JPH06215975A - Manufacture of ferroelectric thin film and ferroelectric thin film element having same - Google Patents

Manufacture of ferroelectric thin film and ferroelectric thin film element having same

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JPH06215975A
JPH06215975A JP752693A JP752693A JPH06215975A JP H06215975 A JPH06215975 A JP H06215975A JP 752693 A JP752693 A JP 752693A JP 752693 A JP752693 A JP 752693A JP H06215975 A JPH06215975 A JP H06215975A
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JP
Japan
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thin film
ferroelectric thin
substrate
ferroelectric
film
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JP752693A
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Japanese (ja)
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Tomokazu Ise
智一 伊勢
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Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PURPOSE:To maximize the variation in the spontaneous polarization of the ferroelectric material for higher outputs by defining the ferroelectric thin film in a block which constitutes the minimum unit required for operating a ferroelectric thin film element. CONSTITUTION:A tantalum film 2 and platinum film 3 are formed as a lower electrode on a silicon substrate 1. A lead titanate-zirconate thin film 4 is formed thereon as a ferroelectric thin film. A bias voltage is applied to the silicon substrate 1 while the lead titanate-zirconate thin film 4 is being formed on the lower electrode. After the formation of the lead titanate-zirconate thin film 4, the tantalum 2, platinum 3 and lead titanate-zirconate 4 films are subjected to RIE(Reactive Ion Etching) to form a large number of square patterns, 200mum or below in width and 200mum or below in length. Subsequently, heat treatment is performed to turn the lead titanate-zirconate thin film 4 into a single crystal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は強誘電体薄膜の製造方法
及びそれを有する強誘電体薄膜素子に関し、より詳細に
は、強誘電体薄膜の一つの独立区画が幅200μm以
内、長さ200μm以内の大きさで、かつ単結晶状態で
あることを特徴とする強誘電体薄膜の製造方法及びそれ
を有する強誘電体薄膜素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a ferroelectric thin film and a ferroelectric thin film element having the same, and more specifically, one independent section of the ferroelectric thin film has a width of 200 μm or less and a length of 200 μm. The present invention relates to a method of manufacturing a ferroelectric thin film having a size within the range and a single crystal state, and a ferroelectric thin film element having the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の半導体技術の進歩により、様々な
電子部品は小型化、集積化が大いに進んでいる。これに
伴い、不揮発性メモリ素子、キャパシタ、光変調素子、
圧電素子、焦電型赤外センサ等に応用されている強誘電
体素子も、小型化、集積化が期待されている。
2. Description of the Related Art Due to recent advances in semiconductor technology, various electronic components have been greatly miniaturized and integrated. Along with this, non-volatile memory elements, capacitors, light modulation elements,
Ferroelectric elements applied to piezoelectric elements, pyroelectric infrared sensors, etc. are also expected to be miniaturized and integrated.

【0003】上記不揮発性メモリ素子、圧電素子、焦電
型赤外センサ等の強誘電体素子は強誘電体の自発分極P
sの変化を出力として利用しているため、自発分極Ps
の変化が大きいほど大きい出力を得ることができる。即
ち、強誘電体の自発分極Psが一方向に揃って配向して
いるときに自発分極Psの変化が最大となるため、この
とき、強誘電体素子は最も大きい出力を得ることができ
る。そこで、強誘電体の自発分極Psが一方向に揃って
配向した強誘電体薄膜を形成する方法が種々検討されて
いる。
Ferroelectric elements such as the nonvolatile memory element, the piezoelectric element, and the pyroelectric infrared sensor are spontaneous polarization P of the ferroelectric substance.
Since the change in s is used as an output, the spontaneous polarization Ps
The larger the change of, the larger the output can be obtained. That is, when the spontaneous polarization Ps of the ferroelectric substance is aligned in one direction, the change of the spontaneous polarization Ps becomes the maximum, and at this time, the ferroelectric element can obtain the largest output. Therefore, various methods for forming a ferroelectric thin film in which the spontaneous polarization Ps of the ferroelectric substance is aligned in one direction are being studied.

【0004】例えば、最も実用化されているチタン酸ジ
ルコン酸鉛(PZT)、チタン酸鉛(PbTiO3 )、
チタン酸バリウム(BaTiO3 )等の酸化物強誘電体
は、その結晶構造が室温で正方晶のペロブスカイト構造
であり、その自発分極Psが(001)方向を向いてい
るため、これらの酸化物強誘電体を半導体などの基板上
に(001)配向させる成膜方法が研究されている。特
に、チタン酸ジルコン酸鉛は誘電率が高く、安定であ
り、残留分極が大きいため、不揮発性メモリ素子用材料
として精力的に研究されている。
For example, the most practically used lead zirconate titanate (PZT), lead titanate (PbTiO 3 ),
Oxide ferroelectrics such as barium titanate (BaTiO 3 ) have a tetragonal perovskite structure at room temperature, and their spontaneous polarization Ps is in the (001) direction. A film forming method for orienting a (001) orientation of a dielectric on a substrate such as a semiconductor has been studied. In particular, lead zirconate titanate has a high dielectric constant, is stable, and has a large remanent polarization. Therefore, it has been vigorously studied as a material for a nonvolatile memory element.

【0005】これらの強誘電体薄膜の成膜方法として
は、スパッタリング法、ゾルゲル法、蒸着法等がある。
一般的にスパッタリング法が用いられ、特に反応性高周
波スパッタリング法が用いられている。反応性高周波ス
パッタリング法とは、酸素、アルゴン等のガスをスパッ
タチャンバ内に導入してグロー放電を発生させ、アルゴ
ン等のイオンによってターゲットからスパッタされたチ
タン酸ジルコン酸鉛等の強誘電体を、高温に保たれた基
板上で酸素等と反応させることによって酸化物強誘電体
薄膜を形成する方法である。しかしながら、上記の何れ
の成膜方法を用いても基板に対して垂直に十分に配向し
た強誘電体薄膜を得ることはできない。
As a method of forming these ferroelectric thin films, there are a sputtering method, a sol-gel method, a vapor deposition method and the like.
A sputtering method is generally used, and a reactive high frequency sputtering method is particularly used. Reactive high-frequency sputtering method, oxygen, gas such as argon is introduced into the sputtering chamber to generate glow discharge, and ferroelectrics such as lead zirconate titanate sputtered from the target by ions such as argon, This is a method of forming an oxide ferroelectric thin film by reacting with oxygen or the like on a substrate kept at a high temperature. However, it is not possible to obtain a ferroelectric thin film sufficiently oriented perpendicular to the substrate by using any of the above film forming methods.

