JPH01172559A - 誘電体薄膜の製造方法 - Google Patents
誘電体薄膜の製造方法Info
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- JPH01172559A JPH01172559A JP33076287A JP33076287A JPH01172559A JP H01172559 A JPH01172559 A JP H01172559A JP 33076287 A JP33076287 A JP 33076287A JP 33076287 A JP33076287 A JP 33076287A JP H01172559 A JPH01172559 A JP H01172559A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、薄膜電場発光素子等に用いる誘電体薄膜の製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
従来の技術
電場発光する薄膜発光素子（以後ＥＬ素子と略記）を構
成する誘電体薄膜の製造は、従来エレクトロンビーム蒸
着法、ＲＦスパッタリング法、ＤＣ反応性スパッタリン
グ法、あるいはＣＶＤ法等によって行なわれている。
成する誘電体薄膜の製造は、従来エレクトロンビーム蒸
着法、ＲＦスパッタリング法、ＤＣ反応性スパッタリン
グ法、あるいはＣＶＤ法等によって行なわれている。
このＥ、Ｌ素子の誘電体層として、誘電率と絶縁破壊電
界強度の積、性能指数の大きいチタン酸ストロンチウム
系誘電体薄膜が注目されている。この誘電体薄膜を用い
て、低電圧で駆動できるＥＬ素子を作成し得る。
界強度の積、性能指数の大きいチタン酸ストロンチウム
系誘電体薄膜が注目されている。この誘電体薄膜を用い
て、低電圧で駆動できるＥＬ素子を作成し得る。
チタン酸ストロンチウム系の誘電体薄膜は、蒸気圧の高
いストロンチウムを含んだ復号酸化物なので、エレクト
ロンビーム蒸着法ではストロンチウムが欠乏した薄膜が
形成され問題となる。また、チタンとストロンチウムの
合金が作れないことやこれらの元素を含んだガスが存在
しないため、ＤＣ反応性スパッタリング法やＣＶＤ法で
は、この誘電体薄膜を作成できない。そこで、かかる誘
電体薄膜は、通常ＰＲスパッタリング法によって形成さ
れる。
いストロンチウムを含んだ復号酸化物なので、エレクト
ロンビーム蒸着法ではストロンチウムが欠乏した薄膜が
形成され問題となる。また、チタンとストロンチウムの
合金が作れないことやこれらの元素を含んだガスが存在
しないため、ＤＣ反応性スパッタリング法やＣＶＤ法で
は、この誘電体薄膜を作成できない。そこで、かかる誘
電体薄膜は、通常ＰＲスパッタリング法によって形成さ
れる。
発明が解決しようとする問題点
ＥＬ素子に用いる誘電体の性質として重要な特性は、性
能指数が大きいこと、すなわち誘電率が絶縁破壊電界強
度が大きいことである。なかでも、絶縁破壊電界強度は
薄膜中の欠陥に強（依存するので、薄膜を形成するとき
の雰囲気を極力清浄に保つことが重要である。
能指数が大きいこと、すなわち誘電率が絶縁破壊電界強
度が大きいことである。なかでも、絶縁破壊電界強度は
薄膜中の欠陥に強（依存するので、薄膜を形成するとき
の雰囲気を極力清浄に保つことが重要である。
ＲＦスパッタリング法の場合、プラズマインオによって
チャージアップしたターゲットに基板が近接しているこ
と、同様に近接した装置内部品やチャンバー壁の堆積物
が原因となって微小粒子（異物）の薄膜へのコンタミを
避けがたい。その結果、高い絶縁破壊電界強度を持った
うすい膜を形成しにくい欠点があった。
チャージアップしたターゲットに基板が近接しているこ
と、同様に近接した装置内部品やチャンバー壁の堆積物
が原因となって微小粒子（異物）の薄膜へのコンタミを
避けがたい。その結果、高い絶縁破壊電界強度を持った
うすい膜を形成しにくい欠点があった。
本発明はこの欠点を除去することを目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明は、高い絶縁破壊電界強度の誘電体薄膜を得るた
めに酸化物セラミックターゲットを用い、イオンビーム
スパッタリング法によってチタン酸ストロンチウム系誘
電体薄膜を形成するものである。
めに酸化物セラミックターゲットを用い、イオンビーム
スパッタリング法によってチタン酸ストロンチウム系誘
電体薄膜を形成するものである。
作 用
本発明によって、チタン酸ストロンチウム系誘電体薄膜
の絶縁破壊電界強度を従来のスパッタリング法で作成し
た場合に比べ、約４倍程度大きくすることできできる。
の絶縁破壊電界強度を従来のスパッタリング法で作成し
た場合に比べ、約４倍程度大きくすることできできる。
したがって、その薄膜を用い絶縁破壊しにくい安定なＥ
Ｌ素子を得ることができる。
Ｌ素子を得ることができる。
実施例
以下に本発明の実施例について説明する。
なお、イオンビームスパッタリング法はイオンプラズマ
を形成するイオン源およびターゲットと、薄膜が形成さ
れる基板がＲＦスパッタリング法によりは遠く分離され
ているので、薄膜が直接プラズマにさらされることがな
く、また装置内の雰囲気は１０−’〜１Ｏ−２（Ｐａ）
と通常のＲＦスパッタリング法にくらべ、２桁も低圧力
下で薄膜を形成できる。したがってまず雰囲気ガスによ
って薄膜が汚染されることがない。また、薄膜への異物
の混入も蒸気基板の配置により少なく、結果として、高
い絶縁破壊電界強度の誘電体薄膜が得られる。
を形成するイオン源およびターゲットと、薄膜が形成さ
れる基板がＲＦスパッタリング法によりは遠く分離され
ているので、薄膜が直接プラズマにさらされることがな
く、また装置内の雰囲気は１０−’〜１Ｏ−２（Ｐａ）
と通常のＲＦスパッタリング法にくらべ、２桁も低圧力
下で薄膜を形成できる。したがってまず雰囲気ガスによ
って薄膜が汚染されることがない。また、薄膜への異物
の混入も蒸気基板の配置により少なく、結果として、高
い絶縁破壊電界強度の誘電体薄膜が得られる。
実施例１
イオンビームスパッタリング装置は図に示すような構成
からなる。まず１のイオン源内でイオンプラズマ同を形
成する。２のグリッド部に電圧を加えることによって、
イオン源内でつくられたイオンをイオンビーム１ｂとし
て加速させ、３のターゲットに衝突させる。ターゲット
３に衝突したイオンがターゲットを構成している粒子を
スパッタリングし、その粒子３ａが、４の基板に付着し
てコ膜が形成される。
からなる。まず１のイオン源内でイオンプラズマ同を形
成する。２のグリッド部に電圧を加えることによって、
イオン源内でつくられたイオンをイオンビーム１ｂとし
て加速させ、３のターゲットに衝突させる。ターゲット
３に衝突したイオンがターゲットを構成している粒子を
スパッタリングし、その粒子３ａが、４の基板に付着し
てコ膜が形成される。
ターゲット３にストイキオメトリ−組成のＳｒＴｉＯ３
酸化物ターゲットを用い、イオン源でＫｒイオンを作成
して、以下に示すバッタリング条件でＳｒＴｉＯ３薄膜
を作成した。
酸化物ターゲットを用い、イオン源でＫｒイオンを作成
して、以下に示すバッタリング条件でＳｒＴｉＯ３薄膜
を作成した。
基板サイズ（ｍｍ） ：２０Ｘ２０イオンビ
ーム径（ｍｍ） ：２５φガス圧（Ｐａ）
： １．０Ｘ１０ ’イオンエネルギー（ｅＶ）：
６００ イオン電流（ｍＡ） ＋４０ 膜厚（Ａ） ：３．０００雰囲気中の酸
素分圧と基板温度を表１に示したように設定して、形成
した薄膜の比誘電率と絶縁破壊電界強度の値を、従来の
スパッタリング法で形成した薄膜の結果とあわせて同じ
く表１に記した。
ーム径（ｍｍ） ：２５φガス圧（Ｐａ）
： １．０Ｘ１０ ’イオンエネルギー（ｅＶ）：
６００ イオン電流（ｍＡ） ＋４０ 膜厚（Ａ） ：３．０００雰囲気中の酸
素分圧と基板温度を表１に示したように設定して、形成
した薄膜の比誘電率と絶縁破壊電界強度の値を、従来の
スパッタリング法で形成した薄膜の結果とあわせて同じ
く表１に記した。
表１
酸素をまったく導入しない状態で形成した薄膜は、２．
０（Ｖ／ｃｍ）と低い絶縁破壊電界強度を示しているが
、酸素を導入すると６．０〜６．７（Ｖ ／ ａｍ ）
とかなり高い絶縁破壊電界強度が得られるようになる。
０（Ｖ／ｃｍ）と低い絶縁破壊電界強度を示しているが
、酸素を導入すると６．０〜６．７（Ｖ ／ ａｍ ）
とかなり高い絶縁破壊電界強度が得られるようになる。
しかも、導入する酸素の多少にかかわらず、酸素雰囲気
中では常に高い絶縁破壊電界強度が得られている。また
、絶縁破壊電界強度の基板温度による影響はみられない
。
中では常に高い絶縁破壊電界強度が得られている。また
、絶縁破壊電界強度の基板温度による影響はみられない
。
このように、酸素雰囲気中でＫｒイオンを用いてイオン
ビームスパッタリング法で作成したＳ ｒ Ｔ ｉ０３
薄膜は、従来スパッタリング法で作成したＳ ｉ Ｔ
ｉ Ｏ３薄膜に比べ、約４倍高い絶縁が得られた。
ビームスパッタリング法で作成したＳ ｒ Ｔ ｉ０３
薄膜は、従来スパッタリング法で作成したＳ ｉ Ｔ
ｉ Ｏ３薄膜に比べ、約４倍高い絶縁が得られた。
実施例２
実施例１と同様の方法で、表１とは異なる組成のチタン
酸ストロンチウム系の薄膜を表２のような条件で作成し
、その膜の比誘電率（Ｓｒ）と絶縁破壊電界強度（Ｅｂ
）を測定した。この結果を従来のスパッタリング法で作
成したものと比較して同様に表２に示す。
酸ストロンチウム系の薄膜を表２のような条件で作成し
、その膜の比誘電率（Ｓｒ）と絶縁破壊電界強度（Ｅｂ
）を測定した。この結果を従来のスパッタリング法で作
成したものと比較して同様に表２に示す。
このときの共通の条件は下記のとおりである。
基板サイズ（ｍｍ） ：２０Ｘ２０イオンビ
ーム径（ｎｕｎ） ＋２５φイオンエネルギー（
ｅＶ）：６００ イオン電流（ｍＡ） ・４０ ガス圧（Ｐａ） ： １．０Ｘ１０−２酸素
分圧（全圧との比＞（Ｐａ） ：５．０Ｘ１０−３ （５０％） 基板温度（℃） 、３００膜厚（人）
＋３，０００（工・ズ 丁 ＃ｔ：Ｉ
） 表２ ＳｒＯとＴ ｉ Ｏ，、の組成を３ニアにしたもの及び
Ｓｒの代のわりにＭｇまたはＢａで一部置換したもの及
び、Ｔｉの代わりにＺｒで一部置換したもののいずれの
ターゲットを用いても、薄膜の絶縁破壊電界強度Ｅｂは
表２のように、実施例１の結果と同等の高い値が得られ
た。またＥｂはイオンビームのイオンの種類に関係なく
高いことがわかる。
ーム径（ｎｕｎ） ＋２５φイオンエネルギー（
ｅＶ）：６００ イオン電流（ｍＡ） ・４０ ガス圧（Ｐａ） ： １．０Ｘ１０−２酸素
分圧（全圧との比＞（Ｐａ） ：５．０Ｘ１０−３ （５０％） 基板温度（℃） 、３００膜厚（人）
＋３，０００（工・ズ 丁 ＃ｔ：Ｉ
） 表２ ＳｒＯとＴ ｉ Ｏ，、の組成を３ニアにしたもの及び
Ｓｒの代のわりにＭｇまたはＢａで一部置換したもの及
び、Ｔｉの代わりにＺｒで一部置換したもののいずれの
ターゲットを用いても、薄膜の絶縁破壊電界強度Ｅｂは
表２のように、実施例１の結果と同等の高い値が得られ
た。またＥｂはイオンビームのイオンの種類に関係なく
高いことがわかる。
従来のスパッタリング法にくらべ、イオンビームスパッ
タリング法では、どの試料においてもＥｂが約４倍程度
大きい値を示している。
タリング法では、どの試料においてもＥｂが約４倍程度
大きい値を示している。
発明の効果
上記実施例より明らかなように、本発明によればチタン
酸ストロンチウム系誘電体薄膜の絶縁破壊電界強度を従
来の約４倍程度太き（することができる。このことはＥ
Ｌ素子の誘電体薄膜を従来の４分の１程度の薄さにもで
きるということで、生産性の面から工業的価値が大きい
。また従来どおりの厚さの場合は、当然、耐電圧特性の
より優れたＥＬ素子を得ることができる。
酸ストロンチウム系誘電体薄膜の絶縁破壊電界強度を従
来の約４倍程度太き（することができる。このことはＥ
Ｌ素子の誘電体薄膜を従来の４分の１程度の薄さにもで
きるということで、生産性の面から工業的価値が大きい
。また従来どおりの厚さの場合は、当然、耐電圧特性の
より優れたＥＬ素子を得ることができる。
図は本発明の実施例で使用したイオンビームスパッタリ
ング装置の概略図である。 １・・・・・・イオン源、２・・・・・・グリッド部、
３・・・・・・ターゲット、４・・・・・・基板。
ング装置の概略図である。 １・・・・・・イオン源、２・・・・・・グリッド部、
３・・・・・・ターゲット、４・・・・・・基板。
Claims (2)
- （１）酸化物セラミックターゲットを用い、イオンビー
ムスパッタリング法にて誘電体薄膜を作成したことを特
徴とする誘電体薄膜の製造方法。 - （２）雰囲気として酸素雰囲気を用い、イオンビームと
してＮｅ，Ａｒ，またはＫｒイオンを用いてスパッタリ
ングすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
誘電体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33076287A JPH01172559A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 誘電体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33076287A JPH01172559A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 誘電体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172559A true JPH01172559A (ja) | 1989-07-07 |
Family
ID=18236259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33076287A Pending JPH01172559A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 誘電体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01172559A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03279294A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-10 | Mitsubishi Materials Corp | エピタキシャル層の成長方法 |
| JPH05109329A (ja) * | 1991-04-01 | 1993-04-30 | General Electric Co <Ge> | 金属基体上の配向誘電体薄膜形成方法およびそれによる製品 |
| WO2010066976A1 (fr) * | 2008-12-11 | 2010-06-17 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procédé pour la réalisation d'une jonction tunnel magnétique et jonction tunnel magnétique ainsi obtenue |
-
1987
- 1987-12-25 JP JP33076287A patent/JPH01172559A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03279294A (ja) * | 1990-03-29 | 1991-12-10 | Mitsubishi Materials Corp | エピタキシャル層の成長方法 |
| JPH05109329A (ja) * | 1991-04-01 | 1993-04-30 | General Electric Co <Ge> | 金属基体上の配向誘電体薄膜形成方法およびそれによる製品 |
| WO2010066976A1 (fr) * | 2008-12-11 | 2010-06-17 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procédé pour la réalisation d'une jonction tunnel magnétique et jonction tunnel magnétique ainsi obtenue |
| FR2939955A1 (fr) * | 2008-12-11 | 2010-06-18 | Commissariat Energie Atomique | Procede pour la realisation d'une jonction tunnel magnetique et jonction tunnel magnetique ainsi obtenue. |
| US8669122B2 (en) | 2008-12-11 | 2014-03-11 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Method for producing a magnetic tunnel junction and magnetic tunnel junction thus obtained |
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