JPH04259380A - Ｐｚｔ強誘電体薄膜の結晶配向性制御方法 - Google Patents

Ｐｚｔ強誘電体薄膜の結晶配向性制御方法

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JPH04259380A
JPH04259380A JP3040592A JP4059291A JPH04259380A JP H04259380 A JPH04259380 A JP H04259380A JP 3040592 A JP3040592 A JP 3040592A JP 4059291 A JP4059291 A JP 4059291A JP H04259380 A JPH04259380 A JP H04259380A
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勝実 小木
Nobuyuki Soyama
信幸 曽山
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＰＺＴ強誘電体薄膜の結
晶配向性制御方法に関する。更に詳しくは、例えば赤外
線センサー、圧電フィルター、振動子、レーザーの変調
素子、光シャッター、キャパシター膜、不揮発性のメモ
リー等に適用されるＰＺＴ強誘電体薄膜の結晶性制御方
法に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】ＰＺＴ強誘電体薄膜を基板上に
形成する方法としては、（イ）粉末状複合酸化物のペー
ストを基板上に塗布して乾燥焼結する方法、（ロ）スパ
ッタリングによる方法、（ハ）相当する金属アルコキシ
ド化合物等の複合化合物前駆体ゾルを基板上に塗布して
熱分解した後結晶化させるいわゆるゾル−ゲル法等が知
られている。
【０００３】強誘電体薄膜は分極反転の現象を利用する
ために歪による膜の疲労が問題となっており、その歪を
抑えるために膜の単結晶化もしくは分極軸方向への配向
成長等が解決策として検討されている。このうち配向膜
に関しては、スパッタリング法によって成膜したＰＺＴ
薄膜についての報告が比較的多く見られが、ゾル−ゲル
法についての報告は少ない。ゾル−ゲル法は低い温度で
良好な特性を有する膜が得られ、所要エネルギーの面か
らもまた取扱いの簡便さの面からも有利な方法であり最
近注目されている。
【０００４】結晶性の薄膜を基板上に形成する際、薄膜
の結晶配向性は、基板自体の結晶軸方向に大きく左右さ
れることはよく知られている。ところが、基板自体の結
晶軸方向と異なる配向性を示す場合もあり、薄膜の結晶
配向性を信頼性よく制御するのは必ずしも容易ではなか
った。
【０００５】
【課題の解決手段：発明の構成】本発明によれば、ゾル
−ゲル法によってＰＺＴ薄膜を形成する際に、原料溶液
を基板に塗布した後の熱処理温度によりＰＺＴ薄膜の結
晶配向性が異なることが見出された。本発明は上記知見
に基づくものであり、原料溶液を基板に塗布した後の熱
処理温度を調整することにより信頼性よくＰＺＴ薄膜の
結晶配向性を制御する方法を提供する。本発明によれば
（１１１）軸方向に配向した白金基板上にゾル−ゲル法
を用いてＰＺＴ強誘電体薄膜を形成する方法において、
原料溶液を基板上に塗布したのち、まず１５０〜５５０
℃の温度で熱分解を行い、その後５５０〜８００℃で熱
処理して結晶化させることにより特定軸方向の面を優先
的に配向させることを特徴とするＰＺＴ薄膜の結晶配向
性制御方法が提供される。
【０００６】本発明において、ＰＺＴ薄膜を製造する基
板としては（１１１）軸方向に配向した白金板が好まし
い。ＰＺＴの下地としては、下部電極として利用するた
め導通のあることが必要で、かつ、ＰＺＴ薄膜と反応し
ないことが必要である。その点で白金は非常に好ましい
下地材料である。白金は板状のものに限らず、他の基板
上に成膜した白金薄膜でも同じように用いることができ
る。因みにシリコンウエハーを熱酸化させた基板上に白
金を成膜すると（１１１）軸配向膜となる。
【０００７】本発明は、有機金属化合物等の複合化合物
前駆体ゾルからなる原料溶液を前記（１１１）軸方向に
配向した白金基板上に塗布した後、先づ１５０〜５５０
℃の温度で熱分解を行い、次いで６００℃〜８００℃に
加熱焼成して結晶化させる。結晶化前の熱処理温度を１
５０〜５５０℃の範囲で調整することにより、ＰＺＴ薄
膜の結晶配向性を制御することができる。
【０００８】具体的には熱分解温度を１５０℃〜２５０
℃に調整することにより（１１１）面に優先的に配向し
たペロブスカイト型のＰＺＴ薄膜結晶を得ることができ
る。１５０℃未満の温度では熱分が十分に進行せず、ま
た２５０℃を超えると（１００）軸方向の配向性が次第
に強まり（１１１）軸方向の優先性が低下する。
【０００９】一方、熱分解の温度を２５０〜３５０℃に
調整することにより（１１１）面と（１００）面とに優
先的に配向したペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜を得ること
ができる。熱分解の温度が２５０℃未満であると（１１
１）面が優先的となり、また３５０℃を越えると（１１
１）および（１００）以外の軸方向の面の配向性が現わ
れて、（１１１）面と（１００）面を優先的に配向させ
ることができなくなるため好ましくない。
【００１０】また熱分解温度を４５０〜５５０℃に調整
することにより（１００）面を優先的に配向させたＰＺ
Ｔ薄膜を得ることができる。結晶化させる前の熱分解の
温度が４５０℃未満であると（１００）面以外の面の配
向性が出るため、また５５０℃を超えると結晶化が始ま
るためいずれも好ましくない。また、結晶化温度が８０
０℃を超えるとＰＺＴ薄膜と白金とが反応し始め、充分
な特性の薄膜が得られないので、結晶化温度は８００℃
以下が好ましい。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば（１１１）軸方向に配向
した白金基板上にゾル−ゲル法を用いてＰＺＴ強誘電体
薄膜を形成する場合に、原料溶液を該白金基板上に塗布
したのち、熱分解の温度を調整して結晶化させることに
より、ＰＺＴ薄膜の結晶配向性を次のように制御するこ
とができる。
【００１２】
【００１３】ＰＺＴ薄膜は赤外線センサー、圧電フィル
ター等の素子として用いる場合物性の優れた薄膜であり
、鮮明な微細パターンを形成することができる。
【００１４】
【実施例１】部分加水分解した有機金属化合物のＰＺＴ
複合化合物前駆体ゾルからなる原料溶液を（１１１）軸
方向に配向した白金基板上に塗布し、それぞれ２００℃
、３００℃、４００℃および５００℃で１５分間熱分解
を行った後に６００℃で１時間結晶化させてＰＺＴ薄膜
結晶を得た。このＰＺＴ薄膜のＸ線回折図を図１（Ａ、
２００℃）、（Ｂ、３００℃）、（Ｃ、４００℃）およ
び（Ｄ、５００℃）に示す。図１の（Ａ）はＰＺＴ薄膜
結晶の優先配向軸が（１１１）であり、（Ｂ）は（１１
１）＋（１００）であることが判る。また（Ｃ）は優先
配向軸が特定されず、（Ｄ）は（１００）に優先的に配
向することを示している。
【００１５】
【実施例２】熱分解を１時間行った以外は実施例１と同
様にしてＰＺＴ薄膜結晶を得た。このＰＺＴ薄膜のＸ線
回折図を図２（Ａ、２００℃）、（Ｂ、３００℃）、（
Ｃ、４００℃）、（Ｄ、５００℃）に示す。この結果は
図示するように実施例１と同様の傾向を示した。
【００１６】
【実施例３】実施例１および２で用いたものと同じ原料
溶液を１０時間還流して用いた他は実施例２と同様にし
てＰＺＴ薄膜結晶を得た。Ｘ線回折図を実施例２と同様
に図３に示した。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＰＺＴ薄膜のＸ線回折図チャート
。
【図２】本発明に係るＰＺＴ薄膜のＸ線回折図チャート
。
【図３】本発明に係るＰＺＴ薄膜のＸ線回折図チャート
。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　（１１１）軸方向に配向した白金基板
    上にゾル−ゲル法を用いてＰＺＴ強誘電体薄膜を形成す
    る方法において、原料溶液を基板上に塗布したのち、ま
    ず１５０〜５５０℃の温度で熱分解を行い、その後５５
    ０〜８００℃で熱処理して結晶化させることにより特定
    軸方向の面を優先的に配向させることを特徴とするＰＺ
    Ｔ薄膜の結晶配向性制御方法。
  2. 【請求項２】　　熱分解の温度が１５０〜２５０℃であ
    って、その後結晶化させることにより（１１１）面を優
    先的に配向させる請求項１のＰＺＴ薄膜の結晶配向性制
    御方法。
  3. 【請求項３】　　熱分解の温度が２５０〜３５０℃であ
    って、その後結晶化させることにより（１１１）面と（
    １００）面とを優先的に配向させる請求項１のＰＺＴ薄
    膜の結晶配向性制御方法。
  4. 【請求項４】　　熱分解の温度が４５０〜５５０℃であ
    って、その後結晶化させることにより（１００）面を優
    先的に配向させる請求項１のＰＺＴ薄膜の結晶配向性制
    御方法。
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