JP3235279B2 - エピタキシャル強誘電体薄膜素子の作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機金属化合物を用い
て単結晶基板上に形成された、表面が光学的に平滑かつ
透明で、さらにエピタキシャルであるために光導波路等
の光学素子等に利用可能なエピタキシャル強誘電体薄膜
素子の作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、強誘電体薄膜は、強誘電体のもつ
強誘電性、圧電性、焦電性、電気光学効果等の多くの性
質により、不揮発性メモリーを始めとして表面弾性波素
子、赤外線焦電素子、音響光学素子、電気光学素子等多
くの応用が期待されている。このなかでも薄膜光導波路
構造を持った第二次高調波素子、光変調素子等の電気光
学素子への応用には、低光損失化と単結晶なみの特性を
得るために単結晶薄膜の作製が不可欠である。そのた
め、ＢａＴｉＯ₃ 、ＰｂＴｉＯ₃ 、Ｐｂ_1-x Ｌａ_x（Ｚ
ｒ_1-y Ｔｉ_y ）_1-x/4 Ｏ₃ （ＰＬＺＴ）、ＬｉＮｂ
Ｏ₃ 、ＫＮｂＯ₃ 、Ｂｉ₄ Ｔｉ₃ Ｏ₁₂等のエピタキシャ
ル強誘電体薄膜を、酸化物単結晶基板上に、高周波−マ
グネトロン・スパッタリング法、イオン・ビーム・スパ
ッタリング法、レーザー・アブレイション法、ＭＯＣＶ
Ｄ法等の方法によって形成することが数多く行われてい
る。これらの方法は装置が非常に高価な上、組成制御の
問題や薄膜の表面性の問題を持ち、成長温度も５００℃
以上の比較的高い温度を必要としている。

【０００３】一方、精密な化学組成制御、分子レベルの
均一性、プロセスの低温化、大面積化、低設備コスト等
の面での利点がある有機金属化合物を用いて強誘電体薄
膜を得る方法が特公昭６２−２７４８２号公報に示され
ているが、この方法では高温での焼成を行っても多結晶
で密度の低い薄膜を得ることしかできなかったため、強
誘電体の分極に基づく物性を充分に生かすことができ
ず、また、例えば光導波路等としては、結晶粒界および
ピンホールによる光の散乱が大きすぎて使用することは
できなかった。図２はその状態を模式的に示すものであ
って、基板１上に結晶粒界２１およびピンホール２２が
存在する強電体薄膜２が形成されている。

【０００４】本発明者の一人は、加水分解しない状態の
有機金属化合物としてＬｉおよびＮｂのエトキシド：Ｌ
ｉＯＣ₂ Ｈ₅ およびＮｂ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₅ を用いると、
サファイア（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）単結晶基板上に単結晶のＬｉ
ＮｂＯ₃ 強誘電体薄膜がエピタキシャル成長することを
発見した（Ｋ． Ｎａｓｈｉｍｏｔｏ ａｎｄ Ｍ．
Ｊ． Ｃｉｍａ： “Ｅｐｉｔａｘｉａｌ ＬｉＮｂＯ
₃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ
ａ Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ”， Ｍａｔｅ
ｒ． Ｌｅｔｔ． １０， ７， ８ （１９９１）
３４８）。具体的には、エチルアルコールを溶媒とする
Ｌｉ［Ｎｂ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₆ ］前駆体溶液にＨ₂ Ｏを加
えていくと、焼成後ＬｉＮｂＯ₃ 強誘電体薄膜は配向性
膜から多結晶膜へと変化していくが、Ｈ₂ Ｏ量をゼロと
して加水分解をしない前駆体を用いて焼成すると、Ｌｉ
ＮｂＯ₃ 強誘電体薄膜がわずか４００℃の温度でエピタ
キシャル成長をした。ところで多結晶膜および配向性膜
は、焼成温度４００℃の場合は光学的に平滑な表面を持
っていたが、さらに高温で焼成した際には結晶粒成長と
細孔径成長とにより膜は低密度化した。一方、エピタキ
シャルＬｉＮｂＯ₃ 薄膜は、結晶粒成長後も多結晶膜や
配向性膜と比較して極めて大きなサブ・グレイン（結晶
粒状の構造であるが各結晶粒の方位がほぼまたは完全に
揃っている構造）を持ち、高密度であった。また、この
エピタキシャル薄膜は、多結晶膜や配向性膜と比較して
高い屈折率を示し、他の膜が高温結晶粒成長後に不透明
になったのに対しほぼ透明であった。

【０００５】しかしながら、昇温速度１０℃／ｍｉｎに
て４００℃の温度で焼成されたエピタキシャルＬｉＮｂ
Ｏ₃ 強誘電体薄膜は、単結晶状で表面が光学的に平滑で
あるが、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって薄膜の断
面を観察すると、数ｎｍ径の細孔を含むことが分かり、
そのため密度が十分に高くはなく、屈折率も単結晶並み
ではなかった。昇温速度１０℃／ｍｉｎにて７００℃の
温度で焼成されたＬｉＮｂＯ₃ 強誘電体薄膜は、単結晶
状で多結晶膜や配向性膜と比較して極めて大きなサブ・
グレインを持ち高密度で屈折率も単結晶並みであった
が、細孔を若干含み、表面が光学的に平滑ではなく、膜
の透明性も充分ではなかった。図３はその場合を示すも
ので、基板１上に細孔２３を有する強誘電体薄膜２が形
成されている。

【０００６】さらに、本発明者らは、表面が光学的に平
滑で透明な配向性強誘電体薄膜を得るための一方法とし
て熱処理温度の異なる膜からなる配向性多層強誘電体薄
膜を提案したが、その他の方法も検討した。また、上記
した熱処理はいずれも、昇温速度が１０℃／ｍｉｎであ
るために、例えば７００℃に至るためには１時間以上の
時間を要するという問題があった。本発明は、従来の技
術における上記した問題点を解消するためになされたも
のであって、その目的は、有機金属化合物を用いて単結
晶基板上に表面が光学的に平滑かつ透明で、さらにエピ
タキシャルであるために光素子に利用可能な強誘電体薄
膜素子を短時間に低コストで作製する方法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的を達成
するため、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、次のよ
うな知見を得て本発明を完成するに至った。すなわち、
沸点が８０℃以上である有機化合物と金属との反応生成
物である有機金属を、特に沸点が８０℃以上である溶媒
に溶解した前駆体を用いると、得られる薄膜が平滑であ
り細孔を抑制できることを発見した。また、加水分解を
しない有機金属化合物前駆体を用いて基板上に形成した
薄膜は、結晶化の前において熱分解が不可欠なことを発
見した。さらにまた、基板上に塗布した膜の高速加熱が
薄膜の平滑化および細孔の抑制に非常に重要であること
を発見し、本発明を完成した。すなわち、本発明のエピ
タキシャル強誘電体薄膜素子の作製方法は、金属アルコ
キシドと８０℃以上の沸点を有するアルコールとの置換
反応によって得られ、かつ加水分解していない有機金属
化合物前駆体を、単結晶基板上に塗布して有機金属化合
物前駆体の薄膜を形成し、次いで該薄膜を熱分解処理し
た後、熱分解処理とは異なる温度で結晶化処理を行うこ
とにより、エピタキシャルの透明な酸化物強誘電体薄膜
を形成することを特徴とする。

