JPH06279183A - セラミックス薄膜の形成方法 - Google Patents
セラミックス薄膜の形成方法Info
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- JPH06279183A JPH06279183A JP9061293A JP9061293A JPH06279183A JP H06279183 A JPH06279183 A JP H06279183A JP 9061293 A JP9061293 A JP 9061293A JP 9061293 A JP9061293 A JP 9061293A JP H06279183 A JPH06279183 A JP H06279183A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 粒子の発生が大幅に抑制され、平坦な表面を
有するセラミックス薄膜を形成し得る方法を提供する。 【構成】 ＳｒＴｉＯ3 単結晶基板上にＹＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7 薄膜を形成するにあたり、表面を（１００）面から
＜１１０＞方向へ２°以下傾けたＳｒＴｉＯ3 単結晶基
板を用いることにより、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 薄膜表面で
の粒子の発生を大幅に抑制する。
有するセラミックス薄膜を形成し得る方法を提供する。 【構成】 ＳｒＴｉＯ3 単結晶基板上にＹＢａ2 Ｃｕ3
Ｏ7 薄膜を形成するにあたり、表面を（１００）面から
＜１１０＞方向へ２°以下傾けたＳｒＴｉＯ3 単結晶基
板を用いることにより、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 薄膜表面で
の粒子の発生を大幅に抑制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は単結晶基板表面に所望の
セラミックス薄膜を形成する方法に関する。
セラミックス薄膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板上にセラミックス薄膜を形成するに
あたっては、薄膜が原子単位で２次元成長し、原子レベ
ルで平坦な良質の薄膜を形成できることが望ましい。し
かし、セラミックス薄膜の組成、基板材料とセラミック
ス薄膜との格子定数のミスマッチ、成膜温度、成膜雰囲
気などの種々の要因によって、２次元成長だけでなく、
結晶核発生と核成長による３次元的な成長が起こる。例
えば、薄膜の元素成分が２元素以上の多成分の場合、局
所的な成分ずれが結晶に吸収されず、異常高速成長の核
となる析出物粒子が発生しやすく、表面粒子欠陥が発生
しやすい。特に、基板温度が高温の場合や、基板と薄膜
材料との種類が異なるヘテロエピタキシーの場合に、こ
のような問題が顕著になる。このような粒子の発生は、
酸化物超伝導体ジョセフソントンネル接合や、セラミッ
ク超格子を作製するうえで致命的な問題点となる。
あたっては、薄膜が原子単位で２次元成長し、原子レベ
ルで平坦な良質の薄膜を形成できることが望ましい。し
かし、セラミックス薄膜の組成、基板材料とセラミック
ス薄膜との格子定数のミスマッチ、成膜温度、成膜雰囲
気などの種々の要因によって、２次元成長だけでなく、
結晶核発生と核成長による３次元的な成長が起こる。例
えば、薄膜の元素成分が２元素以上の多成分の場合、局
所的な成分ずれが結晶に吸収されず、異常高速成長の核
となる析出物粒子が発生しやすく、表面粒子欠陥が発生
しやすい。特に、基板温度が高温の場合や、基板と薄膜
材料との種類が異なるヘテロエピタキシーの場合に、こ
のような問題が顕著になる。このような粒子の発生は、
酸化物超伝導体ジョセフソントンネル接合や、セラミッ
ク超格子を作製するうえで致命的な問題点となる。
【０００３】ここで、セラミック薄膜の代表例として酸
化物超伝導体であるＹＢａ2 Ｃｕ3Ｏ7-x （以下、ＹＢ
ＣＯと記す）薄膜の表面モルホロジーに関する従来の研
究について説明する。
化物超伝導体であるＹＢａ2 Ｃｕ3Ｏ7-x （以下、ＹＢ
ＣＯと記す）薄膜の表面モルホロジーに関する従来の研
究について説明する。
【０００４】ＹＢＣＯ薄膜は、膜厚が約２０ｎｍ以下の
場合にはほとんど粒子が発生しないことが知られている
（例えば、Ｔ．Ｔｅｒａｓｈｉｍａ ｅｔ ａｌ．，Ｍ
ＲＳＰｒｏｃ．２７５，４５（１９９２）；Ｙ．Ｔａｚ
ｏｈ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，６２，４０８（１９９３））。しかし、ジョセフ
ソントンネル接合などの電子デバイスへの応用を考慮す
ると、ＹＢＣＯ薄膜の膜厚は２０ｎｍ以上であることが
必要である。
場合にはほとんど粒子が発生しないことが知られている
（例えば、Ｔ．Ｔｅｒａｓｈｉｍａ ｅｔ ａｌ．，Ｍ
ＲＳＰｒｏｃ．２７５，４５（１９９２）；Ｙ．Ｔａｚ
ｏｈ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，６２，４０８（１９９３））。しかし、ジョセフ
ソントンネル接合などの電子デバイスへの応用を考慮す
ると、ＹＢＣＯ薄膜の膜厚は２０ｎｍ以上であることが
必要である。
【０００５】粒子の発生を抑制するには、出発原料であ
るＹＢＣＯターゲットの焼結度を上げることが有効であ
ることが報告されている（Ｒ．Ｋ．Ｓｉｎｇｈ ｅｔ
ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６１，４８
３（１９９２））。しかし、ＹＢＣＯターゲットの焼結
度の向上には限度があるため、粒子発生の抑制にも限度
がある。
るＹＢＣＯターゲットの焼結度を上げることが有効であ
ることが報告されている（Ｒ．Ｋ．Ｓｉｎｇｈ ｅｔ
ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６１，４８
３（１９９２））。しかし、ＹＢＣＯターゲットの焼結
度の向上には限度があるため、粒子発生の抑制にも限度
がある。
【０００６】表面が基本結晶面（例えば（１００）面な
ど）となっている単結晶基板上に形成されるセラミック
ス薄膜にはら旋転位が発生するが、表面が基本結晶面か
ら傾いた単結晶基板を用いた場合にはら旋転位を抑制で
きるという報告もある。例えば、表面が（１００）面か
ら０°または２°から５°傾斜した単結晶基板上にＹＢ
ＣＯ薄膜を堆積した場合、傾斜角度が２°から５°で薄
膜表面のら旋転位が抑制されることが報告されている
（Ｄ．Ｈ．Ｌｏｗｎｄｅｓ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６１，８５２（１９９２）；
Ｈ．Ｋａｒｌ ｅｔａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔ
ｔ．，６９，２９３９（１９９２）；Ｎ．Ｃｈａｎｄｒ
ａｓｅｋｈａｒ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，
Ｂ４６（１９９２））。同様に、表面が（１００）面か
ら０°から４°傾斜した単結晶基板上にＹＢＣＯ薄膜を
堆積した場合、傾斜角度が２°以上で薄膜表面のら旋転
位が抑制されることが報告されている（Ｄ．Ｇ．Ｓｃｈ
ｌｏｍ ｅｔ ａｌ．，Ｚ．Ｐｈｙｓ．，Ｂ８６，１６
３（１９９２））。しかし、これらの報告では、ら旋転
位よりもはるかに表面の凹凸に対する影響が大きい粒子
の成長に関しては全く述べられていない。
ど）となっている単結晶基板上に形成されるセラミック
ス薄膜にはら旋転位が発生するが、表面が基本結晶面か
ら傾いた単結晶基板を用いた場合にはら旋転位を抑制で
きるという報告もある。例えば、表面が（１００）面か
ら０°または２°から５°傾斜した単結晶基板上にＹＢ
ＣＯ薄膜を堆積した場合、傾斜角度が２°から５°で薄
膜表面のら旋転位が抑制されることが報告されている
（Ｄ．Ｈ．Ｌｏｗｎｄｅｓ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６１，８５２（１９９２）；
Ｈ．Ｋａｒｌ ｅｔａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔ
ｔ．，６９，２９３９（１９９２）；Ｎ．Ｃｈａｎｄｒ
ａｓｅｋｈａｒ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，
Ｂ４６（１９９２））。同様に、表面が（１００）面か
ら０°から４°傾斜した単結晶基板上にＹＢＣＯ薄膜を
堆積した場合、傾斜角度が２°以上で薄膜表面のら旋転
位が抑制されることが報告されている（Ｄ．Ｇ．Ｓｃｈ
ｌｏｍ ｅｔ ａｌ．，Ｚ．Ｐｈｙｓ．，Ｂ８６，１６
３（１９９２））。しかし、これらの報告では、ら旋転
位よりもはるかに表面の凹凸に対する影響が大きい粒子
の成長に関しては全く述べられていない。
【０００７】なお、ＧａＡｓなどの半導体の結晶成長で
は、傾斜基板上への薄膜成長について詳しく調べられて
いる（例えば、堀越佳治，応用物理，５９，２７（１９
９０））。しかし、半導体の結晶成長では、セラミック
ス薄膜の場合と異なり、本質的に薄膜表面での粒子の成
長が問題となることはない。
は、傾斜基板上への薄膜成長について詳しく調べられて
いる（例えば、堀越佳治，応用物理，５９，２７（１９
９０））。しかし、半導体の結晶成長では、セラミック
ス薄膜の場合と異なり、本質的に薄膜表面での粒子の成
長が問題となることはない。
【０００８】基板表面に対して斜めまたは横から原料を
供給した場合、粒子の発生を抑制できることが報告され
ている（Ｂ．Ｗｕｙｔｓ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃ
ａＣ，２０３，２３５（１９９２）；Ｂ．Ｈｏｌｚａｐ
ｆｅｌ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，６１，３１７８（１９９２））。しかし、基板表
面に対して原料を供給する角度を精密に制御することは
極めて困難である。
供給した場合、粒子の発生を抑制できることが報告され
ている（Ｂ．Ｗｕｙｔｓ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃ
ａＣ，２０３，２３５（１９９２）；Ｂ．Ｈｏｌｚａｐ
ｆｅｌ ｅｔ ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．，６１，３１７８（１９９２））。しかし、基板表
面に対して原料を供給する角度を精密に制御することは
極めて困難である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来は、
粒子の発生を大幅に抑制でき、平坦な表面を有するセラ
ミックス薄膜を形成する方法は確立されていなかった。
粒子の発生を大幅に抑制でき、平坦な表面を有するセラ
ミックス薄膜を形成する方法は確立されていなかった。
【００１０】本発明は、粒子の発生が大幅に抑制され、
平坦な表面を有するセラミックス薄膜を形成し得る方法
を提供することを目的とする。
平坦な表面を有するセラミックス薄膜を形成し得る方法
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と作用】本発明のセラミッ
クス薄膜の形成方法は、単結晶基板上にセラミックス薄
膜を形成するにあたり、前記単結晶基板として、基本結
晶面から任意の方向へ２°以下傾いた表面を有するもの
を用いることを特徴とするものである。
クス薄膜の形成方法は、単結晶基板上にセラミックス薄
膜を形成するにあたり、前記単結晶基板として、基本結
晶面から任意の方向へ２°以下傾いた表面を有するもの
を用いることを特徴とするものである。
【００１２】以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１３】図１は、本発明の方法に従い、表面が基本
結晶面から任意の方向へ２°以下傾いた単結晶基板１上
にセラミックス薄膜２を成膜した状態を示す断面の模式
図である。図２は、表面が基本結晶面となっている単結
晶基板１上にセラミックス薄膜２を成膜した状態を示す
断面の模式図である。
結晶面から任意の方向へ２°以下傾いた単結晶基板１上
にセラミックス薄膜２を成膜した状態を示す断面の模式
図である。図２は、表面が基本結晶面となっている単結
晶基板１上にセラミックス薄膜２を成膜した状態を示す
断面の模式図である。
【００１４】本発明において、基本結晶面から任意の方
向へ傾いた表面を有する単結晶基板とは、図１に示すよ
うに、基板１表面の法線ベクトルＳが、基板１の基本結
晶面の法線ベクトルＣに対して、ある角度αだけ傾いて
いることを意味する。本発明においては、このα（以
下、傾斜角度ということがある）が２°以下に規定して
いる。
向へ傾いた表面を有する単結晶基板とは、図１に示すよ
うに、基板１表面の法線ベクトルＳが、基板１の基本結
晶面の法線ベクトルＣに対して、ある角度αだけ傾いて
いることを意味する。本発明においては、このα（以
下、傾斜角度ということがある）が２°以下に規定して
いる。
【００１５】図３は、図１の単結晶基板の表面を示す斜
視図である。図３において、基本結晶面の法線ベクトル
を、基本結晶面に投影した直線が、面内の結晶軸となす
角をβとする。例えば基板表面の法線ベクトルを基本結
晶面である（１００）面から＜１１０＞方向へ傾けた場
合には、βは４５°となる。本発明において、表面を基
本結晶面から任意の方向に傾けるということは、このβ
が限定されないことを意味する。
視図である。図３において、基本結晶面の法線ベクトル
を、基本結晶面に投影した直線が、面内の結晶軸となす
角をβとする。例えば基板表面の法線ベクトルを基本結
晶面である（１００）面から＜１１０＞方向へ傾けた場
合には、βは４５°となる。本発明において、表面を基
本結晶面から任意の方向に傾けるということは、このβ
が限定されないことを意味する。
【００１６】本発明において用いられる単結晶基板は、
例えば表面が基本結晶面となっている単結晶基板を斜め
に傾けて研磨することにより作製することができる。
例えば表面が基本結晶面となっている単結晶基板を斜め
に傾けて研磨することにより作製することができる。
【００１７】本発明において、基板表面の傾斜角度αを
２°以下と規定した理由を以下に説明する。
２°以下と規定した理由を以下に説明する。
【００１８】図４に図１の単結晶基板表面を拡大して示
す。図４に示されるように、単結晶基板の表面が基本結
晶面方位から任意の方向へ傾いている場合、核発生部位
となるステップエッジが多数存在する。このような単結
晶基板上にセラミックス薄膜を成膜すると、急速な結晶
成長（いわゆるステップフロ−成長）が起こるため、粒
子の成長が抑制され、ら旋転位も生じにくい。
す。図４に示されるように、単結晶基板の表面が基本結
晶面方位から任意の方向へ傾いている場合、核発生部位
となるステップエッジが多数存在する。このような単結
晶基板上にセラミックス薄膜を成膜すると、急速な結晶
成長（いわゆるステップフロ−成長）が起こるため、粒
子の成長が抑制され、ら旋転位も生じにくい。
【００１９】一方、単結晶基板の表面が基本結晶面であ
る場合、図４においてステップの数が非常に少なく、テ
ラスの部分が非常に長い状態に相当する。この場合、セ
ラミックス薄膜を構成する主要な結晶相が二次元的に成
長するだけでなく、別の結晶相が凝集して粒子となる。
また、結晶が二次元的に成長する際にも、ら旋転位が生
じやすい。
る場合、図４においてステップの数が非常に少なく、テ
ラスの部分が非常に長い状態に相当する。この場合、セ
ラミックス薄膜を構成する主要な結晶相が二次元的に成
長するだけでなく、別の結晶相が凝集して粒子となる。
また、結晶が二次元的に成長する際にも、ら旋転位が生
じやすい。
【００２０】ただし、単結晶基板の表面が基本結晶面か
ら２°を超えて傾くと、図４におけるステップの高さが
高くなるため、それに対応して、成長する結晶相の表面
が荒れやすくなる。したがって、粒子密度が少なく、表
面の凹凸が小さいセラミックス薄膜を得るためには、単
結晶基板表面の傾斜角度は２°以下であることが好まし
い。より好ましい傾斜角度は０．５〜１°である。
ら２°を超えて傾くと、図４におけるステップの高さが
高くなるため、それに対応して、成長する結晶相の表面
が荒れやすくなる。したがって、粒子密度が少なく、表
面の凹凸が小さいセラミックス薄膜を得るためには、単
結晶基板表面の傾斜角度は２°以下であることが好まし
い。より好ましい傾斜角度は０．５〜１°である。
【００２１】本発明において、セラミックス薄膜を成膜
する方法としては、レーザーアブレーション、レーザー
ＭＢＥ、スパッタリング、ＣＶＤ、蒸着、ＭＢＥなど任
意に方法を用いることができる。
する方法としては、レーザーアブレーション、レーザー
ＭＢＥ、スパッタリング、ＣＶＤ、蒸着、ＭＢＥなど任
意に方法を用いることができる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００２３】表面の結晶方位が（１００）であるＳｒＴ
ｉＯ3 単結晶を用意した。このＳｒＴｉＯ3 結晶の表面
を、（１００）面の法線ベクトルの方向から＜１１０＞
方向に０．５〜６°傾けて研磨した。このようにして得
られた、表面の傾斜角度がそれぞれ０°、０．５°、１
°、２°、４°、６°である６種のＳｒＴｉＯ3 単結晶
を、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 薄膜を堆積するための基板とし
て用いた。
ｉＯ3 単結晶を用意した。このＳｒＴｉＯ3 結晶の表面
を、（１００）面の法線ベクトルの方向から＜１１０＞
方向に０．５〜６°傾けて研磨した。このようにして得
られた、表面の傾斜角度がそれぞれ０°、０．５°、１
°、２°、４°、６°である６種のＳｒＴｉＯ3 単結晶
を、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 薄膜を堆積するための基板とし
て用いた。
【００２４】図５を参照して本実施例において用いた成
膜装置について説明する。チャンバー１１には排気口が
設けられ、真空ポンプ１２が接続されている。チャンバ
ー１１内にはターゲットホルダ１３が回転可能に設置さ
れ、このターゲットホルダ１３上にターゲット１４とし
てＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 が載せられる。ターゲット１４に
３ｃｍ隔てて対向するように基板ホルダ１５が設けら
れ、この基板ホルダ１５上に基板１６として前述した各
ＳｒＴｉＯ3 単結晶が銀ペーストにより固定される。基
板ホルダ１５および基板１６はヒータ１７により所定温
度に加熱される。基板１６の近傍にはボンベ１８から酸
素ガスが供給される。ターゲット１４には、レンズ２
０、石英窓２１を通してＡｒＦエキシマレーザービーム
１９が３０°の入射角で照射される。その結果、気化し
たターゲット材料が基板１６上に堆積する。
膜装置について説明する。チャンバー１１には排気口が
設けられ、真空ポンプ１２が接続されている。チャンバ
ー１１内にはターゲットホルダ１３が回転可能に設置さ
れ、このターゲットホルダ１３上にターゲット１４とし
てＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 が載せられる。ターゲット１４に
３ｃｍ隔てて対向するように基板ホルダ１５が設けら
れ、この基板ホルダ１５上に基板１６として前述した各
ＳｒＴｉＯ3 単結晶が銀ペーストにより固定される。基
板ホルダ１５および基板１６はヒータ１７により所定温
度に加熱される。基板１６の近傍にはボンベ１８から酸
素ガスが供給される。ターゲット１４には、レンズ２
０、石英窓２１を通してＡｒＦエキシマレーザービーム
１９が３０°の入射角で照射される。その結果、気化し
たターゲット材料が基板１６上に堆積する。
【００２５】なお、本実施例では、１種類のターゲット
１４しか用いていないので、ターゲットホルダ１３を回
転させる必要はない。一方、例えばジョセフソントンネ
ル接合を作製するような場合には、ターゲットホルダ１
３上に複数のターゲット１４を載せてターゲットホルダ
１３を回転させることにより順次使用し、基板１６上に
組成の異なるセラミックス薄膜を順次堆積する。また、
図示しないが、セラミックス薄膜の堆積状態をモニター
するために、ＲＨＥＥＤガンを用いて基板に電子ビーム
を低角度で照射し、ＲＨＥＥＤスクリーンで電子ビーム
の回折線を観察することが望ましい。
１４しか用いていないので、ターゲットホルダ１３を回
転させる必要はない。一方、例えばジョセフソントンネ
ル接合を作製するような場合には、ターゲットホルダ１
３上に複数のターゲット１４を載せてターゲットホルダ
１３を回転させることにより順次使用し、基板１６上に
組成の異なるセラミックス薄膜を順次堆積する。また、
図示しないが、セラミックス薄膜の堆積状態をモニター
するために、ＲＨＥＥＤガンを用いて基板に電子ビーム
を低角度で照射し、ＲＨＥＥＤスクリーンで電子ビーム
の回折線を観察することが望ましい。
【００２６】図５の装置を用いて以下のような条件で、
基板１６上にＹＢＣＯ薄膜を成膜した。まず、真空ポン
プ１２によりチャンバー１１内を所定の真空度まで真空
引きした後、基板１６の温度を７３０℃に設定し、酸素
ガスを供給してチャンバー１１内の圧力を４００ｍＴｏ
ｒｒに設定した。次に、ＡｒＦエキシマレーザービーム
１９（波長１９３ｎｍ、パワー１１０ｍＪ）を４Ｈｚで
集光してＹＢＣＯターゲット１４に照射することによ
り、基板１６上にＹＢＣＯ薄膜を成膜した。
基板１６上にＹＢＣＯ薄膜を成膜した。まず、真空ポン
プ１２によりチャンバー１１内を所定の真空度まで真空
引きした後、基板１６の温度を７３０℃に設定し、酸素
ガスを供給してチャンバー１１内の圧力を４００ｍＴｏ
ｒｒに設定した。次に、ＡｒＦエキシマレーザービーム
１９（波長１９３ｎｍ、パワー１１０ｍＪ）を４Ｈｚで
集光してＹＢＣＯターゲット１４に照射することによ
り、基板１６上にＹＢＣＯ薄膜を成膜した。
【００２７】図６〜図１１に、それぞれ表面の傾斜角度
が０°、０．５°、１°、２°、４°、６°である基板
上に成膜されたＹＢＣＯ薄膜の倍率１０万倍の走査電子
顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示す。図１２および図１３に、
それぞれ表面の傾斜角度が０°、１°である基板上に成
膜されたＹＢＣＯ薄膜の倍率５千倍のＳＥＭ写真を示
す。また、図１４〜図１８に、それぞれ表面の傾斜角度
が０°、０．５°、２°、４°、６°である基板上に成
膜されたＹＢＣＯ薄膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像の
写真を示す。
が０°、０．５°、１°、２°、４°、６°である基板
上に成膜されたＹＢＣＯ薄膜の倍率１０万倍の走査電子
顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示す。図１２および図１３に、
それぞれ表面の傾斜角度が０°、１°である基板上に成
膜されたＹＢＣＯ薄膜の倍率５千倍のＳＥＭ写真を示
す。また、図１４〜図１８に、それぞれ表面の傾斜角度
が０°、０．５°、２°、４°、６°である基板上に成
膜されたＹＢＣＯ薄膜の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像の
写真を示す。
【００２８】傾斜角度が０°である基板上に成膜された
ＹＢＣＯ薄膜のＳＥＭ写真（図６および図１２）には、
成長した粒子を示す白い斑点が観察でき、ら旋転位も観
察できる。この場合、表面の粒子密度は１０7 ｃｍ-2で
あった。また、このＹＢＣＯ薄膜のＡＦＭ像（図１４）
には、大きく成長した粒子が明瞭に現れている。
ＹＢＣＯ薄膜のＳＥＭ写真（図６および図１２）には、
成長した粒子を示す白い斑点が観察でき、ら旋転位も観
察できる。この場合、表面の粒子密度は１０7 ｃｍ-2で
あった。また、このＹＢＣＯ薄膜のＡＦＭ像（図１４）
には、大きく成長した粒子が明瞭に現れている。
【００２９】一方、傾斜角度が０．５〜６°である基板
上に成膜されたＹＢＣＯ薄膜のＳＥＭ写真（図７〜図１
１）には、成長した粒子を示す斑点は認められず、ら旋
転位も発生していない。また、図１３の倍率５千倍のＳ
ＥＭ写真からわかるように、傾斜角度が１°の基板を用
いた場合、ジョセフソントンネル接合の実用的なデバイ
スサイズ（１０μｍ×１０μｍ）の範囲でも、粒子は認
められない。傾斜角度が０．５〜１°の基板を用いた場
合、表面の粒子密度は１０4 〜１０-5ｃｍ-2であり、傾
斜角度が０°である基板を用いた場合と比較して大幅に
低減していた。ただし、これらのＹＢＣＯ薄膜のＡＦＭ
像（図１５〜図１８）の比較から明らかなように、傾斜
角度が２°を超えて４°、６°となるにしたがって、Ｙ
ＢＣＯ薄膜表面のステップが大きくなり、凹凸が激しく
なっている。
上に成膜されたＹＢＣＯ薄膜のＳＥＭ写真（図７〜図１
１）には、成長した粒子を示す斑点は認められず、ら旋
転位も発生していない。また、図１３の倍率５千倍のＳ
ＥＭ写真からわかるように、傾斜角度が１°の基板を用
いた場合、ジョセフソントンネル接合の実用的なデバイ
スサイズ（１０μｍ×１０μｍ）の範囲でも、粒子は認
められない。傾斜角度が０．５〜１°の基板を用いた場
合、表面の粒子密度は１０4 〜１０-5ｃｍ-2であり、傾
斜角度が０°である基板を用いた場合と比較して大幅に
低減していた。ただし、これらのＹＢＣＯ薄膜のＡＦＭ
像（図１５〜図１８）の比較から明らかなように、傾斜
