ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）
・ＴｉＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．０５〜０．２
５，ｗ＝０．０５〜０．４０）であるターゲットと、Ｍ
ｇＯのターゲットの２種類を用いたが、この組み合わせ
以外に、［（１−ｗ）・｛（１−ｘ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋
ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１−ｗ）・
｛（１−ｘ）（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ
・ＰｂＯ］（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｗ＝０．０５〜
０．４０）であるターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるター
ゲットの、２種類のターゲットや、［（１−ｘ）・Ｐｂ
1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ・ＭｇＯ］または
［（（１−ｘ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋（１−ｘ）ｙ／２
・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｘ）（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ＋
ｘ・ＭｇＯ］（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０５
〜０．２５）であるターゲットと、ＰｂＯであるターゲ
ットの、２種類のターゲットの組み合わせにした場合で
も、同様の結果が得られることを確認した。
ターゲットとして、ＭｇＯのセラミックのターゲットを
用いたが、この変わりに金属Ｍｇのターゲットを用い、
スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：３の割合でチャン
バー内に導入した場合でも、同様の結果が得られること
を確認した。さらに、本実施例のスパッタリングに用い
るターゲットとして［（１−ｗ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ
1-y/4 Ｏ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１−ｗ）・｛（１
−ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）
・ＴｉＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．０５〜０．２
５，ｗ＝０．０５〜０．４０）であるターゲットと、Ｍ
ｇＯのターゲットの２種類を用いたが、この組み合わせ
以外に、［（１−ｗ）・｛（１−ｘ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋
ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１−ｗ）・
｛（１−ｘ）（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ
・ＰｂＯ］（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｗ＝０．０５〜
０．４０）であるターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるター
ゲットの、２種類のターゲットや、［（１−ｘ）・Ｐｂ
1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ・ＭｇＯ］または
［（（１−ｘ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋（１−ｘ）ｙ／２
・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｘ）（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ＋
ｘ・ＭｇＯ］（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０５
〜０．２５）であるターゲットと、ＰｂＯであるターゲ
ットの、２種類のターゲットの組み合わせにした場合で
も、同様の結果が得られることを確認した。
【００６１】（実施例４） 本発明の強誘電体薄膜は、図２に示すように、ターゲッ
トが４つある多元高周波マグネトロンスパッタリング法
により作製した。これらのターゲット４つは、ヒーター
中心の基板から等距離の、同心円上に配置されている。
スパッタリングに用いるターゲットとして、（Ｐｂ，Ｌ
ａ）ＴｉＯ3 の粉末のターゲット１６と、ＭｎＯ2 のセ
ラミックのターゲット１７の２種類を用いた。このうち
の、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 の粉末のターゲット１６
を、以下のようにして作製した。
トが４つある多元高周波マグネトロンスパッタリング法
により作製した。これらのターゲット４つは、ヒーター
中心の基板から等距離の、同心円上に配置されている。
スパッタリングに用いるターゲットとして、（Ｐｂ，Ｌ
ａ）ＴｉＯ3 の粉末のターゲット１６と、ＭｎＯ2 のセ
ラミックのターゲット１７の２種類を用いた。このうち
の、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 の粉末のターゲット１６
を、以下のようにして作製した。
【００６２】ターゲット組成がＰｂ1-y Ｌａy Ｔｉ
1-y/4 Ｏ3 （ｙ＝０．０５〜０．２５）になるようにＰ
ｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 の粉末を混合し、７５０℃
で４時間仮焼したのち粉砕した。もしくは、（１−ｙ）
・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・Ｔｉ
Ｏ2 になるようにＰｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 の粉末
を混合し、粉砕した。これらの粉末に、Ｐｂの不足を防
止するために、それぞれに５〜４０ｍｏｌ％過剰のＰｂ
Ｏ粉末をさらに混合して、組成が［（１−ｗ）・Ｐｂ
1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１
−ｗ）・｛（１−ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋
（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．
０５〜０．２５，ｗ＝０．０５〜０．４０）になるよう
にした。このうちの粉末３０ｇを、ターゲット皿に充填
し、油圧式プレスを用いて、約２５０ｋｇｆ／ｃｍ2 の
面圧で成形し、ターゲット１６とした。これら２種類の
方法で作製したターゲット１６で得た薄膜は、同等の特
性を示した。このターゲット１６と、ＭｎＯ2 のセラミ
ックのターゲット１７をチャンバー２４内に設置した。
なお、ターゲット１６および１７は、それぞれ高周波電
源２０および２１につながっている。
1-y/4 Ｏ3 （ｙ＝０．０５〜０．２５）になるようにＰ
ｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 の粉末を混合し、７５０℃
で４時間仮焼したのち粉砕した。もしくは、（１−ｙ）
・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・Ｔｉ
Ｏ2 になるようにＰｂＯ，Ｌａ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 の粉末
を混合し、粉砕した。これらの粉末に、Ｐｂの不足を防
止するために、それぞれに５〜４０ｍｏｌ％過剰のＰｂ
Ｏ粉末をさらに混合して、組成が［（１−ｗ）・Ｐｂ
1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１
−ｗ）・｛（１−ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋
（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．
０５〜０．２５，ｗ＝０．０５〜０．４０）になるよう
にした。このうちの粉末３０ｇを、ターゲット皿に充填
し、油圧式プレスを用いて、約２５０ｋｇｆ／ｃｍ2 の
面圧で成形し、ターゲット１６とした。これら２種類の
方法で作製したターゲット１６で得た薄膜は、同等の特
性を示した。このターゲット１６と、ＭｎＯ2 のセラミ
ックのターゲット１７をチャンバー２４内に設置した。
なお、ターゲット１６および１７は、それぞれ高周波電
源２０および２１につながっている。
【００６３】基板２５には、＜１００＞に配向したＭｇ
Ｏ単結晶板（２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を
用いた。この基板２５上の片面に、あらかじめ下地電極
として、＜１００＞に優先配向した白金をスパッタリン
グ法により形成し、パターニングを行った。この基板２
５を、基板加熱ヒーター２６上に設置し、基板２５の表
面に、厚さ０．２ｍｍのステンレス製のメタルマスク２
７を取り付けた。その後、チャンバー２４内を排気し、
基板加熱ヒーター２６によって基板２５を６００℃にま
で加熱した。加熱後、基板加熱ヒーター２６をモーター
３１によって回転させ、バルブ２８および２９を開け、
スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：１の割合でノズル
３０よりチャンバー２４内に導入し、真空度を０．５Ｐ
ａに保った。その後、ターゲット１６および１７に、高
周波電源２０および２１より高周波電力を投入し、プラ
ズマを発生させ、基板２５上に成膜を行った。なお、高
周波投入電力は、ターゲット１６の高周波電源２０は
２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）で固定し、ター
ゲット１７の高周波電源２１は０Ｗから０．７Ｗ／ｃｍ
2 （１３．５６ＭＨｚ）まで任意の値に変化させること
により、ＭｎＯ2 の添加量を制御した。このようにし
て、［（１−ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｚ
・ＭｎＯ2 ］なる組成（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｚ＝
０．００２〜０．０５）の強誘電体薄膜を作製した。得