【0006】そこで、強誘電体を結晶化又は再結晶化さ
せて良好な強誘電性を発現させるために、強誘電体薄膜
を成膜した後、酸素雰囲気中で熱処理を施す方法が試み
られている。これによって、強誘電体薄膜がアモルファ
ス又は低配向多結晶状態から配向性の強い多結晶状態に
なって(001)配向単結晶の占める割合が増加し、強
誘電体の自発分極Psの大きな強誘電体薄膜が形成さ
れ、大きい出力を有する強誘電体薄膜素子を得ることが
できるようになった。しかしながら、この方法を用いて
も強誘電体薄膜は単結晶状態とはならず、多結晶状態の
ままである。
Therefore, in order to crystallize or recrystallize the ferroelectric substance to exhibit good ferroelectricity, there has been attempted a method of performing a heat treatment in an oxygen atmosphere after forming a ferroelectric thin film. There is. As a result, the ferroelectric thin film changes from an amorphous or low-oriented polycrystalline state to a highly oriented polycrystalline state, and the proportion of the (001) oriented single crystal increases, and the ferroelectric layer has a large spontaneous polarization Ps. With the body thin film formed, it is possible to obtain a ferroelectric thin film element having a large output. However, even when this method is used, the ferroelectric thin film does not become a single crystal state but remains in a polycrystalline state.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】強誘電体薄膜が多結晶
状態の場合、その強誘電体薄膜は単結晶の緻密な集合体
として構成され、無数の粒界を含有している。このこと
は、強誘電体薄膜が単結晶状態となっている場合に比
べ、強誘電体の自発分極Psの大きさを著しく小さくす
る原因となっている。また、このような粒界は、例えば
不揮発性メモリ素子、圧電素子、焦電型赤外センサ等に
おけるリーク電流を引き起こす大きな原因でもある。更
に、このような粒界は強誘電体の透光性や電気光学特性
を悪くするため、光変調器や光スイッチ等の光素子の開
発を難しくしている。
When the ferroelectric thin film is in a polycrystalline state, the ferroelectric thin film is formed as a dense aggregate of single crystals and contains innumerable grain boundaries. This causes the size of the spontaneous polarization Ps of the ferroelectric to be significantly smaller than that in the case where the ferroelectric thin film is in a single crystal state. Further, such a grain boundary is also a major cause of a leak current in, for example, a nonvolatile memory element, a piezoelectric element, a pyroelectric infrared sensor, or the like. Further, since such a grain boundary deteriorates the translucency and electro-optical characteristics of the ferroelectric substance, it is difficult to develop an optical element such as an optical modulator or an optical switch.

【0008】この発明は上記のような課題を鑑みてなさ
れたものであり、単結晶状態である強誘電体薄膜の製造
方法及びそれを有する強誘電体薄膜素子を提供すること
を目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a ferroelectric thin film in a single crystal state and a ferroelectric thin film element having the method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明によれば、強誘
電体薄膜を有する強誘電体薄膜素子であって、該強誘電
体薄膜素子を動作させるのに必要な最低の単位を構成す
る一つの独立区画の該強誘電体薄膜が幅200μm以
内、長さ200μm以内の大きさで、かつ単結晶状態で
あることを特徴とする強誘電体薄膜素子が提供される。
According to the present invention, there is provided a ferroelectric thin film element having a ferroelectric thin film, which constitutes a minimum unit necessary for operating the ferroelectric thin film element. There is provided a ferroelectric thin film element characterized in that the ferroelectric thin film in one independent section has a width of 200 μm or less and a length of 200 μm or less and is in a single crystal state.

【0010】更にこの発明によれば、基板上又は基板上
若しくは基板中に形成された電極上に強誘電体薄膜を形
成し、次に、強誘電体薄膜を一つ若しくは多数個に孤立
分割する加工を施して一つの独立区画の大きさを幅20
0μm以内、長さ200μm以内とし、その後、熱処理
をすることにより強誘電体薄膜を単結晶状態にすること
を特徴とする強誘電体薄膜の製造方法、及び予め、基板
上又は基板上若しくは基板中に形成された電極上に強誘
電体薄膜を、一つの独立区画の大きさを幅200μm以
内、長さ200μm以内として一つ若しくは多数個に孤
立させて形成した後、熱処理をすることにより強誘電体
薄膜を単結晶状態にすることを特徴とする強誘電体薄膜
の製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, a ferroelectric thin film is formed on a substrate or an electrode formed on the substrate or in the substrate, and then the ferroelectric thin film is divided into one or a large number of isolated pieces. Processed to make the size of one independent section 20 width
A method for producing a ferroelectric thin film, characterized in that the ferroelectric thin film is made into a single crystal state by heat treatment within 0 μm and a length of 200 μm, and in advance, on a substrate or on a substrate or in a substrate. Ferroelectric thin film is formed on the electrode formed in step 1 by separating it into one or many pieces with the size of one independent section within 200 μm in width and 200 μm in length, and then performing a heat treatment. There is provided a method for manufacturing a ferroelectric thin film, which is characterized in that the body thin film is in a single crystal state.

【0011】この発明において用いられる基板として
は、一般に不揮発性メモリ素子、キャパシタ、光変調素
子、圧電素子、焦電型赤外センサ等に用いられる基板で
あれば特に限定されるものではなく、シリコン基板、S
rTiO3 基板、MgO基板、サファイア基板や化合物
半導体等を用いることができる。化合物半導体基板とし
ては、例えばGaAs、GaP、AlGaAs、InA
lAs又はInP等を用いることができる。
The substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it is a substrate generally used for a non-volatile memory element, a capacitor, a light modulation element, a piezoelectric element, a pyroelectric infrared sensor, and the like. Board, S
An rTiO 3 substrate, a MgO substrate, a sapphire substrate, a compound semiconductor or the like can be used. As the compound semiconductor substrate, for example, GaAs, GaP, AlGaAs, InA
1As or InP can be used.

