JPH06108242A - 薄膜電極および薄膜製造装置 - Google Patents
薄膜電極および薄膜製造装置Info
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- JPH06108242A JPH06108242A JP4256795A JP25679592A JPH06108242A JP H06108242 A JPH06108242 A JP H06108242A JP 4256795 A JP4256795 A JP 4256795A JP 25679592 A JP25679592 A JP 25679592A JP H06108242 A JPH06108242 A JP H06108242A
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- C23C14/185—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates by cathodic sputtering
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3438—Electrodes other than cathode
Abstract
(57)【要約】
【目的】 二酸化シリコン基板上に形成された薄膜であ
って、これを基板としてｃ軸に優先配向したチタン酸鉛
層をモノリシック形成することができる電極およびこの
ような電極を製造できる薄膜製造装置を提供する。 【構成】 アモルファス二酸化シリコン上に形成されて
いる、（１００）配向性を有する白金または第VIII族金
属の薄膜電極。スパッタ装置において、両電極間に補助
電極を設けた、上記電極を製造する薄膜製造装置。
って、これを基板としてｃ軸に優先配向したチタン酸鉛
層をモノリシック形成することができる電極およびこの
ような電極を製造できる薄膜製造装置を提供する。 【構成】 アモルファス二酸化シリコン上に形成されて
いる、（１００）配向性を有する白金または第VIII族金
属の薄膜電極。スパッタ装置において、両電極間に補助
電極を設けた、上記電極を製造する薄膜製造装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアモルファス二酸化シリ
コン上に形成した白金等の薄膜からなる電極に関する。
特に強誘電体であるチタン酸鉛等を感光性材料層とする
焦電型赤外線センサを作製する場合の電極として有用な
（１００）配向性の白金等の薄膜からなる電極およびそ
の製造装置に関する。
コン上に形成した白金等の薄膜からなる電極に関する。
特に強誘電体であるチタン酸鉛等を感光性材料層とする
焦電型赤外線センサを作製する場合の電極として有用な
（１００）配向性の白金等の薄膜からなる電極およびそ
の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】焦電型赤外線センサは、感度が波長に依
存せず室温で動作可能である。長波長帯でも感度が高
く、室温付近物体の検出用として有用であり、産業用ロ
ボット、温度管理、環境監視、防犯、赤外線カメラ、あ
るいはビデオ等の画素として等、様々な分野で応用され
ている。
存せず室温で動作可能である。長波長帯でも感度が高
く、室温付近物体の検出用として有用であり、産業用ロ
ボット、温度管理、環境監視、防犯、赤外線カメラ、あ
るいはビデオ等の画素として等、様々な分野で応用され
ている。
【０００３】焦電型赤外線センサの材料としては、温度
変化により自発分極の大きさが変化するペロブスカイト
型強誘電体薄膜、特に薄膜化が可能であることからチタ
ン酸鉛（ＰbＴiＯ3）が従来から用いられている。チタ
ン酸鉛の結晶は正方晶形であり、その自発分極はｃ軸方
向に向いている。このためｃ軸を基板と垂直に配向させ
る（ｃ軸配向）と最大限にこの分極の変化を信号として
取り出すことができ、焦電型赤外線センサとして機能さ
せる場合にも感度の高いものが得られる。
変化により自発分極の大きさが変化するペロブスカイト
型強誘電体薄膜、特に薄膜化が可能であることからチタ
ン酸鉛（ＰbＴiＯ3）が従来から用いられている。チタ
ン酸鉛の結晶は正方晶形であり、その自発分極はｃ軸方
向に向いている。このためｃ軸を基板と垂直に配向させ
る（ｃ軸配向）と最大限にこの分極の変化を信号として
取り出すことができ、焦電型赤外線センサとして機能さ
せる場合にも感度の高いものが得られる。
【０００４】一般に薄膜を作製する場合、下地となる基
板を適切に選択することが重要である。チタン酸鉛の結
晶のａ軸方向の格子定数は、３．９０オングストローム
であり、この値と近接しているものとして、格子定数が
３.９２オングストロームである白金（面心立方格子）
が用いられる。白金の（１００）配向性薄膜を基板とし
て用い、この上にスパッタ法によってチタン酸鉛を堆積
させると、格子の整合性から比較的ｃ軸優先配向を取り
やすいことが知られている。
板を適切に選択することが重要である。チタン酸鉛の結
晶のａ軸方向の格子定数は、３．９０オングストローム
であり、この値と近接しているものとして、格子定数が
３.９２オングストロームである白金（面心立方格子）
が用いられる。白金の（１００）配向性薄膜を基板とし
て用い、この上にスパッタ法によってチタン酸鉛を堆積
させると、格子の整合性から比較的ｃ軸優先配向を取り
やすいことが知られている。
【０００５】白金薄膜は通常、スパッタ法により形成さ
れる。スパッタ法は一般に、アルゴンガス等のスパッタ
ガスを導入した真空槽内において、ターゲットと基板と
の間にＲＦまたはＤＣ高電圧を印加することにより、基
板とターゲットの間に、プラズマを生成させ、生成した
プラズマ中のアルゴンイオンでターゲットに加速衝突さ
せて、ターゲットから粒子を弾き飛ばし、基板に堆積さ
せて成膜するものである。
れる。スパッタ法は一般に、アルゴンガス等のスパッタ
ガスを導入した真空槽内において、ターゲットと基板と
の間にＲＦまたはＤＣ高電圧を印加することにより、基
板とターゲットの間に、プラズマを生成させ、生成した
プラズマ中のアルゴンイオンでターゲットに加速衝突さ
せて、ターゲットから粒子を弾き飛ばし、基板に堆積さ
せて成膜するものである。
【０００６】（１００）配向性の酸化マグネシウム層の
上に白金薄膜層を形成すれば、若干の酸素の存在下での
ＤＣマグネトロンスパッタ法により、（１００）配向性
を優先配向させることができる。このため従来から、図
１（Ａ）に示すように（１００）配向性を有する酸化マ
グネシウム（ＭｇＯ）基板（３）に（１００）配向性を
有する白金（Ｐｔ）薄膜（２）を形成してこれを下部電
極とし、この上にチタン酸鉛のｃ軸配向膜（１）を形成
させた焦電型赤外線センサが、チタン酸鉛を感光材料と
する赤外線センサの基本構造とされている。
上に白金薄膜層を形成すれば、若干の酸素の存在下での
ＤＣマグネトロンスパッタ法により、（１００）配向性
を優先配向させることができる。このため従来から、図
１（Ａ）に示すように（１００）配向性を有する酸化マ
グネシウム（ＭｇＯ）基板（３）に（１００）配向性を
有する白金（Ｐｔ）薄膜（２）を形成してこれを下部電
極とし、この上にチタン酸鉛のｃ軸配向膜（１）を形成
させた焦電型赤外線センサが、チタン酸鉛を感光材料と
する赤外線センサの基本構造とされている。
【０００７】一方、近年焦電型赤外線センサをはじめと
するセンサ一般に対して、高機能化、インテリジェント
化が要求されるようになったが、これに応じるために
は、センサ部とＩＣとを一体化することが必要となる。
通常ＩＣは、シリコン基板の表面が二酸化シリコンのア
モルファス膜で保護されている構成を有しており、セン
サ部とＩＣとを一体化させた積層型センサを作製するた
めには、アモルファス二酸化シリコン上にモノリシック
（積層型）でチタン酸鉛層を形成することが必要とな
る。
するセンサ一般に対して、高機能化、インテリジェント
化が要求されるようになったが、これに応じるために
は、センサ部とＩＣとを一体化することが必要となる。
通常ＩＣは、シリコン基板の表面が二酸化シリコンのア
モルファス膜で保護されている構成を有しており、セン
サ部とＩＣとを一体化させた積層型センサを作製するた
めには、アモルファス二酸化シリコン上にモノリシック
（積層型）でチタン酸鉛層を形成することが必要とな
る。
【０００８】アモルファス二酸化シリコン上にモノリシ
ックでチタン酸鉛層（３）を形成する場合、従来は図１
（Ｂ）に示すように（１００）配向性の酸化マグネシウ
ム層を二酸化シリコン（４）上に形成し、この上に白金
層（２）をスパッタ法で形成するか、あるいは図１
（Ｃ）に示すように白金層（２）を二酸化シリコン
（４）上に直接スパッタ法で形成した上にチタン酸鉛層
（１）を形成する構成のものが提案されている。
ックでチタン酸鉛層（３）を形成する場合、従来は図１
（Ｂ）に示すように（１００）配向性の酸化マグネシウ
ム層を二酸化シリコン（４）上に形成し、この上に白金
層（２）をスパッタ法で形成するか、あるいは図１
（Ｃ）に示すように白金層（２）を二酸化シリコン
（４）上に直接スパッタ法で形成した上にチタン酸鉛層
（１）を形成する構成のものが提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図１（Ｂ）のようにセ
ンサ部分の下部電極（２）と二酸化シリコン膜（４）と
の間に酸化マグネシウム層（３）があると、熱負荷とな
り、出力を減少させ、感度低下の原因となるため好まし
くない。二酸化シリコンのようなアモルファスを基板と
して、白金のような面心立方体の結晶構造をとる金属を
薄膜化させる場合、表面自由エネルギーが最も小さくな
る（１１１）配向性を取りやすい（図１Ｃ）。この白金
（１１１）配向性層の上にチタン酸鉛層を形成すると、
チタン酸鉛は格子の整合性からｃ軸配向性を取ることが
困難である。従来のスパッタ法によってはアモルファス
二酸化シリコン上に作製した白金薄膜層（２）はそのほ
とんどが（１１１）配向性であり、このためｃ軸に優先
配向したチタン酸鉛層等を、シリコン上にモノリシック
に形成することができなかった。
ンサ部分の下部電極（２）と二酸化シリコン膜（４）と
の間に酸化マグネシウム層（３）があると、熱負荷とな
り、出力を減少させ、感度低下の原因となるため好まし
くない。二酸化シリコンのようなアモルファスを基板と
して、白金のような面心立方体の結晶構造をとる金属を
薄膜化させる場合、表面自由エネルギーが最も小さくな
る（１１１）配向性を取りやすい（図１Ｃ）。この白金
（１１１）配向性層の上にチタン酸鉛層を形成すると、
チタン酸鉛は格子の整合性からｃ軸配向性を取ることが
困難である。従来のスパッタ法によってはアモルファス
二酸化シリコン上に作製した白金薄膜層（２）はそのほ
とんどが（１１１）配向性であり、このためｃ軸に優先
配向したチタン酸鉛層等を、シリコン上にモノリシック
に形成することができなかった。
【００１０】本発明は、アモルファス二酸化シリコン上
に形成し、（１００）配向性を有する白金または白金と
同族金属の薄膜からなる電極を提供すること、およびこ
のような電極を製造できる薄膜製造装置を提供すること
を目的とする。
に形成し、（１００）配向性を有する白金または白金と
同族金属の薄膜からなる電極を提供すること、およびこ
のような電極を製造できる薄膜製造装置を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明はアモルファス二
酸化シリコン上に形成されている、（１００）配向性を
有する白金または第VIII族金属の薄膜電極に関する。
酸化シリコン上に形成されている、（１００）配向性を
有する白金または第VIII族金属の薄膜電極に関する。
【００１２】具体的には本発明は図２に示すように例え
ばシリコン基板（５）、アモルファス二酸化シリコン膜
（４）上に形成した（１００）配向性を有する白金ある
いは第VIII族金属薄膜からなる電極（２）という構成を
有する。本発明の（１００）白金等の薄膜からなる電極
を基板とすれば、例えば従来の方法でもｃ軸配向性のチ
タン酸鉛の薄膜を作製することができるので、シリコン
基板上にチタン酸鉛のｃ軸配向膜を形成できる。
ばシリコン基板（５）、アモルファス二酸化シリコン膜
（４）上に形成した（１００）配向性を有する白金ある
いは第VIII族金属薄膜からなる電極（２）という構成を
有する。本発明の（１００）白金等の薄膜からなる電極
を基板とすれば、例えば従来の方法でもｃ軸配向性のチ
タン酸鉛の薄膜を作製することができるので、シリコン
基板上にチタン酸鉛のｃ軸配向膜を形成できる。
【００１３】アモルファス二酸化シリコン膜（４）は、
通常シリコン基板のＩＣの保護膜として用いられてい
る。本発明においては、このアモルファス二酸化シリコ
ン膜（層、基板を含む）上に（１００）配向性を有する
白金または白金と同族元素（例えばパラジウム）等の薄
膜を有する。配向性はＸ線回折の粉末法により回折した
ものを言う。
通常シリコン基板のＩＣの保護膜として用いられてい
る。本発明においては、このアモルファス二酸化シリコ
ン膜（層、基板を含む）上に（１００）配向性を有する
白金または白金と同族元素（例えばパラジウム）等の薄
膜を有する。配向性はＸ線回折の粉末法により回折した
ものを言う。
【００１４】（１００）配向性を有すると言えるために
は、下記式で定義される配向率α： α＝Ｉ（２００）／｛Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）｝ が、０.５以上、好ましくは０.９５以上、より好ましく
は０.９８以上を示すことが必要である。ここでＩ（２
００）およびＩ（１１１）は、各粉末サンプルで規格化
した（２００）および（１１１）面からのＸ線回折強度
である。
は、下記式で定義される配向率α： α＝Ｉ（２００）／｛Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）｝ が、０.５以上、好ましくは０.９５以上、より好ましく
は０.９８以上を示すことが必要である。ここでＩ（２
００）およびＩ（１１１）は、各粉末サンプルで規格化
した（２００）および（１１１）面からのＸ線回折強度
である。
【００１５】本発明の薄膜電極の厚さは限定的ではない
が、例えば焦電型赤外線センサに応用する場合は熱容量
的に薄い程好ましく、通常１００〜３００ｎｍとする。
この下部電極上に、反応性クラスターイオンビーム法
や、ＲＦマグネトロンスパッタ法等従来の方法によって
チタン酸鉛等の強誘電体である赤外線感光材料層（１）
を形成する。
が、例えば焦電型赤外線センサに応用する場合は熱容量
的に薄い程好ましく、通常１００〜３００ｎｍとする。
この下部電極上に、反応性クラスターイオンビーム法
や、ＲＦマグネトロンスパッタ法等従来の方法によって
チタン酸鉛等の強誘電体である赤外線感光材料層（１）
を形成する。
【００１６】白金薄膜基板上にチタン酸鉛層を形成する
場合、白金薄膜の（１００）配向率に応じて、チタン酸
鉛のｃ軸配向率は上昇する。本発明の薄膜電極は（１０
０）配向性の白金等の薄膜からなるため、本発明の薄膜
電極上にチタン酸鉛はｃ軸に優先配向し、良好な感度の
赤外線センサが得られる。
場合、白金薄膜の（１００）配向率に応じて、チタン酸
鉛のｃ軸配向率は上昇する。本発明の薄膜電極は（１０
０）配向性の白金等の薄膜からなるため、本発明の薄膜
電極上にチタン酸鉛はｃ軸に優先配向し、良好な感度の
赤外線センサが得られる。
【００１７】本発明の薄膜電極には、白金およびその同
族である第VIII族元素、例えばニッケル（Ｎｉ）やパラ
ジウム（Ｐｂ）等をアモルファス二酸化シリコン上に堆
積した（１００）配向性薄膜も含有する。本発明におい
ては以下に記載する具体的実施例において、格子の整合
性と化学的安定性の観点から白金を用いた。パラジウム
は白金より安価であり、格子定数が３．８９とチタン酸
鉛のａ軸格子定数に非常に近接しているため、チタン酸
鉛強誘電体層の基板として有望である。
族である第VIII族元素、例えばニッケル（Ｎｉ）やパラ
ジウム（Ｐｂ）等をアモルファス二酸化シリコン上に堆
積した（１００）配向性薄膜も含有する。本発明におい
ては以下に記載する具体的実施例において、格子の整合
性と化学的安定性の観点から白金を用いた。パラジウム
は白金より安価であり、格子定数が３．８９とチタン酸
鉛のａ軸格子定数に非常に近接しているため、チタン酸
鉛強誘電体層の基板として有望である。
【００１８】本発明の薄膜電極を用いて焦電型赤外線セ
ンサを作製する場合、チタン酸鉛以外のペロブスカイト
型強誘電体、例えばＰＺＴ、ＰＬＴ等あるいはその他の
強誘電体を用いてもよい。
ンサを作製する場合、チタン酸鉛以外のペロブスカイト
型強誘電体、例えばＰＺＴ、ＰＬＴ等あるいはその他の
強誘電体を用いてもよい。
【００１９】本発明の薄膜電極は、シリコン基板（５）
に形成されたＩＣ上のアモルファス二酸化シリコン膜
（４）の上に（１００）配向性の薄膜を電極（２）とし
て形成し、これを下部電極とするＩＣ一体型赤外線セン
サ等に応用展開が可能であり、インテリジェント化、高
機能化を図ることができる。より具体的には、図３に示
すように本発明の白金薄膜電極（２）を例えばＩＣプロ
セスに基づいて形成されたシリコン基板（６）からなる
ＣＣＤ（Charge Coupled Device)上に積層し、この上に
強誘電体材料層（１）その他を積層してＣＣＤの受光部
（センサ部）として機能させ、これを転送部と組み合わ
せて一体化すれば、赤外線センサから得た電気信号を処
理することができ、熱画像を作ることが可能となる。ま
た本発明の電極を用いた赤外線センサは積層型であるた
め、フォトリソグラフィー技術を応用してさらに微細
化、小型化、集積化が可能となる。
に形成されたＩＣ上のアモルファス二酸化シリコン膜
（４）の上に（１００）配向性の薄膜を電極（２）とし
て形成し、これを下部電極とするＩＣ一体型赤外線セン
サ等に応用展開が可能であり、インテリジェント化、高
機能化を図ることができる。より具体的には、図３に示
すように本発明の白金薄膜電極（２）を例えばＩＣプロ
セスに基づいて形成されたシリコン基板（６）からなる
ＣＣＤ（Charge Coupled Device)上に積層し、この上に
強誘電体材料層（１）その他を積層してＣＣＤの受光部
（センサ部）として機能させ、これを転送部と組み合わ
せて一体化すれば、赤外線センサから得た電気信号を処
理することができ、熱画像を作ることが可能となる。ま
た本発明の電極を用いた赤外線センサは積層型であるた
め、フォトリソグラフィー技術を応用してさらに微細
化、小型化、集積化が可能となる。
【００２０】通常赤外線センサは強誘電体層の上に上部
電極および赤外線吸収層を形成して赤外線センサを構成
する。上部電極としては通常用いられるＡｌ、Ｐｔ、Ｎ
ｉＣｒ等を用いればよい。また赤外線吸収膜としては通
常のＮｉＣｒ、金黒等を用いればよい。
電極および赤外線吸収層を形成して赤外線センサを構成
する。上部電極としては通常用いられるＡｌ、Ｐｔ、Ｎ
ｉＣｒ等を用いればよい。また赤外線吸収膜としては通
常のＮｉＣｒ、金黒等を用いればよい。
【００２１】チタン酸鉛等のペロブスカイト型強誘電体
物質は、不揮発性メモリとしても注目されている。これ
は強誘導体物質の分極の履歴現象（ＶＥヒステリシ
ス）、すなわち一旦高い電圧を強誘電体物質に印加した
後は、電界がゼロとなっても残留分極が保持されるとい
う性質を利用し、反転可能な分極の方向の違いにより、
１または０の書き込みができるようにした素子である。
このようなメモリとして機能させる場合にも、チタン酸
鉛はｃ軸配向性にすると最大限にその分極を利用するこ
とができ、メモリとしての信号量が多くなる。また、分
極反転回数の増加による残留分極が小さくなる、すなわ
ち疲労しにくくなり、メモリの寿命が伸びる。
物質は、不揮発性メモリとしても注目されている。これ
は強誘導体物質の分極の履歴現象（ＶＥヒステリシ
ス）、すなわち一旦高い電圧を強誘電体物質に印加した
後は、電界がゼロとなっても残留分極が保持されるとい
う性質を利用し、反転可能な分極の方向の違いにより、
１または０の書き込みができるようにした素子である。
このようなメモリとして機能させる場合にも、チタン酸
鉛はｃ軸配向性にすると最大限にその分極を利用するこ
とができ、メモリとしての信号量が多くなる。また、分
極反転回数の増加による残留分極が小さくなる、すなわ
ち疲労しにくくなり、メモリの寿命が伸びる。
【００２２】本発明の薄膜電極はこれらの分極効果を利
用する素子の下地電極としても応用することができる。
本発明の薄膜電極を用いれば、不揮発性メモリとして利
用できるチタン酸鉛をその上にｃ軸配向性を有した状態
で形成することができ、ＩＣの不揮発性メモリの性能を
高めることができる。
用する素子の下地電極としても応用することができる。
本発明の薄膜電極を用いれば、不揮発性メモリとして利
用できるチタン酸鉛をその上にｃ軸配向性を有した状態
で形成することができ、ＩＣの不揮発性メモリの性能を
高めることができる。
【００２３】本発明のアモルファス二酸化シリコン上に
形成されている（１００）配向性を有する白金あるいは
第VIII族金属の薄膜電極は、本発明の薄膜製造装置を用
いればスパッタ法により製造することができる。
形成されている（１００）配向性を有する白金あるいは
第VIII族金属の薄膜電極は、本発明の薄膜製造装置を用
いればスパッタ法により製造することができる。
【００２４】本発明の薄膜製造装置の一例を図４に示し
た。本発明の薄膜製造装置は、従来の排気部（２６）を
備えた真空槽（２１）内に設けたターゲット（２２）と
基板（２３）とを電極として電圧を印加することにより
プラズマを生成し、ターゲットの粒子を弾き出して基板
上に積層させるスパッタ装置に加えて、基板とターゲッ
トとの間に補助電極（２４）を設置し、基板と補助電
極、およびターゲットと補助電極の間に独立に電界を形
成し得るようにしたものである。
た。本発明の薄膜製造装置は、従来の排気部（２６）を
備えた真空槽（２１）内に設けたターゲット（２２）と
基板（２３）とを電極として電圧を印加することにより
プラズマを生成し、ターゲットの粒子を弾き出して基板
上に積層させるスパッタ装置に加えて、基板とターゲッ
トとの間に補助電極（２４）を設置し、基板と補助電
極、およびターゲットと補助電極の間に独立に電界を形
成し得るようにしたものである。
【００２５】補助電極を設けたことによって、プラズマ
は、ターゲット（２２）と補助電極（２４）間のプラズ
マ領域（２５）で生成され、膜の成長は基板（２３）と
補助電極（２４）間の電界のもとで行われる。アルゴン
ガスをスパッタガスとした場合、まずアルゴンイオンが
加速衝突することによって弾き飛ばされたターゲット粒
子は、補助電極（２４）を通過し、基板（２３）と補助
電極間（２４）に印加されている電界のもとで基板（２
３）上に堆積する。基板と補助電極の間の電圧（Ｖｂ）
は独立して設定できるため、成膜条件の自由度が増し、
基板と補助電極間の電界条件の最適化によって従来は不
可能であった特殊な結晶性、配向性を有する膜を形成す
ることが可能となった。一方、アルゴンイオン等のプラ
ズマは補助電極（２４）に妨げられ、基板側に侵入する
ことができず、通常のスパッタ装置ではしばしば問題と
なるプラズマによる膜表面へのダメージが少ない。
は、ターゲット（２２）と補助電極（２４）間のプラズ
マ領域（２５）で生成され、膜の成長は基板（２３）と
補助電極（２４）間の電界のもとで行われる。アルゴン
ガスをスパッタガスとした場合、まずアルゴンイオンが
加速衝突することによって弾き飛ばされたターゲット粒
子は、補助電極（２４）を通過し、基板（２３）と補助
電極間（２４）に印加されている電界のもとで基板（２
３）上に堆積する。基板と補助電極の間の電圧（Ｖｂ）
は独立して設定できるため、成膜条件の自由度が増し、
基板と補助電極間の電界条件の最適化によって従来は不
可能であった特殊な結晶性、配向性を有する膜を形成す
ることが可能となった。一方、アルゴンイオン等のプラ
ズマは補助電極（２４）に妨げられ、基板側に侵入する
ことができず、通常のスパッタ装置ではしばしば問題と
なるプラズマによる膜表面へのダメージが少ない。
【００２６】補助電極の材質、形状は限定的ではなく、
導電性であってターゲットから弾き飛ばされた粒子が通
過出来るような構造、すなわち例えばメッシュ状、ドー
ナツ状、渦巻き状等、粒子が通過する間隙あるいは孔が
あればよい。基板やターゲットの種類、大きさ、スパッ
タガスの種類、分圧、槽内の温度等の条件によって選択
すればよい。しかしながら、均一な薄膜を作製するため
には、ターゲットと補助電極間、および基板と補助電極
間の電界をターゲットに垂直となるようにかけることが
できる構造であるのが好ましい。図４においては補助電
極は接地されているが、これはあくまで一例であり、必
ずしも接地される必要はない。ターゲットと補助電極お
よび基板と補助電極の間にそれぞれ独立して電界を形成
できる構成であればよい。
導電性であってターゲットから弾き飛ばされた粒子が通
過出来るような構造、すなわち例えばメッシュ状、ドー
ナツ状、渦巻き状等、粒子が通過する間隙あるいは孔が
あればよい。基板やターゲットの種類、大きさ、スパッ
タガスの種類、分圧、槽内の温度等の条件によって選択
すればよい。しかしながら、均一な薄膜を作製するため
には、ターゲットと補助電極間、および基板と補助電極
間の電界をターゲットに垂直となるようにかけることが
できる構造であるのが好ましい。図４においては補助電
極は接地されているが、これはあくまで一例であり、必
ずしも接地される必要はない。ターゲットと補助電極お
よび基板と補助電極の間にそれぞれ独立して電界を形成
できる構成であればよい。
【００２７】本発明においては、酸素（ガス）を導入す
ることが好ましい。こうすることにより、より（１０
０）配向性結晶の割合を増加させることができ、また基
板への密着性の良い薄膜を得ることが可能となる。Ｏ2
導入量は、分圧で表して２×１０-4Ｔｏｒｒ以上、好ま
しくは４×１０-4〜１×１０-3Ｔｏｒｒである。１×１
０-4Ｔｏｒｒより低いと（１００）配向性が少なくな
り、（１１１）配向性の割合が高くなる傾向がある。
ることが好ましい。こうすることにより、より（１０
０）配向性結晶の割合を増加させることができ、また基
板への密着性の良い薄膜を得ることが可能となる。Ｏ2
導入量は、分圧で表して２×１０-4Ｔｏｒｒ以上、好ま
しくは４×１０-4〜１×１０-3Ｔｏｒｒである。１×１
０-4Ｔｏｒｒより低いと（１００）配向性が少なくな
り、（１１１）配向性の割合が高くなる傾向がある。
【００２８】スパッタリングの他の条件、例えば基板と
補助電極間の電界の向き、大きさあるいは基板の温度、
真空槽の温度、スパッタガス等の成膜条件は適宜選択す
ればよく、これらを最適化することにより、結晶性の向
上や、結晶の配向性の制御が可能となる。
補助電極間の電界の向き、大きさあるいは基板の温度、
真空槽の温度、スパッタガス等の成膜条件は適宜選択す
ればよく、これらを最適化することにより、結晶性の向
上や、結晶の配向性の制御が可能となる。
【００２９】本発明の薄膜製造装置によって、アモルフ
ァス二酸化シリコンを基板として、この基板に対する密
着性が良く、（１００）配向性を有する白金薄膜を得る
ことができる。これは（１００）配向性酸化マグネシウ
ム基板と同様、チタン酸鉛の基板として十分に使用する
ことができる。
ァス二酸化シリコンを基板として、この基板に対する密
着性が良く、（１００）配向性を有する白金薄膜を得る
ことができる。これは（１００）配向性酸化マグネシウ
ム基板と同様、チタン酸鉛の基板として十分に使用する
ことができる。
【００３０】本発明の薄膜製造装置によれば、白金のみ
ならずその他の金属でもアモルファス二酸化シリコン基
板上に配向性を制御した薄膜を形成することができ、例
えばニッケルやパラジウム等の白金以外の第VIII族金属
の（１００）配向性膜を形成することも可能である。ま
た、スパッタ条件の制御によっては、アモルファス二酸
化シリコン以外の基板、例えばポリイミド等の高分子基
板あるいはその他様々な材質からなる基板上への配向性
を制御した薄膜形成にも応用することもできる。
ならずその他の金属でもアモルファス二酸化シリコン基
板上に配向性を制御した薄膜を形成することができ、例
えばニッケルやパラジウム等の白金以外の第VIII族金属
の（１００）配向性膜を形成することも可能である。ま
た、スパッタ条件の制御によっては、アモルファス二酸
化シリコン以外の基板、例えばポリイミド等の高分子基
板あるいはその他様々な材質からなる基板上への配向性
を制御した薄膜形成にも応用することもできる。
【００３１】
【実施例】以下実施例によって本発明をさらに詳細に説
明する。図４に示した装置を作製した。これは、通常の
スパッタ装置に補助電極（２４）を設置したものであ
る。ターゲット（２２）には白金、基板（２３）にはシ
リコン上に積層したアモルファス二酸化シリコンを用い
た。補助電極（２４）としてステンレス製のメッシュを
用い、設置して電位０のシールド電極とした。本実施例
においては、酸素を含むアルゴン雰囲気中でシールド電
極（２４）を設けることによってプラズマの存在する領
域を制限するとともにアルゴンおよび酸素イオンが基板
側に侵入するのを防止する。こうして（１００）配向性
を有する白金をアモルファス二酸化シリコン基板上に成
膜した。このときのスパッタ条件を表１に示す。
明する。図４に示した装置を作製した。これは、通常の
スパッタ装置に補助電極（２４）を設置したものであ
る。ターゲット（２２）には白金、基板（２３）にはシ
リコン上に積層したアモルファス二酸化シリコンを用い
た。補助電極（２４）としてステンレス製のメッシュを
用い、設置して電位０のシールド電極とした。本実施例
においては、酸素を含むアルゴン雰囲気中でシールド電
極（２４）を設けることによってプラズマの存在する領
域を制限するとともにアルゴンおよび酸素イオンが基板
側に侵入するのを防止する。こうして（１００）配向性
を有する白金をアモルファス二酸化シリコン基板上に成
膜した。このときのスパッタ条件を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】上記条件によって得られた白金薄膜のＸ線
回折パターンを図５に示す。図５のピーク強度から白金
の（１００）配向率αを計算した。本発明の方法で白金
薄膜をアモルファス二酸化シリコン上に形成した場合、
α＞０．９８となる白金薄膜が得られた。条件の組み合
わせによっては表１に示した条件以外の値においても、
（１００）配向性を有する白金薄膜をアモルファスシリ
コン膜上に形成することが可能であった。本実施例で得
た白金薄膜層と、従来技術により得られた白金薄膜層と
の比較を表２に示した。
回折パターンを図５に示す。図５のピーク強度から白金
の（１００）配向率αを計算した。本発明の方法で白金
薄膜をアモルファス二酸化シリコン上に形成した場合、
α＞０．９８となる白金薄膜が得られた。条件の組み合
わせによっては表１に示した条件以外の値においても、
（１００）配向性を有する白金薄膜をアモルファスシリ
コン膜上に形成することが可能であった。本実施例で得
た白金薄膜層と、従来技術により得られた白金薄膜層と
の比較を表２に示した。
【００３４】
【表２】
【００３５】本発明の装置を用いてアモルファス二酸化
シリコンに対する密着性が良好な（１００）配向性の白
金薄膜を作製することができた。
シリコンに対する密着性が良好な（１００）配向性の白
金薄膜を作製することができた。
【００３６】さらに、アモルファス二酸化シリコン基板
上に様々な（１００）配向率（α）を有する複数の白金
薄膜を作製し、この上にクラスターイオンビーム蒸着法
によりチタン酸鉛の薄膜を作製して、そのｃ軸配向率を
Ｘ線回折法によって調べた。チタン酸鉛のｃ軸配向率β
は、チタン酸鉛薄膜の（００１）および（１０１）面か
らのＸ線回折強度を用いて下式： β＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０１）｝ と定義した。チタン酸鉛のｃ軸配向率βと白金の（１０
０）配向率αとの関係を図６に示した。
上に様々な（１００）配向率（α）を有する複数の白金
薄膜を作製し、この上にクラスターイオンビーム蒸着法
によりチタン酸鉛の薄膜を作製して、そのｃ軸配向率を
Ｘ線回折法によって調べた。チタン酸鉛のｃ軸配向率β
は、チタン酸鉛薄膜の（００１）および（１０１）面か
らのＸ線回折強度を用いて下式： β＝Ｉ（００１）／｛Ｉ（００１）＋Ｉ（１０１）｝ と定義した。チタン酸鉛のｃ軸配向率βと白金の（１０
０）配向率αとの関係を図６に示した。
【００３７】図６より明らかなように、白金薄膜の（１
００）配向率が大きいほどその上に作製するチタン酸鉛
薄膜のｃ軸配向率が大きくなる。例えば、α＞０．９５
の白金薄膜を基板とした場合、β＞０．９５のチタン酸
鉛薄膜が得られた。
００）配向率が大きいほどその上に作製するチタン酸鉛
薄膜のｃ軸配向率が大きくなる。例えば、α＞０．９５
の白金薄膜を基板とした場合、β＞０．９５のチタン酸
鉛薄膜が得られた。
【００３８】
【発明の効果】本発明のアモルファス二酸化シリコン上
に形成した（１００）配向性を有する白金等の薄膜電極
を提供した。本発明の薄膜電極を用いればｃ軸配向性を
有するチタン酸鉛等の強誘電体材料からなる感光層を、
アモルファス二酸化シリコンに最表面が覆われたシリコ
ン半導体上に確実に形成することができ、ＩＣ上にセン
サをモノリシックで一体化した高性能焦電型赤外線セン
サ等を製造することができる。従来不可能であったこの
ようなアモルファス二酸化シリコン上の（１００）配向
性の白金等の薄膜は、本発明の薄膜製造装置を用いて製
造することができる。
に形成した（１００）配向性を有する白金等の薄膜電極
を提供した。本発明の薄膜電極を用いればｃ軸配向性を
有するチタン酸鉛等の強誘電体材料からなる感光層を、
アモルファス二酸化シリコンに最表面が覆われたシリコ
ン半導体上に確実に形成することができ、ＩＣ上にセン
サをモノリシックで一体化した高性能焦電型赤外線セン
サ等を製造することができる。従来不可能であったこの
ようなアモルファス二酸化シリコン上の（１００）配向
性の白金等の薄膜は、本発明の薄膜製造装置を用いて製
造することができる。
【図１】 従来の焦電型赤外線センサの例（３種類）の
概略図である。
概略図である。
【図２】 本発明の薄膜電極を用いた焦電型赤外線セン
サの一例の概略断面図である。
サの一例の概略断面図である。
【図３】 本発明の薄膜電極を用いたＣＣＤ一体型焦電
型赤外線センサの概略断面図である。
型赤外線センサの概略断面図である。
【図４】 本発明の薄膜製造装置の一例の概略構成図で
ある。
ある。
【図５】 本発明の（１００）配向性白金薄膜のＸ線回
折のチャートである。
折のチャートである。
【図６】 白金の（１００）配向率とチタン酸鉛のｃ軸
配向率との関係を示す。
配向率との関係を示す。
【符号の説明】 （１）チタン酸鉛層、（２）白金電極、（３）酸化マグ
ネシウム層、（４）アモルファス二酸化シリコン膜、
（５、６）シリコン基板、（７）赤外線吸収層、（８）
上部電極、（９）受光部（赤外線センサ部）、（１０）
ＣＣＤ転送部、（１１）赤外線、（２１）真空槽、（２
２）ターゲット、（２３）基板、（２４）補助電極、
（２５）プラズマ領域、（２６）排気部
ネシウム層、（４）アモルファス二酸化シリコン膜、
（５、６）シリコン基板、（７）赤外線吸収層、（８）
上部電極、（９）受光部（赤外線センサ部）、（１０）
ＣＣＤ転送部、（１１）赤外線、（２１）真空槽、（２
２）ターゲット、（２３）基板、（２４）補助電極、
（２５）プラズマ領域、（２６）排気部
Claims (2)
- 【請求項１】 アモルファス二酸化シリコン上に形成さ
れている、（１００）配向性を有する白金または第VIII
族金属の薄膜電極。 - 【請求項２】 ターゲットと基板とを電極としてプラズ
マを生成し、ターゲットの粒子を基板上に積層させるス
パッタ装置において、両電極間に補助電極を設けた薄膜
製造装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4256795A JPH06108242A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 薄膜電極および薄膜製造装置 |
| US08/255,886 US5512151A (en) | 1992-09-25 | 1994-06-07 | Method of making thin-layer component |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4256795A JPH06108242A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 薄膜電極および薄膜製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06108242A true JPH06108242A (ja) | 1994-04-19 |
Family
ID=17297552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4256795A Pending JPH06108242A (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 薄膜電極および薄膜製造装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5512151A (ja) |
| JP (1) | JPH06108242A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10251836A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-22 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | Ｐｔ被覆シート及びその製造方法 |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6147360A (en) * | 1996-02-22 | 2000-11-14 | Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. | Superconducting device and a method of manufacturing the same |
| US6160266A (en) * | 1996-02-22 | 2000-12-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Superconducting device and a method of manufacturing the same |
| US5695815A (en) * | 1996-05-29 | 1997-12-09 | Micron Technology, Inc. | Metal carboxylate complexes for formation of metal-containing films on semiconductor devices |
| US6025205A (en) * | 1997-01-07 | 2000-02-15 | Tong Yang Cement Corporation | Apparatus and methods of forming preferred orientation-controlled platinum films using nitrogen |
| US6054331A (en) * | 1997-01-15 | 2000-04-25 | Tong Yang Cement Corporation | Apparatus and methods of depositing a platinum film with anti-oxidizing function over a substrate |
| US6498097B1 (en) | 1997-05-06 | 2002-12-24 | Tong Yang Cement Corporation | Apparatus and method of forming preferred orientation-controlled platinum film using oxygen |
| JP4617599B2 (ja) * | 2000-08-07 | 2011-01-26 | 株式会社デンソー | ガスセンサ素子及びその製造方法 |
| US20070114123A1 (en) * | 2005-11-21 | 2007-05-24 | Jeffrey Bender | Deposition on charge sensitive materials with ion beam deposition |
| WO2013134745A1 (en) | 2012-03-08 | 2013-09-12 | Cyvek, Inc | Portable microfluidic assay devices and methods of manufacture and use |
| US9759718B2 (en) | 2009-11-23 | 2017-09-12 | Cyvek, Inc. | PDMS membrane-confined nucleic acid and antibody/antigen-functionalized microlength tube capture elements, and systems employing them, and methods of their use |
| US10065403B2 (en) | 2009-11-23 | 2018-09-04 | Cyvek, Inc. | Microfluidic assay assemblies and methods of manufacture |
| US9855735B2 (en) | 2009-11-23 | 2018-01-02 | Cyvek, Inc. | Portable microfluidic assay devices and methods of manufacture and use |
| US9500645B2 (en) | 2009-11-23 | 2016-11-22 | Cyvek, Inc. | Micro-tube particles for microfluidic assays and methods of manufacture |
| CA2781556C (en) | 2009-11-23 | 2015-05-19 | Cyvek, Inc. | Method and apparatus for performing assays |
| US10022696B2 (en) | 2009-11-23 | 2018-07-17 | Cyvek, Inc. | Microfluidic assay systems employing micro-particles and methods of manufacture |
| US9700889B2 (en) | 2009-11-23 | 2017-07-11 | Cyvek, Inc. | Methods and systems for manufacture of microarray assay systems, conducting microfluidic assays, and monitoring and scanning to obtain microfluidic assay results |
| CN106552682B (zh) | 2011-03-22 | 2020-06-19 | 西维克公司 | 微流体装置以及制造方法和用途 |
| US10228367B2 (en) | 2015-12-01 | 2019-03-12 | ProteinSimple | Segmented multi-use automated assay cartridge |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3526584A (en) * | 1964-09-25 | 1970-09-01 | Western Electric Co | Method of providing a field free region above a substrate during sputter-depositing thereon |
| US3528902A (en) * | 1966-10-04 | 1970-09-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of producing thin films by sputtering |
| US3528906A (en) * | 1967-06-05 | 1970-09-15 | Texas Instruments Inc | Rf sputtering method and system |
| US3361659A (en) * | 1967-08-14 | 1968-01-02 | Ibm | Process of depositing thin films by cathode sputtering using a controlled grid |
| FR1595037A (ja) * | 1968-02-12 | 1970-06-08 | ||
| US3562142A (en) * | 1968-10-30 | 1971-02-09 | Varian Associates | R.f.sputter plating method and apparatus employing control of ion and electron bombardment of the plating |
| US3897325A (en) * | 1972-10-20 | 1975-07-29 | Nippon Electric Varian Ltd | Low temperature sputtering device |
| JP2515731B2 (ja) * | 1985-10-25 | 1996-07-10 | 株式会社日立製作所 | 薄膜形成装置および薄膜形成方法 |
| US4824544A (en) * | 1987-10-29 | 1989-04-25 | International Business Machines Corporation | Large area cathode lift-off sputter deposition device |
| JPH0346990A (ja) * | 1989-07-14 | 1991-02-28 | Toshiba Corp | エレベータかご床の敷居 |
| JPH045874A (ja) * | 1990-04-21 | 1992-01-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 強誘電体薄膜およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-09-25 JP JP4256795A patent/JPH06108242A/ja active Pending
-
1994
- 1994-06-07 US US08/255,886 patent/US5512151A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10251836A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-22 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | Ｐｔ被覆シート及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5512151A (en) | 1996-04-30 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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