JPS63114961A - 酸化物薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化物薄膜の製造方法Info
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- JPS63114961A JPS63114961A JP26127586A JP26127586A JPS63114961A JP S63114961 A JPS63114961 A JP S63114961A JP 26127586 A JP26127586 A JP 26127586A JP 26127586 A JP26127586 A JP 26127586A JP S63114961 A JPS63114961 A JP S63114961A
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Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は各種酸化物薄膜、特に機能材料として用いられ
る結晶性の良い酸化物薄膜の製造方法に関したものであ
る。
る結晶性の良い酸化物薄膜の製造方法に関したものであ
る。
従来の技術
酸化物薄膜は各種デバイスの基本材料として広く用いら
れているが、その中でも最近特にペロプスカイト型結晶
等の強誘電性酸化物の薄膜が、種々の機能を示す新デバ
イスの構成材料として注目されている。
れているが、その中でも最近特にペロプスカイト型結晶
等の強誘電性酸化物の薄膜が、種々の機能を示す新デバ
イスの構成材料として注目されている。
しかし酸化物薄膜の作製は、一般の化合物や合金膜の作
製に比べて酸素の取り込み量の制御が難しくやっかいで
ある。従来の酸化物薄膜の作製法としては、１０〜１０
ＴＯｒｒの酸素雰囲気中で酸化物あるいは被酸化元
素の真空蒸着を行うという方法があった。また最近特に
よく用いられているのは反応性スパッタリング法であり
、その概略図を第３図に示す。陽極に基板１１を置き陰
極を酸化物あるいは被酸化元素のターゲット３１として
、真空排気口１５より排気した後ガス導入口２３より酸
素と不活性ガスの混合ガスを導入し、高圧電源３２によ
り放電を起こさせる。その結果、ターゲット３１の酸化
物薄膜を基板１１に作製することが出来る。（例えば、
早用茂、和佐清孝「薄膜化技術」、（昭５７．１２．１
）、共立出版、Ｐ、１４８） 発明が解決しようとする問題点 しかしこの方法で機能性薄膜等の結晶化酸化物薄膜を作
る場合、結晶性の良いものを得るにはかなり基板温度を
上げる必要があった。例えばペロプスカイト結晶構造の
酸化物薄膜を作るためには基板温度を６００〜８００
’Ｃにして成膜するが、それでも薄膜の結晶性が十分で
ない場合が多い。
製に比べて酸素の取り込み量の制御が難しくやっかいで
ある。従来の酸化物薄膜の作製法としては、１０〜１０
ＴＯｒｒの酸素雰囲気中で酸化物あるいは被酸化元
素の真空蒸着を行うという方法があった。また最近特に
よく用いられているのは反応性スパッタリング法であり
、その概略図を第３図に示す。陽極に基板１１を置き陰
極を酸化物あるいは被酸化元素のターゲット３１として
、真空排気口１５より排気した後ガス導入口２３より酸
素と不活性ガスの混合ガスを導入し、高圧電源３２によ
り放電を起こさせる。その結果、ターゲット３１の酸化
物薄膜を基板１１に作製することが出来る。（例えば、
早用茂、和佐清孝「薄膜化技術」、（昭５７．１２．１
）、共立出版、Ｐ、１４８） 発明が解決しようとする問題点 しかしこの方法で機能性薄膜等の結晶化酸化物薄膜を作
る場合、結晶性の良いものを得るにはかなり基板温度を
上げる必要があった。例えばペロプスカイト結晶構造の
酸化物薄膜を作るためには基板温度を６００〜８００
’Ｃにして成膜するが、それでも薄膜の結晶性が十分で
ない場合が多い。
またこのような高温で成膜するためには基板加熱機構が
複雑になり取り扱いに細心の注意を要するという問題の
他に、薄膜と基板あるいは下地層との拡散が起こるとい
った不都合な点も出てくる。
複雑になり取り扱いに細心の注意を要するという問題の
他に、薄膜と基板あるいは下地層との拡散が起こるとい
った不都合な点も出てくる。
問題点を解決するための手段
以上の問題点を解決する本発明の酸化物薄膜の作製方法
は、酸素イオンビームまたは前記イオンを電気的に中和
したビームを基板に照射しつつ、被酸化元素を基板に蒸
着させて成膜するというものである。
は、酸素イオンビームまたは前記イオンを電気的に中和
したビームを基板に照射しつつ、被酸化元素を基板に蒸
着させて成膜するというものである。
作用
上記手段により薄膜を作製すると、基板温度をそれ程高
くしなくても結晶性の良い酸化物薄膜が得られるという
本発明者等の発見に基づいて本発明は成された。この場
合なぜ基板温度が低くても良質の酸化物薄膜が得られる
かについては明確な解析はされてないが、おそらく酸素
イオンビームあるいは中性酸素ビームの持つ運動エネル
ギーが基板上で酸化反応に働いて、結晶性が良くなるの
ではないかと思われる。またこの方法では被酸化元素の
蒸発速度が速くても十分酸化させることが可能であるの
で、従来に比べて非常に堆積速度の速い酸化物薄膜の成
膜が行えるという利点も合わせ持つ。
くしなくても結晶性の良い酸化物薄膜が得られるという
本発明者等の発見に基づいて本発明は成された。この場
合なぜ基板温度が低くても良質の酸化物薄膜が得られる
かについては明確な解析はされてないが、おそらく酸素
イオンビームあるいは中性酸素ビームの持つ運動エネル
ギーが基板上で酸化反応に働いて、結晶性が良くなるの
ではないかと思われる。またこの方法では被酸化元素の
蒸発速度が速くても十分酸化させることが可能であるの
で、従来に比べて非常に堆積速度の速い酸化物薄膜の成
膜が行えるという利点も合わせ持つ。
実施例
本発明の内容のより深い理解のために、以下具体的な実
施例により本発明を説明する。
施例により本発明を説明する。
（実施例１）
第１図は本発明の一実施例における薄膜製造方法の概観
図である。基板１１として石英ガラス基板があり、これ
に向かい合ってタンクルメタルの電子ビーム蒸発源１２
と酸素イオンビーム源１３が設置されている。チャンバ
ー１４内を真空排気口１６より１ｏ−”ｒｏｒｒの真空
度に排気した後、酸素ガスを導入口１６よりイオンビー
ム源１３に導入してイオン化させ、その酸素イオンビー
ムを基板１１に照射する。またこれと同時に電子ビーム
蒸発源１２を点火して、タンタル元素を蒸発させる。こ
の際イオン源への酸素供給量を１ｏ ｃｃ／ｗｉｎ。
図である。基板１１として石英ガラス基板があり、これ
に向かい合ってタンクルメタルの電子ビーム蒸発源１２
と酸素イオンビーム源１３が設置されている。チャンバ
ー１４内を真空排気口１６より１ｏ−”ｒｏｒｒの真空
度に排気した後、酸素ガスを導入口１６よりイオンビー
ム源１３に導入してイオン化させ、その酸素イオンビー
ムを基板１１に照射する。またこれと同時に電子ビーム
蒸発源１２を点火して、タンタル元素を蒸発させる。こ
の際イオン源への酸素供給量を１ｏ ｃｃ／ｗｉｎ。
電ビーム蒸発源のエミッション電流を５０ ｍＡとして
成膜を行うと、基板１１上にａ軸配向した結晶化Ｔａ２
０５薄膜を約１μｍ ／ｈ ｒのレートで常温で作製す
ることが出来た。従来技術、すなわち反応性スパッタリ
ングによる方法では基板温度を３５０’Ｃ程度に上げな
ければ結晶化Ｔ２Ｌ２０５膜は出来ず、またレートも約
０．２μｍ／ｈ ｒと低いことを考えると、本発明は圧
電特性等に優れたＴａ、、０５配向結晶膜を作るのに適
していると言える。
成膜を行うと、基板１１上にａ軸配向した結晶化Ｔａ２
０５薄膜を約１μｍ ／ｈ ｒのレートで常温で作製す
ることが出来た。従来技術、すなわち反応性スパッタリ
ングによる方法では基板温度を３５０’Ｃ程度に上げな
ければ結晶化Ｔ２Ｌ２０５膜は出来ず、またレートも約
０．２μｍ／ｈ ｒと低いことを考えると、本発明は圧
電特性等に優れたＴａ、、０５配向結晶膜を作るのに適
していると言える。
（実施例２）
第２図は本発明の他の実施例を示しており、この実施例
ではサン１４フ０面基板１１に向かい合って酸素イオン
ビーム源１３と鉛メタルおよびチタニウムメタルの陰極
スパッタリングターゲット２１．２２が設置されている
。チャンバー１４内を真空排気口１６より真空ポンプで
１０ ＴＯｒｒ以下に排気した後ガス導入口２３より
アルゴンガスを３Ｘ１０ ＴＯｒｒの真空度になるま
で導入し、また酸素イオン源１３にも導入口１６より酸
素ガスを１０ｃｃ／ｗｉｎ 導入して酸素イオンビーム
を基板１１に照射する。これと同時に鉛ターゲ７）２１
に電源２４で１５Ｗの放電電力を、またチタニウムター
ゲット２２には電源２５でｓｏＷの放電電力を入力して
スパッタリング蒸着を行った。
ではサン１４フ０面基板１１に向かい合って酸素イオン
ビーム源１３と鉛メタルおよびチタニウムメタルの陰極
スパッタリングターゲット２１．２２が設置されている
。チャンバー１４内を真空排気口１６より真空ポンプで
１０ ＴＯｒｒ以下に排気した後ガス導入口２３より
アルゴンガスを３Ｘ１０ ＴＯｒｒの真空度になるま
で導入し、また酸素イオン源１３にも導入口１６より酸
素ガスを１０ｃｃ／ｗｉｎ 導入して酸素イオンビーム
を基板１１に照射する。これと同時に鉛ターゲ７）２１
に電源２４で１５Ｗの放電電力を、またチタニウムター
ゲット２２には電源２５でｓｏＷの放電電力を入力して
スパッタリング蒸着を行った。
この際のチャ／パー内のガス圧において酸素イオンの平
均自由行程は数α程度であり、イオン源と基板間距離を
数百のオーダにしておけばビームの散乱はあまり問題に
ならない。またスパッタリングターゲットはターゲット
下部に永久磁石を設置したマグネトロンターゲットにし
ておくと、１０’Ｔｏｒｒ台の真空度でも放電可能であ
る。基板温度２００ ’Ｃのもとで成膜すると、約１μ
ｍ／ｈ ｒのレートでペロプスカイト型結晶構造の強誘
電体ＰｂＴｉ０．の良質な１１１面エピタキシャル薄膜
が作製出来た。従来方法ではこの種のペロプスカイト薄
膜は７００ ’Ｃ程度の高温にしないと作製出来ないも
のであり、本発明の方法によシ低温成膜が可能となった
。
均自由行程は数α程度であり、イオン源と基板間距離を
数百のオーダにしておけばビームの散乱はあまり問題に
ならない。またスパッタリングターゲットはターゲット
下部に永久磁石を設置したマグネトロンターゲットにし
ておくと、１０’Ｔｏｒｒ台の真空度でも放電可能であ
る。基板温度２００ ’Ｃのもとで成膜すると、約１μ
ｍ／ｈ ｒのレートでペロプスカイト型結晶構造の強誘
電体ＰｂＴｉ０．の良質な１１１面エピタキシャル薄膜
が作製出来た。従来方法ではこの種のペロプスカイト薄
膜は７００ ’Ｃ程度の高温にしないと作製出来ないも
のであり、本発明の方法によシ低温成膜が可能となった
。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明の製造方法では良質の酸
化物薄膜、特に種々の特性に優れたベロゲスカイト結晶
構造の酸化物薄膜を低温でも結晶性良く作製することが
出来、また形成速度も従来方法より速くすることが可能
で、本発明の工業的価値は高い。
化物薄膜、特に種々の特性に優れたベロゲスカイト結晶
構造の酸化物薄膜を低温でも結晶性良く作製することが
出来、また形成速度も従来方法より速くすることが可能
で、本発明の工業的価値は高い。
第１図は本発明の第１の実施例におけるＴａ２０５薄膜
作製の概観図、第２図は本発明の第２の実施例における
ＰｂＴｉＯ３薄膜作製の概観図、第３図は従来方法にお
ける酸化物薄膜作製の概観図である０ １１・・・・・・基板、１２・・・・・・タンタル電子
ビーム蒸発源、１３・・・・・・酸素イオンビーム源、
１４・・・・・・チャンバー、１５・・・・・・真空排
気口、１６・・・・・・酸素ガス導入口、２１・・・・
・・鉛スパッタリングターゲット、２２・・・・・・チ
タニウムスパッタリングターゲット、２３・・・・・・
スパッタリングガス導入口、２４・・山・鉛スパッタ電
源１．２５・・・・・・チタニウムスパッタ電源、３１
・・・・・−，１，バッタリングターゲット、３２・・
山・スパッタ電源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／／
−−−泡板 ／２−一一タンタ几虜配答ビー人斉発源１３−−一頷衆
イオンビーム源 第１図 ↑７６ ｎ−−一幕Ｊ阪 １３−一一椰Ｃ咳イオンビーム９刊 ２１−−−金８レリ幻Ｚタリ）クターケし上２２−−−
手タニウム又ぺ叉タリング ターゲット 第２図
作製の概観図、第２図は本発明の第２の実施例における
ＰｂＴｉＯ３薄膜作製の概観図、第３図は従来方法にお
ける酸化物薄膜作製の概観図である０ １１・・・・・・基板、１２・・・・・・タンタル電子
ビーム蒸発源、１３・・・・・・酸素イオンビーム源、
１４・・・・・・チャンバー、１５・・・・・・真空排
気口、１６・・・・・・酸素ガス導入口、２１・・・・
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タニウムスパッタリングターゲット、２３・・・・・・
スパッタリングガス導入口、２４・・山・鉛スパッタ電
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・・・・・−，１，バッタリングターゲット、３２・・
山・スパッタ電源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名／／
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イオンビーム源 第１図 ↑７６ ｎ−−一幕Ｊ阪 １３−一一椰Ｃ咳イオンビーム９刊 ２１−−−金８レリ幻Ｚタリ）クターケし上２２−−−
手タニウム又ぺ叉タリング ターゲット 第２図
Claims (2)
- （１）酸素イオンビームまたは前記酸素イオンを電気的
に中和したビームを基板に照射しつつ、被酸化元素を前
記基板に蒸着させて成膜することを特徴とする酸化物薄
膜の製造方法。 - （２）酸化物がペロブスカイト型結晶構造を有する材料
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の酸
化物薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26127586A JPS63114961A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 酸化物薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26127586A JPS63114961A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 酸化物薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63114961A true JPS63114961A (ja) | 1988-05-19 |
Family
ID=17359556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26127586A Pending JPS63114961A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 酸化物薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63114961A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02258700A (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-19 | Res Inst For Prod Dev | 強誘電体薄膜及びその製造法 |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP26127586A patent/JPS63114961A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02258700A (ja) * | 1989-03-30 | 1990-10-19 | Res Inst For Prod Dev | 強誘電体薄膜及びその製造法 |
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