【0012】この発明の強誘電体薄膜は、基板上に直接
形成されてもよいが、基板上若しくは基板中に電極を形
成し、その電極上に形成されてもよい。また、不揮発性
メモリ素子、キャパシタ、光変調素子、圧電素子、焦電
型赤外センサ等その用途に応じて、基板上に所望の素子
を形成し、その上に層間絶縁膜及び/又は電極等を形成
した上に強誘電体薄膜を形成してもよい。
The ferroelectric thin film of the present invention may be directly formed on the substrate, but may be formed on the substrate by forming an electrode on or in the substrate. In addition, a desired element is formed on the substrate, such as a non-volatile memory element, a capacitor, a light modulation element, a piezoelectric element, a pyroelectric infrared sensor, etc., and an interlayer insulating film and / or an electrode or the like is formed thereon. The ferroelectric thin film may be formed on the above.

【0013】この発明の強誘電体薄膜の機能性は、圧電
性膜、焦電性膜、電気光学用膜等多岐にわたるものであ
り、この発明の強誘電体薄膜素子は、不揮発性メモリ素
子、キャパシタ、光変調素子、圧電素子、焦電型赤外セ
ンサ等その用途に応じて様々な構造をとることができ
る。例えば、この発明の強誘電体薄膜素子の構造として
は、基板上に電極(下部電極)が形成され、その下部電
極上に強誘電体薄膜が形成され、更にその強誘電体薄膜
上に電極(上部電極)が形成された構造、シリコン基板
にイオンを注入して電極(下部電極)とし、そのシリコ
ン基板上に強誘電体薄膜を形成し、その強誘電体薄膜の
上に電極(上部電極)が形成された構造、基板上に強誘
電体薄膜を形成し、その強誘電体薄膜の側面に強誘電体
薄膜を挟むよう電極が形成された構造、MgO基板上に
強誘電体薄膜を形成し、その強誘電体薄膜の背面にある
MgO基板の一部を除去し、露出した強誘電体薄膜の裏
面及び強誘電体薄膜の表面に電極を形成した構造、サフ
ァイア基板上に強誘電体薄膜を形成し、その強誘電体薄
膜を加工してリッジ型構造の導波路を形成し、その導波
路の交差上に強誘電体のバッファ層を設けてその上に電
極を形成した構造等がある。
The ferroelectric thin film of the present invention has various functions such as a piezoelectric film, a pyroelectric film, and an electro-optic film. The ferroelectric thin film device of the present invention is a nonvolatile memory device, A capacitor, a light modulation element, a piezoelectric element, a pyroelectric infrared sensor, or the like can have various structures depending on its application. For example, as a structure of the ferroelectric thin film element of the present invention, an electrode (lower electrode) is formed on a substrate, a ferroelectric thin film is formed on the lower electrode, and an electrode (lower electrode) is formed on the ferroelectric thin film. Upper electrode) is formed, ions are implanted into a silicon substrate to form an electrode (lower electrode), a ferroelectric thin film is formed on the silicon substrate, and an electrode (upper electrode) is formed on the ferroelectric thin film. , A structure in which a ferroelectric thin film is formed on a substrate, and electrodes are formed so as to sandwich the ferroelectric thin film on the side surface of the ferroelectric thin film, a ferroelectric thin film is formed on the MgO substrate. , A structure in which a part of the MgO substrate on the back surface of the ferroelectric thin film is removed and electrodes are formed on the exposed back surface of the ferroelectric thin film and the surface of the ferroelectric thin film, and the ferroelectric thin film is formed on the sapphire substrate. Ridge type by forming and processing the ferroelectric thin film Forming a granulation of the waveguide, the upper electrode is formed a structure such as to be provided a buffer layer of a ferroelectric on the intersection of the waveguides.

【0014】この発明の強誘電体薄膜に使用される材料
としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チ
タン酸鉛(PbTiO3 )、チタン酸バリウム(BaT
iO 3 )、PLZT等の酸化物強誘電体があげられる。
この発明において用いられる電極は、電極の役割をする
ものであれば何れでもよい。例えば、シリコン基板等に
イオン等を注入して電極としてもよく、通常の電極材料
を用いてもよい。電極に使用される材料としては、通常
電極として用いられる金属であれば何れでもよく、例え
ばタンタル(Ta)、白金(Pt)、アルミニウム(A
l)、クロム(Cr)、窒化チタン(TiN)等があげ
られる。
Materials used for the ferroelectric thin film of the present invention
For example, lead zirconate titanate (PZT), chi
Lead titanate (PbTiO3), Barium titanate (BaT
iO 3), PLZT and other oxide ferroelectrics.
The electrode used in the present invention acts as an electrode.
Any material may be used. For example, on a silicon substrate
Ordinary electrode materials may be used by implanting ions etc.
May be used. As a material used for electrodes,
Any metal can be used as the electrode, for example,
Tantalum (Ta), platinum (Pt), aluminum (A
l), chromium (Cr), titanium nitride (TiN), etc.
To be

【0015】この発明の強誘電体薄膜素子は、強誘電体
薄膜を挟むように形成された電極にそれぞれ駆動電圧を
印加する手段を備えることにより、電極に駆動電圧パル
スを印加して駆動される。この発明の強誘電体薄膜素子
を、例えば、基板上に下部電極が形成され、下部電極上
に強誘電体薄膜が形成され、強誘電体薄膜上に上部電極
が形成された構造を例にとって、図1にしたがって説明
する。
The ferroelectric thin film element of the present invention is driven by applying a driving voltage pulse to the electrodes by providing a means for applying a driving voltage to each of the electrodes formed so as to sandwich the ferroelectric thin film. . The ferroelectric thin film element of the present invention, for example, a structure in which a lower electrode is formed on a substrate, a ferroelectric thin film is formed on the lower electrode, and an upper electrode is formed on the ferroelectric thin film, It will be described with reference to FIG.

【0016】図1において、1は基板、2及び3は下部
電極、4は強誘電体薄膜、5は上部電極である。この構
造において、強誘電体薄膜素子は上部電極と下部電極に
それぞれ駆動電圧を印加する手段を備えることにより、
上部電極と下部電極に駆動電圧パルスを印加して駆動さ
れる。下部電極2及び3、強誘電体薄膜4及び上部電極
5は、共に幅200μm以内、長さ200μm以内の大
きさで基板1上に多数個に孤立して形成されており、強
誘電体薄膜4は、単結晶状態になっている。
In FIG. 1, 1 is a substrate, 2 and 3 are lower electrodes, 4 is a ferroelectric thin film, and 5 is an upper electrode. In this structure, the ferroelectric thin film element is provided with means for applying a driving voltage to each of the upper electrode and the lower electrode,
It is driven by applying a drive voltage pulse to the upper electrode and the lower electrode. The lower electrodes 2 and 3, the ferroelectric thin film 4 and the upper electrode 5 are each formed in large numbers within a width of 200 μm and a length of 200 μm on the substrate 1 and are isolated from each other. Is in a single crystal state.