角度が２°を超えて４°、６°となるにしたがって、Ｙ
ＢＣＯ薄膜表面のステップが大きくなり、凹凸が激しく
なっている。
【００３０】これらの結果から、ＳｒＴｉＯ3 単結晶基
板の傾斜角度を０．５〜２°とすることにより、粒子の
発生が抑制され、平坦な表面を有するＹＢＣＯ薄膜を成
膜できることがわかる。
板の傾斜角度を０．５〜２°とすることにより、粒子の
発生が抑制され、平坦な表面を有するＹＢＣＯ薄膜を成
膜できることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の方法を用い
れば、粒子の発生が大幅に抑制され、平坦な表面を有す
るセラミックス薄膜を形成できる。
れば、粒子の発生が大幅に抑制され、平坦な表面を有す
るセラミックス薄膜を形成できる。
【図１】本発明において用いられる単結晶基板上にセラ
ミックス薄膜を成膜した状態の断面を示す模式図。
ミックス薄膜を成膜した状態の断面を示す模式図。
【図２】表面が基本結晶面となっている単結晶基板上に
セラミックス薄膜を成膜した状態の断面を示す模式図。
セラミックス薄膜を成膜した状態の断面を示す模式図。
【図３】本発明において用いられる単結晶基板を示す模
式図。
式図。
【図４】図１の単結晶基板の表面近傍の断面を拡大して
示す模式図。
示す模式図。
【図５】本発明の実施例において用いられた成膜装置の
構成図。
構成図。
【図６】傾斜角度が０°の基板上に成膜されたＹＢＣＯ
薄膜の表面組織を示す倍率１０万倍のＳＥＭ写真。
薄膜の表面組織を示す倍率１０万倍のＳＥＭ写真。
【図７】傾斜角度が０．５°の基板上に成膜されたＹＢ
ＣＯ薄膜の表面組織を示す倍率１０万倍のＳＥＭ写真。
ＣＯ薄膜の表面組織を示す倍率１０万倍のＳＥＭ写真。
【図８】傾斜角度が１°の基板上に成膜されたＹＢＣＯ
薄膜の表面組織を示す倍率１０万倍のＳＥＭ写真。
薄膜の表面組織を示す倍率１０万倍のＳＥＭ写真。
【図９】傾斜角度が２°の基板上に成膜されたＹＢＣＯ
薄膜の表面組織を示す倍率１０万倍のＳＥＭ写真。
薄膜の表面組織を示す倍率１０万倍のＳＥＭ写真。
【図１０】傾斜角度が４°の基板上に成膜されたＹＢＣ
Ｏ薄膜の表面組織を示す倍率１０万倍のＳＥＭ写真。
Ｏ薄膜の表面組織を示す倍率１０万倍のＳＥＭ写真。
【図１１】傾斜角度が６°の基板上に成膜されたＹＢＣ
Ｏ薄膜の表面組織を示す倍率１０万倍のＳＥＭ写真。
Ｏ薄膜の表面組織を示す倍率１０万倍のＳＥＭ写真。
【図１２】傾斜角度が０°の基板上に成膜されたＹＢＣ
Ｏ薄膜の表面組織を示す倍率５千倍のＳＥＭ写真。
Ｏ薄膜の表面組織を示す倍率５千倍のＳＥＭ写真。
【図１３】傾斜角度が１°の基板上に成膜されたＹＢＣ
Ｏ薄膜の表面組織を示す倍率５千倍のＳＥＭ写真。
Ｏ薄膜の表面組織を示す倍率５千倍のＳＥＭ写真。
【図１４】傾斜角度が０°の基板上に成膜されたＹＢＣ
Ｏ薄膜の表面組織のＡＦＭ像を示す写真。
Ｏ薄膜の表面組織のＡＦＭ像を示す写真。
【図１５】傾斜角度が０．５°の基板上に成膜されたＹ
ＢＣＯ薄膜の表面組織のＡＦＭ像を示す写真。
ＢＣＯ薄膜の表面組織のＡＦＭ像を示す写真。
【図１６】傾斜角度が２°の基板上に成膜されたＹＢＣ
Ｏ薄膜の表面組織のＡＦＭ像を示す写真。
Ｏ薄膜の表面組織のＡＦＭ像を示す写真。
【図１７】傾斜角度が４°の基板上に成膜されたＹＢＣ
Ｏ薄膜の表面組織のＡＦＭ像を示す写真。
Ｏ薄膜の表面組織のＡＦＭ像を示す写真。
【図１８】傾斜角度が６°の基板上に成膜されたＹＢＣ
Ｏ薄膜の表面組織のＡＦＭ像を示す写真。
Ｏ薄膜の表面組織のＡＦＭ像を示す写真。
１…単結晶基板、２…セラミックス薄膜、１１…チャン
バー、１２…真空ポンプ、１３…ターゲットホルダ、１
４…ターゲット、１５…基板ホルダ、１６…基板、１７
…ヒータ、１８…ボンベ、１９…ＡｒＦエキシマレーザ
ービーム、２０…レンズ、２１…石英窓。
バー、１２…真空ポンプ、１３…ターゲットホルダ、１
４…ターゲット、１５…基板ホルダ、１６…基板、１７
…ヒータ、１８…ボンベ、１９…ＡｒＦエキシマレーザ
ービーム、２０…レンズ、２１…石英窓。
Claims (1)
- 【請求項１】 単結晶基板上にセラミックス薄膜を形成
するにあたり、前記単結晶基板として、基本結晶面から
任意の方向へ２°以下傾いた表面を有するものを用いる
ことを特徴とするセラミックス薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061293A JPH06279183A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | セラミックス薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061293A JPH06279183A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | セラミックス薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06279183A true JPH06279183A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=14003311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9061293A Pending JPH06279183A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | セラミックス薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06279183A (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5389367A (en) * | 1977-01-18 | 1978-08-05 | Hitachi Cable Ltd | Substrate crystal for semiconductor epitaxial growth |
| JPH02180796A (ja) * | 1988-12-29 | 1990-07-13 | Sharp Corp | 炭化珪素単結晶の製造方法 |
| JPH02239188A (ja) * | 1989-03-09 | 1990-09-21 | Nippon Mining Co Ltd | エピタキシャル成長方法 |
| JPH0461287A (ja) * | 1990-06-28 | 1992-02-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 超電導素子 |
| JPH04271183A (ja) * | 1990-05-25 | 1992-09-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 超電導体 |
| JPH04332180A (ja) * | 1991-05-07 | 1992-11-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ジョセフソン素子 |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP9061293A patent/JPH06279183A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5389367A (en) * | 1977-01-18 | 1978-08-05 | Hitachi Cable Ltd | Substrate crystal for semiconductor epitaxial growth |
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| JPH04271183A (ja) * | 1990-05-25 | 1992-09-28 | Sanyo Electric Co Ltd | 超電導体 |
| JPH0461287A (ja) * | 1990-06-28 | 1992-02-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 超電導素子 |
| JPH04332180A (ja) * | 1991-05-07 | 1992-11-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ジョセフソン素子 |
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