【０００８】本発明において、加水分解していない有機
金属化合物前駆体は、Ｌｉ、Ｋ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｂ
ａ、Ｎａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｚｒ等の金属と、
好ましくは常圧での沸点が８０℃以上である有機化合物
との反応生成物である金属アルコキシドより選ばれる。
有機金属化合物前駆体を単結晶基板上に塗布するために
は、上記有機金属化合物前駆体を溶媒に溶解して得られ
た塗布液、または有機金属化合物前駆体を形成するため
の原料を溶媒に溶解し、反応させて得られた塗布液が用
いられる。その場合、溶媒としては、好ましくは常圧で
沸点が８０℃以上である有機化合物を用い、所定の組成
になるように原料を調整して上記有機金属化合物前駆体
が形成された塗布液を得る。溶媒として使用される常圧
で沸点が８０℃以上である有機化合物としては、アルコ
ール類、ジケトン類、ケトン酸類、アルキルエステル
類、オキシ酸類、オキシケトン類、及び酢酸等より選ば
れたものがあげられる。得られた塗布液は基体上に塗布
されるが、その場合、上記有機金属化合物前駆体を加水
分解した後に塗布することが可能であるが、エピタキシ
ャルの強誘電体薄膜を得るためには、加水分解をしない
で塗布する。沸点が８０℃以上である溶媒としては、具
体的には、金属アルコキシドとのアルコール交換反応が
容易な、例えば（ＣＨ₃ ）₂ ＣＨＯＨ（沸点８２．３
℃）、ＣＨ₃ （Ｃ₂ Ｈ₅ ）ＣＨＯＨ（沸点９９．５
℃）、（ＣＨ₃ ）₂ ＣＨＣＨ₂ ＯＨ（沸点１０８℃）、
Ｃ₄ Ｈ₉ ＯＨ（沸点１１７．７℃）、（ＣＨ₃ ）₂ ＣＨ
Ｃ₂ Ｈ₄ ＯＨ（沸点１３０．５℃）、ＣＨ₃ ＯＣＨ₂ Ｃ
Ｈ₂ ＯＨ（沸点１２４．５℃）、Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＣＨ₂ ＣＨ
₂ ＯＨ（沸点１３５℃）、Ｃ₄ Ｈ₉ ＯＣＨ₂ ＣＨ₂ ＯＨ
（沸点１７１℃）等のアルコール類が好ましい。

【０００９】上記塗布液を塗布する基板としては、Ａｌ
₂ Ｏ₃ 、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ₃ 、ＺｎＯ等の単結晶基板
が用いられる。塗布は、スピンコート法、ディッピング
法、スプレー法、スクリーン印刷法、インクジェット法
より選ばれた方法にて行うことができる。その後、熱分
解処理を行う。すなわち、酸素を含む雰囲気中、望まし
くは酸素中にて１〜５００℃／秒の昇温速度で基板を急
速加熱し、１００℃〜５００℃の結晶化の起こらない温
度範囲で塗布によって形成された強誘電体薄膜を熱分解
する。この塗布と熱分解を一回以上の所定の回数繰り返
して所望の厚さの薄膜を形成する。

【００１０】次いで、熱分解された強誘電体薄膜に結晶
化処理を施す。すなわち、酸素を含む雰囲気中で、酸素
を含むまない雰囲気中で、または酸素を含む雰囲気に続
いて酸素を含まない雰囲気中で、１〜５００℃／秒の昇
温速度で基板を急速加熱し、３００℃〜１２００℃の温
度範囲で強誘電体薄膜をエピタキシャルに結晶化させ
る。また、これらの雰囲気としては乾燥した雰囲気また
は強制的に加湿した雰囲気を用いることが可能である。

