JP4513193B2 - 薄膜積層体の製造方法および強誘電体薄膜素子の製造方法 - Google Patents
薄膜積層体の製造方法および強誘電体薄膜素子の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4513193B2 JP4513193B2 JP2000270352A JP2000270352A JP4513193B2 JP 4513193 B2 JP4513193 B2 JP 4513193B2 JP 2000270352 A JP2000270352 A JP 2000270352A JP 2000270352 A JP2000270352 A JP 2000270352A JP 4513193 B2 JP4513193 B2 JP 4513193B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- ferroelectric
- tio
- forming
- manufacturing
- 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
Images
Landscapes
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｓｉ基板を用いた強誘電体薄膜素子、例えば、ＤＲＡＭや強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ）用のキャパシタや、焦電素子、マイクロアクチュエーター、薄膜キャパシタ、小型圧電素子等に応用が可能な薄膜積層体およびそれを用いた強誘電体薄膜素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3（以下、ＢＳＴと略称する）、ＰｂＴｉＯ3、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（以下、ＰＺＴと略称する）、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（以下、ＰＬＺＴと略称する）、Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3等の誘電体・強誘電体をＳｉ基板上へ薄膜形成する技術が盛んに研究されている。
【０００３】
とりわけ、残留分極の大きなＰＺＴ、ＰＬＺＴ等のＰｂ系ペロブスカイト型強誘電体をエピタキシャル成長させることができれば、自発分極を一方向に揃えることができ、より大きな分極値とスイッチング特性を実現することができる。これにより、高密度記録媒体としての応用可能性も飛躍的に高まるため、Ｓｉ基板上に結晶性の良好な強誘電体薄膜を形成する手法の確立が強く望まれている。
【０００４】
上記のように、自発分極を膜厚方向の一方向にそろえる用途では、Ｓｉ基板上に強誘電体薄膜を上下から導体薄膜（電極層）で挟み込んだいわゆるＭＦＭ（金属−強誘電体−金属）構造が一般的に用いられている。しかしながら、この構造においては、Ｓｉ基板とその上に形成された薄膜との間の相互拡散や、多層構造化による強誘電体薄膜の結晶性の劣化といった問題が生じる。
【０００５】
この問題の解決策としては、特開２０００−１８８３７７号公報に記載のように、Ｓｉ基板上にＴｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜（以下、ＴＡＮ薄膜という）をエピタキシャル成長させ、その上にＰｂ系ペロブスカイト型強誘電体薄膜をエピタキシャル成長させる方法がある。この方法では、ＴＡＮ薄膜は下部電極としての機能を有すると共に、Ｓｉの拡散を防止するバリアメタル層としての役割も果たしている。また、この方法ではＴｉＮ薄膜のＴｉの一部をＡｌで置換したＴｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜（ｘは０．０１以上０．３以下）を使用するが、ＴｉＮ薄膜は耐酸化性が低いため、Ａｌを添加することで耐酸化性を向上させるものである。さらに、このようなＴＡＮ薄膜中の酸素含有量をＴｉおよびＡｌの合計に対し原子数比で５％以下に抑えることで、ＴＡＮ薄膜の耐酸化性をより確実なものとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の方法は、Ｐｂ系ペロブスカイト型強誘電体薄膜を化学気相蒸着法などの薄膜プロセスを用いて形成する場合に特に有利に適用されるが、この際に結晶性の良好な強誘電体薄膜を得るためには、高酸素分圧下で形成することにより酸素欠陥を生じさせない薄膜を形成することが重要であった。
【０００７】
しかしながら、従来の方法で使用するＴＡＮ薄膜は、高酸素分圧下における耐酸化性はいまだ十分でなく、ＴＡＮ薄膜表面に酸化膜（ＴｉＯ2層）が形成されてしまうという問題があった。この場合には、ＴＡＮ薄膜はエピタキシャル成長のバッファ層としての機能を失い、強誘電体薄膜の結晶性が低下するという恐れがあった。
【０００８】
そこで本発明は、Ｓｉ基板上に結晶性の良好なエピタキシャル強誘電体薄膜を形成させうる機能を持つバッファ層を備える薄膜積層体および強誘電体薄膜素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成長させたＴＡＮ薄膜上にさらに結晶性の良好なＴｉＯ2薄膜をエピタキシャル成長させることにより、その上に良好なエピタキシャル強誘電体薄膜を成長させうることを見出し本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明は、Ｓｉ基板上にＴｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜をエピタキシャル形成する工程と、Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜上にＴｉＯ2薄膜をエピタキシャル形成する工程と、ＴｉＯ2薄膜上に強誘電体薄膜をエピタキシャル形成する工程とを有してなる薄膜積層体の製造方法を提供する。
【００１１】
すなわち、従来の方法では強誘電体薄膜を形成する際にＴＡＮ薄膜表面に形成される酸化膜（ＴｉＯ2）が問題となっていたが、本発明では強誘電体薄膜を形成する前に、ＴＡＮ薄膜上にあらかじめアナターゼ構造を有するＴｉＯ 2 薄膜をエピタキシャル形成しておくものである。アナターゼ構造のＴｉＯ 2 薄膜は下層のＴＡＮ薄膜と格子整合性が良くエピタキシャル成長が容易であり、またルチル構造のＴｉＯ 2 よりも低温で容易に成形することできる。このようにして形成されたＴｉＯ2は、エピタキシャル成長のバッファ層としての機能を有するため、高酸素分圧下においても結晶性の良好な強誘電体薄膜をその上に形成することができることとなる。
【００１２】
また、上記ＴｉＯ2薄膜は、薄膜形成技術によりＴｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜上にＴｉＯ2薄膜を直接形成することにより、または、Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜を酸化処理することにより形成することが望ましい。
