JPH05283756A - 強誘電体薄膜素子 - Google Patents
強誘電体薄膜素子Info
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- JPH05283756A JPH05283756A JP4077171A JP7717192A JPH05283756A JP H05283756 A JPH05283756 A JP H05283756A JP 4077171 A JP4077171 A JP 4077171A JP 7717192 A JP7717192 A JP 7717192A JP H05283756 A JPH05283756 A JP H05283756A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
- H01L28/55—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 上下の電極間における短絡が生じ難く、かつ
強誘電体薄膜の強誘電性を十分に発揮し得る強誘電体薄
膜素子を得る。 【構成】 （１００）面のシリコン基板２上に、（１０
０）方向に配向されたＭｇＯ薄膜３、（１００）配向さ
れたＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜よりなる下部電極４、
（１１１）配向されたＰｂＴｉＯ3 薄膜よりなる強誘電
体薄膜５及び上部電極６をこの順序で形成してなる強誘
電体薄膜素子１。
強誘電体薄膜の強誘電性を十分に発揮し得る強誘電体薄
膜素子を得る。 【構成】 （１００）面のシリコン基板２上に、（１０
０）方向に配向されたＭｇＯ薄膜３、（１００）配向さ
れたＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜よりなる下部電極４、
（１１１）配向されたＰｂＴｉＯ3 薄膜よりなる強誘電
体薄膜５及び上部電極６をこの順序で形成してなる強誘
電体薄膜素子１。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に強誘電体薄膜
を形成してなる強誘電体薄膜素子に関し、例えば不揮発
メモリや焦電型の赤外線センサー等に用いるのに適した
強誘電体薄膜素子に関する。
を形成してなる強誘電体薄膜素子に関し、例えば不揮発
メモリや焦電型の赤外線センサー等に用いるのに適した
強誘電体薄膜素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】チタン酸鉛系あるいはチタン酸ジルコン
酸鉛系強誘電体材料を用いた強誘電体薄膜素子は、強誘
電性を利用した不揮発メモリや焦電性を利用した赤外線
センサー等に応用されている。この種の強誘電体薄膜素
子は、基板上に下部電極を形成し、その上に強誘電体薄
膜をスパッタリング等の薄膜形成法により形成し、さら
に強誘電体薄膜上に上部電極を形成した構造を有する。
ところで、強誘電体薄膜の材料特性を十分に発揮させる
には、強誘電体薄膜の結晶方向を、該薄膜の分極容易軸
すなわち自発分極軸方向に揃えることが必要である。強
誘電体薄膜の結晶方向が該薄膜の分極容易軸方向に揃え
られた場合には、例えば、正逆方向への分極の繰り返し
に際しての薄膜の体積変化を低減することができ、それ
によって材料特性の劣化を防止することができるからで
ある。
酸鉛系強誘電体材料を用いた強誘電体薄膜素子は、強誘
電性を利用した不揮発メモリや焦電性を利用した赤外線
センサー等に応用されている。この種の強誘電体薄膜素
子は、基板上に下部電極を形成し、その上に強誘電体薄
膜をスパッタリング等の薄膜形成法により形成し、さら
に強誘電体薄膜上に上部電極を形成した構造を有する。
ところで、強誘電体薄膜の材料特性を十分に発揮させる
には、強誘電体薄膜の結晶方向を、該薄膜の分極容易軸
すなわち自発分極軸方向に揃えることが必要である。強
誘電体薄膜の結晶方向が該薄膜の分極容易軸方向に揃え
られた場合には、例えば、正逆方向への分極の繰り返し
に際しての薄膜の体積変化を低減することができ、それ
によって材料特性の劣化を防止することができるからで
ある。
【０００３】上記のような強誘電体薄膜素子の一例が、
特開昭６２−１６２３６９号に開示されている。ここで
は、（１００）方向に配向されたＳｉ基板上に、（１０
０）方向に配向されたＭｇＯ薄膜を形成し、該ＭｇＯ薄
膜上にＰｔよりなる下部電極を形成し、その上に分極容
易軸がｃ軸方向すなわち（００１）方向のＰｂＴｉＯ 3
薄膜を形成した構造が開示されている。強誘電体薄膜の
特性を発揮させるには、強誘電体薄膜がペロブスカイト
相の結晶構造を有しなければならない。従って、強誘電
体薄膜の成膜に際し、その結晶化温度以上すなわち約５
００℃以上に薄膜の温度を高めねばならない。この場
合、強誘電体薄膜の下に形成されている下部電極も同様
に加熱される。従って、強誘電体薄膜素子に用いる電極
材料としては、高温安定性に優れたものが要求されてお
り、従来、Ｐｔからなる電極が幅広く用いられていた。
特開昭６２−１６２３６９号に開示されている。ここで
は、（１００）方向に配向されたＳｉ基板上に、（１０
０）方向に配向されたＭｇＯ薄膜を形成し、該ＭｇＯ薄
膜上にＰｔよりなる下部電極を形成し、その上に分極容
易軸がｃ軸方向すなわち（００１）方向のＰｂＴｉＯ 3
薄膜を形成した構造が開示されている。強誘電体薄膜の
特性を発揮させるには、強誘電体薄膜がペロブスカイト
相の結晶構造を有しなければならない。従って、強誘電
体薄膜の成膜に際し、その結晶化温度以上すなわち約５
００℃以上に薄膜の温度を高めねばならない。この場
合、強誘電体薄膜の下に形成されている下部電極も同様
に加熱される。従って、強誘電体薄膜素子に用いる電極
材料としては、高温安定性に優れたものが要求されてお
り、従来、Ｐｔからなる電極が幅広く用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｐｔか
らなる電極は高温下における耐酸化性は良好であり、強
誘電体薄膜との反応性も低いものではあるが、強誘電体
薄膜を上下からＰｔよりなる電極で挟んだ構造を形成し
た場合、上下の電極間で短絡しやすいという問題があっ
た。上記のようなＰｔからなる電極の問題を解決するも
のとして、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜またはＮｉ−Ａ
ｌ系合金薄膜よりなる電極が提案されている（特開平３
−２７６６１５号）。しかしながら、上記合金薄膜より
なる電極をシリコン基板上に形成した場合、強誘電体の
成膜温度において、シリコン基板と反応し、Ｎｉ−Ｃｒ
−Ａｌ−ＳｉもしくはＮｉ−Ａｌ−Ｓｉの化合物が形成
され、電極として機能しなくなることがあった。
らなる電極は高温下における耐酸化性は良好であり、強
誘電体薄膜との反応性も低いものではあるが、強誘電体
薄膜を上下からＰｔよりなる電極で挟んだ構造を形成し
た場合、上下の電極間で短絡しやすいという問題があっ
た。上記のようなＰｔからなる電極の問題を解決するも
のとして、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜またはＮｉ−Ａ
ｌ系合金薄膜よりなる電極が提案されている（特開平３
−２７６６１５号）。しかしながら、上記合金薄膜より
なる電極をシリコン基板上に形成した場合、強誘電体の
成膜温度において、シリコン基板と反応し、Ｎｉ−Ｃｒ
−Ａｌ−ＳｉもしくはＮｉ−Ａｌ−Ｓｉの化合物が形成
され、電極として機能しなくなることがあった。
【０００５】また、電極とシリコン基板との反応を防止
するために、シリコン基板の表面に、表面酸化層として
慣用されているアモルファスＳｉＯ2 層を形成すること
も考えられる。この場合には、電極とアモルファスＳｉ
Ｏ2 層との反応は生じないが、アモルファス層上に電極
が形成されるため、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金もしくはＮ
ｉ−Ａｌ系合金が無配向の結晶体となる。その結果、Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜もしくはＮｉ−Ａｌ系合金薄
膜よりなる電極上に強誘電体薄膜を形成した場合、良好
な結晶性を有する強誘電体薄膜を得ることができなかっ
た。すなわち、強誘電体薄膜の結晶方向を、該薄膜の自
発分極方向に揃えることができず、強誘電体薄膜素子と
して十分な特性を発揮し得る薄膜を形成することができ
なかった。
するために、シリコン基板の表面に、表面酸化層として
慣用されているアモルファスＳｉＯ2 層を形成すること
も考えられる。この場合には、電極とアモルファスＳｉ
Ｏ2 層との反応は生じないが、アモルファス層上に電極
が形成されるため、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金もしくはＮ
ｉ−Ａｌ系合金が無配向の結晶体となる。その結果、Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜もしくはＮｉ−Ａｌ系合金薄
膜よりなる電極上に強誘電体薄膜を形成した場合、良好
な結晶性を有する強誘電体薄膜を得ることができなかっ
た。すなわち、強誘電体薄膜の結晶方向を、該薄膜の自
発分極方向に揃えることができず、強誘電体薄膜素子と
して十分な特性を発揮し得る薄膜を形成することができ
なかった。
【０００６】本発明の目的は、半導体基板上に上部電極
及び下部電極に挟まれた強誘電体薄膜を形成してなる強
誘電体薄膜素子において、上下の電極間の短絡が生じ難
く、かつ強誘電体薄膜の特性を十分に発揮させ得る構造
を備えた強誘電体薄膜素子を提供することにある。
及び下部電極に挟まれた強誘電体薄膜を形成してなる強
誘電体薄膜素子において、上下の電極間の短絡が生じ難
く、かつ強誘電体薄膜の特性を十分に発揮させ得る構造
を備えた強誘電体薄膜素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、（１００）面
のシリコン基板と、前記シリコン基板上に形成されてお
り、かつ（１００）方向に配向されたＭｇＯ薄膜と、前
記ＭｇＯ薄膜上に形成されており、かつ（１００）方向
に配向されたＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜もしくはＮｉ
−Ａｌ系合金薄膜よりなる下部電極と、前記下部電極上
に形成されており、かつ（１１１）方向に配向されたＰ
ｂＴｉＯ3 系またはＰｂ（Ｔｉ1-x Ｚｒ x ）Ｏ3 系強誘
電体材料よりなる強誘電体薄膜と、前記強誘電体薄膜上
に形成された上部電極とを備える強誘電体薄膜素子であ
る。
のシリコン基板と、前記シリコン基板上に形成されてお
り、かつ（１００）方向に配向されたＭｇＯ薄膜と、前
記ＭｇＯ薄膜上に形成されており、かつ（１００）方向
に配向されたＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜もしくはＮｉ
−Ａｌ系合金薄膜よりなる下部電極と、前記下部電極上
に形成されており、かつ（１１１）方向に配向されたＰ
ｂＴｉＯ3 系またはＰｂ（Ｔｉ1-x Ｚｒ x ）Ｏ3 系強誘
電体材料よりなる強誘電体薄膜と、前記強誘電体薄膜上
に形成された上部電極とを備える強誘電体薄膜素子であ
る。
【０００８】本発明において、上記下部電極を構成する
Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜及びＮｉ−Ａｌ系合金薄膜
よりなる電極は、優れた耐熱性を示し、高温安定性に優
れており、さらにその上に着膜状態で結晶性を有するよ
うに構成されたセラミック薄膜との反応性が非常に小さ
い（特開平３−２７６６１５号）。上記Ｎｉ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系合金としては、例えばクロム８〜２５重量％、アル
ミニウム２．５〜８重量％含み、残部がニッケル及び微
量元素からなる組成を有するものが用いられ、上記Ｎｉ
−Ａｌ系合金としては、例えばアルミニウム２．５〜８
重量％を含み、残部がニッケル及び微量元素からなる組
成を有するものが用いられる。
Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜及びＮｉ−Ａｌ系合金薄膜
よりなる電極は、優れた耐熱性を示し、高温安定性に優
れており、さらにその上に着膜状態で結晶性を有するよ
うに構成されたセラミック薄膜との反応性が非常に小さ
い（特開平３−２７６６１５号）。上記Ｎｉ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系合金としては、例えばクロム８〜２５重量％、アル
ミニウム２．５〜８重量％含み、残部がニッケル及び微
量元素からなる組成を有するものが用いられ、上記Ｎｉ
−Ａｌ系合金としては、例えばアルミニウム２．５〜８
重量％を含み、残部がニッケル及び微量元素からなる組
成を有するものが用いられる。
【０００９】
【作用】前述したように、Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜
及びＮｉ−Ａｌ系合金薄膜は、強誘電体薄膜素子の下部
電極として優れた性質を有するが、単にシリコン基板上
に形成した場合には、シリコン基板と反応し、電極とし
て機能しなくなるという致命的な問題があった。しか
も、シリコン基板の表面に表面酸化層としてアモルファ
スＳｉＯ2 層を形成した場合には、上記反応を防止し得
るが、Ｎｉ−Ｃｒ−ＡｌまたはＮｉ−Ａｌ系合金薄膜が
無配向の多結晶体となり、その上に良好な結晶性を有す
る強誘電体薄膜を形成することができなかった。
及びＮｉ−Ａｌ系合金薄膜は、強誘電体薄膜素子の下部
電極として優れた性質を有するが、単にシリコン基板上
に形成した場合には、シリコン基板と反応し、電極とし
て機能しなくなるという致命的な問題があった。しか
も、シリコン基板の表面に表面酸化層としてアモルファ
スＳｉＯ2 層を形成した場合には、上記反応を防止し得
るが、Ｎｉ−Ｃｒ−ＡｌまたはＮｉ−Ａｌ系合金薄膜が
無配向の多結晶体となり、その上に良好な結晶性を有す
る強誘電体薄膜を形成することができなかった。
【００１０】そこで、本発明者は、上記Ｎｉ−Ｃｒ−Ａ
ｌ系合金薄膜またはＮｉ−Ａｌ系合金薄膜を電極として
機能させることができ、かつ良好な結晶性の強誘電体薄
膜をその上に形成することを可能とすべく検討した結
果、（１００）シリコン基板上に（１００）方向に配向
されたＭｇＯ薄膜を形成すれば、上記課題を達成し得る
ことを見出した。すなわち、本発明では、反応防止層と
して（１００）方向に配向されたＭｇＯ薄膜が（１０
０）面のシリコン基板上に形成されているため、該Ｍｇ
Ｏ薄膜上にＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜もしくはＮｉ−
Ａｌ系合金薄膜を形成した場合、該合金薄膜とシリコン
基板との間の反応を確実に防止することができ、かつ該
合金薄膜を電極として十分に機能させることができる。
しかも、上記合金薄膜が（１００）方向に配向されて形
成されているため、その上に形成されたＰｂＴｉＯ3系
もしくはＰｂ（Ｔｉ1-x Ｚｒx ）Ｏ3 系強誘電体材料よ
りなる強誘電体薄膜についても、（１１１）方向に十分
に配向された強誘電体薄膜として形成される。
ｌ系合金薄膜またはＮｉ−Ａｌ系合金薄膜を電極として
機能させることができ、かつ良好な結晶性の強誘電体薄
膜をその上に形成することを可能とすべく検討した結
果、（１００）シリコン基板上に（１００）方向に配向
されたＭｇＯ薄膜を形成すれば、上記課題を達成し得る
ことを見出した。すなわち、本発明では、反応防止層と
して（１００）方向に配向されたＭｇＯ薄膜が（１０
０）面のシリコン基板上に形成されているため、該Ｍｇ
Ｏ薄膜上にＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜もしくはＮｉ−
Ａｌ系合金薄膜を形成した場合、該合金薄膜とシリコン
基板との間の反応を確実に防止することができ、かつ該
合金薄膜を電極として十分に機能させることができる。
しかも、上記合金薄膜が（１００）方向に配向されて形
成されているため、その上に形成されたＰｂＴｉＯ3系
もしくはＰｂ（Ｔｉ1-x Ｚｒx ）Ｏ3 系強誘電体材料よ
りなる強誘電体薄膜についても、（１１１）方向に十分
に配向された強誘電体薄膜として形成される。
【００１１】
【発明の効果】本発明では、（１００）方向に配向され
たＭｇＯ薄膜により（１００）面のシリコン基板と、Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜もしくはＮｉ−Ａｌ系合金薄
膜よりなる下部電極との間の反応が確実に防止されてい
るため、上記合金薄膜よりなる下部電極が、電極として
確実に機能する。しかも、上記合金薄膜よりなる下部電
極が（１００）方向に配向されているため、その上に形
成されるＰｂＴｉＯ3 系もしくはＰｂ（Ｔｉ1-x Ｚ
ｒx ）Ｏ3 系強誘電体材料よりなる強誘電体薄膜も十分
な結晶性を有するように構成されているため、十分な強
誘電性を発揮し得る強誘電体薄膜素子を提供することが
可能となる。よって、本発明の強誘電体薄膜素子は、焦
電センサーや不揮発性メモリ等に好適に用いることがで
きる。
たＭｇＯ薄膜により（１００）面のシリコン基板と、Ｎ
ｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜もしくはＮｉ−Ａｌ系合金薄
膜よりなる下部電極との間の反応が確実に防止されてい
るため、上記合金薄膜よりなる下部電極が、電極として
確実に機能する。しかも、上記合金薄膜よりなる下部電
極が（１００）方向に配向されているため、その上に形
成されるＰｂＴｉＯ3 系もしくはＰｂ（Ｔｉ1-x Ｚ
ｒx ）Ｏ3 系強誘電体材料よりなる強誘電体薄膜も十分
な結晶性を有するように構成されているため、十分な強
誘電性を発揮し得る強誘電体薄膜素子を提供することが
可能となる。よって、本発明の強誘電体薄膜素子は、焦
電センサーや不揮発性メモリ等に好適に用いることがで
きる。
【００１２】
【実施例の説明】本発明の一実施例として、図１に示す
強誘電体薄膜素子１を以下の要領で作製した。なお、図
１において強誘電体薄膜素子１は、（１００）面のシリ
コン基板２上にＭｇＯ薄膜３、下部電極４、強誘電体薄
膜５及び上部電極６を形成した構造を有する。まず、
（１００）シリコン基板２上に、ＭｇＯ焼結体よりなる
ターゲットを用い、ＲＦマグネトロンスパッタリングに
より、厚み３０００ÅのＭｇＯ薄膜３を形成した。スパ
ッタリングの条件は以下の通りである。
強誘電体薄膜素子１を以下の要領で作製した。なお、図
１において強誘電体薄膜素子１は、（１００）面のシリ
コン基板２上にＭｇＯ薄膜３、下部電極４、強誘電体薄
膜５及び上部電極６を形成した構造を有する。まず、
（１００）シリコン基板２上に、ＭｇＯ焼結体よりなる
ターゲットを用い、ＲＦマグネトロンスパッタリングに
より、厚み３０００ÅのＭｇＯ薄膜３を形成した。スパ
ッタリングの条件は以下の通りである。
【００１３】ＭｇＯ薄膜形成時の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 基板温度…６００℃ スパッタリング時のガス圧…５×１０-3ｔｏｒｒ スパッタリングガス…Ａｒ及びＯ2 を容量比で１０対
１の割合で含む混合ガス ＲＦパワー…２００Ｗ スパッタリング時間…１２０分 なお、上記ＭｇＯ薄膜３の形成にあたっては、ターゲッ
トと基板との間の距離を１６０ｍｍとし、選択的に（１
００）配向させた。つぎに、上記ＭｇＯ薄膜３上に、下
部電極４として、厚み５０００ÅのＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系
合金薄膜をＲＦスパッタリングにより形成した。スパッ
タリングの条件は以下の通りである。
１の割合で含む混合ガス ＲＦパワー…２００Ｗ スパッタリング時間…１２０分 なお、上記ＭｇＯ薄膜３の形成にあたっては、ターゲッ
トと基板との間の距離を１６０ｍｍとし、選択的に（１
００）配向させた。つぎに、上記ＭｇＯ薄膜３上に、下
部電極４として、厚み５０００ÅのＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系
合金薄膜をＲＦスパッタリングにより形成した。スパッ
タリングの条件は以下の通りである。
【００１４】下部電極形成時の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 基板温度…４００℃ スパッタリング時のガス圧…１×１０-2ｔｏｒｒ スパッタリングガス…純Ａｒ ＲＦパワー…２００Ｗ スパッタリング時間…１０分 上記スパッタリングにより形成された下部電極４は、下
地のＭｇＯ薄膜が（１００）方向に配向されているた
め、（１００）方向に結晶配向されて形成された。次
に、上記下部電極４上に、ＰｂＴｉＯ3 系セラミックス
よりなる焼結体ターゲットを用い、ＲＦマグネトロンス
パッタにより厚み１００００Åの強誘電体薄膜５を形成
した。スパッタリング条件は以下の通りである。
地のＭｇＯ薄膜が（１００）方向に配向されているた
め、（１００）方向に結晶配向されて形成された。次
に、上記下部電極４上に、ＰｂＴｉＯ3 系セラミックス
よりなる焼結体ターゲットを用い、ＲＦマグネトロンス
パッタにより厚み１００００Åの強誘電体薄膜５を形成
した。スパッタリング条件は以下の通りである。
【００１５】強誘電体薄膜形成時の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 使用したターゲット…ＰｂＴｉＯ3 焼結体 基板温度…６００℃ スパッタリングガス圧…６×１０-2ｔｏｒｒ スパッタリングガス…Ａｒ及びＯ2 を容量比で２０対
１の割合で含有する混合ガス ＲＦパワー…２００Ｗ スパッタリング時間…１２０分
１の割合で含有する混合ガス ＲＦパワー…２００Ｗ スパッタリング時間…１２０分
【００１６】上記のようにして形成された強誘電体薄膜
５は、下部電極４の結晶配向性により（１１１）に結晶
配向していることがＸ線回折分析図により確かめられ
た。従って、形成された強誘電体薄膜５は、十分な強誘
電性を発揮し得るものであった。最後に、上記強誘電体
薄膜５上に、上部電極６を形成し、下部電極４及び上部
電極６により強誘電体薄膜５の特性を取出し得る強誘電
体薄膜素子１を得た。
５は、下部電極４の結晶配向性により（１１１）に結晶
配向していることがＸ線回折分析図により確かめられ
た。従って、形成された強誘電体薄膜５は、十分な強誘
電性を発揮し得るものであった。最後に、上記強誘電体
薄膜５上に、上部電極６を形成し、下部電極４及び上部
電極６により強誘電体薄膜５の特性を取出し得る強誘電
体薄膜素子１を得た。
【図１】本発明の一実施例にかかる強誘電体薄膜素子の
断面図。
断面図。
１…強誘電体薄膜素子 ２…シリコン基板 ３…ＭｇＯ薄膜 ４…下部電極 ５…強誘電体薄膜 ６…上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/792 (72)発明者 笠次 徹 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 （１００）面のシリコン基板と、 前記シリコン基板上に形成されており、かつ（１００）
方向に配向されたＭｇＯ薄膜と、 前記ＭｇＯ薄膜上に形成されており、かつ（１００）方
向に配向されたＮｉ−Ｃｒ−Ａｌ系合金薄膜もしくはＮ
ｉ−Ａｌ系合金薄膜よりなる下部電極と、 前記下部電極上に形成されており、かつ（１１１）方向
に配向されたＰｂＴｉＯ3 系またはＰｂ（Ｔｉ1-X Ｚｒ
x ）Ｏ3 系強誘電体材料よりなる強誘電体薄膜と、 前記強誘電体薄膜上に形成された上部電極とを備えるこ
とを特徴とする、強誘電体薄膜素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4077171A JPH05283756A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 強誘電体薄膜素子 |
| US08/039,842 US5449933A (en) | 1992-03-31 | 1993-03-30 | Ferroelectric thin film element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4077171A JPH05283756A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 強誘電体薄膜素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283756A true JPH05283756A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13626352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4077171A Pending JPH05283756A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 強誘電体薄膜素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5449933A (ja) |
| JP (1) | JPH05283756A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5507080A (en) * | 1993-12-07 | 1996-04-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing a capacitance sensor |
| US5612536A (en) * | 1994-02-07 | 1997-03-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film sensor element and method of manufacturing the same |
| CN104233169A (zh) * | 2014-07-22 | 2014-12-24 | 中国人民解放军装甲兵工程学院 | 气缸活塞组合件及其加工方法 |
| US9673381B2 (en) | 2014-07-22 | 2017-06-06 | Haidou WANG | Lead titanate coating and preparing method thereof |
| WO2018193825A1 (ja) * | 2017-04-17 | 2018-10-25 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 焦電センサ素子及びこれを用いた焦電センサ |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2924574B2 (ja) * | 1993-05-31 | 1999-07-26 | 富士ゼロックス株式会社 | 配向性強誘電体薄膜素子 |
| US5638252A (en) * | 1995-06-14 | 1997-06-10 | Hughes Aircraft Company | Electrical device and method utilizing a positive-temperature-coefficient ferroelectric capacitor |
| JP3373525B2 (ja) * | 1995-06-28 | 2003-02-04 | テルコーディア テクノロジーズ インコーポレイテッド | シリコン上に集積された多層強誘電体セルおよびペロブスカイト電子へテロ構造 |
| US5640042A (en) * | 1995-12-14 | 1997-06-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Thin film ferroelectric varactor |
| US5777356A (en) * | 1996-01-03 | 1998-07-07 | Bell Communications Research, Inc. | Platinum-free ferroelectric memory cell with intermetallic barrier layer and method of making same |
| KR20010013595A (ko) | 1997-06-09 | 2001-02-26 | 엔, 마이클 그로브 | 개선된 장벽 특성을 나타내는 결정 퍼로브스카이트강유전체 셀을 어닐링하는 방법 |
| JP4453830B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2010-04-21 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電素子およびその製造方法、インクジェット式記録ヘッド、並びに、インクジェットプリンタ |
| CN104101531B (zh) * | 2014-07-22 | 2016-10-05 | 中国人民解放军装甲兵工程学院 | 针对基体表面失效的感知系统 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61162369A (ja) * | 1985-01-10 | 1986-07-23 | Mitsubishi Electric Corp | サ−マルヘツド |
| JP2948836B2 (ja) * | 1989-09-22 | 1999-09-13 | オリンパス光学工業株式会社 | 強誘電体素子 |
| JP2847680B2 (ja) * | 1990-03-26 | 1999-01-20 | 株式会社村田製作所 | セラミック電子部品及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP4077171A patent/JPH05283756A/ja active Pending
-
1993
- 1993-03-30 US US08/039,842 patent/US5449933A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5507080A (en) * | 1993-12-07 | 1996-04-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing a capacitance sensor |
| US5612536A (en) * | 1994-02-07 | 1997-03-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film sensor element and method of manufacturing the same |
| US6105225A (en) * | 1994-02-07 | 2000-08-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing a thin film sensor element |
| CN104233169A (zh) * | 2014-07-22 | 2014-12-24 | 中国人民解放军装甲兵工程学院 | 气缸活塞组合件及其加工方法 |
| US9673381B2 (en) | 2014-07-22 | 2017-06-06 | Haidou WANG | Lead titanate coating and preparing method thereof |
| WO2018193825A1 (ja) * | 2017-04-17 | 2018-10-25 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 焦電センサ素子及びこれを用いた焦電センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5449933A (en) | 1995-09-12 |
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