JPH05331636A - 強誘電体薄膜の形成方法 - Google Patents
強誘電体薄膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH05331636A JPH05331636A JP14074692A JP14074692A JPH05331636A JP H05331636 A JPH05331636 A JP H05331636A JP 14074692 A JP14074692 A JP 14074692A JP 14074692 A JP14074692 A JP 14074692A JP H05331636 A JPH05331636 A JP H05331636A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- substrate
- growth
- formation
- phase
- 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
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．１）薄膜を気相成長させる際、パイロクロ
ア相の形成を防止する。 【構成】 主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．１）で示されるペロブスカイト型結晶構造
からなる強誘電体薄膜を気相成長法によって基板に成長
させる際、特に成長初期時に過剰なＰｂもしくはＰｂの
酸化物を基板に供給するようにする。成長初期時の薄膜
はその後に成長する薄膜に比べてより多量のＰｂもしく
はＰｂの酸化物を必要とするが、この条件が満たされる
のでパイロクロア相は形成されず、ペロブスカイト相の
みが形成される。
3 （ｘ＞０．１）薄膜を気相成長させる際、パイロクロ
ア相の形成を防止する。 【構成】 主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．１）で示されるペロブスカイト型結晶構造
からなる強誘電体薄膜を気相成長法によって基板に成長
させる際、特に成長初期時に過剰なＰｂもしくはＰｂの
酸化物を基板に供給するようにする。成長初期時の薄膜
はその後に成長する薄膜に比べてより多量のＰｂもしく
はＰｂの酸化物を必要とするが、この条件が満たされる
のでパイロクロア相は形成されず、ペロブスカイト相の
みが形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種電子デバイスに適
用される主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx）Ｏ3 （ｘ
＞０．９）で示されるペロブスカイト型結晶構造からな
る強誘電体薄膜の形成方法に関する。
用される主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx）Ｏ3 （ｘ
＞０．９）で示されるペロブスカイト型結晶構造からな
る強誘電体薄膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．９）で示されるペロブスカイト型結晶構造
からなる強誘電型薄膜はその強誘電特性を生かして、強
誘電体メモリ素子，焦電型赤外線検出器，圧電素子，電
気光学素子等の各種の電子デバイスに適用されている。
3 （ｘ＞０．９）で示されるペロブスカイト型結晶構造
からなる強誘電型薄膜はその強誘電特性を生かして、強
誘電体メモリ素子，焦電型赤外線検出器，圧電素子，電
気光学素子等の各種の電子デバイスに適用されている。
【０００３】このような強誘電体薄膜を形成する方法と
しては、主として高周波スパッタリング法が用いられて
いる。例えば特公昭５９−３８１６９号公報に示される
ように、ターゲット材料としてＰｂＯとＴｉＯ2 との混
合粉末を用いて、基板上にＰｂＴｉＯ3 薄膜を高周波ス
パッタリング法によって成長させることが知られてい
る。また、特開平１−９３０８８号公報に示されるよう
に、マルチカソードを備えて各々にターゲット材料とし
てＰｂとＴｉを用いて、基板上にＰｂＴｉＯ3 薄膜を高
周波スパッタリング法によって成長させることが知られ
ている。
しては、主として高周波スパッタリング法が用いられて
いる。例えば特公昭５９−３８１６９号公報に示される
ように、ターゲット材料としてＰｂＯとＴｉＯ2 との混
合粉末を用いて、基板上にＰｂＴｉＯ3 薄膜を高周波ス
パッタリング法によって成長させることが知られてい
る。また、特開平１−９３０８８号公報に示されるよう
に、マルチカソードを備えて各々にターゲット材料とし
てＰｂとＴｉを用いて、基板上にＰｂＴｉＯ3 薄膜を高
周波スパッタリング法によって成長させることが知られ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来の強誘電
体薄膜の形成方法では、強誘電体薄膜の成長時に強誘電
性を示すペロブスカイト相以外に、常誘電性を示すパイ
ロクロア相が形成され易いという問題がある。
体薄膜の形成方法では、強誘電体薄膜の成長時に強誘電
性を示すペロブスカイト相以外に、常誘電性を示すパイ
ロクロア相が形成され易いという問題がある。
【０００５】このため強誘電特性が失われてしまうこと
が多いので、各種電子デバイスに適用するのが困難とな
る。この不要なパイロクロア相が形成される原因は現在
のところ明確には解明されていない。このため、従来に
おいては、用いる基板の種類に応じて薄膜成長時の基板
温度を調整したり、成膜後に熱処理を行う等の対策を施
しているが、十分な成果は得られていない。また、この
ような対策を施すことは煩雑な操作が必要となる。
が多いので、各種電子デバイスに適用するのが困難とな
る。この不要なパイロクロア相が形成される原因は現在
のところ明確には解明されていない。このため、従来に
おいては、用いる基板の種類に応じて薄膜成長時の基板
温度を調整したり、成膜後に熱処理を行う等の対策を施
しているが、十分な成果は得られていない。また、この
ような対策を施すことは煩雑な操作が必要となる。
【０００６】本発明は以上のような問題に対処してなさ
れたもので、煩雑な操作を不要にして薄膜成長時のパイ
ロクロア相の形成を防止するようにした強誘電体薄膜の
形成方法を提供することを目的とするものである。
れたもので、煩雑な操作を不要にして薄膜成長時のパイ
ロクロア相の形成を防止するようにした強誘電体薄膜の
形成方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3
（ｘ＞０．９）で示されるペロブスカイト型結晶構造か
らなる強誘電体薄膜を気相法によって所定の基板上に成
長させる際に、前記強誘電体薄膜の成長初期時に過剰な
ＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給することを特徴
とするものである。
に本発明は、主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3
（ｘ＞０．９）で示されるペロブスカイト型結晶構造か
らなる強誘電体薄膜を気相法によって所定の基板上に成
長させる際に、前記強誘電体薄膜の成長初期時に過剰な
ＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給することを特徴
とするものである。
【０００８】
【作用】本発明者の実験結果によれば、特に成長初期時
の薄膜はその後に成長する薄膜に比べてより多量の組成
原料を必要とし、この条件が満たされない場合はパイロ
クロア相が形成され易いことがわかった。従って、主た
る組成がＰｂ（Ｚｒ1-xＴｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．９）で
示されるペロブスカイト型結晶構造からなる強誘電体薄
膜を気相法によって基板に成長させる際、特に成長初期
時に過剰なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給する
ことにより、前記実験結果に沿った有効な対策を施すこ
とができるようになるので、パイロクロア相の形成を防
止することができる。
の薄膜はその後に成長する薄膜に比べてより多量の組成
原料を必要とし、この条件が満たされない場合はパイロ
クロア相が形成され易いことがわかった。従って、主た
る組成がＰｂ（Ｚｒ1-xＴｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．９）で
示されるペロブスカイト型結晶構造からなる強誘電体薄
膜を気相法によって基板に成長させる際、特に成長初期
時に過剰なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給する
ことにより、前記実験結果に沿った有効な対策を施すこ
とができるようになるので、パイロクロア相の形成を防
止することができる。
【０００９】
【実施例】先ず、実施例の説明に先立って本発明者の実
験結果について説明する。
験結果について説明する。
【００１０】主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3
（ｘ＞０．９）薄膜を気相法によって成長させる場合の
薄膜の結晶性に及ぼす薄膜組成の影響について調べた。
その結果次の事実が判明した。
（ｘ＞０．９）薄膜を気相法によって成長させる場合の
薄膜の結晶性に及ぼす薄膜組成の影響について調べた。
その結果次の事実が判明した。
【００１１】すなわち、通常の薄膜成長技術において
は、薄膜成長の初めから終りまで化学量論比に基いて一
定の比率で金属元素あるいはその酸化物等の組成原料を
基板に供給して薄膜を成長させているが、この場合前記
組成の薄膜成長中に供給されるＰｂ量が不足すると、薄
膜はパイロクロア相が主体となる。図４はこの様子を説
明する薄膜のＸ線回折パターンで、横軸はＸ線回折角
（２θ）、縦軸はＸ線強度（ＣＰＳ：Count Per Secon
d）を示しており、乃至はＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx）Ｏ
3 （ｘ＞０．９）薄膜において、金属元素としてのＰｂ
の平均組成が各々異なる５種類のサンプルを示してい
る。
は、薄膜成長の初めから終りまで化学量論比に基いて一
定の比率で金属元素あるいはその酸化物等の組成原料を
基板に供給して薄膜を成長させているが、この場合前記
組成の薄膜成長中に供給されるＰｂ量が不足すると、薄
膜はパイロクロア相が主体となる。図４はこの様子を説
明する薄膜のＸ線回折パターンで、横軸はＸ線回折角
（２θ）、縦軸はＸ線強度（ＣＰＳ：Count Per Secon
d）を示しており、乃至はＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx）Ｏ
3 （ｘ＞０．９）薄膜において、金属元素としてのＰｂ
の平均組成が各々異なる５種類のサンプルを示してい
る。
【００１２】すなわち、Ｐｂの平均組成がは１．２
９，は１．２１，は１．１２，は１．０６，は
０．８３の各サンプルを示している。図４から明らかな
ように、Ｐｂの平均組成の少ないサンプルほどパイロク
ロア相が形成され易くなる。このようなパイロクロア相
形成を防止するには、化学量論比より一定以上のＰｂ成
分を薄膜中に含ませる必要があることがわかった。
９，は１．２１，は１．１２，は１．０６，は
０．８３の各サンプルを示している。図４から明らかな
ように、Ｐｂの平均組成の少ないサンプルほどパイロク
ロア相が形成され易くなる。このようなパイロクロア相
形成を防止するには、化学量論比より一定以上のＰｂ成
分を薄膜中に含ませる必要があることがわかった。
【００１３】しかしこのように化学量論比より過剰なＰ
ｂを薄膜中に含ませると、例えペロブスカイト相だけの
薄膜が得られたとしても、過剰なＰｂは薄膜に欠陥を発
生させるように働くため、強誘電体特性を劣化させるこ
とになるので望ましくない。
ｂを薄膜中に含ませると、例えペロブスカイト相だけの
薄膜が得られたとしても、過剰なＰｂは薄膜に欠陥を発
生させるように働くため、強誘電体特性を劣化させるこ
とになるので望ましくない。
【００１４】そこで、なぜ薄膜中にＰｂ量が不足すると
パイロクロア相が形成されてしまうのか、その原因を詳
細に調べた。その結果、成長初期時の薄膜はその後に成
長する薄膜に比べて、著しくＰｂ量が不足しており、こ
のため特に成長初期時の薄膜にパイロクロア相が形成さ
れ易くなること、及び一度パイロクロア相が形成されて
しまうと、その後に成長する薄膜もペロブスカイト相で
なくパイロクロア相に形成されてしまうことがわかっ
た。
パイロクロア相が形成されてしまうのか、その原因を詳
細に調べた。その結果、成長初期時の薄膜はその後に成
長する薄膜に比べて、著しくＰｂ量が不足しており、こ
のため特に成長初期時の薄膜にパイロクロア相が形成さ
れ易くなること、及び一度パイロクロア相が形成されて
しまうと、その後に成長する薄膜もペロブスカイト相で
なくパイロクロア相に形成されてしまうことがわかっ
た。
【００１５】従って、薄膜を形成する場合、特に成長初
期時に過剰なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給す
ることにより、パイロクロア相の形成を防止してペロブ
スカイト相のみを形成することが可能となる。
期時に過剰なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給す
ることにより、パイロクロア相の形成を防止してペロブ
スカイト相のみを形成することが可能となる。
【００１６】以下このような実験結果に基づく本発明の
実施例を説明する。
実施例を説明する。
【００１７】図１は本発明の強誘電体薄膜の形成方法を
実施するために用いられる高周波スパッタリング装置を
示すもので、１は真空容器，２，３，４は各々第１のマ
グネトロンカソード，第２のマグネトロンカソード，第
３のマグネトロンカソードで、これら第１乃至第３のマ
グネトロンカソード２，３，４にはターゲット材料とし
てそれぞれＰｂ，Ｚｒ及びＴｉＯ2 が装着される。
実施するために用いられる高周波スパッタリング装置を
示すもので、１は真空容器，２，３，４は各々第１のマ
グネトロンカソード，第２のマグネトロンカソード，第
３のマグネトロンカソードで、これら第１乃至第３のマ
グネトロンカソード２，３，４にはターゲット材料とし
てそれぞれＰｂ，Ｚｒ及びＴｉＯ2 が装着される。
【００１８】５，６，７は各々第１乃至第３の高周波電
源で、それぞれ第１乃至第３のマグネトロンカソード
２，３，４に接続されて各々を高周波電力により駆動す
るためのものである。８は基板ホルダー，９は基板ホル
ダー８に設けられているヒーター，１０は基板ホルダー
８に回転可能に装着された例えばＭｇＯ単結晶からなる
基板，１１は各マグネトロンカソード２，３，４と基板
１０との間に移動可能に配置されたシャッター，１２は
電源，１３は供給バルブ，１４は排気バルブである。
源で、それぞれ第１乃至第３のマグネトロンカソード
２，３，４に接続されて各々を高周波電力により駆動す
るためのものである。８は基板ホルダー，９は基板ホル
ダー８に設けられているヒーター，１０は基板ホルダー
８に回転可能に装着された例えばＭｇＯ単結晶からなる
基板，１１は各マグネトロンカソード２，３，４と基板
１０との間に移動可能に配置されたシャッター，１２は
電源，１３は供給バルブ，１４は排気バルブである。
【００１９】次にこのような高周波スパッタリング装置
を用いて、主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．９）で示されるペロブスカイト型結晶構造
からなる強誘電体薄膜の形成方法を説明する。
を用いて、主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．９）で示されるペロブスカイト型結晶構造
からなる強誘電体薄膜の形成方法を説明する。
【００２０】先ず、予めシャッター１１で各マグネトロ
ンカソード２，３，４を覆った状態で真空容器１内を約
１０-4Ｐａ以下に排気した後、電源１２によってヒータ
ー９に通電して基板ホルダー８上の基板１０を約６５０
℃に加熱する。以後基板１０はこの温度を維持する。次
に、基板１０の温度が安定した後、供給バルブ１３を開
放して真空容器１内にＡｒとＯ2 との混合ガスからなる
スパッターガスを約３０ｓｃｃｍ流入させて、排気バル
ブ１４を調整して真空容器１内を約２Ｐａに保持する。
ンカソード２，３，４を覆った状態で真空容器１内を約
１０-4Ｐａ以下に排気した後、電源１２によってヒータ
ー９に通電して基板ホルダー８上の基板１０を約６５０
℃に加熱する。以後基板１０はこの温度を維持する。次
に、基板１０の温度が安定した後、供給バルブ１３を開
放して真空容器１内にＡｒとＯ2 との混合ガスからなる
スパッターガスを約３０ｓｃｃｍ流入させて、排気バル
ブ１４を調整して真空容器１内を約２Ｐａに保持する。
【００２１】次に、図示しない回転源によって基板ホル
ダー８を回転させた後、各高周波電源５，６，７によっ
て各マグネトロンカソード２，３，４を駆動する。例え
ば第１のマグネトロンカソード２に２４０Ｗ，第２のマ
グネトロンカソード３に１６０Ｗ，第３のマグネトロン
カソード４に４００Ｗの高周波電力を印加する。これに
よって各マグネトロンカソード２，３，４上のターゲッ
ト材料としてのＰｂ，Ｚｒ，ＴｉＯ2 は蒸発させられ
る。
ダー８を回転させた後、各高周波電源５，６，７によっ
て各マグネトロンカソード２，３，４を駆動する。例え
ば第１のマグネトロンカソード２に２４０Ｗ，第２のマ
グネトロンカソード３に１６０Ｗ，第３のマグネトロン
カソード４に４００Ｗの高周波電力を印加する。これに
よって各マグネトロンカソード２，３，４上のターゲッ
ト材料としてのＰｂ，Ｚｒ，ＴｉＯ2 は蒸発させられ
る。
【００２２】続いて、シャッター１１を各マグネトロン
カソード２，３，４上から回転させることにより移動さ
せると、蒸発した各ターゲット材料は基板１０上に付着
するのでＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．９）薄
膜が成長を開始する。このときＰｂを装着した第１のマ
グネトロンカソード２には高めの高周波電力を印加して
いるので、Ｐｂは過剰に蒸発されて基板１０上に付着す
る。
カソード２，３，４上から回転させることにより移動さ
せると、蒸発した各ターゲット材料は基板１０上に付着
するのでＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．９）薄
膜が成長を開始する。このときＰｂを装着した第１のマ
グネトロンカソード２には高めの高周波電力を印加して
いるので、Ｐｂは過剰に蒸発されて基板１０上に付着す
る。
【００２３】この状態で、約５０オングストローム以下
の膜厚に相当した時間だけ薄膜を成長させた後、第１の
マグネトロンカソード２に印加する高周波電力を１８０
Ｗに低下させ、以後所定の膜厚になるまで基板１０上に
薄膜の成長を継続する。所定の膜厚が得られたら各高周
波電源５，６，７及び電源１２による通電を停止する。
なお、第１のマグネトロンカソード２の高周波電力を途
中で２４０Ｗから１８０Ｗに低下しないで、そのまま薄
膜成長を継続した場合は、薄膜の平均組成は、Ｐｂ量が
化学量論比に対し約３０％過剰になってしまう不具合が
生じる。
の膜厚に相当した時間だけ薄膜を成長させた後、第１の
マグネトロンカソード２に印加する高周波電力を１８０
Ｗに低下させ、以後所定の膜厚になるまで基板１０上に
薄膜の成長を継続する。所定の膜厚が得られたら各高周
波電源５，６，７及び電源１２による通電を停止する。
なお、第１のマグネトロンカソード２の高周波電力を途
中で２４０Ｗから１８０Ｗに低下しないで、そのまま薄
膜成長を継続した場合は、薄膜の平均組成は、Ｐｂ量が
化学量論比に対し約３０％過剰になってしまう不具合が
生じる。
【００２４】図２は、以上のような本発明実施例によっ
て得られたＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．９）
薄膜のＸ線回折パターンを示すものである。なお、薄膜
は２，０００オングストロームに成長させた例で示して
いる。図２から明らかなように、Ｘ線回折角の全範囲に
わたってペロブスカイト相のみが形成され、パイロクロ
ア相は形成されていないことが確認できた。これによっ
て強誘電特性に優れた薄膜を得ることができる。なお、
中央部左側のパターンは基板１０の回折によるパターン
であり、このパターンは薄膜の評価には関与しない。
て得られたＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．９）
薄膜のＸ線回折パターンを示すものである。なお、薄膜
は２，０００オングストロームに成長させた例で示して
いる。図２から明らかなように、Ｘ線回折角の全範囲に
わたってペロブスカイト相のみが形成され、パイロクロ
ア相は形成されていないことが確認できた。これによっ
て強誘電特性に優れた薄膜を得ることができる。なお、
中央部左側のパターンは基板１０の回折によるパターン
であり、このパターンは薄膜の評価には関与しない。
【００２５】次に、本発明実施例のように薄膜成長初期
時に過剰なＰｂを蒸発させないで、化学量論比に基いて
のみ薄膜を成長させた比較例（従来例）について説明す
る。
時に過剰なＰｂを蒸発させないで、化学量論比に基いて
のみ薄膜を成長させた比較例（従来例）について説明す
る。
【００２６】この場合は、Ｐｂが装着されている第１の
マグネトロンカソード２に対しては、Ｚｒが装着されて
いる第２のマグネトロンカソード３に対する高周波電力
１６０Ｗに近似した１８０Ｗを印加した状態で、本実施
例に準じて、始めから終りまで一定の比率でＰｂを蒸発
させて薄膜の成長を行わせる。所定の膜厚になるまで成
長を継続することにより、基板１０上には、平均組成が
Ｐｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx）Ｏ3 （ｘ＝０．６）となる化学
量論比組成、すなわちＰｂと（Ｚｒ＋Ｔｉ）とのモル比
が１：１の薄膜が形成される。
マグネトロンカソード２に対しては、Ｚｒが装着されて
いる第２のマグネトロンカソード３に対する高周波電力
１６０Ｗに近似した１８０Ｗを印加した状態で、本実施
例に準じて、始めから終りまで一定の比率でＰｂを蒸発
させて薄膜の成長を行わせる。所定の膜厚になるまで成
長を継続することにより、基板１０上には、平均組成が
Ｐｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx）Ｏ3 （ｘ＝０．６）となる化学
量論比組成、すなわちＰｂと（Ｚｒ＋Ｔｉ）とのモル比
が１：１の薄膜が形成される。
【００２７】図３は以上の方法で得られたＰｂ（Ｚｒ
1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＝０．６）薄膜のＸ線回折パター
ンを示すものである。薄膜は２，０００オングストロー
ムに成長させた例で示している。図３から明らかなよう
に、この方法で成長させた薄膜には、Ｘ線回折角３５度
及び７３度付近にパイロクロア相が発生しており、パイ
ロクロア相とペロブスカイト相とが混在しているのが確
認された。
1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＝０．６）薄膜のＸ線回折パター
ンを示すものである。薄膜は２，０００オングストロー
ムに成長させた例で示している。図３から明らかなよう
に、この方法で成長させた薄膜には、Ｘ線回折角３５度
及び７３度付近にパイロクロア相が発生しており、パイ
ロクロア相とペロブスカイト相とが混在しているのが確
認された。
【００２８】このように本実施例によれば、Ｐｂ（Ｚｒ
1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．９）薄膜を成長させる際、
成長初期時に過剰なＰｂを基板に供給するようにしたの
で、ペロブスカイト相のみを形成することができ、パイ
ロクロア相の形成を防止することができる。これによっ
て、従来のように基板温度を調整したり、成膜後に熱処
理を行う等の煩雑な操作を不要にして、薄膜成長時のパ
イロクロア相の形成を防止することができる。
1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．９）薄膜を成長させる際、
成長初期時に過剰なＰｂを基板に供給するようにしたの
で、ペロブスカイト相のみを形成することができ、パイ
ロクロア相の形成を防止することができる。これによっ
て、従来のように基板温度を調整したり、成膜後に熱処
理を行う等の煩雑な操作を不要にして、薄膜成長時のパ
イロクロア相の形成を防止することができる。
【００２９】なお、本実施例ではターゲット材料を複数
用いた多元スパッタリング法によって薄膜成長を行った
例で示したが、過剰なＰｂ量を基板に供給できるような
方法であれば、それに限らず多元蒸着法，ＣＶＤ法等の
他の気相成長法で行っても同様な効果を得ることができ
る。また基板の材料としてもＭｇＯ単結晶以外に、石
英，白金等の他の材料を用いることができる。さらに本
発明は、例えばＬａ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｎ，Ｍｎ等の添加
物が微量含まれるようなＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．９）薄膜の形成に適用しても同様な効果を
得ることができる。
用いた多元スパッタリング法によって薄膜成長を行った
例で示したが、過剰なＰｂ量を基板に供給できるような
方法であれば、それに限らず多元蒸着法，ＣＶＤ法等の
他の気相成長法で行っても同様な効果を得ることができ
る。また基板の材料としてもＭｇＯ単結晶以外に、石
英，白金等の他の材料を用いることができる。さらに本
発明は、例えばＬａ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｎ，Ｍｎ等の添加
物が微量含まれるようなＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．９）薄膜の形成に適用しても同様な効果を
得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、主た
る組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3（ｘ＞０．９）で
示されるペロブスカイト型結晶構造からなる強誘電体薄
膜を気相法によって基板に成長させる際、特に成長初期
時に過剰なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給する
ようにしたので、パイロクロア相の形成を防止すること
ができる。
る組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3（ｘ＞０．９）で
示されるペロブスカイト型結晶構造からなる強誘電体薄
膜を気相法によって基板に成長させる際、特に成長初期
時に過剰なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給する
ようにしたので、パイロクロア相の形成を防止すること
ができる。
【図１】本発明の強誘電体薄膜の形成方法の実施に用い
られる高周波スパッタリング装置を示す構成図である。
られる高周波スパッタリング装置を示す構成図である。
【図２】本発明実施例によって得られた薄膜のＸ線回折
パターンである。
パターンである。
【図３】従来例によって得られた薄膜のＸ線回折パター
ンである。
ンである。
【図４】本発明の原理を示すための薄膜のＸ線回折パタ
ーンである。
ーンである。
１ 真空容器 ２，３，４ マグネトロンカソード ５，６，７ 高周波電源 ８ 基板ホルダー ９ ヒータ １０ 基板 １１ シャッター
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年２月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 強誘電体薄膜の形成方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種電子デバイスに適
用される主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx）Ｏ3 （ｘ
＞０．１）で示されるペロブスカイト型結晶構造からな
る強誘電体薄膜の形成方法に関する。
用される主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx）Ｏ3 （ｘ
＞０．１）で示されるペロブスカイト型結晶構造からな
る強誘電体薄膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．１）で示されるペロブスカイト型結晶構造
からなる強誘電型薄膜はその強誘電特性を生かして、強
誘電体メモリ素子，焦電型赤外線検出器，圧電素子，電
気光学素子等の各種の電子デバイスに適用されている。
3 （ｘ＞０．１）で示されるペロブスカイト型結晶構造
からなる強誘電型薄膜はその強誘電特性を生かして、強
誘電体メモリ素子，焦電型赤外線検出器，圧電素子，電
気光学素子等の各種の電子デバイスに適用されている。
【０００３】このような強誘電体薄膜を形成する方法と
しては、主として高周波スパッタリング法が用いられて
いる。例えば特公昭５９−３８１６９号公報に示される
ように、ターゲット材料としてＰｂＯとＴｉＯ2 との混
合粉末を用いて、基板上にＰｂＴｉＯ3 薄膜を高周波ス
パッタリング法によって成長させることが知られてい
る。また、特開平１−９３０８８号公報に示されるよう
に、マルチカソードを備えて各々にターゲット材料とし
てＰｂとＴｉを用いて、基板上にＰｂＴｉＯ3 薄膜を高
周波スパッタリング法によって成長させることが知られ
ている。
しては、主として高周波スパッタリング法が用いられて
いる。例えば特公昭５９−３８１６９号公報に示される
ように、ターゲット材料としてＰｂＯとＴｉＯ2 との混
合粉末を用いて、基板上にＰｂＴｉＯ3 薄膜を高周波ス
パッタリング法によって成長させることが知られてい
る。また、特開平１−９３０８８号公報に示されるよう
に、マルチカソードを備えて各々にターゲット材料とし
てＰｂとＴｉを用いて、基板上にＰｂＴｉＯ3 薄膜を高
周波スパッタリング法によって成長させることが知られ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来の強誘電
体薄膜の形成方法では、強誘電体薄膜の成長時に強誘電
性を示すペロブスカイト相以外に、常誘電性を示すパイ
ロクロア相が形成され易いという問題がある。
体薄膜の形成方法では、強誘電体薄膜の成長時に強誘電
性を示すペロブスカイト相以外に、常誘電性を示すパイ
ロクロア相が形成され易いという問題がある。
【０００５】このため強誘電特性が失われてしまうこと
が多いので、各種電子デバイスに適用するのが困難とな
る。この不要なパイロクロア相が形成される原因は現在
のところ明確には解明されていない。このため、従来に
おいては、用いる基板の種類に応じて薄膜成長時の基板
温度を調整したり、成膜後に熱処理を行う等の対策を施
しているが、十分な成果は得られていない。また、この
ような対策を施すことは煩雑な操作が必要となる。
が多いので、各種電子デバイスに適用するのが困難とな
る。この不要なパイロクロア相が形成される原因は現在
のところ明確には解明されていない。このため、従来に
おいては、用いる基板の種類に応じて薄膜成長時の基板
温度を調整したり、成膜後に熱処理を行う等の対策を施
しているが、十分な成果は得られていない。また、この
ような対策を施すことは煩雑な操作が必要となる。
【０００６】本発明は以上のような問題に対処してなさ
れたもので、煩雑な操作を不要にして薄膜成長時のパイ
ロクロア相の形成を防止するようにした強誘電体薄膜の
形成方法を提供することを目的とするものである。
れたもので、煩雑な操作を不要にして薄膜成長時のパイ
ロクロア相の形成を防止するようにした強誘電体薄膜の
形成方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3
（ｘ＞０．１）で示されるペロブスカイト型結晶構造か
らなる強誘電体薄膜を気相法によって所定の基板上に成
長させる際に、前記強誘電体薄膜の成長初期時に過剰な
ＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給することを特徴
とするものである。
に本発明は、主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3
（ｘ＞０．１）で示されるペロブスカイト型結晶構造か
らなる強誘電体薄膜を気相法によって所定の基板上に成
長させる際に、前記強誘電体薄膜の成長初期時に過剰な
ＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給することを特徴
とするものである。
【０００８】
【作用】本発明者の実験結果によれば、特に成長初期時
の薄膜はその後に成長する薄膜に比べてより多量の組成
原料を必要とし、この条件が満たされない場合はパイロ
クロア相が形成され易いことがわかった。従って、主た
る組成がＰｂ（Ｚｒ1-xＴｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．１）で
示されるペロブスカイト型結晶構造からなる強誘電体薄
膜を気相法によって基板に成長させる際、特に成長初期
時に過剰なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給する
ことにより、前記実験結果に沿った有効な対策を施すこ
とができるようになるので、パイロクロア相の形成を防
止することができる。
の薄膜はその後に成長する薄膜に比べてより多量の組成
原料を必要とし、この条件が満たされない場合はパイロ
クロア相が形成され易いことがわかった。従って、主た
る組成がＰｂ（Ｚｒ1-xＴｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．１）で
示されるペロブスカイト型結晶構造からなる強誘電体薄
膜を気相法によって基板に成長させる際、特に成長初期
時に過剰なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給する
ことにより、前記実験結果に沿った有効な対策を施すこ
とができるようになるので、パイロクロア相の形成を防
止することができる。
【０００９】
【実施例】先ず、実施例の説明に先立って本発明者の実
験結果について説明する。
験結果について説明する。
【００１０】主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3
（ｘ＞０．１）薄膜を気相法によって成長させる場合の
薄膜の結晶性に及ぼす薄膜組成の影響について調べた。
その結果次の事実が判明した。
（ｘ＞０．１）薄膜を気相法によって成長させる場合の
薄膜の結晶性に及ぼす薄膜組成の影響について調べた。
その結果次の事実が判明した。
【００１１】すなわち、通常の薄膜成長技術において
は、薄膜成長の初めから終りまで化学量論比に基いて一
定の比率で金属元素あるいはその酸化物等の組成原料を
基板に供給して薄膜を成長させているが、この場合前記
組成の薄膜成長中に供給されるＰｂ量が不足すると、薄
膜はパイロクロア相が主体となる。図４はこの様子を説
明する薄膜のＸ線回折パターンで、横軸はＸ線回折角
（２θ）、縦軸はＸ線強度（ＣＰＳ：Count Per Secon
d）を示しており、乃至はＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx）Ｏ
3 （ｘ＞０．１）薄膜において、金属元素としてのＰｂ
の平均組成が各々異なる５種類のサンプルを示してい
る。
は、薄膜成長の初めから終りまで化学量論比に基いて一
定の比率で金属元素あるいはその酸化物等の組成原料を
基板に供給して薄膜を成長させているが、この場合前記
組成の薄膜成長中に供給されるＰｂ量が不足すると、薄
膜はパイロクロア相が主体となる。図４はこの様子を説
明する薄膜のＸ線回折パターンで、横軸はＸ線回折角
（２θ）、縦軸はＸ線強度（ＣＰＳ：Count Per Secon
d）を示しており、乃至はＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx）Ｏ
3 （ｘ＞０．１）薄膜において、金属元素としてのＰｂ
の平均組成が各々異なる５種類のサンプルを示してい
る。
【００１２】すなわち、Ｐｂの平均組成がは１．２
９，は１．２１，は１．１２，は１．０６，は
０．８３の各サンプルを示している。図４から明らかな
ように、Ｐｂの平均組成の少ないサンプルほどパイロク
ロア相が形成され易くなる。このようなパイロクロア相
形成を防止するには、化学量論比より一定以上のＰｂ成
分を薄膜中に含ませる必要があることがわかった。
９，は１．２１，は１．１２，は１．０６，は
０．８３の各サンプルを示している。図４から明らかな
ように、Ｐｂの平均組成の少ないサンプルほどパイロク
ロア相が形成され易くなる。このようなパイロクロア相
形成を防止するには、化学量論比より一定以上のＰｂ成
分を薄膜中に含ませる必要があることがわかった。
【００１３】しかしこのように化学量論比より過剰なＰ
ｂを薄膜中に含ませると、例えペロブスカイト相だけの
薄膜が得られたとしても、過剰なＰｂは薄膜に欠陥を発
生させるように働くため、強誘電体特性を劣化させるこ
とになるので望ましくない。
ｂを薄膜中に含ませると、例えペロブスカイト相だけの
薄膜が得られたとしても、過剰なＰｂは薄膜に欠陥を発
生させるように働くため、強誘電体特性を劣化させるこ
とになるので望ましくない。
【００１４】そこで、なぜ薄膜中にＰｂ量が不足すると
パイロクロア相が形成されてしまうのか、その原因を詳
細に調べた。その結果、成長初期時の薄膜はその後に成
長する薄膜に比べて、著しくＰｂ量が不足しており、こ
のため特に成長初期時の薄膜にパイロクロア相が形成さ
れ易くなること、及び一度パイロクロア相が形成されて
しまうと、その後に成長する薄膜もペロブスカイト相で
なくパイロクロア相に形成されてしまうことがわかっ
た。
パイロクロア相が形成されてしまうのか、その原因を詳
細に調べた。その結果、成長初期時の薄膜はその後に成
長する薄膜に比べて、著しくＰｂ量が不足しており、こ
のため特に成長初期時の薄膜にパイロクロア相が形成さ
れ易くなること、及び一度パイロクロア相が形成されて
しまうと、その後に成長する薄膜もペロブスカイト相で
なくパイロクロア相に形成されてしまうことがわかっ
た。
【００１５】従って、薄膜を形成する場合、特に成長初
期時に過剰なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給す
ることにより、パイロクロア相の形成を防止してペロブ
スカイト相のみを形成することが可能となる。
期時に過剰なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給す
ることにより、パイロクロア相の形成を防止してペロブ
スカイト相のみを形成することが可能となる。
【００１６】以下このような実験結果に基づく本発明の
実施例を説明する。
実施例を説明する。
【００１７】図１は本発明の強誘電体薄膜の形成方法を
実施するために用いられる高周波スパッタリング装置を
示すもので、１は真空容器，２，３，４は各々第１のマ
グネトロンカソード，第２のマグネトロンカソード，第
３のマグネトロンカソードで、これら第１乃至第３のマ
グネトロンカソード２，３，４にはターゲット材料とし
てそれぞれＰｂ，Ｚｒ及びＴｉＯ2 が装着される。
実施するために用いられる高周波スパッタリング装置を
示すもので、１は真空容器，２，３，４は各々第１のマ
グネトロンカソード，第２のマグネトロンカソード，第
３のマグネトロンカソードで、これら第１乃至第３のマ
グネトロンカソード２，３，４にはターゲット材料とし
てそれぞれＰｂ，Ｚｒ及びＴｉＯ2 が装着される。
【００１８】５，６，７は各々第１乃至第３の高周波電
源で、それぞれ第１乃至第３のマグネトロンカソード
２，３，４に接続されて各々を高周波電力により駆動す
るためのものである。８は基板ホルダー，９は基板ホル
ダー８に設けられているヒーター，１０は基板ホルダー
８に回転可能に装着された例えばＭｇＯ単結晶からなる
基板，１１は各マグネトロンカソード２，３，４と基板
１０との間に移動可能に配置されたシャッター，１２は
電源，１３は供給バルブ，１４は排気バルブである。
源で、それぞれ第１乃至第３のマグネトロンカソード
２，３，４に接続されて各々を高周波電力により駆動す
るためのものである。８は基板ホルダー，９は基板ホル
ダー８に設けられているヒーター，１０は基板ホルダー
８に回転可能に装着された例えばＭｇＯ単結晶からなる
基板，１１は各マグネトロンカソード２，３，４と基板
１０との間に移動可能に配置されたシャッター，１２は
電源，１３は供給バルブ，１４は排気バルブである。
【００１９】次にこのような高周波スパッタリング装置
を用いて、主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．１）で示されるペロブスカイト型結晶構造
からなる強誘電体薄膜の形成方法を説明する。
を用いて、主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．１）で示されるペロブスカイト型結晶構造
からなる強誘電体薄膜の形成方法を説明する。
【００２０】先ず、予めシャッター１１で各マグネトロ
ンカソード２，３，４を覆った状態で真空容器１内を約
１０-4Ｐａ以下に排気した後、電源１２によってヒータ
ー９に通電して基板ホルダー８上の基板１０を約６５０
℃に加熱する。以後基板１０はこの温度を維持する。次
に、基板１０の温度が安定した後、供給バルブ１３を開
放して真空容器１内にＡｒとＯ2 との混合ガスからなる
スパッターガスを約３０ｓｃｃｍ流入させて、排気バル
ブ１４を調整して真空容器１内を約２Ｐａに保持する。
ンカソード２，３，４を覆った状態で真空容器１内を約
１０-4Ｐａ以下に排気した後、電源１２によってヒータ
ー９に通電して基板ホルダー８上の基板１０を約６５０
℃に加熱する。以後基板１０はこの温度を維持する。次
に、基板１０の温度が安定した後、供給バルブ１３を開
放して真空容器１内にＡｒとＯ2 との混合ガスからなる
スパッターガスを約３０ｓｃｃｍ流入させて、排気バル
ブ１４を調整して真空容器１内を約２Ｐａに保持する。
【００２１】次に、図示しない回転源によって基板ホル
ダー８を回転させた後、各高周波電源５，６，７によっ
て各マグネトロンカソード２，３，４を駆動する。例え
ば第１のマグネトロンカソード２に２４０Ｗ，第２のマ
グネトロンカソード３に１６０Ｗ，第３のマグネトロン
カソード４に４００Ｗの高周波電力を印加する。これに
よって各マグネトロンカソード２，３，４上のターゲッ
ト材料としてのＰｂ，Ｚｒ，ＴｉＯ2 は蒸発させられ
る。
ダー８を回転させた後、各高周波電源５，６，７によっ
て各マグネトロンカソード２，３，４を駆動する。例え
ば第１のマグネトロンカソード２に２４０Ｗ，第２のマ
グネトロンカソード３に１６０Ｗ，第３のマグネトロン
カソード４に４００Ｗの高周波電力を印加する。これに
よって各マグネトロンカソード２，３，４上のターゲッ
ト材料としてのＰｂ，Ｚｒ，ＴｉＯ2 は蒸発させられ
る。
【００２２】続いて、シャッター１１を各マグネトロン
カソード２，３，４上から回転させることにより移動さ
せると、蒸発した各ターゲット材料は基板１０上に付着
するのでＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．１）薄
膜が成長を開始する。このときＰｂを装着した第１のマ
グネトロンカソード２には高めの高周波電力を印加して
いるので、Ｐｂは過剰に蒸発されて基板１０上に付着す
る。
カソード２，３，４上から回転させることにより移動さ
せると、蒸発した各ターゲット材料は基板１０上に付着
するのでＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．１）薄
膜が成長を開始する。このときＰｂを装着した第１のマ
グネトロンカソード２には高めの高周波電力を印加して
いるので、Ｐｂは過剰に蒸発されて基板１０上に付着す
る。
【００２３】この状態で、約５０オングストローム以下
の膜厚に相当した時間だけ薄膜を成長させた後、第１の
マグネトロンカソード２に印加する高周波電力を１８０
Ｗに低下させ、以後所定の膜厚になるまで基板１０上に
薄膜の成長を継続する。所定の膜厚が得られたら各高周
波電源５，６，７及び電源１２による通電を停止する。
なお、第１のマグネトロンカソード２の高周波電力を途
中で２４０Ｗから１８０Ｗに低下しないで、そのまま薄
膜成長を継続した場合は、薄膜の平均組成は、Ｐｂ量が
化学量論比に対し約３０％過剰になってしまう不具合が
生じる。
の膜厚に相当した時間だけ薄膜を成長させた後、第１の
マグネトロンカソード２に印加する高周波電力を１８０
Ｗに低下させ、以後所定の膜厚になるまで基板１０上に
薄膜の成長を継続する。所定の膜厚が得られたら各高周
波電源５，６，７及び電源１２による通電を停止する。
なお、第１のマグネトロンカソード２の高周波電力を途
中で２４０Ｗから１８０Ｗに低下しないで、そのまま薄
膜成長を継続した場合は、薄膜の平均組成は、Ｐｂ量が
化学量論比に対し約３０％過剰になってしまう不具合が
生じる。
【００２４】図２は、以上のような本発明実施例によっ
て得られたＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．１）
薄膜のＸ線回折パターンを示すものである。なお、薄膜
は２，０００オングストロームに成長させた例で示して
いる。図２から明らかなように、Ｘ線回折角の全範囲に
わたってペロブスカイト相のみが形成され、パイロクロ
ア相は形成されていないことが確認できた。これによっ
て強誘電特性に優れた薄膜を得ることができる。なお、
中央部左側のパターンは基板１０の回折によるパターン
であり、このパターンは薄膜の評価には関与しない。
て得られたＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．１）
薄膜のＸ線回折パターンを示すものである。なお、薄膜
は２，０００オングストロームに成長させた例で示して
いる。図２から明らかなように、Ｘ線回折角の全範囲に
わたってペロブスカイト相のみが形成され、パイロクロ
ア相は形成されていないことが確認できた。これによっ
て強誘電特性に優れた薄膜を得ることができる。なお、
中央部左側のパターンは基板１０の回折によるパターン
であり、このパターンは薄膜の評価には関与しない。
【００２５】次に、本発明実施例のように薄膜成長初期
時に過剰なＰｂを蒸発させないで、化学量論比に基いて
のみ薄膜を成長させた比較例（従来例）について説明す
る。
時に過剰なＰｂを蒸発させないで、化学量論比に基いて
のみ薄膜を成長させた比較例（従来例）について説明す
る。
【００２６】この場合は、Ｐｂが装着されている第１の
マグネトロンカソード２に対しては、Ｚｒが装着されて
いる第２のマグネトロンカソード３に対する高周波電力
１６０Ｗに近似した１８０Ｗを印加した状態で、本実施
例に準じて、始めから終りまで一定の比率でＰｂを蒸発
させて薄膜の成長を行わせる。所定の膜厚になるまで成
長を継続することにより、基板１０上には、平均組成が
Ｐｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx）Ｏ3 （ｘ＝０．６）となる化学
量論比組成、すなわちＰｂと（Ｚｒ＋Ｔｉ）とのモル比
が１：１の薄膜が形成される。
マグネトロンカソード２に対しては、Ｚｒが装着されて
いる第２のマグネトロンカソード３に対する高周波電力
１６０Ｗに近似した１８０Ｗを印加した状態で、本実施
例に準じて、始めから終りまで一定の比率でＰｂを蒸発
させて薄膜の成長を行わせる。所定の膜厚になるまで成
長を継続することにより、基板１０上には、平均組成が
Ｐｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx）Ｏ3 （ｘ＝０．６）となる化学
量論比組成、すなわちＰｂと（Ｚｒ＋Ｔｉ）とのモル比
が１：１の薄膜が形成される。
【００２７】図３は以上の方法で得られたＰｂ（Ｚｒ
1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＝０．６）薄膜のＸ線回折パター
ンを示すものである。薄膜は２，０００オングストロー
ムに成長させた例で示している。図３から明らかなよう
に、この方法で成長させた薄膜には、Ｘ線回折角３５度
及び７３度付近にパイロクロア相が発生しており、パイ
ロクロア相とペロブスカイト相とが混在しているのが確
認された。
1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＝０．６）薄膜のＸ線回折パター
ンを示すものである。薄膜は２，０００オングストロー
ムに成長させた例で示している。図３から明らかなよう
に、この方法で成長させた薄膜には、Ｘ線回折角３５度
及び７３度付近にパイロクロア相が発生しており、パイ
ロクロア相とペロブスカイト相とが混在しているのが確
認された。
【００２８】このように本実施例によれば、Ｐｂ（Ｚｒ
1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．１）薄膜を成長させる際、
成長初期時に過剰なＰｂを基板に供給するようにしたの
で、ペロブスカイト相のみを形成することができ、パイ
ロクロア相の形成を防止することができる。これによっ
て、従来のように基板温度を調整したり、成膜後に熱処
理を行う等の煩雑な操作を不要にして、薄膜成長時のパ
イロクロア相の形成を防止することができる。
1-x Ｔｉx ）Ｏ3 （ｘ＞０．１）薄膜を成長させる際、
成長初期時に過剰なＰｂを基板に供給するようにしたの
で、ペロブスカイト相のみを形成することができ、パイ
ロクロア相の形成を防止することができる。これによっ
て、従来のように基板温度を調整したり、成膜後に熱処
理を行う等の煩雑な操作を不要にして、薄膜成長時のパ
イロクロア相の形成を防止することができる。
【００２９】なお、本実施例ではターゲット材料を複数
用いた多元スパッタリング法によって薄膜成長を行った
例で示したが、過剰なＰｂ量を基板に供給できるような
方法であれば、それに限らず多元蒸着法，ＣＶＤ法等の
他の気相成長法で行っても同様な効果を得ることができ
る。また基板の材料としてもＭｇＯ単結晶以外に、石
英，白金等の他の材料を用いることができる。さらに本
発明は、例えばＬａ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｎ，Ｍｎ等の添加
物が微量含まれるようなＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．１）薄膜の形成に適用しても同様な効果を
得ることができる。
用いた多元スパッタリング法によって薄膜成長を行った
例で示したが、過剰なＰｂ量を基板に供給できるような
方法であれば、それに限らず多元蒸着法，ＣＶＤ法等の
他の気相成長法で行っても同様な効果を得ることができ
る。また基板の材料としてもＭｇＯ単結晶以外に、石
英，白金等の他の材料を用いることができる。さらに本
発明は、例えばＬａ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｚｎ，Ｍｎ等の添加
物が微量含まれるようなＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．１）薄膜の形成に適用しても同様な効果を
得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、主た
る組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3（ｘ＞０．１）で
示されるペロブスカイト型結晶構造からなる強誘電体薄
膜を気相法によって基板に成長させる際、特に成長初期
時に過剰なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給する
ようにしたので、パイロクロア相の形成を防止すること
ができる。
る組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ3（ｘ＞０．１）で
示されるペロブスカイト型結晶構造からなる強誘電体薄
膜を気相法によって基板に成長させる際、特に成長初期
時に過剰なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給する
ようにしたので、パイロクロア相の形成を防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の強誘電体薄膜の形成方法の実施に用い
られる高周波スパッタリング装置を示す構成図である。
られる高周波スパッタリング装置を示す構成図である。
【図２】本発明実施例によって得られた薄膜のＸ線回折
パターンである。
パターンである。
【図３】従来例によって得られた薄膜のＸ線回折パター
ンである。
ンである。
【図４】本発明の原理を示すための薄膜のＸ線回折パタ
ーンである。
ーンである。
【符号の説明】 １ 真空容器 ２，３，４ マグネトロンカソード ５，６，７ 高周波電源 ８ 基板ホルダー ９ ヒータ １０ 基板 １１ シャッター
Claims (1)
- 【請求項１】 主たる組成がＰｂ（Ｚｒ1-x Ｔｉx ）Ｏ
3 （ｘ＞０．９）で示されるペロブスカイト型結晶構造
からなる強誘電体薄膜を気相法によって所定の基板上に
成長させる際に、前記強誘電体薄膜の成長初期時に過剰
なＰｂもしくはＰｂの酸化物を基板に供給することを特
徴とする強誘電体薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14074692A JPH05331636A (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 強誘電体薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14074692A JPH05331636A (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 強誘電体薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05331636A true JPH05331636A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=15275769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14074692A Pending JPH05331636A (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 強誘電体薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05331636A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6287986B1 (en) | 1998-06-02 | 2001-09-11 | Fujitsu Limited | Sputtering film forming method, sputtering film forming equipment, and semiconductor device manufacturing method |
| JP2010084160A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-15 | Fujifilm Corp | 鉛含有ペロブスカイト型酸化物膜の成膜方法、圧電素子、および液体吐出装置 |
-
1992
- 1992-06-01 JP JP14074692A patent/JPH05331636A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6287986B1 (en) | 1998-06-02 | 2001-09-11 | Fujitsu Limited | Sputtering film forming method, sputtering film forming equipment, and semiconductor device manufacturing method |
| JP2010084160A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-15 | Fujifilm Corp | 鉛含有ペロブスカイト型酸化物膜の成膜方法、圧電素子、および液体吐出装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3694737B2 (ja) | 酸化亜鉛基ホモロガス化合物薄膜の製造法 | |
| JP2965812B2 (ja) | 有機金属化学的気相成長法による強誘電体膜の成膜方法 | |
| US5350737A (en) | MBE process for preparing oxide superconducting films | |
| JPH07202295A (ja) | 強誘電体結晶薄膜被覆基板、その製造方法及び強誘電体結晶薄膜被覆基板を用いた強誘電体薄膜デバイス | |
| De Keuser et al. | Organometallic chemical vapor deposition of lead zirconate-titanate thin films | |
| JPH05331636A (ja) | 強誘電体薄膜の形成方法 | |
| Migita et al. | Epitaxial Bi4Ti3O12 thin film growth using Bi self-limiting function | |
| US5350606A (en) | Single crystal ferroelectric barium titanate films | |
| JPH06228736A (ja) | 強誘電体薄膜の形成方法 | |
| Frantti et al. | Characterization of Pb0. 97Nd0. 02 (Zr0. 55Ti0. 45) O3 thin films prepared by pulsed laser ablation | |
| JPH02258700A (ja) | 強誘電体薄膜及びその製造法 | |
| JPH05251351A (ja) | 強誘電体薄膜の形成方法 | |
| JPH09282943A (ja) | 強誘電体結晶薄膜の製造方法及び強誘電体キャパシタ | |
| JP2001332514A (ja) | 配向性金属薄膜の成膜方法及び配向性金属薄膜を有する機能素子 | |
| Wang et al. | SrTiO3 buffering effect on Pb1− x La x TiO3 thin films prepared by pulsed laser deposition | |
| JP4612340B2 (ja) | ビスマスを構成元素に含む多元系酸化物単結晶の製造方法 | |
| JPH0665715A (ja) | 誘電体薄膜形成用下地電極の形成方法 | |
| JP3275448B2 (ja) | 鉛系強誘電体薄膜の作製方法 | |
| Mendes et al. | Structural characterization and ferroelectric properties of strontium barium niobate (Sr xBa1-xNb2O6) thin films | |
| JP2541037B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜合成方法 | |
| US7507290B2 (en) | Flux assisted solid phase epitaxy | |
| US5904766A (en) | Process for preparing bismuth compounds | |
| JPH06305897A (ja) | 酸化物結晶膜の製造方法 | |
| JPH10275896A (ja) | メモリ素子 | |
| JP2881929B2 (ja) | アルミナ膜の製造方法 |