【0017】次に、この発明の強誘電体薄膜の製造方法
を、例えば、強誘電体薄膜を基板上に形成された電極上
に形成する方法を例にとって、図2、3及び4にしたが
って説明する。図2は、基板1上に下部電極2及び3を
形成し、その上に強誘電体薄膜4を形成し、次に、強誘
電体薄膜4を多数個に孤立分割する加工を施して一つの
独立区画の大きさを幅200μm以内、長さ200μm
以内とし、その後、熱処理をすることにより強誘電体薄
膜4を単結晶状態にすることを特徴とする強誘電体薄膜
4の製造方法を示した図である。
Next, a method of manufacturing a ferroelectric thin film of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4 by taking a method of forming a ferroelectric thin film on an electrode formed on a substrate as an example. To do. In FIG. 2, lower electrodes 2 and 3 are formed on a substrate 1, a ferroelectric thin film 4 is formed thereon, and then the ferroelectric thin film 4 is divided into a large number of isolated pieces to form one thin film. The size of the independent compartment is within 200 μm in width and 200 μm in length
It is the figure which showed the manufacturing method of the ferroelectric thin film 4 characterized by making the ferroelectric thin film 4 into a single crystal state by heat-treating within the following.

【0018】図3及び4は、予め、基板1上に下部電極
7及び8と強誘電体薄膜9を、一つの独立区画の大きさ
を幅200μm以内、長さ200μm以内として多数個
に孤立させて形成した後、熱処理をすることにより強誘
電体薄膜9を単結晶状態にすることを特徴とする強誘電
体薄膜9の製造方法を示した図である。初めに、図2に
したがって説明する。
3 and 4, the lower electrodes 7 and 8 and the ferroelectric thin film 9 are preliminarily isolated on the substrate 1 into a large number with the size of one independent section within 200 μm in width and 200 μm in length. FIG. 6 is a diagram showing a method of manufacturing the ferroelectric thin film 9, which is characterized in that the ferroelectric thin film 9 is brought into a single crystal state by heat treatment after being formed. First, a description will be given with reference to FIG.

【0019】まず、基板1上に下部電極2及び3を形成
する。下部電極2及び3は公知の方法、例えば金属ター
ゲットを用いるスパッタリング法、CVD法、蒸着法等
で形成することができ、下部電極2又は3の層厚は30
〜300nmが適切である。下部電極2及び3を形成し
た後、強誘電体薄膜4を成膜する。この強誘電体薄膜4
は公知の方法、例えば高周波(RF)スパッタリング
法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパ
ッタリング法、直流スパッタリング法、反応性スパッタ
リング法等のスパッタリング法、ゾルゲル法、CVD
法、蒸着法等で成膜することができ、強誘電体薄膜4の
膜厚は100〜1500nmが適切である。この段階で
図2(a)に示す構造が得られる。尚、例えば高周波
(RF)スパッタリング法、CVD法、蒸着法等で成膜
する場合には、強誘電体薄膜4を下部電極上に成膜して
いる間、基板1にバイアス電圧を印加するが、そのバイ
アス電圧はマイナス25〜マイナス120Vが適切であ
り、マイナス40〜マイナス90Vが好ましい。また、
成膜時の基板温度は、300℃以下で適宜選定される。
First, the lower electrodes 2 and 3 are formed on the substrate 1. The lower electrodes 2 and 3 can be formed by a known method, for example, a sputtering method using a metal target, a CVD method, a vapor deposition method, or the like, and the lower electrode 2 or 3 has a layer thickness of 30.
~ 300 nm is suitable. After forming the lower electrodes 2 and 3, the ferroelectric thin film 4 is formed. This ferroelectric thin film 4
Is a known method, for example, a radio frequency (RF) sputtering method, a magnetron sputtering method, an ion beam sputtering method, a direct current sputtering method, a sputtering method such as a reactive sputtering method, a sol-gel method, a CVD method.
The film thickness of the ferroelectric thin film 4 is preferably 100 to 1500 nm. At this stage, the structure shown in FIG. 2A is obtained. When forming a film by a radio frequency (RF) sputtering method, a CVD method, an evaporation method, or the like, a bias voltage is applied to the substrate 1 while the ferroelectric thin film 4 is formed on the lower electrode. The bias voltage is preferably -25 to -120V, preferably -40 to -90V. Also,
The substrate temperature during film formation is appropriately selected at 300 ° C. or lower.

【0020】強誘電体薄膜4を成膜した後、強誘電体薄
膜4と下部電極2及び3を、共に幅200μm以内、長
さ200μm以内の大きさで多数個に孤立分割する加工
を施して一つの独立区画の大きさを幅200μm以内、
長さ200μm以内とする。強誘電体薄膜4と下部電極
2及び3を、一つの独立区画の大きさが幅200μm以
内、長さ200μm以内で多数個に孤立分割する加工
(微細加工)方法としては公知の方法、例えばRIE
(リアクティブイオンエッチング)法、イオンミリング
法等を用いることができる。この段階で図2(b)に示
す構造が得られる(図では、長さ方向が紙面垂直方向と
なっている)。
After forming the ferroelectric thin film 4, the ferroelectric thin film 4 and the lower electrodes 2 and 3 are individually divided into a plurality of pieces each having a width of 200 μm or less and a length of 200 μm or less. The size of one independent section is within 200 μm width,
The length should be within 200 μm. A known method (microfabrication), for example, RIE, for dividing the ferroelectric thin film 4 and the lower electrodes 2 and 3 into a large number of independent divisions each having a size of 200 μm or less in width and 200 μm or less in length.
(Reactive ion etching) method, ion milling method or the like can be used. At this stage, the structure shown in FIG. 2B is obtained (in the figure, the length direction is perpendicular to the paper surface).

