JPH05267196A - 強誘電体薄膜の作製方法 - Google Patents
強誘電体薄膜の作製方法Info
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- JPH05267196A JPH05267196A JP10845792A JP10845792A JPH05267196A JP H05267196 A JPH05267196 A JP H05267196A JP 10845792 A JP10845792 A JP 10845792A JP 10845792 A JP10845792 A JP 10845792A JP H05267196 A JPH05267196 A JP H05267196A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、化学気相成長法による強誘電体薄
膜の作製方法に関するものである。特に、半導体基板上
に強誘電体エピタキシャル薄膜を作製する方法を提供す
る。 【構成】 化学気相成長法で強誘電体薄膜を作製する方
法において、リチウムのβ−ジケトン系金属錯体の内の
一種以上と、タンタル、ニオブの各アルコキシド叉は各
β−ジケトン系金属錯体の内の一種以上を気相原料と
し、これらのガスを不活性キャリアガスで反応器内に導
入するとともに、前記原料ガスを酸素等の酸化剤により
酸化して、シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶基
板上に、Li(Nbx,Ta1―x)O3(0≦x≦1)薄膜をエピタキシ
ャル成長させることを特徴とする強誘電体薄膜の作製方
法。 【効果】 本発明において、シリコン等の半導体基板上
に強誘電体薄膜をエピタキシャル成長させることが可能
となる。これにより、高機能性酸化物薄膜デバイス、例
えば薄膜表面弾性波デバイス等の開発が可能となる。
膜の作製方法に関するものである。特に、半導体基板上
に強誘電体エピタキシャル薄膜を作製する方法を提供す
る。 【構成】 化学気相成長法で強誘電体薄膜を作製する方
法において、リチウムのβ−ジケトン系金属錯体の内の
一種以上と、タンタル、ニオブの各アルコキシド叉は各
β−ジケトン系金属錯体の内の一種以上を気相原料と
し、これらのガスを不活性キャリアガスで反応器内に導
入するとともに、前記原料ガスを酸素等の酸化剤により
酸化して、シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶基
板上に、Li(Nbx,Ta1―x)O3(0≦x≦1)薄膜をエピタキシ
ャル成長させることを特徴とする強誘電体薄膜の作製方
法。 【効果】 本発明において、シリコン等の半導体基板上
に強誘電体薄膜をエピタキシャル成長させることが可能
となる。これにより、高機能性酸化物薄膜デバイス、例
えば薄膜表面弾性波デバイス等の開発が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化学気相成長法による
強誘電体薄膜の作製方法に関するものである。
強誘電体薄膜の作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ニオブ酸リチウム(LiNbO3)やタンタル酸
リチウム(LiTaO3)に代表されるリチウム系複合酸化物単
結晶は、圧電性・焦電性に優れており、表面弾性波デバ
イス・焦電型赤外線センサ−等に応用されている。ま
た、電気光学効果や非線形光学効果を利用した光変調
器、光導波路、光スイッチ、光結合器等の光集積回路用
基板材料として用いられている。
リチウム(LiTaO3)に代表されるリチウム系複合酸化物単
結晶は、圧電性・焦電性に優れており、表面弾性波デバ
イス・焦電型赤外線センサ−等に応用されている。ま
た、電気光学効果や非線形光学効果を利用した光変調
器、光導波路、光スイッチ、光結合器等の光集積回路用
基板材料として用いられている。
【０００３】これらの単結晶の一般的な作製法は、チョ
クラルスキ−法といわれる引き上げ法であるが、前述の
酸化物の融点が高い(LiNbO3:Tm=1253℃,LiTaO3:Tm=1650
℃)ため、単結晶作製時にはそれらを溶融する必要から
融点以上の温度に加熱する必要がある。そのため、白金
やロジウム、イリジウムといった高価なルツボが必要で
ある。また、不純物の混入も起こり易く、大口径の良質
な単結晶が得難い。その結果として、これらの単結晶は
高価にならざるをえない。
クラルスキ−法といわれる引き上げ法であるが、前述の
酸化物の融点が高い(LiNbO3:Tm=1253℃,LiTaO3:Tm=1650
℃)ため、単結晶作製時にはそれらを溶融する必要から
融点以上の温度に加熱する必要がある。そのため、白金
やロジウム、イリジウムといった高価なルツボが必要で
ある。また、不純物の混入も起こり易く、大口径の良質
な単結晶が得難い。その結果として、これらの単結晶は
高価にならざるをえない。
【０００４】現在上記応用開発においては、このように
高価なバルク単結晶から特定の面方位を持たせて切り出
された数百ミクロン厚のウエハを用いている。しかしな
がら、前述の多くのデバイスにおいて実際に機能するの
は結晶表面の数ミクロンから数十ミクロンの領域であ
る。よって、各種デバイスに応用可能な良質の強誘電体
薄膜材料を低コストに作製する技術を確立することは、
多分野におけるデバイス開発の工業化に大きく貢献する
ことは明白である。また、薄膜化による異種材料との積
層化、半導体とのモノリシック化により、各種デバイス
の小型化、高性能化、多機能化が期待される。
高価なバルク単結晶から特定の面方位を持たせて切り出
された数百ミクロン厚のウエハを用いている。しかしな
がら、前述の多くのデバイスにおいて実際に機能するの
は結晶表面の数ミクロンから数十ミクロンの領域であ
る。よって、各種デバイスに応用可能な良質の強誘電体
薄膜材料を低コストに作製する技術を確立することは、
多分野におけるデバイス開発の工業化に大きく貢献する
ことは明白である。また、薄膜化による異種材料との積
層化、半導体とのモノリシック化により、各種デバイス
の小型化、高性能化、多機能化が期待される。
【０００５】しかしながら、前述の強誘電体を薄膜化し
た場合に単結晶と同等の特性を得るには、薄膜をエピタ
キシャル成長させなければならない。従来、Li系複合酸
化物薄膜をエピタキシャル成長させるには、基板にサフ
ァイア (001)面、(012)面等を用いたスパッタリング
法、蒸着法、イオンプレ−ティング法等が用いられてき
た。これらのうち、目的材料の焼結体をタ−ゲットに用
いた高周波マグネトロンスパッタリング法が一般的に用
いられている。（例えば、柿木 正美ら、「粉体および
粉末冶金」第３７巻第１号 17(1990)）
た場合に単結晶と同等の特性を得るには、薄膜をエピタ
キシャル成長させなければならない。従来、Li系複合酸
化物薄膜をエピタキシャル成長させるには、基板にサフ
ァイア (001)面、(012)面等を用いたスパッタリング
法、蒸着法、イオンプレ−ティング法等が用いられてき
た。これらのうち、目的材料の焼結体をタ−ゲットに用
いた高周波マグネトロンスパッタリング法が一般的に用
いられている。（例えば、柿木 正美ら、「粉体および
粉末冶金」第３７巻第１号 17(1990)）
【０００６】しかしながら、一般的にスパッタリング法
においては、スパッタ中に高エネルギ−の原子やイオン
により基板表面や生成膜中に欠陥や損傷が生じたり、ス
パッタリングガスとして用いられるアルゴン等が不純物
として膜中に混入する恐れがあり、良質なエピタキシャ
ル薄膜を得ることは困難である。特にLi系複合酸化物薄
膜をシリコン等の半導体単結晶基板上に作製する場合に
は、上記問題のため多結晶となりやすい。
においては、スパッタ中に高エネルギ−の原子やイオン
により基板表面や生成膜中に欠陥や損傷が生じたり、ス
パッタリングガスとして用いられるアルゴン等が不純物
として膜中に混入する恐れがあり、良質なエピタキシャ
ル薄膜を得ることは困難である。特にLi系複合酸化物薄
膜をシリコン等の半導体単結晶基板上に作製する場合に
は、上記問題のため多結晶となりやすい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述の如く、現在の電
子デバイスの主流がシリコン半導体であることを考える
と、酸化物強誘電体薄膜をシリコン等の半導体単結晶基
板上にエピタキシャル成長させることができれば、その
強誘電性、圧電性、焦電性、電気光学特性等を応用した
高機能高集積薄膜デバイスの開発が可能となる。本発明
は、それら電子デバイス用の薄膜基板材料を提供するこ
とを目的とする。
子デバイスの主流がシリコン半導体であることを考える
と、酸化物強誘電体薄膜をシリコン等の半導体単結晶基
板上にエピタキシャル成長させることができれば、その
強誘電性、圧電性、焦電性、電気光学特性等を応用した
高機能高集積薄膜デバイスの開発が可能となる。本発明
は、それら電子デバイス用の薄膜基板材料を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【発明の構成】即ち本発明は、化学気相成長法で強誘電
体薄膜を作製する方法において、リチウムのβ−ジケト
ン系金属錯体の内の一種以上と、タンタル、ニオブの各
アルコキシド叉は各β−ジケトン系金属錯体の内の一種
以上を気相原料とし、これらのガスを不活性キャリアガ
スで反応器内に導入するとともに、前記原料ガスを酸素
等の酸化剤により酸化して、シリコン叉は化合物半導体
からなる単結晶基板上に、Li(Nbx,Ta1―x)O3 (0≦x≦1)
（ＬＮＴ）薄膜をエピタキシャル成長させる強誘電体
薄膜の作製方法。 （２）シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶基板
(100)面上に、ＬＮＴ薄膜を、LNT(012)‖基板(100)，LN
T[100]‖基板[010] のエピタキシャル関係を有して作製
する上記（１）記載の強誘電体薄膜の作製方法。 （３）シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶基板
(110)面上に、ＬＮＴ薄膜を、LNT(100)‖基板(110)，LN
T[010]‖基板[001] のエピタキシャル関係を有して作製
する上記（１）記載の強誘電体薄膜の作製方法。 （４）シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶基板
(111)面上に、ＬＮＴ薄膜を、
体薄膜を作製する方法において、リチウムのβ−ジケト
ン系金属錯体の内の一種以上と、タンタル、ニオブの各
アルコキシド叉は各β−ジケトン系金属錯体の内の一種
以上を気相原料とし、これらのガスを不活性キャリアガ
スで反応器内に導入するとともに、前記原料ガスを酸素
等の酸化剤により酸化して、シリコン叉は化合物半導体
からなる単結晶基板上に、Li(Nbx,Ta1―x)O3 (0≦x≦1)
（ＬＮＴ）薄膜をエピタキシャル成長させる強誘電体
薄膜の作製方法。 （２）シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶基板
(100)面上に、ＬＮＴ薄膜を、LNT(012)‖基板(100)，LN
T[100]‖基板[010] のエピタキシャル関係を有して作製
する上記（１）記載の強誘電体薄膜の作製方法。 （３）シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶基板
(110)面上に、ＬＮＴ薄膜を、LNT(100)‖基板(110)，LN
T[010]‖基板[001] のエピタキシャル関係を有して作製
する上記（１）記載の強誘電体薄膜の作製方法。 （４）シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶基板
(111)面上に、ＬＮＴ薄膜を、
【外１】のエピタキシャル関係を有して作製する上記
（１）記載の強誘電体薄膜の作製方法。
（１）記載の強誘電体薄膜の作製方法。
【０００９】
【発明の具体的説明】本発明の理解を容易にするため具
体的かつ詳細に説明する。本発明で用いる基板は、シリ
コン叉は化合物半導体からなる単結晶で、面方位は用途
により(100)、(110)、(111) が適宜に選ばれる。シリコ
ンは、ド−ピング剤としてB,Al,N,P等をド−ピングした
もの、或いはノンド−ピングのものである。化合物半導
体としては、例えばGaAs,GaP,InP等である。
体的かつ詳細に説明する。本発明で用いる基板は、シリ
コン叉は化合物半導体からなる単結晶で、面方位は用途
により(100)、(110)、(111) が適宜に選ばれる。シリコ
ンは、ド−ピング剤としてB,Al,N,P等をド−ピングした
もの、或いはノンド−ピングのものである。化合物半導
体としては、例えばGaAs,GaP,InP等である。
【００１０】本発明者らは、鋭意努力の結果、成膜方法
及び条件を最適化することによりシリコン等の半導体単
結晶基板上にＬＮＴ薄膜をエピタキシャル成長させるこ
とが可能であることを見いだした。ＬＮＴとは、前記し
たごとく Li(Nbx,Ta1―x)O3(0≦x≦1)を示し、LiNbO
3（以下ＬＮと称す），LiTaO3（以下ＬＴと称す），Li
(Nb0.5,Ta0.5)O3等を含むものである。ＬＮＴ薄膜の作
製には化学気相成長法を用いる。原料には、リチウムの
β−ジケトン系金属錯体の内の一種以上と、タンタル、
ニオブの各アルコキシド叉は各β−ジケトン系金属錯体
の内の一種以上を用いる。これは、これらの原料が室温
から210℃ の間に化学気相成長法に適当な蒸気圧を有す
るからである。例えば、原料にLi(C11H19O2),Nb(OC2H5)
5,Ta(OC2H5)5を用いた場合は、それぞれ150〜 210℃、1
30〜190℃、100〜180℃に保持する。これは、良好な膜
質及び成膜速度を得るため、所定の蒸気圧が必要だから
である。キャリアガスには不活性ガスを用い、それらの
流量を制御することにより、ＬＮＴの組成制御ができ
る。酸素流量は、酸化反応を促進するため過剰であるこ
とが望ましい。反応器内圧力は、0.01〜50Torrである。
これは、0.01Torrより低いと成膜速度が遅くなり、50To
rrより高いと緻密で表面の平滑な薄膜が得られないから
である。基板温度は、500〜700℃とする。これは、500
℃より低いとアモルファスとなり強誘電性が得られず、
700 ℃より高いとシリコンとＬＮＴの相互拡散が激しく
なりデバイス用基板として望ましくなくなるからであ
る。
及び条件を最適化することによりシリコン等の半導体単
結晶基板上にＬＮＴ薄膜をエピタキシャル成長させるこ
とが可能であることを見いだした。ＬＮＴとは、前記し
たごとく Li(Nbx,Ta1―x)O3(0≦x≦1)を示し、LiNbO
3（以下ＬＮと称す），LiTaO3（以下ＬＴと称す），Li
(Nb0.5,Ta0.5)O3等を含むものである。ＬＮＴ薄膜の作
製には化学気相成長法を用いる。原料には、リチウムの
β−ジケトン系金属錯体の内の一種以上と、タンタル、
ニオブの各アルコキシド叉は各β−ジケトン系金属錯体
の内の一種以上を用いる。これは、これらの原料が室温
から210℃ の間に化学気相成長法に適当な蒸気圧を有す
るからである。例えば、原料にLi(C11H19O2),Nb(OC2H5)
5,Ta(OC2H5)5を用いた場合は、それぞれ150〜 210℃、1
30〜190℃、100〜180℃に保持する。これは、良好な膜
質及び成膜速度を得るため、所定の蒸気圧が必要だから
である。キャリアガスには不活性ガスを用い、それらの
流量を制御することにより、ＬＮＴの組成制御ができ
る。酸素流量は、酸化反応を促進するため過剰であるこ
とが望ましい。反応器内圧力は、0.01〜50Torrである。
これは、0.01Torrより低いと成膜速度が遅くなり、50To
rrより高いと緻密で表面の平滑な薄膜が得られないから
である。基板温度は、500〜700℃とする。これは、500
℃より低いとアモルファスとなり強誘電性が得られず、
700 ℃より高いとシリコンとＬＮＴの相互拡散が激しく
なりデバイス用基板として望ましくなくなるからであ
る。
【００１１】シリコン等の半導体単結晶基板上にＬＮＴ
がエピタキシャル成長する理由は、図１に示すように、
金属原子同士の配置が良く一致しているからである。図
１においては、具体例として、シリコン基板上にＬＮ薄
膜を形成する場合を示した。そのエピタキシャル関係
は、LNT(012)‖基板(100)，LNT[100]‖基板[010]であ
る。LNT(100)‖基板(110)，LNT[010]‖基板[001]、
がエピタキシャル成長する理由は、図１に示すように、
金属原子同士の配置が良く一致しているからである。図
１においては、具体例として、シリコン基板上にＬＮ薄
膜を形成する場合を示した。そのエピタキシャル関係
は、LNT(012)‖基板(100)，LNT[100]‖基板[010]であ
る。LNT(100)‖基板(110)，LNT[010]‖基板[001]、
【外１】についても同様である。
【００１２】即ち本発明を用いることにより、シリコン
等の半導体単結晶基板上にＬＮＴがエピタキシャル成長
した薄膜基板材料の提供が可能となり、それを用いた酸
化物薄膜デバイスの作製が可能となる。その１例として
表面弾性波デバイスが考えられる。前記デバイスにおい
てＬＮＴエピタキシャル薄膜を用いることにより、ＬＮ
Ｔ薄膜の圧電軸が揃うので電気機械結合定数が大きくな
り、結晶粒界による散乱等が低減され伝搬ロスが小さく
なる。また、シリコン等の基板を用いることにより、音
速の増大が期待でき高周波化に有利であり、かつ材料の
複合化によりＬＮ単結晶の欠点である温度特性が改善さ
れる。さらに、安価な基板を用いることが可能となり低
コスト化が期待できる等、そのメリットは大きい。
等の半導体単結晶基板上にＬＮＴがエピタキシャル成長
した薄膜基板材料の提供が可能となり、それを用いた酸
化物薄膜デバイスの作製が可能となる。その１例として
表面弾性波デバイスが考えられる。前記デバイスにおい
てＬＮＴエピタキシャル薄膜を用いることにより、ＬＮ
Ｔ薄膜の圧電軸が揃うので電気機械結合定数が大きくな
り、結晶粒界による散乱等が低減され伝搬ロスが小さく
なる。また、シリコン等の基板を用いることにより、音
速の増大が期待でき高周波化に有利であり、かつ材料の
複合化によりＬＮ単結晶の欠点である温度特性が改善さ
れる。さらに、安価な基板を用いることが可能となり低
コスト化が期待できる等、そのメリットは大きい。
【００１３】このように、本発明を用いることにより、
シリコン叉は化合物半導体上にＬＮＴエピタキシャル薄
膜の作製が可能となる。これにより、その強誘電性、圧
電性、焦電性、電気光学特性と、熟成した半導体集積回
路技術を融合化させることにより、多機能高機能薄膜デ
バイスの作製が可能になる等、その波及効果は絶大であ
る。
シリコン叉は化合物半導体上にＬＮＴエピタキシャル薄
膜の作製が可能となる。これにより、その強誘電性、圧
電性、焦電性、電気光学特性と、熟成した半導体集積回
路技術を融合化させることにより、多機能高機能薄膜デ
バイスの作製が可能になる等、その波及効果は絶大であ
る。
【００１４】
【実施例１】ベロ−ズバルブ付きステンレススチール製
の原料容器にそれぞれLi(C11H19O2)及びNb(OC2H5)5を封
入し、それぞれ200℃及び160℃に設定された恒温槽内に
設置した。原料蒸気は、それぞれ流量100ml/min 及び15
ml/minのアルゴンガスを用いて反応器内に導入した。さ
らに酸化材として酸素を 250ml/min、 希釈用アルゴン
ガスを125ml/min 混合し、 650℃に加熱した25mm角のSi
(100) 面上にLiNbO3薄膜を作製した。なお、反応器内の
圧力は 9Torrとした。この反応条件下において、実験時
間30分で約70nmの薄膜を得た。
の原料容器にそれぞれLi(C11H19O2)及びNb(OC2H5)5を封
入し、それぞれ200℃及び160℃に設定された恒温槽内に
設置した。原料蒸気は、それぞれ流量100ml/min 及び15
ml/minのアルゴンガスを用いて反応器内に導入した。さ
らに酸化材として酸素を 250ml/min、 希釈用アルゴン
ガスを125ml/min 混合し、 650℃に加熱した25mm角のSi
(100) 面上にLiNbO3薄膜を作製した。なお、反応器内の
圧力は 9Torrとした。この反応条件下において、実験時
間30分で約70nmの薄膜を得た。
【００１５】生成した薄膜の表面を走査形電子顕微鏡で
観察した結果、膜は緻密かつ均質でありその表面は平滑
であった。２次イオン質量分析計により組成分析を行っ
た結果、膜中ほぼすべてにわたりLiとNb及びO の原子比
は標準試料に用いたＬＮバルク単結晶と同じであった。
また、その他の不純物元素は検出されなかった。Ｘ線回
折による結晶構造解析より、ＬＮ薄膜は(012)に配向し
ており、その面間隔は3.748AとＬＮ単結晶とほぼ同じ値
であることがわかった。図２に、そのＸ線回折スペクト
ルを示す。電子線回折パタ−ンより、そのエピタキシャ
ル関係はLNT(012)‖基板(100)，LNT[100]‖基板[010]で
あることがわかった。
観察した結果、膜は緻密かつ均質でありその表面は平滑
であった。２次イオン質量分析計により組成分析を行っ
た結果、膜中ほぼすべてにわたりLiとNb及びO の原子比
は標準試料に用いたＬＮバルク単結晶と同じであった。
また、その他の不純物元素は検出されなかった。Ｘ線回
折による結晶構造解析より、ＬＮ薄膜は(012)に配向し
ており、その面間隔は3.748AとＬＮ単結晶とほぼ同じ値
であることがわかった。図２に、そのＸ線回折スペクト
ルを示す。電子線回折パタ−ンより、そのエピタキシャ
ル関係はLNT(012)‖基板(100)，LNT[100]‖基板[010]で
あることがわかった。
【００１６】
【実施例２】ベロ−ズバルブ付きステンレススチール製
の原料容器にそれぞれLi(C11H19O2)及びTa(OC2H5)5を封
入し、それぞれ200℃及び140℃に設定された恒温槽内に
設置した。原料蒸気は、それぞれ流量100ml/min 及び15
ml/minのアルゴンガスを用いて反応器内に導入した。さ
らに酸化材として酸素を 250ml/min、 希釈用アルゴン
ガスを125ml/min 混合し、 650℃に加熱した25mm角のSi
(111) 面上にLiTaO3薄膜を作製した。なお、反応器内の
圧力は 9Torrとした。この反応条件下において、実験時
間30分で約80nmの薄膜を得た。
の原料容器にそれぞれLi(C11H19O2)及びTa(OC2H5)5を封
入し、それぞれ200℃及び140℃に設定された恒温槽内に
設置した。原料蒸気は、それぞれ流量100ml/min 及び15
ml/minのアルゴンガスを用いて反応器内に導入した。さ
らに酸化材として酸素を 250ml/min、 希釈用アルゴン
ガスを125ml/min 混合し、 650℃に加熱した25mm角のSi
(111) 面上にLiTaO3薄膜を作製した。なお、反応器内の
圧力は 9Torrとした。この反応条件下において、実験時
間30分で約80nmの薄膜を得た。
【００１７】生成した薄膜の表面を走査形電子顕微鏡で
観察した結果、膜は緻密かつ均質でありその表面は平滑
であった。２次イオン質量分析計により組成分析を行っ
た結果、膜中ほぼすべてにわたりLiとTa及びO の原子比
は標準試料に用いたＬＴバルク単結晶と同じであった。
また、その他の不純物元素は検出されなかった。Ｘ線回
折スペクトルの基板以外の回折ピ−クは、ＬＴ薄膜の(0
06) 面によるものしかなく、その面間隔は2.290AとＬＮ
単結晶とほぼ同じ値であることがわかった。さらに、電
子線回折パタ−ンより、そのエピタキシャル関係は
観察した結果、膜は緻密かつ均質でありその表面は平滑
であった。２次イオン質量分析計により組成分析を行っ
た結果、膜中ほぼすべてにわたりLiとTa及びO の原子比
は標準試料に用いたＬＴバルク単結晶と同じであった。
また、その他の不純物元素は検出されなかった。Ｘ線回
折スペクトルの基板以外の回折ピ−クは、ＬＴ薄膜の(0
06) 面によるものしかなく、その面間隔は2.290AとＬＮ
単結晶とほぼ同じ値であることがわかった。さらに、電
子線回折パタ−ンより、そのエピタキシャル関係は
【外１】であることがわかった。
【００１８】
【実施例３】ベロ−ズバルブ付きステンレススチール製
の原料容器にそれぞれLi(C11H19O2)、Nb(OC2H5)5及びTa
(OC2H5)5を封入し、それぞれ200℃、160℃及び140℃ に
設定された恒温槽内に設置した。原料蒸気は、それぞれ
流量100 ml/min、8ml/min及び8ml/minのアルゴンガスを
用いて反応器内に導入した。さらに酸化材として酸素を
250ml/min、希釈用アルゴンガスを125ml/min混合し、
650℃に加熱した25mm角のSi(110) 面上にLi(Nbx,T
a1―x)O3 薄膜を作製した。なお、反応器内の圧力は 9T
orrとした。この反応条件下において、実験時間30分で
約75nmの薄膜を得た。
の原料容器にそれぞれLi(C11H19O2)、Nb(OC2H5)5及びTa
(OC2H5)5を封入し、それぞれ200℃、160℃及び140℃ に
設定された恒温槽内に設置した。原料蒸気は、それぞれ
流量100 ml/min、8ml/min及び8ml/minのアルゴンガスを
用いて反応器内に導入した。さらに酸化材として酸素を
250ml/min、希釈用アルゴンガスを125ml/min混合し、
650℃に加熱した25mm角のSi(110) 面上にLi(Nbx,T
a1―x)O3 薄膜を作製した。なお、反応器内の圧力は 9T
orrとした。この反応条件下において、実験時間30分で
約75nmの薄膜を得た。
【００１９】生成した薄膜の表面を走査形電子顕微鏡で
観察した結果、膜は緻密かつ均質でありその表面は平滑
であった。２次イオン質量分析計により組成分析を行っ
た結果、膜中ほぼすべてにわたりLi、Nb、Ta及びO の原
子比はほぼ一定であり、補正した原子比はほぼ2:1:1:6
であり、化学式 Li(Nb0.5,Ta0.5)O3の化学量論組成の
ＬＮＴ薄膜であることがわかった。また、その他の不純
物元素は検出されなかった。Ｘ線回折スペクトルの基板
以外の回折ピ−クは、ＬＮＴ薄膜の(300) 面によるもの
しかなく、その面間隔は 1.49AとＬＮ及びＬＴ単結晶と
ほぼ同じ値であることがわかった。さらに、電子線回折
パタ−ンより、そのエピタキシャル関係はLNT(100)‖基
板(110)，LNT[010]‖基板[001]であることがわかった。
観察した結果、膜は緻密かつ均質でありその表面は平滑
であった。２次イオン質量分析計により組成分析を行っ
た結果、膜中ほぼすべてにわたりLi、Nb、Ta及びO の原
子比はほぼ一定であり、補正した原子比はほぼ2:1:1:6
であり、化学式 Li(Nb0.5,Ta0.5)O3の化学量論組成の
ＬＮＴ薄膜であることがわかった。また、その他の不純
物元素は検出されなかった。Ｘ線回折スペクトルの基板
以外の回折ピ−クは、ＬＮＴ薄膜の(300) 面によるもの
しかなく、その面間隔は 1.49AとＬＮ及びＬＴ単結晶と
ほぼ同じ値であることがわかった。さらに、電子線回折
パタ−ンより、そのエピタキシャル関係はLNT(100)‖基
板(110)，LNT[010]‖基板[001]であることがわかった。
【００２０】
(1) シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶基板上に
ＬＮＴ薄膜をエピタキシャル成長させることができる。 (2) 上記技術により、高機能性酸化物薄膜デバイス、例
えば薄膜表面弾性波デバイス等の開発が可能となる。
ＬＮＴ薄膜をエピタキシャル成長させることができる。 (2) 上記技術により、高機能性酸化物薄膜デバイス、例
えば薄膜表面弾性波デバイス等の開発が可能となる。
【図１】は、本発明の一態様における半導体基板と薄膜
のエピタキシャル関係を示す図である。
のエピタキシャル関係を示す図である。
【図２】は、本発明の一態様で作製した薄膜のＸ線回折
による結晶構造解析結果を示す。
による結晶構造解析結果を示す。
Claims (4)
- 【請求項１】化学気相成長法で強誘電体薄膜を作製する
方法において、リチウムのβ−ジケトン系金属錯体の内
の一種以上と、タンタル、ニオブの各アルコキシド叉は
各β−ジケトン系金属錯体の内の一種以上を気相原料と
し、これらのガスを不活性キャリアガスで反応器内に導
入するとともに、前記原料ガスを酸素等の酸化剤により
酸化して、シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶基
板上に、Li(Nbx,Ta1―x)O3 (0≦x≦1) （以下ＬＮＴと
称す）薄膜をエピタキシャル成長させることを特徴とす
る強誘電体薄膜の作製方法。 - 【請求項２】シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶
基板 (100)面上に、ＬＮＴ薄膜を、LNT(012)‖基板(10
0)，LNT[100]‖基板[010] のエピタキシャル関係を有し
て作製することを特徴とする請求項１記載の強誘電体薄
膜の作製方法。 - 【請求項３】シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶
基板 (110)面上に、ＬＮＴ薄膜を、LNT(100)‖基板(11
0)，LNT[010]‖基板[001] のエピタキシャル関係を有し
て作製することを特徴とする請求項１記載の強誘電体薄
膜の作製方法。 - 【請求項４】シリコン叉は化合物半導体からなる単結晶
基板 (111)面上に、ＬＮＴ薄膜を、 【外１】 のエピタキシャル関係を有して作製することを特徴とす
る請求項１記載の強誘電体薄膜の作製方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-32794 | 1992-01-24 | ||
| JP3279492 | 1992-01-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267196A true JPH05267196A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=12368762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10845792A Pending JPH05267196A (ja) | 1992-01-24 | 1992-04-02 | 強誘電体薄膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05267196A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998056109A1 (fr) * | 1997-06-02 | 1998-12-10 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif a ondes de surface elastiques |
| US6208453B1 (en) * | 1995-06-19 | 2001-03-27 | Northwestern University | Oriented niobate ferroelectric thin films for electrical and optical devices |
| WO2020162499A1 (ja) * | 2019-02-07 | 2020-08-13 | 株式会社高純度化学研究所 | 蒸発原料用容器、及びその蒸発原料用容器を用いた固体気化供給システム |
| US11613809B2 (en) | 2019-02-07 | 2023-03-28 | Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd. | Solid vaporization/supply system of metal halide for thin film deposition |
-
1992
- 1992-04-02 JP JP10845792A patent/JPH05267196A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6208453B1 (en) * | 1995-06-19 | 2001-03-27 | Northwestern University | Oriented niobate ferroelectric thin films for electrical and optical devices |
| WO1998056109A1 (fr) * | 1997-06-02 | 1998-12-10 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Dispositif a ondes de surface elastiques |
| US6259186B1 (en) | 1997-06-02 | 2001-07-10 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Surface acoustic wave functional wave |
| WO2020162499A1 (ja) * | 2019-02-07 | 2020-08-13 | 株式会社高純度化学研究所 | 蒸発原料用容器、及びその蒸発原料用容器を用いた固体気化供給システム |
| JP2020128565A (ja) * | 2019-02-07 | 2020-08-27 | 株式会社高純度化学研究所 | 蒸発原料用容器、及びその蒸発原料用容器を用いた固体気化供給システム |
| US11566326B2 (en) | 2019-02-07 | 2023-01-31 | Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd. | Vaporizable source material container and solid vaporization/supply system using the same |
| US11613809B2 (en) | 2019-02-07 | 2023-03-28 | Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd. | Solid vaporization/supply system of metal halide for thin film deposition |
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