JPH1017395A - 配向制御した多層薄膜とその製造方法 - Google Patents
配向制御した多層薄膜とその製造方法Info
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- JPH1017395A JPH1017395A JP8172045A JP17204596A JPH1017395A JP H1017395 A JPH1017395 A JP H1017395A JP 8172045 A JP8172045 A JP 8172045A JP 17204596 A JP17204596 A JP 17204596A JP H1017395 A JPH1017395 A JP H1017395A
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】無配向な下地基板上に格子定数の不整合が２％
以上の物質の組み合わせにおいて、特定の面方位で配向
した多層薄膜を提供することを目的とする。 【解決手段】多層薄膜の形成において、イオンビーム，
レーザ光，Ｘ線を基板表面に対して照射角度３０〜６０
度の範囲で照射することで原子の配列を行い、その結果
配向性を制御した高品質な強誘電体素子，あるいは高誘
電体素子，高温超電導線材として活用することができ
る。 【効果】読み出しおよび書き込みを検出する高集積度な
強誘電体素子、あるいは高誘電体素子と液体窒素作動の
高温超電導マグネットを実現できること。
以上の物質の組み合わせにおいて、特定の面方位で配向
した多層薄膜を提供することを目的とする。 【解決手段】多層薄膜の形成において、イオンビーム，
レーザ光，Ｘ線を基板表面に対して照射角度３０〜６０
度の範囲で照射することで原子の配列を行い、その結果
配向性を制御した高品質な強誘電体素子，あるいは高誘
電体素子，高温超電導線材として活用することができ
る。 【効果】読み出しおよび書き込みを検出する高集積度な
強誘電体素子、あるいは高誘電体素子と液体窒素作動の
高温超電導マグネットを実現できること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体素子およ
びそのメモリーセル，高誘電体素子およびそのメモリー
セル，超電導マグネットとして広範な応用を有する多層
薄膜の作製方法およびその製造装置に関する。
びそのメモリーセル，高誘電体素子およびそのメモリー
セル，超電導マグネットとして広範な応用を有する多層
薄膜の作製方法およびその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体メモリーとしては、電源オフ時で
もデータが保持される不揮発性を利用したＲＯＭ(Read
Only Memory)があるが、書き換え回数が制限されたり、
スピードが遅いなどの問題点も含んでいる。また、この
他にデータの高速書き換えに特徴を持っているＲＡＭ(R
andom Access Memory)がある。特に高誘電体を用いたＤ
ＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)と強誘電体を用
いたＦＲＡＭ (Ferroelectric Random Access Me
mory)の２種類に大別される。
もデータが保持される不揮発性を利用したＲＯＭ(Read
Only Memory)があるが、書き換え回数が制限されたり、
スピードが遅いなどの問題点も含んでいる。また、この
他にデータの高速書き換えに特徴を持っているＲＡＭ(R
andom Access Memory)がある。特に高誘電体を用いたＤ
ＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)と強誘電体を用
いたＦＲＡＭ (Ferroelectric Random Access Me
mory)の２種類に大別される。
【０００３】ＤＲＡＭは、現在４Mbitの製品が主流とな
っているが、さらに高集積化を目指して１６Mbit，１Gb
itの開発がなされている。ＦＲＡＭは、極性の異なる２
つの残留分極を利用していることにより、不揮発性と同
時に書き換え回数も１０10〜１０12回と非常に優れてい
る。さらに、書き換えのスピードもμｓ以下と非常に高
速であり、次世代の理想的メモリーとして注目されてい
る。いずれの場合においても、半導体集積回路の集積度
の向上に伴いセル寸法は縮小されつつあり、信頼性の点
より高品質な高誘電体，強誘電体の物質が求められてい
る。特に、両者の特性を有するペロブスカイト構造のＰ
ｂ−Ｚｒ−Ｔｉ−Ｏ系を形成する例が、特願平1−80339
号に記載の蒸着法，スパッタ法，プラズマ酸化法でなさ
れている。
っているが、さらに高集積化を目指して１６Mbit，１Gb
itの開発がなされている。ＦＲＡＭは、極性の異なる２
つの残留分極を利用していることにより、不揮発性と同
時に書き換え回数も１０10〜１０12回と非常に優れてい
る。さらに、書き換えのスピードもμｓ以下と非常に高
速であり、次世代の理想的メモリーとして注目されてい
る。いずれの場合においても、半導体集積回路の集積度
の向上に伴いセル寸法は縮小されつつあり、信頼性の点
より高品質な高誘電体，強誘電体の物質が求められてい
る。特に、両者の特性を有するペロブスカイト構造のＰ
ｂ−Ｚｒ−Ｔｉ−Ｏ系を形成する例が、特願平1−80339
号に記載の蒸着法，スパッタ法，プラズマ酸化法でなさ
れている。
【０００４】また、ペロブスカイト構造の高温超電導体
を用いたマグネット発生用コイルの線材開発が行われて
いる。高温超電導体は抵抗が零になる臨界温度（Ｔｃ）
が９０Ｋ以上と液体窒素温度（７７Ｋ）より高い特徴を
持っている。このために、従来冷媒として用いられてき
た液体Ｈｅより数十倍安価な液体窒素が使用できるため
に、液体窒素温度での応用開発が期待されている。大き
な磁場を発生のためには、高い電流値を持つ線材が必要
である。しかしながら、高温超電導体は超電導電流がｃ
軸と垂直方向にのみ流れる大きな結晶の異方性を有して
いる。このために、配向性を制御した方法を用いて、大
きな超電導電流を得る方法が取られている。この配向制
御した線材開発の例が、Advances in Superconductivit
y Proceedings of the 4th International Symposium o
n Superconductivity (ＩＳＳ'９１)pp.５１７−５
２０でＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の材料を用いて行われてい
る。
を用いたマグネット発生用コイルの線材開発が行われて
いる。高温超電導体は抵抗が零になる臨界温度（Ｔｃ）
が９０Ｋ以上と液体窒素温度（７７Ｋ）より高い特徴を
持っている。このために、従来冷媒として用いられてき
た液体Ｈｅより数十倍安価な液体窒素が使用できるため
に、液体窒素温度での応用開発が期待されている。大き
な磁場を発生のためには、高い電流値を持つ線材が必要
である。しかしながら、高温超電導体は超電導電流がｃ
軸と垂直方向にのみ流れる大きな結晶の異方性を有して
いる。このために、配向性を制御した方法を用いて、大
きな超電導電流を得る方法が取られている。この配向制
御した線材開発の例が、Advances in Superconductivit
y Proceedings of the 4th International Symposium o
n Superconductivity (ＩＳＳ'９１)pp.５１７−５
２０でＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の材料を用いて行われてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術においては、更に半導体集積回路の集積度を向上さ
せる上で必要不可欠な高誘電体，強誘電体材料の配向制
御がなされていなかった。上記Ｐｂ−Ｚｒ−Ｔｉ−Ｏ系
を用いた半導体メモリーでは、高集積化に伴い動作電圧
の低下が目標とされている。メモリーの動作電圧は上記
材料の膜厚と材料の持つ抗電界に比例している。抗電界
は強い結晶の異方性を有するために、配向性を制御する
ことが検討されている。配向した高誘電体，強誘電体薄
膜の作製には、蒸着法，スパッタ法による単結晶基板上
へのエピタキシャル成長が行われている。エピタキシャ
ル成長のためには、単結晶基板の格子定数と薄膜の格子
定数の差が小さいこと、６００℃以上の高温度で長時間
熱処理するなどの規制がある。このために、シリコンや
無配向なシリコン酸化膜上に形成する半導体メモリーの
プロセスでは、高誘電体，強誘電体の材料とシリコンの
反応性が高いために、高温度，長時間熱処理によるエピ
タキシャル成長が困難である。そのために、低温度，短
時間の熱処理では、上記材料が無配向となり抗電界の低
下を達成できない問題点があった。
技術においては、更に半導体集積回路の集積度を向上さ
せる上で必要不可欠な高誘電体，強誘電体材料の配向制
御がなされていなかった。上記Ｐｂ−Ｚｒ−Ｔｉ−Ｏ系
を用いた半導体メモリーでは、高集積化に伴い動作電圧
の低下が目標とされている。メモリーの動作電圧は上記
材料の膜厚と材料の持つ抗電界に比例している。抗電界
は強い結晶の異方性を有するために、配向性を制御する
ことが検討されている。配向した高誘電体，強誘電体薄
膜の作製には、蒸着法，スパッタ法による単結晶基板上
へのエピタキシャル成長が行われている。エピタキシャ
ル成長のためには、単結晶基板の格子定数と薄膜の格子
定数の差が小さいこと、６００℃以上の高温度で長時間
熱処理するなどの規制がある。このために、シリコンや
無配向なシリコン酸化膜上に形成する半導体メモリーの
プロセスでは、高誘電体，強誘電体の材料とシリコンの
反応性が高いために、高温度，長時間熱処理によるエピ
タキシャル成長が困難である。そのために、低温度，短
時間の熱処理では、上記材料が無配向となり抗電界の低
下を達成できない問題点があった。
【０００６】上記従来技術における高温超電導体の配向
制御した線材開発においては、無配向なＡｇ基板上にイ
オンビームを３０〜６０度の内角で照射しながらＹＳＺ
薄膜を形成することで、配向したＹＳＺ薄膜を得られる
点に優れている。次に、この上にＹＳＺの格子定数ａ＝
５.４Åと（１１０）方向で格子定数の差が１.６％であ
るＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7（ａ＝３.８９Å）系をエピタキシャ
ル成長させることで高い臨界電流値を持つ線材を作製し
ている。しかし、上記の方法では、高温超電導体と格子
定数の差の小さな材料に限定されることや高温超電導体
がクエンチした場合の電流パスが絶縁体のＹＳＺに妨げ
られるなどの問題点があった。
制御した線材開発においては、無配向なＡｇ基板上にイ
オンビームを３０〜６０度の内角で照射しながらＹＳＺ
薄膜を形成することで、配向したＹＳＺ薄膜を得られる
点に優れている。次に、この上にＹＳＺの格子定数ａ＝
５.４Åと（１１０）方向で格子定数の差が１.６％であ
るＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7（ａ＝３.８９Å）系をエピタキシャ
ル成長させることで高い臨界電流値を持つ線材を作製し
ている。しかし、上記の方法では、高温超電導体と格子
定数の差の小さな材料に限定されることや高温超電導体
がクエンチした場合の電流パスが絶縁体のＹＳＺに妨げ
られるなどの問題点があった。
【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであって、無配向な基板上にエピタキシャ
ル成長の不可能な格子定数の差が２％以上の２種類以上
の物質の組み合わせによる多層薄膜において、特定の面
方位で配向している多層薄膜を提供することにある。
なされたものであって、無配向な基板上にエピタキシャ
ル成長の不可能な格子定数の差が２％以上の２種類以上
の物質の組み合わせによる多層薄膜において、特定の面
方位で配向している多層薄膜を提供することにある。
【０００８】また本発明は、無配向な基板上に各々の格
子定数の差が２％以上の下部電極，高誘電体あるいは強
誘電体，上部電極の組み合わせで、配向制御した多層薄
膜を提供することを目的とする。
子定数の差が２％以上の下部電極，高誘電体あるいは強
誘電体，上部電極の組み合わせで、配向制御した多層薄
膜を提供することを目的とする。
【０００９】さらに本発明は、無配向な基板上に各々の
格子定数の差が２％以上の２種類以上の導電性酸化物，
高温超電導体の組み合わせで、配向制御した多層薄膜を
提供することを目的とする。
格子定数の差が２％以上の２種類以上の導電性酸化物，
高温超電導体の組み合わせで、配向制御した多層薄膜を
提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、無配向な基板上に形成される格子定数の不整合が２
％以上の２種以上の物質の組み合わせによる多層薄膜に
おいて、前記物質が特定の面方位で配向している配向制
御された多層薄膜であることを特徴とする。
に、無配向な基板上に形成される格子定数の不整合が２
％以上の２種以上の物質の組み合わせによる多層薄膜に
おいて、前記物質が特定の面方位で配向している配向制
御された多層薄膜であることを特徴とする。
【００１１】また本発明においては、無配向なシリコン
基板上に高品質な強誘電体素子を得るために、格子定数
の不整合が２％以上の下部電極薄膜，強誘電体薄膜，上
部電極薄膜の組み合わせで配向制御していることを特徴
とする。
基板上に高品質な強誘電体素子を得るために、格子定数
の不整合が２％以上の下部電極薄膜，強誘電体薄膜，上
部電極薄膜の組み合わせで配向制御していることを特徴
とする。
【００１２】さらに本発明においては、無配向なシリコ
ン基板上に高品質な高誘電体素子を得るために、格子定
数の不整合が２％以上の下部電極薄膜，高誘電体薄膜，
上部電極薄膜の組み合わせで配向制御していることを特
徴とする。
ン基板上に高品質な高誘電体素子を得るために、格子定
数の不整合が２％以上の下部電極薄膜，高誘電体薄膜，
上部電極薄膜の組み合わせで配向制御していることを特
徴とする。
【００１３】また本発明においては、無配向な金属基板
上に大きな臨界電流密度を得るために、格子定数の不整
合が２％以上の導電性酸化物薄膜，高温超電導体薄膜の
組み合わせで配向制御していることを特徴とする。
上に大きな臨界電流密度を得るために、格子定数の不整
合が２％以上の導電性酸化物薄膜，高温超電導体薄膜の
組み合わせで配向制御していることを特徴とする。
【００１４】そして本発明の強誘電体に用いられる材料
は、Ｐｂ(Ｚｒ1-xＴｉx)Ｏ3， （ＡＯ)2+（Ｂy-1Ｃy
Ｏ3y+1)2-（但し、Ａ＝Ｔｌ，Ｈｇ，Ｐｂ，Ｂｉ，希土
類元素；Ｂ＝Ｂｉ，Ｐｂ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａからなる少
なくとも１種以上；Ｃ＝Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ，
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｚｒからなる少なくとも１種以上；
ｙ＝２，３，４，５）からなる群から選択される１種で
ある。
は、Ｐｂ(Ｚｒ1-xＴｉx)Ｏ3， （ＡＯ)2+（Ｂy-1Ｃy
Ｏ3y+1)2-（但し、Ａ＝Ｔｌ，Ｈｇ，Ｐｂ，Ｂｉ，希土
類元素；Ｂ＝Ｂｉ，Ｐｂ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａからなる少
なくとも１種以上；Ｃ＝Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ，
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｚｒからなる少なくとも１種以上；
ｙ＝２，３，４，５）からなる群から選択される１種で
ある。
【００１５】また、本発明の高誘電体に用いられる材料
は、Ｔａ2Ｏ5，(Ｂa1-xＳrx)ＴiＯ3，Ｐｂ(Ｚｒ1-xＴｉ
x)Ｏ3からなる群から選択される１種である。
は、Ｔａ2Ｏ5，(Ｂa1-xＳrx)ＴiＯ3，Ｐｂ(Ｚｒ1-xＴｉ
x)Ｏ3からなる群から選択される１種である。
【００１６】さらに、本発明の高温超電導体の材料は、
ペロブスカイト構造のＡＢＯ3 でＡサイトにＣｕ／
（Ｙ，Ｔｌ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｈｇから選んだ少なくとも１
つ以上を含む）、ＢサイトにＢａ，Ｓｒ，Ｃａから選ん
だ少なくとも１つ以上を含む材料である。
ペロブスカイト構造のＡＢＯ3 でＡサイトにＣｕ／
（Ｙ，Ｔｌ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｈｇから選んだ少なくとも１
つ以上を含む）、ＢサイトにＢａ，Ｓｒ，Ｃａから選ん
だ少なくとも１つ以上を含む材料である。
【００１７】すなわち、本発明の配向制御した多層薄膜
の製造方法は、イオンビームを無配向な基板表面に対し
て照射角度６０度以内で照射しながら、格子定数の不整
合が２％以上の２種以上の物質の組み合わせによる多層
薄膜を作製する方法である。さらに上記イオンビームの
代わりにレーザ光、あるいはＸ線を用いて格子定数の不
整合が２％以上の２種以上の物質の組み合わせによる多
層薄膜を作製してもよい。
の製造方法は、イオンビームを無配向な基板表面に対し
て照射角度６０度以内で照射しながら、格子定数の不整
合が２％以上の２種以上の物質の組み合わせによる多層
薄膜を作製する方法である。さらに上記イオンビームの
代わりにレーザ光、あるいはＸ線を用いて格子定数の不
整合が２％以上の２種以上の物質の組み合わせによる多
層薄膜を作製してもよい。
【００１８】また本発明の配向制御した多層薄膜の製造
方法は、上記基板に照射するイオンビーム源を具備した
スパッタリング装置で格子定数の不整合が２％以上の２
種以上の物質の組み合わせによる多層薄膜を作製する方
法である。さらに上記イオンビーム源の代わりにレーザ
光源、あるいはＸ線源を、また上記スパッタリング装置
の代わりにイオンビームスパッタリング装置、あるいは
レーザ蒸着装置、あるいはＭＢＥ装置、あるいはＭＯＣ
ＶＤ装置で作製してもよい。
方法は、上記基板に照射するイオンビーム源を具備した
スパッタリング装置で格子定数の不整合が２％以上の２
種以上の物質の組み合わせによる多層薄膜を作製する方
法である。さらに上記イオンビーム源の代わりにレーザ
光源、あるいはＸ線源を、また上記スパッタリング装置
の代わりにイオンビームスパッタリング装置、あるいは
レーザ蒸着装置、あるいはＭＢＥ装置、あるいはＭＯＣ
ＶＤ装置で作製してもよい。
【００１９】本発明の強誘電体メモリーは、上記で得ら
れた上部電極と強誘電体薄膜と下部電極からなる構造
が、半導体電界効果トランジスタのゲート上に作製され
ていることを特徴とする。
れた上部電極と強誘電体薄膜と下部電極からなる構造
が、半導体電界効果トランジスタのゲート上に作製され
ていることを特徴とする。
【００２０】また本発明の強誘電体強誘電体メモリー
は、上記で得られた上部電極と強誘電体薄膜と下部電極
からなる構造が、半導体ＭＯＳ部のキャパシターとして
作製されていることを特徴とする。
は、上記で得られた上部電極と強誘電体薄膜と下部電極
からなる構造が、半導体ＭＯＳ部のキャパシターとして
作製されていることを特徴とする。
【００２１】本発明の高誘電体メモリーは、上記で得ら
れた上部電極と高誘電体薄膜と下部電極からなる構造
が、半導体電界効果トランジスタのゲート上、あるいは
半導体ＭＯＳ部のキャパシターとして作製されているこ
とを特徴とする。
れた上部電極と高誘電体薄膜と下部電極からなる構造
が、半導体電界効果トランジスタのゲート上、あるいは
半導体ＭＯＳ部のキャパシターとして作製されているこ
とを特徴とする。
【００２２】本発明の超電導マグネットは、上記で得ら
れた導電性酸化物薄膜，高温超電導薄膜からなる構造が
無配向な金属上に形成された高温超電導線材をコイル状
に巻線されたものである。
れた導電性酸化物薄膜，高温超電導薄膜からなる構造が
無配向な金属上に形成された高温超電導線材をコイル状
に巻線されたものである。
【００２３】本発明は、さらに詳述すると、集積度の高
い高誘電体素子を得るために、上部電極と高誘電体薄膜
と下部電極からなる構造において配向制御した高誘電体
薄膜を用いることである。図１に本発明にかかる高誘電
体素子の断面構造を示す。ここで、下部，上部電極にＡ
ｕ，高誘電体に（Ｂａ0.5Ｓｒ0.5)ＴｉＯ3（ＢＳＴ）系
を用いた場合について説明する。ＴｉＮ層は、ＢＳＴ膜
からのリーク電流を低下させることや、Ａｕ電極とＳｉ
Ｏ2 層との反応を抑制するバリア層として働く。ＢＳＴ
薄膜は、非晶質でＡｕ電極上に形成した後、熱処理する
ことで結晶化させている。ここで、ＢＳＴ薄膜の格子定
数がａ＝３.９８Å であり、Ａｕの格子定数ａ＝４.０
８Åとの差（不整合）が２.５％と大きい。エピタキシ
ャル成長するためには、両者の格子定数の差は２.０％
以内が望ましい。このために、上記の熱処理で得られた
ＢＳＴ薄膜は無配向となり、誘電率もバルクの数値より
小さな値となっている。また、無配向なために、多結晶
体であるＢＳＴ薄膜の粒界からのリーク電流が大きくな
る。
い高誘電体素子を得るために、上部電極と高誘電体薄膜
と下部電極からなる構造において配向制御した高誘電体
薄膜を用いることである。図１に本発明にかかる高誘電
体素子の断面構造を示す。ここで、下部，上部電極にＡ
ｕ，高誘電体に（Ｂａ0.5Ｓｒ0.5)ＴｉＯ3（ＢＳＴ）系
を用いた場合について説明する。ＴｉＮ層は、ＢＳＴ膜
からのリーク電流を低下させることや、Ａｕ電極とＳｉ
Ｏ2 層との反応を抑制するバリア層として働く。ＢＳＴ
薄膜は、非晶質でＡｕ電極上に形成した後、熱処理する
ことで結晶化させている。ここで、ＢＳＴ薄膜の格子定
数がａ＝３.９８Å であり、Ａｕの格子定数ａ＝４.０
８Åとの差（不整合）が２.５％と大きい。エピタキシ
ャル成長するためには、両者の格子定数の差は２.０％
以内が望ましい。このために、上記の熱処理で得られた
ＢＳＴ薄膜は無配向となり、誘電率もバルクの数値より
小さな値となっている。また、無配向なために、多結晶
体であるＢＳＴ薄膜の粒界からのリーク電流が大きくな
る。
【００２４】本発明では、図１に示した断面構造で、下
部電極のＡｕ薄膜／高誘電体のBST薄膜／上部電極のＡ
ｕ薄膜まで、全て（００１）配向させた多層薄膜を形成
させたものである。これは、上記の多層薄膜の形成にお
いて、イオンビームを３０〜６０度の照射角度で照射し
ながら成膜することで達成することができる。特に、照
射角度が４０〜５０度の範囲において、（００１）配向
を形成しやすかった。これは、照射角度によって、目的
とする元素の配列が左右されることによる。ちなみに６
０度より大きな照射角度の場合には、打ち込みの因子が
強く働き配向性を壊す方向に働く。一方、３０度より低
角度の場合は、基板表面で反射して元素の配列に何ら影
響を与えなくなる。また、高誘電体がＢＳＴ薄膜の場合
の電極材としては、他に金属としてＡｇ（格子定数ａ＝
４.０９Å），Ａｕ（ａ＝４.０８Å），Ｎｉ（ａ＝３.
５２Å），Ｃｒ（ａ＝３.６８Å），Ｔｉ（ａ＝３.３１
Å)，Ｍｏ（ａ＝４.１６Å），Ｗ（ａ＝３.１６Å）が
ある。また単一元素の導電性酸化物には、ＣｒＯ2（ａ
＝４.４１Å，ｂ＝２.９１Å），ＲｕＯ2(ａ＝４.５１
Å，ｃ＝３.１１Å），ＩｒＯ2（ａ＝４.４９Å，ｃ＝
３.１４Å）,ＯｓＯ2（ａ＝４.５１Å，ｃ＝３.１９
Å），ＴｉＯ（ａ＝４.１８Å），Ｔｉ2Ｏ3 （ａ＝５.
４３Å），ＰｈＯ2(ａ＝４.４９Å）がある。さらに、
ペロブスカイト構造の導電性酸化物には、ＲｅＯ3（ａ
＝３.７３Å），ＳｒＶＯ3（ａ＝５.４１Å，ｂ＝６.１
６Å，ｃ＝７.６４Å），ＳｒＣｒＯ3（ａ＝３.８２
Å），ＣａＣｒＯ3（ａ＝５.２９Å，ｂ＝５.３２Å，
ｃ＝７.４９Å），ＳｒＦｅＯ3(ａ＝３.８６Å），Ｌａ
ＮｉＯ3（ａ＝５.４５Å，ｃ＝６.５６Å），ＢａＰｂ
Ｏ3（ａ＝4.27Å），Ｌａ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3（ａ＝３.
８８Å）がある。いずれの電極材料も、ＢＳＴ薄膜との
格子定数の差は２％以上であり、通常の製造方法では無
配向である。さらに、高誘電体がＴａ2Ｏ5 の場合に
は、格子定数がａ＝３.８０Å，ｂ＝３.７９Å，ｃ＝３
５.７４Åであるために、格子定数の差が２％以上の以
下の電極材料と組み合わせても上記配向制御した多層薄
膜を作製できる。金属のＡｇ，Ａｕ，Ａｌ(ａ＝４.０５
Å），Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，単一元素の導電性
酸化物のＣｒＯ2，ＭｏＯ2(ａ＝５.５８Å，ｂ＝４.８
４Å，ｃ＝５.６１Å），ＷＯ2(ａ＝５.５７Å，ｂ＝
４.８９Å，ｃ＝５.６５Å），ＲｕＯ2，ＩｒＯ2，Ｏｓ
Ｏ2，ＲｅＯ2（ａ＝５.５６Å，ｂ＝４.８４Å，ｃ＝
５.５６Å），ＴｉＯ,ＰｈＯ2，Ｖ2Ｏ3，ペロブスカイ
ト構造の導電性酸化物のＬａＴｉＯ3（ａ＝3.92Å），
ＳｒＲｕＯ3（ａ＝５.６０Å，ｂ＝９.６１Å，ｃ＝１
４.１７Å），ＢａＰｂＯ3，Ｌａ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3，
ＳｒＲｅＯ3(ａ＝５.６Å),ＢａＲｅＯ3（ａ＝５.７
Å）である。
部電極のＡｕ薄膜／高誘電体のBST薄膜／上部電極のＡ
ｕ薄膜まで、全て（００１）配向させた多層薄膜を形成
させたものである。これは、上記の多層薄膜の形成にお
いて、イオンビームを３０〜６０度の照射角度で照射し
ながら成膜することで達成することができる。特に、照
射角度が４０〜５０度の範囲において、（００１）配向
を形成しやすかった。これは、照射角度によって、目的
とする元素の配列が左右されることによる。ちなみに６
０度より大きな照射角度の場合には、打ち込みの因子が
強く働き配向性を壊す方向に働く。一方、３０度より低
角度の場合は、基板表面で反射して元素の配列に何ら影
響を与えなくなる。また、高誘電体がＢＳＴ薄膜の場合
の電極材としては、他に金属としてＡｇ（格子定数ａ＝
４.０９Å），Ａｕ（ａ＝４.０８Å），Ｎｉ（ａ＝３.
５２Å），Ｃｒ（ａ＝３.６８Å），Ｔｉ（ａ＝３.３１
Å)，Ｍｏ（ａ＝４.１６Å），Ｗ（ａ＝３.１６Å）が
ある。また単一元素の導電性酸化物には、ＣｒＯ2（ａ
＝４.４１Å，ｂ＝２.９１Å），ＲｕＯ2(ａ＝４.５１
Å，ｃ＝３.１１Å），ＩｒＯ2（ａ＝４.４９Å，ｃ＝
３.１４Å）,ＯｓＯ2（ａ＝４.５１Å，ｃ＝３.１９
Å），ＴｉＯ（ａ＝４.１８Å），Ｔｉ2Ｏ3 （ａ＝５.
４３Å），ＰｈＯ2(ａ＝４.４９Å）がある。さらに、
ペロブスカイト構造の導電性酸化物には、ＲｅＯ3（ａ
＝３.７３Å），ＳｒＶＯ3（ａ＝５.４１Å，ｂ＝６.１
６Å，ｃ＝７.６４Å），ＳｒＣｒＯ3（ａ＝３.８２
Å），ＣａＣｒＯ3（ａ＝５.２９Å，ｂ＝５.３２Å，
ｃ＝７.４９Å），ＳｒＦｅＯ3(ａ＝３.８６Å），Ｌａ
ＮｉＯ3（ａ＝５.４５Å，ｃ＝６.５６Å），ＢａＰｂ
Ｏ3（ａ＝4.27Å），Ｌａ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3（ａ＝３.
８８Å）がある。いずれの電極材料も、ＢＳＴ薄膜との
格子定数の差は２％以上であり、通常の製造方法では無
配向である。さらに、高誘電体がＴａ2Ｏ5 の場合に
は、格子定数がａ＝３.８０Å，ｂ＝３.７９Å，ｃ＝３
５.７４Åであるために、格子定数の差が２％以上の以
下の電極材料と組み合わせても上記配向制御した多層薄
膜を作製できる。金属のＡｇ，Ａｕ，Ａｌ(ａ＝４.０５
Å），Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，単一元素の導電性
酸化物のＣｒＯ2，ＭｏＯ2(ａ＝５.５８Å，ｂ＝４.８
４Å，ｃ＝５.６１Å），ＷＯ2(ａ＝５.５７Å，ｂ＝
４.８９Å，ｃ＝５.６５Å），ＲｕＯ2，ＩｒＯ2，Ｏｓ
Ｏ2，ＲｅＯ2（ａ＝５.５６Å，ｂ＝４.８４Å，ｃ＝
５.５６Å），ＴｉＯ,ＰｈＯ2，Ｖ2Ｏ3，ペロブスカイ
ト構造の導電性酸化物のＬａＴｉＯ3（ａ＝3.92Å），
ＳｒＲｕＯ3（ａ＝５.６０Å，ｂ＝９.６１Å，ｃ＝１
４.１７Å），ＢａＰｂＯ3，Ｌａ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3，
ＳｒＲｅＯ3(ａ＝５.６Å),ＢａＲｅＯ3（ａ＝５.７
Å）である。
【００２５】図２に本発明による強誘電体素子の断面構
造を示す。強誘電体に電界を印加すると結晶の歪みで挟
まれた元素(Ｐｂ(Ｚｒ0.4Ｔｉ0.6)Ｏ3系のＺｒ，Ｔｉ）
が動くことによって分極を引き起こす。分極には大別し
て、１８０°分極反転と90°分極回転があり、電界の印
加方向と分極を引き起こす軸の角度によって、安定な分
極を生じる。一般に、分極の大きさと電界の＋−反転に
伴う応答性の早さは、１８０°分極反転の方が９０°分
極回転より優れている。強誘電体素子の高集積化には、
この１８０°分極反転のみを利用することが必要であ
る。そこで本発明では、上記の高誘電体素子の場合と同
様に、下部電極／強誘電体薄膜／上部電極の構造で分極
軸を配向させた多層薄膜を形成させたものである。強誘
電体の材料がＰｂ(Ｚｒ0.4Ｔｉ0.6)Ｏ3(ａ＝ｂ＝ｃ＝
４.０Å)の場合には、上部，下部電極に格子定数の差が
２.０％ 以上の以下の材料を用いても作製できる。金属
のＡｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，単一元素の導電
性酸化物のＣｒＯ2，ＲｕＯ2，ＩｒＯ2，ＯｓＯ2，Ｔｉ
Ｏ，Ｔｉ2Ｏ3，ＰｈＯ2 ，ペロブスカイト構造の導電性
酸化物のＲｅＯ3，ＬａＴｉＯ3，ＳｒＶＯ3，ＳｒＣｒ
Ｏ3，ＣａＣｒＯ3， ＳｒＦｅＯ3，ＬａＮｉＯ3，Ｃ
ａＲｕＯ3(ａ＝５.５４Å，ｂ＝５.３６Å，ｃ＝７.６
８Å），ＢａＰｂＯ3，Ｌａ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3 であ
る。また、強誘電体の材料に（ＡＯ)2+(Ｂy-1Ｃ
yＯ3y+1)2- で表わされる化学構造式を用いた場合、結
晶構造はペロブスカイト構造が複数個積み重なった層状
である。ＡサイトにＢｉ，ＢサイトにＳｒ，Ｃサイトに
Ｔａ，ｙ＝２の場合がＹ１と呼ばれる代表的な層状強誘
電体材料である。格子定数はａ＝３.８２Å，ｃ＝２５.
１Åであり、分極軸が（Ｂｉ−Ｏ）層のブロッキング層
のためにｃ軸と垂直方向にのみ示す大きな結晶の異方性
を有している。なお、ｙ＝２，３，４，５のいずれの層
状構造においても、ＡサイトにＴｌ，Ｈｇ，Ｐｂ，Ｂ
ｉ，希土類元素、ＢサイトにＢｉ，Ｐｂ，Ｃａ，Ｓｒ，
Ｂａからなる少なくとも１種以上、ＣサイトにＴｉ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｚｒからなる
少なくとも１種以上を用いた場合においても、ｃ軸長は
大きく変わるがａ軸長は３.８２〜３.８４Åの範囲内で
変わる。特に下部電極／強誘電体薄膜／上部電極の構造
で、格子定数の差が２％以上の電極材を用いた場合にお
いても上記強誘電体のｃ軸が平行方向に配向制御するこ
とで、高い分極値を持つ強誘電体素子を作製できる。上
記電極材としては、金属のＡｇ，Ａｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃ
ｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，単一元素の導電性酸化物のＶＯ2
（ａ＝５.７４Å，ｂ＝４.５２Å，ｃ＝５.３８Å），
ＣｒＯ2，ＲｕＯ2，ＩｒＯ2，ＯｓＯ2，ＴｉＯ，ＰｈＯ
2，Ｖ2Ｏ3，ペロブスカイト構造の導電性酸化物のＲｅ
Ｏ3，ＣａＣｒＯ3，ＢａＰｂＯ3，ＢａＲｅＯ3がある。
造を示す。強誘電体に電界を印加すると結晶の歪みで挟
まれた元素(Ｐｂ(Ｚｒ0.4Ｔｉ0.6)Ｏ3系のＺｒ，Ｔｉ）
が動くことによって分極を引き起こす。分極には大別し
て、１８０°分極反転と90°分極回転があり、電界の印
加方向と分極を引き起こす軸の角度によって、安定な分
極を生じる。一般に、分極の大きさと電界の＋−反転に
伴う応答性の早さは、１８０°分極反転の方が９０°分
極回転より優れている。強誘電体素子の高集積化には、
この１８０°分極反転のみを利用することが必要であ
る。そこで本発明では、上記の高誘電体素子の場合と同
様に、下部電極／強誘電体薄膜／上部電極の構造で分極
軸を配向させた多層薄膜を形成させたものである。強誘
電体の材料がＰｂ(Ｚｒ0.4Ｔｉ0.6)Ｏ3(ａ＝ｂ＝ｃ＝
４.０Å)の場合には、上部，下部電極に格子定数の差が
２.０％ 以上の以下の材料を用いても作製できる。金属
のＡｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，単一元素の導電
性酸化物のＣｒＯ2，ＲｕＯ2，ＩｒＯ2，ＯｓＯ2，Ｔｉ
Ｏ，Ｔｉ2Ｏ3，ＰｈＯ2 ，ペロブスカイト構造の導電性
酸化物のＲｅＯ3，ＬａＴｉＯ3，ＳｒＶＯ3，ＳｒＣｒ
Ｏ3，ＣａＣｒＯ3， ＳｒＦｅＯ3，ＬａＮｉＯ3，Ｃ
ａＲｕＯ3(ａ＝５.５４Å，ｂ＝５.３６Å，ｃ＝７.６
８Å），ＢａＰｂＯ3，Ｌａ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3 であ
る。また、強誘電体の材料に（ＡＯ)2+(Ｂy-1Ｃ
yＯ3y+1)2- で表わされる化学構造式を用いた場合、結
晶構造はペロブスカイト構造が複数個積み重なった層状
である。ＡサイトにＢｉ，ＢサイトにＳｒ，Ｃサイトに
Ｔａ，ｙ＝２の場合がＹ１と呼ばれる代表的な層状強誘
電体材料である。格子定数はａ＝３.８２Å，ｃ＝２５.
１Åであり、分極軸が（Ｂｉ−Ｏ）層のブロッキング層
のためにｃ軸と垂直方向にのみ示す大きな結晶の異方性
を有している。なお、ｙ＝２，３，４，５のいずれの層
状構造においても、ＡサイトにＴｌ，Ｈｇ，Ｐｂ，Ｂ
ｉ，希土類元素、ＢサイトにＢｉ，Ｐｂ，Ｃａ，Ｓｒ，
Ｂａからなる少なくとも１種以上、ＣサイトにＴｉ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｚｒからなる
少なくとも１種以上を用いた場合においても、ｃ軸長は
大きく変わるがａ軸長は３.８２〜３.８４Åの範囲内で
変わる。特に下部電極／強誘電体薄膜／上部電極の構造
で、格子定数の差が２％以上の電極材を用いた場合にお
いても上記強誘電体のｃ軸が平行方向に配向制御するこ
とで、高い分極値を持つ強誘電体素子を作製できる。上
記電極材としては、金属のＡｇ，Ａｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃ
ｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，単一元素の導電性酸化物のＶＯ2
（ａ＝５.７４Å，ｂ＝４.５２Å，ｃ＝５.３８Å），
ＣｒＯ2，ＲｕＯ2，ＩｒＯ2，ＯｓＯ2，ＴｉＯ，ＰｈＯ
2，Ｖ2Ｏ3，ペロブスカイト構造の導電性酸化物のＲｅ
Ｏ3，ＣａＣｒＯ3，ＢａＰｂＯ3，ＢａＲｅＯ3がある。
【００２６】また、図３に本発明にかかる高温超電導体
を用いた線材の構成図を示す。高温超電導体は、層状ペ
ロブスカイト構造であり、線材作製で不可欠な超電導電
流に結晶の異方性を持っている。つまり、ｃ軸に平行な
方向が垂直な方向に比べて２桁臨界電流密度が大きい。
これまでに、無配向なＡｇ金属上に、絶縁体のＹＳＺ薄
膜をイオンビームで基板表面を照射しながら配向させる
ことが良く知られている。この配向したＹＳＺ薄膜上に
通常のレーザアブレーション法でYBa2Cu3O7 系高温超電
導体をエピタキシャル成長させてｃ軸配向させている。
これは、ＹＳＺの格子定数ａ＝５.４ÅとＹＢａ2Ｃｕ3
０7(ａ＝３.８９Å）系の（１１０）方向の格子定数の
差が１.６ ％であることに起因している。しかし、超電
導線材の構成で不可欠な超電導体がクエンチした場合の
電流パスが絶縁体のＹＳＺで遮られる構造である。さら
に、ＹＳＺと高温超電導体の成長はエピタキシャル成長
を利用しているために、必ず高温超電導体の下地には格
子定数の差が２％以内の材料に限定されていた。本発明
では、超電導体のクエンチした場合の電流パスを考慮し
た金属／導電性酸化物／高温超電導体の構成で、かつ高
温超電導体と格子定数の差が２％以上の材料を導電性酸
化物に用いた場合でも配向制御した高い臨界電流密度を
有する超電導線材を作製できる。上記導電性酸化物に
は、単一元素の導電性酸化物のＣｒＯ2，ＭｏＯ2，ＷＯ
2，ＲｕＯ2，ＩｒＯ2，ＯｓＯ2，ＲｅＯ2,ＴｉＯ，Ｐｈ
Ｏ2，Ｖ2Ｏ3，ペロブスカイト構造の導電性酸化物のＲ
ｅＯ3，ＬａＴｉＯ3，ＳｒＲｕＯ3，ＢａＰｂＯ3，Ｓｒ
ＲｅＯ3，ＢａＲｅＯ3がある。次に本発明にかかる配向
制御した多層薄膜の製造方法であるイオンビームを基板
表面に対して照射角度を変えた場合の成膜の模式図を図
４に示す。照射角度（θ）が３０度より小さな場合（図
４（ａ））には、イオンビームは基板表面で全反射成分
が多くなり、配向性に影響を及ぼさない。また、θが６
０度より大きい場合（図４（ｃ））には、イオン種の打
ち込み成分が強くなりすぎるために、配向性を破壊する
働きをする。また、逆スパッタ的な要素も大きくなり、
成膜速度も低下する傾向が強い。θが３０〜６０度の範
囲内（図４（ｂ））では全反射や逆スパッタも生じにく
く、元素の配置がしやすいなど、配向した多層薄膜を作
製できる。さらに、上記イオンビームの代わりにレーザ
光，Ｘ線を用いた場合においても、元素の配列調整が可
能なθが３０〜６０度の範囲内に制御することで、配向
した多層薄膜を作製できる。このレーザ光によれば、波
長領域を変えることが可能なために、材料の吸収帯に対
応したレーザ光を用いることで、低温度で配向制御した
多層薄膜が作製できる利点がある。Ｘ線の場合には、分
子振動を起こすことが可能なために、低エネルギーで配
向制御した多層薄膜を作製できる。また、上記基板表面
に照射するイオンビーム源を具備するイオンビームスパ
ッタリング装置においても、上記と同様に照射しながら
配向制御した多層薄膜を作製できる。このイオンビーム
スパッタリング法によれば、成膜条件で照射イオンビー
ムが可動できる点や複数ターゲットを用いることで容易
に多層薄膜を形成できる利点を持っている。
を用いた線材の構成図を示す。高温超電導体は、層状ペ
ロブスカイト構造であり、線材作製で不可欠な超電導電
流に結晶の異方性を持っている。つまり、ｃ軸に平行な
方向が垂直な方向に比べて２桁臨界電流密度が大きい。
これまでに、無配向なＡｇ金属上に、絶縁体のＹＳＺ薄
膜をイオンビームで基板表面を照射しながら配向させる
ことが良く知られている。この配向したＹＳＺ薄膜上に
通常のレーザアブレーション法でYBa2Cu3O7 系高温超電
導体をエピタキシャル成長させてｃ軸配向させている。
これは、ＹＳＺの格子定数ａ＝５.４ÅとＹＢａ2Ｃｕ3
０7(ａ＝３.８９Å）系の（１１０）方向の格子定数の
差が１.６ ％であることに起因している。しかし、超電
導線材の構成で不可欠な超電導体がクエンチした場合の
電流パスが絶縁体のＹＳＺで遮られる構造である。さら
に、ＹＳＺと高温超電導体の成長はエピタキシャル成長
を利用しているために、必ず高温超電導体の下地には格
子定数の差が２％以内の材料に限定されていた。本発明
では、超電導体のクエンチした場合の電流パスを考慮し
た金属／導電性酸化物／高温超電導体の構成で、かつ高
温超電導体と格子定数の差が２％以上の材料を導電性酸
化物に用いた場合でも配向制御した高い臨界電流密度を
有する超電導線材を作製できる。上記導電性酸化物に
は、単一元素の導電性酸化物のＣｒＯ2，ＭｏＯ2，ＷＯ
2，ＲｕＯ2，ＩｒＯ2，ＯｓＯ2，ＲｅＯ2,ＴｉＯ，Ｐｈ
Ｏ2，Ｖ2Ｏ3，ペロブスカイト構造の導電性酸化物のＲ
ｅＯ3，ＬａＴｉＯ3，ＳｒＲｕＯ3，ＢａＰｂＯ3，Ｓｒ
ＲｅＯ3，ＢａＲｅＯ3がある。次に本発明にかかる配向
制御した多層薄膜の製造方法であるイオンビームを基板
表面に対して照射角度を変えた場合の成膜の模式図を図
４に示す。照射角度（θ）が３０度より小さな場合（図
４（ａ））には、イオンビームは基板表面で全反射成分
が多くなり、配向性に影響を及ぼさない。また、θが６
０度より大きい場合（図４（ｃ））には、イオン種の打
ち込み成分が強くなりすぎるために、配向性を破壊する
働きをする。また、逆スパッタ的な要素も大きくなり、
成膜速度も低下する傾向が強い。θが３０〜６０度の範
囲内（図４（ｂ））では全反射や逆スパッタも生じにく
く、元素の配置がしやすいなど、配向した多層薄膜を作
製できる。さらに、上記イオンビームの代わりにレーザ
光，Ｘ線を用いた場合においても、元素の配列調整が可
能なθが３０〜６０度の範囲内に制御することで、配向
した多層薄膜を作製できる。このレーザ光によれば、波
長領域を変えることが可能なために、材料の吸収帯に対
応したレーザ光を用いることで、低温度で配向制御した
多層薄膜が作製できる利点がある。Ｘ線の場合には、分
子振動を起こすことが可能なために、低エネルギーで配
向制御した多層薄膜を作製できる。また、上記基板表面
に照射するイオンビーム源を具備するイオンビームスパ
ッタリング装置においても、上記と同様に照射しながら
配向制御した多層薄膜を作製できる。このイオンビーム
スパッタリング法によれば、成膜条件で照射イオンビー
ムが可動できる点や複数ターゲットを用いることで容易
に多層薄膜を形成できる利点を持っている。
【００２７】さらに、上記基板表面に照射するイオンビ
ーム源の代わりにレーザ光，Ｘ線を具備した場合におい
ても、上記イオンビームスパッタリング装置の代わりに
レーザ蒸着法，ＭＢＥ法，ＭＯＣＶＤ法を用いた場合に
おいても上記と同様に照射しながら配向制御した多層薄
膜を作製できる。このレーザ蒸着法によれば、ターゲッ
トと同一組成の薄膜を形成できるために、複雑な組成の
多層薄膜を作製しやすい利点がある。また、ＭＢＥ法に
よれば、高真空の成膜が可能なために、原子オーダーで
の層状薄膜の形成が可能である。ＭＯＣＶＤ法によれ
ば、パターン形成後の凹凸部への薄膜形成で膜厚が均一
であるカバーリッジ特性に優れた利点を持つ。
ーム源の代わりにレーザ光，Ｘ線を具備した場合におい
ても、上記イオンビームスパッタリング装置の代わりに
レーザ蒸着法，ＭＢＥ法，ＭＯＣＶＤ法を用いた場合に
おいても上記と同様に照射しながら配向制御した多層薄
膜を作製できる。このレーザ蒸着法によれば、ターゲッ
トと同一組成の薄膜を形成できるために、複雑な組成の
多層薄膜を作製しやすい利点がある。また、ＭＢＥ法に
よれば、高真空の成膜が可能なために、原子オーダーで
の層状薄膜の形成が可能である。ＭＯＣＶＤ法によれ
ば、パターン形成後の凹凸部への薄膜形成で膜厚が均一
であるカバーリッジ特性に優れた利点を持つ。
【００２８】図５は強誘電体メモリーセルの構造を示す
図で、ソース部とドレイン部とポリシリコンＳｉおよび
バリア層であるＴｉＮからなる半導体電界トランジスタ
構造上に、図２に示した上記の強誘電体素子を形成した
構造をとる。上記強誘電体の自発分極の残留分により、
ソース部とドレイン部のコンダクタンスを制御できる利
点を持つ。
図で、ソース部とドレイン部とポリシリコンＳｉおよび
バリア層であるＴｉＮからなる半導体電界トランジスタ
構造上に、図２に示した上記の強誘電体素子を形成した
構造をとる。上記強誘電体の自発分極の残留分により、
ソース部とドレイン部のコンダクタンスを制御できる利
点を持つ。
【００２９】また図６は強誘電体メモリーセルの構造を
示す図で、上記半導体電界トタンジスタ構造上に酸化物
層，金属層、そして絶縁体層を形成したＭＯＳ−トラン
ジスタとキャパシタに図２に示した上記の強誘電体素子
を形成した構造をとる。これにより、電界反転に伴う自
発分極の差を２倍の大きさの残留分で検出できる利点が
ある。
示す図で、上記半導体電界トタンジスタ構造上に酸化物
層，金属層、そして絶縁体層を形成したＭＯＳ−トラン
ジスタとキャパシタに図２に示した上記の強誘電体素子
を形成した構造をとる。これにより、電界反転に伴う自
発分極の差を２倍の大きさの残留分で検出できる利点が
ある。
【００３０】また図１で得られた高誘電体素子を上記の
強誘電体素子の代わりに用いた場合においても、同様に
ＤＲＡＭの基本構造となるために高誘電体メモリーセル
として使用できる利点を有する。
強誘電体素子の代わりに用いた場合においても、同様に
ＤＲＡＭの基本構造となるために高誘電体メモリーセル
として使用できる利点を有する。
【００３１】図７は超電導マグネットを示す図で、図３
で得られた高温超電導線材を巻線した構造である。これ
により、液体窒素温度（７７Ｋ）で磁場１Ｔを発生で
き、上記超電導マグネットにクライオスタットを備える
ことで超電導マグネット装置として利用できる利点を持
っている。
で得られた高温超電導線材を巻線した構造である。これ
により、液体窒素温度（７７Ｋ）で磁場１Ｔを発生で
き、上記超電導マグネットにクライオスタットを備える
ことで超電導マグネット装置として利用できる利点を持
っている。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明するが、本発明は何らこれに限定するもの
ではない。
参照して説明するが、本発明は何らこれに限定するもの
ではない。
【００３３】（実施の形態１）本発明に使用した高誘電
体素子の断面構造を図１に示す。ここで、下部，上部電
極にＡｕ，高誘電体に(Ｂａ0.5Ｓｒ0.5)ＴｉＯ3(ＢＳ
Ｔ）系を用いた場合の作製方法を以下に示す。高誘電体
素子の断面図において、参照数字１１はＳｉの基板を示
す。まず、Ｓｉ基板を表面酸化させて、ＳｉＯ2 １２を
２５００Å形成する。次に、８００℃に加熱しながらＴ
ｉＮ１３のバリア層を厚み２０００Å形成して下地基板
とした。この下地基板上に下部電極を１４作製した。イ
オン源を具備した４元のイオンビームスパッタリング装
置で、下地基板を基板フォルダーに設置した後、Ａｒイ
オンビームでターゲットのＡｕをスパッタして下地基板
上にＡｕ膜を作製した。真空度は３×１０~4torrとし
て、５０Å／min の成膜速度で厚み１０００Å形成し
た。下地基板に照射するイオンビームは、下地基板フォ
ルダーを回転させることで照射角度を４５度に調整し
た。Ａｒイオンの照射量は３００eＶで２５０μＡ／cm2
とした。Ａｕ薄膜作製中に、基板温度を６００℃に設定
した。次に、高誘電体１５の形成は、ターゲットをＢＳ
Ｔ焼結体に変えて、Ａｒイオンビームでスパッタして行
われた。ＢＳＴ薄膜を厚み２０００Å作製した。基板を
照射するイオン種をＡｒ＋Ｏ2 に変えて、照射量３００
ｅＶで２５０μＡ／cm2 とした。そして最後に上記下部
電極の形成と同様の方法で上部電極１６に厚み１０００
ÅのＡｕ薄膜を作製した。この３層構造の配向性は、Ｘ
線回折の結果Ａｕ薄膜，ＢＳＴ薄膜共にｃ軸が基板に対
して垂直に配向していることが分かった。また、両薄膜
の回折ピークを用いたポールフィギュア測定より配向度
は、９０％であることが分かった。この得られた高誘電
体素子のリーク電流は、５Ｖまで１０~6Ａ／cm2 オーダ
ーと小さく、誘電率（ε）は３００を示した。なお、上
部，下部電極にＡｕの代わりに金属としてＡｇ，Ｎｉ，
Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうちいずれか１種を用いた場合
においても、上記と同様の方法を行えば、ｃ軸配向した
上部，下部電極，ＢＳＴ薄膜が作製でき、リーク電流を
５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2，ε＝２００〜３００
を示した。
体素子の断面構造を図１に示す。ここで、下部，上部電
極にＡｕ，高誘電体に(Ｂａ0.5Ｓｒ0.5)ＴｉＯ3(ＢＳ
Ｔ）系を用いた場合の作製方法を以下に示す。高誘電体
素子の断面図において、参照数字１１はＳｉの基板を示
す。まず、Ｓｉ基板を表面酸化させて、ＳｉＯ2 １２を
２５００Å形成する。次に、８００℃に加熱しながらＴ
ｉＮ１３のバリア層を厚み２０００Å形成して下地基板
とした。この下地基板上に下部電極を１４作製した。イ
オン源を具備した４元のイオンビームスパッタリング装
置で、下地基板を基板フォルダーに設置した後、Ａｒイ
オンビームでターゲットのＡｕをスパッタして下地基板
上にＡｕ膜を作製した。真空度は３×１０~4torrとし
て、５０Å／min の成膜速度で厚み１０００Å形成し
た。下地基板に照射するイオンビームは、下地基板フォ
ルダーを回転させることで照射角度を４５度に調整し
た。Ａｒイオンの照射量は３００eＶで２５０μＡ／cm2
とした。Ａｕ薄膜作製中に、基板温度を６００℃に設定
した。次に、高誘電体１５の形成は、ターゲットをＢＳ
Ｔ焼結体に変えて、Ａｒイオンビームでスパッタして行
われた。ＢＳＴ薄膜を厚み２０００Å作製した。基板を
照射するイオン種をＡｒ＋Ｏ2 に変えて、照射量３００
ｅＶで２５０μＡ／cm2 とした。そして最後に上記下部
電極の形成と同様の方法で上部電極１６に厚み１０００
ÅのＡｕ薄膜を作製した。この３層構造の配向性は、Ｘ
線回折の結果Ａｕ薄膜，ＢＳＴ薄膜共にｃ軸が基板に対
して垂直に配向していることが分かった。また、両薄膜
の回折ピークを用いたポールフィギュア測定より配向度
は、９０％であることが分かった。この得られた高誘電
体素子のリーク電流は、５Ｖまで１０~6Ａ／cm2 オーダ
ーと小さく、誘電率（ε）は３００を示した。なお、上
部，下部電極にＡｕの代わりに金属としてＡｇ，Ｎｉ，
Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうちいずれか１種を用いた場合
においても、上記と同様の方法を行えば、ｃ軸配向した
上部，下部電極，ＢＳＴ薄膜が作製でき、リーク電流を
５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2，ε＝２００〜３００
を示した。
【００３４】また、上部，下部電極に単一元素の導電性
酸化物のＣｒＯ2，ＲｕＯ2,ＩｒＯ2，ＯｓＯ2，Ｔｉ
Ｏ，Ｔｉ2Ｏ3，ＰｈＯ2のうちいずれか１種を用いた場
合においても、上記と同様の方法で基板に照射するイオ
ンビームをＡｒ＋Ｏ2 に変えることでｃ軸配向した上
部，下部電極、ＢＳＴ薄膜が作製でき、リーク電流を５
Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2，ε＝２００〜３００を
示した。
酸化物のＣｒＯ2，ＲｕＯ2,ＩｒＯ2，ＯｓＯ2，Ｔｉ
Ｏ，Ｔｉ2Ｏ3，ＰｈＯ2のうちいずれか１種を用いた場
合においても、上記と同様の方法で基板に照射するイオ
ンビームをＡｒ＋Ｏ2 に変えることでｃ軸配向した上
部，下部電極、ＢＳＴ薄膜が作製でき、リーク電流を５
Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2，ε＝２００〜３００を
示した。
【００３５】さらに、ペロブスカイト構造の導電性酸化
物のＲｅＯ3,ＳｒＶＯ3,ＳｒＣrＯ3，ＣａＣｒＯ3，Ｓ
ｒＦｅＯ3,ＬａＮｉＯ3,ＢａＰｂＯ3,Ｌａ0.5Ｓｒ0.5Ｃ
ｏＯ3のうちいずれか１種を用いた場合においても、上
記と同様の方法で基板に照射するイオンビームをＡｒ＋
Ｏ2 に変えることでｃ軸配向した上部，下部電極，BST
薄膜が作製でき、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6
Ａ／cm2 ，ε＝２００〜３００を示した。
物のＲｅＯ3,ＳｒＶＯ3,ＳｒＣrＯ3，ＣａＣｒＯ3，Ｓ
ｒＦｅＯ3,ＬａＮｉＯ3,ＢａＰｂＯ3,Ｌａ0.5Ｓｒ0.5Ｃ
ｏＯ3のうちいずれか１種を用いた場合においても、上
記と同様の方法で基板に照射するイオンビームをＡｒ＋
Ｏ2 に変えることでｃ軸配向した上部，下部電極，BST
薄膜が作製でき、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6
Ａ／cm2 ，ε＝２００〜３００を示した。
【００３６】高誘電体にＴａ2Ｏ3，上部，下部電極にＡ
ｕを用いた場合においても、上記と同様の方法でｃ軸配
向したＡｕ薄膜，Ｔａ2Ｏ3薄膜が作製でき、リーク電流
を５Ｖまで１０~6Ａ／cm2 オーダー，ε＝２０を示し
た。
ｕを用いた場合においても、上記と同様の方法でｃ軸配
向したＡｕ薄膜，Ｔａ2Ｏ3薄膜が作製でき、リーク電流
を５Ｖまで１０~6Ａ／cm2 オーダー，ε＝２０を示し
た。
【００３７】なお、上部，下部電極にＡｕの代わりに金
属としてＡｇ，Ａｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，
Ｗのうちいずれか１種を用いた場合においても、上記と
同様の方法を行えば、ｃ軸配向した上部，下部電極，Ｔ
ａ2Ｏ3薄膜が作製でき、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜
１０~6Ａ／cm2，ε＝１０〜２０を示した。
属としてＡｇ，Ａｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，
Ｗのうちいずれか１種を用いた場合においても、上記と
同様の方法を行えば、ｃ軸配向した上部，下部電極，Ｔ
ａ2Ｏ3薄膜が作製でき、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜
１０~6Ａ／cm2，ε＝１０〜２０を示した。
【００３８】また、上部，下部電極に単一元素の導電性
酸化物のＣｒＯ2，ＭｏＯ2，ＷＯ2,ＲｕＯ2，ＩｒＯ2，
ＯｓＯ2，ＲｅＯ2，ＴｉＯ，ＰｈＯ2，Ｖ2Ｏ3 のうちい
ずれか１種を用いた場合においても、上記と同様の方法
で基板に照射するイオンビームをＡｒ＋Ｏ2 に変えるこ
とでｃ軸配向した上部，下部電極，Ｔａ2Ｏ3薄膜が作製
でき、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2 ，
ε＝１０〜２０を示した。
酸化物のＣｒＯ2，ＭｏＯ2，ＷＯ2,ＲｕＯ2，ＩｒＯ2，
ＯｓＯ2，ＲｅＯ2，ＴｉＯ，ＰｈＯ2，Ｖ2Ｏ3 のうちい
ずれか１種を用いた場合においても、上記と同様の方法
で基板に照射するイオンビームをＡｒ＋Ｏ2 に変えるこ
とでｃ軸配向した上部，下部電極，Ｔａ2Ｏ3薄膜が作製
でき、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2 ，
ε＝１０〜２０を示した。
【００３９】さらに、ペロブスカイト構造の導電性酸化
物のＬａＴｉＯ3，ＳｒＲｕＯ3，ＢａＰｂＯ3，Ｌａ0.5
Ｓｒ0.5ＣｏＯ3，ＳｒＲｅＯ3，ＢａＲｅＯ3のうちいず
れか１種を用いた場合においても、上記と同様の方法で
基板に照射するイオンビームをＡｒ＋Ｏ2 に変えること
でｃ軸配向した上部，下部電極，Ｔａ2Ｏ3薄膜が作製で
き、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2 ，ε
＝１０〜２０を示した。
物のＬａＴｉＯ3，ＳｒＲｕＯ3，ＢａＰｂＯ3，Ｌａ0.5
Ｓｒ0.5ＣｏＯ3，ＳｒＲｅＯ3，ＢａＲｅＯ3のうちいず
れか１種を用いた場合においても、上記と同様の方法で
基板に照射するイオンビームをＡｒ＋Ｏ2 に変えること
でｃ軸配向した上部，下部電極，Ｔａ2Ｏ3薄膜が作製で
き、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2 ，ε
＝１０〜２０を示した。
【００４０】（実施の形態２）本発明に使用した強誘電
体素子の断面構造を図２に示す。ここで、下部，上部電
極にＡｇ，強誘電体にＰｂ(Ｚｒ0.4Ｔｉ0.6)Ｏ3(ＰＺ
Ｔ）系を用いた場合の作製方法を以下に示す。実施の形
態１と同様に形成されたＳｉ２１上にＳｉＯ2２２、さ
らにその上にＴｉＮ２３のバリア層を形成して下地基板
とした。この下地基板上に下部電極２４を作製した。イ
オン源を具備した４元のイオンビームスパッタリング装
置で、下地基板を基板フォルダーに設置した後、Ａｒイ
オンビームでターゲットのＡｇをスパッタして下地基板
上にＡｇ膜を作製した。真空度は２×１０~4torrとし
て、４０Å／min の成膜速度で厚み１０００Å形成し
た。下地基板に照射するイオンビームは、下地基板フォ
ルダーを回転させることで照射角度を４５度に調整し
た。Ａｒイオンの照射量は３００ｅＶで２５０μＡ／cm
2とした。Ａｇ薄膜作製中に、基板温度を６００℃に設
定した。次に、強誘電体２５の形成は、ターゲットをＰ
ＺＴ焼結体に変えて、Ａｒイオンビームでスパッタして
行われた。ＰＺＴ薄膜を厚み２０００Å作製した。基板
を照射するイオン種をＡｒ＋Ｏ2に変えて、照射量３０
０ｅＶで２５０μＡ／cm2とした。そして最後に上記下
部電極の形成と同様の方法で上部電極２６に厚み１００
０ÅのＡｇ薄膜を作製した。この３層構造の配向性は、
Ｘ線回折の結果Ａｇ薄膜，ＰＺＴ薄膜共にｃ軸が基板に
対して垂直に配向していることが分かった。また、両薄
膜の回折ピークを用いたポールフィギュア測定より配向
度は、９３％であることが分かった。この得られた強誘
電体素子のリーク電流は、５Ｖまで１０~6Ａ／cm2 オー
ダーと小さく、しかもεは８００を示した。また、この
得られた強誘電体素子の自発分極（Ｐｒ）および抗電界
（Ｅｃ）を室温で測定したところ、それぞれ３０μＣ／
cm2 および７５ｋＶ／cmの値を示した。また、２８０ｋ
Ｖ／cmの電圧を反転させて繰り返し回数を測定したとこ
ろ、１０10回数までＰｒの特性劣化は認められなかっ
た。
体素子の断面構造を図２に示す。ここで、下部，上部電
極にＡｇ，強誘電体にＰｂ(Ｚｒ0.4Ｔｉ0.6)Ｏ3(ＰＺ
Ｔ）系を用いた場合の作製方法を以下に示す。実施の形
態１と同様に形成されたＳｉ２１上にＳｉＯ2２２、さ
らにその上にＴｉＮ２３のバリア層を形成して下地基板
とした。この下地基板上に下部電極２４を作製した。イ
オン源を具備した４元のイオンビームスパッタリング装
置で、下地基板を基板フォルダーに設置した後、Ａｒイ
オンビームでターゲットのＡｇをスパッタして下地基板
上にＡｇ膜を作製した。真空度は２×１０~4torrとし
て、４０Å／min の成膜速度で厚み１０００Å形成し
た。下地基板に照射するイオンビームは、下地基板フォ
ルダーを回転させることで照射角度を４５度に調整し
た。Ａｒイオンの照射量は３００ｅＶで２５０μＡ／cm
2とした。Ａｇ薄膜作製中に、基板温度を６００℃に設
定した。次に、強誘電体２５の形成は、ターゲットをＰ
ＺＴ焼結体に変えて、Ａｒイオンビームでスパッタして
行われた。ＰＺＴ薄膜を厚み２０００Å作製した。基板
を照射するイオン種をＡｒ＋Ｏ2に変えて、照射量３０
０ｅＶで２５０μＡ／cm2とした。そして最後に上記下
部電極の形成と同様の方法で上部電極２６に厚み１００
０ÅのＡｇ薄膜を作製した。この３層構造の配向性は、
Ｘ線回折の結果Ａｇ薄膜，ＰＺＴ薄膜共にｃ軸が基板に
対して垂直に配向していることが分かった。また、両薄
膜の回折ピークを用いたポールフィギュア測定より配向
度は、９３％であることが分かった。この得られた強誘
電体素子のリーク電流は、５Ｖまで１０~6Ａ／cm2 オー
ダーと小さく、しかもεは８００を示した。また、この
得られた強誘電体素子の自発分極（Ｐｒ）および抗電界
（Ｅｃ）を室温で測定したところ、それぞれ３０μＣ／
cm2 および７５ｋＶ／cmの値を示した。また、２８０ｋ
Ｖ／cmの電圧を反転させて繰り返し回数を測定したとこ
ろ、１０10回数までＰｒの特性劣化は認められなかっ
た。
【００４１】なお、上部，下部電極にＡｇの代わりに金
属としてＮｉ，Ｃｒ，Ｔｉ,Ｍｏ,Ｗのうちいずれか１種
を用いた場合においても、上記と同様の方法を行えば、
ｃ軸配向した上部，下部電極，ＰＺＴ薄膜が作製でき、
リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2，ε＝２
００〜３００，Ｐｒ＝２０〜３０μＣ／cm2，Ｅｃ＝６
０〜７５ｋＶ／cm，繰り返し回数１０8〜１０10を示し
た。
属としてＮｉ，Ｃｒ，Ｔｉ,Ｍｏ,Ｗのうちいずれか１種
を用いた場合においても、上記と同様の方法を行えば、
ｃ軸配向した上部，下部電極，ＰＺＴ薄膜が作製でき、
リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2，ε＝２
００〜３００，Ｐｒ＝２０〜３０μＣ／cm2，Ｅｃ＝６
０〜７５ｋＶ／cm，繰り返し回数１０8〜１０10を示し
た。
【００４２】また、上部，下部電極に単一元素の導電性
酸化物のＣｒＯ2,ＲｕＯ2,ＩｒＯ2,ＯｓＯ2，ＴｉＯ，
Ｔｉ2Ｏ3，ＰｈＯ2のうちいずれか１種を用いた場合に
おいても、上記と同様の方法で基板に照射するイオンビ
ームをＡｒ＋Ｏ2 に変えることでｃ軸配向した上部，下
部電極、ＰＺＴ薄膜が作製でき、リーク電流を５Ｖまで
１０~7〜１０~6Ａ／cm2，ε＝２００〜３００，Ｐｒ＝
２０〜３０μＣ／cm2，Ｅｃ＝６０〜７５ｋＶ／cm，繰
り返し回数１０8〜１０10を示した。
酸化物のＣｒＯ2,ＲｕＯ2,ＩｒＯ2,ＯｓＯ2，ＴｉＯ，
Ｔｉ2Ｏ3，ＰｈＯ2のうちいずれか１種を用いた場合に
おいても、上記と同様の方法で基板に照射するイオンビ
ームをＡｒ＋Ｏ2 に変えることでｃ軸配向した上部，下
部電極、ＰＺＴ薄膜が作製でき、リーク電流を５Ｖまで
１０~7〜１０~6Ａ／cm2，ε＝２００〜３００，Ｐｒ＝
２０〜３０μＣ／cm2，Ｅｃ＝６０〜７５ｋＶ／cm，繰
り返し回数１０8〜１０10を示した。
【００４３】さらに、ペロブスカイト構造の導電性酸化
物のＲｅＯ3，ＬａＴｉＯ3，ＳｒＶＯ3，ＳｒＣｒＯ3，
ＣａＣｒＯ3，ＳｒＦｅＯ3,ＬａＮｉＯ3,ＣａＲｕＯ3，
ＢａＰｂＯ3，Ｌａ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3のうちいずれか１
種を用いた場合においても、上記と同様の方法で基板に
照射するイオンビームをＡｒ＋Ｏ2 に変えることでｃ軸
配向した上部，下部電極、ＰＺＴ薄膜が作製でき、リー
ク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2 ，ε＝２００
〜３００，Ｐｒ＝２０〜３０μＣ／cm2,Ｅｃ＝６０〜７
５ｋＶ／cm，繰り返し回数１０8〜１０10を示した。
物のＲｅＯ3，ＬａＴｉＯ3，ＳｒＶＯ3，ＳｒＣｒＯ3，
ＣａＣｒＯ3，ＳｒＦｅＯ3,ＬａＮｉＯ3,ＣａＲｕＯ3，
ＢａＰｂＯ3，Ｌａ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3のうちいずれか１
種を用いた場合においても、上記と同様の方法で基板に
照射するイオンビームをＡｒ＋Ｏ2 に変えることでｃ軸
配向した上部，下部電極、ＰＺＴ薄膜が作製でき、リー
ク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2 ，ε＝２００
〜３００，Ｐｒ＝２０〜３０μＣ／cm2,Ｅｃ＝６０〜７
５ｋＶ／cm，繰り返し回数１０8〜１０10を示した。
【００４４】強誘電体の材料に（ＡＯ)2+(Ｂy-1ＣyＯ
3y+1)2- で表わされる化学構造式で、ＡサイトにＢｉ，
ＢサイトにＳｒ，ＣサイトにＴａ，ｙ＝２の場合、そし
て上部，下部電極にＡｕを用いた場合においても、上記
と同様の方法でｃ軸配向したＡｕ薄膜，ａ軸配向したＳ
ｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9 薄膜が作製でき、リーク電流を５Ｖま
で１０~7Ａ／cm2 オーダー，ε＝１８０，Ｐｒ＝２０μ
Ｃ／cm2 ，Ｅｃ＝６５ｋＶ／cm，繰り返し回数１０15を
示した。また、強誘電体薄膜の形成でイオンビームの照
射角度を６０度にした場合、ｃ軸配向したＳｒＢｉ2Ｔ
ａ2Ｏ9 薄膜が作製できた。リーク電流を５Ｖまで１０~
7Ａ／cm2 オーダー，ε＝１５０，Ｅｃ＝５０ｋＶ／cm
を示したが、Ｐｒ＝０μＣ／cm2 であった。
3y+1)2- で表わされる化学構造式で、ＡサイトにＢｉ，
ＢサイトにＳｒ，ＣサイトにＴａ，ｙ＝２の場合、そし
て上部，下部電極にＡｕを用いた場合においても、上記
と同様の方法でｃ軸配向したＡｕ薄膜，ａ軸配向したＳ
ｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9 薄膜が作製でき、リーク電流を５Ｖま
で１０~7Ａ／cm2 オーダー，ε＝１８０，Ｐｒ＝２０μ
Ｃ／cm2 ，Ｅｃ＝６５ｋＶ／cm，繰り返し回数１０15を
示した。また、強誘電体薄膜の形成でイオンビームの照
射角度を６０度にした場合、ｃ軸配向したＳｒＢｉ2Ｔ
ａ2Ｏ9 薄膜が作製できた。リーク電流を５Ｖまで１０~
7Ａ／cm2 オーダー，ε＝１５０，Ｅｃ＝５０ｋＶ／cm
を示したが、Ｐｒ＝０μＣ／cm2 であった。
【００４５】なお、上部，下部電極にＡｇの代わりに金
属としてＡｇ、Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのう
ちいずれか１種を用いた場合においても、上記と同様の
方法を行えば、ｃ軸配向した上部，下部電極、ａ軸配向
したＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9 薄膜が作製でき、リーク電流を
５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2，ε＝１５０〜220,Ｐ
ｒ＝１５〜２０μＣ／cm2，Ｅｃ＝６０〜７５ｋＶ／c
m，繰り返し回数１０12〜１０16を示した。
属としてＡｇ、Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのう
ちいずれか１種を用いた場合においても、上記と同様の
方法を行えば、ｃ軸配向した上部，下部電極、ａ軸配向
したＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9 薄膜が作製でき、リーク電流を
５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm2，ε＝１５０〜220,Ｐ
ｒ＝１５〜２０μＣ／cm2，Ｅｃ＝６０〜７５ｋＶ／c
m，繰り返し回数１０12〜１０16を示した。
【００４６】また、上部，下部電極に単一元素の導電性
酸化物のＶＯ2，ＣｒＯ2，ＲｕＯ2,ＩｒＯ2，ＯｓＯ2，
ＴｉＯ，ＰｈＯ2,Ｖ2Ｏ3のうちいずれか１種を用いた場
合においても、上記と同様の方法で基板に照射するイオ
ンビームをＡｒ＋Ｏ2 に変えることでｃ軸配向した上
部，下部電極，ａ軸配向したＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9 薄膜が
作製でき、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm
2，ε＝１５０〜２２０,Ｐｒ＝１５〜２０μＣ／cm2，
Ｅｃ＝６０〜７５ｋＶ／cm、繰り返し回数１０12〜１０
16を示した。
酸化物のＶＯ2，ＣｒＯ2，ＲｕＯ2,ＩｒＯ2，ＯｓＯ2，
ＴｉＯ，ＰｈＯ2,Ｖ2Ｏ3のうちいずれか１種を用いた場
合においても、上記と同様の方法で基板に照射するイオ
ンビームをＡｒ＋Ｏ2 に変えることでｃ軸配向した上
部，下部電極，ａ軸配向したＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9 薄膜が
作製でき、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6Ａ／cm
2，ε＝１５０〜２２０,Ｐｒ＝１５〜２０μＣ／cm2，
Ｅｃ＝６０〜７５ｋＶ／cm、繰り返し回数１０12〜１０
16を示した。
【００４７】さらに、ペロブスカイト構造の導電性酸化
物のＲｅＯ3，ＣａＣｒＯ3，ＢａＰｂＯ3，ＢａＲｅＯ3
を用いた場合においても、上記と同様の方法で基板に照
射するイオンビームをＡｒ＋Ｏ2に変えることでｃ軸配
向した上部，下部電極,ａ軸配向したＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9
薄膜が作製でき、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6
Ａ／cm2，ε＝１５０〜２２０，Ｐｒ＝１５〜２０μＣ
／cm2，Ｅｃ＝６０〜７５ｋＶ／cm，繰り返し回数１０
12〜１０16を示した。
物のＲｅＯ3，ＣａＣｒＯ3，ＢａＰｂＯ3，ＢａＲｅＯ3
を用いた場合においても、上記と同様の方法で基板に照
射するイオンビームをＡｒ＋Ｏ2に変えることでｃ軸配
向した上部，下部電極,ａ軸配向したＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9
薄膜が作製でき、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０~6
Ａ／cm2，ε＝１５０〜２２０，Ｐｒ＝１５〜２０μＣ
／cm2，Ｅｃ＝６０〜７５ｋＶ／cm，繰り返し回数１０
12〜１０16を示した。
【００４８】また、強誘電体の材料に（ＡＯ)2+(Ｂy-1
ＣyＯ3y+1)2- で表わされる化学構造式で、ｙ＝２，
３，４，５のいずれの層状構造においても、Ａサイトに
Ｔｌ，Ｈｇ，Ｐｂ，Ｂｉ，希土類元素、ＢサイトにＢ
ｉ，Ｐｂ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａからなる少なくとも１種以
上、ＣサイトにＴｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｃｒ，Ｚｒからなる少なくとも１種以上を用いた場
合においても、上記と同様の方法でａ軸配向した強誘電
体薄膜が作製でき、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０
~6Ａ／cm2，ε＝１５０〜２２０，Ｐｒ＝１５〜２０μ
Ｃ／cm2，Ｅｃ＝６０〜７５ｋＶ／cm，繰り返し回数１
０12〜１０16を示した。
ＣyＯ3y+1)2- で表わされる化学構造式で、ｙ＝２，
３，４，５のいずれの層状構造においても、Ａサイトに
Ｔｌ，Ｈｇ，Ｐｂ，Ｂｉ，希土類元素、ＢサイトにＢ
ｉ，Ｐｂ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａからなる少なくとも１種以
上、ＣサイトにＴｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃ
ｏ，Ｃｒ，Ｚｒからなる少なくとも１種以上を用いた場
合においても、上記と同様の方法でａ軸配向した強誘電
体薄膜が作製でき、リーク電流を５Ｖまで１０~7〜１０
~6Ａ／cm2，ε＝１５０〜２２０，Ｐｒ＝１５〜２０μ
Ｃ／cm2，Ｅｃ＝６０〜７５ｋＶ／cm，繰り返し回数１
０12〜１０16を示した。
【００４９】（実施の形態３）図３は、本発明の一実施
例にかかる高温超電導線材の断面図である。図３におい
て、無配向な金属３１の下地基板の上に導電性酸化物３
２と高温超電導体３３を具備した構造を示している。ま
ずイオン源を具備した４元のイオンビームスパッタリン
グ装置で、無配向なＡｇ基板を基板フォルダーに搬送し
た後、Ａｒ＋Ｏ2 イオンビームでターゲットの導電性酸
化物ＲｕＯ2 をスパッタしてＡｇ基板上にＲｕＯ2 膜を
作製した。真空度は４×１０~4torrとして、１００Å／
min の成膜速度で厚み２０００Å形成した。Ａｇ基板に
照射するイオンビームは、照射角度を４５度に固定し
た。Ａｒイオンの照射量は３００ｅＶで２５０μＡ／cm
2とした。ＲｕＯ2 薄膜作製中に、基板温度を６００℃
に設定した。次に、高温超電導体３３にペロブスカイト
構造のＡＢＯ3 でＡサイトにＣｕ／Ｙを３／１，Ｂサイ
トにＢａを２の組成比の材料を用いた。ターゲットを上
記Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7焼結体に変えて、Ａｒイオンビーム
でスパッタして行われた。Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7薄膜を厚み
１００００Å作製した。基板を照射するイオン種をＡｒ
＋Ｏ2 に変えて、照射量３００ｅＶで２５０μＡ／cm2
とした。得られた高温超電導線材は、Ｘ線回折測定の結
果ＲｕＯ2 薄膜とＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7薄膜共にｃ軸配向し
ていることが分かった。また、臨界温度（Ｔｃ）は８８
Ｋを示し、液体窒素温度（７７Ｋ）における臨界電流密
度（Ｊｃ）は１×１０5Ａ／cm2を示した。またＡｇ線の
電圧測定より、Ｊｃ以上の電流値で電圧発生が認められ
た。
例にかかる高温超電導線材の断面図である。図３におい
て、無配向な金属３１の下地基板の上に導電性酸化物３
２と高温超電導体３３を具備した構造を示している。ま
ずイオン源を具備した４元のイオンビームスパッタリン
グ装置で、無配向なＡｇ基板を基板フォルダーに搬送し
た後、Ａｒ＋Ｏ2 イオンビームでターゲットの導電性酸
化物ＲｕＯ2 をスパッタしてＡｇ基板上にＲｕＯ2 膜を
作製した。真空度は４×１０~4torrとして、１００Å／
min の成膜速度で厚み２０００Å形成した。Ａｇ基板に
照射するイオンビームは、照射角度を４５度に固定し
た。Ａｒイオンの照射量は３００ｅＶで２５０μＡ／cm
2とした。ＲｕＯ2 薄膜作製中に、基板温度を６００℃
に設定した。次に、高温超電導体３３にペロブスカイト
構造のＡＢＯ3 でＡサイトにＣｕ／Ｙを３／１，Ｂサイ
トにＢａを２の組成比の材料を用いた。ターゲットを上
記Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7焼結体に変えて、Ａｒイオンビーム
でスパッタして行われた。Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7薄膜を厚み
１００００Å作製した。基板を照射するイオン種をＡｒ
＋Ｏ2 に変えて、照射量３００ｅＶで２５０μＡ／cm2
とした。得られた高温超電導線材は、Ｘ線回折測定の結
果ＲｕＯ2 薄膜とＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7薄膜共にｃ軸配向し
ていることが分かった。また、臨界温度（Ｔｃ）は８８
Ｋを示し、液体窒素温度（７７Ｋ）における臨界電流密
度（Ｊｃ）は１×１０5Ａ／cm2を示した。またＡｇ線の
電圧測定より、Ｊｃ以上の電流値で電圧発生が認められ
た。
【００５０】また、導電性酸化物に単一元素の導電性酸
化物のＣｒＯ2，ＭｏＯ2，ＷＯ2，ＲｕＯ2，ＩｒＯ2，
ＯｓＯ2，ＲｅＯ2，ＴｉＯ，ＰｈＯ2，Ｖ2Ｏ3 のうちい
ずれか１種を用いた場合においても、上記と同様の方法
でｃ軸配向した導電性酸化物とＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7薄膜が
作製でき、Ｔｃは８５〜８９Ｋ，７７ＫにおけるＪｃ＝
１０4〜１０5Ａ／cm2 を示した。またＡｇ線の電圧測定
より、Ｊｃ以上の電流値で電圧発生が認められた。
化物のＣｒＯ2，ＭｏＯ2，ＷＯ2，ＲｕＯ2，ＩｒＯ2，
ＯｓＯ2，ＲｅＯ2，ＴｉＯ，ＰｈＯ2，Ｖ2Ｏ3 のうちい
ずれか１種を用いた場合においても、上記と同様の方法
でｃ軸配向した導電性酸化物とＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7薄膜が
作製でき、Ｔｃは８５〜８９Ｋ，７７ＫにおけるＪｃ＝
１０4〜１０5Ａ／cm2 を示した。またＡｇ線の電圧測定
より、Ｊｃ以上の電流値で電圧発生が認められた。
【００５１】さらに、導電性酸化物にペロブスカイト構
造の導電性酸化物のＲｅＯ3， ＬａＴｉＯ3，ＳｒＲ
ｕＯ3，ＢａＰｂＯ3，ＳｒＲｅＯ3，ＢａＲｅＯ3 を用
いた場合においても、上記と同様の方法でｃ軸配向した
導電性酸化物とＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7薄膜が作製でき、Ｔｃ
は８５〜８９Ｋ，７７ＫにおけるＪｃ＝１０4〜１０5Ａ
／cm2 を示した。またＡｇ線の電圧測定より、Ｊｃ以上
の電流値で電圧発生が認められた。
造の導電性酸化物のＲｅＯ3， ＬａＴｉＯ3，ＳｒＲ
ｕＯ3，ＢａＰｂＯ3，ＳｒＲｅＯ3，ＢａＲｅＯ3 を用
いた場合においても、上記と同様の方法でｃ軸配向した
導電性酸化物とＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7薄膜が作製でき、Ｔｃ
は８５〜８９Ｋ，７７ＫにおけるＪｃ＝１０4〜１０5Ａ
／cm2 を示した。またＡｇ線の電圧測定より、Ｊｃ以上
の電流値で電圧発生が認められた。
【００５２】また、高温超電導体にペロブスカイト構造
のＡＢＯ3 で表わされる化学構造式で、ＡサイトにＣｕ
／（Ｙ，Ｔｌ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｈｇから選んだ少なくとも
１つ以上を含む）、ＢサイトにＢａ，Ｓｒ，Ｃａから選
んだ少なくとも１つ以上を含む材料を用いた場合におい
ても、上記と同様の方法でｃ軸配向した導電性酸化物と
高温超電導体薄膜が作製でき、Ｔｃは８５〜８９Ｋ，７
７ＫにおけるＪｃ＝１０4〜１０5Ａ／cm2 を示した。ま
たＡｇ線の電圧測定より、Ｊｃ以上の電流値で電圧発生
が認められた。
のＡＢＯ3 で表わされる化学構造式で、ＡサイトにＣｕ
／（Ｙ，Ｔｌ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｈｇから選んだ少なくとも
１つ以上を含む）、ＢサイトにＢａ，Ｓｒ，Ｃａから選
んだ少なくとも１つ以上を含む材料を用いた場合におい
ても、上記と同様の方法でｃ軸配向した導電性酸化物と
高温超電導体薄膜が作製でき、Ｔｃは８５〜８９Ｋ，７
７ＫにおけるＪｃ＝１０4〜１０5Ａ／cm2 を示した。ま
たＡｇ線の電圧測定より、Ｊｃ以上の電流値で電圧発生
が認められた。
【００５３】（実施の形態４）実施の形態１〜３の配向
制御した多層薄膜の作製には、基板表面に照射する源と
してイオンビームを用いたが、パルスのＡｒＦ(１９３
ｎｍ），ＫｒＦ(２４８ｎｍ），ＸｅＣｌ（３０８ｎ
ｍ），第２波長のＮｄ：ＹＡＧ（５３２ｎｍ）レーザ光
あるいはｃｗのＮｄ：ＹＡＧ（１０６４ｎｍ）レーザ
光，Ｘ線を用いた場合でも、同様に配向制御した多層薄
膜を作製することができる。
制御した多層薄膜の作製には、基板表面に照射する源と
してイオンビームを用いたが、パルスのＡｒＦ(１９３
ｎｍ），ＫｒＦ(２４８ｎｍ），ＸｅＣｌ（３０８ｎ
ｍ），第２波長のＮｄ：ＹＡＧ（５３２ｎｍ）レーザ光
あるいはｃｗのＮｄ：ＹＡＧ（１０６４ｎｍ）レーザ
光，Ｘ線を用いた場合でも、同様に配向制御した多層薄
膜を作製することができる。
【００５４】また、実施の形態１〜３の多層薄膜の作製
において、イオンビームスパッタリング法の代わりに、
酸素ガスを含んだ圧力１０~4torrの雰囲気で、スパッタ
リング法により多層薄膜を得た。
において、イオンビームスパッタリング法の代わりに、
酸素ガスを含んだ圧力１０~4torrの雰囲気で、スパッタ
リング法により多層薄膜を得た。
【００５５】また、実施の形態１〜３の多層薄膜の作製
において、酸素ガスを含んだ圧力１０~4torrの雰囲気
で、目的と同一組成の焼結体を用いたレーザ蒸着法によ
り多層薄膜を得た。
において、酸素ガスを含んだ圧力１０~4torrの雰囲気
で、目的と同一組成の焼結体を用いたレーザ蒸着法によ
り多層薄膜を得た。
【００５６】また、実施の形態１〜３の多層薄膜の作製
において、酸素ガスを含んだ圧力１０~4torrの雰囲気
で、金属をターゲットに用いたＭＢＥ法により多層薄膜
を得た。
において、酸素ガスを含んだ圧力１０~4torrの雰囲気
で、金属をターゲットに用いたＭＢＥ法により多層薄膜
を得た。
【００５７】また、実施の形態１〜３の多層薄膜の作製
において、酸素ガスを含んだ圧力１０~4torrの雰囲気
で、β−ジケトン錯体化合物，フェニル基またはｏ−ト
リル基の化合物を出発原料としたＭＯＣＶＤ法により多
層薄膜を得た。
において、酸素ガスを含んだ圧力１０~4torrの雰囲気
で、β−ジケトン錯体化合物，フェニル基またはｏ−ト
リル基の化合物を出発原料としたＭＯＣＶＤ法により多
層薄膜を得た。
【００５８】（実施の形態５）図５は、本発明にかかる
強誘電体メモリーセルの断面図であり、作製方法を以下
に示す。まず、ソース部５７およびドレイン部５８を持
つＳｉ５１を基板に用い、これを表面酸化して膜厚２５
００ÅのＳｉＯ2 ５２を形成した。マスク−パターニン
グして基板中央に凸部ＳｉＯ2 膜を作製した。次に、得
られた凸部をＣＶＤ法により膜厚４５００ÅのＳｉ５１
のポリクリスタルを形成し、さらに８００℃に加熱しな
がら厚み２０００ÅのＴｉＮ５３のバリア層を作製し
た。この上に、実施の形態２で作製された上部電極５
６，強誘電体５５，下部電極５４からなる構造の強誘電
体素子を形成することで、強誘電体メモリーセルを得
た。得られた強誘電体メモリーセルは、強誘電体素子の
上部電極から下部電極へ、または下部電極から上部電極
へ抗電界以上の電圧を印加することで、印加方向に極性
の向いた残留分極を得た。この残留分極の向きをそれぞ
れ“０”または“１”の状態に対応させることにより書
き込みが、また抗電界より小さな電圧を印加すること
で、分極の極性の向きを判断して、“０”または“１”
の読み込みができる。そして、得られた強誘電体メモリ
ーセルは、ソース部とドレイン部間の電流を検出するこ
とで、“０”または“１”を判別できるメモリーセルで
ある。
強誘電体メモリーセルの断面図であり、作製方法を以下
に示す。まず、ソース部５７およびドレイン部５８を持
つＳｉ５１を基板に用い、これを表面酸化して膜厚２５
００ÅのＳｉＯ2 ５２を形成した。マスク−パターニン
グして基板中央に凸部ＳｉＯ2 膜を作製した。次に、得
られた凸部をＣＶＤ法により膜厚４５００ÅのＳｉ５１
のポリクリスタルを形成し、さらに８００℃に加熱しな
がら厚み２０００ÅのＴｉＮ５３のバリア層を作製し
た。この上に、実施の形態２で作製された上部電極５
６，強誘電体５５，下部電極５４からなる構造の強誘電
体素子を形成することで、強誘電体メモリーセルを得
た。得られた強誘電体メモリーセルは、強誘電体素子の
上部電極から下部電極へ、または下部電極から上部電極
へ抗電界以上の電圧を印加することで、印加方向に極性
の向いた残留分極を得た。この残留分極の向きをそれぞ
れ“０”または“１”の状態に対応させることにより書
き込みが、また抗電界より小さな電圧を印加すること
で、分極の極性の向きを判断して、“０”または“１”
の読み込みができる。そして、得られた強誘電体メモリ
ーセルは、ソース部とドレイン部間の電流を検出するこ
とで、“０”または“１”を判別できるメモリーセルで
ある。
【００５９】（実施の形態６）図６は、本発明にかかる
強誘電体メモリーセルの断面図であり、作製方法を以下
に示す。まず、ソース部６７およびドレイン部６８を持
つＳｉ６１を基板に用い、これを表面酸化して膜厚２５
０ÅのＳｉＯ2 ６２を形成した。マスク−パターニング
して基板中央に凸部ＳｉＯ2 膜を作製した。次に、得ら
れた凸部をCVD法により膜厚４５００ÅのＳｉ６１のポ
リクリスタルを形成し、さらに表面酸化して膜厚２５０
ÅのＳｉＯ2 ６２を形成してＭＯＳ部トランジスタを作
製した。得られた半導体ＭＯＳ部に対抗したキャパシタ
ー部に、まず８００℃に加熱しながら厚み２０００Åの
ＴｉＮ６３のバリア層を作製した。この上に、実施の形
態２で作製された上部電極６６，強誘電体６５，下部電
極６４からなる構造の強誘電体素子を形成することで、
強誘電体メモリーセルを得た。得られた強誘電体メモリ
ーセルは、実施の形態７と同様に抗電界以上の電圧で得
られた強誘電体のヒステリシスを蓄積電化容量の変化で
検出できるメモリーセルである。
強誘電体メモリーセルの断面図であり、作製方法を以下
に示す。まず、ソース部６７およびドレイン部６８を持
つＳｉ６１を基板に用い、これを表面酸化して膜厚２５
０ÅのＳｉＯ2 ６２を形成した。マスク−パターニング
して基板中央に凸部ＳｉＯ2 膜を作製した。次に、得ら
れた凸部をCVD法により膜厚４５００ÅのＳｉ６１のポ
リクリスタルを形成し、さらに表面酸化して膜厚２５０
ÅのＳｉＯ2 ６２を形成してＭＯＳ部トランジスタを作
製した。得られた半導体ＭＯＳ部に対抗したキャパシタ
ー部に、まず８００℃に加熱しながら厚み２０００Åの
ＴｉＮ６３のバリア層を作製した。この上に、実施の形
態２で作製された上部電極６６，強誘電体６５，下部電
極６４からなる構造の強誘電体素子を形成することで、
強誘電体メモリーセルを得た。得られた強誘電体メモリ
ーセルは、実施の形態７と同様に抗電界以上の電圧で得
られた強誘電体のヒステリシスを蓄積電化容量の変化で
検出できるメモリーセルである。
【００６０】（実施の形態７）図７は、本発明にかかる
高温超電導体のマグネット図であり、作製方法を以下に
示す。実施の形態３で得られた無配向なＡｇ基板／ｃ軸
配向した導電性酸化物ＲｕＯ2／ｃ軸配向した高温超電
導体Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7 薄膜を巻取ることで超電導コイ
ルとした。Ａｇ基板の裏面には絶縁体のＳｉＯ2 粉末を
塗布している。７７Ｋにおける発生磁場は１Ｔを超える
値をホール素子を用いた測定で得られた。
高温超電導体のマグネット図であり、作製方法を以下に
示す。実施の形態３で得られた無配向なＡｇ基板／ｃ軸
配向した導電性酸化物ＲｕＯ2／ｃ軸配向した高温超電
導体Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7 薄膜を巻取ることで超電導コイ
ルとした。Ａｇ基板の裏面には絶縁体のＳｉＯ2 粉末を
塗布している。７７Ｋにおける発生磁場は１Ｔを超える
値をホール素子を用いた測定で得られた。
【００６１】
【発明の効果】以上のように、無配向な基板上に各々の
格子定数の差が２％以上の２種類以上の物質の組み合わ
せによる多層薄膜において、特定の面方位で配向してい
る配向制御した多層薄膜を提供することができた。これ
は、多層薄膜の形成において、イオンビーム，レーザ
光，Ｘ線を基板表面に対して照射角度３０〜６０度の範
囲で照射することで原子の配列を行い、配向性を制御す
ることができた。
格子定数の差が２％以上の２種類以上の物質の組み合わ
せによる多層薄膜において、特定の面方位で配向してい
る配向制御した多層薄膜を提供することができた。これ
は、多層薄膜の形成において、イオンビーム，レーザ
光，Ｘ線を基板表面に対して照射角度３０〜６０度の範
囲で照射することで原子の配列を行い、配向性を制御す
ることができた。
【００６２】また、無配向なシリコン基板上に集積度の
高い強誘電体素子あるいは高誘電体素子を得るために、
格子定数の差が２％以上の下部電極薄膜，強誘電体薄膜
あるいは高誘電体薄膜，上部電極薄膜の組み合わせで配
向制御した高品質な強誘電体素子あるいは高誘電体素子
を提供することができた。
高い強誘電体素子あるいは高誘電体素子を得るために、
格子定数の差が２％以上の下部電極薄膜，強誘電体薄膜
あるいは高誘電体薄膜，上部電極薄膜の組み合わせで配
向制御した高品質な強誘電体素子あるいは高誘電体素子
を提供することができた。
【００６３】さらに、無配向な金属基板上に高い臨界電
流密度を持つ超電導線材を得るために、格子定数の差が
２％以上の金属，導電性酸化物薄膜，高温超電導体薄膜
の組み合わせで配向制御した高温超電導線材を提供する
ことができた。
流密度を持つ超電導線材を得るために、格子定数の差が
２％以上の金属，導電性酸化物薄膜，高温超電導体薄膜
の組み合わせで配向制御した高温超電導線材を提供する
ことができた。
【００６４】以上、上記強誘電体素子，高誘電体素子を
半導体トランジスタ構造および半導体ＭＯＳ構造に組み
込むことで、読み出しおよび書き込みを検出する強誘電
体メモリセルおよび高誘電体メモリセルを実現できるだ
けでなく、高温超電導線材を巻線することで得られる超
電導マグネットへの応用を図れる効果がある。
半導体トランジスタ構造および半導体ＭＯＳ構造に組み
込むことで、読み出しおよび書き込みを検出する強誘電
体メモリセルおよび高誘電体メモリセルを実現できるだ
けでなく、高温超電導線材を巻線することで得られる超
電導マグネットへの応用を図れる効果がある。
【図１】本発明の高誘電体素子の断面図である。
【図２】本発明の強誘電体素子の断面図である。
【図３】本発明の高温超電導線材の断面図である。
【図４】本発明の多層薄膜の照射角度と配向性を示す模
式図である。
式図である。
【図５】本発明の強誘電体メモリーを示す断面図であ
る。
る。
【図６】本発明の強誘電体メモリーを示す断面図であ
る。
る。
【図７】本発明の高温超電導コイルを示す図である。
１１，２１，５１，６１…Ｓｉ、１２，２２，５２，６
２…ＳｉＯ2 、１３，２３，５３，６３…ＴｉＮ、１
４，２４，５４，６４…下部電極、１５…高誘電体、１
６，２６，５６，６６…上部電極、２５，５５，６５…
強誘電体、３１…無配向な金属、３２…導電性酸化物、
３３…高温超電導体、５７，６７…ソース部、５８，６
８…ドレイン部、６９…金属層。
２…ＳｉＯ2 、１３，２３，５３，６３…ＴｉＮ、１
４，２４，５４，６４…下部電極、１５…高誘電体、１
６，２６，５６，６６…上部電極、２５，５５，６５…
強誘電体、３１…無配向な金属、３２…導電性酸化物、
３３…高温超電導体、５７，６７…ソース部、５８，６
８…ドレイン部、６９…金属層。
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 Ｈ０１Ｆ 6/00 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｚ Ｈ０１Ｌ 21/203 21/31 Ｃ 21/31 21/316 Ｘ 21/316 27/10 ４５１ 27/04 39/02 ＺＡＡＤ 21/822 39/24 ＺＡＡＤ 27/10 ４５１ 21/205 27/108 Ｈ０１Ｆ 7/22 Ｃ 21/8242 Ｈ０１Ｌ 27/04 Ｃ 21/8247 27/10 ６５１ 29/788 29/78 ３７１ 29/792 39/02 ＺＡＡ 39/24 ＺＡＡ // Ｈ０１Ｌ 21/205 (72)発明者 前田 邦裕 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 高橋 研 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (13)
- 【請求項１】無配向な基板上に形成される格子定数の不
整合が２％以上の２種以上の物質の組み合わせによる多
層薄膜において、前記物質が特定の面方位で配向してい
ることを特徴とする配向制御した多層薄膜。 - 【請求項２】請求項１に記載の２種以上の物質が、下部
電極薄膜，強誘電体薄膜，上部電極薄膜の組み合わせで
あることを特徴とする配向制御した強誘電体素子。 - 【請求項３】請求項１に記載の２種以上の物質が、下部
電極薄膜，高誘電体薄膜，上部電極薄膜の組み合わせで
あることを特徴とする配向制御した高誘電体素子。 - 【請求項４】請求項１に記載の２種以上の物質が、導電
性酸化物薄膜，高温超電導薄膜の組み合わせであること
を特徴とする配向制御した高温超電導線材。 - 【請求項５】配向制御した多層薄膜が、イオンビーム，
レーザ光あるいはＸ線を基板表面に対して照射角度３０
ないし６０度以内で照射しながら作製することを特徴と
する配向制御した多層薄膜の製造方法。 - 【請求項６】請求項５に記載の製造方法が、イオンビー
ム源，レーザ光源あるいはＸ線源を具備したスパッタリ
ング装置，イオンビームスパッタリング装置，レーザ蒸
着装置，ＭＢＥ装置，ＭＯＣＶＤ装置で作製されること
を特徴とする配向制御した多層薄膜の製造方法。 - 【請求項７】請求項２に記載の強誘電体薄膜がＰｂ(Ｚ
ｒ1-xＴｉx)Ｏ3， （ＡＯ)2(Ｂy-1Ｃy
Ｏ3y+1)2(但し、Ａ＝Ｔｌ，Ｈｇ，Ｐｂ，Ｂｉ，希土類
元素；Ｂ＝Ｂｉ，Ｐｂ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａからなる少な
くとも１種以上；Ｃ＝Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｚｒからなる１種以上；ｙ＝２，３，
４，５）からなる群から選択される１種であることを特
徴とする強誘電体薄膜。 - 【請求項８】請求項３に記載の高誘電体薄膜が、Ｔａ2
Ｏ5，（Ｂａ1-xＳｒx)ＴｉＯ3，Ｐｂ(Ｚｒ1-xＴｉx)Ｏ
3 からなる群から選択される１種であることを特徴とす
る高誘電体薄膜。 - 【請求項９】請求項４に記載の高温超電導薄膜が、ペロ
ブスカイト構造のＡＢＯ3 でＡサイトにＣｕ／(Ｙ，Ｔ
ｌ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｈｇから選んだ少なくとも１つ以上を
含む)、ＢサイトにＢａ，Ｓｒ，Ｃａから選んだ少なく
とも１つ以上を含むことを特徴とする高温超電導薄膜。 - 【請求項１０】請求項２に記載の強誘電体素子が、半導
体電界効果トランジスタのゲート上に形成されているこ
とを特徴とする強誘電体メモリーセル。 - 【請求項１１】請求項２に記載の強誘電体素子が、半導
体ＭＯＳ部のキャパシターとして形成されていることを
特徴とする強誘電体メモリーセル。 - 【請求項１２】請求項３に記載の高誘電体素子が、請求
項１０あるいは１１に記載の半導体電界効果トランジス
タのゲート上あるいは半導体ＭＯＳ部のキャパシターと
して形成されていることを特徴とする高誘電体メモリー
セル。 - 【請求項１３】請求項４に記載の超電導線材をコイル状
に巻線することにより作製された超電導マグネットと該
超電導マグネットを低温冷媒中に浸漬して収納するクラ
イオスタットとを備えたことを特徴とする超電導マグネ
ット装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8172045A JPH1017395A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 配向制御した多層薄膜とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8172045A JPH1017395A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 配向制御した多層薄膜とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1017395A true JPH1017395A (ja) | 1998-01-20 |
Family
ID=15934521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8172045A Pending JPH1017395A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 配向制御した多層薄膜とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1017395A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999066558A1 (fr) * | 1998-06-19 | 1999-12-23 | Hitachi, Ltd. | Dispositif a semiconducteur et son procede de production |
| WO2004057925A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Ifire Technology Corp. | Aluminum nitride passivated phosphors for electroluminescent displays |
| WO2004077563A1 (ja) * | 2003-02-26 | 2004-09-10 | Tdk Corporation | 電極層および誘電体層を含む積層体ユニット |
| KR20170028837A (ko) * | 2015-09-04 | 2017-03-14 | 한국전기연구원 | 스마트 인슐레이션을 구비하는 고온 초전도 코일, 그에 사용되는 고온 초전도 선재 및 그 제조방법 |
| KR20180027243A (ko) * | 2016-09-06 | 2018-03-14 | 한국전기연구원 | 낮은 안정화 모재 비율을 갖는 저온 초전도 선재, 이를 포함하는 초전도 코일 |
-
1996
- 1996-07-02 JP JP8172045A patent/JPH1017395A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999066558A1 (fr) * | 1998-06-19 | 1999-12-23 | Hitachi, Ltd. | Dispositif a semiconducteur et son procede de production |
| US6713343B2 (en) | 1998-06-19 | 2004-03-30 | Hitachi, Ltd. | Method of forming a semiconductor device with a capacitor including a polycrystalline tantalum oxide film dielectric |
| WO2004057925A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-07-08 | Ifire Technology Corp. | Aluminum nitride passivated phosphors for electroluminescent displays |
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| KR20170028837A (ko) * | 2015-09-04 | 2017-03-14 | 한국전기연구원 | 스마트 인슐레이션을 구비하는 고온 초전도 코일, 그에 사용되는 고온 초전도 선재 및 그 제조방법 |
| CN107949890A (zh) * | 2015-09-04 | 2018-04-20 | 韩国电气硏究院 | 具有优异绝缘性的高温超导线圈、其使用的高温超导导线及其制造方法 |
| JP2018532262A (ja) * | 2015-09-04 | 2018-11-01 | コリア エレクトロテクノロジー リサーチ インスティテュートＫｏｒｅａ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ | スマートインシュレーションを備えた高温超電導コイル、それに用いられる高温超電導線材、及びその製造方法 |
| EP3346475A4 (en) * | 2015-09-04 | 2019-04-03 | Korea Electro Technology Research Institute | HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTING COIL HAVING INTELLIGENT ISOLATION, HIGH TEMPERATURE SUPERCONDUCTING WIRE USED THEREFOR, AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME |
| US10861626B2 (en) | 2015-09-04 | 2020-12-08 | Korea Electrotechnology Research Institute | High-temperature superconducting coil having smart insulation, high-temperature superconducting wire used therefor, and manufacturing method therefor |
| KR20180027243A (ko) * | 2016-09-06 | 2018-03-14 | 한국전기연구원 | 낮은 안정화 모재 비율을 갖는 저온 초전도 선재, 이를 포함하는 초전도 코일 |
| CN109643594A (zh) * | 2016-09-06 | 2019-04-16 | 韩国电气研究院 | 具有低稳定化母材比率的低温超导线材及包括该线材的超导线圈 |
| US10629332B2 (en) | 2016-09-06 | 2020-04-21 | Korea Electrotechnology Research Institute | Low-temperature superconducting wire having low stabilizing matrix ratio, and superconducting coil having same |
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