【００１１】以上の方法によって得られた強誘電体薄膜
素子は、図１に示すように、単結晶基板上にエピタキシ
ャルであり、密度が高く屈折率も単結晶並みであり、表
面が光学的に平滑な、酸化物強誘電体薄膜を有するもの
である。なお、図１において、１は基板、２は強誘電体
薄膜である。本発明において、薄膜を構成する強誘電体
としては、ＢａＴｉＯ₃ 、ＰｂＴｉＯ₃ 、Ｐｂ（Ｚｒ
_1-x Ｔｉ_x ）Ｏ₃ （ＰＺＴ）、Ｐｂ_1-x Ｌａ_x （Ｚｒ
_1-y Ｔｉ_y ）_1-x/4 Ｏ₃ （ＰＬＺＴ）、Ｂｉ₄ Ｔｉ₃ Ｏ
₁₂、ＬｉＮｂＯ₃ 、ＬｉＴａＯ₃ 、ＫＮｂＯ₃ 、Ｐｂ
（Ｍｇ_1/3 Ｎｂ_2/3 ）Ｏ₃ 、（Ｓｒ_1-x Ｂａ_x ）Ｎｂ₂
Ｏ₆ 、（Ｐｂ_1-x Ｋ_x ）Ｎｂ₂ Ｏ₆ 、Ｂａ₂ ＮａＮｂ₅
Ｏ₁₅、Ｐｂ₂ ＫＮｂ₅ Ｏ₁₅、Ｋ₃ Ｌｉ₂ Ｎｂ₅ Ｏ₁₅等が
あげられる。また、酸化物強誘電体薄膜の膜厚は、０．
０１μｍ〜１０μｍの範囲が好ましい。

【００１２】

【実施例】本発明を実施例によって説明するが、本発明
は、これらによって何等限定されるものではない。 実施例１ 等モル量のＬｉＯＣ₂ Ｈ₅ （９９．９％）とＮｂ（ＯＣ
₂ Ｈ₅ ）₅ （９９．９９９％）をモレキュラー・シーブ
で脱水した常圧での沸点が１２４．５℃である２−メト
キシエタノール：ＣＨ₃ ＯＣ₂ Ｈ₄ ＯＨに溶解して０．
６Ｍ溶液を得た。この溶液を、攪拌しつつ１２４．５℃
で２時間蒸留し、さらに２２時間の還流を行い、ダブル
・アルコキシド：Ｌｉ［Ｎｂ（ＯＣ₂ Ｈ₄ ＯＣ
Ｈ₃ ）₆ ］を得た。このアルコール置換反応は ¹Ｈ Ｎ
ＭＲスペクトルによって確認した。この、ＬｉＮｂＯ₃
前駆構造を持つアルコキシドの形成は、Ｌｉ／Ｎｂ＝１
／１組成の制御と分子レベルの均一性のために重要であ
る。その後、溶液を０．２μｍのフィルターを通してサ
ファイア単結晶基板（α−Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の（１１０）お
よび（００１）面に、２０００ｒｐｍでスピンコーティ
ングを行った。以上の操作はすべてＮ₂ 雰囲気中にて行
った。スピンコーティングの前に、サファイア基板は溶
剤洗浄、ＨＣｌ によるエッチング、脱イオン水による
リンスを行い、最後にＮ₂ 中にてエタノールのスピンコ
ーティングによって乾燥した。スピンコーティングされ
た基板は、室温で脱イオン水中を１．０Ｌ／ｍｉｎでバ
ブリングをしたＯ₂ 雰囲気中で１０℃／ｓｅｃにて昇温
して３００℃に保持した後、４００〜７００℃に保持
し、最後に電気炉の電源を切って冷却した。上記のよう
に金属アルコキシド溶液の塗布を行った基板を３００℃
で熱分解した後、さらにＯ₂ 中で４００℃以上にて加熱
を行うと、１０℃／ｓｅｃという高速で昇温したにもか
かわらず、エピタキシャルに結晶化したＬｉＮｂＯ₃ 薄
膜が得られた。

