JPH09280947A - 強誘電体素子 - Google Patents
強誘電体素子Info
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- JPH09280947A JPH09280947A JP8089222A JP8922296A JPH09280947A JP H09280947 A JPH09280947 A JP H09280947A JP 8089222 A JP8089222 A JP 8089222A JP 8922296 A JP8922296 A JP 8922296A JP H09280947 A JPH09280947 A JP H09280947A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 密着層を用いた構成により、電極剥離による
素子破損や特性不良を抑制することができ、製造歩留ま
りの向上が可能な強誘電体素子を提供することを目的と
する。 【解決手段】 基板１１として（１００）面ＭｇＯ単結
晶基板を用い、その上に密着層１２のＴｉ膜を配置し、
その上に下部電極１３のＰｔ膜を配置し、その上に強誘
電体膜１４としてＰｂ0.9Ｌａ0.1Ｔｉ0.975Ｏ3（ＰＬ
Ｔ）膜を配置し、その上に上部電極１５のＮｉ−Ｃｒ膜
が配置された構成をとる。
素子破損や特性不良を抑制することができ、製造歩留ま
りの向上が可能な強誘電体素子を提供することを目的と
する。 【解決手段】 基板１１として（１００）面ＭｇＯ単結
晶基板を用い、その上に密着層１２のＴｉ膜を配置し、
その上に下部電極１３のＰｔ膜を配置し、その上に強誘
電体膜１４としてＰｂ0.9Ｌａ0.1Ｔｉ0.975Ｏ3（ＰＬ
Ｔ）膜を配置し、その上に上部電極１５のＮｉ−Ｃｒ膜
が配置された構成をとる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焦電型赤外線セン
サ、圧電力学量センサおよび圧電アクチュエータ等に使
用される強誘電体薄膜を用いた各種強誘電体素子に関す
る。
サ、圧電力学量センサおよび圧電アクチュエータ等に使
用される強誘電体薄膜を用いた各種強誘電体素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】強誘電体のエレクトロニクス分野におけ
る応用は、赤外線センサ、圧電素子、光変調素子、メモ
リ素子などさまざまなものがある。例えば、焦電型の赤
外線センサとして、高山らにより、ＭｇＯ基板上に、下
部電極として（１００）配向したＰｔ膜を形成し、その
上にｃ軸配向したペロブスカイト構造のランタンを添加
したチタン酸鉛系強誘電体（ＰＬＴ）薄膜を形成させ、
上部受光電極としてＮｉ−Ｃｒ膜を形成し、これを焦電
型赤外線センサへとデバイス化したことが報告されてい
る（JOUNAL of APPLIED PHYSICS 63(12),1988 p5868-58
72）。
る応用は、赤外線センサ、圧電素子、光変調素子、メモ
リ素子などさまざまなものがある。例えば、焦電型の赤
外線センサとして、高山らにより、ＭｇＯ基板上に、下
部電極として（１００）配向したＰｔ膜を形成し、その
上にｃ軸配向したペロブスカイト構造のランタンを添加
したチタン酸鉛系強誘電体（ＰＬＴ）薄膜を形成させ、
上部受光電極としてＮｉ−Ｃｒ膜を形成し、これを焦電
型赤外線センサへとデバイス化したことが報告されてい
る（JOUNAL of APPLIED PHYSICS 63(12),1988 p5868-58
72）。
【０００３】この場合、強誘電体である焦電体は、分極
処理を行わなくても、分極方向が一方向に揃っており、
焦電電流が検出される。さらに、分極処理したバルク焼
結体と比較して、約３倍の焦電特性が得られている。ま
た、小谷らにより、上記例とほぼ同様の構成を有する、
ＭｇＯ基板の表面マイクロマシンニングを用いて形成し
たマイクロキャビティを有する赤外線センサのデバイス
化例が報告されている（JAPANESE JOUNAL of APPLIED P
HYSICS 32,1993 p6297-6300）。
処理を行わなくても、分極方向が一方向に揃っており、
焦電電流が検出される。さらに、分極処理したバルク焼
結体と比較して、約３倍の焦電特性が得られている。ま
た、小谷らにより、上記例とほぼ同様の構成を有する、
ＭｇＯ基板の表面マイクロマシンニングを用いて形成し
たマイクロキャビティを有する赤外線センサのデバイス
化例が報告されている（JAPANESE JOUNAL of APPLIED P
HYSICS 32,1993 p6297-6300）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来例のような構成では、デバイス化プロセスにおける
エッチング工程、実装の際のワイヤボンディング工程に
おいて、Ｐｔ等の下部電極とＭｇＯ基板の間、および強
誘電体膜と下部電極との間の密着力が弱いために剥離不
良を起こしたり、電気特性に悪影響を及ぼすために製造
歩留まりが悪くなるという課題があった。
従来例のような構成では、デバイス化プロセスにおける
エッチング工程、実装の際のワイヤボンディング工程に
おいて、Ｐｔ等の下部電極とＭｇＯ基板の間、および強
誘電体膜と下部電極との間の密着力が弱いために剥離不
良を起こしたり、電気特性に悪影響を及ぼすために製造
歩留まりが悪くなるという課題があった。
【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、小型
・高感度な強誘電体素子を製造歩留まり良く提供するこ
とを目的とする。
・高感度な強誘電体素子を製造歩留まり良く提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の第１番目の強誘電体素子は、基板上に下部
電極、強誘電体膜、上部電極を順に形成した素子構成に
おいて、前記基板と前記下部電極の間に密着層を形成す
る。
め、本発明の第１番目の強誘電体素子は、基板上に下部
電極、強誘電体膜、上部電極を順に形成した素子構成に
おいて、前記基板と前記下部電極の間に密着層を形成す
る。
【０００７】次に、本発明の２番目の強誘電体素子は、
基板上に岩塩型結晶構造酸化物膜、下部電極、強誘電体
膜、上部電極を順に形成した素子構成において、前記岩
塩型結晶構造酸化物膜と前記下部電極の間に密着層を形
成する。
基板上に岩塩型結晶構造酸化物膜、下部電極、強誘電体
膜、上部電極を順に形成した素子構成において、前記岩
塩型結晶構造酸化物膜と前記下部電極の間に密着層を形
成する。
【０００８】さらに、本発明の３番目の強誘電体素子
は、基板上に第１の密着層、下部電極、第２の密着層、
強誘電体膜、上部電極を順に形成するものである。
は、基板上に第１の密着層、下部電極、第２の密着層、
強誘電体膜、上部電極を順に形成するものである。
【０００９】さらに、本発明の４番目の強誘電体素子
は、基板上に岩塩型結晶構造酸化物膜、第１の密着層、
下部電極、第２の密着層、強誘電体膜、上部電極を順に
形成するものである。
は、基板上に岩塩型結晶構造酸化物膜、第１の密着層、
下部電極、第２の密着層、強誘電体膜、上部電極を順に
形成するものである。
【００１０】本発明の強誘電体素子の構成においては、
密着層としてＴｉ、Ｗ、Ｔｉ化合物、Ｗ化合物から選ば
れる少なくとも一つであることが好ましい。
密着層としてＴｉ、Ｗ、Ｔｉ化合物、Ｗ化合物から選ば
れる少なくとも一つであることが好ましい。
【００１１】また、本発明の強誘電体素子の構成におい
ては、密着層の厚みを５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるこ
とが好ましい。
ては、密着層の厚みを５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるこ
とが好ましい。
【００１２】また、本発明の第１番目と第３番目の強誘
電体素子の構成においては、下部電極と強誘電体膜の成
膜温度が同一であることが好ましい。
電体素子の構成においては、下部電極と強誘電体膜の成
膜温度が同一であることが好ましい。
【００１３】また、本発明の強誘電体素子の構成におい
ては、基板としてＭｇＯを用いることが好ましい。
ては、基板としてＭｇＯを用いることが好ましい。
【００１４】また、本発明の第２番目と第４番目の強誘
電体素子の構成においては、岩塩型結晶構造酸化物膜が
ＭｇＯ、ＮｉＯ、およびＣｏＯから選ばれる少なくとも
一つの膜であることが好ましい。
電体素子の構成においては、岩塩型結晶構造酸化物膜が
ＭｇＯ、ＮｉＯ、およびＣｏＯから選ばれる少なくとも
一つの膜であることが好ましい。
【００１５】また、本発明の強誘電体素子の構成におい
ては、下部電極としてＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ、導電性ＮｉＯ
から選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。
ては、下部電極としてＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ、導電性ＮｉＯ
から選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図４を用いて説明する。
て、図１から図４を用いて説明する。
【００１７】（実施の形態１）図１は本発明の第１番目
の強誘電体素子１０を示し、基板１１として（１００）
面で劈開し鏡面研磨処理したＭｇＯ単結晶基板を用い、
その上に密着層１２のＴｉ膜を配置し、その上に下部電
極１３のＰｔ膜を配置し、その上に強誘電体膜１４とし
てＰｂ0.9Ｌａ0.1Ｔｉ0.975Ｏ3（ＰＬＴ）膜を配置し、
その上に上部電極１５のＮｉ−Ｃｒ膜が配置された構成
をとる。
の強誘電体素子１０を示し、基板１１として（１００）
面で劈開し鏡面研磨処理したＭｇＯ単結晶基板を用い、
その上に密着層１２のＴｉ膜を配置し、その上に下部電
極１３のＰｔ膜を配置し、その上に強誘電体膜１４とし
てＰｂ0.9Ｌａ0.1Ｔｉ0.975Ｏ3（ＰＬＴ）膜を配置し、
その上に上部電極１５のＮｉ−Ｃｒ膜が配置された構成
をとる。
【００１８】以上のように構成された強誘電体素子１０
の形成方法について説明する。ＭｇＯ基板１１を５８０
℃に加熱し、マグネトロンスパッタ法によりＡｒガスを
スパッタガスとして０．７５Ｐａのガス圧にてＴｉ膜１
２を厚み１５ｎｍ形成した。そのＴｉ膜１２上に、同じ
くマグネトロンスパッタ法で同温度にて下部電極として
Ｐｔ膜１３をＡｒスパッタガスを用いて１Ｐａのガス圧
にて１５０ｎｍ形成した。さらにそのＰｔ１３上にマグ
ネトロンスパッタ法により同設定温度にてＰＬＴ薄膜１
４をガス比Ａｒ：Ｏ2 ＝２５：１、ガス圧０．４Ｐａの
スパッタガス雰囲気中にて３μｍ形成した。その後上部
電極１５としてＤＣスパッタ法にて基板加熱せずにＡｒ
スパッタガスを用いて１０ｎｍ形成した。
の形成方法について説明する。ＭｇＯ基板１１を５８０
℃に加熱し、マグネトロンスパッタ法によりＡｒガスを
スパッタガスとして０．７５Ｐａのガス圧にてＴｉ膜１
２を厚み１５ｎｍ形成した。そのＴｉ膜１２上に、同じ
くマグネトロンスパッタ法で同温度にて下部電極として
Ｐｔ膜１３をＡｒスパッタガスを用いて１Ｐａのガス圧
にて１５０ｎｍ形成した。さらにそのＰｔ１３上にマグ
ネトロンスパッタ法により同設定温度にてＰＬＴ薄膜１
４をガス比Ａｒ：Ｏ2 ＝２５：１、ガス圧０．４Ｐａの
スパッタガス雰囲気中にて３μｍ形成した。その後上部
電極１５としてＤＣスパッタ法にて基板加熱せずにＡｒ
スパッタガスを用いて１０ｎｍ形成した。
【００１９】密着層１２がない場合、下部電極Ｐｔ膜１
３上にＡｌリード線をワイヤボンディングする際、１０
〜５０％の剥離不良が発生した。しかしながら、密着層
１２としてＴｉ膜を用い、その厚みを５ｎｍ以上５０ｎ
ｍ以下の範囲で形成すれば、その上のＰｔ膜１３上にＡ
ｌリード線をワイヤボンディングしても剥離不良は発生
しない。ただし、Ｔｉ膜厚が５ｎｍより薄い場合は、Ｍ
ｇＯ基板表面の凹凸自体がこの程度有るため、Ｐｔ膜と
ＭｇＯ基板の間にＴｉが介在しない領域が存在し、ボン
ディングの不良率が急に増大する。また、Ｔｉの厚みが
５０ｎｍを越える場合は、逆にボンディング時にリード
線がＰｔ上に引っ付きにくくなるという現象が起きる。
また、強誘電体薄膜を形成する場合、下地基板表面の結
晶性により強誘電体膜自体の結晶性さらには膜特性に影
響を与えるが、この場合、Ｔｉ膜厚５０ｎｍ以下であれ
ば、Ｐｔ膜は（１００）面配向を示し、その上のＰＬＴ
膜はｃ軸配向のものが得られた。
３上にＡｌリード線をワイヤボンディングする際、１０
〜５０％の剥離不良が発生した。しかしながら、密着層
１２としてＴｉ膜を用い、その厚みを５ｎｍ以上５０ｎ
ｍ以下の範囲で形成すれば、その上のＰｔ膜１３上にＡ
ｌリード線をワイヤボンディングしても剥離不良は発生
しない。ただし、Ｔｉ膜厚が５ｎｍより薄い場合は、Ｍ
ｇＯ基板表面の凹凸自体がこの程度有るため、Ｐｔ膜と
ＭｇＯ基板の間にＴｉが介在しない領域が存在し、ボン
ディングの不良率が急に増大する。また、Ｔｉの厚みが
５０ｎｍを越える場合は、逆にボンディング時にリード
線がＰｔ上に引っ付きにくくなるという現象が起きる。
また、強誘電体薄膜を形成する場合、下地基板表面の結
晶性により強誘電体膜自体の結晶性さらには膜特性に影
響を与えるが、この場合、Ｔｉ膜厚５０ｎｍ以下であれ
ば、Ｐｔ膜は（１００）面配向を示し、その上のＰＬＴ
膜はｃ軸配向のものが得られた。
【００２０】ここで、密着層１２として、ＷやＴｉＯ2
等のＴｉ化合物、ＷＯx等のＷ化合物を用いても同様の
結果が得られた。
等のＴｉ化合物、ＷＯx等のＷ化合物を用いても同様の
結果が得られた。
【００２１】また、下部電極１３として、Ｐｄ、Ａｕ、
導電性ＮｉＯを用いても強誘電体薄膜１４の特性を損な
うことなく、同様の結果が得られた。
導電性ＮｉＯを用いても強誘電体薄膜１４の特性を損な
うことなく、同様の結果が得られた。
【００２２】また、下部電極１３と強誘電体膜１４との
間に生ずる熱歪みによりこれらの間での膜剥離、密着不
良に伴う強電体膜の膜特性の低下もしくは素子形成自体
ができなくなることがあるが、下部電極膜１３と強誘電
体膜１４を形成する温度を同一とすることで、これらを
抑制することができた。
間に生ずる熱歪みによりこれらの間での膜剥離、密着不
良に伴う強電体膜の膜特性の低下もしくは素子形成自体
ができなくなることがあるが、下部電極膜１３と強誘電
体膜１４を形成する温度を同一とすることで、これらを
抑制することができた。
【００２３】（実施の形態２）図２は本発明の第２番目
の強誘電体素子２０を示し、基板２１としてＳＵＳ基板
を用い、その上に下部電極配向用の岩塩型結晶構造酸化
物膜２６のＭｇＯ膜を配置し、その上に密着層２２のＴ
ｉ膜を配置し、その上に下部電極２３のＰｔ膜を配置
し、その上に強誘電体膜２４としてＰＬＴ膜を配置し、
その上に上部電極２５のＮｉ−Ｃｒ膜が配置された構成
をとる。
の強誘電体素子２０を示し、基板２１としてＳＵＳ基板
を用い、その上に下部電極配向用の岩塩型結晶構造酸化
物膜２６のＭｇＯ膜を配置し、その上に密着層２２のＴ
ｉ膜を配置し、その上に下部電極２３のＰｔ膜を配置
し、その上に強誘電体膜２４としてＰＬＴ膜を配置し、
その上に上部電極２５のＮｉ−Ｃｒ膜が配置された構成
をとる。
【００２４】以上のように構成された強誘電体素子２０
の形成方法について説明する。ＳＵＳ基板２１を４００
℃に加熱し、プラズマＣＶＤ法によりＳＵＳ基板２１表
面に対して垂直方向が＜１００＞方向に結晶配向した岩
塩型結晶構造酸化物のＭｇＯ膜２６を厚さ２μｍ形成し
た。ここでＣＶＤ原料ガスにマグネシウムアセチルアセ
トナートの蒸気および酸素の混合ガスを用いた。そのＭ
ｇＯ膜２６上に、６００℃にてマグネトロンスパッタ法
によりＡｒスパッタガスで０．７５Ｐａのガス圧にてＴ
ｉ膜２２を厚み１５ｎｍ形成した。そのＴｉ膜２２上
に、同じくマグネトロンスパッタ法で同温度にて下部電
極としてＰｔ膜２３をＡｒスパッタガスを用いて１Ｐａ
のガス圧にて１５０ｎｍ形成した。さらにそのＰｔ２３
上にマグネトロンスパッタ法により５８０℃にてＰＬＴ
薄膜２４をガス比Ａｒ：Ｏ2 ＝２５：１、ガス圧０．４
Ｐａのスパッタガス雰囲気中にて３μｍ形成した。その
後上部電極２５としてＤＣスパッタ法にて基板加熱せず
にＡｒスパッタガスを用いて１０ｎｍ形成した。
の形成方法について説明する。ＳＵＳ基板２１を４００
℃に加熱し、プラズマＣＶＤ法によりＳＵＳ基板２１表
面に対して垂直方向が＜１００＞方向に結晶配向した岩
塩型結晶構造酸化物のＭｇＯ膜２６を厚さ２μｍ形成し
た。ここでＣＶＤ原料ガスにマグネシウムアセチルアセ
トナートの蒸気および酸素の混合ガスを用いた。そのＭ
ｇＯ膜２６上に、６００℃にてマグネトロンスパッタ法
によりＡｒスパッタガスで０．７５Ｐａのガス圧にてＴ
ｉ膜２２を厚み１５ｎｍ形成した。そのＴｉ膜２２上
に、同じくマグネトロンスパッタ法で同温度にて下部電
極としてＰｔ膜２３をＡｒスパッタガスを用いて１Ｐａ
のガス圧にて１５０ｎｍ形成した。さらにそのＰｔ２３
上にマグネトロンスパッタ法により５８０℃にてＰＬＴ
薄膜２４をガス比Ａｒ：Ｏ2 ＝２５：１、ガス圧０．４
Ｐａのスパッタガス雰囲気中にて３μｍ形成した。その
後上部電極２５としてＤＣスパッタ法にて基板加熱せず
にＡｒスパッタガスを用いて１０ｎｍ形成した。
【００２５】この場合も、密着層２２の厚みを５ｎｍ以
上５０ｎｍ以下の範囲で形成すれば、密着不良は起こら
ず製造歩留まりを下げることがないため、安価に素子を
形成することができる。
上５０ｎｍ以下の範囲で形成すれば、密着不良は起こら
ず製造歩留まりを下げることがないため、安価に素子を
形成することができる。
【００２６】また、密着層２２として、ＷやＴｉＯ2等
のＴｉ化合物、ＷＯx等のＷ化合物を用いても同様の結
果が得られた。
のＴｉ化合物、ＷＯx等のＷ化合物を用いても同様の結
果が得られた。
【００２７】また、下部電極２３として、Ｐｄ、Ａｕ、
導電性ＮｉＯを用いても強誘電体薄膜２４の特性を損な
うことなく、同様の結果が得られた。
導電性ＮｉＯを用いても強誘電体薄膜２４の特性を損な
うことなく、同様の結果が得られた。
【００２８】また、下部電極２３と強誘電体膜２４膜を
形成する温度を同一とすることで、これらの間に生ずる
膜剥離、密着不良に伴う強電体膜の膜特性の低下を抑制
することができた。
形成する温度を同一とすることで、これらの間に生ずる
膜剥離、密着不良に伴う強電体膜の膜特性の低下を抑制
することができた。
【００２９】また、岩塩型結晶構造酸化物膜２６とし
て、ＮｉＯ、ＣｏＯを用いても同様の結果が得られた。
て、ＮｉＯ、ＣｏＯを用いても同様の結果が得られた。
【００３０】また、基板２１として単結晶に限らないＭ
ｇＯ基板を用いても同様の結果が得られた。
ｇＯ基板を用いても同様の結果が得られた。
【００３１】（実施の形態３）図３は本発明の第３番目
の強誘電体素子３０を示し、基板３１としてＭｇＯ基板
を用い、その上に第１の密着層３２のＴｉ膜を配置し、
その上に下部電極３３のＰｔ膜を配置し、その上に第２
の密着層３７のＴｉ膜を配置し、その上に強誘電体膜３
４としてＰＬＴ膜を配置し、その上に上部電極３５のＮ
ｉ−Ｃｒ膜が配置された構成をとる。
の強誘電体素子３０を示し、基板３１としてＭｇＯ基板
を用い、その上に第１の密着層３２のＴｉ膜を配置し、
その上に下部電極３３のＰｔ膜を配置し、その上に第２
の密着層３７のＴｉ膜を配置し、その上に強誘電体膜３
４としてＰＬＴ膜を配置し、その上に上部電極３５のＮ
ｉ−Ｃｒ膜が配置された構成をとる。
【００３２】以上のように構成された強誘電体素子３０
の形成方法について説明する。ＭｇＯ基板３１を６００
℃に加熱し、マグネトロンスパッタ法によりＡｒスパッ
タガスで０．７５Ｐａのガス圧にて第１のＴｉ膜３２を
厚み１５ｎｍ形成した。そのＴｉ膜３２上に、同じくマ
グネトロンスパッタ法で同温度にて下部電極としてＰｔ
膜３３をＡｒスパッタガスを用いて１Ｐａのガス圧にて
１５０ｎｍ形成した。さらにそのＰｔ３３上に第１のＴ
ｉ膜３２と同様の方法で第２のＴｉ膜３７を１５ｎｍ形
成した。そのＴｉ膜３７上にマグネトロンスパッタ法に
より５８０℃にてＰＬＴ薄膜３４をガス比Ａｒ：Ｏ2 ＝
２５：１、ガス圧０．４Ｐａのスパッタガス雰囲気中に
て３μｍ形成した。その後上部電極３５としてＤＣスパ
ッタ法にて基板加熱せずにＡｒスパッタガスを用いて１
０ｎｍ形成した。
の形成方法について説明する。ＭｇＯ基板３１を６００
℃に加熱し、マグネトロンスパッタ法によりＡｒスパッ
タガスで０．７５Ｐａのガス圧にて第１のＴｉ膜３２を
厚み１５ｎｍ形成した。そのＴｉ膜３２上に、同じくマ
グネトロンスパッタ法で同温度にて下部電極としてＰｔ
膜３３をＡｒスパッタガスを用いて１Ｐａのガス圧にて
１５０ｎｍ形成した。さらにそのＰｔ３３上に第１のＴ
ｉ膜３２と同様の方法で第２のＴｉ膜３７を１５ｎｍ形
成した。そのＴｉ膜３７上にマグネトロンスパッタ法に
より５８０℃にてＰＬＴ薄膜３４をガス比Ａｒ：Ｏ2 ＝
２５：１、ガス圧０．４Ｐａのスパッタガス雰囲気中に
て３μｍ形成した。その後上部電極３５としてＤＣスパ
ッタ法にて基板加熱せずにＡｒスパッタガスを用いて１
０ｎｍ形成した。
【００３３】この場合も、密着層３２の厚みを５ｎｍ以
上５０ｎｍ以下の範囲で形成すれば、基板３１と下部電
極３３の間の密着不良は起こらず製造歩留まりを下げる
ことがないため、安価に素子を形成することができる。
上５０ｎｍ以下の範囲で形成すれば、基板３１と下部電
極３３の間の密着不良は起こらず製造歩留まりを下げる
ことがないため、安価に素子を形成することができる。
【００３４】また、密着層３７の導入により、下部電極
３３と強誘電体膜３４の成膜温度の違いによる熱歪みに
基づくこれらの間の膜剥離、密着不良が解消され、これ
による強誘電体膜の特性低下は起こらず、小型・高感度
な薄膜の強誘電体素子が安価に形成することができる。
また、密着層３７の厚みを５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範
囲で設定することでその上の強誘電体膜３４の配向性並
びに電気特性を損なうことがないことを確認した。
３３と強誘電体膜３４の成膜温度の違いによる熱歪みに
基づくこれらの間の膜剥離、密着不良が解消され、これ
による強誘電体膜の特性低下は起こらず、小型・高感度
な薄膜の強誘電体素子が安価に形成することができる。
また、密着層３７の厚みを５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範
囲で設定することでその上の強誘電体膜３４の配向性並
びに電気特性を損なうことがないことを確認した。
【００３５】また、密着層３２、３７として、ＷやＴｉ
Ｏ2等のＴｉ化合物、ＷＯx等のＷ化合物を用いても同様
の結果が得られた。
Ｏ2等のＴｉ化合物、ＷＯx等のＷ化合物を用いても同様
の結果が得られた。
【００３６】また、下部電極３３として、Ｐｄ、Ａｕ、
導電性ＮｉＯを用いても強誘電体薄膜３４の特性を損な
うことなく、同様の結果が得られた。
導電性ＮｉＯを用いても強誘電体薄膜３４の特性を損な
うことなく、同様の結果が得られた。
【００３７】（実施の形態４）図４は本発明の第４番目
の強誘電体素子４０を示し、基板４１としてＳＵＳ基板
を用い、その上に下部電極配向用の岩塩型結晶構造酸化
物膜４６のＭｇＯ膜を配置し、その上に第１の密着層４
２のＴｉ膜を配置し、その上に下部電極４３のＰｔ膜を
配置し、その上に第２の密着層４７のＴｉ膜を配置し、
その上に強誘電体膜４４としてＰＬＴ膜を配置し、その
上に上部電極４５のＮｉ−Ｃｒ膜が配置された構成をと
る。
の強誘電体素子４０を示し、基板４１としてＳＵＳ基板
を用い、その上に下部電極配向用の岩塩型結晶構造酸化
物膜４６のＭｇＯ膜を配置し、その上に第１の密着層４
２のＴｉ膜を配置し、その上に下部電極４３のＰｔ膜を
配置し、その上に第２の密着層４７のＴｉ膜を配置し、
その上に強誘電体膜４４としてＰＬＴ膜を配置し、その
上に上部電極４５のＮｉ−Ｃｒ膜が配置された構成をと
る。
【００３８】以上のように構成された強誘電体素子４０
の形成方法について説明する。ＳＵＳ基板４１を４００
℃に加熱し、プラズマＣＶＤ法によりＳＵＳ基板４１表
面に（１００）面配向した岩塩型結晶構造酸化物のＭｇ
Ｏ膜４６を厚さ２μｍ形成した。そのＭｇＯ膜４６上
に、６００℃にてマグネトロンスパッタ法によりＡｒス
パッタガスで０．７５Ｐａのガス圧にて第１のＴｉ膜４
２を厚み１５ｎｍ形成した。そのＴｉ膜４２上に、同じ
くマグネトロンスパッタ法で同温度にて下部電極として
Ｐｔ膜４３をＡｒスパッタガスを用いて１Ｐａのガス圧
にて１５０ｎｍ形成した。さらにそのＰｔ４３上に同温
度にて第１のＴｉ膜４２と同様の方法で第２のＴｉ膜４
７を厚み１５ｎｍ形成した。そのＴｉ膜４７の上にマグ
ネトロンスパッタ法により５８０℃にてＰＬＴ薄膜４４
をガス比Ａｒ：Ｏ2 ＝２５：１、ガス圧０．４Ｐａのス
パッタガス雰囲気中にて３μｍ形成した。その後上部電
極４５としてＤＣスパッタ法にて基板加熱せずにＡｒス
パッタガスを用いて１０ｎｍ形成した。
の形成方法について説明する。ＳＵＳ基板４１を４００
℃に加熱し、プラズマＣＶＤ法によりＳＵＳ基板４１表
面に（１００）面配向した岩塩型結晶構造酸化物のＭｇ
Ｏ膜４６を厚さ２μｍ形成した。そのＭｇＯ膜４６上
に、６００℃にてマグネトロンスパッタ法によりＡｒス
パッタガスで０．７５Ｐａのガス圧にて第１のＴｉ膜４
２を厚み１５ｎｍ形成した。そのＴｉ膜４２上に、同じ
くマグネトロンスパッタ法で同温度にて下部電極として
Ｐｔ膜４３をＡｒスパッタガスを用いて１Ｐａのガス圧
にて１５０ｎｍ形成した。さらにそのＰｔ４３上に同温
度にて第１のＴｉ膜４２と同様の方法で第２のＴｉ膜４
７を厚み１５ｎｍ形成した。そのＴｉ膜４７の上にマグ
ネトロンスパッタ法により５８０℃にてＰＬＴ薄膜４４
をガス比Ａｒ：Ｏ2 ＝２５：１、ガス圧０．４Ｐａのス
パッタガス雰囲気中にて３μｍ形成した。その後上部電
極４５としてＤＣスパッタ法にて基板加熱せずにＡｒス
パッタガスを用いて１０ｎｍ形成した。
【００３９】この場合も、密着層４２、４７の厚みを５
ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲で形成すれば、それぞれ、
基板４１と下部電極４３間、下部電極４３と強誘電体膜
４４間での密着不良や特性の低下は起こらず製造歩留ま
りを下げることがないため、安価に素子を形成すること
ができる。
ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲で形成すれば、それぞれ、
基板４１と下部電極４３間、下部電極４３と強誘電体膜
４４間での密着不良や特性の低下は起こらず製造歩留ま
りを下げることがないため、安価に素子を形成すること
ができる。
【００４０】また、密着層４２や４７として、ＷやＴｉ
Ｏ2等のＴｉ化合物、ＷＯx等のＷ化合物を用いても同様
の結果が得られた。
Ｏ2等のＴｉ化合物、ＷＯx等のＷ化合物を用いても同様
の結果が得られた。
【００４１】また、下部電極４３として、Ｐｄ、Ａｕ、
導電性ＮｉＯを用いても強誘電体薄膜４４の特性を損な
うことなく、同様の結果が得られた。
導電性ＮｉＯを用いても強誘電体薄膜４４の特性を損な
うことなく、同様の結果が得られた。
【００４２】また、岩塩型結晶構造酸化物膜４６とし
て、ＮｉＯ、ＣｏＯを用いても同様の結果が得られた。
て、ＮｉＯ、ＣｏＯを用いても同様の結果が得られた。
【００４３】また、基板４１として単結晶に限らないＭ
ｇＯ基板を用いても同様の結果が得られた。
ｇＯ基板を用いても同様の結果が得られた。
【００４４】
【発明の効果】以上のように本発明の構成によれば、デ
バイス製造工程における歩留まりの向上が実現できるの
で、それを用いた強誘電体素子が従来に比べて低価格で
製造できることになる。従って、強誘電体素子利用の分
野でより広い範囲に応用できることになり、実用面で極
めて有効である。
バイス製造工程における歩留まりの向上が実現できるの
で、それを用いた強誘電体素子が従来に比べて低価格で
製造できることになる。従って、強誘電体素子利用の分
野でより広い範囲に応用できることになり、実用面で極
めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１番目の実施の形態の強誘電体素子
の断面図
の断面図
【図２】本発明の第２番目の実施の形態の強誘電体素子
の断面図
の断面図
【図３】本発明の第３番目の実施の形態の強誘電体素子
の断面図
の断面図
【図４】本発明の第４番目の実施の形態の強誘電体素子
の断面図
の断面図
１０ 強誘電体素子 １１ ＭｇＯ基板 １２ 密着層（Ｔｉ膜） １３ 下部電極（Ｐｔ膜） １４ 強誘電体膜（ＰＬＴ膜） １５ 上部電極（Ｎｉ−Ｃｒ膜） ２０ 強誘電体素子 ２１ ＳＵＳ基板 ２２ 密着層（Ｔｉ膜） ２３ 下部電極（Ｐｔ膜） ２４ 強誘電体膜（ＰＬＴ膜） ２５ 上部電極（Ｎｉ−Ｃｒ膜） ２６ 岩塩型結晶構造酸化物膜（ＭｇＯ膜） ３０ 強誘電体素子 ３１ ＭｇＯ基板 ３２ 密着層（Ｔｉ膜） ３３ 下部電極（Ｐｔ膜） ３４ 強誘電体膜（ＰＬＴ膜） ３５ 上部電極（Ｎｉ−Ｃｒ膜） ３７ 第２の密着層（Ｔｉ膜） ４０ 強誘電体素子 ４１ ＳＵＳ基板 ４２ 第１の密着層（Ｔｉ膜） ４３ 下部電極（Ｐｔ膜） ４４ 強誘電体膜（ＰＬＴ膜） ４５ 上部電極（Ｎｉ−Ｃｒ膜） ４６ 岩塩型結晶構造酸化物膜（ＭｇＯ膜） ４７ 第２の密着層（Ｔｉ膜）
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/792 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｃ 37/02 41/18 １０１Ｃ 41/08 41/09 41/187 (72)発明者 高山 良一 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 (10)
- 【請求項１】基板と、前記基板上に下部電極を配置し、
前記下部電極上に強誘電体膜を配置し、前記強誘電体膜
上に上部電極を配置した強誘電体素子において、前記基
板と前記下部電極の間に密着層を配置した強誘電体素
子。 - 【請求項２】基板と、前記基板上に岩塩型結晶構造酸化
物膜を配置し、前記岩塩型結晶構造酸化物膜上に下部電
極を配置し、前記下部電極上に強誘電体膜を配置し、前
記強誘電体膜上に上部電極を配置した強誘電体素子にお
いて、前記岩塩型結晶構造酸化物膜と前記下部電極の間
に密着層を配置した強誘電体素子。 - 【請求項３】基板と、前記基板上に第１の密着層を配置
し、前記第１の密着層上に下部電極を配置し、前記下部
電極上に第２の密着層を配置し、前記第２の密着層上に
強誘電体膜を配置し、前記強誘電体膜上に上部電極を配
置した強誘電体素子。 - 【請求項４】基板と、前記基板上に岩塩型結晶構造酸化
物膜を配置し、前記岩塩型結晶構造酸化物膜上に第１の
密着層を配置し、前記第１の密着層上に下部電極を配置
し、前記下部電極上に第２の密着層を配置し、前記第２
の密着層上に強誘電体膜を配置し、前記強誘電体膜上に
上部電極を配置した強誘電体素子。 - 【請求項５】密着層としてＴｉ、Ｗ、Ｔｉ化合物、Ｗ化
合物から選ばれる少なくとも一つを用いた請求項１から
４のいずれかに記載の強誘電体素子。 - 【請求項６】密着層の厚みを５ｎｍ以上５０ｎｍ以下と
した請求項１から４のいずれかに記載の強誘電体素子。 - 【請求項７】下部電極と強誘電体膜の成膜温度が同一で
ある請求項１または３記載の強誘電体素子。 - 【請求項８】基板としてＭｇＯを用いた請求項１から４
のいずれかに記載の強誘電体素子。 - 【請求項９】岩塩型結晶構造酸化物膜がＭｇＯ、Ｎｉ
Ｏ、およびＣｏＯから選ばれる少なくとも一つの膜であ
る請求項２または４に記載の強誘電体素子。 - 【請求項１０】下部電極としてＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ、導電
性ＮｉＯから選ばれる少なくとも一つを用いた請求項１
から４のいずれかに記載の強誘電体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8089222A JPH09280947A (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 強誘電体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8089222A JPH09280947A (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 強誘電体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280947A true JPH09280947A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=13964711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8089222A Pending JPH09280947A (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 強誘電体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09280947A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999045598A1 (en) * | 1998-03-04 | 1999-09-10 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric device, ink-jet recording head, method fo manufacture, and printer |
| JP2000216352A (ja) * | 1998-12-24 | 2000-08-04 | Hyundai Electronics Ind Co Ltd | キャパシタ製造方法 |
| EP0993953A3 (en) * | 1998-10-14 | 2001-01-24 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing ferroelectric thin film device, ink jet recording head, and ink jet printer |
| JP2002043644A (ja) * | 2000-07-24 | 2002-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜圧電素子 |
| JP2005101577A (ja) * | 2003-09-01 | 2005-04-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | 積層構造体及び圧電アクチュエータ、並びに、それらの製造方法 |
| US6960800B2 (en) | 1999-12-13 | 2005-11-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor device and method for fabricating the same |
| JP2008128702A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子部品およびその製造方法 |
| WO2008075641A1 (ja) * | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Ulvac, Inc. | 多層膜形成方法及び多層膜形成装置 |
| JP2008258516A (ja) * | 2007-04-09 | 2008-10-23 | Funai Electric Co Ltd | 圧電素子及び結晶質セラミックスの成膜方法 |
-
1996
- 1996-04-11 JP JP8089222A patent/JPH09280947A/ja active Pending
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| US6730524B2 (en) | 1998-10-14 | 2004-05-04 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing ferroelectric thin film device, ink jet recording head, and ink jet printer |
| US6767085B2 (en) | 1998-10-14 | 2004-07-27 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing ferroelectric thin film device, ink jet recording head, and ink jet printer |
| US6767086B2 (en) | 1998-10-14 | 2004-07-27 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing ferroelectric thin film device, ink jet recording head, and ink jet printer |
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|---|---|---|---|
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