られた薄膜の膜厚は、成膜時間５時間で約１．１５μｍ
であった。その強誘電体薄膜の上に、測定のために、上
部電極としてＮｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリング法に
より形成し、パターニングを行った。
Ｏ単結晶板（２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）を
用いた。この基板２５上の片面に、あらかじめ下地電極
として、＜１００＞に優先配向した白金をスパッタリン
グ法により形成し、パターニングを行った。この基板２
５を、基板加熱ヒーター２６上に設置し、基板２５の表
面に、厚さ０．２ｍｍのステンレス製のメタルマスク２
７を取り付けた。その後、チャンバー２４内を排気し、
基板加熱ヒーター２６によって基板２５を６００℃にま
で加熱した。加熱後、基板加熱ヒーター２６をモーター
３１によって回転させ、バルブ２８および２９を開け、
スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：１の割合でノズル
３０よりチャンバー２４内に導入し、真空度を０．５Ｐ
ａに保った。その後、ターゲット１６および１７に、高
周波電源２０および２１より高周波電力を投入し、プラ
ズマを発生させ、基板２５上に成膜を行った。なお、高
周波投入電力は、ターゲット１６の高周波電源２０は
２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）で固定し、ター
ゲット１７の高周波電源２１は０Ｗから０．７Ｗ／ｃｍ
2 （１３．５６ＭＨｚ）まで任意の値に変化させること
により、ＭｎＯ2 の添加量を制御した。このようにし
て、［（１−ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｚ
・ＭｎＯ2 ］なる組成（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｚ＝
０．００２〜０．０５）の強誘電体薄膜を作製した。得
られた薄膜の膜厚は、成膜時間５時間で約１．１５μｍ
であった。その強誘電体薄膜の上に、測定のために、上
部電極としてＮｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリング法に
より形成し、パターニングを行った。
【００６４】得られた薄膜について、各元素の固容量を
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、薄膜の
結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００１）
と（１００）、およびその高次のピークのみが確認され
た。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
において、０．８５≦α≦０．９６の範囲にあって、高
いｃ軸配向性を示した。
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、薄膜の
結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００１）
と（１００）、およびその高次のピークのみが確認され
た。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
において、０．８５≦α≦０．９６の範囲にあって、高
いｃ軸配向性を示した。
【００６５】次に、得られた薄膜の焦電係数γと、比誘
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを、下地電極と上部電
極の間で測定した。各組成の薄膜の焦電係数γと比誘電
率εｒと誘電損失ｔａｎδを表７〜表８に示す。表８に
は、バルクのＰｂＴｉＯ3 の値も示してある。
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを、下地電極と上部電
極の間で測定した。各組成の薄膜の焦電係数γと比誘電
率εｒと誘電損失ｔａｎδを表７〜表８に示す。表８に
は、バルクのＰｂＴｉＯ3 の値も示してある。
【００６６】
【表７】
【００６７】
【表８】
【００６８】前記表７〜表８から明らかなように、Ｌａ
の添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｎＯ2 の
添加量ｚを０．００２〜０．０５に変化させた試料で
は、ｚ＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大き
く、εｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認でき
た。
の添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｎＯ2 の
添加量ｚを０．００２〜０．０５に変化させた試料で
は、ｚ＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大き
く、εｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認でき
た。
【００６９】この様に、本発明の組成を有する薄膜は、
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
【００７０】なお、本実施例のスパッタリングに用いる
ターゲットとして、ＭｎＯ2 のセラミックのターゲット
を用いたが、この変わりに金属Ｍｎのターゲットを用
い、スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：３の割合でチ
ャンバー内に導入した場合でも、同様の結果が得られる
ことを確認した。さらに、本実施例のスパッタリングに
用いるターゲットとして、［（１−ｗ）・Ｐｂ1-y Ｌａ
y Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１−ｗ）・
｛（１−ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ
／４）・ＴｉＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．０５〜
０．２５，ｗ＝０．０５〜０．４０）であるターゲット
と、ＭｎＯ2 であるターゲットの、２種類のターゲット
を用いたが、この組み合わせ以外に、［（１−ｗ）・
｛（１−ｚ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・Ｐ
ｂＯ］または［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）（ＰｂＯ＋Ｔ
ｉＯ2 ）＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｚ＝０．０
０２〜０．０５，ｗ＝０．０５〜０．４０）であるター
ゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲットの、２種類のタ
ーゲットや、［（１−ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4
Ｏ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］または［（１−ｚ）（１−ｙ）・
ＰｂＯ＋（１−ｚ）ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｚ）
（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］（ｙ＝０．
０５〜０．２５，ｚ＝０．００２〜０．０５）であるタ
ーゲットと、ＰｂＯであるターゲットの、２種類のター
ゲットの組み合わせにした場合でも、同様の結果が得ら
れることを確認した。
ターゲットとして、ＭｎＯ2 のセラミックのターゲット
を用いたが、この変わりに金属Ｍｎのターゲットを用
い、スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：３の割合でチ
ャンバー内に導入した場合でも、同様の結果が得られる
ことを確認した。さらに、本実施例のスパッタリングに
用いるターゲットとして、［（１−ｗ）・Ｐｂ1-y Ｌａ
y Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１−ｗ）・
｛（１−ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ
／４）・ＴｉＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．０５〜
０．２５，ｗ＝０．０５〜０．４０）であるターゲット
と、ＭｎＯ2 であるターゲットの、２種類のターゲット
を用いたが、この組み合わせ以外に、［（１−ｗ）・
｛（１−ｚ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・Ｐ
ｂＯ］または［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）（ＰｂＯ＋Ｔ
ｉＯ2 ）＋ｚ・ＭｎＯ2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｚ＝０．０
０２〜０．０５，ｗ＝０．０５〜０．４０）であるター
ゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲットの、２種類のタ
ーゲットや、［（１−ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4
Ｏ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］または［（１−ｚ）（１−ｙ）・
ＰｂＯ＋（１−ｚ）ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋（１−ｚ）
（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］（ｙ＝０．
０５〜０．２５，ｚ＝０．００２〜０．０５）であるタ
ーゲットと、ＰｂＯであるターゲットの、２種類のター
ゲットの組み合わせにした場合でも、同様の結果が得ら
れることを確認した。
【００７１】（実施例５） 実施例３と同様の、多元高周波マグネトロンスパッタリ
ング装置を用いて、強誘電体薄膜を作製した。このスパ
ッタリングに用いるターゲットとして、［ＰｂＴｉＯ3
＋ＰｂＯ］の粉末のターゲット１６と、Ｌａ2 Ｏ3 のセ
ラミックのターゲット１７と、ＭｇＯのセラミックのタ
ーゲット１８の３種類を用いた。このうちの、（ＰｂＴ
ｉＯ3 ＋ＰｂＯ）の粉末のターゲット１６は、組成が
［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］または
［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｗ・ＰｂＯ］
（ｗ＝０．０５〜０．４０）であり、このターゲット１
６の作製方法は実施例１〜４と同様である。
ング装置を用いて、強誘電体薄膜を作製した。このスパ
ッタリングに用いるターゲットとして、［ＰｂＴｉＯ3
＋ＰｂＯ］の粉末のターゲット１６と、Ｌａ2 Ｏ3 のセ
ラミックのターゲット１７と、ＭｇＯのセラミックのタ
ーゲット１８の３種類を用いた。このうちの、（ＰｂＴ
ｉＯ3 ＋ＰｂＯ）の粉末のターゲット１６は、組成が
［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］または
［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｗ・ＰｂＯ］
（ｗ＝０．０５〜０．４０）であり、このターゲット１
６の作製方法は実施例１〜４と同様である。
【００７２】これら３種類のターゲット１６および１７
および１８をチャンバー内に設置し、白金をパターニン
グしたＭｇＯ単結晶基板２５上に、実施例１〜４と同様
の方法で成膜を行った。ただし、各ターゲットへの高周
波投入電力は、［ＰｂＴｉＯ3 ＋ＰｂＯ］の粉末をプレ
スしたターゲット１６が２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６
ＭＨｚ）で固定し、Ｌａ2 Ｏ3 のセラミックのターゲッ
ト１７が０Ｗから０．７Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨ
ｚ）まで任意の値に、ＭｇＯのセラミックのターゲット
１８が０Ｗから１．２Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）
まで任意の値に変化させて、Ｌａ2 Ｏ3 およびＭｇＯの
添加量を制御した。このようにして、［（１−ｘ）・Ｐ
ｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ・ＭｇＯ］なる組成
（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０５〜０．２５）
の強誘電体薄膜を作製した。得られた薄膜の膜厚は、成
膜時間５時間で約１．３μｍであった。その強誘電体薄
膜の上に、測定のために、上部電極としてＮｉ−Ｃｒ電
極をＤＣスパッタリング法により形成し、パターニング
を行った。
および１８をチャンバー内に設置し、白金をパターニン
グしたＭｇＯ単結晶基板２５上に、実施例１〜４と同様
の方法で成膜を行った。ただし、各ターゲットへの高周
波投入電力は、［ＰｂＴｉＯ3 ＋ＰｂＯ］の粉末をプレ
スしたターゲット１６が２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６
ＭＨｚ）で固定し、Ｌａ2 Ｏ3 のセラミックのターゲッ
ト１７が０Ｗから０．７Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨ
ｚ）まで任意の値に、ＭｇＯのセラミックのターゲット
１８が０Ｗから１．２Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）
まで任意の値に変化させて、Ｌａ2 Ｏ3 およびＭｇＯの
添加量を制御した。このようにして、［（１−ｘ）・Ｐ
ｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ・ＭｇＯ］なる組成
（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０５〜０．２５）
の強誘電体薄膜を作製した。得られた薄膜の膜厚は、成
膜時間５時間で約１．３μｍであった。その強誘電体薄
膜の上に、測定のために、上部電極としてＮｉ−Ｃｒ電
極をＤＣスパッタリング法により形成し、パターニング
を行った。
【００７３】得られた薄膜について、各元素の固容量を
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、薄膜の
結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００１）
と（１００）、およびその高次のピークのみが確認され
た。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
において、０．８５≦α≦０．９４の範囲にあって、高
いｃ軸配向性を示した。
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、薄膜の
結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００１）
と（１００）、およびその高次のピークのみが確認され
た。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
において、０．８５≦α≦０．９４の範囲にあって、高
いｃ軸配向性を示した。
【００７４】次に、得られた薄膜の焦電係数γと、比誘
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを、下地電極と上部電
極の間で測定した。各組成の薄膜の焦電係数γと比誘電
率εｒと誘電損失ｔａｎδを表９〜表１０に示す。表１
０にはバルクのＰｂＴｉＯ3の値も示してある。
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを、下地電極と上部電
極の間で測定した。各組成の薄膜の焦電係数γと比誘電
率εｒと誘電損失ｔａｎδを表９〜表１０に示す。表１
０にはバルクのＰｂＴｉＯ3の値も示してある。
【００７５】
【表９】
【００７６】
【表１０】
【００７７】前記表９〜表１０から明らかなように、Ｌ
ａの添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｇＯの
添加量ｘを０．０１〜０．１０に変化させた試料では、
ｘ＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大きく、
εｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認できた。
ａの添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｇＯの
添加量ｘを０．０１〜０．１０に変化させた試料では、
ｘ＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大きく、
εｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認できた。
【００７８】この様に、本発明の組成を有する薄膜は、
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
【００７９】なお、本実施例のスパッタリングに用いる
ターゲットとして、ＭｇＯのセラミックのターゲットを
用いたが、この変わりに金属Ｍｇのターゲットを用い、
スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：３の割合でチャン
バー内に導入した場合でも、同様の結果が得られること
を確認した。さらに、本実施例のスパッタリングに用い
るターゲットとして、［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｗ
・ＰｂＯ］または［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）
＋ｗ・ＰｂＯ］（ｗ＝０．０５〜０．４０）であるター
ゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲットと、ＭｇＯであ
るターゲットの、３種類のターゲットを用いたが、この
組み合わせ以外に、［Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ］
または［（１−ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋
（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ］（ｙ＝０．０５〜０．２
５）であるターゲットと、ＰｂＯであるターゲットと、
ＭｇＯまたは金属Ｍｇであるターゲットの、３種類のタ
ーゲットや、［（１−ｘ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｘ・Ｍｇ
Ｏ］または［（１−ｘ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｘ・
ＭｇＯ］（ｘ＝０．０１〜０．１０）であるターゲット
と、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲットと、ＰｂＯであるター
ゲットの、３種類のターゲットの組み合わせにした場合
でも、同様の結果が得られることを確認した。
ターゲットとして、ＭｇＯのセラミックのターゲットを
用いたが、この変わりに金属Ｍｇのターゲットを用い、
スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：３の割合でチャン
バー内に導入した場合でも、同様の結果が得られること
を確認した。さらに、本実施例のスパッタリングに用い
るターゲットとして、［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｗ
・ＰｂＯ］または［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）
＋ｗ・ＰｂＯ］（ｗ＝０．０５〜０．４０）であるター
ゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲットと、ＭｇＯであ
るターゲットの、３種類のターゲットを用いたが、この
組み合わせ以外に、［Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ］
または［（１−ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ2 Ｏ3 ＋
（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ］（ｙ＝０．０５〜０．２
５）であるターゲットと、ＰｂＯであるターゲットと、
ＭｇＯまたは金属Ｍｇであるターゲットの、３種類のタ
ーゲットや、［（１−ｘ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｘ・Ｍｇ
Ｏ］または［（１−ｘ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｘ・
ＭｇＯ］（ｘ＝０．０１〜０．１０）であるターゲット
と、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲットと、ＰｂＯであるター
ゲットの、３種類のターゲットの組み合わせにした場合