【0021】次に、熱処理をすることにより強誘電体薄
膜4を単結晶状態にする。熱処理方法としては、強誘電
体薄膜4を単結晶状態にしうる温度に加熱できる方法で
あれば何れでもよい。例えば加熱方法としては赤外線ラ
ンプ、抵抗加熱ヒータ、レーザ等があげられる。最適加
熱温度は、強誘電体薄膜4を成膜する際の基板1のバイ
アス電圧の大きさに依存して500〜800℃の範囲で
適宜選定される。例えば、強誘電体薄膜4としてチタン
酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いて高周波(RF)スパ
ッタリング法により成膜する場合、バイアス電圧がマイ
ナス50Vのとき、加熱温度はおよそ650℃であり、
バイアス電圧がマイナス80Vのとき、加熱温度はおよ
そ550℃である。加熱時間は10秒〜50分間が適切
である。こうして、この発明の強誘電体薄膜4が得られ
る。
Next, the ferroelectric thin film 4 is brought into a single crystal state by heat treatment. Any heat treatment method may be used as long as it can heat the ferroelectric thin film 4 to a temperature at which it can be brought into a single crystal state. For example, as a heating method, an infrared lamp, a resistance heater, a laser, or the like can be given. The optimum heating temperature is appropriately selected within the range of 500 to 800 ° C. depending on the magnitude of the bias voltage of the substrate 1 when forming the ferroelectric thin film 4. For example, in the case of forming a film by a radio frequency (RF) sputtering method using lead zirconate titanate (PZT) as the ferroelectric thin film 4, when the bias voltage is −50 V, the heating temperature is about 650 ° C.
When the bias voltage is -80V, the heating temperature is about 550 ° C. A heating time of 10 seconds to 50 minutes is suitable. Thus, the ferroelectric thin film 4 of the present invention is obtained.

【0022】図5にこの発明の熱処理装置の一例を示
す。図5において、10は酸素雰囲気を保ち熱処理を行
うためのチャンバ、11は赤外線をチャンバ内に導入す
るための赤外線導入石英製窓、12は加熱用赤外線ラン
プ、13は赤外線を効率良く集光させるための集光赤外
線ミラー、14は一つの独立区画の大きさを幅200μ
m以内、長さ200μm以内として、一つ若しくは多数
個に孤立して形成された強誘電体薄膜試料、15は強誘
電体薄膜試料14を赤外線の集光位置に保持するための
石英製基板ホルダ、16はチャンバ10内を真空排気す
るための排気口、17はチャンバ10内に酸素ガスを導
入するためのガス導入口である。
FIG. 5 shows an example of the heat treatment apparatus of the present invention. In FIG. 5, 10 is a chamber for carrying out heat treatment while keeping an oxygen atmosphere, 11 is an infrared introducing quartz window for introducing infrared rays into the chamber, 12 is an infrared lamp for heating, and 13 is an efficient infrared ray condensing unit. Condensing infrared mirror for, 14 is the size of one independent section 200μ width
One or a large number of ferroelectric thin film samples independently formed within m and 200 μm in length, and 15 is a quartz substrate holder for holding the ferroelectric thin film sample 14 at the infrared focusing position. Reference numeral 16 denotes an exhaust port for evacuating the inside of the chamber 10, and 17 denotes a gas inlet for introducing oxygen gas into the chamber 10.

【0023】例えば、この装置を用いて熱処理を行う場
合、チャンバ10内を排気口16により予め10-4To
rrの減圧状態にしてガス導入口17から酸素ガスを導
入し、チャンバ10内を大気圧に保つ。この酸素雰囲気
下で熱処理を行い、強誘電体薄膜試料14は、石英製基
板ホルダ15上で加熱用赤外線ランプ12により加熱さ
れて単結晶状態となる。
For example, when heat treatment is performed using this apparatus, the inside of the chamber 10 is previously set to 10 −4 Ton by the exhaust port 16.
Oxygen gas is introduced from the gas introduction port 17 in a reduced pressure state of rr to maintain the inside of the chamber 10 at atmospheric pressure. Heat treatment is performed in this oxygen atmosphere, and the ferroelectric thin film sample 14 is heated on the quartz substrate holder 15 by the heating infrared lamp 12 to be in a single crystal state.

【0024】更に、強誘電体薄膜4上に上部電極5を形
成することにより、図1に示した強誘電体薄膜素子を得
ることができる。上部電極5は公知の方法、例えば金属
ターゲットを用いるスパッタリング法、CVD法、蒸着
法等で形成することができ、上部電極5の層厚は60〜
600nmが適切である。次に、図3及び4にしたがっ
て説明する。
Further, by forming the upper electrode 5 on the ferroelectric thin film 4, the ferroelectric thin film element shown in FIG. 1 can be obtained. The upper electrode 5 can be formed by a known method, for example, a sputtering method using a metal target, a CVD method, an evaporation method, or the like, and the layer thickness of the upper electrode 5 is 60 to 60.
600 nm is suitable. Next, a description will be given with reference to FIGS.

【0025】この強誘電体薄膜の製造方法において、予
め、下部電極7及び8と強誘電体薄膜9を、一つの独立
区画の大きさを幅200μm以内、長さ200μm以内
として多数個に孤立させて形成する方法としては、リフ
トオフ法、電気泳動電着法等の公知の方法を用いること
ができる。ここでは、リフトオフ法を例にとって説明す
る。
In this method of manufacturing a ferroelectric thin film, the lower electrodes 7 and 8 and the ferroelectric thin film 9 are isolated in advance into a large number by setting the size of one independent section within a width of 200 μm and a length of 200 μm. As a method for forming the film, a known method such as a lift-off method or an electrophoretic electrodeposition method can be used. Here, the lift-off method will be described as an example.

【0026】まず、基板1表面に、スピンナーを用い
て、下部電極7及び8と強誘電体薄膜9が、予め一つの
独立区画が幅200μm以内、長さ200μm以内の大
きさで孤立して形成されるようにレジストを塗布し、そ
のレジスト層をウェハステッパを用いて焼き付け、現像
処理を行ってレジストパターン6を設ける。こうして、
一つの独立区画が幅200μm以内、長さ200μm以
内の大きさに孤立して形成された多数の領域のみ基板1
表面を露出させる。この段階で図3(a)の構造が得ら
れる。レジスト層の厚みは、成膜される下部電極の層厚
と強誘電体薄膜の膜厚の和より厚い方が望ましい。
First, the lower electrodes 7 and 8 and the ferroelectric thin film 9 are separately formed on the surface of the substrate 1 in advance by using a spinner so that one independent section has a width of 200 μm or less and a length of 200 μm or less. A resist is applied as described above, the resist layer is baked using a wafer stepper, and a development process is performed to form a resist pattern 6. Thus
Substrate 1 with only a large number of regions in which one independent partition is formed within a width of 200 μm and a length of 200 μm
Expose the surface. At this stage, the structure shown in FIG. 3A is obtained. The thickness of the resist layer is preferably thicker than the sum of the thickness of the lower electrode to be formed and the thickness of the ferroelectric thin film.

