JPH07165492A - 強誘電体薄膜の製造方法 - Google Patents
強誘電体薄膜の製造方法Info
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- JPH07165492A JPH07165492A JP31352393A JP31352393A JPH07165492A JP H07165492 A JPH07165492 A JP H07165492A JP 31352393 A JP31352393 A JP 31352393A JP 31352393 A JP31352393 A JP 31352393A JP H07165492 A JPH07165492 A JP H07165492A
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- substrate
- laser
- ferroelectric
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 第一のレーザー蒸着により基板上に形成され
た銅酸化物半導体からなる第一の層上に、第二のレーザ
ー蒸着により強誘電体からなる第二の層を成膜するにあ
たり、該第二のレーザー蒸着前、１ｍＴｏｒｒ〜７００
Ｔｏｒｒの酸素雰囲気で、該第二のレーザー蒸着時の基
板の温度にまで昇温又は降温せしめることを特徴とする
強誘電薄膜の製造方法。 【効果】 本発明によれば、相純度の高い結晶構造を有
するエピタキシャル強誘電体薄膜を簡便な方法で製造で
きる。
た銅酸化物半導体からなる第一の層上に、第二のレーザ
ー蒸着により強誘電体からなる第二の層を成膜するにあ
たり、該第二のレーザー蒸着前、１ｍＴｏｒｒ〜７００
Ｔｏｒｒの酸素雰囲気で、該第二のレーザー蒸着時の基
板の温度にまで昇温又は降温せしめることを特徴とする
強誘電薄膜の製造方法。 【効果】 本発明によれば、相純度の高い結晶構造を有
するエピタキシャル強誘電体薄膜を簡便な方法で製造で
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電体薄膜の製造方
法に関する。詳しくは、レーザー蒸着法により銅酸化物
薄膜上に強誘電体薄膜を製造する方法に関する。
法に関する。詳しくは、レーザー蒸着法により銅酸化物
薄膜上に強誘電体薄膜を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】構成する元素として、Ｐｂ、Ｔｉ及びＯ
を有するペロブスカイト強誘電体薄膜、例えばＰｂＴｉ
Ｏ3 、Ｐｂ1-x Ｌａx ＴｉＯ3 （ｘ：０〜０．２）、Ｐ
ｂＴｉ 1-x Ｚｒx Ｏ3 （ｘ＝０〜０．８）等は、ＦＥＴ
素子の誘電体層として利用できるなどの有用性から、そ
の製造方法が重要となってきている。そしてこの薄膜が
良好な特性を発揮するためには、高い結晶性を有するこ
とが必要とされている。一方、本発明者らはＦＥＴ素子
の導電層としてＬａ2-x Ｓｒx ＣｕＯ4-y （ｘ：０〜
０．２，ｙ：０．５以下）（以下ＬＳＣＯと表記）を用
いることを提案し、Ｎｄ2-x Ｃｅx ＣｕＯ4 、ＹＢａ2
Ｃｕ3 Ｏ7 などと共にその製法を検討している。
を有するペロブスカイト強誘電体薄膜、例えばＰｂＴｉ
Ｏ3 、Ｐｂ1-x Ｌａx ＴｉＯ3 （ｘ：０〜０．２）、Ｐ
ｂＴｉ 1-x Ｚｒx Ｏ3 （ｘ＝０〜０．８）等は、ＦＥＴ
素子の誘電体層として利用できるなどの有用性から、そ
の製造方法が重要となってきている。そしてこの薄膜が
良好な特性を発揮するためには、高い結晶性を有するこ
とが必要とされている。一方、本発明者らはＦＥＴ素子
の導電層としてＬａ2-x Ｓｒx ＣｕＯ4-y （ｘ：０〜
０．２，ｙ：０．５以下）（以下ＬＳＣＯと表記）を用
いることを提案し、Ｎｄ2-x Ｃｅx ＣｕＯ4 、ＹＢａ2
Ｃｕ3 Ｏ7 などと共にその製法を検討している。
【０００３】このようなＦＥＴ素子を製造するには、通
常、レーザー蒸着法により導電層と誘電体層とを順次積
