JPH0294209A - 強誘電体薄膜の製造方法 - Google Patents
強誘電体薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH0294209A JPH0294209A JP63244928A JP24492888A JPH0294209A JP H0294209 A JPH0294209 A JP H0294209A JP 63244928 A JP63244928 A JP 63244928A JP 24492888 A JP24492888 A JP 24492888A JP H0294209 A JPH0294209 A JP H0294209A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- substrate
- axis
- batio3
- gas pressure
- 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.)
- Pending
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical group [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は焦電形赤外線センサ、圧電素子、電気光学素子
、メモリ素子、キャパシタなどに用いられろ強誘電体薄
膜の製造方法に関するものである。
、メモリ素子、キャパシタなどに用いられろ強誘電体薄
膜の製造方法に関するものである。
ｉｒｔ来の技術
強誘電体のエレクトロニクス分野における応用は、赤外
線センサ、圧電素子、電気光学素子、メモリ素子、キャ
パシタなと、さまざまなものがあ近年の半導体技術の進
歩による電子部品の小型化、集積化にともない９強誘電
体素子も小型化。
線センサ、圧電素子、電気光学素子、メモリ素子、キャ
パシタなと、さまざまなものがあ近年の半導体技術の進
歩による電子部品の小型化、集積化にともない９強誘電
体素子も小型化。
薄膜化が進みつつある。
ところで２強誘電体の自発分極Ｐｓの変化を出力として
取り出す２例えば焦電形赤外線センサ、圧電素子、メモ
リ素子等では、Ｐｓが一方向に揃っている（配向してい
る）とき、最も大きい出力が得られる。ＢａＴｉＯ３の
結晶構造は正方品形で、 Ｐｓは（００１）軸方向に
向いている［Ｓ、 Ｈ，つＩンノ°ル（Ｗｃｍｐｌｅ）
他：ジャーナル・オブ・フィジックス・アンド・ケミス
トリー・オブ・ソリッド（Ｊ、 Ｐｈｙｓ。
取り出す２例えば焦電形赤外線センサ、圧電素子、メモ
リ素子等では、Ｐｓが一方向に揃っている（配向してい
る）とき、最も大きい出力が得られる。ＢａＴｉＯ３の
結晶構造は正方品形で、 Ｐｓは（００１）軸方向に
向いている［Ｓ、 Ｈ，つＩンノ°ル（Ｗｃｍｐｌｅ）
他：ジャーナル・オブ・フィジックス・アンド・ケミス
トリー・オブ・ソリッド（Ｊ、 Ｐｈｙｓ。
Ｃｈｅｍ、５ｏｌｉｄｓ ２９巻、ページ１７９７．
！ ９６８年］。
！ ９６８年］。
薄膜を作成する基板には、セラミクス、単結晶。
アモルファス物質、金属等が用いられるが、酸化物の薄
膜を作成した場合、基板の種類と作成条件によっ゛Ｃ９
結晶の方位が変わり易い。上記応用の観点からは、基板
に垂直に（００１）軸を配向させる。すなわち自発分極
Ｐｓの向きが基板面に垂直にｈｉｆっていることが望ま
しい。
膜を作成した場合、基板の種類と作成条件によっ゛Ｃ９
結晶の方位が変わり易い。上記応用の観点からは、基板
に垂直に（００１）軸を配向させる。すなわち自発分極
Ｐｓの向きが基板面に垂直にｈｉｆっていることが望ま
しい。
発明が解決しようとする課題
今までに、ＢａＴｉＯ３について（００１）軸が基板に
垂直に配向した薄膜を作成した実例は見当たらない。
垂直に配向した薄膜を作成した実例は見当たらない。
本発明は、基板に垂直に、（００１）軸を配向させたＢ
ａＴｉ０ｔ薄膜を作成することを目的とする。
ａＴｉ０ｔ薄膜を作成することを目的とする。
課題を解決するための手段
本発明は、基板として、（１００）面にへき開させたＭ
ｇＯ単結晶を用い、Ａｒ１０２が１ＯＯ１０〜５０１５
０、 ガス圧力が１０〜１６０ｍＴ、 基板の温度
が４００〜８００℃の条件下で、スパッタ法により、Ｂ
ａＴｉＯ３強誘電体薄膜を形成させるものである。
ｇＯ単結晶を用い、Ａｒ１０２が１ＯＯ１０〜５０１５
０、 ガス圧力が１０〜１６０ｍＴ、 基板の温度
が４００〜８００℃の条件下で、スパッタ法により、Ｂ
ａＴｉＯ３強誘電体薄膜を形成させるものである。
作用
基板温度が低すぎるか、Ａｒ１０２が小さすぎるか。
あるいは、ガス圧力が高すぎるか低すぎると、製造され
た薄膜は多結晶体あるいはアモルファスである。しかし
、′Ｉ！当なＡｒ１０２． ガス圧力および基板温度
では、ＢａＴｉＯ３薄膜の（００１）軸が基板面に垂直
に揃って、薄膜はエピタキシャル的に配向成長する。
た薄膜は多結晶体あるいはアモルファスである。しかし
、′Ｉ！当なＡｒ１０２． ガス圧力および基板温度
では、ＢａＴｉＯ３薄膜の（００１）軸が基板面に垂直
に揃って、薄膜はエピタキシャル的に配向成長する。
実施例
以下に、本発明の詳細な説明する。
薄膜は、ＲＦ−マグネトロンスパッタ法により作成した
。ターゲットはＢａＴｉ０３（チタン酸バリークム）粉
末である。ターゲット粉末は銅皿に入れ。
。ターゲットはＢａＴｉ０３（チタン酸バリークム）粉
末である。ターゲット粉末は銅皿に入れ。
２００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスした。
スパッタガスは、Ａ「（アルゴン）１０２（酸素）が１
００１０〜４０／６０の範囲の混合ガスである。
００１０〜４０／６０の範囲の混合ガスである。
ガス圧力は５〜２５０ ｍ Ｔの範囲で変化させた。
基板の温度は３５０〜８５０℃である。基板とターゲッ
トの距離は８ｃｍである。
トの距離は８ｃｍである。
基板には、（１００）面でへき開したＭｇＯ（マグネシ
ア）単結晶を用いた。基板表面に約１０００Ａの厚みの
Ｐｔ（白金）薄膜をスパッタ法でつけ電極とした。成膜
は６時間行なった。
ア）単結晶を用いた。基板表面に約１０００Ａの厚みの
Ｐｔ（白金）薄膜をスパッタ法でつけ電極とした。成膜
は６時間行なった。
ＢａＴｉＯ３単結晶は１２０℃付近にキュリー点をもつ
ペロブスカイト形の強誘電体である。室温では正方晶形
である。自発分極の方向はＣ軸、すなわち（００１）方
向で、ａ軸方向に直角な面に電極を付けて測定した誘電
率は約２０００で非常に大きく、ｃ軸方向に直角な面に
電極を付けて測定した誘電率は約２００で非常に小さい
。従って、自発分極の反転を利用するメモリ素子や自発
分極の温度変化を利用する焦電形赤外線センサにこの薄
膜を用いろ場合、基板に垂直に（００１）軸が向いてい
れば、好都合である。
ペロブスカイト形の強誘電体である。室温では正方晶形
である。自発分極の方向はＣ軸、すなわち（００１）方
向で、ａ軸方向に直角な面に電極を付けて測定した誘電
率は約２０００で非常に大きく、ｃ軸方向に直角な面に
電極を付けて測定した誘電率は約２００で非常に小さい
。従って、自発分極の反転を利用するメモリ素子や自発
分極の温度変化を利用する焦電形赤外線センサにこの薄
膜を用いろ場合、基板に垂直に（００１）軸が向いてい
れば、好都合である。
ＢａＴｉＯ３粉末のＸ線回折パターンを標準として測定
し、薄膜の結果と比較した。粉末の場合のＸ線回折パタ
ーンの面指数、２θ、相対反射強度を第１表に示す。
し、薄膜の結果と比較した。粉末の場合のＸ線回折パタ
ーンの面指数、２θ、相対反射強度を第１表に示す。
第１表 ＢａＴｉ０ｔ粉末のＸ線回折パターンここで薄
膜の（００１）が配向している度合を表わすために、配
向率αを１（００１）／［１（００１）＋ ［（１００
）＋ １（１０１）＋ Ｉ（１１０）＋ ＋（１１１）
コで定義する。もしも薄膜が全く配向していなくて粉末
と同し状態ならば、αは０．０４２になる。
膜の（００１）が配向している度合を表わすために、配
向率αを１（００１）／［１（００１）＋ ［（１００
）＋ １（１０１）＋ Ｉ（１１０）＋ ＋（１１１）
コで定義する。もしも薄膜が全く配向していなくて粉末
と同し状態ならば、αは０．０４２になる。
Ｃ軸とａ軸以外の（１０１）、 （１１０）、 （
１１１）が観測されない状態では、αは０．３２となる
。そして完全にＣ軸のみが観測され、完全に（００１）
軸が基板に垂直に配向しているならはαは１になる。
１１１）が観測されない状態では、αは０．３２となる
。そして完全にＣ軸のみが観測され、完全に（００１）
軸が基板に垂直に配向しているならはαは１になる。
種々のスパッタ条件で作成した薄膜について。
まずαを求めた。次に表面に直径約１ｍｍのｐｔ主電極
設け、２０ｋＶ／ｃｍの直流電場で分極い 温度変化を
与えて焦電電流を測定した。（００１）方向に優勢に配
向した。αの大きい試料では焦電係数γが大きいはずで
ある。第２表に、スパッタ条件とαおよびγの測定結果
を示す。γの単位はＩＦ８Ｃ／ｃｍ”・Ｋである。この
結果から、配向率αが０．５を越す試料で焦電係数γが
５ Ｘ １Ｏ−８Ｃ／ｃｍ２・Ｋ以上の大きい値が得ら
れることがわかる。
設け、２０ｋＶ／ｃｍの直流電場で分極い 温度変化を
与えて焦電電流を測定した。（００１）方向に優勢に配
向した。αの大きい試料では焦電係数γが大きいはずで
ある。第２表に、スパッタ条件とαおよびγの測定結果
を示す。γの単位はＩＦ８Ｃ／ｃｍ”・Ｋである。この
結果から、配向率αが０．５を越す試料で焦電係数γが
５ Ｘ １Ｏ−８Ｃ／ｃｍ２・Ｋ以上の大きい値が得ら
れることがわかる。
即チ、 Ａｒ／Ｃ）２カ１００１０〜５０１５０．
ガス圧力が１０〜１６０ｍＴ、 基板温度が４００
〜８００℃でスパッタした薄膜は（００１）軸が優勢に
基板第２表 ＢａＴｉＯ３薄膜のスパッタ条件と配向率αおよび焦電
係数γ［１］ 第２表 ＢａＴｉＯ３薄膜のスパッタ条件と配向率αおよび焦電
係数γ［２］。
ガス圧力が１０〜１６０ｍＴ、 基板温度が４００
〜８００℃でスパッタした薄膜は（００１）軸が優勢に
基板第２表 ＢａＴｉＯ３薄膜のスパッタ条件と配向率αおよび焦電
係数γ［１］ 第２表 ＢａＴｉＯ３薄膜のスパッタ条件と配向率αおよび焦電
係数γ［２］。
第２表
ＢａＴｉＯ３薄膜のスパッタ条件と配向率αおよび焦電
係数γ［３］。
係数γ［３］。
に垂直に配向しており、焦電係数γが大きい。このよう
な薄膜はメモリ素子や焦電形赤外線センサに好適である
。
な薄膜はメモリ素子や焦電形赤外線センサに好適である
。
発明の効果
本発明によれば、スパッタ法で、Ａｒ（アルゴン）／
０２ （酸素）、ガス圧力、基板温度を制御するだけて
、 Ｍｈｏ単結晶上に、基板面に垂直に分極軸が揃っ
た。すなわち（００１）軸が配向したＢａＴｉ０ｔ（チ
タン酸バリウム）強誘電体薄膜を形成できる。
０２ （酸素）、ガス圧力、基板温度を制御するだけて
、 Ｍｈｏ単結晶上に、基板面に垂直に分極軸が揃っ
た。すなわち（００１）軸が配向したＢａＴｉ０ｔ（チ
タン酸バリウム）強誘電体薄膜を形成できる。
Claims (1)
- （１００）面にへき開させたＭｇＯ（マグネシア）単結
晶基板上に設けた電極上に，Ａｒ（アルゴン）／Ｏ＿２
（酸素）が１００／０〜５０／５０，ガス圧力が１０〜
１６０ｍＴ，基板の温度が４００〜８００℃で，スパッ
タ法により，ＢａＴｉＯ＿３薄膜を形成させることによ
り、基板に垂直に（００１）軸を配向させることを特徴
とする強誘電体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63244928A JPH0294209A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63244928A JPH0294209A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0294209A true JPH0294209A (ja) | 1990-04-05 |
Family
ID=17126054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63244928A Pending JPH0294209A (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0294209A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5451426A (en) * | 1992-04-10 | 1995-09-19 | Murata Mfg. Co., Ltd. | Method for formation of barium titanate film |
| JP2004014933A (ja) * | 2002-06-10 | 2004-01-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電素子およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-09-29 JP JP63244928A patent/JPH0294209A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5451426A (en) * | 1992-04-10 | 1995-09-19 | Murata Mfg. Co., Ltd. | Method for formation of barium titanate film |
| JP2004014933A (ja) * | 2002-06-10 | 2004-01-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電素子およびその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6312819B1 (en) | Oriented conductive oxide electrodes on SiO2/Si and glass | |
| Badapanda et al. | Dielectric, ferroelectric and piezoelectric study of BNT-BT solid solutions around the MPB region | |
| JP2532381B2 (ja) | 強誘電体薄膜素子及びその製造方法 | |
| JP3127245B1 (ja) | 多層型電子材料、その製造方法、それを用いたセンサー及び記憶デバイス | |
| JPH07106658A (ja) | 薄膜材料 | |
| JPH0294209A (ja) | 強誘電体薄膜の製造方法 | |
| JPH0280397A (ja) | 強誘電体薄膜 | |
| JPH04206871A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH0762235B2 (ja) | 強誘電体薄膜の製造方法 | |
| JP2532410B2 (ja) | 誘電体薄膜素子 | |
| JP2990527B2 (ja) | 薄膜基板の製造方法 | |
| JPS63236797A (ja) | 配向性ペロブスカイト型化合物積層膜 | |
| JPH0387056A (ja) | 薄膜コンデンサおよびその製造方法 | |
| JP2568505B2 (ja) | 強誘電体薄膜素子 | |
| JPH0610926B2 (ja) | 誘電体膜の製造法 | |
| Sharma et al. | Sintering Temperature Driven Structural, Dielectric, Ferroelectric, and Piezoelectric Properties of 0.5 Ba (Zr0. 2Ti0. 8) O3-0.5 (Ba0. 7Ca0. 3) TiO3 Lead-Free Composites | |
| JPH0488685A (ja) | 薄膜基板およびその製造方法 | |
| JP3267277B2 (ja) | 強誘電体キャパシタの製造方法及び強誘電体メモリ装置の製造方法 | |
| JPH0741944A (ja) | 強誘電体薄膜の製造方法及び誘電体薄膜の製造方法 | |
| JPH0335249B2 (ja) | ||
| Oshima et al. | Influence of Internal Strains of (110)-One-Axis-Oriented (Ba0. 5Sr0. 5) TiO3 (BST) Thin Films on Their Dielectric Behaviors | |
| JP3564844B2 (ja) | 誘電体磁器組成物およびその製造方法、ならびに誘電体磁器組成物の特性制御方法 | |
| JPH0781183B2 (ja) | 配向性金属薄膜の製造方法 | |
| JP2000082787A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPS6369272A (ja) | 焦電薄膜 |