【００１３】Ｘ線回折パターンでは、図４に示すよう
に、例えばサファイア単結晶の（１１０）面上に得られ
たエピタキシャルＬｉＮｂＯ₃ 薄膜は（１１０）面によ
る回折ピークのみを示し、さらに極点図によって解析を
行うと、サファイアとＬｉＮｂＯ₃ の基板面内での結晶
方位は一致していた。結晶化温度を４００℃から７００
℃に上昇させていくと、（１１０）面による回折ピーク
強度および屈折率は上昇していき、７００℃における屈
折率はバルク単結晶ＬｉＮｂＯ₃ と同様の値である２．
３を示した。さらに、７００℃において得られたエピタ
キシャルＬｉＮｂＯ₃ 薄膜の表面を走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）によって観察したところ、上記Ｌｉ［Ｎｂ
（ＯＣ₂Ｈ₄ ＯＣＨ₃ ）₆ ］を２−メトキシエタノール
に溶解した前駆体を用いて、１０℃／ｍｉｎにて昇温し
て得た薄膜には、サブ・グレイン間に若干の粒界がみら
れたものの、細孔は殆どみられず、細孔径も非常に小さ
かった。さらに、１０℃／ｓｅｃにて昇温して得た薄膜
は、表面が平滑であり、粒界や細孔は観察されなかっ
た。

【００１４】また、前記のＬｉ［Ｎｂ（ＯＣ
₂ Ｈ₅ ）₆ ］を常圧での沸点が７８．３℃であるエチル
アルコール：Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨに溶解した前駆体を用いてエ
ピタキシャルＬｉＮｂＯ₃ 薄膜を上記と同様にして作成
した場合には、１０℃／ｍｉｎ（０．１７℃／ｓｅｃ）
にて昇温した薄膜にはサブ・グレイン間にやや多めの細
孔が認められた。

【００１５】比較のために３００℃での熱分解を行わな
いで７００℃にて結晶化したＬｉＮｂＯ₃ 薄膜は、割れ
と気泡がみられ、極めて品質が悪かった。上記の比較か
ら、本発明では、結晶化の前における熱分解が不可欠で
あることが分かる。また、前駆体である有機金属化合物
の有機官能基に相当する有機化合物または前駆体の溶媒
の常圧での沸点が、得られる薄膜の平滑化および細孔の
抑制に非常に重要であり、また、基板上に塗布して形成
された薄膜の高速加熱が薄膜の平滑化および細孔の抑制
に非常に重要であることが分かる。

【００１６】実施例２ ＬｉＴａＯ₃ およびＫＮｂＯ₃ 薄膜実施例１と同様にし
て作製した。すなわち、原料としてＬｉＯＣ₂ Ｈ₄ およ
びＴａ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₅ 、またはＫＯＣ₂ Ｈ₅およびＮ
ｂ（ＯＣ₂ Ｈ₅ ）₅ より選ばれた金属アルコキシドを２
−メトキシエタノールに溶解して０．６Ｍ溶液を得た。
この溶液を、攪拌しつつ１２４．５℃で２時間蒸留し、
さらに２２時間の還流を行いダブル・アルコキシドを得
た。その後、各溶液を０．２μｍのフィルターを通して
処理し、Ｌｉ［Ｔａ（ＯＣ₂ Ｈ₄ＯＣＨ₃ ）₆ ］溶液を
サファイア単結晶基板（α−Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の（００１）
面に、Ｋ［Ｎｂ（ＯＣ₂ Ｈ₄ ＯＣＨ₃ ）₆ ］の溶液をＭ
ｇＯ単結晶基板の（１００）面に、それぞれ２０００ｒ
ｐｍでスピンコーティングを行った。以上の操作はすべ
てＮ₂ 雰囲気中にて行った。スピンコーティングの前
に、サファイア基板およびＭｇＯ基板は溶剤洗浄、ＨＣ
ｌによるエッチング、脱イオン水によるリンスを行い、
最後にＮ₂ 中にてエタノールのスピンコーティングによ
って乾燥した。

【００１７】スピンコーティングされた基板は、乾燥し
たＯ₂ 雰囲気中で１０℃／ｓｅｃにて昇温して３００℃
で保持した後、７００℃に保持し、最後に電気炉の電源
を切って冷却した。得られた強誘電体薄膜素子につい
て、Ｘ線回折による解析を行ったところ、図５および図
６に示すＸ線回折パターンのように、サファイアの（０
０１）面上に得られたエピタキシャルＬｉＴａＯ₃ 薄膜
は（００１）面による回折ピークのみを示し、ＭｇＯ
（１００）面上に得られたエピタキシャルＫＮｂＯ₃ 薄
膜は（１００）面による回折ピークのみを示した。それ
ぞれの屈折率はバルク単結晶と同様の値を示した。さら
に、得られたエピタキシャルＬｉＴａＯ₃ 薄膜およびＫ
ＮｂＯ₃ 薄膜の表面をＳＥＭによって観察したところ、
実施例１と同様に薄膜には細孔がみられず、また表面が
平滑であった。

【００１８】実施例３ Ｐｂ（ＣＨ₃ ＣＯＯ）₂ 、Ｚｒ（Ｏ−ｉ−Ｃ₃ Ｈ₇ ）₄
およびＴｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ₃ Ｈ₇ ）₄ を用いてＰＴとＰｂ
（Ｚｒ_0.53Ｔｉ_0.47）Ｏ₃ （ＰＺＴ）の前駆体溶液を得
た。すなわち、これらをモル比でＰｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝
１．００：０．５２：０．４８にて２−メトキシエタノ
ールに溶解し、６時間の蒸留を行ったのち１８時間の還
流を行った。最終的にＰｂ濃度で０．５Ｍの前駆体溶液
を得た。以上の操作はすべてＮ₂ 雰囲気中にて行った。
この前駆体溶液を実施例１と同様にして洗浄とエッチン
グをしたＭｇＯ（１００）基板に室温Ｎ₂ 雰囲気中にて
２０００ｒｐｍでスピンコーティングを行った。スピン
コーティングされた基板を、５０℃／ｓｅｃにて昇温
し、加湿Ｏ₂ 雰囲気中で３５０℃にて熱分解を行った。
その後、基板を７００℃にて加熱することによりＰＺＴ
薄膜をエピタキシャルでペロブスカイト単一相として結
晶化させた。得られたＰＺＴ薄膜は、図７に示すＸ線回
折パターンのように、（１００）面による回折ピークの
みを示した。屈折率はバルク単結晶と同様の値を示し
た。さらに、得られたエピタキシャルＰＺＴ薄膜の表面
を、実施例１と同様にＳＥＭによって観察したところ、
薄膜には細孔が全くみられず、また表面が極めて平滑な
ためにＳＥＭによって表面を観察することは困難であっ
た。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、上記のように加水分解してい
ない有機金属化合物溶液を用い、かつ高速昇温による熱
処理および結晶化を行うので、得られた強誘電体薄膜素
子は、表面が光学的に平滑、かつ透明であり、高い屈折
率を持ち、さらにエピタキシャル性の酸化物強誘電体薄
膜を有している。したがって、本発明によれば、光導波
路等を用いた電気光学素子に利用可能な強誘電体薄膜素
子を短時間に得ることが可能である。また、本発明によ
れば、精密な化学組成制御、分子レベルの均一性、プロ
セスの低温化、大面積化、低設備コスト等の面で利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明により製造された密度の高い平滑なエ
ピタキシャル薄膜を有する強誘電体薄膜素子の模式的断
面図である。

