JPS616124A - Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜の形成方法 - Google Patents
Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜の形成方法Info
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- JPS616124A JPS616124A JP12209084A JP12209084A JPS616124A JP S616124 A JPS616124 A JP S616124A JP 12209084 A JP12209084 A JP 12209084A JP 12209084 A JP12209084 A JP 12209084A JP S616124 A JPS616124 A JP S616124A
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- bi4ti3o12
- film
- sputtering
- thin film
- thin
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G29/00—Compounds of bismuth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
- C01P2002/77—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by unit-cell parameters, atom positions or structure diagrams
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ト冒ＣＴ （Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃ Ｔ
ｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や光スィッチ等の用途に、材料と
して用いられる可能性をもつＨｉ４Ｔｉｓ ０１！ （
チタン酸ビスマス）薄膜の形成方法に関するものである
。
ｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や光スィッチ等の用途に、材料と
して用いられる可能性をもつＨｉ４Ｔｉｓ ０１！ （
チタン酸ビスマス）薄膜の形成方法に関するものである
。
Ｂｉ４ Ｔｉ３０１２ （チタン酸ビスマス）の単結晶
や薄膜けＦＥＴ、光スィッチ、ティスフ“レイ、メモリ
等に用途の可能性を持っている物質である。この物質の
結晶ケ廿、魚群ｍに属する単斜晶で層状化合物とな９、
Ｃ軸は第１図にみられる如く層に対して垂直である。ま
た、この物１Ｊｆｉは６７５℃以下の温度で強訴重性を
持ち、双極子ベクトルはａ −ｃ面上に存在する。この
双極子の向きが、電界の印加によって変る特性を利用し
て上記の光スィッチ等に使用されている。この時のスイ
ッチング動作には、他の強誘電体には無いしきい電圧が
存在１るので、メモリデバイスとしても適材である。
や薄膜けＦＥＴ、光スィッチ、ティスフ“レイ、メモリ
等に用途の可能性を持っている物質である。この物質の
結晶ケ廿、魚群ｍに属する単斜晶で層状化合物とな９、
Ｃ軸は第１図にみられる如く層に対して垂直である。ま
た、この物１Ｊｆｉは６７５℃以下の温度で強訴重性を
持ち、双極子ベクトルはａ −ｃ面上に存在する。この
双極子の向きが、電界の印加によって変る特性を利用し
て上記の光スィッチ等に使用されている。この時のスイ
ッチング動作には、他の強誘電体には無いしきい電圧が
存在１るので、メモリデバイスとしても適材である。
ｋｖ
しかし、このしきい電圧が６〜４ ／８ｎであるため、
ある程度の厚さを持った結晶ではスイッチング動作のた
めの駆動電圧が高】Ｐぎるという問題があった。そこで
、このＢｉ４Ｔｉｓ Ｏ＋ｚ を薄膜成長させたもの
を用いれは、この問題は解消されることになる。
ある程度の厚さを持った結晶ではスイッチング動作のた
めの駆動電圧が高】Ｐぎるという問題があった。そこで
、このＢｉ４Ｔｉｓ Ｏ＋ｚ を薄膜成長させたもの
を用いれは、この問題は解消されることになる。
Ｂｉ４Ｔｉｓ Ｏ＋ｘを薄膜成長させる方法は、一般的
には蒸着法、スパッタ法が採用される。しかし、Ｂ １
４Ｔｊ３０１２組成中のＢｉ＜ Ｔｉｓ Ｏｎ 組成中
のＢｉ２Ｏ３け融点が低く、かつ蒸気圧も高いことから
、−足組成比を持つ均質物質を蒸着法で生成させること
は困難である。捷だ、スパッタ法では、ＲＦ（Ｒａｄｉ
。
には蒸着法、スパッタ法が採用される。しかし、Ｂ １
４Ｔｊ３０１２組成中のＢｉ＜ Ｔｉｓ Ｏｎ 組成中
のＢｉ２Ｏ３け融点が低く、かつ蒸気圧も高いことから
、−足組成比を持つ均質物質を蒸着法で生成させること
は困難である。捷だ、スパッタ法では、ＲＦ（Ｒａｄｉ
。
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）、ダイオード（２極）スパッタ法
を用いた例が提案されているけれども、この方法では膜
生成速度が遅く、併もＢｉ１０３の不足が問題となり、
ターゲットにけＢｉ４Ｔｉ３Ｏ１２＋ Ｂｉ２Ｏ３かあ
るいはＢｊ＋ｚ Ｔｉ Ｏｚｏを余分に含有する組成比
のものを使用するが、その割合及びスパッタ条件が確立
さハておらず、従ってＢｉ４Ｔｉｘ Ｏｎの組成比のみ
からなる薄膜で均質なものを得ることは不用能であった
。
を用いた例が提案されているけれども、この方法では膜
生成速度が遅く、併もＢｉ１０３の不足が問題となり、
ターゲットにけＢｉ４Ｔｉ３Ｏ１２＋ Ｂｉ２Ｏ３かあ
るいはＢｊ＋ｚ Ｔｉ Ｏｚｏを余分に含有する組成比
のものを使用するが、その割合及びスパッタ条件が確立
さハておらず、従ってＢｉ４Ｔｉｘ Ｏｎの組成比のみ
からなる薄膜で均質なものを得ることは不用能であった
。
本発明は、上記従来方法においてＢｉ４ Ｔｊ３Ｏ１２
薄膜の組成比の純度が高くかつ均質なものが得られず、
かつ膜生成速度が遅いという問題を解決するためになさ
れたものである。
薄膜の組成比の純度が高くかつ均質なものが得られず、
かつ膜生成速度が遅いという問題を解決するためになさ
れたものである。
本発明においては、上記従来方法の問題点を解決するた
めに、失すターゲット物質としてＢｉ４Ｔｉ３０＋２６
０〜８０ （ＭＥ量％ ）、Ｂｊ１２ Ｔｉ Ｏｚｏ
４０〜２０（重量）％を含有する焼結体を用い、雰囲気
ガスとしてＡｒ４０〜６０（容量）％、０２６０〜４０
（容量）チを用い、圧力０．６７〜１．３３Ｐａ （０
，５ｘ１０２〜ｌＸ１０２Ｔｏｒｒ）で基板上にスパッ
タリングするものであって、スパッタリングの方法とし
てはプレチーマグネトロン法、ＲＦダイオード（２極）
法のいずれもが適用される。
めに、失すターゲット物質としてＢｉ４Ｔｉ３０＋２６
０〜８０ （ＭＥ量％ ）、Ｂｊ１２ Ｔｉ Ｏｚｏ
４０〜２０（重量）％を含有する焼結体を用い、雰囲気
ガスとしてＡｒ４０〜６０（容量）％、０２６０〜４０
（容量）チを用い、圧力０．６７〜１．３３Ｐａ （０
，５ｘ１０２〜ｌＸ１０２Ｔｏｒｒ）で基板上にスパッ
タリングするものであって、スパッタリングの方法とし
てはプレチーマグネトロン法、ＲＦダイオード（２極）
法のいずれもが適用される。
また、基＆にけ非晶質体例えば石英ガラスを用いればよ
く、基板温度は５８０〜７５０℃である。
く、基板温度は５８０〜７５０℃である。
さらＫ、スパッタリングの出力Ｖｉ１〜４Ｗ／、、時間
は略６ｈである。
は略６ｈである。
本発明においては上記の手段により従来方法の欠点を解
決して、Ｂｉ４Ｔｉｓ Ｏ＋ｚの組成比の純度が高くか
つ均質々薄膜を効率良く成膜することを可能とする。
決して、Ｂｉ４Ｔｉｓ Ｏ＋ｚの組成比の純度が高くか
つ均質々薄膜を効率良く成膜することを可能とする。
しかして、本発明においてターゲットの組成をＢｉ４Ｆ
ｉｓ Ｏｕ ６０〜８０（重量）％、Ｂｉ＋ｘ Ｔｉ
Ｏｚ。
ｉｓ Ｏｕ ６０〜８０（重量）％、Ｂｉ＋ｘ Ｔｉ
Ｏｚ。
４０〜２０（重量）チとした理由は、Ｂｉ１２ Ｔｉ
０２０がこの上限を超えるとビスマスの多い結晶か生じ
てしまい、１だ下限未満ではチタンの多い結晶が生じて
し甘うからである。
０２０がこの上限を超えるとビスマスの多い結晶か生じ
てしまい、１だ下限未満ではチタンの多い結晶が生じて
し甘うからである。
オた、雰囲気ガスをＡｒ ４０〜６０（容量）％、０．
６０〜４０（容量）％とじた理由は、０２がこの上限を
超えると膜生成速度が遅くなり、Ａｒがこの上限を超え
ると緻密な薄膜を得ることができず、前記スイッチング
等の効率の低下を生する。
６０〜４０（容量）％とじた理由は、０２がこの上限を
超えると膜生成速度が遅くなり、Ａｒがこの上限を超え
ると緻密な薄膜を得ることができず、前記スイッチング
等の効率の低下を生する。
さらに、圧力を０．６７〜１．３３ Ｐａとした理由は
スパッタに寄与するＡｒが多くなシ、不均一な薄膜とな
るからであり、寸た下限未満でけＡｒが少く氷・生成速
度が遅くなるからである。
スパッタに寄与するＡｒが多くなシ、不均一な薄膜とな
るからであり、寸た下限未満でけＡｒが少く氷・生成速
度が遅くなるからである。
尚、基板として非結晶質物質例えば透明石英ガラスを用
いることは耐熱性が良く、基板が光を透１局するので、
そのｉｔ光スイッチ素子として使用でき、本発明の効果
向上を図る上で好ましい。
いることは耐熱性が良く、基板が光を透１局するので、
そのｉｔ光スイッチ素子として使用でき、本発明の効果
向上を図る上で好ましい。
次に、本発明の実施例を示す。
（１）実施例−１
スパッタリング方法としてＲＦダイオード（２極）スパ
ッタリング法を用い、次の条件でスパッタリングした。
ッタリング法を用い、次の条件でスパッタリングした。
（１）ターゲット： Ｂｉ４ＴｉｓＯ＋＊ ８０ （
重量）％十Ｂｉ＋２Ｔ１０２６２０ （重量）％の重量
化を持つ組成の焼結セラミック スを用いた。
重量）％十Ｂｉ＋２Ｔ１０２６２０ （重量）％の重量
化を持つ組成の焼結セラミック スを用いた。
叩雰 囲 気：Ａｒ４０〜６０（容ｉｉ ） ％ ＋
Ｏｘ ６０〜４０（容り％ （１１）圧 カニ ０．６７〜１．３３Ｐａ（１
ｖ）基 板：石英ガラス、基板温度５８０〜７５０
℃ （Ｖ）出 カニ１〜４Ｗ／−１時間 ６ｈこの実施
例で採用したＲＦ’ダイオード（２極）スパッタリング
法は、ターゲットと基板間に電界をかけ、強制的にスパ
ッタイオンを基板上へ堆積させるのであるから、蒸着法
に比べてＢｉ２’ｓの飛散が少ない。この実施例による
膜のＸ線回折の結果は第６し１の如くであった。第６図
から明らかなようにＢｊ４Ｔｊｓ Ｏ＋ｘの結晶性の良
い膜が生成され、他の組成比の結晶例えばＢｉ＋ｚ Ｔ
ｉ０２ｏ ｒ Ｂｉｔ Ｔｉｔ ０７ ＋Ｂｈ Ｔｉ
Ｏ＋＋等が混入していないことがわかる。
Ｏｘ ６０〜４０（容り％ （１１）圧 カニ ０．６７〜１．３３Ｐａ（１
ｖ）基 板：石英ガラス、基板温度５８０〜７５０
℃ （Ｖ）出 カニ１〜４Ｗ／−１時間 ６ｈこの実施
例で採用したＲＦ’ダイオード（２極）スパッタリング
法は、ターゲットと基板間に電界をかけ、強制的にスパ
ッタイオンを基板上へ堆積させるのであるから、蒸着法
に比べてＢｉ２’ｓの飛散が少ない。この実施例による
膜のＸ線回折の結果は第６し１の如くであった。第６図
から明らかなようにＢｊ４Ｔｊｓ Ｏ＋ｘの結晶性の良
い膜が生成され、他の組成比の結晶例えばＢｉ＋ｚ Ｔ
ｉ０２ｏ ｒ Ｂｉｔ Ｔｉｔ ０７ ＋Ｂｈ Ｔｉ
Ｏ＋＋等が混入していないことがわかる。
（ロ）％！ 施例−２
スパッタリング方法としてプレナーマダ不トロン（Ｐｌ
ａｎｅｒ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ） スパッタリング
法を用い、陽ｔｉ１仰Ｉに設檻するｓ％石は、ターゲッ
ト表面で磁場が１０−” 〜５Ｘｉｏ−” Ｔ （１０
〜５００ ｇａｕｓｓ）のものを用いた。スパッタリン
グ条件は前記失施例−１と同一であった。このブレカー
マグネトロン法によりスパッタリングすると、第４図に
模式的に示す如く、陽極のターゲット（１１上に磁力線
（２）が発生し、スパッタイオンが有効にとじ込められ
、繰返しターゲットｉｌ＋がスパッタされるので、高速
スパッタが可能となる。この磁場とじ込めの効果は、定
かでないがＢｉ２０３ の揮発を防止するためと考えら
れ、粒子の磁場外への飛散が少ない。また、基板等を昇
温させて薄膜生成させる場合、膜中のＢｉ２０ｇの不足
防止が特にこの方７σ・二では発揮される。
ａｎｅｒ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ） スパッタリング
法を用い、陽ｔｉ１仰Ｉに設檻するｓ％石は、ターゲッ
ト表面で磁場が１０−” 〜５Ｘｉｏ−” Ｔ （１０
〜５００ ｇａｕｓｓ）のものを用いた。スパッタリン
グ条件は前記失施例−１と同一であった。このブレカー
マグネトロン法によりスパッタリングすると、第４図に
模式的に示す如く、陽極のターゲット（１１上に磁力線
（２）が発生し、スパッタイオンが有効にとじ込められ
、繰返しターゲットｉｌ＋がスパッタされるので、高速
スパッタが可能となる。この磁場とじ込めの効果は、定
かでないがＢｉ２０３ の揮発を防止するためと考えら
れ、粒子の磁場外への飛散が少ない。また、基板等を昇
温させて薄膜生成させる場合、膜中のＢｉ２０ｇの不足
防止が特にこの方７σ・二では発揮される。
この実施例による膜生成速度はＩ Ｗ７−で１０７ｕ／
−（Ｉ ｏ ｏλ／−１−）４Ｗ／ｃｄで３２”／ｍ（
３２Ｄ’Ａ／、）であった。これは前記ＲＦダイオード
（２極）スパッタリング法の１ｗ／−で５ ／−（５０
Ａｚ””）であるのと比叔して大きな値である。
−（Ｉ ｏ ｏλ／−１−）４Ｗ／ｃｄで３２”／ｍ（
３２Ｄ’Ａ／、）であった。これは前記ＲＦダイオード
（２極）スパッタリング法の１ｗ／−で５ ／−（５０
Ａｚ””）であるのと比叔して大きな値である。
第２図に時間と膜生成速度のＷ１係を示した。また、こ
の実施例による腔のＸ線回折の結果も前記実施例−１と
略同等であり、他の組成比の結晶例えばＢｉＨＴｊＯｚ
ｏ＋ Ｂｉ２Ｔｌｚ ０７ ｒ Ｂｉ２Ｔｉ４０目
等が混入していないことが確認された。
の実施例による腔のＸ線回折の結果も前記実施例−１と
略同等であり、他の組成比の結晶例えばＢｉＨＴｊＯｚ
ｏ＋ Ｂｉ２Ｔｌｚ ０７ ｒ Ｂｉ２Ｔｉ４０目
等が混入していないことが確認された。
上記実施例−１および実施例−２によって明らかをよう
に、本発明によれば、Ｂｔ４ Ｔｉ３０１！の組成比以
外の組成比の含有量の少ない純度の高い均質な薄膜を、
しかも製膜速度の速い状態で得ることができる。従って
この薄膜はＦＥＴや光スィッチ等の材料としても適用さ
れろものである。
に、本発明によれば、Ｂｔ４ Ｔｉ３０１！の組成比以
外の組成比の含有量の少ない純度の高い均質な薄膜を、
しかも製膜速度の速い状態で得ることができる。従って
この薄膜はＦＥＴや光スィッチ等の材料としても適用さ
れろものである。
第１図Ｆｉ Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２の結晶構造を示す模式
図、第２図はスパッタリングの電力と製膜速度の関係を
示すグラフ、第６図は石英ガラス基板上のＢｔ＜Ｔｊ３
０ｕ薄膜のＸ線回折図である。 第４図は本発明の実施
例−１における基板上の磁力線の根弐図であり、（ａ）
け匍１而、（ｂ）は平面図である。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第１図 粥２図 ； ＢｔＪ１３０１２ ｃｈｅｏ品瑣り 第４図
図、第２図はスパッタリングの電力と製膜速度の関係を
示すグラフ、第６図は石英ガラス基板上のＢｔ＜Ｔｊ３
０ｕ薄膜のＸ線回折図である。 第４図は本発明の実施
例−１における基板上の磁力線の根弐図であり、（ａ）
け匍１而、（ｂ）は平面図である。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第１図 粥２図 ； ＢｔＪ１３０１２ ｃｈｅｏ品瑣り 第４図
Claims (4)
- （１）Ｂｉ＿４Ｔｉ＿３Ｏ＿１＿２６０〜８０（重量）
％、Ｂｉ＿１＿２ＴｉＯ＿２＿００．４〜０．２（重量
）％を含有する焼結体をターゲットし、Ａｒ４０〜６０
（容量）％、Ｏ＿２６０〜４０（容量）％の雰囲気中で
、０．６７〜１．３３Ｐａ（０．５×１０＾−＾２〜１
０＾−＾２Ｔｏｒｒ）の圧力でスパッタリング法により
基板上にＢｉ＿４Ｔｉ＿３Ｏ＿１＿２の薄膜を形成する
ことを特徴とするＢｉ＿４Ｔｉ＿３Ｏ＿１＿２薄膜の形
成方法。 - （２）上記スパッタリング法がプレナ−マグネトロンス
パッタリング法である特許請求の範囲第１項記載のＢｉ
＿４Ｔｉ＿３Ｏ＿１＿２薄膜の形成方法。 - （３）上記スパッタリング法がＲＦダイオード（２極）
スパッタリング法である特許請求の範囲第１項記載のＢ
ｉ＿４Ｔｉ＿３Ｏ＿１＿２薄膜の形成方法。 - （４）上記基板が光透過性非晶質物質から形成されてい
る特許請求の範囲第１項記載のＢｉ＿４Ｔｉ＿３Ｏ＿１
＿２薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12209084A JPS616124A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12209084A JPS616124A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS616124A true JPS616124A (ja) | 1986-01-11 |
Family
ID=14827401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12209084A Pending JPS616124A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS616124A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005001987A (ja) * | 2003-05-21 | 2005-01-06 | Japan Science & Technology Agency | ビスマスを構成元素に含む多元系酸化物単結晶の製造方法 |
-
1984
- 1984-06-15 JP JP12209084A patent/JPS616124A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005001987A (ja) * | 2003-05-21 | 2005-01-06 | Japan Science & Technology Agency | ビスマスを構成元素に含む多元系酸化物単結晶の製造方法 |
| US7442252B2 (en) | 2003-05-21 | 2008-10-28 | Japan Science And Technology Agency | Method for producing single crystal of multi-element oxide single crystal containing bismuth as constituting element |
| JP4612340B2 (ja) * | 2003-05-21 | 2011-01-12 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ビスマスを構成元素に含む多元系酸化物単結晶の製造方法 |
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