【００１３】
すなわち、ＴｉＯ2薄膜は、ＲＦマグネトロンスパッタリング法や、ＰＬＤ法、電子ビーム蒸着法、ＤＣスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法などの種々の薄膜形成技術により形成することができる。この際、ターゲットにはＴｉＯ2を用い、成膜条件を調整することによって、結晶性の良好な所望のＴｉＯ2薄膜を得ることができる。
【００１４】
また、ＴｉＯ2薄膜は、Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜を酸化処理することにより形成してもよい。酸化処理には、酸素やオゾン、酸化窒素ガスなどを用いる事ができる。このようにＴＡＮ薄膜の表面を酸化させてＴｉＯ2薄膜を形成する場合は、適当な酸化条件を選ぶだけで新たな膜を形成する必要もなく、簡易な工程で結晶性のＴｉＯ2薄膜を得ることができる。
【００１５】
形成するＴｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜は、ｘの値が０．０１以上０．３以下であることが望ましい。これはＡｌの置換量が１％未満では耐酸化性向上の効果が乏しく、３０％を超えるとＴＡＮ薄膜の導電性が著しく低下するためである。
【００１６】
さらに、このＴＡＮ薄膜は、薄膜中に含有する酸素の原子数が、ＴｉおよびＡｌの合計原子数に対して５％以下であることが望ましい。これは酸素含有量が５％を超える場合、Ｔｉの一部をＡｌで置換しても十分な耐酸化性を得ることが難しく、ＴＡＮ薄膜上のＴｉＯ2薄膜のエピタキシャル形成が困難になるためである。
【００１７】
さらに、Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜は、Ｓｉ基板表面に対してａ軸を垂直方向に向けて配向していることが望ましい。その上に形成するＴｉＯ2薄膜との格子整合性を良好にさせるためである。
【００１９】
また、ＴｉＯ2薄膜は、Ｓｉ基板表面に対してｃ軸を垂直方向に向けて配向していることが望ましい。この方向に配向したＴｉＯ2薄膜は、下層のＴＡＮ薄膜と上層の強誘電体薄膜との格子整合性が優れており、ＴｉＯ2薄膜および強誘電体薄膜のエピタキシャル成長が容易となるためである。
【００２０】
続いて形成する強誘電体薄膜は、Ｐｂ系ペロブスカイト型強誘電体薄膜であることが好ましく、特に一般式ＡＢＯ3（但し、Ａの構成元素としてＰｂ或いはＰｂとＬａを含み、Ｂの構成元素としてＴｉ及びＺｒを含む）で表されるＰｂ系ペロブスカイト型強誘電体薄膜であることがより好ましい。これらの中でも、（ＰｂxＭ1-x）（ＺｒyＴｉ1-y）Ｏ3で表される誘電体薄膜が特に好ましいが、Ｂの構成元素としてさらにＭｇとＮｂの少なくとも１種を含むものであってもよい。
【００２１】
さらに強誘電体薄膜薄膜は、Ｓｉ基板表面に対してｃ軸を垂直方向に向けてエピタキシャル配向していることが望ましい。これは、薄膜の厚み方向の特性を素子特性として利用するためである。
【００２２】
強誘電体薄膜は、化学気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）により形成することが望ましい。本手法によれば、結晶性の良好なＰｂ系ペロブスカイト型強誘電体薄膜を容易に形成することができるためである。また、前述のように、化学気相蒸着法を用いて強誘電体薄膜を形成する場合、結晶性の良好な強誘電体薄膜を得るためには、高酸素分圧下で形成することにより酸素欠陥を生じさせない薄膜を形成する必要がある。しかし、本発明ではＴＡＮ薄膜表面にあらかじめＴｉＯ2エピタキシャル薄膜を形成しているため、強誘電体薄膜形成時にＴＡＮ薄膜表面に酸化膜（ＴｉＯ2層）が形成されてしまい、ＴＡＮ薄膜がエピタキシャル成長のバッファ層としての機能を失う恐れはない。
【００２３】
さらに、上記のような薄膜積層体の強誘電体薄膜上に導体薄膜を形成することで特性の良好な強誘電体薄膜素子を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
［第１実施例］本実施例では、本発明の強誘電体薄膜素子、およびその製造方法について、図１を用いて説明する。
【００２５】
図１は本実施例の強誘電体薄膜素子９の構造を示す断面図である。図において、１はＳｉ基板、２はＳｉ基板１上にエピタキシャル成長したＴＡＮ薄膜、３はＴＡＮ薄膜２上にエピタキシャル成長したＴｉＯ2薄膜、４はＴｉＯ2薄膜３上にエピタキシャル成長したＰＺＴ薄膜、５はＰＺＴ薄膜４上に形成されたＰｔ薄膜をそれぞれ示している。
【００２６】
次に、上述の強誘電体薄膜素子９の製造方法について説明する。まず、Ｓｉ基板１として直径２インチのＳｉ（１００）単結晶基板を用意する。但し、Ｓｉ基板はこれに拘束されるものではなく、Ｓｉ（１１１）基板やＳｉ（１１０）基板なども使用することができる。また、これらのＳｉ基板のミスカット角度は５％以下であれば使用可能である。このＳｉ基板にアセトン、エタノール等の有機溶媒中で超音波洗浄を施した後、ＨＦ：Ｈ2Ｏ：エタノール＝１：１：１０の溶液中に浸漬し、Ｓｉ基板表面の酸化膜を除去した。
【００２７】
次いで、レーザー蒸着装置（Pulsed Laser Deposition（ＰＬＤ）装置）を用いて、厚さ約５００ｎｍのＴＡＮ薄膜２をエピタキシャル成長させた。成膜条件は、真空中（約１０-6Ｔｏｒｒ）で、基板温度５５０〜６５０℃、レーザー繰り返し周波数５〜１０Ｈｚ、レーザーエネルギー密度４．５Ｊ／ｃｍ2（ＫｒＦ）とした。また、ターゲットには（Ｔｉ0.9Ａｌ0.1）Ｎの組成式で表されるＴＡＮ焼結体を用いた。但し、ＴＡＮ薄膜の形成はこの方法に限られるものではなく、電子ビーム蒸着法や、ＲＦスパッタリング法、ＤＣスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法などの種々の薄膜形成方法を用いることができる。さらに、イオンビーム、レーザービームなどでアシストすることによりその結晶性を向上させることもできる。
【００２８】
続いて、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて、ＴＡＮ薄膜２上に厚さ約３０ｎｍのＴｉＯ2薄膜３をエピタキシャル成長させた。成膜条件は、ＲＦ電力１ｋＷ、基板温度５００℃とした。但し、ＴｉＯ2薄膜の形成はこの方法に限られるものではなく、ＰＬＤ法や、電子ビーム蒸着法、ＤＣスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法などの種々の薄膜形成方法を用いることができる。さらに、イオンビーム、レーザービームなどでアシストすることによりその結晶性を向上させることもできる。また、ＴＡＮ薄膜２を酸素やオゾン、酸化窒素ガスなどで酸化処理することによって、ＴｉＯ2薄膜３を形成することも可能である。なお、ＴｉＯ2薄膜は膜厚が１００ｎｍ以下であることが望ましい。ＴｉＯ2薄膜は強誘電体薄膜よりも誘電率が低いため、厚みが１００ｎｍを超えると強誘電体薄膜に対して十分な電圧が印加されなくなり、良好なデバイス特性が得られなくなるためである。
【００２９】
このようにして得られたＴｉＯ2薄膜３上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて厚みが５００ｎｍのＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3）薄膜４をエピタキシャル形成した。成膜条件は、全圧１０Ｔｏｒｒ、基板温度７００℃とし、Ｐｂ、ＺｒおよびＴｉのプリカーサとして、Ｐｂ（ＤＰＭ）2、Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｃ4Ｈ9）4、Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3Ｈ7）4をそれぞれ用いた。ＰＺＴ薄膜の詳細な成膜条件については表１に示す。また、薄膜の厚みは２００〜１５００ｎｍの範囲で選択することができる。以上の工程で薄膜積層体８が完成する。
【００３０】
【表１】
【００３１】
このＰＺＴ薄膜４上にＰｔ薄膜５を蒸着等の手法により成膜することにより、強誘電体薄膜素子９が完成する。
【００３２】
ここで、上述の方法によって得られた薄膜積層体８の各薄膜の結晶性、および強誘電体薄膜素子９の素子特性に関する分析結果について説明する。まず、薄膜積層体８のＸＲＤ回折パターンを図２に示す。この図から明らかなように、基板のＳｉ（４００）に起因するピークに加えて、ＴＡＮ（２００）、ＴｉＯ2（００２）、ＰＺＴ（００１）（００２）のピークが検出されており、ＴＡＮ薄膜は（１００）配向、すなわちＳｉ基板表面に対してａ軸を垂直方向に向けて配向しており、ＴｉＯ2薄膜およびＰＺＴ薄膜は（００１）配向、すなわちＳｉ基板表面に対してｃ軸を垂直方向に向けて配向していることがわかる。
【００３３】
また、ＴｉＯ2薄膜３とＰＺＴ薄膜４の膜面内での配向性を確認するために、ＴｉＯ2薄膜３の［２２０］軸とＰＺＴ薄膜４の［０２２］軸について極点図解析をそれぞれ行った。結果を図３、図４に示す。図から理解できるように、図３、図４ともに４回対称のピークが得られており、ＴｉＯ2薄膜３、ＰＺＴ薄膜４ともにエピタキシャル成長していることが確認できる。
【００３４】
続いて、強誘電体薄膜素子９のＰ−Ｅヒステリシス特性を図５に示す。図から明らかなように、残留分極が大きく優れたヒステリシス特性を示しており、電気特性の優れた強誘電体薄膜素子９が得られていることが確認できる。
【００３５】
［第２実施例］本発明の第２実施例は、第１実施例のＴｉＯ2薄膜とＰＺＴ薄膜の間にＰｔ薄膜を介在させた点が特徴である。本実施例において形成する強誘電体薄膜素子２９は、図６に示す通り、Ｓｉ基板２１、ＴＡＮ薄膜２２、ＴｉＯ2薄膜２３、Ｐｔ薄膜２６、ＰＺＴ薄膜２４からなる薄膜積層体２８とその上に形成されたＰｔ薄膜２５から構成されている。
【００３６】
Ｐｔ薄膜２６の形成にあたってはＤＣマグネトロンスパッタリング法を用い、成膜圧力５×１０-3Ｔｏｒｒ、ＤＣ電力５００Ｗ、基板温度６００℃の条件下でＰｔ薄膜をエピタキシャル成長させた。その他の薄膜の構成および成膜条件については、第１実施例のそれと変るところはないのでその説明を省略する。
【００３７】
上述の方法によって得られた薄膜積層体の薄膜積層体のＸＲＤ回折パターンを図７に示す。ＴＡＮ薄膜は（１００）配向、すなわちＳｉ基板表面に対してａ軸を垂直方向に向けて配向しており、ＴｉＯ2薄膜およびＰＺＴ薄膜は（００１）配向、すなわちＳｉ基板表面に対してｃ軸を垂直方向に向けて配向しているが、これに加えてPｔ薄膜も（１００）配向、すなわちＳｉ基板表面に対してａ軸を垂直方向に向けて配向していることがわかる。また、ＰＺＴの回折ピーク強度から、結晶配向性が良好なＰＺＴ薄膜が形成されていることがわかる。
【００３８】
すなわち、Ｐｔ薄膜を介在させた本実施例においても、ＰＺＴ薄膜がエピタキシャル成長しており、その結晶配向性は非常に良好であることが確認された。これは、ＰｔはＴｉＯ2薄膜とＰＺＴ薄膜のいずれとも格子整合性が非常に良好であるため、Ｐｔ薄膜を介在させることで結晶配向性の良好なＰＺＴ薄膜を安定して得られることができるものと考えられる。
【００３９】
また、本実施例において形成された強誘電体薄膜素子のＰ−Ｅヒステリシス特性を図８に示す。図から明らかなように、強誘電体薄膜素子は非常に優れたヒステリシス特性を示すことが確認できる。また、残留分極が大きく抗電圧が小さいことからも、ＰＺＴ薄膜の結晶配向性が非常に良好であることが確認できる。
【００４０】
［比較例］本比較例は、第１実施例のＴｉＯ2薄膜を形成する工程を省略した点が特徴である。その他の薄膜の構成および成膜条件については、第１実施例のそれと変るところはないのでその説明を省略する。本比較例において形成する強誘電体薄膜素子１９は、図９に示す通り、Ｓｉ基板１１、ＴＡＮ薄膜１２、ＰＺＴ薄膜１４からなる薄膜積層体１８とその上に形成されたＰｔ薄膜１５から構成されている。
【００４１】
比較例によって得られた薄膜積層体１８の各薄膜の結晶性、および強誘電体薄膜素子１９の素子特性に関する分析結果について説明する。まず、薄膜積層体１８のＸＲＤ回折パターンを図１０に示す。この図から明らかなように、基板のＳｉ（４００）に起因する回折ピークに加えて、ＴＡＮ（２００）、ＰＺＴ（００１）（００２）の回折ピークが検出されている。しかし、ここで実施例１の薄膜積層体８のＸＲＤ回折パターン（図２）と比較すると、ＰＺＴの回折パターンのピーク強度が比較例では非常に弱く、比較例ではＰＺＴの結晶配向性が大幅に低下していることが確認できる。
【００４２】
続いて、強誘電体薄膜素子１９のＰ−Ｅヒステリシス特性を図１１に示す。図に示されるように、強誘電体薄膜素子１９の残留分極は、実施例１の強誘電体薄膜素子９の残留分極（図５）と比較して小さいが、これはＰＺＴ薄膜１４の結晶性の大幅な低下によるものであると言える。また、抗電圧（分極を反転させるために必要な電圧）が大きいのはＴＡＮ薄膜１２とＰＺＴ薄膜１４との界面にＴＡＮが酸化した非晶質層が形成されているためであると考えられる。
【００４３】
最後に、上記第１実施例、第２実施例、比較例において形成された強誘電体薄膜素子の電気的特性を表２にまとめる。
【００４４】
【表２】
【００４５】
表２において、Ｔａｎδ、εｒはいずれも１ｋＨｚ、０．１Ｖにおける測定値を示す。この表からも、第１実施例、第２実施例は比較例の場合と比べて大幅に電気的特性が向上していることが確認できる。
【００４６】
なお、上記第１実施例および第２実施例では、エピタキシャル成長させたＰＺＴ薄膜を形成したが、これに限らず、１軸以上の高い配向性を有する誘電体薄膜や強誘電体薄膜を同様に形成することも可能である。
【００４７】
本実施例において示した強誘電体薄膜素子は、薄膜コンデンサや、ＤＲＡＭや強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ）用のキャパシタ、焦電素子、マイクロアクチュエーター、小型圧電素子等への応用が期待される。
【００４８】
【発明の効果】
本発明では、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成長させたＴＡＮ薄膜上に、さらにアナターゼ構造を有するＴｉＯ2薄膜をエピタキシャル成長させておくことによって、結晶性が非常に良好なエピタキシャル強誘電体薄膜を成長させることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例で形成された強誘電体薄膜素子の構造を示す断面図である。
【図２】第１実施例で得られた薄膜積層体のＸ線回折結果である。
【図３】第１実施例のＴｉＯ2薄膜の膜面内での配向性を示す極点図解析結果である。
【図４】第１実施例のＰＺＴ薄膜の膜面内での配向性を示す極点図解析結果である。
【図５】第１実施例で得られた強誘電体薄膜素子のヒステリシス特性を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例で形成された強誘電体薄膜素子の構造を示す断面図である。
【図７】第２実施例で得られた薄膜積層体のＸ線回折結果である。
【図８】第２実施例で得られた強誘電体薄膜素子のヒステリシス特性を示す図である。
【図９】比較例で形成された強誘電体薄膜素子の構造を示す断面図である。
【図１０】比較例で得られた薄膜積層体のＸ線回折結果である。
【図１１】比較例で得られた強誘電体薄膜素子のヒステリシス特性を示す図である。
【符号の説明】
１ Ｓｉ基板
２ ＴＡＮ薄膜
３ ＴｉＯ2薄膜
４ ＰＺＴ薄膜
５ Ｐｔ薄膜
８ 薄膜積層体
９ 強誘電体薄膜素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｓｉ基板を用いた強誘電体薄膜素子、例えば、ＤＲＡＭや強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ）用のキャパシタや、焦電素子、マイクロアクチュエーター、薄膜キャパシタ、小型圧電素子等に応用が可能な薄膜積層体およびそれを用いた強誘電体薄膜素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3（以下、ＢＳＴと略称する）、ＰｂＴｉＯ3、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（以下、ＰＺＴと略称する）、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（以下、ＰＬＺＴと略称する）、Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3等の誘電体・強誘電体をＳｉ基板上へ薄膜形成する技術が盛んに研究されている。
【０００３】
とりわけ、残留分極の大きなＰＺＴ、ＰＬＺＴ等のＰｂ系ペロブスカイト型強誘電体をエピタキシャル成長させることができれば、自発分極を一方向に揃えることができ、より大きな分極値とスイッチング特性を実現することができる。これにより、高密度記録媒体としての応用可能性も飛躍的に高まるため、Ｓｉ基板上に結晶性の良好な強誘電体薄膜を形成する手法の確立が強く望まれている。
【０００４】
上記のように、自発分極を膜厚方向の一方向にそろえる用途では、Ｓｉ基板上に強誘電体薄膜を上下から導体薄膜（電極層）で挟み込んだいわゆるＭＦＭ（金属−強誘電体−金属）構造が一般的に用いられている。しかしながら、この構造においては、Ｓｉ基板とその上に形成された薄膜との間の相互拡散や、多層構造化による強誘電体薄膜の結晶性の劣化といった問題が生じる。
【０００５】
この問題の解決策としては、特開２０００−１８８３７７号公報に記載のように、Ｓｉ基板上にＴｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜（以下、ＴＡＮ薄膜という）をエピタキシャル成長させ、その上にＰｂ系ペロブスカイト型強誘電体薄膜をエピタキシャル成長させる方法がある。この方法では、ＴＡＮ薄膜は下部電極としての機能を有すると共に、Ｓｉの拡散を防止するバリアメタル層としての役割も果たしている。また、この方法ではＴｉＮ薄膜のＴｉの一部をＡｌで置換したＴｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜（ｘは０．０１以上０．３以下）を使用するが、ＴｉＮ薄膜は耐酸化性が低いため、Ａｌを添加することで耐酸化性を向上させるものである。さらに、このようなＴＡＮ薄膜中の酸素含有量をＴｉおよびＡｌの合計に対し原子数比で５％以下に抑えることで、ＴＡＮ薄膜の耐酸化性をより確実なものとしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の方法は、Ｐｂ系ペロブスカイト型強誘電体薄膜を化学気相蒸着法などの薄膜プロセスを用いて形成する場合に特に有利に適用されるが、この際に結晶性の良好な強誘電体薄膜を得るためには、高酸素分圧下で形成することにより酸素欠陥を生じさせない薄膜を形成することが重要であった。
【０００７】
しかしながら、従来の方法で使用するＴＡＮ薄膜は、高酸素分圧下における耐酸化性はいまだ十分でなく、ＴＡＮ薄膜表面に酸化膜（ＴｉＯ2層）が形成されてしまうという問題があった。この場合には、ＴＡＮ薄膜はエピタキシャル成長のバッファ層としての機能を失い、強誘電体薄膜の結晶性が低下するという恐れがあった。
【０００８】
そこで本発明は、Ｓｉ基板上に結晶性の良好なエピタキシャル強誘電体薄膜を形成させうる機能を持つバッファ層を備える薄膜積層体および強誘電体薄膜素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成長させたＴＡＮ薄膜上にさらに結晶性の良好なＴｉＯ2薄膜をエピタキシャル成長させることにより、その上に良好なエピタキシャル強誘電体薄膜を成長させうることを見出し本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明は、Ｓｉ基板上にＴｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜をエピタキシャル形成する工程と、Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜上にＴｉＯ2薄膜をエピタキシャル形成する工程と、ＴｉＯ2薄膜上に強誘電体薄膜をエピタキシャル形成する工程とを有してなる薄膜積層体の製造方法を提供する。
【００１１】
すなわち、従来の方法では強誘電体薄膜を形成する際にＴＡＮ薄膜表面に形成される酸化膜（ＴｉＯ2）が問題となっていたが、本発明では強誘電体薄膜を形成する前に、ＴＡＮ薄膜上にあらかじめアナターゼ構造を有するＴｉＯ 2 薄膜をエピタキシャル形成しておくものである。アナターゼ構造のＴｉＯ 2 薄膜は下層のＴＡＮ薄膜と格子整合性が良くエピタキシャル成長が容易であり、またルチル構造のＴｉＯ 2 よりも低温で容易に成形することできる。このようにして形成されたＴｉＯ2は、エピタキシャル成長のバッファ層としての機能を有するため、高酸素分圧下においても結晶性の良好な強誘電体薄膜をその上に形成することができることとなる。
【００１２】
また、上記ＴｉＯ2薄膜は、薄膜形成技術によりＴｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜上にＴｉＯ2薄膜を直接形成することにより、または、Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜を酸化処理することにより形成することが望ましい。