【図２】 従来の方法により製造された密度の低い多結
晶薄膜を有する強誘電体薄膜素子の模式的断面図であ
る。

【図３】 従来の方法により製造された密度の低いサブ
・グレイン構造を持つエピタキシャル薄膜を有する強誘
電体薄膜素子の模式的断面図である。

【図４】 実施例１において、サファイア（１１０）単
結晶基板上に得られたエピタキシャルＬｉＮｂＯ₃ 薄膜
のＸ線回折スペクトル図である。

【図５】 実施例２において、サファイア（００１）単
結晶基板上に得られたエピタキシャルＬｉＴａＯ₃ 薄膜
のＸ線回折スペクトル図である。

【図６】 実施例２において、ＭｇＯ（１００）単結晶
基板上に得られたエピタキシャルＫＮｂＯ₃ 薄膜のＸ線
回折スペクトル図である

【図７】 実施例３において、ＭｇＯ（１００）単結晶
基板上に得られたエピタキシャルＰＺＴ薄膜のＸ線回折
スペクトル図である。

【符号の説明】

１…基板、２…強誘電体薄膜、２１…結晶粒界、２２…
ピンホール、２３…細孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 41/18 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１ 41/24 41/22 Ａ (56)参考文献 特開 平４−362014（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−897（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−362015（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−259380（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−49983（ＪＰ，Ｂ２) 特表 平４−506791（ＪＰ，Ａ) Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｌｅｔｔｅｒ ｓ，Ｖｏｌ．10，Ｎｏ．７，８（1991) ｐ．348−354 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01B 3/00 C23C 18/02 H01G 4/10 H01G 4/33 H01L 37/02 H01L 41/18 H01L 41/24

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属アルコキシドと８０℃以上の沸点を
   有するアルコールとの置換反応によって得られ、かつ加
   水分解していない有機金属化合物前駆体を、単結晶基板
   上に塗布して有機金属化合物前駆体の薄膜を形成し、次
   いで該薄膜を熱分解処理した後、熱分解処理とは異なる
   温度で結晶化処理を行うことにより、エピタキシャルの
   透明な酸化物強誘電体薄膜を形成することを特徴とする
   エピタキシャル強誘電体薄膜素子の作製方法。
2. 【請求項２】 前記８０℃以上の沸点を有するアルコー
   ルが、（ＣＨ₃ ）₂ＣＨＯＨ、ＣＨ₃ （Ｃ₂ Ｈ₅ ）ＣＨ
   ＯＨ、（ＣＨ₃ ）₂ ＣＨＣＨ₂ ＯＨ、Ｃ₄ Ｈ₉ ＯＨ、
   （ＣＨ₃ ）₂ ＣＨＣ₂ Ｈ₄ ＯＨ、ＣＨ₃ ＯＣＨ₂ ＣＨ₂
   ＯＨ、Ｃ₂ Ｈ₅ＯＣＨ₂ ＣＨ₂ ＯＨおよびＣ₄ Ｈ₉ ＯＣ
   Ｈ₂ ＣＨ₂ ＯＨから選択されるものである請求項１記載
   のエピタキシャル強誘電体薄膜素子の作製方法。
3. 【請求項３】 前記アルコールが、ＣＨ₃ ＯＣＨ₂ ＣＨ
   ₂ ＯＨである請求項２記載のエピタキシャル強誘電体薄
   膜素子の作製方法。
4. 【請求項４】 有機金属化合物前駆体が、常圧での沸点
   が８０℃以上である溶媒に溶解されている請求項１記載
   のエピタキシャル強誘電体薄膜素子の作製方法。
5. 【請求項５】 有機金属化合物前駆体の薄膜の熱分解処
   理が、１〜５００℃／秒の昇温速度で基板を急速加熱
   し、１００〜５００℃の温度範囲で塗布層を熱分解させ
   ることよりなる請求項１記載のエピタキシャル強誘電体
   薄膜素子の作製方法。
6. 【請求項６】 有機金属化合物前駆体の薄膜の熱分解処
   理を、酸素を含む雰囲気中にて行う請求項１記載のエピ
   タキシャル強誘電体薄膜素子の作製方法。
7. 【請求項７】 有機金属化合物前駆体の薄膜の結晶化処
   理が、１〜５００℃／秒の昇温速度で基板を急速加熱し
   て該薄膜を熱分解させ、続いて熱分解された塗布層を３
   ００〜１２００℃の温度範囲で結晶化させることよりな
   る請求項１記載のエピタキシャル強誘電体薄膜素子の作
   製方法。
8. 【請求項８】 有機金属化合物前駆体の薄膜の結晶化処
   理を、酸素を含む雰囲気中で、酸素を含まない雰囲気中
   で、または酸素を含む雰囲気に続いて酸素を含まない雰
   囲気中で行う請求項１記載のエピタキシャル強誘電体薄
   膜素子の作製方法。