層する。ところが、ＬＳＣＯの成膜後の酸素ガス雰囲気
が１ｍＴｏｒｒ以下の低圧の場合、高温でＬＳＣＯの結
晶状態を保持することが極めて困難である。すなわち、
酸素の空格子が増加すると同時に、それまで保っていた
結晶性が損なわれてしまう。一方、薄膜の製造をレーザ
ー蒸着法によって行なうためにはある程度の高温が必要
である。従って、ペロブスカイト強誘電体膜をＬＳＣＯ
上に成膜しようとした場合、良好なエピタキシャル成長
が生じなかったり、ＬＳＣＯの電気特性を著しく劣化さ
せる結果となる。例えば、ＬＳＣＯ成膜後、リソグラフ
ィーを行なうためにいったん真空槽から大気中に取り出
し、再び槽内に納め、０．１ｍＴｏｒｒ以下の真空中で
所定の基板温度にまで昇温すると、昇温前に有していた
ＬＳＣＯのＫ2 ＮｉＦ4 構造が失われる傾向がある。そ
の結果、強誘電体薄膜をエピタキシャル成長させること
ができず、良質のＦＥＴ素子を製造できない。
常、レーザー蒸着法により導電層と誘電体層とを順次積
層する。ところが、ＬＳＣＯの成膜後の酸素ガス雰囲気
が１ｍＴｏｒｒ以下の低圧の場合、高温でＬＳＣＯの結
晶状態を保持することが極めて困難である。すなわち、
酸素の空格子が増加すると同時に、それまで保っていた
結晶性が損なわれてしまう。一方、薄膜の製造をレーザ
ー蒸着法によって行なうためにはある程度の高温が必要
である。従って、ペロブスカイト強誘電体膜をＬＳＣＯ
上に成膜しようとした場合、良好なエピタキシャル成長
が生じなかったり、ＬＳＣＯの電気特性を著しく劣化さ
せる結果となる。例えば、ＬＳＣＯ成膜後、リソグラフ
ィーを行なうためにいったん真空槽から大気中に取り出
し、再び槽内に納め、０．１ｍＴｏｒｒ以下の真空中で
所定の基板温度にまで昇温すると、昇温前に有していた
ＬＳＣＯのＫ2 ＮｉＦ4 構造が失われる傾向がある。そ
の結果、強誘電体薄膜をエピタキシャル成長させること
ができず、良質のＦＥＴ素子を製造できない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情を
背景にし、結晶性の高い強誘電体薄膜、特にペロブスカ
イト型の強誘電体薄膜を銅酸化物半導体層上に設ける方
法を提供することを目的とする。
背景にし、結晶性の高い強誘電体薄膜、特にペロブスカ
イト型の強誘電体薄膜を銅酸化物半導体層上に設ける方
法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、銅酸化物
半導体層を成膜後、強誘電体層を成膜する時の温度に達
するまでの間酸素を流入させながら１ｍＴｏｒｒ〜７０
０Ｔｏｒｒの酸素雰囲気に保持することにより、銅酸化
物半導体層の結晶構造（例えばＫ2 ＮｉＦ4 型）が保持
でき、その結果、高い結晶性を有する強誘電体層を設け
ることができることを見いだした。
半導体層を成膜後、強誘電体層を成膜する時の温度に達
するまでの間酸素を流入させながら１ｍＴｏｒｒ〜７０
０Ｔｏｒｒの酸素雰囲気に保持することにより、銅酸化
物半導体層の結晶構造（例えばＫ2 ＮｉＦ4 型）が保持
でき、その結果、高い結晶性を有する強誘電体層を設け
ることができることを見いだした。
【０００６】即ち、本発明の要旨は、第一のレーザー蒸
着により基板上に形成された銅酸化物半導体からなる第
一の層上に、第二のレーザー蒸着により強誘電体からな
る第二の層を成膜するにあたり、該第二のレーザー蒸着
前に、１ｍＴｏｒｒ〜７００Ｔｏｒｒの酸素雰囲気で、
該第二のレーザー蒸着時の基板の温度にまで昇温又は降
温せしめることを特徴とする強誘電薄膜の製造方法に存
する。
着により基板上に形成された銅酸化物半導体からなる第
一の層上に、第二のレーザー蒸着により強誘電体からな
る第二の層を成膜するにあたり、該第二のレーザー蒸着
前に、１ｍＴｏｒｒ〜７００Ｔｏｒｒの酸素雰囲気で、
該第二のレーザー蒸着時の基板の温度にまで昇温又は降
温せしめることを特徴とする強誘電薄膜の製造方法に存
する。
【０００７】まず、レーザー蒸着法について説明する。
このレーザー蒸着法、特にレーザーアブレーションと言
われる条件では、大きなエネルギー密度を持ったレーザ
ーパルスをターゲットに照射することによりターゲット
材を蒸発させ、基板上にターゲット組成に近い組成を有
する薄膜を作成できることが利点であると考えられてい
る。
このレーザー蒸着法、特にレーザーアブレーションと言
われる条件では、大きなエネルギー密度を持ったレーザ
ーパルスをターゲットに照射することによりターゲット
材を蒸発させ、基板上にターゲット組成に近い組成を有
する薄膜を作成できることが利点であると考えられてい
る。
【０００８】図１はレーザー蒸着装置の一例を示す概略
模式図である。エキシマレーザー発生装置１からのレー
ザー光１１は、窒素パージされた光学ボックス２を通り
真空槽３の窓５を通って真空槽３内に入射される。レー
ザー光１１は光学ボックス２内の集光レンズ４によりタ
ーゲット手前に集光され、ターゲット６に照射される。
通常、集光レンズ４の材料としては人口石英が用いら
れ、真空槽３の窓材としては１気圧の圧力差を支える程
度の厚みを有し且つこのレーザー光１１を透過させ得る
材料、例えば、人口石英単結晶、ＭｇＦ2 単結晶、サフ
ァイア等が用いられる。ターゲット６に照射されたレー
ザー光はターゲット表面を局所的に短時間加熱する。例
えば、エキシマレーザーではパルス幅１０〜３０ｎｓｅ
ｃが一般的である。この加熱を受け、ターゲット表面か
ら蒸発が始まる。この蒸発物はターゲット６に対向して
配置された基板８上に向かって放出され、基板８上に堆
積される。ターゲット６はこれを支持するターゲットホ
ルダー７により回転可能であることが好ましく、場合に
よってはターゲットホルダー７に複数のターゲットを配
置し各ターゲットを回転可能にしてもよく、またターゲ
ット間の位置を交換できる機能を有していてもよい。ま
た、基板８を保持する基板ホルダー９も回転可能とする
のが好ましく、通常、基板加熱手段を有する。実際に薄
膜を作製する場合、例えば酸化物薄膜を作製する場合に
は真空槽３には通常酸素などの酸化ガスが酸素ガス導入
口１２から供給される。
模式図である。エキシマレーザー発生装置１からのレー
ザー光１１は、窒素パージされた光学ボックス２を通り
真空槽３の窓５を通って真空槽３内に入射される。レー
ザー光１１は光学ボックス２内の集光レンズ４によりタ
ーゲット手前に集光され、ターゲット６に照射される。
通常、集光レンズ４の材料としては人口石英が用いら
れ、真空槽３の窓材としては１気圧の圧力差を支える程
度の厚みを有し且つこのレーザー光１１を透過させ得る
材料、例えば、人口石英単結晶、ＭｇＦ2 単結晶、サフ
ァイア等が用いられる。ターゲット６に照射されたレー
ザー光はターゲット表面を局所的に短時間加熱する。例
えば、エキシマレーザーではパルス幅１０〜３０ｎｓｅ
ｃが一般的である。この加熱を受け、ターゲット表面か
ら蒸発が始まる。この蒸発物はターゲット６に対向して
配置された基板８上に向かって放出され、基板８上に堆
積される。ターゲット６はこれを支持するターゲットホ
ルダー７により回転可能であることが好ましく、場合に
よってはターゲットホルダー７に複数のターゲットを配
置し各ターゲットを回転可能にしてもよく、またターゲ
ット間の位置を交換できる機能を有していてもよい。ま
た、基板８を保持する基板ホルダー９も回転可能とする
のが好ましく、通常、基板加熱手段を有する。実際に薄
膜を作製する場合、例えば酸化物薄膜を作製する場合に
は真空槽３には通常酸素などの酸化ガスが酸素ガス導入
口１２から供給される。
【０００９】レーザー蒸着法、特にレーザーアブレーシ
ョンと言われる条件では、ターゲットとして複数の金属
元素と低沸点化合物を構成する元素とからなるターゲッ
トを用い、ターゲットにほぼ近い組成の薄膜を得られる
点が利点であるため、目的とする薄膜の組成に近いター
ゲットを用いることが一般に行なわれている。例えば、
酸化物の作製を行なう場合には、酸素などの雰囲気ガス
中で目的とする薄膜に近い組成の酸化物焼結体をターゲ
ットとして、レーザー照射し蒸着膜が作製される。
ョンと言われる条件では、ターゲットとして複数の金属
元素と低沸点化合物を構成する元素とからなるターゲッ
トを用い、ターゲットにほぼ近い組成の薄膜を得られる
点が利点であるため、目的とする薄膜の組成に近いター
ゲットを用いることが一般に行なわれている。例えば、
酸化物の作製を行なう場合には、酸素などの雰囲気ガス
中で目的とする薄膜に近い組成の酸化物焼結体をターゲ
ットとして、レーザー照射し蒸着膜が作製される。
【００１０】また、レーザー光の波長はターゲットに吸
収されれば紫外光である必要はないが、一般に１９０ｎ
ｍから３５０ｎｍの光は多くの物質に吸収されやすく、
また、パルス当たりの出力の大きなレーザーが得やす
い。また、レーザー光以外の電子線等のエネルギービー
ムも使用可能であり、これらを用いた場合も本発明にお
けるレーザー蒸着の範囲となる。このような発生源とし
ては、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザーに非線型光学
素子を組み合わせて波長を短くしたもの、Ａｒイオンレ
ーザー、炭酸ガスレーザー等が用いられる。特にエキシ
マレーザー、ＹＡＧレーザーに非線型光学素子を組み合
わせたものが最も好ましい。
収されれば紫外光である必要はないが、一般に１９０ｎ
ｍから３５０ｎｍの光は多くの物質に吸収されやすく、
また、パルス当たりの出力の大きなレーザーが得やす
い。また、レーザー光以外の電子線等のエネルギービー
ムも使用可能であり、これらを用いた場合も本発明にお
けるレーザー蒸着の範囲となる。このような発生源とし
ては、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザーに非線型光学
素子を組み合わせて波長を短くしたもの、Ａｒイオンレ
ーザー、炭酸ガスレーザー等が用いられる。特にエキシ
マレーザー、ＹＡＧレーザーに非線型光学素子を組み合
わせたものが最も好ましい。
【００１１】本発明で製造する強誘電体薄膜としては、
Ｐｂ、Ｔｉ及びＯを含有するペロブスカイト強誘電体か
らなる薄膜が好ましく、例えば、ＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ
1-x Ｌａx ＴｉＯ3 （ｘ：０〜０．２）、ＰｂＴｉ1-x
Ｚｒx Ｏ3 （ｘ＝０〜０．８）が挙げられる。また、銅
酸化物薄膜としては、Ｌａ2-x Ｓｒx ＣｕＯ4-y （ｘ：
０〜０．２，ｙ：０．５以下）からなる薄膜が好ましく
用いられる。薄膜を成膜するための基板としては、好ま
しくは、ＳｒＴｉＯ3 、ＬａＡｌＯ3 、ＭｇＯ等が挙げ
られる。レーザー蒸着に用いるターゲットとしては、強
誘電体薄膜、銅酸化物薄膜共に、粉末冶金法で製造した
ものや焼結体が好んで用いられ、また、その組成が最終
的に得る薄膜と同じであるものを一枚あるいは複数枚用
いることや、各金属元素の酸化物を用いることが好まし
い。
Ｐｂ、Ｔｉ及びＯを含有するペロブスカイト強誘電体か
らなる薄膜が好ましく、例えば、ＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ
1-x Ｌａx ＴｉＯ3 （ｘ：０〜０．２）、ＰｂＴｉ1-x
Ｚｒx Ｏ3 （ｘ＝０〜０．８）が挙げられる。また、銅
酸化物薄膜としては、Ｌａ2-x Ｓｒx ＣｕＯ4-y （ｘ：
０〜０．２，ｙ：０．５以下）からなる薄膜が好ましく
用いられる。薄膜を成膜するための基板としては、好ま
しくは、ＳｒＴｉＯ3 、ＬａＡｌＯ3 、ＭｇＯ等が挙げ
られる。レーザー蒸着に用いるターゲットとしては、強
誘電体薄膜、銅酸化物薄膜共に、粉末冶金法で製造した
ものや焼結体が好んで用いられ、また、その組成が最終
的に得る薄膜と同じであるものを一枚あるいは複数枚用
いることや、各金属元素の酸化物を用いることが好まし
い。
【００１２】酸素分圧は、銅酸化物薄膜の製造時は通常
０．０１〜２００ｍＴｏｒｒとするが、銅酸化物薄膜が
ＬＳＣＯの場合は、好ましくは０．１〜５ｍＴｏｒｒで
ある。強誘電体薄膜の製造時の酸素分圧は通常０．１〜
７００ｍＴｏｒｒとするが、好ましくは１〜３００ｍＴ
ｏｒｒであり、さらに好ましくは、例えば、強誘電体薄
膜がＢａＴｉＯ3 の場合では１〜１００ｍＴｏｒｒ、Ｐ
ｂＴｉ1-x Ｚｒx Ｏ3（ｘ＝０〜０．８）の場合では１
０〜２００ｍＴｏｒｒである。レーザー蒸着時に他のガ
ス、例えばＡｒ，Ｎｅ等の不活性ガスを用いてもよいが
特に用いる必要はない。
０．０１〜２００ｍＴｏｒｒとするが、銅酸化物薄膜が
ＬＳＣＯの場合は、好ましくは０．１〜５ｍＴｏｒｒで
ある。強誘電体薄膜の製造時の酸素分圧は通常０．１〜
７００ｍＴｏｒｒとするが、好ましくは１〜３００ｍＴ
ｏｒｒであり、さらに好ましくは、例えば、強誘電体薄
膜がＢａＴｉＯ3 の場合では１〜１００ｍＴｏｒｒ、Ｐ
ｂＴｉ1-x Ｚｒx Ｏ3（ｘ＝０〜０．８）の場合では１
０〜２００ｍＴｏｒｒである。レーザー蒸着時に他のガ
ス、例えばＡｒ，Ｎｅ等の不活性ガスを用いてもよいが
特に用いる必要はない。
【００１３】また、レーザー蒸着時の成膜室（真空槽）
は通常〜１０-6Ｔｏｒｒ程度の高真空に排気し、そこに
酸素ガスを導入する。銅酸化物薄膜の成膜後は、通常酸
素を流入させながら、強誘電体層の積層時の基板温度に
達するまで、１ｍＴｏｒｒ〜７００Ｔｏｒｒ、好ましく
は１０ｍＴｏｒｒ〜１００Ｔｏｒｒの酸素雰囲気に保持
する。酸素分圧が１０ｍＴｏｒｒ以下では、銅酸化物薄
膜の酸素原子が抜け易くなり、空孔を発生させると同時
に結晶構造が壊れ易くなり、該薄膜上の強誘電体薄膜の
エピタキシャル成長を妨害する。その後、強誘電体薄膜
をレーザー蒸着法により積層するが、銅酸化物半導体層
の成膜時の基板温度より５０℃以上低い基板温度とした
後に強誘電体薄膜を積層するのが好ましい。５０℃以下
では基板温度が高すぎるため下層の銅酸化物薄膜の結晶
構造が壊れ易い。
は通常〜１０-6Ｔｏｒｒ程度の高真空に排気し、そこに
酸素ガスを導入する。銅酸化物薄膜の成膜後は、通常酸
素を流入させながら、強誘電体層の積層時の基板温度に
達するまで、１ｍＴｏｒｒ〜７００Ｔｏｒｒ、好ましく
は１０ｍＴｏｒｒ〜１００Ｔｏｒｒの酸素雰囲気に保持
する。酸素分圧が１０ｍＴｏｒｒ以下では、銅酸化物薄
膜の酸素原子が抜け易くなり、空孔を発生させると同時
に結晶構造が壊れ易くなり、該薄膜上の強誘電体薄膜の
エピタキシャル成長を妨害する。その後、強誘電体薄膜
をレーザー蒸着法により積層するが、銅酸化物半導体層
の成膜時の基板温度より５０℃以上低い基板温度とした
後に強誘電体薄膜を積層するのが好ましい。５０℃以下
では基板温度が高すぎるため下層の銅酸化物薄膜の結晶
構造が壊れ易い。
【００１４】銅酸化物薄膜の成膜後いったん室温まで冷
却し、真空槽から取り出した後エッチング等の加工処理
を行なってから再び真空槽に設置してもよい。この場
合、銅酸化物薄膜の形成された基板を設置し真空槽を排
気後、所定の基板温度に昇温するまで、上記同様１ｍＴ
ｏｒｒ〜７００Ｔｏｒｒ好ましくは１０ｍＴｏｒｒ〜１
００Ｔｏｒｒの酸素雰囲気に保持する。使用するレーザ
ーのエネルギー密度としては、０．５〜１０Ｊ／ｃｍ2
程度が好ましい。レーザー出力としてはパルスあたり１
０1 〜１０3 ｍＪ程度が好ましい。
却し、真空槽から取り出した後エッチング等の加工処理
を行なってから再び真空槽に設置してもよい。この場
合、銅酸化物薄膜の形成された基板を設置し真空槽を排
気後、所定の基板温度に昇温するまで、上記同様１ｍＴ
ｏｒｒ〜７００Ｔｏｒｒ好ましくは１０ｍＴｏｒｒ〜１
００Ｔｏｒｒの酸素雰囲気に保持する。使用するレーザ
ーのエネルギー密度としては、０．５〜１０Ｊ／ｃｍ2
程度が好ましい。レーザー出力としてはパルスあたり１
０1 〜１０3 ｍＪ程度が好ましい。
【００１５】銅酸化物薄膜の製造時の基板の温度として
は、通常５００〜８００℃、好ましくは６００〜７５０
℃とする。強誘電体薄膜の製造時の基板の温度としては
銅酸化物薄膜製造時の基板の温度より５０℃以上低い温
度とするのが好ましく、通常４００〜７００℃、好まし
くは４５０〜６５０℃程度とする。基板温度が低すぎる
と所望の結晶構造が得られない。また、高すぎると基板
表面から膜成分の再蒸発が活発に生じさらにその蒸発速
度は成分元素により異なるため最終的な膜の組成が所望
のものから外れることがある。なお、測定する基板温度
は通常基板ホルダー自身の温度であり、また、基板の最
表面は図１に示されるように通常酸素ガスが吹き付けら
れるため、実際の基板表面温度は通常測定される基板ホ
ルダーの温度より約百度低い。基板とターゲットとの距
離としては、３〜１５ｃｍ、好ましくは４〜８ｃｍが選
ばれる。上記の成膜法により得られる銅酸化物薄膜及び
強誘電体薄膜の厚さは、通常、それぞれ５０〜５０００
Å程度である。
は、通常５００〜８００℃、好ましくは６００〜７５０
℃とする。強誘電体薄膜の製造時の基板の温度としては
銅酸化物薄膜製造時の基板の温度より５０℃以上低い温
度とするのが好ましく、通常４００〜７００℃、好まし
くは４５０〜６５０℃程度とする。基板温度が低すぎる
と所望の結晶構造が得られない。また、高すぎると基板
表面から膜成分の再蒸発が活発に生じさらにその蒸発速
度は成分元素により異なるため最終的な膜の組成が所望
のものから外れることがある。なお、測定する基板温度
は通常基板ホルダー自身の温度であり、また、基板の最
表面は図１に示されるように通常酸素ガスが吹き付けら
れるため、実際の基板表面温度は通常測定される基板ホ
ルダーの温度より約百度低い。基板とターゲットとの距
離としては、３〜１５ｃｍ、好ましくは４〜８ｃｍが選
ばれる。上記の成膜法により得られる銅酸化物薄膜及び
強誘電体薄膜の厚さは、通常、それぞれ５０〜５０００
Å程度である。
【００１６】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。
明する。
【００１７】実施例１ まず、図１に示す装置を用いてＬＳＣＯ（ｘ＝０．０
１）からなる第一の膜を成膜した。Ｌａ2-x Ｓｒx Ｃｕ
Ｏ4 （ｘ＝０．０１）の焼結体ターゲットをターゲット
ホルダー７に固定した。基板８としては１０ｍｍ□のＳ
ｒＴｉＯ3 （１００）を基板ホルダー９に銀ペーストで
接着して用いた。真空槽３を１０-6Ｔｏｒｒ以下に排気
した後、毎分２０℃の昇温速度で基板ホルダー９を７２
０℃に加熱し、保持した。次いで、酸素ガスを毎分５ｃ
ｃ流して槽内を０．５ｍＴｏｒｒに保持した。酸素ガス
導入口１２の先端と基板８との距離は３．２ｃｍに設定
した。ＡｒＦエキシマレーザーを用いてパルスあたりの
パワーが１６０ｍＪ、周波数が５Ｈｚのレーザービーム
を発生し、３００ｒｐｍで回転する上記ターゲットに、
入射角度５０°で２０分間このレーザービームを照射し
た。ビームの大きさは１ｍｍ×５ｍｍであった。基板と
ターゲットとの距離は６．５ｃｍに設定した。成膜直
後、酸素分圧を１０Ｔｏｒｒ以上に調節し、５５０℃ま
で毎分２０℃で降温した。次いで、室温まで自然冷却を
行なった。取り出した膜をＸ線回折で調べたところ、Ｌ
ＳＣＯの（００ｌ）ピークのみが得られ、相純度の高い
Ｋ2 ＮｉＦ4 構造であることを示した。このＸ線回折チ
ャート図を図２に示す。また、この比抵抗は〜０．１オ
ームｃｍであった。なお、図２でＳで示すピークは基板
によるピークを表す。
１）からなる第一の膜を成膜した。Ｌａ2-x Ｓｒx Ｃｕ
Ｏ4 （ｘ＝０．０１）の焼結体ターゲットをターゲット
ホルダー７に固定した。基板８としては１０ｍｍ□のＳ
ｒＴｉＯ3 （１００）を基板ホルダー９に銀ペーストで
接着して用いた。真空槽３を１０-6Ｔｏｒｒ以下に排気
した後、毎分２０℃の昇温速度で基板ホルダー９を７２
０℃に加熱し、保持した。次いで、酸素ガスを毎分５ｃ
ｃ流して槽内を０．５ｍＴｏｒｒに保持した。酸素ガス
導入口１２の先端と基板８との距離は３．２ｃｍに設定
した。ＡｒＦエキシマレーザーを用いてパルスあたりの
パワーが１６０ｍＪ、周波数が５Ｈｚのレーザービーム
を発生し、３００ｒｐｍで回転する上記ターゲットに、
入射角度５０°で２０分間このレーザービームを照射し
た。ビームの大きさは１ｍｍ×５ｍｍであった。基板と
ターゲットとの距離は６．５ｃｍに設定した。成膜直
後、酸素分圧を１０Ｔｏｒｒ以上に調節し、５５０℃ま
で毎分２０℃で降温した。次いで、室温まで自然冷却を
行なった。取り出した膜をＸ線回折で調べたところ、Ｌ
ＳＣＯの（００ｌ）ピークのみが得られ、相純度の高い
Ｋ2 ＮｉＦ4 構造であることを示した。このＸ線回折チ
ャート図を図２に示す。また、この比抵抗は〜０．１オ
ームｃｍであった。なお、図２でＳで示すピークは基板
によるピークを表す。
【００１８】次に、同様に図１に示す装置を用いて、上
記ＬＳＣＯ膜上にＰｂ1-x Ｌａx ＴｉＯ3 （ｘ＝０．１
０）からなる第二の膜を成膜した。Ｐｂ1-x Ｌａx Ｔｉ
Ｏ3 （ｘ＝０．１０）の焼結体ターゲットを、図１に示
すターゲットホルダー７に固定した。真空槽３を１０-6
Ｔｏｒｒ以下に排気した後、酸素ガスを毎分５ｃｃ流し
て槽内を１００ｍＴｏｒｒに保持しながら、毎分２０℃
の昇温速度で基板ホルダー９を５５０℃に加熱し保持し
た。パルスあたりのパワー２２０ｍＪ、周波数５Ｈｚの
ＡｒＦエキシマレーザーにより３００ｒｐｍで回転する
上記ターゲットに入射角度５０°で６０分間レーザービ
ームを照射した。成膜直後、酸素圧を１０Ｔｏｒｒ以上
に調節し、室温まで自然冷却を行なった。取り出した膜
をＸ線回折で調べたところ、（００ｌ）ピークのみが得
られ、相純度の高いＰｂ1-x Ｌａx ＴｉＯ3 （ｘ＝０．
１０）のペロブスカイト構造であることを示した。同時
にＬａ2-x Ｓｒx ＣｕＯ4 （ｘ＝０．０１）膜のＫ2 Ｎ
ｉＦ4 構造を示すピークが十分保持されていることも確
認された。このＸ線回折チャート図を図３に示す。な
お、図３で、Ｓで示すピークは基板のピークを、ＰＬＴ
Ｏで示すピークはＰｂ1-x ＬａX ＴｉＯ3 （ｘ＝０．１
０）のピークをそれぞれ示す。
記ＬＳＣＯ膜上にＰｂ1-x Ｌａx ＴｉＯ3 （ｘ＝０．１
０）からなる第二の膜を成膜した。Ｐｂ1-x Ｌａx Ｔｉ
Ｏ3 （ｘ＝０．１０）の焼結体ターゲットを、図１に示
すターゲットホルダー７に固定した。真空槽３を１０-6
Ｔｏｒｒ以下に排気した後、酸素ガスを毎分５ｃｃ流し
て槽内を１００ｍＴｏｒｒに保持しながら、毎分２０℃
の昇温速度で基板ホルダー９を５５０℃に加熱し保持し
た。パルスあたりのパワー２２０ｍＪ、周波数５Ｈｚの
ＡｒＦエキシマレーザーにより３００ｒｐｍで回転する
上記ターゲットに入射角度５０°で６０分間レーザービ
ームを照射した。成膜直後、酸素圧を１０Ｔｏｒｒ以上
に調節し、室温まで自然冷却を行なった。取り出した膜
をＸ線回折で調べたところ、（００ｌ）ピークのみが得
られ、相純度の高いＰｂ1-x Ｌａx ＴｉＯ3 （ｘ＝０．
１０）のペロブスカイト構造であることを示した。同時
にＬａ2-x Ｓｒx ＣｕＯ4 （ｘ＝０．０１）膜のＫ2 Ｎ
ｉＦ4 構造を示すピークが十分保持されていることも確
認された。このＸ線回折チャート図を図３に示す。な
お、図３で、Ｓで示すピークは基板のピークを、ＰＬＴ
Ｏで示すピークはＰｂ1-x ＬａX ＴｉＯ3 （ｘ＝０．１
０）のピークをそれぞれ示す。
【００１９】比較例１ 実施例１において、Ｐｂ1-x ＬａX ＴｉＯ3 （ｘ＝０．
１０）の成膜前の昇温中に酸素を流さず、真空度を５×
１０-5Ｔｏｒｒ以下に保持し、昇温終了後成膜直前に酸
素ガスを毎分５ｃｃ流して槽内を１００ｍＴｏｒｒに保
持したこと以外は同様にして成膜処理を行ない取り出し
た膜をＸ線回折で調べたところ、Ｐｂ1- x ＬａX ＴｉＯ
3 （ｘ＝０．１０）のペロブスカイト構造はほとんど示
されず、また、Ｌａ2-x Ｓｒx ＣｕＯ4 （ｘ＝０．０
１）膜のＫ2 ＮｉＦ4 構造を示すピークは、かなり小さ
くなっていた。このＸ線回折チャート図を図４に示す。
なお、図４で、Ｓで示すピークは基板のピークを示す。
１０）の成膜前の昇温中に酸素を流さず、真空度を５×
１０-5Ｔｏｒｒ以下に保持し、昇温終了後成膜直前に酸
素ガスを毎分５ｃｃ流して槽内を１００ｍＴｏｒｒに保
持したこと以外は同様にして成膜処理を行ない取り出し
た膜をＸ線回折で調べたところ、Ｐｂ1- x ＬａX ＴｉＯ
3 （ｘ＝０．１０）のペロブスカイト構造はほとんど示
されず、また、Ｌａ2-x Ｓｒx ＣｕＯ4 （ｘ＝０．０
１）膜のＫ2 ＮｉＦ4 構造を示すピークは、かなり小さ
くなっていた。このＸ線回折チャート図を図４に示す。
なお、図４で、Ｓで示すピークは基板のピークを示す。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、相
純度の高い結晶構造、特にペロブスカイト構造を有する
エピタキシャル強誘電体薄膜を簡便な方法で製造でき
る。
純度の高い結晶構造、特にペロブスカイト構造を有する
エピタキシャル強誘電体薄膜を簡便な方法で製造でき
る。
【図１】本発明で用いるレーザー蒸着装置の一例を示す
概略模式図。
概略模式図。
【図２】実施例１で得られた第一の膜のＸ線回折チャー
ト図。
ト図。
【図３】実施例１で得られた第一の膜上の第二の膜のＸ
線回折チャート図。
線回折チャート図。
【図４】比較例１で得られた膜のＸ線回折チャート図。
１ エキシマレーザー発生装置 ２ 光学ボックス ３ 真空槽 ４ 集光レンズ ５ 紫外光透過窓 ６ ターゲット ７ ターゲットホルダー ８ 基板 ９ 基板ホルダー １０ シャッター １１ レーザービーム １２ 酸素ガス導入口
Claims (3)
- 【請求項１】 第一のレーザー蒸着により基板上に形成
された銅酸化物半導体からなる第一の層上に、第二のレ
ーザー蒸着により強誘電体からなる第二の層を成膜する
にあたり、該第二のレーザー蒸着前に、１ｍＴｏｒｒ〜
７００Ｔｏｒｒの酸素雰囲気で、該第二のレーザー蒸着
時の基板の温度にまで昇温又は降温せしめることを特徴
とする強誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 銅酸化物半導体がＬａ2-x Ｓｒx ＣｕＯ
4-y （ｘ：０〜０．２，ｙ：０．５以下）で表される請
求項１に記載の強誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 強誘電体がＰｂ、Ｔｉ及びＯを含有する
ペロブスカイト強誘電体である請求項１に記載の強誘電
体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31352393A JPH07165492A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31352393A JPH07165492A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07165492A true JPH07165492A (ja) | 1995-06-27 |
Family
ID=18042342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31352393A Pending JPH07165492A (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07165492A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105463373A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 陕西师范大学 | 一种n型氧化铜薄膜的制备方法 |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP31352393A patent/JPH07165492A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105463373A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 陕西师范大学 | 一种n型氧化铜薄膜的制备方法 |
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