【0027】それから、レジストパターン6が設けられ
た基板1上に下部電極7及び8を形成し、下部電極上に
強誘電体薄膜9を成膜する。下部電極7及び8の形成方
法及び層厚と強誘電体薄膜9の成膜方法及び層厚は、上
記図2において説明したものと同様である。この段階で
図3(b)の構造が得られる。その後、基板1上のレジ
ストパターン6を除去することにより図4(c)の構造
が得られる。この構造は、図2(b)の構造と同様の形
状である。
Then, the lower electrodes 7 and 8 are formed on the substrate 1 provided with the resist pattern 6, and the ferroelectric thin film 9 is formed on the lower electrodes. The formation method and layer thickness of the lower electrodes 7 and 8 and the film formation method and layer thickness of the ferroelectric thin film 9 are the same as those described in FIG. At this stage, the structure shown in FIG. 3B is obtained. Then, the resist pattern 6 on the substrate 1 is removed to obtain the structure of FIG. This structure has the same shape as the structure of FIG.

【0028】次に、熱処理をすることにより強誘電体薄
膜9を単結晶状態にする。熱処理方法は、図2において
説明した方法と同様である。こうして、この発明の強誘
電体薄膜9が得られる。更に、強誘電体薄膜9上に上部
電極5を形成することにより、図4(d)に示した強誘
電体薄膜素子を得ることができる。上部電極5の形成方
法及び層厚は、上記図2において説明したものと同様で
ある。
Next, the ferroelectric thin film 9 is brought into a single crystal state by heat treatment. The heat treatment method is the same as the method described in FIG. Thus, the ferroelectric thin film 9 of the present invention is obtained. Further, by forming the upper electrode 5 on the ferroelectric thin film 9, the ferroelectric thin film element shown in FIG. 4D can be obtained. The forming method and the layer thickness of the upper electrode 5 are the same as those described in FIG.

【0029】この発明の強誘電体薄膜の製造方法におい
ては、熱処理前に、強誘電体薄膜の一つの独立区画が幅
200μm以内、長さ200μm以内の大きさであるこ
とが必須である。強誘電体薄膜の一つの独立区画が幅2
00μmよりも大きい及び/又は長さ200μmよりも
大きい形状では、熱処理後、強誘電体薄膜が単結晶状態
にならず粒界が見られるため好ましくない。また、強誘
電体薄膜の一つの独立区画が幅200μm以内、長さ2
00μm以内の形状であればどれだけ小さくても何ら問
題はなく、熱処理後、強誘電体薄膜は、その独立区画全
体が、粒界を持たない単結晶状態になる。
In the method of manufacturing a ferroelectric thin film of the present invention, it is essential that one independent section of the ferroelectric thin film has a width of 200 μm or less and a length of 200 μm or less before heat treatment. One independent section of the ferroelectric thin film has a width of 2
A shape larger than 00 μm and / or larger than 200 μm in length is not preferable because the ferroelectric thin film does not become a single crystal state after heat treatment and grain boundaries are seen. In addition, one independent section of the ferroelectric thin film has a width of 200 μm or less and a length of 2
There is no problem even if the shape is within 00 μm, no matter how small it is. After the heat treatment, the entire independent section of the ferroelectric thin film becomes a single crystal state having no grain boundary.

【0030】この発明の強誘電体薄膜素子は、熱処理に
より強誘電体薄膜を単結晶状態にした後、必要に応じて
更に微細加工を施し、素子化してもよい。
The ferroelectric thin film element of the present invention may be made into an element by subjecting the ferroelectric thin film to a single crystal state by heat treatment and then further subjecting it to fine processing if necessary.

【0031】[0031]

【作用】この発明の強誘電体薄膜の製造方法によれば、
強誘電体薄膜の一つの独立区画の大きさを幅200μm
以内、長さ200μm以内にした後、熱処理をすること
により、強誘電体薄膜は、その独立区画全体が、強誘電
体の自発分極Psが基板に対して垂直に一方向に揃って
配向した、粒界を持たない単結晶状態となる。
According to the method of manufacturing a ferroelectric thin film of the present invention,
The size of one independent section of the ferroelectric thin film is 200 μm wide
By subjecting the film to a length of 200 μm or less and then performing a heat treatment, the entire independent section of the ferroelectric thin film is oriented such that the spontaneous polarization Ps of the ferroelectric is aligned in one direction perpendicular to the substrate. It becomes a single crystal state without grain boundaries.

【0032】従って、この発明によって得られる強誘電
体薄膜を有する強誘電体薄膜素子は、強誘電体の自発分
極Psの変化が最大となり、大きな出力が得られる。ま
た、強誘電体薄膜全体が一つの単結晶状態であり、強誘
電体薄膜中に粒界が存在しないため、例えば不揮発性メ
モリ素子、圧電素子、焦電型赤外センサ等におけるリー
ク電流が低減され、自発分極Psの反転繰り返し疲労が
改善される。更に、強誘電体の透光性や電気光学特性が
改善されるため、光変調器や光スイッチ等の光素子の開
発も可能となる。
Therefore, in the ferroelectric thin film element having the ferroelectric thin film obtained by the present invention, the change of the spontaneous polarization Ps of the ferroelectric becomes maximum and a large output can be obtained. In addition, the entire ferroelectric thin film is in a single crystal state, and since there are no grain boundaries in the ferroelectric thin film, leakage current in, for example, nonvolatile memory elements, piezoelectric elements, pyroelectric infrared sensors, etc. is reduced. Thus, the repetitive repetitive fatigue of the spontaneous polarization Ps is improved. Furthermore, since the translucency and electro-optical characteristics of the ferroelectric substance are improved, it becomes possible to develop optical elements such as an optical modulator and an optical switch.

【0033】[0033]

【実施例】この発明の強誘電体薄膜を以下のようにして
製造した。以下の実施例は、強誘電体薄膜の分極効果を
発現させるために電圧を印加できるよう、強誘電体薄膜
を下部電極と上部電極で挟む構造とした。
EXAMPLE A ferroelectric thin film of the present invention was manufactured as follows. In the following examples, the ferroelectric thin film is sandwiched between the lower electrode and the upper electrode so that a voltage can be applied in order to exert the polarization effect of the ferroelectric thin film.

【0034】実施例1 まず、シリコン基板1上に下部電極としてタンタル膜2
及び白金膜3を、室温でスパッタリング法により各々膜
厚50nmで形成した。それから、強誘電体薄膜として
チタン酸ジルコン酸鉛薄膜4を、高周波(RF)スパッ
タリング法により膜厚300nmで成膜した。チタン酸
ジルコン酸鉛薄膜4を下部電極上に成膜している間、シ
リコン基板1にマイナス50Vのバイアス電圧を印加し
た。また、基板温度は250℃とした。チタン酸ジルコ
ン酸鉛薄膜4を成膜した後、タンタル膜2、白金膜3及
びチタン酸ジルコン酸鉛薄膜4を共にRIE(リアクテ
ィブイオンエッチング)法により、幅200μm、長さ
200μmの正方形パターンが多数個形成されるように
加工した。
Example 1 First, a tantalum film 2 is formed as a lower electrode on a silicon substrate 1.
The platinum film 3 and the platinum film 3 were each formed to have a thickness of 50 nm by a sputtering method at room temperature. Then, a lead zirconate titanate thin film 4 was formed as a ferroelectric thin film with a film thickness of 300 nm by a radio frequency (RF) sputtering method. A bias voltage of -50 V was applied to the silicon substrate 1 while the lead zirconate titanate thin film 4 was formed on the lower electrode. The substrate temperature was 250 ° C. After forming the lead zirconate titanate thin film 4, the tantalum film 2, the platinum film 3, and the lead zirconate titanate thin film 4 are formed into a square pattern having a width of 200 μm and a length of 200 μm by RIE (reactive ion etching). It processed so that many pieces might be formed.

【0035】次に、図5の熱処理装置を用いて熱処理を
することにより、この発明の強誘電体薄膜を製造した。
加熱方法として赤外線ランプを用い、650℃で20分
間加熱した。熱処理後、チタン酸ジルコン酸鉛薄膜4
は、基板に対して垂直に一方向に揃って配向した単結晶
状態となっていた。これは、X線回析法及び電子線回析
法によって確認された。
Then, the ferroelectric thin film of the present invention was manufactured by performing heat treatment using the heat treatment apparatus shown in FIG.
An infrared lamp was used as a heating method, and heating was performed at 650 ° C. for 20 minutes. After heat treatment, lead zirconate titanate thin film 4
Was in a single crystal state in which it was aligned in one direction perpendicular to the substrate. This was confirmed by X-ray diffraction method and electron beam diffraction method.

【0036】最後に、上部電極として窒化チタン膜5
を、チタン酸ジルコン酸鉛薄膜4上に膜厚100nmで
形成することにより、この発明の強誘電体薄膜を有する
強誘電体薄膜素子を製造した。
Finally, the titanium nitride film 5 is used as the upper electrode.
Was formed on the lead zirconate titanate thin film 4 to have a film thickness of 100 nm to manufacture a ferroelectric thin film element having the ferroelectric thin film of the present invention.

【0037】実施例2 リフトオフ法により、チタン酸ジルコン酸鉛薄膜9を、
予め一つの独立区画の大きさを幅200μm、長さ20
0μmとして多数個、孤立させて形成した。
Example 2 A lead zirconate titanate thin film 9 was formed by a lift-off method.
The size of one independent compartment is 200 μm in width and 20 in length.
A large number of 0 μm were formed separately.

【0038】まず、シリコン基板1表面に、スピンナー
を用いて、チタン酸ジルコン酸鉛薄膜9が、一つの独立
区画の大きさが幅200μm、長さ200μmで多数個
に孤立して形成されるようにおよそ1μm厚みのレジス
トを塗布し、そのレジスト層をウェハステッパを用いて
焼き付けて現像処理を行い、レジストパターン6を設
け、幅200μm、長さ200μmの大きさで多数個に
孤立して形成された領域のみシリコン基板1表面を露出
させた。次に、レジストパターン6が設けられたシリコ
ン基板1上に、垂直方向から電子ビーム蒸着法によっ
て、下部電極として膜厚50nmのタンタル膜7及び膜
厚50nmの白金膜8を形成し、白金膜8上に、反応性
蒸着法によって膜厚300nmのチタン酸ジルコン酸鉛
薄膜9を成膜した。それから、シリコン基板1上のレジ
ストパターン6を除去した。
First, a thin film of lead zirconate titanate 9 is formed on the surface of the silicon substrate 1 by using a spinner so that a large number of individual independent sections each having a width of 200 μm and a length of 200 μm are isolated. Is coated with a resist having a thickness of about 1 μm, and the resist layer is baked using a wafer stepper and developed to form a resist pattern 6, and a large number of 200 μm wide and 200 μm long are formed separately. The surface of the silicon substrate 1 was exposed only in the exposed regions. Next, a tantalum film 7 having a film thickness of 50 nm and a platinum film 8 having a film thickness of 50 nm are formed as a lower electrode from the vertical direction on the silicon substrate 1 provided with the resist pattern 6 by an electron beam evaporation method, and the platinum film 8 is formed. A lead zirconate titanate thin film 9 having a film thickness of 300 nm was formed thereon by a reactive vapor deposition method. Then, the resist pattern 6 on the silicon substrate 1 was removed.

【0039】その後、図5の熱処理装置を用いて熱処理
をすることにより、この発明の強誘電体薄膜を製造し
た。加熱方法として赤外線ランプを用い、700℃で3
0分間加熱した。熱処理後、チタン酸ジルコン酸鉛薄膜
9は、基板に対して垂直に一方向に揃って配向した単結
晶状態となっていた。これは、X線回析法及び電子線回
析法によって確認された。
After that, the ferroelectric thin film of the present invention was manufactured by performing a heat treatment using the heat treatment apparatus shown in FIG. Infrared lamp is used as the heating method, and 700 ° C for 3
Heat for 0 minutes. After the heat treatment, the lead zirconate titanate thin film 9 was in a single crystal state in which it was aligned in one direction perpendicular to the substrate. This was confirmed by X-ray diffraction method and electron beam diffraction method.

【0040】最後に、上部電極として窒化チタン膜5
を、チタン酸ジルコン酸鉛薄膜9上に膜厚100nmで
形成することにより、この発明の強誘電体薄膜を有する
強誘電体薄膜素子を製造した。
Finally, the titanium nitride film 5 is used as the upper electrode.
Was formed on the lead zirconate titanate thin film 9 with a film thickness of 100 nm to manufacture a ferroelectric thin film element having the ferroelectric thin film of the present invention.

