JPH0688875B2 - 機能性薄膜デバイス用基板 - Google Patents
機能性薄膜デバイス用基板Info
- Publication number
- JPH0688875B2 JPH0688875B2 JP2304154A JP30415490A JPH0688875B2 JP H0688875 B2 JPH0688875 B2 JP H0688875B2 JP 2304154 A JP2304154 A JP 2304154A JP 30415490 A JP30415490 A JP 30415490A JP H0688875 B2 JPH0688875 B2 JP H0688875B2
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- film
- oxide
- thin film
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は強誘電体材料を用いた機能性薄膜デバイス用基
板に関する。
板に関する。
［従来の技術］ BaTiO3,SrTiO3,PbTiO3,PbZrO3,LiNbO3,Bi4Ti3O12、ある
いはこれらの固溶体からなる強誘電体酸化物材料は、コ
ンデンサ、圧電素子、電気光学素子等の種々の機能性デ
バイスに応用されている。近年、デバイスの小型化、高
集積化の要請に対応するために、これらの材料の薄膜化
の試みがなされ、不揮発性メモリー、焦電型赤外線セン
サー、超音波センサー、光スイッチなどの薄膜デバイス
が試作されている。
いはこれらの固溶体からなる強誘電体酸化物材料は、コ
ンデンサ、圧電素子、電気光学素子等の種々の機能性デ
バイスに応用されている。近年、デバイスの小型化、高
集積化の要請に対応するために、これらの材料の薄膜化
の試みがなされ、不揮発性メモリー、焦電型赤外線セン
サー、超音波センサー、光スイッチなどの薄膜デバイス
が試作されている。
これらの強誘電体材料を用いたデバイスにおいて、最適
なデバイス特性及びその再現性を確保するためには単結
晶を用いることが望ましい。多結晶体では、粒界による
物理量の攪乱のために、良好なデバイス特性を得ること
が難しい。このことは薄膜デバイスにおいても同じであ
り、できるだけ完全な単結晶に近い強誘電体エピタキシ
ャル膜が望まれる。また、薄膜の特性を効果的に使用す
るには強誘電体膜を電極を挾んだ構造が必要である。電
極上に強誘電体膜をエピタキシャル成長させた例とし
て、シリコン単結晶上にMgAl2O4の絶縁体エピタキシャ
ル膜が形成され、その上にPtエピタキシャル膜が形成さ
れ、その上に強誘電体エピタキシャル膜が形成された構
造の誘電体薄膜デバイス用基板が、特公平5-3439号に開
示されている。
なデバイス特性及びその再現性を確保するためには単結
晶を用いることが望ましい。多結晶体では、粒界による
物理量の攪乱のために、良好なデバイス特性を得ること
が難しい。このことは薄膜デバイスにおいても同じであ
り、できるだけ完全な単結晶に近い強誘電体エピタキシ
ャル膜が望まれる。また、薄膜の特性を効果的に使用す
るには強誘電体膜を電極を挾んだ構造が必要である。電
極上に強誘電体膜をエピタキシャル成長させた例とし
て、シリコン単結晶上にMgAl2O4の絶縁体エピタキシャ
ル膜が形成され、その上にPtエピタキシャル膜が形成さ
れ、その上に強誘電体エピタキシャル膜が形成された構
造の誘電体薄膜デバイス用基板が、特公平5-3439号に開
示されている。
［発明が解決しようとする課題］ 電気光学効果を利用した光スイッチは、強誘電体薄膜の
応用において特に期待されているデバイスである。前記
の特公平5-3439号で示されたデバイス用基板を用いて導
波路型光スイッチを作製する場合、強誘電体膜がPt上に
形成されているために光は強誘電体膜中を導波しない。
応用において特に期待されているデバイスである。前記
の特公平5-3439号で示されたデバイス用基板を用いて導
波路型光スイッチを作製する場合、強誘電体膜がPt上に
形成されているために光は強誘電体膜中を導波しない。
本発明はこの問題を解決し、導波路型光スイッチの作製
も可能な、従来よりも高い機能性を有する薄膜デバイス
用基板を提供することを目的とする。
も可能な、従来よりも高い機能性を有する薄膜デバイス
用基板を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、シリコン単結晶基板上に絶縁体エピタキシャ
ル膜を介して導電性酸化物のエピタキシャル膜が形成さ
れ、その上に強誘電体エピタキシャル膜が形成された構
造を有することを特徴とする機能性薄膜デバイス用基板
である。
ル膜を介して導電性酸化物のエピタキシャル膜が形成さ
れ、その上に強誘電体エピタキシャル膜が形成された構
造を有することを特徴とする機能性薄膜デバイス用基板
である。
本発明において、絶縁体エピタキシャル膜は、マグネシ
ウムアルミネート・スピネル（MgAl2O4）膜、あるいは
該スピネル膜とその上に形成された酸化マグネシウム
（MgO）膜であることを好適とし、導電性酸化物エピタ
キシャル膜は、酸化ルテニウム（RuO2）膜、酸化オスミ
ウム（OsO2）膜、酸化イリジウム（IrO2）膜および酸化
レニウム（ReO3）膜の中から選ばれるものであることを
好適とし、強誘電体エピタキシャル膜は、化学式がABO3
で表され、ＡとしてPb,La,Ba,Sr,Liの一種以上を含み、
ＢとしてTi,Zr,Nb,Taの一種以上を含む固溶体、あるい
はBi4Ti3O12であることを好適とする。
ウムアルミネート・スピネル（MgAl2O4）膜、あるいは
該スピネル膜とその上に形成された酸化マグネシウム
（MgO）膜であることを好適とし、導電性酸化物エピタ
キシャル膜は、酸化ルテニウム（RuO2）膜、酸化オスミ
ウム（OsO2）膜、酸化イリジウム（IrO2）膜および酸化
レニウム（ReO3）膜の中から選ばれるものであることを
好適とし、強誘電体エピタキシャル膜は、化学式がABO3
で表され、ＡとしてPb,La,Ba,Sr,Liの一種以上を含み、
ＢとしてTi,Zr,Nb,Taの一種以上を含む固溶体、あるい
はBi4Ti3O12であることを好適とする。
［作用］ このような手段を備えた本発明では、強誘電体エピタキ
シャル膜が、該強誘電体膜よりも低い屈折率を有する誘
電性酸化物エピタキシャル膜上に形成されているので、
光の導波条件を満たしている。
シャル膜が、該強誘電体膜よりも低い屈折率を有する誘
電性酸化物エピタキシャル膜上に形成されているので、
光の導波条件を満たしている。
従って、本発明の薄膜デバイス用基板は導波路型光スイ
ッチの作製にも利用することができ、機能性の高いもの
である。
ッチの作製にも利用することができ、機能性の高いもの
である。
［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
実施例１ 第１図は本発明の一実施例の断面図で、シリコン基板１
の表面に絶縁層としてMgAl2O4膜２とMgO膜３が形成さ
れ、MgO膜上に導電性酸化物膜４が形成され、導電性酸
化物膜上に強誘電体膜５が形成されている。
の表面に絶縁層としてMgAl2O4膜２とMgO膜３が形成さ
れ、MgO膜上に導電性酸化物膜４が形成され、導電性酸
化物膜上に強誘電体膜５が形成されている。
このように構成された機能性薄膜デバイス用基板の製造
方法について以下に述べる。
方法について以下に述べる。
面方位が（100）のシリコン単結晶基板１上に気相成長
法でMaAl2O4 2とMgO 3を順次エピタキシャル成長し、そ
の上に酸化ルテニウムなどの導電性酸化物膜４及び強誘
電体膜５をスパッタ法にて作製した。
法でMaAl2O4 2とMgO 3を順次エピタキシャル成長し、そ
の上に酸化ルテニウムなどの導電性酸化物膜４及び強誘
電体膜５をスパッタ法にて作製した。
MgAl2O4とMgOの気相成長は本出願人が既に提案（特願昭
57-136051号（特公平5-7360号公報参照））している方
法で成長した。膜厚はMgAl2O4を0.2μｍ、MgOを0.2μｍ
とした。即ち反応ガスとしてMgCl2,AlにHClガスを反応
させて生成したAl Cl3,CO2,H2ガスを用い、キャリアガ
スとしてN2ガスを用いた。所定の時間MgAl2O4を成長し
た後、HClガスの供給を止めることによって連続的にMgO
を成長した。成長温度は900℃で行った。Ｘ線回折及び
電子線回折で（100）方位のMgAl2O4及びMgOがエピタキ
シャル成長していることを確認した。
57-136051号（特公平5-7360号公報参照））している方
法で成長した。膜厚はMgAl2O4を0.2μｍ、MgOを0.2μｍ
とした。即ち反応ガスとしてMgCl2,AlにHClガスを反応
させて生成したAl Cl3,CO2,H2ガスを用い、キャリアガ
スとしてN2ガスを用いた。所定の時間MgAl2O4を成長し
た後、HClガスの供給を止めることによって連続的にMgO
を成長した。成長温度は900℃で行った。Ｘ線回折及び
電子線回折で（100）方位のMgAl2O4及びMgOがエピタキ
シャル成長していることを確認した。
導電性酸化物膜としては酸化ルテニウムを用い、反応性
スパッタリング法で、１μｍの膜厚のものを作製した。
ルテニウムのメタルターゲットを用い、Ar-O2混合ガス
中で、基板温度600℃で行った。これら導電性酸化物膜
のシート抵抗は５〜20Ω／□、屈折率は1.7〜1.9（波長
633nm）であった。強誘電体膜としてはPZT膜を用い、Pb
(Zrx,Tiy)O3の（x/y）＝（52/48）組成に5wt％のPbOを
加えた粉末をターゲットに用いて、スパッタ法で作製し
た。この場合も、Ar-O2混合ガス中で、基板温度600℃で
行った。PZT膜の屈折率は2.3であった。酸化ルテニウム
の導電性酸化物膜及びPZT誘電体膜が（100）方位にエピ
タキシャル成長していることをＸ線回折及び電子線回折
で確認した。
スパッタリング法で、１μｍの膜厚のものを作製した。
ルテニウムのメタルターゲットを用い、Ar-O2混合ガス
中で、基板温度600℃で行った。これら導電性酸化物膜
のシート抵抗は５〜20Ω／□、屈折率は1.7〜1.9（波長
633nm）であった。強誘電体膜としてはPZT膜を用い、Pb
(Zrx,Tiy)O3の（x/y）＝（52/48）組成に5wt％のPbOを
加えた粉末をターゲットに用いて、スパッタ法で作製し
た。この場合も、Ar-O2混合ガス中で、基板温度600℃で
行った。PZT膜の屈折率は2.3であった。酸化ルテニウム
の導電性酸化物膜及びPZT誘電体膜が（100）方位にエピ
タキシャル成長していることをＸ線回折及び電子線回折
で確認した。
実施例２ 強誘電体膜および導電性酸化物膜として表−１記載のも
のを用い、実施例１と同じ工程で第１図の構造の薄膜デ
バイス用基板を作製し、プリズムカップラー法を用いて
膜の導波損失を調べた。いずれの強誘電体膜も屈折率が
2.0〜2.4と、導電性酸化物膜の屈折率よりも大きく、光
の導波条件を満たしていた。まず、ルチルプリズムを用
いて波長1.06μｍのYAGレーザ光を強誘電体膜中に導波
させた。次に別のルチルプリズムを用いて導波光を膜外
に取り出して、その強度をフォト・ディテクタによって
測定した。ふたつのプリズムの距離を変えて測定し、強
誘電体膜の導波損失を算出して表−１にまとめた。強誘
電体膜の導波損失は、いずれの導電性酸化物膜に対して
も、1dB/cm以下であり、十分な特性が得られた。
のを用い、実施例１と同じ工程で第１図の構造の薄膜デ
バイス用基板を作製し、プリズムカップラー法を用いて
膜の導波損失を調べた。いずれの強誘電体膜も屈折率が
2.0〜2.4と、導電性酸化物膜の屈折率よりも大きく、光
の導波条件を満たしていた。まず、ルチルプリズムを用
いて波長1.06μｍのYAGレーザ光を強誘電体膜中に導波
させた。次に別のルチルプリズムを用いて導波光を膜外
に取り出して、その強度をフォト・ディテクタによって
測定した。ふたつのプリズムの距離を変えて測定し、強
誘電体膜の導波損失を算出して表−１にまとめた。強誘
電体膜の導波損失は、いずれの導電性酸化物膜に対して
も、1dB/cm以下であり、十分な特性が得られた。
［発明の効果］ このように、本発明によれば、シリコン基板上に強誘電
体エピタキシャル膜を用いた導波路型光スイッチの作製
が可能となった。また、従来と同じく、不揮発性メモリ
ー、赤外線センサー、超音波センサー等の機能素子を作
製することができるのはいうまでもない。
体エピタキシャル膜を用いた導波路型光スイッチの作製
が可能となった。また、従来と同じく、不揮発性メモリ
ー、赤外線センサー、超音波センサー等の機能素子を作
製することができるのはいうまでもない。
第１図は本発明の一実施例の概略断面図である。 １……シリコン基板 ２……MgAl2O4膜 ３……MgO膜 ４……導電性酸化物膜 ５……強誘電体膜
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｂ 3/00 Ｄ 9059−5Ｇ Ｈ０１Ｌ 37/00 8832−4Ｍ 41/187
Claims (4)
- 【請求項１】シリコン単結晶基板上に絶縁体エピタキシ
ャル膜を介して導電性酸化物のエピタキシャル膜が形成
され、その上に強誘電体エピタキシャル膜が形成された
構造を有することを特徴とする機能性薄膜デバイス用基
板。 - 【請求項２】絶縁体エピタキシャル膜が、マグネシウム
アルミネート・スピネル（MgAl2O4）膜、あるいは該ス
ピネル膜とその上に形成された酸化マグネシウム（Mg
O）膜である請求項１記載の機能性薄膜デバイス用基
板。 - 【請求項３】導電性酸化物エピタキシャル膜が、酸化ル
テニウム（RuO2）膜、酸化オスミウム（OsO2）膜、酸化
イリジウム（IrO2）膜および酸化レニウム（ReO3）膜の
中から選ばれる請求項１記載の機能性薄膜デバイス用基
板。 - 【請求項４】強誘電体エピタキシャル膜が、化学式がAB
O3で表され、ＡとしてPb,La,Ba,Sr,Liの一種以上を含
み、ＢとしてTi,Zr,Nb,Taの一種以上を含む固溶体、あ
るいはBi4Ti3O12である請求項１記載の機能性薄膜デバ
イス用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2304154A JPH0688875B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 機能性薄膜デバイス用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2304154A JPH0688875B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 機能性薄膜デバイス用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04182393A JPH04182393A (ja) | 1992-06-29 |
| JPH0688875B2 true JPH0688875B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=17929708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2304154A Expired - Fee Related JPH0688875B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 機能性薄膜デバイス用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0688875B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5650362A (en) * | 1993-11-04 | 1997-07-22 | Fuji Xerox Co. | Oriented conductive film and process for preparing the same |
| AU2003203395A1 (en) * | 2003-01-27 | 2004-08-23 | Fujitsu Limited | Optical deflection device, and manufacturing method thereof |
-
1990
- 1990-11-13 JP JP2304154A patent/JPH0688875B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04182393A (ja) | 1992-06-29 |
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