JP3079509B2 - 薄膜積層結晶体およびその製造方法 - Google Patents
薄膜積層結晶体およびその製造方法Info
- Publication number
- JP3079509B2 JP3079509B2 JP04052264A JP5226492A JP3079509B2 JP 3079509 B2 JP3079509 B2 JP 3079509B2 JP 04052264 A JP04052264 A JP 04052264A JP 5226492 A JP5226492 A JP 5226492A JP 3079509 B2 JP3079509 B2 JP 3079509B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- zinc oxide
- substrate
- film
- thin
- 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
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波変換素子や弾性
表面波素子、あるいは、光導波路素子に用いられる酸化
亜鉛薄膜などで形成される薄膜積層結晶体およびその製
造方法に係わり、特に、高配向化、および、高品質化を
行なうのに好適な薄膜積層結晶体およびその製造方法に
関するものである。
表面波素子、あるいは、光導波路素子に用いられる酸化
亜鉛薄膜などで形成される薄膜積層結晶体およびその製
造方法に係わり、特に、高配向化、および、高品質化を
行なうのに好適な薄膜積層結晶体およびその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、六方晶のウルツ
アィト型構造を有し、大きな圧電性を示すことから種々
の応用が検討され、また実用化もなされている。酸化亜
鉛（ＺｎＯ）薄膜を超音波変換素子に用いた超音波顕微
鏡や、弾性表面波素子に適用した各種周波数フィルタ−
などがその例である。圧電応用に関しては、高感度を実
現するために電気・機械変換効率が高い膜が要求され
る。また、光応用については、透明かつ伝播損失の少な
い膜が必要である。これらを実現するには、高配向、高
品質な酸化亜鉛薄膜の作製が必要不可欠であり、単結晶
膜に近いものが理想である。
アィト型構造を有し、大きな圧電性を示すことから種々
の応用が検討され、また実用化もなされている。酸化亜
鉛（ＺｎＯ）薄膜を超音波変換素子に用いた超音波顕微
鏡や、弾性表面波素子に適用した各種周波数フィルタ−
などがその例である。圧電応用に関しては、高感度を実
現するために電気・機械変換効率が高い膜が要求され
る。また、光応用については、透明かつ伝播損失の少な
い膜が必要である。これらを実現するには、高配向、高
品質な酸化亜鉛薄膜の作製が必要不可欠であり、単結晶
膜に近いものが理想である。
【０００３】従来、酸化亜鉛薄膜は、ガラスや石英など
の非晶質体、あるいは、サファイア単結晶基板上に形成
され、配向性、結晶性の高い薄膜を得るための作製条件
が、種々検討されている。しかしながら、これらの基板
上に、薄膜を、直接形成するだけでは、配向性、およ
び、結晶性の向上に限界があった。例えば、基板にサフ
ァイア単結晶を用いた場合で説明すると、サファイア
（α−Ａｌ2Ｏ3）は、コランダム型構造をとり、酸化亜
鉛と同じ六方晶系に属する。従って、例えば、サファイ
アの（０００１）面上に酸化亜鉛膜を形成した場合、
（０００１）配向した膜が得られる。しかし、この時、
（０００１）面内における酸素−酸素の原子間距離を比
較すると、酸化亜鉛の０．３２５ｎｍに対して、サファ
イアでは０．２６９ｎｍであり、格子の不整合性が大き
い（１７．５％）。そのために、酸化亜鉛膜の配向性は
あまり高くなく、おのずと限界がある。
の非晶質体、あるいは、サファイア単結晶基板上に形成
され、配向性、結晶性の高い薄膜を得るための作製条件
が、種々検討されている。しかしながら、これらの基板
上に、薄膜を、直接形成するだけでは、配向性、およ
び、結晶性の向上に限界があった。例えば、基板にサフ
ァイア単結晶を用いた場合で説明すると、サファイア
（α−Ａｌ2Ｏ3）は、コランダム型構造をとり、酸化亜
鉛と同じ六方晶系に属する。従って、例えば、サファイ
アの（０００１）面上に酸化亜鉛膜を形成した場合、
（０００１）配向した膜が得られる。しかし、この時、
（０００１）面内における酸素−酸素の原子間距離を比
較すると、酸化亜鉛の０．３２５ｎｍに対して、サファ
イアでは０．２６９ｎｍであり、格子の不整合性が大き
い（１７．５％）。そのために、酸化亜鉛膜の配向性は
あまり高くなく、おのずと限界がある。
【０００４】尚、このようなサファイアや酸化亜鉛など
の結晶性などに関しては、例えば、電子情報通信学会編
「電子情報通信ハンドブック」（１９８８年、オーム社
発行）の第７４頁から第７７頁に、また、薄膜の形成に
関しては、同じく、電子情報通信学会編「電子情報通信
ハンドブック」（１９８８年、オーム社発行）の第７４
０頁から第７４８頁に記載されている。
の結晶性などに関しては、例えば、電子情報通信学会編
「電子情報通信ハンドブック」（１９８８年、オーム社
発行）の第７４頁から第７７頁に、また、薄膜の形成に
関しては、同じく、電子情報通信学会編「電子情報通信
ハンドブック」（１９８８年、オーム社発行）の第７４
０頁から第７４８頁に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来の技術では、基板上に、薄膜を、直接形成し
ているために、配向性、および、結晶性の良い薄膜を、
効率良く形成することができない点である。本発明の目
的は、これら従来技術の課題を解決し、酸化亜鉛薄膜な
どの高配向、高結晶性な薄膜の形成を可能とし、超音波
変換素子や弾性表面波素子、あるいは、光導波路素子な
どの性能を向上させる薄膜積層結晶体およびその製造方
法を提供することである。
点は、従来の技術では、基板上に、薄膜を、直接形成し
ているために、配向性、および、結晶性の良い薄膜を、
効率良く形成することができない点である。本発明の目
的は、これら従来技術の課題を解決し、酸化亜鉛薄膜な
どの高配向、高結晶性な薄膜の形成を可能とし、超音波
変換素子や弾性表面波素子、あるいは、光導波路素子な
どの性能を向上させる薄膜積層結晶体およびその製造方
法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の薄膜積層結晶体およびその製造方法は、
（１）単結晶の基板上に六方晶系薄膜を形成してなる薄
膜積層結晶体において、基板と六方晶系薄膜との間に、
この基板と六方晶系薄膜のそれぞれの格子定数の中間の
格子定数を有するコランダム型構造酸化物を形成してな
ることを特徴とする。また、（２）上記（１）に記載の
薄膜積層結晶体において、六方晶系薄膜は、酸化亜鉛薄
膜からなることを特徴とする。また、（３）上記
（１）、もしくは、（２）のいずれかに記載の薄膜積層
結晶体において、基板は、サファイア単結晶からなるこ
とを特徴とする。また、（４）上記（１）から（３）の
いずれかに記載の薄膜積層結晶体において、コランダム
型構造酸化物は、Ｔｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｆｅ2
Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3のいずれか一つからなること
を特徴とする。また、（５）上記（１）から（４）のい
ずれかに記載の薄膜積層結晶体において、基板と六方晶
系薄膜との間に、複数種類のコランダム型構造酸化物を
形成してなることを特徴とする。また、（６）上記
（１）から（５）のいずれかに記載の薄膜積層結晶体の
製造方法において、基板上に、この基板および六方晶系
薄膜のそれぞれの格子定数の中間の格子定数のコランダ
ム型構造酸化物を形成し、このコランダム型構造酸化物
上に、六方晶系薄膜を形成することを特徴とする。ま
た、（７）上記（６）に記載の薄膜積層結晶体の製造方
法において、六方晶系薄膜およびコランダム型構造酸化
物をｃ軸に配向して形成することを特徴とする。
め、本発明の薄膜積層結晶体およびその製造方法は、
（１）単結晶の基板上に六方晶系薄膜を形成してなる薄
膜積層結晶体において、基板と六方晶系薄膜との間に、
この基板と六方晶系薄膜のそれぞれの格子定数の中間の
格子定数を有するコランダム型構造酸化物を形成してな
ることを特徴とする。また、（２）上記（１）に記載の
薄膜積層結晶体において、六方晶系薄膜は、酸化亜鉛薄
膜からなることを特徴とする。また、（３）上記
（１）、もしくは、（２）のいずれかに記載の薄膜積層
結晶体において、基板は、サファイア単結晶からなるこ
とを特徴とする。また、（４）上記（１）から（３）の
いずれかに記載の薄膜積層結晶体において、コランダム
型構造酸化物は、Ｔｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｆｅ2
Ｏ3、Ｇａ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3のいずれか一つからなること
を特徴とする。また、（５）上記（１）から（４）のい
ずれかに記載の薄膜積層結晶体において、基板と六方晶
系薄膜との間に、複数種類のコランダム型構造酸化物を
形成してなることを特徴とする。また、（６）上記
（１）から（５）のいずれかに記載の薄膜積層結晶体の
製造方法において、基板上に、この基板および六方晶系
薄膜のそれぞれの格子定数の中間の格子定数のコランダ
ム型構造酸化物を形成し、このコランダム型構造酸化物
上に、六方晶系薄膜を形成することを特徴とする。ま
た、（７）上記（６）に記載の薄膜積層結晶体の製造方
法において、六方晶系薄膜およびコランダム型構造酸化
物をｃ軸に配向して形成することを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明においては、例えば、サファイア単結晶
からなる基板と、酸化亜鉛薄膜などの六方晶系薄膜との
間に、サファイアと同じコランダム型構造をとり、格子
定数（原子間距離を表す）が、酸化亜鉛とサファイアと
の中間のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、あるいは、Ｇａのいず
れかの酸化物の層を形成する。このことにより、酸化亜
鉛膜の配向性を向上させることができる。すなわち、Ｔ
ｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、α−Ｆｅ2Ｏ3、α−Ｇａ2
Ｏ3などの（０００１）面内における酸素−酸素原子間
距離は、それぞれ、０．２９４ｎｍ、０．２８２ｎｍ、
０．２８１ｎｍ、０．２８４ｎｍ、および、０．２８３
ｎｍである。これらの値は、サファイアと酸化亜鉛の酸
素−酸素原子間距離（酸化亜鉛＝０．３２５ｎｍ、サフ
ァイア＝０．２６９ｎｍ）の中間値をとる。従って、こ
れらのコランダム型酸化物の層を薄く挟むことによっ
て、格子の整合性が改善され、高配向、かつ、高結晶性
の酸化亜鉛薄膜を形成することができる。
からなる基板と、酸化亜鉛薄膜などの六方晶系薄膜との
間に、サファイアと同じコランダム型構造をとり、格子
定数（原子間距離を表す）が、酸化亜鉛とサファイアと
の中間のＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、あるいは、Ｇａのいず
れかの酸化物の層を形成する。このことにより、酸化亜
鉛膜の配向性を向上させることができる。すなわち、Ｔ
ｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、α−Ｆｅ2Ｏ3、α−Ｇａ2
Ｏ3などの（０００１）面内における酸素−酸素原子間
距離は、それぞれ、０．２９４ｎｍ、０．２８２ｎｍ、
０．２８１ｎｍ、０．２８４ｎｍ、および、０．２８３
ｎｍである。これらの値は、サファイアと酸化亜鉛の酸
素−酸素原子間距離（酸化亜鉛＝０．３２５ｎｍ、サフ
ァイア＝０．２６９ｎｍ）の中間値をとる。従って、こ
れらのコランダム型酸化物の層を薄く挟むことによっ
て、格子の整合性が改善され、高配向、かつ、高結晶性
の酸化亜鉛薄膜を形成することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。図１は、本発明を施した薄膜積層結晶体の本
発明に係わる構成の一実施例を示す側断面図である。本
実施例の薄膜積層結晶体は、サファイア単結晶の鏡面研
磨したｃ軸に垂直な（０００１）面の板を用いた基板１
と、この基板１上に形成したコランダム型酸化物層２
と、このコランダム型酸化物層２上に形成した酸化亜鉛
薄膜３とにより構成されている。このように、本実施例
の薄膜積層結晶体は、その製造過程において、基板１上
に、酸化亜鉛薄膜３を形成する前に、まず、コランダム
型酸化物の一つであるＣｒ2Ｏ3を、コランダム型酸化物
層２として、基板１上に堆積させた。この時のＣｒ2Ｏ3
層の膜厚は、５ｎｍであり、Ｃｒ、あるいは、Ｃｒ2Ｏ3
を蒸着源に用いて、通常の真空蒸着法によって作製す
る。Ｃｒ源の場合は、抵抗加熱、また、Ｃｒ2Ｏ3源で
は、電子線加熱による。Ｃｒ金属を蒸着源に用いた時の
作製条件として、真空度は約５×１０￣4Ｐａ、基板温
度は２５０℃、蒸着速度は約０．１ｎｍ／ｓである。こ
のようにして得た酸化亜鉛薄膜３は、透明で均質なもの
であり、その結晶性、および、配向性をＸ線回折法によ
り調べると、次の図２に示すように、基板１上に直接形
成したものに比べて改善されている。
説明する。図１は、本発明を施した薄膜積層結晶体の本
発明に係わる構成の一実施例を示す側断面図である。本
実施例の薄膜積層結晶体は、サファイア単結晶の鏡面研
磨したｃ軸に垂直な（０００１）面の板を用いた基板１
と、この基板１上に形成したコランダム型酸化物層２
と、このコランダム型酸化物層２上に形成した酸化亜鉛
薄膜３とにより構成されている。このように、本実施例
の薄膜積層結晶体は、その製造過程において、基板１上
に、酸化亜鉛薄膜３を形成する前に、まず、コランダム
型酸化物の一つであるＣｒ2Ｏ3を、コランダム型酸化物
層２として、基板１上に堆積させた。この時のＣｒ2Ｏ3
層の膜厚は、５ｎｍであり、Ｃｒ、あるいは、Ｃｒ2Ｏ3
を蒸着源に用いて、通常の真空蒸着法によって作製す
る。Ｃｒ源の場合は、抵抗加熱、また、Ｃｒ2Ｏ3源で
は、電子線加熱による。Ｃｒ金属を蒸着源に用いた時の
作製条件として、真空度は約５×１０￣4Ｐａ、基板温
度は２５０℃、蒸着速度は約０．１ｎｍ／ｓである。こ
のようにして得た酸化亜鉛薄膜３は、透明で均質なもの
であり、その結晶性、および、配向性をＸ線回折法によ
り調べると、次の図２に示すように、基板１上に直接形
成したものに比べて改善されている。
【０００９】図２は、図１における薄膜積層結晶体の酸
化亜鉛薄膜の配向性の評価の一実施例を示す説明図であ
る。本図は、特に、図１における酸化亜鉛薄膜３のｃ軸
配向性の評価に用いた（００２）Ｘ線回折線のロッキン
グ曲線の標準偏差値σを示すものであり、４は、従来の
薄膜積層結晶体の酸化亜鉛薄膜におけるロッキング曲
線、また、５は、図１における酸化亜鉛薄膜３における
ロッキング曲線を示す。ロッキング曲線５においては、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）のｃ軸配向性は、（００２）Ｘ線回
折線のロッキング曲線の標準偏差値σで評価した場合、
標準偏差値σが「０．６０°」である。この値は、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）を、サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）基板上
に、同条件で、直接、スパッタ蒸着した場合のロッキン
グ曲線４における値「１．２°」に比べて小さい。この
ことは、図１において、基板１と、酸化亜鉛薄膜３との
間に、Ｃｒ2Ｏ3からなるコランダム型酸化物層２を挿入
することによって、酸化亜鉛薄膜３のｃ軸配向性が向上
することを示している。
化亜鉛薄膜の配向性の評価の一実施例を示す説明図であ
る。本図は、特に、図１における酸化亜鉛薄膜３のｃ軸
配向性の評価に用いた（００２）Ｘ線回折線のロッキン
グ曲線の標準偏差値σを示すものであり、４は、従来の
薄膜積層結晶体の酸化亜鉛薄膜におけるロッキング曲
線、また、５は、図１における酸化亜鉛薄膜３における
ロッキング曲線を示す。ロッキング曲線５においては、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）のｃ軸配向性は、（００２）Ｘ線回
折線のロッキング曲線の標準偏差値σで評価した場合、
標準偏差値σが「０．６０°」である。この値は、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）を、サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）基板上
に、同条件で、直接、スパッタ蒸着した場合のロッキン
グ曲線４における値「１．２°」に比べて小さい。この
ことは、図１において、基板１と、酸化亜鉛薄膜３との
間に、Ｃｒ2Ｏ3からなるコランダム型酸化物層２を挿入
することによって、酸化亜鉛薄膜３のｃ軸配向性が向上
することを示している。
【００１０】図１のコランダム型酸化物層２の断面を、
透過電子顕微鏡観察により、格子像を調べてみると、Ｃ
ｒ2Ｏ3層が、サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）上にエピタキ
シャル成長していることが明らかとなる。これは、Ｃｒ
2Ｏ3が、サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）と同じコランダム
型の結晶構造をとるためである。そして、Ｃｒ2Ｏ3の
（０００１）面内における酸素−酸素原子間距離が、
０．２８１ｎｍであり、サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）の
０．２６９ｎｍに比べて大きく、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の
０．３２５ｎｍに近い。従って、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に
対する結晶格子の整合性は、Ｃｒ2Ｏ3の方が、サファイ
ア（α−Ａｌ2Ｏ3）より良い。そのために、Ｃｒ2Ｏ3か
らなるコランダム型酸化物層２の挿入が、酸化亜鉛薄膜
３のｃ軸配向性、および、結晶性の向上をもたらす。
透過電子顕微鏡観察により、格子像を調べてみると、Ｃ
ｒ2Ｏ3層が、サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）上にエピタキ
シャル成長していることが明らかとなる。これは、Ｃｒ
2Ｏ3が、サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）と同じコランダム
型の結晶構造をとるためである。そして、Ｃｒ2Ｏ3の
（０００１）面内における酸素−酸素原子間距離が、
０．２８１ｎｍであり、サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）の
０．２６９ｎｍに比べて大きく、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の
０．３２５ｎｍに近い。従って、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に
対する結晶格子の整合性は、Ｃｒ2Ｏ3の方が、サファイ
ア（α−Ａｌ2Ｏ3）より良い。そのために、Ｃｒ2Ｏ3か
らなるコランダム型酸化物層２の挿入が、酸化亜鉛薄膜
３のｃ軸配向性、および、結晶性の向上をもたらす。
【００１１】次に、図１のコランダム型酸化物層２に、
Ｃｒ2Ｏ3の代わりに、Ｔｉ2Ｏ3層を設ける実施例を説明
する。サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）単結晶の（０００
１）基板上に、Ｔｉを蒸着源にして電子線加熱蒸着をす
る。厚さ３ｎｍのこの層（Ｔｉ2Ｏ3層）の上に、図１に
示す酸化亜鉛薄膜３を、上述のＣｒ2Ｏ3の場合と同様
に、高周波スパッタリング法により形成する。この時の
スパッタリング条件は、ＺｎＯセラミックターゲット
（直径１００ｍｍ）を用い、高周波パワー１５０Ｗ、基
板温度３００℃、雰囲気はアルゴン−酸素（５０％−５
０％）混合ガス、ガス圧２Ｐａであり、得られた酸化亜
鉛薄膜は、透明で均質なものとなる。この酸化亜鉛薄膜
の（００２）Ｘ線回折線ロッキング曲線のσ値は０．５
２°であり、極めてｃ軸配向性に優れた酸化亜鉛薄膜と
なる。この場合も、上述のＣｒ2Ｏ3を用いた場合と同じ
ように、サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）上に酸化亜鉛薄膜
を直接形成したものに比べて、配向性、および、結晶性
が改善される。
Ｃｒ2Ｏ3の代わりに、Ｔｉ2Ｏ3層を設ける実施例を説明
する。サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）単結晶の（０００
１）基板上に、Ｔｉを蒸着源にして電子線加熱蒸着をす
る。厚さ３ｎｍのこの層（Ｔｉ2Ｏ3層）の上に、図１に
示す酸化亜鉛薄膜３を、上述のＣｒ2Ｏ3の場合と同様
に、高周波スパッタリング法により形成する。この時の
スパッタリング条件は、ＺｎＯセラミックターゲット
（直径１００ｍｍ）を用い、高周波パワー１５０Ｗ、基
板温度３００℃、雰囲気はアルゴン−酸素（５０％−５
０％）混合ガス、ガス圧２Ｐａであり、得られた酸化亜
鉛薄膜は、透明で均質なものとなる。この酸化亜鉛薄膜
の（００２）Ｘ線回折線ロッキング曲線のσ値は０．５
２°であり、極めてｃ軸配向性に優れた酸化亜鉛薄膜と
なる。この場合も、上述のＣｒ2Ｏ3を用いた場合と同じ
ように、サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）上に酸化亜鉛薄膜
を直接形成したものに比べて、配向性、および、結晶性
が改善される。
【００１２】サファイア（α−Ａｌ2Ｏ3）の（０００
１）板上に、Ｔｉ蒸発源から、電子線加熱により堆積し
た厚さ３ｎｍの層は、透過電子顕微鏡観察による断面格
子像から、コランダム型のＴｉ2Ｏ3層であり、エピタキ
シャル成長していることが判明する。そして、Ｔｉ2Ｏ3
の（０００１）面内における酸素−酸素原子間距離は、
０．２９４ｎｍであり、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の値に、Ｃ
ｒ2Ｏ3の場合よりも、さらに近い。従って、Ｔｉ2Ｏ3を
用いることにより、極めてｃ軸配向性に優れた酸化亜鉛
薄膜が得られる。
１）板上に、Ｔｉ蒸発源から、電子線加熱により堆積し
た厚さ３ｎｍの層は、透過電子顕微鏡観察による断面格
子像から、コランダム型のＴｉ2Ｏ3層であり、エピタキ
シャル成長していることが判明する。そして、Ｔｉ2Ｏ3
の（０００１）面内における酸素−酸素原子間距離は、
０．２９４ｎｍであり、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の値に、Ｃ
ｒ2Ｏ3の場合よりも、さらに近い。従って、Ｔｉ2Ｏ3を
用いることにより、極めてｃ軸配向性に優れた酸化亜鉛
薄膜が得られる。
【００１３】次に、図１における基板１に、サファイア
の代わりに、シリコンＳｉ単結晶を用いた場合の説明を
行なう。Ｓｉの（１１１）板表面に熱酸化膜を形成し、
その上に、Ｃｒ2Ｏ3の層を、Ｃｒ2Ｏ3の粉末を蒸発源に
して、電子線加熱蒸着法により作製する。この時の膜厚
は１０ｎｍであり、このＣｒ2Ｏ3層の上に、酸化亜鉛
（ＺｎＯ）薄膜を、上述と同様に高周波マグネトロンス
パッッタリング法を用いて形成する。このようにして得
られた酸化亜鉛薄膜は、ｃ軸配向性に優れた膜であり、
（００２）回折線のσ値が、１．０°となる。これは、
Ｃｒ2Ｏ3層を介さず、基板上に直接形成した場合に比べ
て小さく、配向性の向上が認められる。
の代わりに、シリコンＳｉ単結晶を用いた場合の説明を
行なう。Ｓｉの（１１１）板表面に熱酸化膜を形成し、
その上に、Ｃｒ2Ｏ3の層を、Ｃｒ2Ｏ3の粉末を蒸発源に
して、電子線加熱蒸着法により作製する。この時の膜厚
は１０ｎｍであり、このＣｒ2Ｏ3層の上に、酸化亜鉛
（ＺｎＯ）薄膜を、上述と同様に高周波マグネトロンス
パッッタリング法を用いて形成する。このようにして得
られた酸化亜鉛薄膜は、ｃ軸配向性に優れた膜であり、
（００２）回折線のσ値が、１．０°となる。これは、
Ｃｒ2Ｏ3層を介さず、基板上に直接形成した場合に比べ
て小さく、配向性の向上が認められる。
【００１４】以上、図１、および、図２を用いて説明し
たように、本実施例の薄膜積層結晶体およびその製造方
法では、基板上に、予め、コランダム型構造の酸化物層
を形成し、この上に、酸化亜鉛膜を形成する。そして、
このコランダム型構造の酸化物層により、酸化亜鉛膜と
基板間の結晶格子の不整合性を緩和し、酸化亜鉛薄膜の
配向性、結晶性の向上を促進する。このことにより、形
成された酸化亜鉛薄膜は、電気機械変換効率が大きく、
透明で光の伝播損失が小さいものとなり、超音波変換素
子や弾性表面波素子、および、光導波路素子などの適用
に好適である。
たように、本実施例の薄膜積層結晶体およびその製造方
法では、基板上に、予め、コランダム型構造の酸化物層
を形成し、この上に、酸化亜鉛膜を形成する。そして、
このコランダム型構造の酸化物層により、酸化亜鉛膜と
基板間の結晶格子の不整合性を緩和し、酸化亜鉛薄膜の
配向性、結晶性の向上を促進する。このことにより、形
成された酸化亜鉛薄膜は、電気機械変換効率が大きく、
透明で光の伝播損失が小さいものとなり、超音波変換素
子や弾性表面波素子、および、光導波路素子などの適用
に好適である。
【００１５】尚、本発明は、図１、および、図２を用い
て説明した実施例に限定されるものではない。例えば、
以上で述べた実施例では、Ｃｒ2Ｏ3あるいはＴｉ2Ｏ3の
層を中間層として挿入した例について述べたが、α−Ｆ
ｅ2Ｏ3、α−Ｇａ2Ｏ3、あるいはα−Ａｌ2Ｏ3などの他
のコランダム型酸化物を用いても、同様な効果が得られ
し、これらのコランダム型酸化物を複数種類組み合わせ
も良い。また、これらコランダム型酸化物の固溶体でも
かまわない。さらに、上述の実施例では、基板にサファ
イア（α−Ａｌ2Ｏ3）、あるいは、シリコン単結晶を用
いた例を述べたが、これらに限るわけでなく、酸化マグ
ネシウム（ＭｇＯ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴ
ｉＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル
酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）等の単結晶でもかまわな
い。また、基板の結晶方位に関しても、例えば、サファ
イアの場合、（０００１）板の例を示したが、他の方位
でも良い。そして、酸化亜鉛の製造法についても、上述
の実施例では、高周波スパッタリング法の例をあげた
が、化学気相成長法などの他の手法を用いても良い。
て説明した実施例に限定されるものではない。例えば、
以上で述べた実施例では、Ｃｒ2Ｏ3あるいはＴｉ2Ｏ3の
層を中間層として挿入した例について述べたが、α−Ｆ
ｅ2Ｏ3、α−Ｇａ2Ｏ3、あるいはα−Ａｌ2Ｏ3などの他
のコランダム型酸化物を用いても、同様な効果が得られ
し、これらのコランダム型酸化物を複数種類組み合わせ
も良い。また、これらコランダム型酸化物の固溶体でも
かまわない。さらに、上述の実施例では、基板にサファ
イア（α−Ａｌ2Ｏ3）、あるいは、シリコン単結晶を用
いた例を述べたが、これらに限るわけでなく、酸化マグ
ネシウム（ＭｇＯ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴ
ｉＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル
酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）等の単結晶でもかまわな
い。また、基板の結晶方位に関しても、例えば、サファ
イアの場合、（０００１）板の例を示したが、他の方位
でも良い。そして、酸化亜鉛の製造法についても、上述
の実施例では、高周波スパッタリング法の例をあげた
が、化学気相成長法などの他の手法を用いても良い。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、高配向、高結晶性な酸
化亜鉛薄膜などの薄膜を、効率良く形成でき、超音波変
換素子や弾性表面波素子、あるいは、光導波路素子など
の性能を向上させることが可能である。
化亜鉛薄膜などの薄膜を、効率良く形成でき、超音波変
換素子や弾性表面波素子、あるいは、光導波路素子など
の性能を向上させることが可能である。
【００１７】
【図１】本発明を施した薄膜積層結晶体の本発明に係わ
る構成の一実施例を示す側断面図である。
る構成の一実施例を示す側断面図である。
【図２】図１における薄膜積層結晶体の酸化亜鉛薄膜の
配向性の評価の一実施例を示す説明図である。
配向性の評価の一実施例を示す説明図である。
１ 基板 ２ コランダム型酸化物層 ３ 酸化亜鉛薄膜 ４、５ ロッキング曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 ＣＡ（ＳＴＮ)
Claims (7)
- 【請求項１】 単結晶の基板上に六方晶系薄膜を形成し
てなる薄膜積層結晶体において、上記基板と六方晶系薄
膜との間に、該基板と六方晶系薄膜のそれぞれの格子定
数の中間の格子定数を有するコランダム型構造酸化物を
形成してなることを特徴とする薄膜積層結晶体。 - 【請求項２】 請求項１に記載の薄膜積層結晶体におい
て、上記六方晶系薄膜は、酸化亜鉛薄膜からなることを
特徴とする薄膜積層結晶体。 - 【請求項３】 請求項１、もしくは、請求項２のいずれ
かに記載の薄膜積層結晶体において、上記基板は、サフ
ァイア単結晶からなることを特徴とする薄膜積層結晶
体。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
の薄膜積層結晶体において、上記コランダム型構造酸化
物は、Ｔｉ2Ｏ3、Ｖ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、Ｇａ2
Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3のいずれか一つからなることを特徴とす
る薄膜積層結晶体。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
の薄膜積層結晶体において、上記基板と六方晶系薄膜と
の間に、複数種類の上記コランダム型構造酸化物を形成
してなることを特徴とする薄膜積層結晶体。 - 【請求項６】 請求項１から請求項５のいずれかに記載
の薄膜積層結晶体の製造方法において、上記基板上に、
該基板および上記六方晶系薄膜のそれぞれの格子定数の
中間の格子定数のコランダム型構造酸化物を形成し、該
コランダム型構造酸化物上に、上記六方晶系薄膜を形成
することを特徴とする薄膜積層結晶体の製造方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載の薄膜積層結晶体の製造
方法において、上記六方晶系薄膜、および、上記コラン
ダム型構造酸化物を、ｃ軸に配向して形成することを特
徴とする薄膜積層結晶体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04052264A JP3079509B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 薄膜積層結晶体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04052264A JP3079509B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 薄膜積層結晶体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05254991A JPH05254991A (ja) | 1993-10-05 |
| JP3079509B2 true JP3079509B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=12909914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04052264A Expired - Lifetime JP3079509B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 薄膜積層結晶体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3079509B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2652797A (en) * | 1997-05-13 | 1998-12-08 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dielectric thin film element and method for manufacturing the same |
| KR101932576B1 (ko) * | 2010-09-13 | 2018-12-26 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 및 그 제작 방법 |
| JP5397795B1 (ja) * | 2013-06-21 | 2014-01-22 | Ｒｏｃａ株式会社 | 半導体装置及びその製造方法、結晶及びその製造方法 |
| WO2020194802A1 (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-01 | 日本碍子株式会社 | 下地基板及びその製造方法 |
| WO2020217563A1 (ja) | 2019-04-24 | 2020-10-29 | 日本碍子株式会社 | 半導体膜 |
| JP7320070B2 (ja) * | 2019-09-30 | 2023-08-02 | 日本碍子株式会社 | 下地基板及びその製造方法 |
| WO2021064817A1 (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | 日本碍子株式会社 | 下地基板及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-03-11 JP JP04052264A patent/JP3079509B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05254991A (ja) | 1993-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0616426B1 (en) | Surface acoustic wave device having a lamination structure | |
| US5998907A (en) | Surface acoustic wave devices and their manufacturing method | |
| JP3844414B2 (ja) | 表面弾性波素子及びその製造方法 | |
| EP1672091B1 (en) | Laminate containing wurtzrite crystal layer, and method for production thereof | |
| GB2069278A (en) | Surface acoustic wave device | |
| JPS61177900A (ja) | 圧電変換器およびその製造方法 | |
| JP3079509B2 (ja) | 薄膜積層結晶体およびその製造方法 | |
| JPH10270978A (ja) | 表面弾性波素子及びその製造方法 | |
| US4501987A (en) | Surface acoustic wave transducer using a split-finger electrode on a multi-layered substrate | |
| Tomar et al. | Temperature stability of ZnO thin film SAW device on fused quartz | |
| JP2000278084A (ja) | 弾性表面波素子 | |
| JP2000165188A (ja) | 圧電共振子 | |
| EP0930702B1 (en) | Orientational material and surface acoustic wave device | |
| GB2025184A (en) | Surface acousticwave device comprising a piezoelectric subtrate having a zinc oxid layer on an alumina layer | |
| JP3493315B2 (ja) | 圧電共振子 | |
| JPH0548642B2 (ja) | ||
| JPH10209794A (ja) | 圧電薄膜共振子 | |
| JPH01103310A (ja) | 表面弾性波素子 | |
| JPH11116397A (ja) | （０２０）配向ペロブスカイト型ニオブ酸カリウム薄膜及び該薄膜を有する弾性表面波素子 | |
| EP0674384B1 (en) | Orientational material and surface acoustic wave device | |
| JPS60147180A (ja) | 圧電素子 | |
| JP2710973B2 (ja) | 強誘電体薄膜の製造方法 | |
| JPH0530763A (ja) | アクチユエータ | |
| JPS6083387A (ja) | アレー圧電変換器 | |
| Tomar et al. | Improvements in the temperature stability of an IDT/ZnO/fused-quartz thin film SAW device with ZnO over-layer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090623 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100623 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100623 Year of fee payment: 10 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100623 Year of fee payment: 10 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110623 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110623 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120623 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120623 Year of fee payment: 12 |