でも、同様の結果が得られることを確認した。
【００８０】（実施例６） 実施例４と同様の、多元高周波マグネトロンスパッタリ
ング装置を用いて、強誘電体薄膜を作製した。このスパ
ッタリングに用いるターゲットとして、［ＰｂＴｉＯ3
＋ＰｂＯ］の粉末のターゲット１６と、Ｌａ2 Ｏ3 のセ
ラミックのターゲット１７と、ＭｎＯ2 のセラミックの
ターゲット１８の３種類を用いた。このうちの、（Ｐｂ
ＴｉＯ3 ＋ＰｂＯ）の粉末のターゲット１６は、組成が
［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］または
［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｗ・ＰｂＯ］
（ｗ＝０．０５〜０．４０）であり、このターゲット１
６の作製方法は実施例１〜４と同様である。
ング装置を用いて、強誘電体薄膜を作製した。このスパ
ッタリングに用いるターゲットとして、［ＰｂＴｉＯ3
＋ＰｂＯ］の粉末のターゲット１６と、Ｌａ2 Ｏ3 のセ
ラミックのターゲット１７と、ＭｎＯ2 のセラミックの
ターゲット１８の３種類を用いた。このうちの、（Ｐｂ
ＴｉＯ3 ＋ＰｂＯ）の粉末のターゲット１６は、組成が
［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋ｗ・ＰｂＯ］または
［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ2 ）＋ｗ・ＰｂＯ］
（ｗ＝０．０５〜０．４０）であり、このターゲット１
６の作製方法は実施例１〜４と同様である。
【００８１】これら３種類のターゲット１６および１７
および１８をチャンバー内に設置し、白金をパターニン
グしたＭｇＯ単結晶基板２５上に、実施例１〜４と同様
の方法で成膜を行った。ただし、各ターゲットへの高周
波投入電力は、［ＰｂＴｉＯ3 ＋ＰｂＯ］の粉末をプレ
スしたターゲット１６が２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６
ＭＨｚ）で固定し、Ｌａ2 Ｏ3 のセラミックのターゲッ
ト１７が０Ｗから１．７Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨ
ｚ）まで任意の値に、ＭｎＯ2 のセラミックのターゲッ
ト１８が０Ｗから０．７Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨ
ｚ）まで任意の値に変化させて、Ｌａ2 Ｏ3 およびＭｎ
Ｏ2 の添加量を制御した。このようにして、［（１−
ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］
なる組成（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｚ＝０．００２〜
０．０５）の強誘電体薄膜を作製した。得られた薄膜の
膜厚は、成膜時間５時間で約１．２６μｍであった。そ
の強誘電体薄膜の上に、測定のために、上部電極として
Ｎｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリング法により形成し、
パターニングを行った。
および１８をチャンバー内に設置し、白金をパターニン
グしたＭｇＯ単結晶基板２５上に、実施例１〜４と同様
の方法で成膜を行った。ただし、各ターゲットへの高周
波投入電力は、［ＰｂＴｉＯ3 ＋ＰｂＯ］の粉末をプレ
スしたターゲット１６が２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６
ＭＨｚ）で固定し、Ｌａ2 Ｏ3 のセラミックのターゲッ
ト１７が０Ｗから１．７Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨ
ｚ）まで任意の値に、ＭｎＯ2 のセラミックのターゲッ
ト１８が０Ｗから０．７Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨ
ｚ）まで任意の値に変化させて、Ｌａ2 Ｏ3 およびＭｎ
Ｏ2 の添加量を制御した。このようにして、［（１−
ｚ）・Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］
なる組成（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｚ＝０．００２〜
０．０５）の強誘電体薄膜を作製した。得られた薄膜の
膜厚は、成膜時間５時間で約１．２６μｍであった。そ
の強誘電体薄膜の上に、測定のために、上部電極として
Ｎｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリング法により形成し、
パターニングを行った。
【００８２】得られた薄膜について、各元素の固容量を
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、薄膜の
結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００１）
と（１００）、およびその高次のピークのみが確認され
た。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
において、０．８６≦α≦０．９４の範囲にあって、高
いｃ軸配向性を示した。
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、薄膜の
結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００１）
と（１００）、およびその高次のピークのみが確認され
た。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
において、０．８６≦α≦０．９４の範囲にあって、高
いｃ軸配向性を示した。
【００８３】次に、得られた薄膜の焦電係数γと、比誘
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを、下地電極と上部電
極の間で測定した。各組成の薄膜の焦電係数γと比誘電
率εｒと誘電損失ｔａｎδを表１１〜表１２示す。表１
２にはバルクのＰｂＴｉＯ3の値も示してある。
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを、下地電極と上部電
極の間で測定した。各組成の薄膜の焦電係数γと比誘電
率εｒと誘電損失ｔａｎδを表１１〜表１２示す。表１
２にはバルクのＰｂＴｉＯ3の値も示してある。
【００８４】
【表１１】
【００８５】
【表１２】
【００８６】前記表１１〜表１２から明らかなように、
Ｌａの添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｎＯ
2 の添加量ｚを０．００２〜０．０５に変化させた試料
では、ｚ＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大
きく、εｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認でき
た。
Ｌａの添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｎＯ
2 の添加量ｚを０．００２〜０．０５に変化させた試料
では、ｚ＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大
きく、εｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認でき
た。
【００８７】この様に、本発明の組成を有する薄膜は、
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
【００８８】なお、本実施例のスパッタリングに用いる
ターゲットとして、ＭｎＯ2 のセラミックのターゲット
を用いたが、この変わりに金属Ｍｎのターゲットを用
い、スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：３の割合でチ
ャンバー内に導入した場合でも、同様の結果が得られる
ことを確認した。さらに、本実施例のスパッタリングに
用いるターゲットとして、［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ3
＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ
2 ）＋ｗ・ＰｂＯ］（ｗ＝０．０５〜０．４０）である
ターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲットと、ＭｎＯ
2 であるターゲットの、３種類のターゲットを用いた
が、この組み合わせ以外に、［Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ
1-y/4 Ｏ3 ］または［（１−ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌ
ａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ］（ｙ＝０．０５
〜０．２５）であるターゲットと、ＰｂＯであるターゲ
ットと、ＭｎＯ2 または金属Ｍｎであるターゲットの、
３種類のターゲットや、［（１−ｚ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋
ｚ・ＭｎＯ2 ］または［（１−ｚ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ
2 ）＋ｚ・ＭｎＯ2 ］（ｚ＝０．００２〜０．０５）で
あるターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲットと、Ｐ
ｂＯであるターゲットの、３種類のターゲットの組み合
わせにした場合でも、同様の結果が得られることを確認
した。
ターゲットとして、ＭｎＯ2 のセラミックのターゲット
を用いたが、この変わりに金属Ｍｎのターゲットを用
い、スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：３の割合でチ
ャンバー内に導入した場合でも、同様の結果が得られる
ことを確認した。さらに、本実施例のスパッタリングに
用いるターゲットとして、［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ3
＋ｗ・ＰｂＯ］または［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ
2 ）＋ｗ・ＰｂＯ］（ｗ＝０．０５〜０．４０）である
ターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲットと、ＭｎＯ
2 であるターゲットの、３種類のターゲットを用いた
が、この組み合わせ以外に、［Ｐｂ1-y Ｌａy Ｔｉ
1-y/4 Ｏ3 ］または［（１−ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌ
ａ2 Ｏ3 ＋（１−ｙ／４）・ＴｉＯ2 ］（ｙ＝０．０５
〜０．２５）であるターゲットと、ＰｂＯであるターゲ
ットと、ＭｎＯ2 または金属Ｍｎであるターゲットの、
３種類のターゲットや、［（１−ｚ）・ＰｂＴｉＯ3 ＋
ｚ・ＭｎＯ2 ］または［（１−ｚ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ
2 ）＋ｚ・ＭｎＯ2 ］（ｚ＝０．００２〜０．０５）で
あるターゲットと、Ｌａ2 Ｏ3 であるターゲットと、Ｐ
ｂＯであるターゲットの、３種類のターゲットの組み合
わせにした場合でも、同様の結果が得られることを確認
した。
【００８９】（実施例７） 実施例３と同様の多元高周波マグネトロンスパッタリン
グ装置を用いて、強誘電体薄膜を作製した。このスパッ
タリングに用いるターゲットとして、ＰｂＴｉＯ3 の粉
末のターゲット１６と、Ｌａ2 Ｏ3 のセラミックのター
ゲット１７と、ＭｇＯのセラミックのターゲット１８
と、ＰｂＯのセラミックのターゲット１９の４種類を用
いた。このうちの、ＰｂＴｉＯ3 の粉末のターゲット１
６は、組成が［ＰｂＴｉＯ3 ］または［ＰｂＯ＋ＴｉＯ
2 ］であり、このターゲットの作製方法は実施例１〜６
と同様である。
グ装置を用いて、強誘電体薄膜を作製した。このスパッ
タリングに用いるターゲットとして、ＰｂＴｉＯ3 の粉
末のターゲット１６と、Ｌａ2 Ｏ3 のセラミックのター
ゲット１７と、ＭｇＯのセラミックのターゲット１８
と、ＰｂＯのセラミックのターゲット１９の４種類を用
いた。このうちの、ＰｂＴｉＯ3 の粉末のターゲット１
６は、組成が［ＰｂＴｉＯ3 ］または［ＰｂＯ＋ＴｉＯ
2 ］であり、このターゲットの作製方法は実施例１〜６
と同様である。
【００９０】これら４種類のターゲット１６および１７
および１８および１９をチャンバー２４内に設置し、白
金をパターニングしたＭｇＯ単結晶基板２５上に、実施
例１〜４と同様の方法で成膜を行った。ただし、各ター
ゲットへの高周波投入電力は、ＰｂＴｉＯ3 の粉末をプ
レスしたターゲット１６が２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５
６ＭＨｚ）で固定し、Ｌａ2 Ｏ3 のセラミックのターゲ
ット１７が０Ｗから０．７Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨ
ｚ）まで任意の値に、ＭｇＯのセラミックのターゲット
１８が０Ｗから１．２Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）
まで任意の値に、ＰｂＯのセラミックのターゲット１９
が０Ｗから０．５Ｗｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）まで任
意の値に変化させて、Ｌａ2 Ｏ3 およびＭｇＯの添加量
を制御し、不足分のＰｂをおぎなった。このようにし
て、［（１−ｘ）・Ｐｂ1-y ＬａyＴｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ
・ＭｇＯ］なる組成（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝
０．０５〜０．２５）の強誘電体薄膜を作製した。得ら
れた薄膜の膜厚は、成膜時間５時間で約１．４μｍであ
った。その強誘電体薄膜の上に、測定のために、上部電
極としてＮｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリング法により
形成し、パターニングを行った。
および１８および１９をチャンバー２４内に設置し、白
金をパターニングしたＭｇＯ単結晶基板２５上に、実施
例１〜４と同様の方法で成膜を行った。ただし、各ター
ゲットへの高周波投入電力は、ＰｂＴｉＯ3 の粉末をプ
レスしたターゲット１６が２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５
６ＭＨｚ）で固定し、Ｌａ2 Ｏ3 のセラミックのターゲ
ット１７が０Ｗから０．７Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨ
ｚ）まで任意の値に、ＭｇＯのセラミックのターゲット
１８が０Ｗから１．２Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）
まで任意の値に、ＰｂＯのセラミックのターゲット１９
が０Ｗから０．５Ｗｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）まで任
意の値に変化させて、Ｌａ2 Ｏ3 およびＭｇＯの添加量
を制御し、不足分のＰｂをおぎなった。このようにし
て、［（１−ｘ）・Ｐｂ1-y ＬａyＴｉ1-y/4 Ｏ3 ＋ｘ
・ＭｇＯ］なる組成（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝
０．０５〜０．２５）の強誘電体薄膜を作製した。得ら
れた薄膜の膜厚は、成膜時間５時間で約１．４μｍであ
った。その強誘電体薄膜の上に、測定のために、上部電
極としてＮｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリング法により
形成し、パターニングを行った。
【００９１】得られた薄膜について、各元素の固容量を
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、薄膜の
結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００１）
と（１００）、およびその高次のピークのみが確認され
た。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
において、０．８３≦α≦１．００の範囲にあって、高
いｃ軸配向性を示した。
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、薄膜の
結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００１）
と（１００）、およびその高次のピークのみが確認され
た。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
において、０．８３≦α≦１．００の範囲にあって、高
いｃ軸配向性を示した。
【００９２】次に、得られた薄膜の焦電係数γと、比誘
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを、下地電極と上部電
極の間で測定した。各組成の薄膜の焦電係数γと比誘電
率εｒと誘電損失ｔａｎδを表１３〜表１４に示す。表
１４には、バルクのＰｂＴｉＯ3 の値も示してある。
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを、下地電極と上部電
極の間で測定した。各組成の薄膜の焦電係数γと比誘電
率εｒと誘電損失ｔａｎδを表１３〜表１４に示す。表
１４には、バルクのＰｂＴｉＯ3 の値も示してある。
【００９３】
【表１３】
【００９４】
【表１４】
【００９５】前記表１３〜表１４から明らかなように、
Ｌａの添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｇＯ
の添加量ｘを０．０１〜０．１０に変化させた試料で
は、ｘ＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大き
く、εｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認でき
た。
Ｌａの添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｇＯ
の添加量ｘを０．０１〜０．１０に変化させた試料で
は、ｘ＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大き
く、εｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認でき
た。
【００９６】この様に、本発明の組成を有する薄膜は、
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
【００９７】なお、本実施例のスパッタリングに用いる
ターゲットとして、ＭｇＯのセラミックのターゲットを
用いたが、この変わりに金属Ｍｇのターゲットを用い、
スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：３の割合でチャン
バー内に導入した場合でも、同様の結果が得られること
を確認した。
ターゲットとして、ＭｇＯのセラミックのターゲットを
用いたが、この変わりに金属Ｍｇのターゲットを用い、
スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：３の割合でチャン
バー内に導入した場合でも、同様の結果が得られること
を確認した。
【００９８】（実施例８） 実施例４と同様の多元高周波マグネトロンスパッタリン
グ装置を用いて、強誘電体薄膜を作製した。このスパッ
タリングに用いるターゲットとして、ＰｂＴｉＯ3 の粉
末のターゲット１６と、Ｌａ2 Ｏ3 のセラミックのター
ゲット１７と、ＭｎＯ2 のセラミックのターゲット１８
と、ＰｂＯのセラミックのターゲット１９の４種類を用
いた。このうちの、ＰｂＴｉＯ3 の粉末のターゲット１
６は、組成が［ＰｂＴｉＯ3 ］または［ＰｂＯ＋ＴｉＯ
2 ］であり、このターゲットの作製方法は実施例１〜６
と同様である。
グ装置を用いて、強誘電体薄膜を作製した。このスパッ
タリングに用いるターゲットとして、ＰｂＴｉＯ3 の粉
末のターゲット１６と、Ｌａ2 Ｏ3 のセラミックのター
ゲット１７と、ＭｎＯ2 のセラミックのターゲット１８
と、ＰｂＯのセラミックのターゲット１９の４種類を用
いた。このうちの、ＰｂＴｉＯ3 の粉末のターゲット１
６は、組成が［ＰｂＴｉＯ3 ］または［ＰｂＯ＋ＴｉＯ
2 ］であり、このターゲットの作製方法は実施例１〜６
と同様である。
【００９９】これら４種類のターゲット１６および１７
および１８および１９をチャンバー２４内に設置し、白
金をパターニングしたＭｇＯ単結晶基板２５上に、実施
例１〜６と同様の方法で成膜を行った。ただし、各ター
ゲットへの高周波投入電力は、ＰｂＴｉＯ3 の粉末をプ
レスしたターゲット１６が２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５
６ＭＨｚ）で固定し、Ｌａ2 Ｏ3 のセラミックのターゲ
ット１７が０Ｗから０．７Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨ
ｚ）まで任意の値に、ＭｎＯ2 のセラミックのターゲッ
ト１８が０Ｗから０．７Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨ
ｚ）まで任意の値に、ＰｂＯのセラミックのターゲット
１９が０Ｗから０．５Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）
まで任意の値に変化させて、Ｌａ2 Ｏ3 およびＭｎＯ2
の添加量を制御し、不足分のＰｂをおぎなった。このよ
うにして、［（１−ｚ）・Ｐｂ1-yＬａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ
3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］なる組成（ｙ＝０．０５〜０．２
５，ｚ＝０．００２〜０．０５）の強誘電体薄膜を作製
した。得られた薄膜の膜厚は、成膜時間５時間で約１．
３８μｍであった。その強誘電体薄膜の上に、測定のた
めに、上部電極としてＮｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリ
ング法により形成し、パターニングを行った。
および１８および１９をチャンバー２４内に設置し、白
金をパターニングしたＭｇＯ単結晶基板２５上に、実施
例１〜６と同様の方法で成膜を行った。ただし、各ター
ゲットへの高周波投入電力は、ＰｂＴｉＯ3 の粉末をプ
レスしたターゲット１６が２．１Ｗ／ｃｍ2 （１３．５
６ＭＨｚ）で固定し、Ｌａ2 Ｏ3 のセラミックのターゲ
ット１７が０Ｗから０．７Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨ
ｚ）まで任意の値に、ＭｎＯ2 のセラミックのターゲッ
ト１８が０Ｗから０．７Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨ
ｚ）まで任意の値に、ＰｂＯのセラミックのターゲット
１９が０Ｗから０．５Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ）
まで任意の値に変化させて、Ｌａ2 Ｏ3 およびＭｎＯ2
の添加量を制御し、不足分のＰｂをおぎなった。このよ
うにして、［（１−ｚ）・Ｐｂ1-yＬａy Ｔｉ1-y/4 Ｏ
3 ＋ｚ・ＭｎＯ2 ］なる組成（ｙ＝０．０５〜０．２
５，ｚ＝０．００２〜０．０５）の強誘電体薄膜を作製
した。得られた薄膜の膜厚は、成膜時間５時間で約１．
３８μｍであった。その強誘電体薄膜の上に、測定のた
めに、上部電極としてＮｉ−Ｃｒ電極をＤＣスパッタリ
ング法により形成し、パターニングを行った。
【０１００】得られた薄膜について、各元素の固容量を
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、薄膜の
結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００１）
と（１００）、およびその高次のピークのみが確認され
た。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
において、０．８４≦α≦０．９４の範囲にあって、高
いｃ軸配向性を示した。
Ｘ線マイクロアナライザーで、結晶相およびｃ軸配向率
α（＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝）をＸ線回折装置で測定した。その結果、薄膜の
結晶相は完全にペロブスカイト単相であり、（００１）
と（１００）、およびその高次のピークのみが確認され
た。これにより、αを求めると、ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜
において、０．８４≦α≦０．９４の範囲にあって、高
いｃ軸配向性を示した。
【０１０１】次に、得られた薄膜の焦電係数γと、比誘
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを、下地電極と上部電
極の間で測定した。各組成の薄膜の焦電係数γと比誘電
率εｒと誘電損失ｔａｎδを表１５〜表１６に示す。表
１６には、バルクのＰｂＴｉＯ3 の値も示してある。
電率εｒおよび誘電損失ｔａｎδを、下地電極と上部電
極の間で測定した。各組成の薄膜の焦電係数γと比誘電
率εｒと誘電損失ｔａｎδを表１５〜表１６に示す。表
１６には、バルクのＰｂＴｉＯ3 の値も示してある。
【０１０２】
【表１５】
【０１０３】
【表１６】
【０１０４】前記表１５〜表１６から明らかなように、
Ｌａの添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｎＯ
2 の添加量ｚを０．００２〜０．０５に変化させた試料
では、ｚ＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大
きく、εｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認でき
た。
Ｌａの添加量ｙが０．０５〜０．２５の範囲で、ＭｎＯ
2 の添加量ｚを０．００２〜０．０５に変化させた試料
では、ｚ＝０の試料ならびにバルク値と比べて、γは大
きく、εｒおよびｔａｎδが小さくなることが確認でき
た。
【０１０５】この様に、本発明の組成を有する薄膜は、
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
本発明範囲外の組成の薄膜ならびに従来のＰｂＴｉＯ3
のバルク値と比較して、γが向上し、εｒおよびｔａｎ
δが低下した、極めて優れた強誘電体薄膜材料である。
【０１０６】なお、本実施例のスパッタリングに用いる
ターゲットとして、ＭｎＯ2 のセラミックのターゲット
を用いたが、この変わりに金属Ｍｎのターゲットを用
い、スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：３の割合でチ
ャンバー内に導入した場合でも、同様の結果が得られる
ことを確認した。
ターゲットとして、ＭｎＯ2 のセラミックのターゲット
を用いたが、この変わりに金属Ｍｎのターゲットを用
い、スパッタガスであるＡｒとＯ2 を９：３の割合でチ
ャンバー内に導入した場合でも、同様の結果が得られる
ことを確認した。
【０１０７】なお、これらの実施例１〜８では、ターゲ
ットに粉末をプレスし成形したものを用いたが、同じ組
成のセラミックのターゲットを用いた場合でも、同様の
結果が得られることを確認した。
ットに粉末をプレスし成形したものを用いたが、同じ組
成のセラミックのターゲットを用いた場合でも、同様の
結果が得られることを確認した。
【０１０８】
【発明の効果】以上のように本発明の強誘電体薄膜の製
造方法により製造した強誘電体薄膜は、薄膜形成の際に
高いｃ軸配向性が付与され、かつバルク結晶のように分
極処理をする必要がなく、しかも得られた薄膜が、酸素
原子と６配位の結合をするＭｇまたはＭｎを添加して強
誘電体薄膜に形成したことにより、Ｌａの添加によりそ
の一部が空孔になったＢサイトにＭｇまたはＭｎが入る
ので、従来のＬａを添加したチタン酸鉛薄膜と比較し
て、比誘電率εｒ、焦電係数γ及び誘電損失ｔａｎδな
どの焦電材料としての電気特性に優れるものである。ま
た、スパッタリング法で薄膜を形成する際に、複数の種
類のターゲットを用いる場合には、それぞれのターゲッ
トの高周波投入電力を制御することによって組成を制御
することができる。したがって、機器の小型化、高感
度、高速応答を可能とする焦電センサ材料として、工業
的価値が極めて高い強誘電体薄膜およびその製造方法を
提供できる有用なものである。
造方法により製造した強誘電体薄膜は、薄膜形成の際に
高いｃ軸配向性が付与され、かつバルク結晶のように分
極処理をする必要がなく、しかも得られた薄膜が、酸素
原子と６配位の結合をするＭｇまたはＭｎを添加して強
誘電体薄膜に形成したことにより、Ｌａの添加によりそ
の一部が空孔になったＢサイトにＭｇまたはＭｎが入る
ので、従来のＬａを添加したチタン酸鉛薄膜と比較し
て、比誘電率εｒ、焦電係数γ及び誘電損失ｔａｎδな
どの焦電材料としての電気特性に優れるものである。ま
た、スパッタリング法で薄膜を形成する際に、複数の種
類のターゲットを用いる場合には、それぞれのターゲッ
トの高周波投入電力を制御することによって組成を制御
することができる。したがって、機器の小型化、高感
度、高速応答を可能とする焦電センサ材料として、工業
的価値が極めて高い強誘電体薄膜およびその製造方法を
提供できる有用なものである。
【図１】本発明の一実施例に用いる強誘電体薄膜の製造
装置の概略図である。
装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施例に用いる強誘電体薄膜の製造
装置の概略図である。
装置の概略図である。
【図３】本発明の実施例１の強誘電体薄膜のＸ線回折測
定チャート。
定チャート。
【図４】本発明の実施例１の強誘電体薄膜を用いた焦電
型赤外線センサー素子（エレメント）の概略断面図。
型赤外線センサー素子（エレメント）の概略断面図。
【図５】ＰｂＴｉＯ3 のペロブスカイト結晶構造の酸素
原子８面体を示すモデル図である。
原子８面体を示すモデル図である。
１ ターゲット ２ ターゲット皿 ３ マグネット ４ カバー ５ 高周波電極 ６ 絶縁体 ７ 真空チャンバー ８ 高周波電源 ９ 基板 １０ 基板加熱ヒーター １１ メタルマスク １２ バルブ １３ バルブ １４ ノズル １５ モーター １６ ターゲット １７ ターゲット １８ ターゲット １９ ターゲット ２０ 高周波電源 ２１ 高周波電源 ２２ 高周波電源 ２３ 高周波電源 ２４ 真空チャンバー ２５ 基板 ２６ 基板加熱ヒーター ２７ メタルマスク ２８ バルブ ２９ バルブ ３０ ノズル ３１ モーター ３２ シールつきベアリング ４０ 焦電型赤外線センサーのエレメント ４１ 単結晶板 ４２ Ｐｔ下部電極 ４３ 組成［０．９６（Ｐｂ0.9 Ｌａ0.1 Ｔｉ0.975 Ｏ
3 ）＋０．０４ＭｇＯ］の強誘電体薄膜 ４４ Ｎｉ−Ｃｒ上部電極
3 ）＋０．０４ＭｇＯ］の強誘電体薄膜 ４４ Ｎｉ−Ｃｒ上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 37/02 Ｈ０１Ｌ 37/02 41/24 41/22 Ａ (72)発明者 高山 良一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 小舟 正文 兵庫県赤穂市さつき町10−20 (72)発明者 藤井 知 兵庫県赤穂市北新在家３−１−１ (56)参考文献 特開 昭61−285609（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−245406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−138004（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−272931（ＪＰ，Ａ)
Claims (18)
- 【請求項１】 Ｌａを添加したチタン酸鉛に、酸素原子
と６配位の結合をするＭｇまたはＭｎを添加して薄膜に
形成した強誘電体薄膜であって、その組成が〔（１−
ｘ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋ｘ・ＭｇＯ〕
（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０５〜０．２５）
または〔（１−ｚ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋
ｚ・ＭｎＯ 2 〕（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｚ＝０．０
０２〜０．０５）であることを特徴とする強誘電体薄
膜。 - 【請求項２】 強誘電体薄膜の結晶相が、ベロブスカイ
ト単相である請求項１に記載の強誘電体薄膜。 - 【請求項３】 強誘電体薄膜の厚さが、１００ｎｍ以上
１０μｍ以下の範囲である請求項１に記載の強誘電体薄
膜。 - 【請求項４】 強誘電体薄膜が、分極処理されていない
薄膜（ａｓ−ｇｒｏｗｎ薄膜）である請求項１に記載の
強誘電体薄膜。 - 【請求項５】 強誘電体薄膜のＸ線反射強度分析におい
て、（００１）ピークの高さ（強度）をＩ（００１）と
し、Ｉ（１００）ピークの高さ（強度）をＩ（１００）
とし、α＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０
０）｝としたとき、前記強誘電体薄膜の配向率αが、
０．８５≦α≦１．００の範囲にある請求項１に記載の
強誘電体薄膜。 - 【請求項６】 強誘電体薄膜が２層の電極に挟まれた構
造である請求項１に記載の強誘電体薄膜。 - 【請求項７】 強誘電体薄膜が、焦電型赤外線センサー
の焦電材料に用いられている請求項６に記載の強誘電体
薄膜。 - 【請求項８】 Ｌａを添加したチタン酸鉛に、酸素原子
と６配位の結合をするＭｇまたはＭｎを添加して、その
組成が〔（１−ｘ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋
ｘ・ＭｇＯ〕（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｙ＝０．０５
〜０．２５）または〔（１−ｚ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ
1-y/4 Ｏ 3 ＋ｚ・ＭｎＯ 2 〕（ｙ＝０．０５〜０．２
５，ｚ＝０．００２〜０．０５）である強誘電体薄膜に
形成する方 法であって、あらかじめ下地白金電極をスパ
ッタリング法により形成した無機物単結晶板を基板加熱
ヒーター上に設置し、チャンバー内を排気し、基板加熱
ヒーターによって基板を加熱し、スパッタガスをチャン
バー内に導入し、高真空度に保ち、ターゲットに高周波
電源より高周波電力を投入してプラズマを発生させ、基
板上に成膜を行うことを特徴とする強誘電体薄膜の製造
方法。 - 【請求項９】 スパッタリング法のターゲットの組成
が、［（１−ｗ）・｛（１−ｘ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ
1-y/4 Ｏ 3 ＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］、及び［（１
−ｗ）・｛（１−ｘ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋（１−ｘ）
ｙ／２・Ｌａ 2 Ｏ 3 ＋（１−ｘ）（１−ｙ／４）・Ｔｉ
Ｏ 2 ＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｘ＝０．０１〜
０．１０，ｙ＝０．０５〜０．２５，ｗ＝０．０５〜
０．４０）から選ばれる少なくとも一つの化合物であっ
て、かつターゲット数が１以上である請求項８に記載の
強誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項１０】 スパッタリング法のターゲットの組成
が、［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ
1-y/4 Ｏ 3 ＋ｚ・ＭｎＯ 2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］、及び
［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋（１
−ｚ）ｙ／２・Ｌａ 2 Ｏ 3 ＋（１−ｚ）（１−ｙ／４）
・ＴｉＯ 2 ＋ｚ・ＭｎＯ 2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．
０５〜０．２５，ｚ＝０．００２〜０．０５，ｗ＝０．
０５〜０．４０）から選ばれる少なくとも一つの化合物
であって、かつターゲット数が１以上である請求項８に
記載の強誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項１１】 スパッタリング法のターゲットの組成
が、下記（Ａ）〜（Ｃ）から選ばれるいずれか一つの組
み合わせからなるターゲットを用いる請求項８に記載の
強誘電体薄膜の製造方法。（Ａ）［（１−ｗ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋
ｗ・ＰｂＯ］及び［（１−ｗ）・｛（１−ｙ）・ＰｂＯ
＋ｙ／２・Ｌａ 2 Ｏ 3 ＋（１−ｙ／４）・ＴｉＯ 2 ｝＋
ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｗ＝０．０５
〜０．４０）から選ばれる少なくとも一つのターゲット
と、ＭｇＯ及びＭｇから選ばれる少なくとも一つのター
ゲットの２種類の組み合わせ 。（Ｂ）［（１−ｗ）・｛（１−ｘ）・ＰｂＴｉＯ 3 ＋ｘ
・ＭｇＯ｝＋ｗ・ＰｂＯ］及び［（１−ｗ）・｛（１−
ｘ）（ＰｂＯ＋ＴｉＯ 2 ）＋ｘ・ＭｇＯ｝＋ｗ・ Ｐｂ
Ｏ］（ｘ＝０．０１〜０．１０，ｗ＝０．０５〜０．４
０）から選ばれる少なくとも一つのターゲットと、Ｌａ
2 Ｏ 3 のターゲットの２種類の組み合わせ 。（Ｃ）［（１−ｘ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋
ｘ・ＭｇＯ］及び［（（１−ｘ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋
（１−ｘ）ｙ／２・Ｌａ 2 Ｏ 3 ＋（１−ｘ）（１−ｙ／
４）・ＴｉＯ 2 ＋ｘ・ＭｇＯ］（ｘ＝０．０１〜０．１
０，ｙ＝０．０５〜０．２５）から選ばれる少なくとも
一つのターゲットと、ＰｂＯのターゲットの２種類の組
み合わせ 。 - 【請求項１２】 スパッタリング法のターゲットの組成
が、下記（Ｄ）〜（Ｆ）から選ばれるいずれか一つの組
み合わせからなるターゲットを用いる請求項８に記載の
強誘電体薄膜の製造方法。（Ｄ）［（１−ｗ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋
ｗ・ＰｂＯ］及び［（１−ｗ）・｛（１−ｙ）・ＰｂＯ
＋ｙ／２・Ｌａ 2 Ｏ 3 ＋（１−ｙ／４）・ＴｉＯ 2 ｝＋
ｗ・ＰｂＯ］（ｙ＝０．０５〜０．２５，ｗ＝０．０５
〜０．４０）から選ばれる少なくとも一つのターゲット
と、ＭｎＯ 2 及びＭｎから選ばれる少なくとも一つのタ
ーゲットの２種類の組み合わせ 。（Ｅ）［（１−ｗ）・｛（１−ｚ）・ＰｂＴｉＯ 3 ＋ｚ
・ＭｎＯ 2 ｝＋ｗ・ＰｂＯ］及び［（１−ｗ）・｛（１
−ｚ）（ＰｂＯ＋ＴｉＯ 2 ）＋ｚ・ＭｎＯ 2 ｝＋ｗ・Ｐ
ｂＯ］（ｚ＝０．００２〜０．０５，ｗ＝０．０５〜
０．４０）から選ばれる少なくとも一つのターゲット
と、Ｌａ 2 Ｏ 3 のターゲットの２種類の組み合わせ 。（Ｆ）［（１−ｚ）・Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ＋
ｚ・ＭｎＯ 2 ］及び［（１−ｚ）（１−ｙ）・ＰｂＯ＋
（１−ｚ）ｙ／２・Ｌａ 2 Ｏ 3 ＋（１−ｚ）（１−ｙ／
４）・ＴｉＯ 2 ＋ｚ・ＭｎＯ 2 ］（ｙ＝０．０５〜０．
２５，ｚ＝０．００２〜０．０５）から選ばれる少なく
とも一つのターゲットと、ＰｂＯのターゲットの２種類
の組み合わせ 。 - 【請求項１３】 スパッタリング法のターゲットの組成
が、下記（Ｇ）〜（Ｉ）から選ばれるいずれか一つの組
み合わせからなるターゲットを用いる請求項８に記載の
強誘電体薄膜の製造方法。（Ｇ）［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ 3 ＋ｗ・ＰｂＯ］及び
［（１−ｗ）・（ＰｂＯ ＋ＴｉＯ 2 ）＋ｗ・ＰｂＯ］
（ｗ＝０．０５〜０．４０）から選ばれる少なくとも一
つのターゲットと、Ｌａ 2 Ｏ 3 のターゲットと、ＭｇＯ
及びＭｇから選ばれる少なくとも一つのターゲットの３
種類の組み合わせ 。（Ｈ）［Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ］及び［（１−
ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ 2 Ｏ 3 ＋（１−ｙ／４）・
ＴｉＯ 2 ］（ｙ＝０．０５〜０．２５）から選ばれる少
なくとも一つのターゲットと、ＰｂＯのターゲットと、
ＭｇＯ及びＭｇから選ばれる少なくとも一つのターゲッ
トの３種類の組み合わせ 。（Ｉ）［（１−ｘ）・ＰｂＴｉＯ 3 ＋ｘ・ＭｇＯ］及び
［（１−ｘ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ 2 ）＋ｘ・ＭｇＯ］
（ｘ＝０．０１〜０．１０）から選ばれる少なくとも一
つのターゲットと、Ｌａ 2 Ｏ 3 のターゲットと、ＰｂＯ
のターゲットの３種類の組み合わせ 。 - 【請求項１４】 スパッタリング法のターゲットの組成
が、下記（Ｊ）〜（Ｌ）から選ばれるいずれか一つの組
み合わせからなるターゲットを用いる請求項８に記載の
強誘電体薄膜の製造方法。（Ｊ）［（１−ｗ）・ＰｂＴｉＯ 3 ＋ｗ・ＰｂＯ］及び
［（１−ｗ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ 2 ）＋ｗ・ＰｂＯ］
（ｗ＝０．０５〜０．４０）から選ばれる少なくとも一
つのターゲットと、Ｌａ 2 Ｏ 3 のターゲットと、ＭｎＯ
2 及びＭｎから選ばれる少なくとも一つのターゲットの
３種類の組み合わせ 。（Ｋ）［Ｐｂ 1-y Ｌａ y Ｔｉ 1-y/4 Ｏ 3 ］及び［（１−
ｙ）・ＰｂＯ＋ｙ／２・Ｌａ 2 Ｏ 3 ＋（１−ｙ／４）・
ＴｉＯ 2 ］（ｙ＝０．０５〜０．２５）から選ばれる少
なくとも一つのターゲットと、ＰｂＯのターゲットと、
ＭｎＯ 2 及びＭｎから選ばれる少なくとも一つのターゲ
ットの３種類の組み合わせ 。（Ｌ）［（１−ｚ）・ＰｂＴｉＯ 3 ＋ｚ・ＭｎＯ 2 ］及
び［（１−ｚ）・（ＰｂＯ＋ＴｉＯ 2 ）＋ｚ・Ｍｎ
Ｏ 2 ］（ｚ＝０．００２〜０．０５）から選ばれる少な
くとも一つのターゲットと、Ｌａ 2 Ｏ 3 のターゲット
と、ＰｂＯのターゲット の３種類の組合せ。 - 【請求項１５】 スパッタリング法のターゲットが、Ｐ
ｂＴｉＯ 3 または［ＰｂＯ＋ＴｉＯ 2 ］であるターゲッ
トと、Ｌａ 2 Ｏ 3 であるターゲットと、ＭｇＯまたはＭ
ｇであるターゲットと、ＰｂＯであるターゲットの、４
種類の組み合わ せである複数個のターゲットを用いる請
求項８に記載の強誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項１６】 スパッタリング法のターゲットが、Ｐ
ｂＴｉＯ 3 または［ＰｂＯ＋ＴｉＯ 2 ］であるターゲッ
トと、Ｌａ 2 Ｏ 3 であるターゲットと、ＭｎＯ 2 または
Ｍｎであるターゲットと、ＰｂＯであるターゲットの、
４種類の組み合わせである複数個のターゲットを用いる
請求項８に記載の強誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項１７】 スパッタリング法のターゲットが、酸
化物の場合はセラミックまたは粉末をプレスし成形した
ものであり、単体の場合は金属板である請求項８に記載
の強誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項１８】 スパッタリング法の条件が、温度が５
５０〜６５０℃の範囲、圧力が０．１〜２．０Ｐａの範
囲、入力電源電力が、ターゲット単位面積当たり１．５
〜３．５Ｗ／ｃｍ 2 、雰囲気ガスがアルゴンと酸素の混
合ガスである請求項８に記載の強誘電体薄膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28346594A JP2622362B2 (ja) | 1993-12-01 | 1994-11-17 | 強誘電体薄膜及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30141193 | 1993-12-01 | ||
| JP5-301411 | 1993-12-01 | ||
| JP28346594A JP2622362B2 (ja) | 1993-12-01 | 1994-11-17 | 強誘電体薄膜及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07211135A JPH07211135A (ja) | 1995-08-11 |
| JP2622362B2 true JP2622362B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=26555050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28346594A Expired - Lifetime JP2622362B2 (ja) | 1993-12-01 | 1994-11-17 | 強誘電体薄膜及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2622362B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3343014B2 (ja) * | 1996-01-08 | 2002-11-11 | 株式会社東芝 | 酸化物単結晶の製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59138004A (ja) * | 1983-01-27 | 1984-08-08 | 松下電器産業株式会社 | 強誘電体薄膜 |
| JPS61285609A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-16 | 日本曹達株式会社 | チタン酸鉛強誘電体薄膜およびその製造方法 |
| JPH01272931A (ja) * | 1988-04-25 | 1989-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 焦電性複合薄膜素子 |
| JP2542100B2 (ja) * | 1990-02-20 | 1996-10-09 | タテホ化学工業株式会社 | 強誘電体薄膜 |
-
1994
- 1994-11-17 JP JP28346594A patent/JP2622362B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07211135A (ja) | 1995-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Takayama et al. | Preparation of epitaxial Pb (Zr x Ti1− x) O3 thin films and their crystallographic, pyroelectric, and ferroelectric properties | |
| Kim et al. | Electrical anisotropy and a plausible explanation for dielectric anomaly of Bi4Ti3O12 single crystal | |
| Sakashita et al. | Preparation and electrical properties of MOCVD‐deposited PZT thin films | |
| Garg et al. | Orientation dependence of ferroelectric properties of pulsed-laser-ablated Bi 4− x Nd x Ti 3 O 12 films | |
| US8518290B2 (en) | Piezoelectric material | |
| KR0147245B1 (ko) | 강유전체박막 및 그 제조방법 | |
| Kim et al. | Structural and electrical properties of rf magnetron‐sputtered Ba1− x Sr x TiO3 thin films on indium‐tin‐oxide‐coated glass substrate | |
| Zeng et al. | Electrical properties of neodymium doped CaBi4Ti4O15 ceramics | |
| Seog et al. | Recent progress in potassium sodium niobate lead-free thin films | |
| Chen et al. | High energy density capacitors based on 0.88 BaTiO3–0.12 Bi (Mg0. 5, Ti0. 5) O3/PbZrO3 multilayered thin films | |
| Shyu et al. | Highly (100)-oriented thin films of sol-gel derived Pb [(Mg1/3Nb2/3) 0.675 Ti0. 325] O3 prepared on textured LaNiO3 electrode | |
| Wang et al. | Lead zirconate titanate and barium titanate bi-layer ferroelectric films on Si | |
| Sun et al. | Superior high-temperature piezoelectric performances in BF-PT-BT ceramics via electric field constructed phase boundary | |
| JPH08253324A (ja) | 強誘電体薄膜構成体 | |
| Chang et al. | The effects of sintering temperature on the properties of lead-free (Na0. 5K0. 5) NbO3–SrTiO3 ceramics | |
| JPH06333772A (ja) | 薄膜コンデンサ及びその製造方法 | |
| Khartsev et al. | Comparative characteristics of Na0. 5K0. 5NbO3 films on Pt by pulsed laser deposition and magnetron sputtering | |
| JP2622362B2 (ja) | 強誘電体薄膜及びその製造方法 | |
| JPH08186182A (ja) | 強誘電体薄膜素子 | |
| Fasquelle et al. | High electric tunability on oxynitride perovskite LaTiO2N thin films | |
| Kakimoto et al. | Synthesis and dielectric properties of SrxBa1–xNb2O6 formed by YAG laser ablation | |
| Hector et al. | Texture, structure and domain microstructure of ferroelectric PZT thin films | |
| JPH09110523A (ja) | 強誘電体薄膜及びその製造方法 | |
| Pignolet et al. | Pyroelectricity in (Pb0· 98Mn0· 02)(Zr0· 6Ti0· 4) O3 sputtered thin films | |
| Wang et al. | Preparation and Electrical Properties of Rhombohedral Pb (ZrxTi1-x) O3 Thin Films by RF Magnetron Sputtering Method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080404 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090404 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100404 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120404 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130404 Year of fee payment: 16 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130404 Year of fee payment: 16 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140404 Year of fee payment: 17 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |