JPH05235428A - 強誘電体薄膜素子及びその製造方法 - Google Patents
強誘電体薄膜素子及びその製造方法Info
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- JPH05235428A JPH05235428A JP3524492A JP3524492A JPH05235428A JP H05235428 A JPH05235428 A JP H05235428A JP 3524492 A JP3524492 A JP 3524492A JP 3524492 A JP3524492 A JP 3524492A JP H05235428 A JPH05235428 A JP H05235428A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来用いることができなかった材料からなる
基板の上に直接または間接に強誘電体単結晶薄膜が形成
された構造を有する強誘電体薄膜素子の製造方法を提供
する。 【構成】 幅ａ及び長さｂであり、かつｂ／ａ≧５であ
る矩形板状の基板上に、キュリー点における熱膨張係数
が上記基板材料の同じ温度における熱膨張係数と異なる
強誘電体材料を上記基板上にスパッタリングして強誘電
体単結晶薄膜を形成する、各工程を備える強誘電体薄膜
素子の製造方法。
基板の上に直接または間接に強誘電体単結晶薄膜が形成
された構造を有する強誘電体薄膜素子の製造方法を提供
する。 【構成】 幅ａ及び長さｂであり、かつｂ／ａ≧５であ
る矩形板状の基板上に、キュリー点における熱膨張係数
が上記基板材料の同じ温度における熱膨張係数と異なる
強誘電体材料を上記基板上にスパッタリングして強誘電
体単結晶薄膜を形成する、各工程を備える強誘電体薄膜
素子の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電体薄膜素子及び
その製造方法に関し、特に、強誘電体単結晶薄膜を用い
て構成された強誘電体薄膜素子及びその製造方法に関す
る。
その製造方法に関し、特に、強誘電体単結晶薄膜を用い
て構成された強誘電体薄膜素子及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】強誘電体薄膜素子は、ＰｂＴｉＯ3 やＰ
ｂ（Ｔｉ1-x Ｚｒx ）Ｏ3 等の強誘電体材料からなる薄
膜を基板上に直接スパッタリングすることにより、ある
いは基板上に形成された電極上にスパッタリングするこ
とにより構成されており、例えば焦電現象を利用した赤
外線センサーや不揮発性メモリの強誘電体コンデンサ等
に利用されている。
ｂ（Ｔｉ1-x Ｚｒx ）Ｏ3 等の強誘電体材料からなる薄
膜を基板上に直接スパッタリングすることにより、ある
いは基板上に形成された電極上にスパッタリングするこ
とにより構成されており、例えば焦電現象を利用した赤
外線センサーや不揮発性メモリの強誘電体コンデンサ等
に利用されている。
【０００３】ところで、基板上に形成された強誘電体薄
膜の強誘電性を十分に発揮させるには、強誘電体薄膜の
分極容易軸が該薄膜の結晶方向と揃えられることが好ま
しく、従って完全な異方性を有する強誘電体単結晶薄膜
を用いることが好ましい。従来、基板上に強誘電体単結
晶薄膜を形成する場合、基板材料の選択が極めて重要な
問題であった。すなわち、ＰｂＴｉＯ3 よりなる単結晶
薄膜を得ようとした場合、ｃ軸配向の単結晶薄膜を形成
するには、基板として（１００）ＭｇＯ単結晶基板を用
いることが不可欠であり、また（１１１）単結晶薄膜を
形成するには、Ｃ面またはＲ面のサファイア単結晶基板
を用いることが不可欠であった。これは、基板上におい
て強誘電体単結晶薄膜を形成する場合、基板材料の結晶
性の良否が大きな役割を果たしているためと考えられて
いた。また、強誘電体単結晶薄膜を基板上に形成する場
合、強誘電体単結晶薄膜及び基板材料間の熱膨張係数の
差が大きく影響することも報告されている（日本応用物
理学会誌、第３０巻、第９Ｂ号、第２１４５〜２１４８
ページ（１９９１））。
膜の強誘電性を十分に発揮させるには、強誘電体薄膜の
分極容易軸が該薄膜の結晶方向と揃えられることが好ま
しく、従って完全な異方性を有する強誘電体単結晶薄膜
を用いることが好ましい。従来、基板上に強誘電体単結
晶薄膜を形成する場合、基板材料の選択が極めて重要な
問題であった。すなわち、ＰｂＴｉＯ3 よりなる単結晶
薄膜を得ようとした場合、ｃ軸配向の単結晶薄膜を形成
するには、基板として（１００）ＭｇＯ単結晶基板を用
いることが不可欠であり、また（１１１）単結晶薄膜を
形成するには、Ｃ面またはＲ面のサファイア単結晶基板
を用いることが不可欠であった。これは、基板上におい
て強誘電体単結晶薄膜を形成する場合、基板材料の結晶
性の良否が大きな役割を果たしているためと考えられて
いた。また、強誘電体単結晶薄膜を基板上に形成する場
合、強誘電体単結晶薄膜及び基板材料間の熱膨張係数の
差が大きく影響することも報告されている（日本応用物
理学会誌、第３０巻、第９Ｂ号、第２１４５〜２１４８
ページ（１９９１））。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、強誘電
体薄膜素子を強誘電体単結晶薄膜を用いて構成する場
合、強誘電体単結晶薄膜の結晶性に応じて、特定の結晶
方位の基板材料を選択しなければならなかった。すなわ
ち、強誘電体単結晶薄膜を用い強誘電体薄膜素子を製造
しようとした場合、基板材料の制約が非常に厳しかっ
た。
体薄膜素子を強誘電体単結晶薄膜を用いて構成する場
合、強誘電体単結晶薄膜の結晶性に応じて、特定の結晶
方位の基板材料を選択しなければならなかった。すなわ
ち、強誘電体単結晶薄膜を用い強誘電体薄膜素子を製造
しようとした場合、基板材料の制約が非常に厳しかっ
た。
【０００５】本発明の目的は、基板材料の結晶性につい
ての制約を緩和することができ、従来は用い得なかった
基板材料を用いて強誘電体単結晶薄膜が形成されている
強誘電体薄膜素子及びその製造方法を提供することにあ
る。
ての制約を緩和することができ、従来は用い得なかった
基板材料を用いて強誘電体単結晶薄膜が形成されている
強誘電体薄膜素子及びその製造方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】また、本発明の強誘電体
薄膜素子は、幅ａ及び長さｂであり、かつｂ／ａ≧５で
ある矩形板状の基板と、キュリー点における熱膨張係数
が前記基板を構成する材料の熱膨張係数と異なる強誘電
体材料からなり、前記基板上に直接または間接にスパッ
タリングにより形成された強誘電体単結晶薄膜とを備え
る、強誘電体薄膜素子である。
薄膜素子は、幅ａ及び長さｂであり、かつｂ／ａ≧５で
ある矩形板状の基板と、キュリー点における熱膨張係数
が前記基板を構成する材料の熱膨張係数と異なる強誘電
体材料からなり、前記基板上に直接または間接にスパッ
タリングにより形成された強誘電体単結晶薄膜とを備え
る、強誘電体薄膜素子である。
【０００７】本発明の強誘電体薄膜素子の製造方法は、
幅ａ及び長さｂであり、かつｂ／ａ≧５である矩形板状
の基板を用意する工程と、キュリー点における熱膨張係
数が上記基板を構成する材料の同じ温度における熱膨張
係数と異なる強誘電体材料を、前記基板上にスパッタリ
ングすることにより強誘電体単結晶薄膜を形成する工程
とを備えることを特徴とする。
幅ａ及び長さｂであり、かつｂ／ａ≧５である矩形板状
の基板を用意する工程と、キュリー点における熱膨張係
数が上記基板を構成する材料の同じ温度における熱膨張
係数と異なる強誘電体材料を、前記基板上にスパッタリ
ングすることにより強誘電体単結晶薄膜を形成する工程
とを備えることを特徴とする。
【０００８】
【作用】前述した先行技術に記載されているように、強
誘電体単結晶薄膜の形成に際しては、基板材料の熱膨張
係数と単結晶薄膜との熱膨張係数との差が大きく影響す
る。すなわち、この先行技術には、ＰｂＴｉＯ3 セラミ
ックスを主成分とするターゲットを用いて石英ガラス基
板上にＰｂＴｉＯ3 単結晶薄膜をスパッタリングにより
形成した例、並びにＭｇＯ単結晶基板上にＰｂＴｉＯ3
単結晶薄膜を形成した例が開示されている。そして、Ｐ
ｂＴｉＯ3 のキュリー点におけるＰｂＴｉＯ3 、ＭｇＯ
単結晶及び石英ガラスの熱膨張係数は、ＭｇＯ単結晶≧
ＰｂＴｉＯ 3 強誘電体単結晶薄膜≧石英ガラスの関係に
あるため、石英ガラス基板上ではａ軸に配向された強誘
電体単結晶薄膜が形成され、ＭｇＯ単結晶基板上ではｃ
軸に配向された強誘電体単結晶薄膜が形成されるとして
いる。
誘電体単結晶薄膜の形成に際しては、基板材料の熱膨張
係数と単結晶薄膜との熱膨張係数との差が大きく影響す
る。すなわち、この先行技術には、ＰｂＴｉＯ3 セラミ
ックスを主成分とするターゲットを用いて石英ガラス基
板上にＰｂＴｉＯ3 単結晶薄膜をスパッタリングにより
形成した例、並びにＭｇＯ単結晶基板上にＰｂＴｉＯ3
単結晶薄膜を形成した例が開示されている。そして、Ｐ
ｂＴｉＯ3 のキュリー点におけるＰｂＴｉＯ3 、ＭｇＯ
単結晶及び石英ガラスの熱膨張係数は、ＭｇＯ単結晶≧
ＰｂＴｉＯ 3 強誘電体単結晶薄膜≧石英ガラスの関係に
あるため、石英ガラス基板上ではａ軸に配向された強誘
電体単結晶薄膜が形成され、ＭｇＯ単結晶基板上ではｃ
軸に配向された強誘電体単結晶薄膜が形成されるとして
いる。
【０００９】すなわち、図１（ａ）に示すように、石英
ガラス基板１上でＰｂＴｉＯ3 単結晶薄膜２を形成した
場合には、熱膨張係数がＰｂＴｉＯ3 単結晶薄膜２の方
が大きいため、薄膜形成後にキュリー点を通過して冷却
されるに際し、引張応力が強誘電体薄膜２側に加えられ
る。その結果、強誘電体薄膜２がａ軸配向の単結晶薄膜
となることが示されている。また、図１（ｂ）に示すよ
うに、ＭｇＯ単結晶基板３上にＰｂＴｉＯ3 薄膜４を形
成した場合には、キュリー点を通過して室温に冷却され
るに際し、上記熱膨張係数差により図示の矢印で示すよ
うに強誘電体薄膜４に圧縮応力が加わり、それによって
ｃ軸配向の単結晶薄膜が形成されることが報告されてい
る。
ガラス基板１上でＰｂＴｉＯ3 単結晶薄膜２を形成した
場合には、熱膨張係数がＰｂＴｉＯ3 単結晶薄膜２の方
が大きいため、薄膜形成後にキュリー点を通過して冷却
されるに際し、引張応力が強誘電体薄膜２側に加えられ
る。その結果、強誘電体薄膜２がａ軸配向の単結晶薄膜
となることが示されている。また、図１（ｂ）に示すよ
うに、ＭｇＯ単結晶基板３上にＰｂＴｉＯ3 薄膜４を形
成した場合には、キュリー点を通過して室温に冷却され
るに際し、上記熱膨張係数差により図示の矢印で示すよ
うに強誘電体薄膜４に圧縮応力が加わり、それによって
ｃ軸配向の単結晶薄膜が形成されることが報告されてい
る。
【００１０】本発明者らは、上記のように強誘電体単結
晶薄膜の結晶配向性が、基板材料との熱膨張係数差によ
って制御されることに着目し、基板材料と強誘電体単結
晶薄膜との熱膨張係数差を積極的に利用すれば従来使用
し得なかった基板材料と組み合わせた場合でも、ａ軸ま
たはｃ軸配向の強誘電体単結晶薄膜を形成し得るのでは
ないかと考え、鋭意検討した。その結果、基板材料の形
状を工夫することにより所望の結晶配向性を有する強誘
電体単結晶薄膜が得られることを見出した。
晶薄膜の結晶配向性が、基板材料との熱膨張係数差によ
って制御されることに着目し、基板材料と強誘電体単結
晶薄膜との熱膨張係数差を積極的に利用すれば従来使用
し得なかった基板材料と組み合わせた場合でも、ａ軸ま
たはｃ軸配向の強誘電体単結晶薄膜を形成し得るのでは
ないかと考え、鋭意検討した。その結果、基板材料の形
状を工夫することにより所望の結晶配向性を有する強誘
電体単結晶薄膜が得られることを見出した。
【００１１】すなわち、本発明では、基板が幅ａ及び長
さｂを有し、ｂ／ａ≧５とされているため、基板上に強
誘電体単結晶薄膜をスパッタリングにより形成した場
合、冷却に際して上記熱膨張係数差に起因する引張応力
または圧縮応力が基板の寸法異方性による応力と相まっ
て強誘電体薄膜に効果的に加えられる。従って、従来使
用できなかった組み合わせの基板材料を用いた場合であ
っても、ａ軸またはｃ軸配向の強誘電体単結晶薄膜を製
造することができる。なお、基板の厚みｔについては、
上記幅ａに対して、ｔ≦ａ／２の内側にあることが好ま
しい。厚みｔがａ／２を超えると、図１に示した矢印の
引張応力や圧縮応力が十分な大きさとなり難いからであ
る。
さｂを有し、ｂ／ａ≧５とされているため、基板上に強
誘電体単結晶薄膜をスパッタリングにより形成した場
合、冷却に際して上記熱膨張係数差に起因する引張応力
または圧縮応力が基板の寸法異方性による応力と相まっ
て強誘電体薄膜に効果的に加えられる。従って、従来使
用できなかった組み合わせの基板材料を用いた場合であ
っても、ａ軸またはｃ軸配向の強誘電体単結晶薄膜を製
造することができる。なお、基板の厚みｔについては、
上記幅ａに対して、ｔ≦ａ／２の内側にあることが好ま
しい。厚みｔがａ／２を超えると、図１に示した矢印の
引張応力や圧縮応力が十分な大きさとなり難いからであ
る。
【００１２】
【実施例の説明】実験１ まず、図２に示す基板５として、下記の表１に示す５種
類の寸法の石英ガラスよりなる基板を用意した。石英ガ
ラスの熱膨張係数は、室温から後述のＰｂＴｉＯ3 系材
料のキュリー温度を含む広い温度範囲にわたり、ほぼ０
である。
類の寸法の石英ガラスよりなる基板を用意した。石英ガ
ラスの熱膨張係数は、室温から後述のＰｂＴｉＯ3 系材
料のキュリー温度を含む広い温度範囲にわたり、ほぼ０
である。
【００１３】
【表１】
【００１４】次に、上記基板５上に、下記の条件でＰｂ
ＴｉＯ3 をスパッタリングし、膜厚１．５μｍの強誘電
体薄膜を形成した。スパッタリング条件 使用した装置…ＲＦマグネトロンスパッタ装置 ターゲット…ＰｂＴｉＯ3 セラミックス（ｃ／ａ
比：１．０３２、キュリー点：３２０℃及びキュリー点
における熱膨張係数：１００×１０-7／℃） 基板温度…６５０℃ スパッタリング・ガス圧…２０ｍＴｏｒｒ スパッタリングガス…ＡｒＯ2 を容量比で９０対１
０の割合で含有する混合ガス ＲＦパワー…２００Ｗ／（径４インチのターゲット
当たり） スパッタリング時間…２時間
ＴｉＯ3 をスパッタリングし、膜厚１．５μｍの強誘電
体薄膜を形成した。スパッタリング条件 使用した装置…ＲＦマグネトロンスパッタ装置 ターゲット…ＰｂＴｉＯ3 セラミックス（ｃ／ａ
比：１．０３２、キュリー点：３２０℃及びキュリー点
における熱膨張係数：１００×１０-7／℃） 基板温度…６５０℃ スパッタリング・ガス圧…２０ｍＴｏｒｒ スパッタリングガス…ＡｒＯ2 を容量比で９０対１
０の割合で含有する混合ガス ＲＦパワー…２００Ｗ／（径４インチのターゲット
当たり） スパッタリング時間…２時間
【００１５】上記スパッタリングにより、表１に示すよ
うに、ｂ／ａ≧５を満たす試料番号４及び５の基板を用
いた場合には、ａ軸に配向したＰｂＴｉＯ3 単結晶薄膜
が形成された。すなわち、図３に試料番号４の場合に形
成された薄膜のＸ線回折パターンを示すように、ａ軸配
向ＰｂＴｉＯ3 が形成されており、反射高速電子回折
（ＲＨＥＥＤ）でスポット状を示し、単結晶薄膜である
ことが確認された。
うに、ｂ／ａ≧５を満たす試料番号４及び５の基板を用
いた場合には、ａ軸に配向したＰｂＴｉＯ3 単結晶薄膜
が形成された。すなわち、図３に試料番号４の場合に形
成された薄膜のＸ線回折パターンを示すように、ａ軸配
向ＰｂＴｉＯ3 が形成されており、反射高速電子回折
（ＲＨＥＥＤ）でスポット状を示し、単結晶薄膜である
ことが確認された。
【００１６】これに対して、ｂ／ａ＜５である試料番号
１〜３の基板を用いた場合には、ａ軸配向ＰｂＴｉＯ3
であったが、反射高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）ではリン
グ状を示し、多結晶薄膜であった。これは、以下の理由
によると考えられる。ＰｂＴｉＯ3 のキュリー点におけ
る熱膨張係数は１００×１０-7／℃であり、同温度にお
ける石英ガラスよりなる基板の熱膨張係数よりも大きい
ため、スパッタリング後の冷却に際し強誘電体薄膜が引
張応力を受ける。試料番号４，５では、上記ｂ／ａ≧５
であるため基板５の長辺側と短辺側における上記引張応
力に大きな差が生じ、それによって基板５内で２次元的
な２方向の引張応力が働き、単結晶化が進行したものと
考えられる。すなわち、使用する基板の長さの幅に対す
る比ｂ／ａを５以上とすることにより基板５上に形成さ
れる強誘電体薄膜の長辺側と短辺側に加えられるひずみ
量に大きな差が生じ、それによって単結晶薄膜が得られ
ていると考えられる。
１〜３の基板を用いた場合には、ａ軸配向ＰｂＴｉＯ3
であったが、反射高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）ではリン
グ状を示し、多結晶薄膜であった。これは、以下の理由
によると考えられる。ＰｂＴｉＯ3 のキュリー点におけ
る熱膨張係数は１００×１０-7／℃であり、同温度にお
ける石英ガラスよりなる基板の熱膨張係数よりも大きい
ため、スパッタリング後の冷却に際し強誘電体薄膜が引
張応力を受ける。試料番号４，５では、上記ｂ／ａ≧５
であるため基板５の長辺側と短辺側における上記引張応
力に大きな差が生じ、それによって基板５内で２次元的
な２方向の引張応力が働き、単結晶化が進行したものと
考えられる。すなわち、使用する基板の長さの幅に対す
る比ｂ／ａを５以上とすることにより基板５上に形成さ
れる強誘電体薄膜の長辺側と短辺側に加えられるひずみ
量に大きな差が生じ、それによって単結晶薄膜が得られ
ていると考えられる。
【００１７】実験２ 次に、上記石英ガラス基板に代えて、下記の表２に示す
各寸法のα−クオーツまたはα−クリストバライトを主
成分とする結晶化ガラス（熱膨張係数は１５０×１０-7
／℃）基板を用い、実験１と同様の条件でＰｂＴｉＯ3
薄膜をスパッタリングにより形成した。その結果、表２
に示すように試料番号６〜８では、ｃ軸配向多結晶膜が
形成されたのに対し、試料番号９，１０ではｃ軸配向単
結晶薄膜が形成された。
各寸法のα−クオーツまたはα−クリストバライトを主
成分とする結晶化ガラス（熱膨張係数は１５０×１０-7
／℃）基板を用い、実験１と同様の条件でＰｂＴｉＯ3
薄膜をスパッタリングにより形成した。その結果、表２
に示すように試料番号６〜８では、ｃ軸配向多結晶膜が
形成されたのに対し、試料番号９，１０ではｃ軸配向単
結晶薄膜が形成された。
【００１８】
【表２】
【００１９】例えば上記試料番号９において基板上に形
成された薄膜では、図４にＸ線回折パターン図で示すよ
うに、ｃ軸配向ＰｂＴｉＯ3 が形成されており、反射高
速電子回折（ＲＨＥＥＤ）でスポット状を示し、単結晶
薄膜であることが確認された。これは、上記結晶化ガラ
スのキュリー点における熱膨張係数が１５０×１０-7／
℃であり、ＰｂＴｉＯ3 に比べて大きいため、スパッタ
リング後の冷却時に図１（ｂ）に示したような矢印方向
に大きな圧縮応力が加わり、強誘電体薄膜がひずんだこ
とによるものと考えられる。そして、試料番号９，１０
ではｂ／ａ≧５の基板を用いているため強誘電体薄膜の
長辺側と短辺側においてひずみの大きさに大きな差があ
るため、基板内で２次元的な２方向の圧縮応力が働き、
ｃ軸配向単結晶薄膜が形成されたのに対し、試料番号６
〜８では上記長辺側と短辺側のひずみ量の差が小さいた
め単結晶化には至らなかったものと考えられる。
成された薄膜では、図４にＸ線回折パターン図で示すよ
うに、ｃ軸配向ＰｂＴｉＯ3 が形成されており、反射高
速電子回折（ＲＨＥＥＤ）でスポット状を示し、単結晶
薄膜であることが確認された。これは、上記結晶化ガラ
スのキュリー点における熱膨張係数が１５０×１０-7／
℃であり、ＰｂＴｉＯ3 に比べて大きいため、スパッタ
リング後の冷却時に図１（ｂ）に示したような矢印方向
に大きな圧縮応力が加わり、強誘電体薄膜がひずんだこ
とによるものと考えられる。そして、試料番号９，１０
ではｂ／ａ≧５の基板を用いているため強誘電体薄膜の
長辺側と短辺側においてひずみの大きさに大きな差があ
るため、基板内で２次元的な２方向の圧縮応力が働き、
ｃ軸配向単結晶薄膜が形成されたのに対し、試料番号６
〜８では上記長辺側と短辺側のひずみ量の差が小さいた
め単結晶化には至らなかったものと考えられる。
【００２０】なお、上記実験１及び実験２では、それぞ
れ、石英ガラス及びα−クォーツガラスを用いたが、本
発明の強誘電体薄膜素子及びその製造方法では、これら
の材料以外の基板材料を用いることができる。また、強
誘電体材料についても、ＰｂＴｉＯ3 以外の材料、例え
ばＰｂ（Ｔｉ 1-x Ｚｒx ）Ｏ3 等を用いることもでき
る。要するに、基板寸法比を考慮して強誘電体材料のキ
ュリー点における熱膨張係数＞基板材料の同一温度にお
ける熱膨張係数の関係にある強誘電体材料及び基板材料
を用いればａ軸に配向された強誘電体単結晶薄膜を形成
することができ、キュリー点における強誘電体材料の熱
膨張係数＜基板材料の同じ温度における熱膨張係数の関
係にある組み合わせを用いた場合にはｃ軸に配向された
強誘電体単結晶薄膜を形成することができる。
れ、石英ガラス及びα−クォーツガラスを用いたが、本
発明の強誘電体薄膜素子及びその製造方法では、これら
の材料以外の基板材料を用いることができる。また、強
誘電体材料についても、ＰｂＴｉＯ3 以外の材料、例え
ばＰｂ（Ｔｉ 1-x Ｚｒx ）Ｏ3 等を用いることもでき
る。要するに、基板寸法比を考慮して強誘電体材料のキ
ュリー点における熱膨張係数＞基板材料の同一温度にお
ける熱膨張係数の関係にある強誘電体材料及び基板材料
を用いればａ軸に配向された強誘電体単結晶薄膜を形成
することができ、キュリー点における強誘電体材料の熱
膨張係数＜基板材料の同じ温度における熱膨張係数の関
係にある組み合わせを用いた場合にはｃ軸に配向された
強誘電体単結晶薄膜を形成することができる。
【００２１】従って、本発明では、従来用い得なかった
基板材料を用いてａ軸またはｃ軸に配向された強誘電体
単結晶薄膜を形成することができる。上記実験１及び実
験２では、基板上に直接強誘電体単結晶薄膜を形成して
いたが、基板上に電極を形成し、しかる後強誘電体単結
晶薄膜を形成してもよい。
基板材料を用いてａ軸またはｃ軸に配向された強誘電体
単結晶薄膜を形成することができる。上記実験１及び実
験２では、基板上に直接強誘電体単結晶薄膜を形成して
いたが、基板上に電極を形成し、しかる後強誘電体単結
晶薄膜を形成してもよい。
【００２２】本発明は、強誘電体薄膜素子及びその製造
方法に関するものであるが、強誘電体薄膜素子として
は、基板上に直接または間接的に上記強誘電体単結晶薄
膜が形成された構造を備える限り、その他の構造につい
ては特に限定されない。すなわち、図５に示すように、
基板１１上に電極１２を形成し、電極１２上に強誘電体
単結晶薄膜１３を形成し、さらに強誘電体単結晶薄膜１
３上に電極１４を形成した構造等、用途に応じて任意の
構造とすることができる。同様に、本発明の強誘電体薄
膜素子の製造方法においても、基板上に直接または間接
的に強誘電体単結晶薄膜を形成する工程以外について
は、従来より公知の強誘電体薄膜素子の製造方法に従っ
て行い得る。
方法に関するものであるが、強誘電体薄膜素子として
は、基板上に直接または間接的に上記強誘電体単結晶薄
膜が形成された構造を備える限り、その他の構造につい
ては特に限定されない。すなわち、図５に示すように、
基板１１上に電極１２を形成し、電極１２上に強誘電体
単結晶薄膜１３を形成し、さらに強誘電体単結晶薄膜１
３上に電極１４を形成した構造等、用途に応じて任意の
構造とすることができる。同様に、本発明の強誘電体薄
膜素子の製造方法においても、基板上に直接または間接
的に強誘電体単結晶薄膜を形成する工程以外について
は、従来より公知の強誘電体薄膜素子の製造方法に従っ
て行い得る。
【００２３】
【発明の効果】以上のように、本発明の強誘電体薄膜素
子の製造方法によれば、基板として上記ｂ／ａ≧５の関
係にある形状を有し、かつ強誘電体材料と熱膨張係数の
異なる材料からなる基板を用いて強誘電体薄膜が形成さ
れるため、ａ軸またはｃ軸に配向した強誘電体単結晶薄
膜が基板材料の結晶性に制約されずに形成され得る。よ
って、従来用いることができなかった材料からなる基板
を有する強誘電体単結晶薄膜素子を提供することが可能
となる。
子の製造方法によれば、基板として上記ｂ／ａ≧５の関
係にある形状を有し、かつ強誘電体材料と熱膨張係数の
異なる材料からなる基板を用いて強誘電体薄膜が形成さ
れるため、ａ軸またはｃ軸に配向した強誘電体単結晶薄
膜が基板材料の結晶性に制約されずに形成され得る。よ
って、従来用いることができなかった材料からなる基板
を有する強誘電体単結晶薄膜素子を提供することが可能
となる。
【００２４】また、本発明の強誘電体薄膜素子では、基
板が上記特定の形状を有し、強誘電体材料と上記のよう
な熱膨張係数差を有するため、従来用い得なかった基板
材料からなる基板を用いた強誘電体薄膜素子を得ること
ができるため、基板材料の選択の範囲を広げることが可
能となる。
板が上記特定の形状を有し、強誘電体材料と上記のよう
な熱膨張係数差を有するため、従来用い得なかった基板
材料からなる基板を用いた強誘電体薄膜素子を得ること
ができるため、基板材料の選択の範囲を広げることが可
能となる。
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、基板と強誘電
体薄膜との熱膨張係数差に基づく応力が加わる方向を説
明するための断面図。
体薄膜との熱膨張係数差に基づく応力が加わる方向を説
明するための断面図。
【図２】実施例で用いられた基板の形状を説明するため
の斜視図。
の斜視図。
【図３】実験１で形成された強誘電体単結晶薄膜のＸ線
回折パターン図。
回折パターン図。
【図４】実験２で形成された強誘電体単結晶薄膜のＸ線
回折パターン図。
回折パターン図。
【図５】本発明が適用される強誘電体薄膜素子の一例を
示す断面図。
示す断面図。
１…基板 ２…強誘電体薄膜 ３…基板 ４…強誘電体薄膜
Claims (2)
- 【請求項１】 幅ａ及び長さｂであり、ｂ／ａ≧５であ
る矩形板状の基板と、キュリー点における熱膨張係数が
同じ温度における前記基板材料の熱膨張係数と異なる強
誘電体材料により構成されており、かつ前記基板上に直
接または間接的にスパッタリングにより形成された強誘
電体単結晶薄膜とを備えることを特徴とする、強誘電体
薄膜素子。 - 【請求項２】 幅ａ及び長さｂであり、かつｂ／ａ≧５
である矩形板状の基板を用意する工程と、 キュリー点における熱膨張係数が同じ温度における前記
基板を構成する材料の熱膨張係数と異なる強誘電体材料
を、前記基板上にスパッタリングして強誘電体単結晶薄
膜を形成する工程とを備え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 |
|---|---|---|---|
| JP3524492A JP3214031B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 強誘電体薄膜素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3524492A JP3214031B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 強誘電体薄膜素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05235428A true JPH05235428A (ja) | 1993-09-10 |
| JP3214031B2 JP3214031B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=12436428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3524492A Expired - Fee Related JP3214031B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 強誘電体薄膜素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3214031B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006170895A (ja) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Horiba Ltd | 赤外線検出素子の製造方法 |
| WO2011086645A1 (ja) | 2010-01-12 | 2011-07-21 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 圧電素子の製造方法及びその製造方法により製造された圧電素子 |
| WO2013084787A1 (ja) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | 日本碍子株式会社 | 赤外線検出素子，赤外線検出モジュール及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP3524492A patent/JP3214031B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006170895A (ja) * | 2004-12-17 | 2006-06-29 | Horiba Ltd | 赤外線検出素子の製造方法 |
| WO2011086645A1 (ja) | 2010-01-12 | 2011-07-21 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 圧電素子の製造方法及びその製造方法により製造された圧電素子 |
| US9157378B2 (en) | 2010-01-12 | 2015-10-13 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Method for manufacturing piezoelectric element and piezoelectric element manufactured using same |
| WO2013084787A1 (ja) * | 2011-12-05 | 2013-06-13 | 日本碍子株式会社 | 赤外線検出素子，赤外線検出モジュール及びその製造方法 |
| JPWO2013084787A1 (ja) * | 2011-12-05 | 2015-04-27 | 日本碍子株式会社 | 赤外線検出素子，赤外線検出モジュール及びその製造方法 |
| US9267846B2 (en) | 2011-12-05 | 2016-02-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Infrared detection element, infrared detection module, and manufacturing method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3214031B2 (ja) | 2001-10-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |