JPH06151602A - 配向性強誘電体薄膜の作製方法 - Google Patents
配向性強誘電体薄膜の作製方法Info
- Publication number
- JPH06151602A JPH06151602A JP31923092A JP31923092A JPH06151602A JP H06151602 A JPH06151602 A JP H06151602A JP 31923092 A JP31923092 A JP 31923092A JP 31923092 A JP31923092 A JP 31923092A JP H06151602 A JPH06151602 A JP H06151602A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- ferroelectric thin
- epitaxial
- mgo
- buffer layer
- 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
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 単結晶半導体基板上にエピタキシャルＭｇＯ
をバッファ層として形成し、その上にエピタキシャルま
たは配向性の強誘電体薄膜を形成した配向性強誘電体薄
膜を、容易にかつ安価に製造する方法を提供する。ま
た、不揮発性メモリーややキャパシター、または薄膜光
導波路を用いた素子を半導体上に作製する場合に有用で
ある。 【構成】 単結晶半導体基板上に気相成長法によりエピ
タキシャルＭｇＯバッファ層を形成し、さらにその上に
有機金属化合物を塗布し、焼成することによってエピタ
キシャルまたは配向性の強誘電体薄膜を形成する。前記
強誘電体薄膜は、金属アルコキシド、金属塩より選ばれ
る有機金属化合物を用い、スピンコート法、ディッピン
グ法、スプレー法、スクリーン印刷法、インクジェット
法より選ばれる方法によりエピタキシャルＭｇＯバッフ
ァ層が形成された基板上に塗布し、その後焼成すること
によって形成する。
をバッファ層として形成し、その上にエピタキシャルま
たは配向性の強誘電体薄膜を形成した配向性強誘電体薄
膜を、容易にかつ安価に製造する方法を提供する。ま
た、不揮発性メモリーややキャパシター、または薄膜光
導波路を用いた素子を半導体上に作製する場合に有用で
ある。 【構成】 単結晶半導体基板上に気相成長法によりエピ
タキシャルＭｇＯバッファ層を形成し、さらにその上に
有機金属化合物を塗布し、焼成することによってエピタ
キシャルまたは配向性の強誘電体薄膜を形成する。前記
強誘電体薄膜は、金属アルコキシド、金属塩より選ばれ
る有機金属化合物を用い、スピンコート法、ディッピン
グ法、スプレー法、スクリーン印刷法、インクジェット
法より選ばれる方法によりエピタキシャルＭｇＯバッフ
ァ層が形成された基板上に塗布し、その後焼成すること
によって形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、エピタキシャルＭｇ
Ｏをバッファ層として用い、単結晶半導体基板上に有機
金属化合物を利用して、エピタキシャルまたは配向性の
強誘電体薄膜を形成する方法に関し、具体的には、不揮
発性メモリーやキャパシター、または光変調素子などを
半導体上に作製する方法に関する。
Ｏをバッファ層として用い、単結晶半導体基板上に有機
金属化合物を利用して、エピタキシャルまたは配向性の
強誘電体薄膜を形成する方法に関し、具体的には、不揮
発性メモリーやキャパシター、または光変調素子などを
半導体上に作製する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、酸化物強誘電体薄膜は強誘電体の
もつ強誘電性、圧電性、焦電性、電気光学効果などの多
くの性質により不揮発性メモリーを始めとして表面弾性
波素子、赤外線焦電素子、音響光学素子、電気光学素子
など多くの応用が期待されている。これらの応用のう
ち、薄膜光導波路構造での低光損失化と単結晶なみの分
極特性や電気光学効果を得るために単結晶薄膜の作製が
不可欠である。そのため、ＢａＴｉＯ3 、ＰｂＴｉ
Ｏ3 、Ｐｂ1-x Ｌａx （Ｚｒy Ｔｉ1-y ）1-x/4 Ｏ
3 （ＰＬＺＴ）、ＬｉＮｂＯ3 、ＫＮｂＯ3 などのエピ
タキシャル強誘電体薄膜がＲｆ−マグネトロン・スパッ
タリング、レーザー・アブレーション、有機金属化学蒸
着（ＭＯＣＶＤ）などの方法によって比較的高価な酸化
物単結晶基板に形成することが種々試みられている。
もつ強誘電性、圧電性、焦電性、電気光学効果などの多
くの性質により不揮発性メモリーを始めとして表面弾性
波素子、赤外線焦電素子、音響光学素子、電気光学素子
など多くの応用が期待されている。これらの応用のう
ち、薄膜光導波路構造での低光損失化と単結晶なみの分
極特性や電気光学効果を得るために単結晶薄膜の作製が
不可欠である。そのため、ＢａＴｉＯ3 、ＰｂＴｉ
Ｏ3 、Ｐｂ1-x Ｌａx （Ｚｒy Ｔｉ1-y ）1-x/4 Ｏ
3 （ＰＬＺＴ）、ＬｉＮｂＯ3 、ＫＮｂＯ3 などのエピ
タキシャル強誘電体薄膜がＲｆ−マグネトロン・スパッ
タリング、レーザー・アブレーション、有機金属化学蒸
着（ＭＯＣＶＤ）などの方法によって比較的高価な酸化
物単結晶基板に形成することが種々試みられている。
【０００３】しかしながら、半導体素子との集積化のた
めには半導体基板上に強誘電体薄膜を作製することが必
要である。半導体基板上における強誘電体薄膜のエピタ
キシャル成長は高成長温度、半導体と強誘電体との間の
相互拡散、半導体の酸化などの為に難しい。さらに、Ｇ
ａＡｓ基板上における強誘電体薄膜のエピタキシャル成
長は次の理由により難しい。すなわち、ＧａＡｓは４０
０℃以上では表面のＡｓが減少し、６９０℃以上ではＡ
ｓ４雰囲気なしではＡｓとＧａの一層ずつの昇華が始ま
ることが知られている。また、ＧａＡｓ基板上への強誘
電体薄膜作製の報告は極めて数少なく、ＰＬＺＴがＧａ
Ａｓ成長した際には、ＰｂのＧａＡｓへの拡散が検出さ
れている。
めには半導体基板上に強誘電体薄膜を作製することが必
要である。半導体基板上における強誘電体薄膜のエピタ
キシャル成長は高成長温度、半導体と強誘電体との間の
相互拡散、半導体の酸化などの為に難しい。さらに、Ｇ
ａＡｓ基板上における強誘電体薄膜のエピタキシャル成
長は次の理由により難しい。すなわち、ＧａＡｓは４０
０℃以上では表面のＡｓが減少し、６９０℃以上ではＡ
ｓ４雰囲気なしではＡｓとＧａの一層ずつの昇華が始ま
ることが知られている。また、ＧａＡｓ基板上への強誘
電体薄膜作製の報告は極めて数少なく、ＰＬＺＴがＧａ
Ａｓ成長した際には、ＰｂのＧａＡｓへの拡散が検出さ
れている。
【０００４】これらの理由のため、低温で半導体基板上
でエピタキシャル成長し、強誘電体薄膜のエピタキシャ
ル成長を助け、かつ拡散バリアとしても働くキャッピン
グ層をバッファ層として半導体基板上に形成することが
必要である。さらに、強誘電体と半導体との間に絶縁体
を形成したＦＥＴ素子においては、このようなバッファ
層が存在すれば、強誘電体の分極時の半導体からの電荷
の注入を防ぐことができ、強誘電体の分極状態を維持す
ることが容易となる。また、強誘電体の屈折率は一般に
ＧａＡｓよりも小さいが、強誘電体よりも小さい屈折率
をもつバッファ層が得られれば、半導体レーザー光を強
誘電体薄膜光導波路中に閉じ込めることが可能になり、
光変調素子を半導体レーザー上に作製することが可能に
なる。
でエピタキシャル成長し、強誘電体薄膜のエピタキシャ
ル成長を助け、かつ拡散バリアとしても働くキャッピン
グ層をバッファ層として半導体基板上に形成することが
必要である。さらに、強誘電体と半導体との間に絶縁体
を形成したＦＥＴ素子においては、このようなバッファ
層が存在すれば、強誘電体の分極時の半導体からの電荷
の注入を防ぐことができ、強誘電体の分極状態を維持す
ることが容易となる。また、強誘電体の屈折率は一般に
ＧａＡｓよりも小さいが、強誘電体よりも小さい屈折率
をもつバッファ層が得られれば、半導体レーザー光を強
誘電体薄膜光導波路中に閉じ込めることが可能になり、
光変調素子を半導体レーザー上に作製することが可能に
なる。
【０００５】一方、その格子定数と熱安定性とにより強
誘電体や高温超電導体の基板として良く用いられるＭｇ
ＯはＳｉ上へエピタキシャル成長することが知られてい
る（Ｄ．Ｋ．Ｆｏｒｋ、Ｆ．Ａ．Ｐｏｎｃｅ、Ｊ．Ｃ．
ＴｒａｍｏｎｔａｎａおよびＴ．Ｈ．Ｇｅｂａｌｌｅ；
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５８、２２９４（１９
９１））。
誘電体や高温超電導体の基板として良く用いられるＭｇ
ＯはＳｉ上へエピタキシャル成長することが知られてい
る（Ｄ．Ｋ．Ｆｏｒｋ、Ｆ．Ａ．Ｐｏｎｃｅ、Ｊ．Ｃ．
ＴｒａｍｏｎｔａｎａおよびＴ．Ｈ．Ｇｅｂａｌｌｅ；
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５８、２２９４（１９
９１））。
【０００６】これに対し、本発明者らは気相成長法によ
りＭｇＯがＧａＡｓ（１００）上へエピタキシャル成長
し、また、ＭｇＯをバッファ層として用いると強誘電体
薄膜が半導体上でエピタキシャル成長できることを発見
した。この際の結晶学的関係は、例えばＢａＴｉＯ3 に
ついてはＢａＴｉＯ3 （００１）//ＭｇＯ（１００）//
ＧａＡｓ（１００）、面内方位ＢａＴｉＯ3 ［０１０］
//ＭｇＯ［００１］//ＧａＡｓ［００１］であり、正方
晶系の強誘電体の分極方向が基板面に対して垂直な構造
を作ることができた。これについて、本発明者等は先に
提案し、その後、論文としても発表を行った（Ｋ．Ｎａ
ｓｈｉｍｏｔｏ、Ｄ．Ｋ．ＦｏｒｋおよびＴ．Ｈ．Ｇｅ
ｂａｌｌｅ；Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６０、１
１９９（１９９２））。
りＭｇＯがＧａＡｓ（１００）上へエピタキシャル成長
し、また、ＭｇＯをバッファ層として用いると強誘電体
薄膜が半導体上でエピタキシャル成長できることを発見
した。この際の結晶学的関係は、例えばＢａＴｉＯ3 に
ついてはＢａＴｉＯ3 （００１）//ＭｇＯ（１００）//
ＧａＡｓ（１００）、面内方位ＢａＴｉＯ3 ［０１０］
//ＭｇＯ［００１］//ＧａＡｓ［００１］であり、正方
晶系の強誘電体の分極方向が基板面に対して垂直な構造
を作ることができた。これについて、本発明者等は先に
提案し、その後、論文としても発表を行った（Ｋ．Ｎａ
ｓｈｉｍｏｔｏ、Ｄ．Ｋ．ＦｏｒｋおよびＴ．Ｈ．Ｇｅ
ｂａｌｌｅ；Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６０、１
１９９（１９９２））。
【０００７】上記したように、強誘電体薄膜のエピタキ
シャルまたは配向性薄膜は気相成長法によって作製され
てきたが、これらの方法は強誘電体薄膜の組成制御の問
題や表面性の問題、さらに設備コストなどの問題があ
る。これに対し、有機金属化合物を用いて強誘電体薄膜
を得るゾルゲル法は、精密な化学組成制御、分子レベル
の均一性、プロセスの低温化、大面積化、低設備コスト
などの面での利点があることが知られており、本発明者
等は、論文（Ｋ．ＮａｓｈｉｍｏｔｏおよびＭ．Ｊ．Ｃ
ｉｍａ；Ｍａｔｅｒ．Ｌｅｔｔ．１０、３４８（１９９
１））に示したように、このゾルゲル法において、加水
分解を行わない有機金属化合物を用いると、単結晶基板
上に単結晶の強誘電体薄膜がエピタキシャル成長できる
ことを発見した。
シャルまたは配向性薄膜は気相成長法によって作製され
てきたが、これらの方法は強誘電体薄膜の組成制御の問
題や表面性の問題、さらに設備コストなどの問題があ
る。これに対し、有機金属化合物を用いて強誘電体薄膜
を得るゾルゲル法は、精密な化学組成制御、分子レベル
の均一性、プロセスの低温化、大面積化、低設備コスト
などの面での利点があることが知られており、本発明者
等は、論文（Ｋ．ＮａｓｈｉｍｏｔｏおよびＭ．Ｊ．Ｃ
ｉｍａ；Ｍａｔｅｒ．Ｌｅｔｔ．１０、３４８（１９９
１））に示したように、このゾルゲル法において、加水
分解を行わない有機金属化合物を用いると、単結晶基板
上に単結晶の強誘電体薄膜がエピタキシャル成長できる
ことを発見した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、単結
晶半導体基板上にエピタキシャルＭｇＯバッファ層を設
け、さらにその上にエピタキシャルまたは配向性の強誘
電体薄膜を設けた配向性強誘電体薄膜を、容易かつ安価
に製造する方法が求められていた。本発明は、このよう
な要請に基づいてなされたものであって、その目的は、
単結晶半導体基板上にエピタキシャルＭｇＯをバッファ
層として形成し、その上にエピタキシャルまたは配向性
の強誘電体薄膜を形成した配向性強誘電体薄膜を、容易
にかつ安価に製造する方法を提供することにある。本発
明の他の目的は、不揮発性メモリーやキャパシター、ま
たは薄膜光導波路を用いた素子を半導体上に容易に作製
する方法を提供することにある。
晶半導体基板上にエピタキシャルＭｇＯバッファ層を設
け、さらにその上にエピタキシャルまたは配向性の強誘
電体薄膜を設けた配向性強誘電体薄膜を、容易かつ安価
に製造する方法が求められていた。本発明は、このよう
な要請に基づいてなされたものであって、その目的は、
単結晶半導体基板上にエピタキシャルＭｇＯをバッファ
層として形成し、その上にエピタキシャルまたは配向性
の強誘電体薄膜を形成した配向性強誘電体薄膜を、容易
にかつ安価に製造する方法を提供することにある。本発
明の他の目的は、不揮発性メモリーやキャパシター、ま
たは薄膜光導波路を用いた素子を半導体上に容易に作製
する方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の配向性強誘電体
薄膜の製作方法は、単結晶半導体基板上に気相成長法に
よりエピタキシャルＭｇＯバッファ層を形成し、さらに
その上に有機金属化合物を塗布し、焼成することによっ
てエピタキシャルまたは配向性の強誘電体薄膜を形成す
ることを特徴とする。
薄膜の製作方法は、単結晶半導体基板上に気相成長法に
よりエピタキシャルＭｇＯバッファ層を形成し、さらに
その上に有機金属化合物を塗布し、焼成することによっ
てエピタキシャルまたは配向性の強誘電体薄膜を形成す
ることを特徴とする。
【００１０】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明において、単結晶半導体基板としては、単体半導体
であるＳｉ、Ｇｅ、ダイアモンド、III −Ｖ系の化合物
半導体であるＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＡｌＰ、ＧａＡｓ、
ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＧａＰ、
ＡｌＬｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＡｓＳ
ｂ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｓＳｂ、Ｉｎ
ＡｓＳｂ、II−VI系の化合物半導体であるＺｎＳ、Ｚｎ
Ｓｅ、ＺｎＴｅ、ＣａＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳｅ、Ｈｇ
Ｔｅ、ＣｄＳより選ばれるものが使用できる。
発明において、単結晶半導体基板としては、単体半導体
であるＳｉ、Ｇｅ、ダイアモンド、III −Ｖ系の化合物
半導体であるＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＡｌＰ、ＧａＡｓ、
ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＧａＰ、
ＡｌＬｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＡｓＳ
ｂ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＳｂ、ＧａＡｓＳｂ、Ｉｎ
ＡｓＳｂ、II−VI系の化合物半導体であるＺｎＳ、Ｚｎ
Ｓｅ、ＺｎＴｅ、ＣａＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳｅ、Ｈｇ
Ｔｅ、ＣｄＳより選ばれるものが使用できる。
【００１１】これら単結晶半導体基板上にエピタキシャ
ルＭｇＯバッファ層を形成するが、気相成長法により形
成するのが好ましい。気相成長法としては、電子ビーム
蒸着、フラッシュ蒸着、イオン・プレーティング、Ｒｆ
−マグネトロン・スパッタリング、イオン・ビーム・ス
パッタリング、レーザー・アブレーション（レーザー・
デポジション）、モレキュラー・ビーム・エピタキシー
（ＭＢＥ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ、お
よび有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）より選ばれるもの
が採用できる。これらの中で、電子ビーム蒸着法は、蒸
着操作が容易であるという利点があり、また、ＭＢＥ法
は、基板がＧａＡｓの場合に有利に適用でき、また、Ｍ
ＯＣＶＤ法の場合は、大面積化が容易に行えるという利
点がある。
ルＭｇＯバッファ層を形成するが、気相成長法により形
成するのが好ましい。気相成長法としては、電子ビーム
蒸着、フラッシュ蒸着、イオン・プレーティング、Ｒｆ
−マグネトロン・スパッタリング、イオン・ビーム・ス
パッタリング、レーザー・アブレーション（レーザー・
デポジション）、モレキュラー・ビーム・エピタキシー
（ＭＢＥ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ、お
よび有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）より選ばれるもの
が採用できる。これらの中で、電子ビーム蒸着法は、蒸
着操作が容易であるという利点があり、また、ＭＢＥ法
は、基板がＧａＡｓの場合に有利に適用でき、また、Ｍ
ＯＣＶＤ法の場合は、大面積化が容易に行えるという利
点がある。
【００１２】次いで、その上に、例えば、ＫＮｂＯ3 、
ＢａＴｉＯ3 、ＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ1-x Ｌａx （Ｚｒy
Ｔｉ1-y ）1-x/4 Ｏ3 （ＰＺＴ、ＰＬＴ、ＰＬＺＴ）、
Ｐｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 などに代表されるＡＢＯ
3 型強誘電体、およびこれらの置換誘導体より選ばれる
前記強誘電体薄膜を形成するが、具体的には、Ｌｉ、
Ｋ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｌａ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｍｇなどの金属アルコキシド、金属塩より選
ばれる有機金属化合物を用いて形成される。これらの中
でも金属アルコキシドは、加水分解しやすく、また、焼
成温度が低く、高密度の薄膜を得ることができるので好
ましい。本発明に使用できる加水分解可能な有機金属化
合物としては、例えば、次のものを例示することができ
る。Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）4 、Ｚｒ（Ｏ−ｉ−Ｃ3
Ｈ7 ）4 、Ｐｂ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 、Ｌａ（Ｏ−ｉ−Ｃ
3 Ｈ7 ）4 、ＬｉＯＣ2 Ｈ5 、Ｎｂ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 、
Ｂｉ（ＯＣＨ3 ）3 、ＫＯＣ2 Ｈ5 、Ｂａ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）2 、Ｓｒ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 、Ｔａ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）5 、Ｍｇ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 。
ＢａＴｉＯ3 、ＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ1-x Ｌａx （Ｚｒy
Ｔｉ1-y ）1-x/4 Ｏ3 （ＰＺＴ、ＰＬＴ、ＰＬＺＴ）、
Ｐｂ（Ｍｇ1/3 Ｎｂ2/3 ）Ｏ3 などに代表されるＡＢＯ
3 型強誘電体、およびこれらの置換誘導体より選ばれる
前記強誘電体薄膜を形成するが、具体的には、Ｌｉ、
Ｋ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｂｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ、Ｌａ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｍｇなどの金属アルコキシド、金属塩より選
ばれる有機金属化合物を用いて形成される。これらの中
でも金属アルコキシドは、加水分解しやすく、また、焼
成温度が低く、高密度の薄膜を得ることができるので好
ましい。本発明に使用できる加水分解可能な有機金属化
合物としては、例えば、次のものを例示することができ
る。Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）4 、Ｚｒ（Ｏ−ｉ−Ｃ3
Ｈ7 ）4 、Ｐｂ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 、Ｌａ（Ｏ−ｉ−Ｃ
3 Ｈ7 ）4 、ＬｉＯＣ2 Ｈ5 、Ｎｂ（ＯＣ2 Ｈ5 ）5 、
Ｂｉ（ＯＣＨ3 ）3 、ＫＯＣ2 Ｈ5 、Ｂａ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）2 、Ｓｒ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 、Ｔａ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）5 、Ｍｇ（ＯＣ2 Ｈ5 ）2 。
【００１３】これらの原料を所定の組成に配合してアル
コール類、ジケトン類、ケトン酸類、アルキルエステル
類、オキシ酸類、オキシケトン類などより選ばれた溶媒
中に溶解した後、得られた溶液をエピタキシャルＭｇＯ
バッファ層が形成された基板上に塗布する。その際、基
板への塗布前の加水分解、または原料を塗布した基板の
焼成中の加水分解、あるいはこれらの両方の処理による
加水分解が行われる。この溶液の基板上への塗布は、ス
ピンコート法、ディッピング法、スプレー法、スクリー
ン印刷法、インクジェット法より選ばれた方法が使用で
きる。塗布後、一定の温度範囲で焼成して、強誘電体薄
膜をエピタキシャルまたは配向性成長させる。
コール類、ジケトン類、ケトン酸類、アルキルエステル
類、オキシ酸類、オキシケトン類などより選ばれた溶媒
中に溶解した後、得られた溶液をエピタキシャルＭｇＯ
バッファ層が形成された基板上に塗布する。その際、基
板への塗布前の加水分解、または原料を塗布した基板の
焼成中の加水分解、あるいはこれらの両方の処理による
加水分解が行われる。この溶液の基板上への塗布は、ス
ピンコート法、ディッピング法、スプレー法、スクリー
ン印刷法、インクジェット法より選ばれた方法が使用で
きる。塗布後、一定の温度範囲で焼成して、強誘電体薄
膜をエピタキシャルまたは配向性成長させる。
【００１４】
実施例１ ＧａＡｓ基板へのエピタキシャルＭｇＯバッファ層の形
成を、ターゲット表面をＵＶレーザー・パルスにより瞬
間的に加熱し蒸着を行うエキシマ・レーザー・デポジシ
ョン法によって行った。レーザーはＸｅＣｌエキシマ・
レーザー（波長３０８ｎｍ）を用い、パルス周期４Ｈ
ｚ、パルス長１７ｎｓ、エネルギー１３０ｍＪ（ターゲ
ット表面でのエネルギー密度１．３Ｊ／ｃｍ2 ）の条件
とした。ターゲットと基板の距離は５０ｍｍである。タ
ーゲットはＭｇＯが波長３０８ｎｍに吸収を持たないた
めに金属Ｍｇを用いた。ＭｇＯは１０ｅＶ以上の高い結
合エネルギーを持っているため、Ｏ2 を成膜中に導入す
ることによってＭｇは容易に酸化された。基板はハロゲ
ン・ランプによって加熱した。ＧａＡｓ基板はｎ型、
（１００）±０．２°、６×６ｍｍのウエハーを用い
た。これらの基板は溶剤洗浄の後、Ｈ2 ＳＯ4 系の溶液
にてエッチングを行った。さらにこの基板を脱イオン水
とエタノールでリンスし、最後に窒素流下でエタノール
によるスピン乾燥を行った。エッチング後に脱イオン水
リンスで形成されたＧａＡｓ基板表面の単層酸化膜はパ
ッシベーション層として働き、また５８２℃で解離です
るという報告がある。従って、スピン乾燥後に基板をた
だちにデポジション・チャンバーに導入し、一定温度、
バックグラウンド圧力３×１０-7Ｔｏｒｒにて加熱を行
ってＧａＡｓ表面の不動体層の脱離（昇華）を図り、続
いてＭｇＯを２００〜６００℃、１×１０-6〜１×１０
-3Ｔｏｒｒ Ｏ2 の条件にて４０〜４００オングストロ
ームのＭｇＯの成膜を行った。
成を、ターゲット表面をＵＶレーザー・パルスにより瞬
間的に加熱し蒸着を行うエキシマ・レーザー・デポジシ
ョン法によって行った。レーザーはＸｅＣｌエキシマ・
レーザー（波長３０８ｎｍ）を用い、パルス周期４Ｈ
ｚ、パルス長１７ｎｓ、エネルギー１３０ｍＪ（ターゲ
ット表面でのエネルギー密度１．３Ｊ／ｃｍ2 ）の条件
とした。ターゲットと基板の距離は５０ｍｍである。タ
ーゲットはＭｇＯが波長３０８ｎｍに吸収を持たないた
めに金属Ｍｇを用いた。ＭｇＯは１０ｅＶ以上の高い結
合エネルギーを持っているため、Ｏ2 を成膜中に導入す
ることによってＭｇは容易に酸化された。基板はハロゲ
ン・ランプによって加熱した。ＧａＡｓ基板はｎ型、
（１００）±０．２°、６×６ｍｍのウエハーを用い
た。これらの基板は溶剤洗浄の後、Ｈ2 ＳＯ4 系の溶液
にてエッチングを行った。さらにこの基板を脱イオン水
とエタノールでリンスし、最後に窒素流下でエタノール
によるスピン乾燥を行った。エッチング後に脱イオン水
リンスで形成されたＧａＡｓ基板表面の単層酸化膜はパ
ッシベーション層として働き、また５８２℃で解離です
るという報告がある。従って、スピン乾燥後に基板をた
だちにデポジション・チャンバーに導入し、一定温度、
バックグラウンド圧力３×１０-7Ｔｏｒｒにて加熱を行
ってＧａＡｓ表面の不動体層の脱離（昇華）を図り、続
いてＭｇＯを２００〜６００℃、１×１０-6〜１×１０
-3Ｔｏｒｒ Ｏ2 の条件にて４０〜４００オングストロ
ームのＭｇＯの成膜を行った。
【００１５】Ｘ線回折によって解析すると成膜したＭｇ
Ｏは広い範囲の条件にて（１００）面単一配向のエピタ
キシャル膜となったが、２５０〜４５０℃、５×１０-6
〜１×１０-4Ｔｏｒｒ Ｏ2 の条件にて良質な薄膜とな
った。ＭｇＯとＧａＡｓの面内結晶方位の関係を同定す
るために、Ｘ線回折ファイ・スキャンを行った。立方晶
において（１００）面に対して４５°の角度をもってい
る（２０２）面についてのファイ・スキャンは、ＭｇＯ
（１００）／ＧａＡｓ（１００）のＭｇＯに対して９０
°の回転周期をもつシャープなピークを示し、この位置
はＧａＡｓのピーク位置に一致した。これらのことか
ら、ＭｇＯとＧａＡｓとの結晶学的関係は格子不整が２
５．５％となるにもかかわらず、ＭｇＯとＧａＡｓの結
晶方位の関係はＭｇＯ（１００）//ＧａＡｓ（１０
０）、面内方位ＭｇＯ［００１］//ＧａＡｓ［００１］
であることが分かった。
Ｏは広い範囲の条件にて（１００）面単一配向のエピタ
キシャル膜となったが、２５０〜４５０℃、５×１０-6
〜１×１０-4Ｔｏｒｒ Ｏ2 の条件にて良質な薄膜とな
った。ＭｇＯとＧａＡｓの面内結晶方位の関係を同定す
るために、Ｘ線回折ファイ・スキャンを行った。立方晶
において（１００）面に対して４５°の角度をもってい
る（２０２）面についてのファイ・スキャンは、ＭｇＯ
（１００）／ＧａＡｓ（１００）のＭｇＯに対して９０
°の回転周期をもつシャープなピークを示し、この位置
はＧａＡｓのピーク位置に一致した。これらのことか
ら、ＭｇＯとＧａＡｓとの結晶学的関係は格子不整が２
５．５％となるにもかかわらず、ＭｇＯとＧａＡｓの結
晶方位の関係はＭｇＯ（１００）//ＧａＡｓ（１０
０）、面内方位ＭｇＯ［００１］//ＧａＡｓ［００１］
であることが分かった。
【００１６】ＭｇＯと半導体の界面を高分解能透過型電
子顕微鏡にて観察すると、ＭｇＯ−ＧａＡｓ界面ではＭ
ｇＯ：ＧａＡｓ＝４：３の格子整合による二次元超格子
が形成されており、界面には二次層などの生成はなく急
峻な界面であった。４：３の格子整合を考えると、Ｍｇ
Ｏ：ＧａＡｓ＝４：３では０．７％となり、大きな格子
不整合を持つにもかかわらず膜内応力が緩和されてＭｇ
Ｏ［００１］//ＧａＡｓ［００１］のエピタキシャル成
長が実現されたと考えられる。
子顕微鏡にて観察すると、ＭｇＯ−ＧａＡｓ界面ではＭ
ｇＯ：ＧａＡｓ＝４：３の格子整合による二次元超格子
が形成されており、界面には二次層などの生成はなく急
峻な界面であった。４：３の格子整合を考えると、Ｍｇ
Ｏ：ＧａＡｓ＝４：３では０．７％となり、大きな格子
不整合を持つにもかかわらず膜内応力が緩和されてＭｇ
Ｏ［００１］//ＧａＡｓ［００１］のエピタキシャル成
長が実現されたと考えられる。
【００１７】エピタキシャルＭｇＯバッファー層をＧａ
Ａｓ基板上に作製した後、直ちにＰｂＴｉＯ3 をＭｇＯ
上に作製した。ＰｂＴｉＯ3 の作製は、まず、Ｔｉ（Ｏ
−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）4 を２−メトキシエタノール：ＣＨ3
ＯＣＨ2 ＣＨ2 ＯＨ（ＲＯＨ）に溶解し、続いて１００
℃にて真空乾燥したＰｂ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 （Ｐｂ（Ｏ
ＡＣ）2 ）を、Ｐｂ：Ｔｉ＝１．０：１．０のモル組成
比にて溶解した。その後１２０℃にて一定時間蒸留する
ことにより、金属錯体ＰｂＴｉＯ2 （ＯＲ）2を形成す
るとともに、副生成物ＣＨ3 ＣＯＯＣＨ2 ＣＨ2 ＯＣＨ
3 （ＡｃＯＲ）の除去を行った。次に、この溶液に、Ｐ
ｂ：Ｈ2 Ｏ：ＨＮＯ3 ＝１：１：０．１となるようにＨ
2 Ｏ：ＨＮＯ3 のＲＯＨ溶液を加え、５０℃にて数時間
還流することにより金属アルコキシドを部分的に加水分
解した。この後、溶液を減圧濃縮して最終的にＰｂ濃度
で０．６Ｍの安定な前駆体溶液を得た。以上の操作はす
べてＮ2 雰囲気中にて行った。この前駆体溶液をＭｇＯ
（１００）／ＧａＡｓ（１００）基板に、室温Ｎ2 雰囲
気中にて２０００ｒｐｍでスピンコーティングを行っ
た。スピンコーティングされた基板は、Ｏ2 雰囲気中で
３５０℃にて５分間加熱の後、６００℃にて３０分間加
熱して結晶化させた。これにより、膜厚１０００オング
ストロームの薄膜が得られ、Ｘ線回折パターンを解析す
ると、ＰｂＴｉＯ3 はａ軸配向のペロブスカイト単一層
であり、ＰｂＴｉＯ3 とＭｇＯ／ＧａＡｓの結晶方位の
関係はＰｂＴｉＯ3 （１００）//ＭｇＯ（１００）//Ｇ
ａＡｓ（１００）であった。また、スピンコーティング
と焼成をさらに二回繰り返すことにより膜厚３０００オ
ングストロームの薄膜も得られた。
Ａｓ基板上に作製した後、直ちにＰｂＴｉＯ3 をＭｇＯ
上に作製した。ＰｂＴｉＯ3 の作製は、まず、Ｔｉ（Ｏ
−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）4 を２−メトキシエタノール：ＣＨ3
ＯＣＨ2 ＣＨ2 ＯＨ（ＲＯＨ）に溶解し、続いて１００
℃にて真空乾燥したＰｂ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 （Ｐｂ（Ｏ
ＡＣ）2 ）を、Ｐｂ：Ｔｉ＝１．０：１．０のモル組成
比にて溶解した。その後１２０℃にて一定時間蒸留する
ことにより、金属錯体ＰｂＴｉＯ2 （ＯＲ）2を形成す
るとともに、副生成物ＣＨ3 ＣＯＯＣＨ2 ＣＨ2 ＯＣＨ
3 （ＡｃＯＲ）の除去を行った。次に、この溶液に、Ｐ
ｂ：Ｈ2 Ｏ：ＨＮＯ3 ＝１：１：０．１となるようにＨ
2 Ｏ：ＨＮＯ3 のＲＯＨ溶液を加え、５０℃にて数時間
還流することにより金属アルコキシドを部分的に加水分
解した。この後、溶液を減圧濃縮して最終的にＰｂ濃度
で０．６Ｍの安定な前駆体溶液を得た。以上の操作はす
べてＮ2 雰囲気中にて行った。この前駆体溶液をＭｇＯ
（１００）／ＧａＡｓ（１００）基板に、室温Ｎ2 雰囲
気中にて２０００ｒｐｍでスピンコーティングを行っ
た。スピンコーティングされた基板は、Ｏ2 雰囲気中で
３５０℃にて５分間加熱の後、６００℃にて３０分間加
熱して結晶化させた。これにより、膜厚１０００オング
ストロームの薄膜が得られ、Ｘ線回折パターンを解析す
ると、ＰｂＴｉＯ3 はａ軸配向のペロブスカイト単一層
であり、ＰｂＴｉＯ3 とＭｇＯ／ＧａＡｓの結晶方位の
関係はＰｂＴｉＯ3 （１００）//ＭｇＯ（１００）//Ｇ
ａＡｓ（１００）であった。また、スピンコーティング
と焼成をさらに二回繰り返すことにより膜厚３０００オ
ングストロームの薄膜も得られた。
【００１８】ＰｂＴｉＯ3 層の組成をＸ線マイクロ・ア
ナライザーにて分析すると、Ｐｂ：Ｔｉ比は０．９９：
１．００と前記Ｐｂ：Ｔｉ比からの偏差は誤差範囲内で
あり、極めて組成制御が良好であった。これに対し、Ｐ
ｂ：Ｔｉ比１．０：１．０のＰｂＴｉＯ3 ターゲットを
用い、エキシマ・レーザー・デポジション法によってＭ
ｇＯ（１００）／ＧａＡｓ（１００）基板上に、ＰｂＴ
ｉＯ3 を６００℃にて形成した際には、ＰｂＴｉＯ3 層
の組成はＰｂ：Ｔｉ＝０．８９：１．００と、組成制御
が気相成長法としては良好なレーザー・デポジション法
でも、組成のずれは大きかった。
ナライザーにて分析すると、Ｐｂ：Ｔｉ比は０．９９：
１．００と前記Ｐｂ：Ｔｉ比からの偏差は誤差範囲内で
あり、極めて組成制御が良好であった。これに対し、Ｐ
ｂ：Ｔｉ比１．０：１．０のＰｂＴｉＯ3 ターゲットを
用い、エキシマ・レーザー・デポジション法によってＭ
ｇＯ（１００）／ＧａＡｓ（１００）基板上に、ＰｂＴ
ｉＯ3 を６００℃にて形成した際には、ＰｂＴｉＯ3 層
の組成はＰｂ：Ｔｉ＝０．８９：１．００と、組成制御
が気相成長法としては良好なレーザー・デポジション法
でも、組成のずれは大きかった。
【００１９】実施例２ 本発明の他の実施例として、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ0.52Ｔ
ｉ0.48）Ｏ3 ）／ＭｇＯ／Ｓｉ構造の作製を示す。Ｓｉ
へのエピタキシャルＭｇＯバッファ層の形成は上記実施
例１と同様にエキシマ・レーザー・デポジション法によ
って行った。単結晶Ｓｉ基板は、ｎ型またはｐ型、（１
００）面、６×６ｍｍのウエハーを用いた。これらの基
板は溶剤洗浄の後、ＨＦ系溶液にてエッチングを行っ
た。さらにこの基板を脱イオン水とエタノールでリンス
し、最後に窒素流下でエタノールによるスピン乾燥を行
った。スピン乾燥後に基板を直ちにデポジション・チャ
ンバーに導入し、一定温度、バックグラウンド圧力３×
１０-7Ｔｏｒｒ、５００℃以上にて加熱を行ってＳｉ表
面のＨ不動体層の脱離を図り、続いてＭｇＯを４００〜
６００℃、２×１０-6〜１×１０-5Ｔｏｒｒ Ｏ2 の条
件にて約３００オングストロームのＭｇＯの成膜を行っ
た。
ｉ0.48）Ｏ3 ）／ＭｇＯ／Ｓｉ構造の作製を示す。Ｓｉ
へのエピタキシャルＭｇＯバッファ層の形成は上記実施
例１と同様にエキシマ・レーザー・デポジション法によ
って行った。単結晶Ｓｉ基板は、ｎ型またはｐ型、（１
００）面、６×６ｍｍのウエハーを用いた。これらの基
板は溶剤洗浄の後、ＨＦ系溶液にてエッチングを行っ
た。さらにこの基板を脱イオン水とエタノールでリンス
し、最後に窒素流下でエタノールによるスピン乾燥を行
った。スピン乾燥後に基板を直ちにデポジション・チャ
ンバーに導入し、一定温度、バックグラウンド圧力３×
１０-7Ｔｏｒｒ、５００℃以上にて加熱を行ってＳｉ表
面のＨ不動体層の脱離を図り、続いてＭｇＯを４００〜
６００℃、２×１０-6〜１×１０-5Ｔｏｒｒ Ｏ2 の条
件にて約３００オングストロームのＭｇＯの成膜を行っ
た。
【００２０】Ｘ線回折によって解析すると、Ｓｉ基板上
へ成膜したＭｇＯは（１００）面単一配向のエピタキシ
ャル膜となり、ＭｇＯとＳｉの面内結晶方位の関係を同
定するために、Ｘ線回折ファイ・スキャンを行うと、Ｍ
ｇＯとＳｉとの結晶学的関係は格子不整が２２．５％と
なるにもかかわらず、ＭｇＯとＳｉの結晶方位の関係
は、ＭｇＯ（１００）//Ｓｉ（１００）、面内方位Ｍｇ
Ｏ［００１］//Ｓｉ［００１］であることがわかった。
へ成膜したＭｇＯは（１００）面単一配向のエピタキシ
ャル膜となり、ＭｇＯとＳｉの面内結晶方位の関係を同
定するために、Ｘ線回折ファイ・スキャンを行うと、Ｍ
ｇＯとＳｉとの結晶学的関係は格子不整が２２．５％と
なるにもかかわらず、ＭｇＯとＳｉの結晶方位の関係
は、ＭｇＯ（１００）//Ｓｉ（１００）、面内方位Ｍｇ
Ｏ［００１］//Ｓｉ［００１］であることがわかった。
【００２１】エピタキシャルＭｇＯバッファー層をＳｉ
基板上に作製した後、直ちにＰＺＴをＭｇＯ上に作製し
た。ＰＺＴの作製は、実施例１とほぼ同様にして、Ｐ
ｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１：０．５２：０．４８のモル組成比
のＰｂ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 、Ｚｒ（Ｏ−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）
4 およびＴｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）4 よりなる混合物を
用いてＰＺＴの０．６Ｍの前駆体溶液を得、この前駆体
溶液をＭｇＯ（１００）／Ｓｉ（１００）基板に室温Ｎ
2 雰囲気中にて２０００ｒｐｍでスピンコーティングを
行った。スピンコーティングされた基板は、先の実施例
と同様にして焼成した。
基板上に作製した後、直ちにＰＺＴをＭｇＯ上に作製し
た。ＰＺＴの作製は、実施例１とほぼ同様にして、Ｐ
ｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１：０．５２：０．４８のモル組成比
のＰｂ（ＣＨ3 ＣＯＯ）2 、Ｚｒ（Ｏ−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）
4 およびＴｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3 Ｈ7 ）4 よりなる混合物を
用いてＰＺＴの０．６Ｍの前駆体溶液を得、この前駆体
溶液をＭｇＯ（１００）／Ｓｉ（１００）基板に室温Ｎ
2 雰囲気中にて２０００ｒｐｍでスピンコーティングを
行った。スピンコーティングされた基板は、先の実施例
と同様にして焼成した。
【００２２】これにより膜厚１０００オングストローム
の薄膜が得られ、Ｘ線回折パターンを解析するとＰＺＴ
は主にｃ軸配向を示すエピタキシャル薄膜に近いペロブ
スカイト単一層薄膜であり、ＰＺＴとＭｇＯ／ＧａＡｓ
の結晶方位の関係は主にＰＺＴ（００１）//ＭｇＯ（１
００）//ＧａＡｓ（１００）、面内方位ＰＺＴ［０１
０］//ＭｇＯ［００１］//Ｓｉ［００１］であった。ま
た、スピンコーティングと焼成をさらに四回繰り返すこ
とにより膜厚約４０００オングストロームの薄膜も得ら
れた。また、Ｃｒ／２０００オングストローム−ＰＺＴ
／３００オングストローム−ＭｇＯ／Ｓｉのキャパシタ
ー構造においてＰＺＴの分極特性を測定すると、この構
造によるＰ−Ｅ特性はヒステリシス・ループを示し、Ｐ
ＺＴは構造解析によって推定したように分極軸が単結晶
Ｓｉ基板に垂直に配向した強誘電相であることが分かっ
た。
の薄膜が得られ、Ｘ線回折パターンを解析するとＰＺＴ
は主にｃ軸配向を示すエピタキシャル薄膜に近いペロブ
スカイト単一層薄膜であり、ＰＺＴとＭｇＯ／ＧａＡｓ
の結晶方位の関係は主にＰＺＴ（００１）//ＭｇＯ（１
００）//ＧａＡｓ（１００）、面内方位ＰＺＴ［０１
０］//ＭｇＯ［００１］//Ｓｉ［００１］であった。ま
た、スピンコーティングと焼成をさらに四回繰り返すこ
とにより膜厚約４０００オングストロームの薄膜も得ら
れた。また、Ｃｒ／２０００オングストローム−ＰＺＴ
／３００オングストローム−ＭｇＯ／Ｓｉのキャパシタ
ー構造においてＰＺＴの分極特性を測定すると、この構
造によるＰ−Ｅ特性はヒステリシス・ループを示し、Ｐ
ＺＴは構造解析によって推定したように分極軸が単結晶
Ｓｉ基板に垂直に配向した強誘電相であることが分かっ
た。
【００２３】同様にしてＰｂ1-x Ｌａx （Ｚｒy Ｔｉ
1-y ）1-x/4 Ｏ3 （ＰＬＺＴ）もエピタキシャルＭｇＯ
バッファ層を用いることにより半導体基板へエピタキシ
ャル成長させることができる。さらに、実施例ではエキ
シマ・レーザー・デポジション法を用いてＭｇＯバッフ
ァ層を作製したが、成膜プロセスはこれに限定されるも
のではなく、Ｒｆ−マグネトロン・スパッタリング、イ
オン・ビーム・スパッタリング、電子ビーム蒸着、フラ
ッシュ蒸着、イオン・プレーティング、モレキュラー・
ビーム・エピタキシ（ＭＢＥ）、イオン化クラスター・
ビーム・エピタキシ、化学気相成長法（ＣＶＤ）、有機
金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、プラズマＣＶＤな
どの気相成長法が同様に本発明において有効である。
1-y ）1-x/4 Ｏ3 （ＰＬＺＴ）もエピタキシャルＭｇＯ
バッファ層を用いることにより半導体基板へエピタキシ
ャル成長させることができる。さらに、実施例ではエキ
シマ・レーザー・デポジション法を用いてＭｇＯバッフ
ァ層を作製したが、成膜プロセスはこれに限定されるも
のではなく、Ｒｆ−マグネトロン・スパッタリング、イ
オン・ビーム・スパッタリング、電子ビーム蒸着、フラ
ッシュ蒸着、イオン・プレーティング、モレキュラー・
ビーム・エピタキシ（ＭＢＥ）、イオン化クラスター・
ビーム・エピタキシ、化学気相成長法（ＣＶＤ）、有機
金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、プラズマＣＶＤな
どの気相成長法が同様に本発明において有効である。
【００２４】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を有するから、単
結晶半導体基板上に強誘電体薄膜を容易にエピタキシャ
ルまたは配向性成長させることが可能になる。すなわ
ち、単結晶半導体基板上に気相成長法によりエピタキシ
ャルＭｇＯバッファ層を形成することにより、強誘電体
薄膜のエピタキシャル成長を助け、かつエピタキシャル
ＭｇＯバッファ層が拡散バリアとしても働くようにな
り、そして、ゾルゲル法によりエピタキシャルまたは配
向性の強誘電体薄膜を作製するから、従来用いられてい
る単結晶酸化物基板よりも安価な単結晶半導体基板上に
エピタキシャルまたは配向性の強誘電体薄膜を作製する
ことが可能になる。また、ゾルゲル法を使用するため
に、強誘電体薄膜の精密な化学組成制御、分子レベルの
均一性、プロセスの低温化、大面積化、低設備コストな
どの面での有利である。さらに、強誘電体薄膜の配向が
制御できるために大きな残留分極値や大きな電気光学定
数などを得ることができ、強誘電体と半導体との間に絶
縁体を形成したＦＥＴ素子においては、強誘電体の分極
時の半導体からの電荷の注入を防ぐことができ、強誘電
体の分極状態を維持することが容易となる。また、強誘
電体の屈折率は一般に半導体よりも小さいが、強誘電体
よりも小さい屈折率をもつバッファ層が得られればレー
ザー光を強誘電体薄膜光導波路中に閉じ込めることが可
能になり、光集積回路の半導体集積回路上への作製や光
変調素子の半導体レーザー上への作製が容易になる。
結晶半導体基板上に強誘電体薄膜を容易にエピタキシャ
ルまたは配向性成長させることが可能になる。すなわ
ち、単結晶半導体基板上に気相成長法によりエピタキシ
ャルＭｇＯバッファ層を形成することにより、強誘電体
薄膜のエピタキシャル成長を助け、かつエピタキシャル
ＭｇＯバッファ層が拡散バリアとしても働くようにな
り、そして、ゾルゲル法によりエピタキシャルまたは配
向性の強誘電体薄膜を作製するから、従来用いられてい
る単結晶酸化物基板よりも安価な単結晶半導体基板上に
エピタキシャルまたは配向性の強誘電体薄膜を作製する
ことが可能になる。また、ゾルゲル法を使用するため
に、強誘電体薄膜の精密な化学組成制御、分子レベルの
均一性、プロセスの低温化、大面積化、低設備コストな
どの面での有利である。さらに、強誘電体薄膜の配向が
制御できるために大きな残留分極値や大きな電気光学定
数などを得ることができ、強誘電体と半導体との間に絶
縁体を形成したＦＥＴ素子においては、強誘電体の分極
時の半導体からの電荷の注入を防ぐことができ、強誘電
体の分極状態を維持することが容易となる。また、強誘
電体の屈折率は一般に半導体よりも小さいが、強誘電体
よりも小さい屈折率をもつバッファ層が得られればレー
ザー光を強誘電体薄膜光導波路中に閉じ込めることが可
能になり、光集積回路の半導体集積回路上への作製や光
変調素子の半導体レーザー上への作製が容易になる。
Claims (4)
- 【請求項１】 単結晶半導体基板上に気相成長法により
エピタキシャルＭｇＯバッファ層を形成し、さらにその
上に有機金属化合物を塗布し、焼成することによってエ
ピタキシャルまたは配向性の強誘電体薄膜を形成するこ
とを特徴とする配向性強誘電体薄膜の作製方法。 - 【請求項２】 前記ＭｇＯバッファ層を、電子ビーム蒸
着、フラッシュ蒸着、イオン・プレーティング、Ｒｆ−
マグネトロン・スパッタリング、イオン・ビーム・スパ
ッタリング、レーザー・アブレーション（レーザー・デ
ポジション）、モレキュラー・ビーム・エピタキシー
（ＭＢＥ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ、お
よび有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）より選ばれる気相
成長法により作製する請求項１記載の配向性強誘電体薄
膜の作製方法。 - 【請求項３】 前記強誘電体薄膜を、金属アルコキシ
ド、金属塩より選ばれる加水分解可能な有機金属化合物
より形成する請求項１記載の配向性強誘電体薄膜の作製
方法。 - 【請求項４】 前記強誘電体薄膜を、スピンコート法、
ディッピング法、スプレー法、スクリーン印刷法、イン
クジェット法より選ばれる方法により加水分解可能な有
機金属化合物を塗布し、その後焼成するによって形成す
る請求項１記載の配向性強誘電体薄膜の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31923092A JPH06151602A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 配向性強誘電体薄膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31923092A JPH06151602A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 配向性強誘電体薄膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151602A true JPH06151602A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=18107865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31923092A Pending JPH06151602A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 配向性強誘電体薄膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06151602A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5576879A (en) * | 1994-01-14 | 1996-11-19 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Composite optical modulator |
| WO2002013246A1 (en) * | 2000-08-03 | 2002-02-14 | Korea Research Institute Of Chemical Technology | Process for growing a magnesium oxide film on a silicon (100) substrate coated with a cubic silicon carbide buffer layer |
| US6974985B2 (en) | 2001-01-31 | 2005-12-13 | Fujitsu Limited | Capacitor and method for fabricating the same, and semiconductor device and method for fabricating the same |
| CN103572370A (zh) * | 2013-10-29 | 2014-02-12 | 西安交通大学 | 一种镱酸铋单晶外延薄膜及其制备方法 |
| CN107578861A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-12 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种抑制瞬态电场下电荷注入方法及装置 |
-
1992
- 1992-11-05 JP JP31923092A patent/JPH06151602A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5576879A (en) * | 1994-01-14 | 1996-11-19 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Composite optical modulator |
| WO2002013246A1 (en) * | 2000-08-03 | 2002-02-14 | Korea Research Institute Of Chemical Technology | Process for growing a magnesium oxide film on a silicon (100) substrate coated with a cubic silicon carbide buffer layer |
| US6974985B2 (en) | 2001-01-31 | 2005-12-13 | Fujitsu Limited | Capacitor and method for fabricating the same, and semiconductor device and method for fabricating the same |
| CN103572370A (zh) * | 2013-10-29 | 2014-02-12 | 西安交通大学 | 一种镱酸铋单晶外延薄膜及其制备方法 |
| CN103572370B (zh) * | 2013-10-29 | 2016-02-24 | 西安交通大学 | 一种镱酸铋单晶外延薄膜及其制备方法 |
| CN107578861A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-12 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种抑制瞬态电场下电荷注入方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5650362A (en) | Oriented conductive film and process for preparing the same | |
| JP2924574B2 (ja) | 配向性強誘電体薄膜素子 | |
| US5514484A (en) | Oriented ferroelectric thin film | |
| JPH06196648A (ja) | 配向性強誘電体薄膜素子 | |
| EP0661754B1 (en) | Structure comprising a ferroelectric crystal thin film, its production method and a device using said structure | |
| JP3482883B2 (ja) | 強誘電体薄膜素子およびその製造方法 | |
| US7020374B2 (en) | Optical waveguide structure and method for fabricating the same | |
| JP3047316B2 (ja) | エピタキシャル強誘電体薄膜素子およびその作製方法 | |
| JP4221765B2 (ja) | 光集積化酸化物装置および光集積化酸化物装置の製造方法 | |
| JPH0963991A (ja) | 強誘電体薄膜、電子デバイスおよび強誘電体薄膜の製造方法 | |
| KR100827216B1 (ko) | 마이크로 전자공학 압전 구조체 | |
| Niu et al. | Epitaxial systems combining oxides and semiconductors | |
| JP2864912B2 (ja) | 配向性強誘電体薄膜 | |
| JP3095944B2 (ja) | 酸化物結晶薄膜の製造方法及び薄膜素子 | |
| JPH10200059A (ja) | 強誘電体薄膜素子及びその製造方法 | |
| KR19990006318A (ko) | 강유전체막의 퇴적 방법 및 강유전체 커패시터 소자 | |
| JPH06151602A (ja) | 配向性強誘電体薄膜の作製方法 | |
| JP4399059B2 (ja) | 薄膜構造体 | |
| JPH10120494A (ja) | 強誘電体薄膜の製造方法 | |
| JP2889492B2 (ja) | 酸化物薄膜の作製方法 | |
| JP2889463B2 (ja) | 配向性強誘電体薄膜素子 | |
| JP3199091B2 (ja) | 配向性薄膜の積層体 | |
| JP3513532B2 (ja) | 光スイッチング素子 | |
| JP3186381B2 (ja) | 配向性導電性薄膜の作製方法 | |
| KR100795664B1 (ko) | (001) 배향된 페로브스카이트막의 형성 방법, 및 이러한페로브스카이트막을 갖는 장치 |