【0041】[0041]

【発明の効果】この発明によれば、単結晶状態である強
誘電体薄膜及びそれを有する強誘電体薄膜素子を得るこ
とができる。つまり、この発明の強誘電体薄膜の製造方
法によれば、強誘電体薄膜の一つの独立区画の大きさを
幅200μm以内、長さ200μm以内にした後、熱処
理をすることにより、強誘電体薄膜を、強誘電体の自発
分極Psが基板に対して垂直に一方向に揃って配向した
単結晶状態にすることができる。
According to the present invention, a ferroelectric thin film in a single crystal state and a ferroelectric thin film element having the same can be obtained. That is, according to the method of manufacturing a ferroelectric thin film of the present invention, the size of one independent section of the ferroelectric thin film is set within a width of 200 μm and a length of 200 μm, and then heat treatment is performed to obtain a ferroelectric substance. The thin film can be brought into a single crystal state in which the spontaneous polarization Ps of the ferroelectric substance is aligned in one direction perpendicular to the substrate.

【0042】従って、この発明の製造方法によって得ら
れる強誘電体薄膜を有する強誘電体薄膜素子は、強誘電
体の自発分極Psの変化を最大にすることができ、大き
な出力を得ることができる。また、強誘電体薄膜が単結
晶状態であり、強誘電体薄膜中に粒界が存在しないた
め、例えば不揮発性メモリ素子、圧電素子、焦電型赤外
センサ等におけるリーク電流を低減することができ、自
発分極Psの反転繰り返し疲労を改善することができ
る。更に、強誘電体の透光性や電気光学特性を改善する
ことができるため、光変調器や光スイッチ等の光素子の
開発を可能にすることができる。
Therefore, in the ferroelectric thin film element having the ferroelectric thin film obtained by the manufacturing method of the present invention, the change of the spontaneous polarization Ps of the ferroelectric can be maximized and a large output can be obtained. . In addition, since the ferroelectric thin film is in a single crystal state and grain boundaries do not exist in the ferroelectric thin film, it is possible to reduce a leak current in, for example, a nonvolatile memory element, a piezoelectric element, a pyroelectric infrared sensor, or the like. Therefore, the repetitive inversion fatigue of the spontaneous polarization Ps can be improved. Furthermore, since it is possible to improve the translucency and electro-optical characteristics of the ferroelectric substance, it is possible to develop optical devices such as an optical modulator and an optical switch.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係わる強誘電体薄膜素子の構造を示す
概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a ferroelectric thin film element according to the present invention.

【図2】本発明に係わる強誘電体薄膜の製造方法を説明
するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a ferroelectric thin film according to the present invention.

【図3】本発明に係わる強誘電体薄膜の製造方法を説明
するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a ferroelectric thin film according to the present invention.

【図4】本発明に係わる強誘電体薄膜の製造方法を説明
するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a ferroelectric thin film according to the present invention.

【図5】本発明の強誘電体薄膜の製造に用いられる熱処
理装置の一例を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a heat treatment apparatus used for manufacturing a ferroelectric thin film of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板(シリコン基板) 2 下部電極(タンタル膜) 3 下部電極(白金膜) 4 強誘電体薄膜(チタン酸ジルコン酸鉛薄膜) 5 上部電極(窒化チタン膜) 6 レジストパターン 7 下部電極(タンタル膜) 8 下部電極(白金膜) 9 強誘電体薄膜(チタン酸ジルコン酸鉛薄膜) 10 チャンバ 11 赤外線導入石英製窓 12 加熱用赤外線ランプ 13 集光赤外線ミラー 14 強誘電体薄膜試料 15 石英製基板ホルダ 16 排気口 17 ガス導入口 1 Substrate (silicon substrate) 2 Lower electrode (tantalum film) 3 Lower electrode (platinum film) 4 Ferroelectric thin film (lead zirconate titanate thin film) 5 Upper electrode (titanium nitride film) 6 Resist pattern 7 Lower electrode (tantalum film) ) 8 Lower electrode (platinum film) 9 Ferroelectric thin film (lead zirconate titanate thin film) 10 Chamber 11 Infrared introducing quartz window 12 Heating infrared lamp 13 Condensing infrared mirror 14 Ferroelectric thin film sample 15 Quartz substrate holder 16 Exhaust port 17 Gas inlet port

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/08 41/24 9274−4M H01L 41/22 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location // H01L 41/08 41/24 9274-4M H01L 41/22 Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強誘電体薄膜を有する強誘電体薄膜素子
であって、該強誘電体薄膜素子を動作させるのに必要な
最低の単位を構成する一つの独立区画の該強誘電体薄膜
が幅200μm以内、長さ200μm以内の大きさで、
かつ単結晶状態であることを特徴とする強誘電体薄膜素
子。
1. A ferroelectric thin film element having a ferroelectric thin film, wherein the ferroelectric thin film in one independent section, which constitutes a minimum unit required for operating the ferroelectric thin film element, Within a width of 200 μm and a length of 200 μm,
A ferroelectric thin film element characterized by being in a single crystal state.
【請求項2】 基板上又は基板上若しくは基板中に形成
された電極上に強誘電体薄膜を形成し、次に、強誘電体
薄膜を一つ若しくは多数個に孤立分割する加工を施して
一つの独立区画の大きさを幅200μm以内、長さ20
0μm以内とし、その後、熱処理をすることにより強誘
電体薄膜を単結晶状態にすることを特徴とする強誘電体
薄膜の製造方法。
2. A ferroelectric thin film is formed on a substrate or on an electrode formed on a substrate or in a substrate, and then processed by subjecting the ferroelectric thin film to one or a plurality of isolated divisions. The size of each independent compartment is within 200 μm in width and 20 in length
A method of manufacturing a ferroelectric thin film, characterized in that the ferroelectric thin film is made into a single crystal state by setting the thickness to 0 μm or less and then performing heat treatment.
【請求項3】 予め、基板上又は基板上若しくは基板中
に形成された電極上に強誘電体薄膜を、一つの独立区画
の大きさを幅200μm以内、長さ200μm以内とし
て一つ若しくは多数個に孤立させて形成した後、熱処理
をすることにより強誘電体薄膜を単結晶状態にすること
を特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。
3. A ferroelectric thin film formed on a substrate or on an electrode formed on or in a substrate in advance, wherein one or a plurality of ferroelectric thin films each have a size of 200 μm or less in width and 200 μm or less in length. A method of manufacturing a ferroelectric thin film, which comprises forming the ferroelectric thin film in a single crystal state by performing heat treatment after forming the ferroelectric thin film in an isolated state.
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