【００１３】
すなわち、ＴｉＯ2薄膜は、ＲＦマグネトロンスパッタリング法や、ＰＬＤ法、電子ビーム蒸着法、ＤＣスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法などの種々の薄膜形成技術により形成することができる。この際、ターゲットにはＴｉＯ2を用い、成膜条件を調整することによって、結晶性の良好な所望のＴｉＯ2薄膜を得ることができる。
【００１４】
また、ＴｉＯ2薄膜は、Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜を酸化処理することにより形成してもよい。酸化処理には、酸素やオゾン、酸化窒素ガスなどを用いる事ができる。このようにＴＡＮ薄膜の表面を酸化させてＴｉＯ2薄膜を形成する場合は、適当な酸化条件を選ぶだけで新たな膜を形成する必要もなく、簡易な工程で結晶性のＴｉＯ2薄膜を得ることができる。
【００１５】
形成するＴｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜は、ｘの値が０．０１以上０．３以下であることが望ましい。これはＡｌの置換量が１％未満では耐酸化性向上の効果が乏しく、３０％を超えるとＴＡＮ薄膜の導電性が著しく低下するためである。
【００１６】
さらに、このＴＡＮ薄膜は、薄膜中に含有する酸素の原子数が、ＴｉおよびＡｌの合計原子数に対して５％以下であることが望ましい。これは酸素含有量が５％を超える場合、Ｔｉの一部をＡｌで置換しても十分な耐酸化性を得ることが難しく、ＴＡＮ薄膜上のＴｉＯ2薄膜のエピタキシャル形成が困難になるためである。
【００１７】
さらに、Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜は、Ｓｉ基板表面に対してａ軸を垂直方向に向けて配向していることが望ましい。その上に形成するＴｉＯ2薄膜との格子整合性を良好にさせるためである。
【００１９】
また、ＴｉＯ2薄膜は、Ｓｉ基板表面に対してｃ軸を垂直方向に向けて配向していることが望ましい。この方向に配向したＴｉＯ2薄膜は、下層のＴＡＮ薄膜と上層の強誘電体薄膜との格子整合性が優れており、ＴｉＯ2薄膜および強誘電体薄膜のエピタキシャル成長が容易となるためである。
【００２０】
続いて形成する強誘電体薄膜は、Ｐｂ系ペロブスカイト型強誘電体薄膜であることが好ましく、特に一般式ＡＢＯ3（但し、Ａの構成元素としてＰｂ或いはＰｂとＬａを含み、Ｂの構成元素としてＴｉ及びＺｒを含む）で表されるＰｂ系ペロブスカイト型強誘電体薄膜であることがより好ましい。これらの中でも、（ＰｂxＭ1-x）（ＺｒyＴｉ1-y）Ｏ3で表される誘電体薄膜が特に好ましいが、Ｂの構成元素としてさらにＭｇとＮｂの少なくとも１種を含むものであってもよい。
【００２１】
さらに強誘電体薄膜薄膜は、Ｓｉ基板表面に対してｃ軸を垂直方向に向けてエピタキシャル配向していることが望ましい。これは、薄膜の厚み方向の特性を素子特性として利用するためである。
【００２２】
強誘電体薄膜は、化学気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）により形成することが望ましい。本手法によれば、結晶性の良好なＰｂ系ペロブスカイト型強誘電体薄膜を容易に形成することができるためである。また、前述のように、化学気相蒸着法を用いて強誘電体薄膜を形成する場合、結晶性の良好な強誘電体薄膜を得るためには、高酸素分圧下で形成することにより酸素欠陥を生じさせない薄膜を形成する必要がある。しかし、本発明ではＴＡＮ薄膜表面にあらかじめＴｉＯ2エピタキシャル薄膜を形成しているため、強誘電体薄膜形成時にＴＡＮ薄膜表面に酸化膜（ＴｉＯ2層）が形成されてしまい、ＴＡＮ薄膜がエピタキシャル成長のバッファ層としての機能を失う恐れはない。
【００２３】
さらに、上記のような薄膜積層体の強誘電体薄膜上に導体薄膜を形成することで特性の良好な強誘電体薄膜素子を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
［第１実施例］本実施例では、本発明の強誘電体薄膜素子、およびその製造方法について、図１を用いて説明する。
【００２５】
図１は本実施例の強誘電体薄膜素子９の構造を示す断面図である。図において、１はＳｉ基板、２はＳｉ基板１上にエピタキシャル成長したＴＡＮ薄膜、３はＴＡＮ薄膜２上にエピタキシャル成長したＴｉＯ2薄膜、４はＴｉＯ2薄膜３上にエピタキシャル成長したＰＺＴ薄膜、５はＰＺＴ薄膜４上に形成されたＰｔ薄膜をそれぞれ示している。
【００２６】
次に、上述の強誘電体薄膜素子９の製造方法について説明する。まず、Ｓｉ基板１として直径２インチのＳｉ（１００）単結晶基板を用意する。但し、Ｓｉ基板はこれに拘束されるものではなく、Ｓｉ（１１１）基板やＳｉ（１１０）基板なども使用することができる。また、これらのＳｉ基板のミスカット角度は５％以下であれば使用可能である。このＳｉ基板にアセトン、エタノール等の有機溶媒中で超音波洗浄を施した後、ＨＦ：Ｈ2Ｏ：エタノール＝１：１：１０の溶液中に浸漬し、Ｓｉ基板表面の酸化膜を除去した。
【００２７】
次いで、レーザー蒸着装置（Pulsed Laser Deposition（ＰＬＤ）装置）を用いて、厚さ約５００ｎｍのＴＡＮ薄膜２をエピタキシャル成長させた。成膜条件は、真空中（約１０-6Ｔｏｒｒ）で、基板温度５５０〜６５０℃、レーザー繰り返し周波数５〜１０Ｈｚ、レーザーエネルギー密度４．５Ｊ／ｃｍ2（ＫｒＦ）とした。また、ターゲットには（Ｔｉ0.9Ａｌ0.1）Ｎの組成式で表されるＴＡＮ焼結体を用いた。但し、ＴＡＮ薄膜の形成はこの方法に限られるものではなく、電子ビーム蒸着法や、ＲＦスパッタリング法、ＤＣスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法などの種々の薄膜形成方法を用いることができる。さらに、イオンビーム、レーザービームなどでアシストすることによりその結晶性を向上させることもできる。
【００２８】
続いて、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて、ＴＡＮ薄膜２上に厚さ約３０ｎｍのＴｉＯ2薄膜３をエピタキシャル成長させた。成膜条件は、ＲＦ電力１ｋＷ、基板温度５００℃とした。但し、ＴｉＯ2薄膜の形成はこの方法に限られるものではなく、ＰＬＤ法や、電子ビーム蒸着法、ＤＣスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法などの種々の薄膜形成方法を用いることができる。さらに、イオンビーム、レーザービームなどでアシストすることによりその結晶性を向上させることもできる。また、ＴＡＮ薄膜２を酸素やオゾン、酸化窒素ガスなどで酸化処理することによって、ＴｉＯ2薄膜３を形成することも可能である。なお、ＴｉＯ2薄膜は膜厚が１００ｎｍ以下であることが望ましい。ＴｉＯ2薄膜は強誘電体薄膜よりも誘電率が低いため、厚みが１００ｎｍを超えると強誘電体薄膜に対して十分な電圧が印加されなくなり、良好なデバイス特性が得られなくなるためである。
【００２９】
このようにして得られたＴｉＯ2薄膜３上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて厚みが５００ｎｍのＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3）薄膜４をエピタキシャル形成した。成膜条件は、全圧１０Ｔｏｒｒ、基板温度７００℃とし、Ｐｂ、ＺｒおよびＴｉのプリカーサとして、Ｐｂ（ＤＰＭ）2、Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｃ4Ｈ9）4、Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3Ｈ7）4をそれぞれ用いた。ＰＺＴ薄膜の詳細な成膜条件については表１に示す。また、薄膜の厚みは２００〜１５００ｎｍの範囲で選択することができる。以上の工程で薄膜積層体８が完成する。
【００３０】
【表１】
このＰＺＴ薄膜４上にＰｔ薄膜５を蒸着等の手法により成膜することにより、強誘電体薄膜素子９が完成する。
【００３２】
ここで、上述の方法によって得られた薄膜積層体８の各薄膜の結晶性、および強誘電体薄膜素子９の素子特性に関する分析結果について説明する。まず、薄膜積層体８のＸＲＤ回折パターンを図２に示す。この図から明らかなように、基板のＳｉ（４００）に起因するピークに加えて、ＴＡＮ（２００）、ＴｉＯ2（００２）、ＰＺＴ（００１）（００２）のピークが検出されており、ＴＡＮ薄膜は（１００）配向、すなわちＳｉ基板表面に対してａ軸を垂直方向に向けて配向しており、ＴｉＯ2薄膜およびＰＺＴ薄膜は（００１）配向、すなわちＳｉ基板表面に対してｃ軸を垂直方向に向けて配向していることがわかる。
【００３３】
また、ＴｉＯ2薄膜３とＰＺＴ薄膜４の膜面内での配向性を確認するために、ＴｉＯ2薄膜３の［２２０］軸とＰＺＴ薄膜４の［０２２］軸について極点図解析をそれぞれ行った。結果を図３、図４に示す。図から理解できるように、図３、図４ともに４回対称のピークが得られており、ＴｉＯ2薄膜３、ＰＺＴ薄膜４ともにエピタキシャル成長していることが確認できる。
【００３４】
続いて、強誘電体薄膜素子９のＰ−Ｅヒステリシス特性を図５に示す。図から明らかなように、残留分極が大きく優れたヒステリシス特性を示しており、電気特性の優れた強誘電体薄膜素子９が得られていることが確認できる。
【００３５】
［第２実施例］本発明の第２実施例は、第１実施例のＴｉＯ2薄膜とＰＺＴ薄膜の間にＰｔ薄膜を介在させた点が特徴である。本実施例において形成する強誘電体薄膜素子２９は、図６に示す通り、Ｓｉ基板２１、ＴＡＮ薄膜２２、ＴｉＯ2薄膜２３、Ｐｔ薄膜２６、ＰＺＴ薄膜２４からなる薄膜積層体２８とその上に形成されたＰｔ薄膜２５から構成されている。
【００３６】
Ｐｔ薄膜２６の形成にあたってはＤＣマグネトロンスパッタリング法を用い、成膜圧力５×１０-3Ｔｏｒｒ、ＤＣ電力５００Ｗ、基板温度６００℃の条件下でＰｔ薄膜をエピタキシャル成長させた。その他の薄膜の構成および成膜条件については、第１実施例のそれと変るところはないのでその説明を省略する。
【００３７】
上述の方法によって得られた薄膜積層体の薄膜積層体のＸＲＤ回折パターンを図７に示す。ＴＡＮ薄膜は（１００）配向、すなわちＳｉ基板表面に対してａ軸を垂直方向に向けて配向しており、ＴｉＯ2薄膜およびＰＺＴ薄膜は（００１）配向、すなわちＳｉ基板表面に対してｃ軸を垂直方向に向けて配向しているが、これに加えてPｔ薄膜も（１００）配向、すなわちＳｉ基板表面に対してａ軸を垂直方向に向けて配向していることがわかる。また、ＰＺＴの回折ピーク強度から、結晶配向性が良好なＰＺＴ薄膜が形成されていることがわかる。
【００３８】
すなわち、Ｐｔ薄膜を介在させた本実施例においても、ＰＺＴ薄膜がエピタキシャル成長しており、その結晶配向性は非常に良好であることが確認された。これは、ＰｔはＴｉＯ2薄膜とＰＺＴ薄膜のいずれとも格子整合性が非常に良好であるため、Ｐｔ薄膜を介在させることで結晶配向性の良好なＰＺＴ薄膜を安定して得られることができるものと考えられる。
【００３９】
また、本実施例において形成された強誘電体薄膜素子のＰ−Ｅヒステリシス特性を図８に示す。図から明らかなように、強誘電体薄膜素子は非常に優れたヒステリシス特性を示すことが確認できる。また、残留分極が大きく抗電圧が小さいことからも、ＰＺＴ薄膜の結晶配向性が非常に良好であることが確認できる。
【００４０】
［比較例］本比較例は、第１実施例のＴｉＯ2薄膜を形成する工程を省略した点が特徴である。その他の薄膜の構成および成膜条件については、第１実施例のそれと変るところはないのでその説明を省略する。本比較例において形成する強誘電体薄膜素子１９は、図９に示す通り、Ｓｉ基板１１、ＴＡＮ薄膜１２、ＰＺＴ薄膜１４からなる薄膜積層体１８とその上に形成されたＰｔ薄膜１５から構成されている。
【００４１】
比較例によって得られた薄膜積層体１８の各薄膜の結晶性、および強誘電体薄膜素子１９の素子特性に関する分析結果について説明する。まず、薄膜積層体１８のＸＲＤ回折パターンを図１０に示す。この図から明らかなように、基板のＳｉ（４００）に起因する回折ピークに加えて、ＴＡＮ（２００）、ＰＺＴ（００１）（００２）の回折ピークが検出されている。しかし、ここで実施例１の薄膜積層体８のＸＲＤ回折パターン（図２）と比較すると、ＰＺＴの回折パターンのピーク強度が比較例では非常に弱く、比較例ではＰＺＴの結晶配向性が大幅に低下していることが確認できる。
【００４２】
続いて、強誘電体薄膜素子１９のＰ−Ｅヒステリシス特性を図１１に示す。図に示されるように、強誘電体薄膜素子１９の残留分極は、実施例１の強誘電体薄膜素子９の残留分極（図５）と比較して小さいが、これはＰＺＴ薄膜１４の結晶性の大幅な低下によるものであると言える。また、抗電圧（分極を反転させるために必要な電圧）が大きいのはＴＡＮ薄膜１２とＰＺＴ薄膜１４との界面にＴＡＮが酸化した非晶質層が形成されているためであると考えられる。
【００４３】
最後に、上記第１実施例、第２実施例、比較例において形成された強誘電体薄膜素子の電気的特性を表２にまとめる。
【００４４】
【表２】
表２において、Ｔａｎδ、εｒはいずれも１ｋＨｚ、０．１Ｖにおける測定値を示す。この表からも、第１実施例、第２実施例は比較例の場合と比べて大幅に電気的特性が向上していることが確認できる。
【００４６】
なお、上記第１実施例および第２実施例では、エピタキシャル成長させたＰＺＴ薄膜を形成したが、これに限らず、１軸以上の高い配向性を有する誘電体薄膜や強誘電体薄膜を同様に形成することも可能である。
【００４７】
本実施例において示した強誘電体薄膜素子は、薄膜コンデンサや、ＤＲＡＭや強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ）用のキャパシタ、焦電素子、マイクロアクチュエーター、小型圧電素子等への応用が期待される。
【００４８】
【発明の効果】
本発明では、Ｓｉ基板上にエピタキシャル成長させたＴＡＮ薄膜上に、さらにアナターゼ構造を有するＴｉＯ2薄膜をエピタキシャル成長させておくことによって、結晶性が非常に良好なエピタキシャル強誘電体薄膜を成長させることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例で形成された強誘電体薄膜素子の構造を示す断面図である。
【図２】第１実施例で得られた薄膜積層体のＸ線回折結果である。
【図３】第１実施例のＴｉＯ2薄膜の膜面内での配向性を示す極点図解析結果である。
【図４】第１実施例のＰＺＴ薄膜の膜面内での配向性を示す極点図解析結果である。
【図５】第１実施例で得られた強誘電体薄膜素子のヒステリシス特性を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例で形成された強誘電体薄膜素子の構造を示す断面図である。
【図７】第２実施例で得られた薄膜積層体のＸ線回折結果である。
【図８】第２実施例で得られた強誘電体薄膜素子のヒステリシス特性を示す図である。
【図９】比較例で形成された強誘電体薄膜素子の構造を示す断面図である。
【図１０】比較例で得られた薄膜積層体のＸ線回折結果である。
【図１１】比較例で得られた強誘電体薄膜素子のヒステリシス特性を示す図である。
【符号の説明】
１ Ｓｉ基板
２ ＴＡＮ薄膜
３ ＴｉＯ2薄膜
４ ＰＺＴ薄膜
５ Ｐｔ薄膜
８ 薄膜積層体
９ 強誘電体薄膜素子
Claims (9)
- Ｓｉ基板上に、Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜をエピタキシャル形成する工程と、Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜上にＴｉＯ2薄膜をエピタキシャル形成する工程と、ＴｉＯ2薄膜上に強誘電体薄膜をエピタキシャル形成する工程とを有してなる薄膜積層体の製造方法であって、
前記ＴｉＯ2薄膜をエピタキシャル形成する工程は、アナターゼ構造を有するＴｉＯ2薄膜を形成することを特徴とする薄膜積層体の製造方法。 - 前記Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜をエピタキシャル形成する工程は、ｘの値が０．０１以上０．３以下であり、かつ、ＴｉおよびＡｌの合計原子数に対して５％以下の原子数の酸素を含有するＴｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の薄膜積層体の製造方法。
- 前記Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜をエピタキシャル形成する工程は、Ｓｉ基板表面に対してａ軸を垂直方向に向けて配向したＴｉ(1-x)ＡｌxＮ薄膜を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜積層体の製造方法。
- 前記ＴｉＯ2薄膜をエピタキシャル形成する工程は、Ｓｉ基板表面に対してｃ軸を垂直方向に向けて配向したＴｉＯ2薄膜を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の薄膜積層体の製造方法。
- 前記強誘電体薄膜をエピタキシャル形成する工程は、Ｐｂ系ペロブスカイト型強誘電体薄膜を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の薄膜積層体の製造方法。
- 前記強誘電体薄膜をエピタキシャル形成する工程は、一般式ＡＢＯ3（但し、Ａの構成元素としてＰｂ或いはＰｂとＬａを含み、Ｂの構成元素としてＴｉ及びＺｒを含む）で表されるＰｂ系ペロブスカイト型強誘電体薄膜を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の薄膜積層体の製造方法。
- 前記強誘電体薄膜をエピタキシャル形成する工程は、Ｓｉ基板表面に対してｃ軸を垂直方向に向けてエピタキシャル配向した強誘電体薄膜を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の薄膜積層体の製造方法。
- 前記強誘電体薄膜をエピタキシャル形成する工程は、強誘電体薄膜を化学気相蒸着法により形成することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の薄膜積層体の製造方法。
- 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の薄膜積層体の製造方法における強誘電体薄膜をエピタキシャル形成する工程に続き、さらに強誘電体薄膜上に導体薄膜を形成する工程を有することを特徴とする強誘電体薄膜素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000270352A JP4513193B2 (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 薄膜積層体の製造方法および強誘電体薄膜素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000270352A JP4513193B2 (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 薄膜積層体の製造方法および強誘電体薄膜素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002083811A JP2002083811A (ja) | 2002-03-22 |
| JP4513193B2 true JP4513193B2 (ja) | 2010-07-28 |
Family
ID=18756809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000270352A Expired - Lifetime JP4513193B2 (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 薄膜積層体の製造方法および強誘電体薄膜素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4513193B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007243200A (ja) * | 2002-11-11 | 2007-09-20 | Seiko Epson Corp | 圧電体デバイス、液体吐出ヘッド、強誘電体デバイス及び電子機器並びにこれらの製造方法 |
| JP2004179642A (ja) * | 2002-11-11 | 2004-06-24 | Seiko Epson Corp | 圧電体デバイス、液体吐出ヘッド、強誘電体デバイス及び電子機器並びにこれらの製造方法 |
| CN116083848A (zh) * | 2022-09-30 | 2023-05-09 | 西安电子科技大学 | 一种双层薄膜材料及制备方法、铁电存储器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000188377A (ja) * | 1997-09-22 | 2000-07-04 | Murata Mfg Co Ltd | 強誘電体薄膜素子およびその製造方法 |
| JP2001102544A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Toshiba Corp | 薄膜キャパシタおよびその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0864780A (ja) * | 1994-08-19 | 1996-03-08 | Res Dev Corp Of Japan | Ｓｉ基板誘電体薄膜構造 |
| JPH11103027A (ja) * | 1997-09-26 | 1999-04-13 | Murata Mfg Co Ltd | 強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜素子の製造方法、並びに強誘電体薄膜構造及び強誘電体薄膜素子 |
| JP3684059B2 (ja) * | 1998-01-07 | 2005-08-17 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
-
2000
- 2000-09-06 JP JP2000270352A patent/JP4513193B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000188377A (ja) * | 1997-09-22 | 2000-07-04 | Murata Mfg Co Ltd | 強誘電体薄膜素子およびその製造方法 |
| JP2001102544A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Toshiba Corp | 薄膜キャパシタおよびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002083811A (ja) | 2002-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6312819B1 (en) | Oriented conductive oxide electrodes on SiO2/Si and glass | |
| KR100671375B1 (ko) | 박막 적층체, 그 박막 적층체를 이용한 전자 장치, 및액추에이터와, 액추에이터의 제조 방법 | |
| JP3986859B2 (ja) | 薄膜キャパシタ及びその製造方法 | |
| US6822302B2 (en) | Substrate for electronic device, method for manufacturing substrate for electronic device, and electronic device | |
| JP2001007299A (ja) | 多層状電極の鉛ゲルマネート強誘電体構造およびその堆積方法 | |
| JP3435633B2 (ja) | 薄膜積層体、薄膜キャパシタ、およびその製造方法 | |
| US7095067B2 (en) | Oxidation-resistant conducting perovskites | |
| JP3608459B2 (ja) | 薄膜積層体、強誘電体薄膜素子およびそれらの製造方法 | |
| JP4513193B2 (ja) | 薄膜積層体の製造方法および強誘電体薄膜素子の製造方法 | |
| JPH11261028A (ja) | 薄膜キャパシタ | |
| KR100348387B1 (ko) | 강유전체 박막 소자 및 그 제조방법 | |
| JP3633304B2 (ja) | 強誘電体薄膜素子の製造方法 | |
| JP3480767B2 (ja) | 薄膜キャパシタ | |
| JPH11274419A (ja) | 薄膜キャパシタ | |
| JP2000223662A (ja) | 強誘電体キャパシタおよびその製造方法 | |
| JP2000106422A (ja) | 強誘電体薄膜素子およびその製造方法 | |
| JP2001102544A (ja) | 薄膜キャパシタおよびその製造方法 | |
| JPH11103027A (ja) | 強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜素子の製造方法、並びに強誘電体薄膜構造及び強誘電体薄膜素子 | |
| US7157144B1 (en) | Giant remnant polarization in laser ablated SrBi2Nb2O9 thin films on Pt/TiO2/SiO2/Si substrates | |
| JP2004079691A (ja) | Ｂｌｔ強誘電体薄膜キャパシタ及びその作製方法 | |
| JP2004207628A (ja) | 半導体記憶装置およびその製造方法 | |
| JP2004063750A (ja) | 配向性強誘電体薄膜素子 | |
| JP2000260955A (ja) | キャパシター | |
| JP2003179210A (ja) | 半導体記憶装置 | |
| JP3720270B2 (ja) | 酸化物結晶質膜の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070726 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071219 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080930 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081128 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090317 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090514 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20090730 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091222 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100420 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100503 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4513193 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130521 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130521 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140521 Year of fee payment: 4 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |