JPH0797296A - 配向性薄膜形成基板およびその作製方法 - Google Patents
配向性薄膜形成基板およびその作製方法Info
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- JPH0797296A JPH0797296A JP5239704A JP23970493A JPH0797296A JP H0797296 A JPH0797296 A JP H0797296A JP 5239704 A JP5239704 A JP 5239704A JP 23970493 A JP23970493 A JP 23970493A JP H0797296 A JPH0797296 A JP H0797296A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 種々の基板材料が使用可能であり、低コスト
化が図れる、配向性薄膜形成のための電極を備えた成膜
基板およびその作製方法を供給する。 【構成】 基板１１と、その上に形成された配向性酸化
物下地膜１２と、さらに配向性酸化物下地膜１２の上に
形成された配向性電極膜１３とから構成され、基板１１
上に、スパッタ法、あるいは有機金属錯体の蒸気を原料
ガスとするプラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ法によってによっ
て（１００）面配向のＮａＣｌ型結晶構造の配向性酸化
物下地膜１２を形成し、さらにその上にスパッタ法によ
って配向性電極膜１３を形成することにより作製する。
化が図れる、配向性薄膜形成のための電極を備えた成膜
基板およびその作製方法を供給する。 【構成】 基板１１と、その上に形成された配向性酸化
物下地膜１２と、さらに配向性酸化物下地膜１２の上に
形成された配向性電極膜１３とから構成され、基板１１
上に、スパッタ法、あるいは有機金属錯体の蒸気を原料
ガスとするプラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ法によってによっ
て（１００）面配向のＮａＣｌ型結晶構造の配向性酸化
物下地膜１２を形成し、さらにその上にスパッタ法によ
って配向性電極膜１３を形成することにより作製する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は配向性薄膜形成のための
電極を備えた成膜基板およびその作製方法に関するもの
である。
電極を備えた成膜基板およびその作製方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】各種電子材料の中で、強誘電体材料は、
焦電型赤外線検出素子、圧電素子、不揮発性メモリー素
子などの電子部品への応用が可能であり、特に最近で
は、研究開発が盛んである。代表的な強誘電体材料とし
ては、ペロブスカイト構造の酸化物があげられる。例え
ばＰｂＴｉＯ3，Ｐｂ1-xＬａxＴｉ1-x/4Ｏ3（ＰＬ
Ｔ），ＰｂＺｒxＴｉ1-xＯ3（ＰＺＴ），ＢａＴｉＯ3等
である。
焦電型赤外線検出素子、圧電素子、不揮発性メモリー素
子などの電子部品への応用が可能であり、特に最近で
は、研究開発が盛んである。代表的な強誘電体材料とし
ては、ペロブスカイト構造の酸化物があげられる。例え
ばＰｂＴｉＯ3，Ｐｂ1-xＬａxＴｉ1-x/4Ｏ3（ＰＬ
Ｔ），ＰｂＺｒxＴｉ1-xＯ3（ＰＺＴ），ＢａＴｉＯ3等
である。
【０００３】ところで、強誘電体の自発分極Ｐsの変化
を出力として取り出す素子、例えば焦電型赤外線検出素
子、圧電素子等では、強誘電体の自発分極Ｐsが一方向
に揃っているときに最も大きい出力が得られる。また、
強誘電体は結晶軸の方向により物性、例えば、誘電率や
音速などが異なる場合が多く、素子の高機能化を図るた
めに、強誘電体の結晶軸を制御する技術が求められてい
る。現在、赤外線検出素子や圧電素子に用いられている
強誘電体材料は、多結晶の磁器である。また、その結晶
軸の向きも不規則である。
を出力として取り出す素子、例えば焦電型赤外線検出素
子、圧電素子等では、強誘電体の自発分極Ｐsが一方向
に揃っているときに最も大きい出力が得られる。また、
強誘電体は結晶軸の方向により物性、例えば、誘電率や
音速などが異なる場合が多く、素子の高機能化を図るた
めに、強誘電体の結晶軸を制御する技術が求められてい
る。現在、赤外線検出素子や圧電素子に用いられている
強誘電体材料は、多結晶の磁器である。また、その結晶
軸の向きも不規則である。
【０００４】最近の電子部品の小型、高機能化にともな
って、電子材料の薄膜化、特に、エピタキシャル薄膜
や、配向性薄膜の研究開発が盛んである。
って、電子材料の薄膜化、特に、エピタキシャル薄膜
や、配向性薄膜の研究開発が盛んである。
【０００５】ジャーナル・オブ・アプライド・フィジッ
クス第６０巻第３６１頁（１９８６年）（J.Appl.Phy
s.,Vol.60,P.361(1986)）には、ＰｂＴｉＯ3やＰＺＴ薄
膜が、（１００）で碧開したＭｇＯ単結晶基板上では＜
００１＞方向に、サファイアｃ面では＜１１１＞方向に
配向することが報告されている。このように、強誘電体
薄膜の結晶軸方向は成膜基板の影響を強く受けている。
クス第６０巻第３６１頁（１９８６年）（J.Appl.Phy
s.,Vol.60,P.361(1986)）には、ＰｂＴｉＯ3やＰＺＴ薄
膜が、（１００）で碧開したＭｇＯ単結晶基板上では＜
００１＞方向に、サファイアｃ面では＜１１１＞方向に
配向することが報告されている。このように、強誘電体
薄膜の結晶軸方向は成膜基板の影響を強く受けている。
【０００６】また、強誘電体薄膜は、高温の基板温度
（ｒｆマグネトロンスパッタ法では、６００℃前後）で
作製されることが一般的である。このため、下部電極と
しては、高温でも化学的に安定なＰｔが使用されること
が多い。配向性強誘電体薄膜を得るためには、下部電極
であるＰｔ膜も配向していることが必要である。ジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジックス第６０巻第３６
１頁（１９８６年）（J.Appl.Phys.,Vol.60,P.361(198
6)）には、スパッタ法で作製したＰｔが、（１００）で
碧開したＭｇＯ単結晶基板上では、＜１００＞方向に配
向することが報告されている。
（ｒｆマグネトロンスパッタ法では、６００℃前後）で
作製されることが一般的である。このため、下部電極と
しては、高温でも化学的に安定なＰｔが使用されること
が多い。配向性強誘電体薄膜を得るためには、下部電極
であるＰｔ膜も配向していることが必要である。ジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジックス第６０巻第３６
１頁（１９８６年）（J.Appl.Phys.,Vol.60,P.361(198
6)）には、スパッタ法で作製したＰｔが、（１００）で
碧開したＭｇＯ単結晶基板上では、＜１００＞方向に配
向することが報告されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、成膜基板としてＭｇＯ単結晶基板、サフ
ァイア単結晶基板を用いるために、成膜基板自体が高価
であるという問題点があった。
うな構成では、成膜基板としてＭｇＯ単結晶基板、サフ
ァイア単結晶基板を用いるために、成膜基板自体が高価
であるという問題点があった。
【０００８】また、Ｐｔは面心立方構造をとる金属であ
り、（１１１）面の表面自由エネルギーが最も小さいた
めに、ＭｇＯ（１００）単結晶基板では（１００）配向
Ｐｔ薄膜が得られるものの、他の基板、特に非晶質の基
板では（１１１）面配向する傾向にある。従って、成膜
基板が限定されるという問題があった。
り、（１１１）面の表面自由エネルギーが最も小さいた
めに、ＭｇＯ（１００）単結晶基板では（１００）配向
Ｐｔ薄膜が得られるものの、他の基板、特に非晶質の基
板では（１１１）面配向する傾向にある。従って、成膜
基板が限定されるという問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の配向性薄膜形成基板は、基板と、その上に
形成された配向性酸化物下地膜と、さらに前記配向性酸
化物下地膜の上に形成された配向性電極膜とから構成さ
れている。
めに本発明の配向性薄膜形成基板は、基板と、その上に
形成された配向性酸化物下地膜と、さらに前記配向性酸
化物下地膜の上に形成された配向性電極膜とから構成さ
れている。
【００１０】また、本発明の配向性薄膜形成基板の作製
方法は、基板上に、スパッタ法によって（１００）面配
向のＮａＣｌ型結晶構造の配向性酸化物下地膜を形成
し、さらにその上にスパッタ法によって電極膜を形成す
ることである。
方法は、基板上に、スパッタ法によって（１００）面配
向のＮａＣｌ型結晶構造の配向性酸化物下地膜を形成
し、さらにその上にスパッタ法によって電極膜を形成す
ることである。
【００１１】さらに、本発明の配向性薄膜形成基板の作
製方法は、基板上に、有機金属錯体の蒸気を原料ガスと
するプラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ法によって（１００）面
配向のＮａＣｌ型結晶構造の配向性酸化物下地膜を形成
し、さらにその上にスパッタ法によって電極膜を形成す
ることである。
製方法は、基板上に、有機金属錯体の蒸気を原料ガスと
するプラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ法によって（１００）面
配向のＮａＣｌ型結晶構造の配向性酸化物下地膜を形成
し、さらにその上にスパッタ法によって電極膜を形成す
ることである。
【００１２】
【作用】本発明は上記構成により、スパッタ法、あるい
は、金属アセチルアセトナート等の有機金属錯体を原料
ガスに用いたプラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ法によって、基
板にかかわらず、容易に基板に対して垂直方向に＜１０
０＞軸が配向したＮａＣｌ結晶構造の各種の酸化物下地
膜が得られる。これらの方法を用いると、非晶質材料を
含むいろいろな材料の基板の上に＜１００＞軸が結晶配
向したＭｇＯあるいは、ＮｉＯ薄膜を形成でき、この上
に電極膜を形成することにより、＜１００＞軸が結晶配
向した電極膜が形成できる。従って、配向性酸化物下地
膜を形成する基板の選択が可能であり、製造コストを大
幅に減少させることが可能な点で有効である。
は、金属アセチルアセトナート等の有機金属錯体を原料
ガスに用いたプラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ法によって、基
板にかかわらず、容易に基板に対して垂直方向に＜１０
０＞軸が配向したＮａＣｌ結晶構造の各種の酸化物下地
膜が得られる。これらの方法を用いると、非晶質材料を
含むいろいろな材料の基板の上に＜１００＞軸が結晶配
向したＭｇＯあるいは、ＮｉＯ薄膜を形成でき、この上
に電極膜を形成することにより、＜１００＞軸が結晶配
向した電極膜が形成できる。従って、配向性酸化物下地
膜を形成する基板の選択が可能であり、製造コストを大
幅に減少させることが可能な点で有効である。
【００１３】
【実施例】以下本発明の配向性薄膜形成基板、およびそ
の作製方法に関する一実施例について、図面を参照しな
がら説明する。
の作製方法に関する一実施例について、図面を参照しな
がら説明する。
【００１４】（実施例１）図１に、本発明の一実施例の
配向性薄膜形成基板の断面図を示す。
配向性薄膜形成基板の断面図を示す。
【００１５】基板１１の上に、配向性酸化物下地膜１２
として（１００）面配向したＭｇＯ、またはＮｉＯ薄膜
を形成した。その成膜には、プラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ
成膜装置あるいは、高周波マグネトロンスパッタ装置を
用いた。その成膜方法を以下に述べる。
として（１００）面配向したＭｇＯ、またはＮｉＯ薄膜
を形成した。その成膜には、プラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ
成膜装置あるいは、高周波マグネトロンスパッタ装置を
用いた。その成膜方法を以下に述べる。
【００１６】基板１１の上に＜１００＞軸に結晶配向し
た、ＭｇＯまたは、ＮｉＯ薄膜のＮａＣｌ型酸化物下地
膜１２を、プラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ成膜装置により形
成した。基板１１としては、石英基板（熱膨張係数０.
５×１０-6℃-1）を用いた。図２に示すプラズマ励起Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ成膜装置は、反応チャンバー２１内に平行に
配置した二つの電極２２間に高周波によってプラズマを
発生させ、その中で有機金属の原料ガスを分解して第１
基板上に化学蒸着（ＣＶＤ）することで薄膜を形成する
装置である。ここで、この基板１１は、アース側電極に
片側面が密着して保持され、基板加熱ヒータ２９によっ
てあらかじめ３５０ ℃に加熱された状態にした。
た、ＭｇＯまたは、ＮｉＯ薄膜のＮａＣｌ型酸化物下地
膜１２を、プラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ成膜装置により形
成した。基板１１としては、石英基板（熱膨張係数０.
５×１０-6℃-1）を用いた。図２に示すプラズマ励起Ｍ
Ｏ−ＣＶＤ成膜装置は、反応チャンバー２１内に平行に
配置した二つの電極２２間に高周波によってプラズマを
発生させ、その中で有機金属の原料ガスを分解して第１
基板上に化学蒸着（ＣＶＤ）することで薄膜を形成する
装置である。ここで、この基板１１は、アース側電極に
片側面が密着して保持され、基板加熱ヒータ２９によっ
てあらかじめ３５０ ℃に加熱された状態にした。
【００１７】一方、原料気化容器２６にマグネシウムア
セチルアセトナート；Ｍｇ（Ｃ5Ｈ7Ｏ2）2を入れ、１９
０℃に保持したオイルバスを用いて加熱した。このよう
に加熱することによって気化したマグネシウムアセチル
アセトナートの蒸気を、キャリアガスボンベ２７から１
０ｍｌ／ｍｉｎの流速のキャリアガス（窒素）を用い
て、反応チャンバー２１内に流し入れた。また、反応ガ
スボンベ２８から反応ガスとして酸素ガスを１２ｍｌ／
ｍｉｎで流し、これを途中で混ぜて反応チャンバー２１
内に吹出ノズルを介して流し入れた。このとき、反応チ
ャンバー２１内は、その排気系２３から真空排気される
ことで７．９０Ｐａの真空度に保持した。
セチルアセトナート；Ｍｇ（Ｃ5Ｈ7Ｏ2）2を入れ、１９
０℃に保持したオイルバスを用いて加熱した。このよう
に加熱することによって気化したマグネシウムアセチル
アセトナートの蒸気を、キャリアガスボンベ２７から１
０ｍｌ／ｍｉｎの流速のキャリアガス（窒素）を用い
て、反応チャンバー２１内に流し入れた。また、反応ガ
スボンベ２８から反応ガスとして酸素ガスを１２ｍｌ／
ｍｉｎで流し、これを途中で混ぜて反応チャンバー２１
内に吹出ノズルを介して流し入れた。このとき、反応チ
ャンバー２１内は、その排気系２３から真空排気される
ことで７．９０Ｐａの真空度に保持した。
【００１８】以上のような状態において、ＲＦ側電極に
１３．５６ＭＨｚで４００Ｗの高周波を１０分間印加す
ることによって、アース側電極との間にプラズマを発生
させ、基板の片側表面上に＜１００＞方位に結晶配向し
たＭｇＯ薄膜を形成した。この成膜中、基板１１を基板
回転モータによって１２０ｒｐｍの速度で回転した。こ
のような方法で基板に対して垂直方向に＜１００＞軸に
結晶配向したＭｇＯ薄膜のＮａＣｌ型酸化物下地膜１２
を厚み２０００オングストロームで成膜した。
１３．５６ＭＨｚで４００Ｗの高周波を１０分間印加す
ることによって、アース側電極との間にプラズマを発生
させ、基板の片側表面上に＜１００＞方位に結晶配向し
たＭｇＯ薄膜を形成した。この成膜中、基板１１を基板
回転モータによって１２０ｒｐｍの速度で回転した。こ
のような方法で基板に対して垂直方向に＜１００＞軸に
結晶配向したＭｇＯ薄膜のＮａＣｌ型酸化物下地膜１２
を厚み２０００オングストロームで成膜した。
【００１９】また、ＮｉＯ下地膜も、図２に示すプラズ
マ励起ＭＯ−ＣＶＤ成膜装置により形成した。基板加熱
ヒータ２９によってあらかじめ ３５０℃に加熱された
状態にした。一方、原料気化容器２６にニッケルアセチ
ルアセトナート；Ｎｉ（Ｃ5Ｈ7Ｏ2）2Ｈ2Ｏを入れ、１
６０℃に保持したオイルバスを用いて加熱した。このよ
うに加熱することによって気化したニッケルアセチルア
セトナートの蒸気を、キャリアガスボンベ２７から３５
ｍｌ／ｍｉｎの流速のキャリアガス（窒素）を用いて、
反応チャンバー２１内に流し入れた。また、反応ガスボ
ンベ２８から反応ガスとして酸素ガスを１５ｍｌ／ｍｉ
ｎで流し、これを途中で混ぜて反応チャンバー２１内に
吹出ノズルを介して流し入れた。このとき、反応チャン
バー２１内は、その排気系２３から真空排気されること
で７．９０Ｐａの真空度に保持した。
マ励起ＭＯ−ＣＶＤ成膜装置により形成した。基板加熱
ヒータ２９によってあらかじめ ３５０℃に加熱された
状態にした。一方、原料気化容器２６にニッケルアセチ
ルアセトナート；Ｎｉ（Ｃ5Ｈ7Ｏ2）2Ｈ2Ｏを入れ、１
６０℃に保持したオイルバスを用いて加熱した。このよ
うに加熱することによって気化したニッケルアセチルア
セトナートの蒸気を、キャリアガスボンベ２７から３５
ｍｌ／ｍｉｎの流速のキャリアガス（窒素）を用いて、
反応チャンバー２１内に流し入れた。また、反応ガスボ
ンベ２８から反応ガスとして酸素ガスを１５ｍｌ／ｍｉ
ｎで流し、これを途中で混ぜて反応チャンバー２１内に
吹出ノズルを介して流し入れた。このとき、反応チャン
バー２１内は、その排気系２３から真空排気されること
で７．９０Ｐａの真空度に保持した。
【００２０】以上のような状態において、ＲＦ側電極に
１３．５６ＭＨｚで４００Ｗの高周波を１０分間印加す
ることによって、アース側電極との間にプラズマを発生
させ、基板の片側表面上に＜１００＞方位に結晶配向し
たＮｉＯ薄膜を形成した。この成膜中、基板１１を基板
回転モータによって１２０ｒｐｍの速度で回転した。
１３．５６ＭＨｚで４００Ｗの高周波を１０分間印加す
ることによって、アース側電極との間にプラズマを発生
させ、基板の片側表面上に＜１００＞方位に結晶配向し
たＮｉＯ薄膜を形成した。この成膜中、基板１１を基板
回転モータによって１２０ｒｐｍの速度で回転した。
【００２１】このような方法で基板に対して垂直方向に
＜１００＞軸に結晶配向したＮｉＯ薄膜のＮａＣｌ型酸
化物下地膜１２を厚み２０００オングストロームで成膜
した。
＜１００＞軸に結晶配向したＮｉＯ薄膜のＮａＣｌ型酸
化物下地膜１２を厚み２０００オングストロームで成膜
した。
【００２２】さらに、ＮａＣｌ型配向性酸化物下地膜１
２の高周波マグネトロンスパッタ法による作製方法を、
以下に示す。基板１１としては、石英基板（熱膨張係数
０.５×１０-6℃-1）を用いた。
２の高周波マグネトロンスパッタ法による作製方法を、
以下に示す。基板１１としては、石英基板（熱膨張係数
０.５×１０-6℃-1）を用いた。
【００２３】ＭｇＯ作製には、ＭｇＯ焼結体（純度９
９.９％）をターゲットとして使用した。スパッタの成
膜条件は、基板温度が６００℃、スパッタガスはＡｒ
（５０％）と酸素（５０％）の混合ガスで、ガス圧は
０．７Ｐａ、高周波投入パワー密度は ２.５Ｗ／ｃｍ2
（１３．５６ＭＨｚ）で、成膜時間は１時間であった。
膜の厚さは０.２μｍであった。
９.９％）をターゲットとして使用した。スパッタの成
膜条件は、基板温度が６００℃、スパッタガスはＡｒ
（５０％）と酸素（５０％）の混合ガスで、ガス圧は
０．７Ｐａ、高周波投入パワー密度は ２.５Ｗ／ｃｍ2
（１３．５６ＭＨｚ）で、成膜時間は１時間であった。
膜の厚さは０.２μｍであった。
【００２４】また、ＮｉＯの作製には、ＮｉＯ粉末（純
度９９.９％）を銅製皿に入れて、ターゲットとして用
いた。スパッタ成膜条件は、基板温度が６００℃、スパ
ッタガスはＡｒ（６０％）と酸素（４０％）の混合ガス
で、ガス圧は１．１Ｐａ、高周波投入パワー密度は２.
５Ｗ／ｃｍ2（１３．５６ＭＨｚ）で、成膜時間は１.５
時間であった。膜の厚さは０.２μｍであった。
度９９.９％）を銅製皿に入れて、ターゲットとして用
いた。スパッタ成膜条件は、基板温度が６００℃、スパ
ッタガスはＡｒ（６０％）と酸素（４０％）の混合ガス
で、ガス圧は１．１Ｐａ、高周波投入パワー密度は２.
５Ｗ／ｃｍ2（１３．５６ＭＨｚ）で、成膜時間は１.５
時間であった。膜の厚さは０.２μｍであった。
【００２５】続いて、高周波マグネトロンスパッタ法に
より、配向性酸化物下地膜１２上に配向性電極膜１３と
して、Ｐｔ膜を作製した。スパッタ成膜条件は、基板温
度が４００℃、スパッタガスはＡｒ（９５％）と酸素
（５％）の混合ガスで、ガス圧は０．５Ｐａ、高周波投
入パワー密度は２.５Ｗ／ｃｍ2（１３．５６ＭＨｚ）
で、成膜時間は１時間であった。膜の厚さは０.２μｍ
であった。
より、配向性酸化物下地膜１２上に配向性電極膜１３と
して、Ｐｔ膜を作製した。スパッタ成膜条件は、基板温
度が４００℃、スパッタガスはＡｒ（９５％）と酸素
（５％）の混合ガスで、ガス圧は０．５Ｐａ、高周波投
入パワー密度は２.５Ｗ／ｃｍ2（１３．５６ＭＨｚ）
で、成膜時間は１時間であった。膜の厚さは０.２μｍ
であった。
【００２６】各々の方法で作製した配向性酸化物下地膜
１２上に成膜した配向性電極膜１３の配向性を表１に示
す。また、Ｐｔ電極膜１３を石英基板上に直接形成した
比較例と、プラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ法で形成した（１
００）配向ＮｉＯ薄膜の配向性酸化物下地膜１２上に形
成した場合のＸ線回折パターンを、それぞれ、図３
（ａ）および図３（ｂ）に示す
１２上に成膜した配向性電極膜１３の配向性を表１に示
す。また、Ｐｔ電極膜１３を石英基板上に直接形成した
比較例と、プラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ法で形成した（１
００）配向ＮｉＯ薄膜の配向性酸化物下地膜１２上に形
成した場合のＸ線回折パターンを、それぞれ、図３
（ａ）および図３（ｂ）に示す
【００２７】
【表１】
【００２８】なお、（表１）中のα（％）は、電極膜１
３であるＰｔ膜の＜１００＞方向への配向率であり、
（数１）で定義される。
３であるＰｔ膜の＜１００＞方向への配向率であり、
（数１）で定義される。
【００２９】
【数１】
【００３０】ここで、Ｉ（２００）、Ｉ（１１１）は、
それぞれＰｔの（２００）、（１１１）反射の強度を示
す。図３の結果より、配向性酸化物下地膜１２上に電極
膜を形成することにより、配向性電極膜１３を＜１００
＞軸に結晶配向できることが明かとなった。
それぞれＰｔの（２００）、（１１１）反射の強度を示
す。図３の結果より、配向性酸化物下地膜１２上に電極
膜を形成することにより、配向性電極膜１３を＜１００
＞軸に結晶配向できることが明かとなった。
【００３１】（実施例２）基板１１として、石英基板
（熱膨張係数０.５×１０-6℃-1）、Ｓｉ（１００）単
結晶基板（熱膨張係数２.５×１０-6℃-1）、ガラス基
板（ソーダライムガラス；熱膨張係数８.７×１０-6℃
-1）、結晶化ガラス（熱膨張係数１４.２×１０
-6℃-1）、ステンレス金属基板（熱膨張係数１７.４×
１０-6℃-1）を用いた。この上に、実施例１と同様の作
製条件により、＜１００＞軸に結晶配向したＮｉＯ薄膜
の配向性酸化物下地膜１２をプラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ
法で形成し、さらに高周波マグネトロンスパッタ法によ
りＰｔ膜を作製した。各々の基板上に作製した配向性酸
化物下地膜１２上に成膜したＰｔ電極膜１３の配向性を
（表２）に示す。
（熱膨張係数０.５×１０-6℃-1）、Ｓｉ（１００）単
結晶基板（熱膨張係数２.５×１０-6℃-1）、ガラス基
板（ソーダライムガラス；熱膨張係数８.７×１０-6℃
-1）、結晶化ガラス（熱膨張係数１４.２×１０
-6℃-1）、ステンレス金属基板（熱膨張係数１７.４×
１０-6℃-1）を用いた。この上に、実施例１と同様の作
製条件により、＜１００＞軸に結晶配向したＮｉＯ薄膜
の配向性酸化物下地膜１２をプラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ
法で形成し、さらに高周波マグネトロンスパッタ法によ
りＰｔ膜を作製した。各々の基板上に作製した配向性酸
化物下地膜１２上に成膜したＰｔ電極膜１３の配向性を
（表２）に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】（表２）の結果より、基板材料１１に関わ
らず、優先的に＜１００＞軸に結晶配向したＰｔ電極膜
を、配向性酸化物下地膜１２を介して基板１１上に形成
することが可能である。なお、＜１００＞軸に結晶配向
したＭｇＯ薄膜の配向性酸化物下地膜１２を用いた場合
でも、優先的に＜１００＞軸に結晶配向したＰｔ電極膜
を基板１１上に形成することができた。さらに、配向性
酸化物下地膜１２を高周波マグネトロンスパッタ法や、
イオンビームスパッタ法により形成した場合も、優先的
に＜１００＞軸に結晶配向したＰｔ電極膜を基板１１上
に形成することができた。
らず、優先的に＜１００＞軸に結晶配向したＰｔ電極膜
を、配向性酸化物下地膜１２を介して基板１１上に形成
することが可能である。なお、＜１００＞軸に結晶配向
したＭｇＯ薄膜の配向性酸化物下地膜１２を用いた場合
でも、優先的に＜１００＞軸に結晶配向したＰｔ電極膜
を基板１１上に形成することができた。さらに、配向性
酸化物下地膜１２を高周波マグネトロンスパッタ法や、
イオンビームスパッタ法により形成した場合も、優先的
に＜１００＞軸に結晶配向したＰｔ電極膜を基板１１上
に形成することができた。
【００３４】（実施例３）基板１１上に、＜１００＞軸
に結晶配向した配向性ＮａＣｌ型酸化物下地膜１２を形
成し、さらにその上に優先的に＜１００＞軸に結晶配向
したＰｔの配向性電極膜１３を形成した配向性薄膜形成
基板１４上に、強誘電体であるＰｂ0.9Ｌａ0.1Ｔｉ
0.975Ｏ3薄膜（ＰＬＴ薄膜）を形成した。
に結晶配向した配向性ＮａＣｌ型酸化物下地膜１２を形
成し、さらにその上に優先的に＜１００＞軸に結晶配向
したＰｔの配向性電極膜１３を形成した配向性薄膜形成
基板１４上に、強誘電体であるＰｂ0.9Ｌａ0.1Ｔｉ
0.975Ｏ3薄膜（ＰＬＴ薄膜）を形成した。
【００３５】Ｐｂ0.9Ｌａ0.1Ｔｉ0.975Ｏ3の薄膜の成膜
には、高周波マグネトロンスパッタ装置を用いた。配向
性薄膜形成基板１４は、厚さ０．２ｍｍのステンレスマ
スクを用い、ステンレス製基板ホルダに取り付けて成膜
した。ターゲットは、ＰｂＯ，Ｌａ2Ｏ3，ＴｉＯ2 の粉
末を混合し、銅製皿に入れて用いた。粉末の混合比は、
膜組成に対してＰｂＯを２０mol%過剰に加えた。スパッ
タの成膜条件は、基板温度が６００℃、スパッタガスは
Ａｒ（９０％）と酸素（１０％）の混合ガスで、ガス圧
は０．９Ｐａ、高周波投入パワー密度は２.０Ｗ／ｃｍ2
（１３．５６ＭＨｚ）であった。膜の厚さは３μｍであ
った。
には、高周波マグネトロンスパッタ装置を用いた。配向
性薄膜形成基板１４は、厚さ０．２ｍｍのステンレスマ
スクを用い、ステンレス製基板ホルダに取り付けて成膜
した。ターゲットは、ＰｂＯ，Ｌａ2Ｏ3，ＴｉＯ2 の粉
末を混合し、銅製皿に入れて用いた。粉末の混合比は、
膜組成に対してＰｂＯを２０mol%過剰に加えた。スパッ
タの成膜条件は、基板温度が６００℃、スパッタガスは
Ａｒ（９０％）と酸素（１０％）の混合ガスで、ガス圧
は０．９Ｐａ、高周波投入パワー密度は２.０Ｗ／ｃｍ2
（１３．５６ＭＨｚ）であった。膜の厚さは３μｍであ
った。
【００３６】（表３）に本発明の配向性薄膜形成基板１
４上に作製した強誘電体ＰＬＴ薄膜の配向性を示す。
４上に作製した強誘電体ＰＬＴ薄膜の配向性を示す。
【００３７】
【表３】
【００３８】なお、表中のβ（％）は、強誘電体ＰＬＴ
薄膜の＜１００＞方向への配向率であり、（数２）で定
義される。
薄膜の＜１００＞方向への配向率であり、（数２）で定
義される。
【００３９】
【数２】
【００４０】ここで、Ｉ’（００１）、Ｉ’（１００）
は、それぞれＰＬＴの（００１）、（１００）反射の強
度を示す。（表３）の結果より、本発明の実施例におけ
る配向性薄膜形成基板を用いることにより、基板１１が
非晶質の場合でも、薄膜の結晶軸の方向が制御できるこ
とが明かとなった。
は、それぞれＰＬＴの（００１）、（１００）反射の強
度を示す。（表３）の結果より、本発明の実施例におけ
る配向性薄膜形成基板を用いることにより、基板１１が
非晶質の場合でも、薄膜の結晶軸の方向が制御できるこ
とが明かとなった。
【００４１】なお、実施例において、基板１１として、
石英、Ｓｉ（１００）、ソーダライムガラス、結晶化ガ
ラス、ステンレス金属を用いた場合について述べたが、
他の基板材料についても有効であることは明かである。
また、電極膜の材料としてＰｔの場合について述べた
が、他の電極材料についても有効であることは明かであ
る。さらに、電極膜の作製方法として、高周波マグネト
ロンスパッタ法の場合について述べたが、他の成膜方法
についても有効であることは明かである。また、実施例
３において、本実施例の配向性薄膜形成用基板１４上に
形成した配向性薄膜として、強誘電体であるＰｂ0.9Ｌ
ａ0.1Ｔｉ0.975Ｏ3薄膜を形成した場合について記述し
たが、本実施例が、他の配向性強誘電体薄膜や、強誘電
体以外の配向性薄膜の形成においても有効であることは
明かである。
石英、Ｓｉ（１００）、ソーダライムガラス、結晶化ガ
ラス、ステンレス金属を用いた場合について述べたが、
他の基板材料についても有効であることは明かである。
また、電極膜の材料としてＰｔの場合について述べた
が、他の電極材料についても有効であることは明かであ
る。さらに、電極膜の作製方法として、高周波マグネト
ロンスパッタ法の場合について述べたが、他の成膜方法
についても有効であることは明かである。また、実施例
３において、本実施例の配向性薄膜形成用基板１４上に
形成した配向性薄膜として、強誘電体であるＰｂ0.9Ｌ
ａ0.1Ｔｉ0.975Ｏ3薄膜を形成した場合について記述し
たが、本実施例が、他の配向性強誘電体薄膜や、強誘電
体以外の配向性薄膜の形成においても有効であることは
明かである。
【００４２】
【発明の効果】以上のように本発明の配向性薄膜形成基
板は、基板と、その上に形成された配向性酸化物下地膜
と、さらに前記配向性酸化物下地膜の上に形成された配
向性電極膜とからなることを特徴としている。
板は、基板と、その上に形成された配向性酸化物下地膜
と、さらに前記配向性酸化物下地膜の上に形成された配
向性電極膜とからなることを特徴としている。
【００４３】また、本発明の配向性薄膜形成基板の作製
方法は、基板上に、スパッタ法によって（１００）面配
向のＮａＣｌ型結晶構造の配向性酸化物下地膜を形成
し、さらにその上にスパッタ法によって配向性電極膜を
形成することを特徴としている。
方法は、基板上に、スパッタ法によって（１００）面配
向のＮａＣｌ型結晶構造の配向性酸化物下地膜を形成
し、さらにその上にスパッタ法によって配向性電極膜を
形成することを特徴としている。
【００４４】さらに、本発明の配向性薄膜形成基板の作
製方法は、基板上に、有機金属錯体の蒸気を原料ガスと
するプラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ法によって（１００）面
配向のＮａＣｌ型結晶構造の配向性酸化物下地膜を形成
し、さらにその上にスパッタ法によって配向性電極膜を
形成することを特徴としている。
製方法は、基板上に、有機金属錯体の蒸気を原料ガスと
するプラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ法によって（１００）面
配向のＮａＣｌ型結晶構造の配向性酸化物下地膜を形成
し、さらにその上にスパッタ法によって配向性電極膜を
形成することを特徴としている。
【００４５】本発明は上記構成により、スパッタ法、あ
るいは、有機金属錯体を原料ガスに用いたプラズマ励起
ＭＯ−ＣＶＤ法によって、基板にかかわらず、容易に基
板に対して垂直方向に＜１００＞軸が配向したＮａＣｌ
結晶構造の各種の酸化物下地膜が得られる。これらの方
法を用いると、非晶質材料を含むいろいろな材料の基板
の上に＜１００＞軸が結晶配向したＭｇＯあるいは、Ｎ
ｉＯ薄膜を形成でき、この上に電極膜を形成することに
より、＜１００＞軸が結晶配向した電極膜が形成でき
る。従って、配向性酸化物下地膜を形成する基板の選択
が可能であり、製造コストを大幅に減少させることが可
能な点で有効である。
るいは、有機金属錯体を原料ガスに用いたプラズマ励起
ＭＯ−ＣＶＤ法によって、基板にかかわらず、容易に基
板に対して垂直方向に＜１００＞軸が配向したＮａＣｌ
結晶構造の各種の酸化物下地膜が得られる。これらの方
法を用いると、非晶質材料を含むいろいろな材料の基板
の上に＜１００＞軸が結晶配向したＭｇＯあるいは、Ｎ
ｉＯ薄膜を形成でき、この上に電極膜を形成することに
より、＜１００＞軸が結晶配向した電極膜が形成でき
る。従って、配向性酸化物下地膜を形成する基板の選択
が可能であり、製造コストを大幅に減少させることが可
能な点で有効である。
【図１】本発明の実施例の配向性薄膜形成基板の断面図
【図２】本発明の実施例に用いたプラズマ励起ＭＯ−Ｃ
ＶＤ装置の構成図
ＶＤ装置の構成図
【図３】（ａ）は本発明の比較例のＸ線回折パターン図 （ｂ）は本発明の実施例の配向性薄膜形成基板のＸ線回
折パターン図
折パターン図
１１ 基板 １２ 配向性酸化物下地膜 １３ 配向性電極膜 １４ 配向性薄膜形成基板 ２１ 反応チャンバー ２２ 電極 ２３ 排気系 ２５ 高周波電源 ２６ 気化器 ２７ キャリアガスボンベ ２８ 反応ガスボンベ ２９ 基板加熱ヒーター
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 27/108 27/10 ４５１ 7210−4Ｍ (72)発明者 友澤 淳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】基板と、その上に形成された配向性酸化物
下地膜と、さらに前記配向性酸化物下地膜の上に形成さ
れた配向性電極膜とからなることを特徴とする配向性薄
膜形成基板。 - 【請求項２】配向性酸化物下地膜が、ＮａＣｌ型結晶構
造の酸化物薄膜であることを特徴とする請求項１記載の
配向性薄膜形成基板。 - 【請求項３】配向性酸化物下地膜が、（１００）面配向
したＮａＣｌ型結晶構造の酸化物薄膜であることを特徴
とする請求項１記載の配向性薄膜形成基板。 - 【請求項４】配向性酸化物下地膜が、（１００）面配向
したＭｇＯ薄膜であることを特徴とする請求項１記載の
配向性薄膜形成基板。 - 【請求項５】配向性酸化物下地膜が、（１００）面配向
したＮｉＯ薄膜であることを特徴とする請求項１記載の
配向性薄膜形成基板。 - 【請求項６】配向性電極膜が、Ｐｔ薄膜であることを特
徴とする請求項１記載の配向性薄膜形成基板。 - 【請求項７】配向性電極膜が、（１００）面配向したＰ
ｔ薄膜であることを特徴とする請求項１記載の配向性薄
膜形成基板。 - 【請求項８】基板上に、スパッタ法によって（１００）
面配向のＮａＣｌ型結晶構造の配向性酸化物下地膜を形
成し、さらにその上にスパッタ法によって配向性電極膜
を形成することを特徴とする配向性薄膜形成基板の作製
方法。 - 【請求項９】基板上に、有機金属錯体の蒸気を原料ガス
とするプラズマ励起ＭＯ−ＣＶＤ法によって（１００）
面配向のＮａＣｌ型結晶構造の配向性酸化物下地膜を形
成し、さらにその上にスパッタ法によって配向性電極膜
を形成することを特徴とする配向性薄膜形成基板の作製
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23970493A JP3586870B2 (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | 配向性薄膜形成基板およびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23970493A JP3586870B2 (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | 配向性薄膜形成基板およびその作製方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0797296A true JPH0797296A (ja) | 1995-04-11 |
| JP3586870B2 JP3586870B2 (ja) | 2004-11-10 |
Family
ID=17048685
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23970493A Expired - Lifetime JP3586870B2 (ja) | 1993-09-27 | 1993-09-27 | 配向性薄膜形成基板およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3586870B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09125233A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-13 | Toda Kogyo Corp | ＮｉＯ配向膜の製造法 |
| JPH1045496A (ja) * | 1996-07-31 | 1998-02-17 | Hoya Corp | 導電性酸化物薄膜、この薄膜を有する物品及びその製造方法 |
| JPH10251836A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-22 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | Ｐｔ被覆シート及びその製造方法 |
| JPH10312977A (ja) * | 1997-01-15 | 1998-11-24 | Tongyang Cement Corp | 酸化防止作用を有する白金膜を基板上に蒸着する方法と、その方法により製造された装置 |
| JP2001181089A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-03 | Murata Mfg Co Ltd | 薄膜積層体、強誘電体薄膜素子およびそれらの製造方法 |
| JP2018137334A (ja) * | 2017-02-22 | 2018-08-30 | 三菱マテリアル株式会社 | Ｐｚｔ系強誘電体薄膜及びその製造方法 |
| CN112030124A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-04 | 太仓碧奇新材料研发有限公司 | 基底选择性热电转换CoMnSbV薄膜的制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-09-27 JP JP23970493A patent/JP3586870B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH09125233A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-13 | Toda Kogyo Corp | ＮｉＯ配向膜の製造法 |
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| JPH10251836A (ja) * | 1997-03-13 | 1998-09-22 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | Ｐｔ被覆シート及びその製造方法 |
| JP2001181089A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-03 | Murata Mfg Co Ltd | 薄膜積層体、強誘電体薄膜素子およびそれらの製造方法 |
| JP2018137334A (ja) * | 2017-02-22 | 2018-08-30 | 三菱マテリアル株式会社 | Ｐｚｔ系強誘電体薄膜及びその製造方法 |
| CN112030124A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-04 | 太仓碧奇新材料研发有限公司 | 基底选择性热电转换CoMnSbV薄膜的制备方法 |
| CN112030124B (zh) * | 2020-08-25 | 2022-08-09 | 太仓碧奇新材料研发有限公司 | 基底选择性热电转换CoMnSbV薄膜的制备方法 |
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