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
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- 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 |
EP1589370A4 (en) * | 2003-01-27 | 2006-08-09 | Fujitsu Ltd | OPTICAL DEFLECTION DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME |
-
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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