JPH02200782A - チタン酸鉛薄膜の形成方法 - Google Patents
チタン酸鉛薄膜の形成方法Info
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- JPH02200782A JPH02200782A JP1021403A JP2140389A JPH02200782A JP H02200782 A JPH02200782 A JP H02200782A JP 1021403 A JP1021403 A JP 1021403A JP 2140389 A JP2140389 A JP 2140389A JP H02200782 A JPH02200782 A JP H02200782A
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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。
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
本発明はチタン酸鉛薄膜の形成力法に関するものである
。
。
従来の技術
チタン酸鉛は優れた焦電特性を有する強誘電体で、薄膜
化することによって各種センサへの応用が試みられてい
る。薄膜化は、一般にスパッタ法で行なわれている。
化することによって各種センサへの応用が試みられてい
る。薄膜化は、一般にスパッタ法で行なわれている。
発明が解決しようとする課題
しかし、スパッタ法で良質のチタン酸鉛薄膜を形成する
には６００°Ｃ程度の温度を必要としていた。
には６００°Ｃ程度の温度を必要としていた。
課題を解決するための手段
本発明は、前記課題を解決するために、反応槽内を排気
した後、前記反応槽内に設置した基体表面にチタンを含
む原料および原子状酸素を供給しつつ、前記基体表面に
光を照射して前記基体表面にＴ ｉ ０２膜を形成する
工程と、前記真空槽内を排気した後、基体表面に鉛を含
む原料および原子状酸素を供給しつつ、前記基体表面に
光を照射して前記基体表面にＰｂＯ膜を形成する工程と
を交互に繰り返してチタン酸鉛薄膜を形成しようという
ものである。
した後、前記反応槽内に設置した基体表面にチタンを含
む原料および原子状酸素を供給しつつ、前記基体表面に
光を照射して前記基体表面にＴ ｉ ０２膜を形成する
工程と、前記真空槽内を排気した後、基体表面に鉛を含
む原料および原子状酸素を供給しつつ、前記基体表面に
光を照射して前記基体表面にＰｂＯ膜を形成する工程と
を交互に繰り返してチタン酸鉛薄膜を形成しようという
ものである。
作用
本発明の特徴は、Ｔｉ０ａ膜の形成とＰｂＯ膜の形成を
光ＣＶＤ法で交互に繰り返すこととＴｉＯ２とＰｂＯの
形成に原子状酸素を用いることである。チタン酸鉛（Ｐ
ｂＴｉＯｓ）は第２図に示した結晶構造かられかるよう
にＴｉｅｓ とＰｂＯの繰り返しによって構成される。
光ＣＶＤ法で交互に繰り返すこととＴｉＯ２とＰｂＯの
形成に原子状酸素を用いることである。チタン酸鉛（Ｐ
ｂＴｉＯｓ）は第２図に示した結晶構造かられかるよう
にＴｉｅｓ とＰｂＯの繰り返しによって構成される。
このＴｌＯ２膜の形成とＰｂＯ膜の形成を一層ずつ交互
に繰り返すことにより良質の単結晶薄膜が形成できる。
に繰り返すことにより良質の単結晶薄膜が形成できる。
本発明ではこのＴｉＣｈ膜の形成とＰｂＯ膜の形成に光
ＣＶＤ法を用いているためスパッタ法に比べ基板温度を
かなり低くおさえることができ、Ｔｘ０２層とＰｂＯ層
との一方層から他方の層への高温による拡散を防ぐこと
ができ、良質な膜を形成できる。また、ＴＩとｐｂの酸
化に原子状酸素を用いているため、酸化反応が基板温度
を上げてなくても（エネルギを与えなくても）容易に行
なわれる。
ＣＶＤ法を用いているためスパッタ法に比べ基板温度を
かなり低くおさえることができ、Ｔｘ０２層とＰｂＯ層
との一方層から他方の層への高温による拡散を防ぐこと
ができ、良質な膜を形成できる。また、ＴＩとｐｂの酸
化に原子状酸素を用いているため、酸化反応が基板温度
を上げてなくても（エネルギを与えなくても）容易に行
なわれる。
実施例
第１図に本発明の一実施例として用いた装置の概略を示
し説明する。
し説明する。
第１図において、１は反応槽、２は真空ポンプ、３は基
板、４はヒータ、５はガス導入口、６はＴｉ Ｃｌｊガ
ス、７はＰｂ（Ｃ２Ｈｓ）イガス、８はプラズマ生成部
、９はマイクロ波導入口、１０は電磁コイル、１１はプ
ラズマ引出口、１２はメツシュ、１３は原子状酸素、１
４はＫｒＦエキシマレーザ、１５はレンズ、１６はシャ
ッタである。
板、４はヒータ、５はガス導入口、６はＴｉ Ｃｌｊガ
ス、７はＰｂ（Ｃ２Ｈｓ）イガス、８はプラズマ生成部
、９はマイクロ波導入口、１０は電磁コイル、１１はプ
ラズマ引出口、１２はメツシュ、１３は原子状酸素、１
４はＫｒＦエキシマレーザ、１５はレンズ、１６はシャ
ッタである。
まず、反応槽１およびプラズマ生成部８内を真空ポンプ
１０−”Ｔｏ ｒ ｖ程度の高真空に排気する。
１０−”Ｔｏ ｒ ｖ程度の高真空に排気する。
次に基板３ （ＭｇＯ（１００））をヒータ４により３
５０℃に加熱する。次に、ガス導入口５ａより６反応槽
１内の圧力が１０−ｓＴｏ ｒ ｒとなるようにＴｉＣ
１ａガスを導入する。次に、プラズマ生成部８内にガス
導入口５よりプラズマ生成部８内の圧力が５Ｘ ！ ０
−３Ｔｏ ｖ ｒとなるように酸素ガスを導入しくこの
時、反応槽１内の圧力は２ｘ１０−’Ｔｏ ｒ ｖであ
った。）、ついでマイクロ波導入口９より２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波（マイクロ波パワ３００Ｗ）を導入し、
電磁コイル１０により８７５Ｇａｕｓｓの磁場を印加し
て、プラズマ生成室内に酸素のＥＣＲプラズマを発生さ
せる（シャッタ１６ａは閉じた状態）。次に、シャッタ
１θｂを閉じたままでＫｒＦエキシマレーザ光（波長２
４９ｎｍ、）１４をレンズ１５で絞って光導入窓１７よ
り導入する。シャッタ１．６ ａとシャッタ１８ｂを同
時にあけ、基板３表面にＫｒＦエキシマレーザ光１４を
基板表面での照射密度１０Ｗ／ａｍ” 繰り返し周波
数５Ｈｚで照射するとともに、反応４＋！１とプラズマ
生成部の圧力差によりプラズマ引出し口１１より引き出
された酸素プラズマ中の負電位に印可されたメツシュ１
．２ ｂと正電位に印可されたメツシュ１２ａによって
原子状酸素１３だけを取り出して基板３表面に照射する
。このように、基板３表面にはＴ ｉ、 Ｃ１ａガスの
供給とＫｒＦエキシマレーザ光１４の照射と原子状酸素
１３の照射が同時に行なわれる。この時、Ｔ ｉ、 Ｃ
１，ａガス６分子は光吸収波長のピークを２５０ｎｒｎ
付近に持つため、光の１ネルギによって分解され、金属
′ｒ１が生成され、この金属Ｔｌは原子状酸素１３によ
って容易に酸化されて基板３ 表面０） Ｋ ｒ Ｆエ
キシマレーザ光１４が照射された部分にＴｉＣ）ａ膜が
形成できた。ＫｒＦエキシマレーザ光１４の照射時間を
適当に選ぶことにより一分子層のＴｉＯ２ｆｉｇを基板
３表面に形成することも可能であった。
５０℃に加熱する。次に、ガス導入口５ａより６反応槽
１内の圧力が１０−ｓＴｏ ｒ ｒとなるようにＴｉＣ
１ａガスを導入する。次に、プラズマ生成部８内にガス
導入口５よりプラズマ生成部８内の圧力が５Ｘ ！ ０
−３Ｔｏ ｖ ｒとなるように酸素ガスを導入しくこの
時、反応槽１内の圧力は２ｘ１０−’Ｔｏ ｒ ｖであ
った。）、ついでマイクロ波導入口９より２．４５ＧＨ
ｚのマイクロ波（マイクロ波パワ３００Ｗ）を導入し、
電磁コイル１０により８７５Ｇａｕｓｓの磁場を印加し
て、プラズマ生成室内に酸素のＥＣＲプラズマを発生さ
せる（シャッタ１６ａは閉じた状態）。次に、シャッタ
１θｂを閉じたままでＫｒＦエキシマレーザ光（波長２
４９ｎｍ、）１４をレンズ１５で絞って光導入窓１７よ
り導入する。シャッタ１．６ ａとシャッタ１８ｂを同
時にあけ、基板３表面にＫｒＦエキシマレーザ光１４を
基板表面での照射密度１０Ｗ／ａｍ” 繰り返し周波
数５Ｈｚで照射するとともに、反応４＋！１とプラズマ
生成部の圧力差によりプラズマ引出し口１１より引き出
された酸素プラズマ中の負電位に印可されたメツシュ１
．２ ｂと正電位に印可されたメツシュ１２ａによって
原子状酸素１３だけを取り出して基板３表面に照射する
。このように、基板３表面にはＴ ｉ、 Ｃ１ａガスの
供給とＫｒＦエキシマレーザ光１４の照射と原子状酸素
１３の照射が同時に行なわれる。この時、Ｔ ｉ、 Ｃ
１，ａガス６分子は光吸収波長のピークを２５０ｎｒｎ
付近に持つため、光の１ネルギによって分解され、金属
′ｒ１が生成され、この金属Ｔｌは原子状酸素１３によ
って容易に酸化されて基板３ 表面０） Ｋ ｒ Ｆエ
キシマレーザ光１４が照射された部分にＴｉＣ）ａ膜が
形成できた。ＫｒＦエキシマレーザ光１４の照射時間を
適当に選ぶことにより一分子層のＴｉＯ２ｆｉｇを基板
３表面に形成することも可能であった。
次に、シ＋ ツタ！（３ａ、ｔｆ３ｂを閉じ、ＴｆｉＣ
１４ガス６の導入と酸素ガスの導入を中止し、基板３温
度３５０℃のままで、反応槽１およびプラズマ生成部８
内を真空ポンプ１Ｏ−１Ｔｏｒｒ程度の高真空に排気す
る。次に、ガス導入口５ｂより反応槽１内の圧力が１０
−’Ｔｏ ｒ ｒとなるようにＰｂ （ＣａＨｓ）ａ
ガス７を導入する。次に、プラズマ生成部８内にガス導
入口５よりプラズマ生成部８内の圧力が５ｘ １０−”
Ｔｏ ｒ ｒとなるように酸素ガスを導入しくこの時、
反応槽を内の圧力は２ｘ １０−’Ｔｏ ｒ ｒであっ
た。）、ついでマイクロ波導入口９より２．４．５ＧＨ
ｚのマイクロ波（マイクロ波パワ３００Ｗ）を導入し、
電磁コイル１０により８７５Ｇａｕｓ ｓの磁場を印加
して、プラズマ生成室内に酸素のＥＣＲプラズマを発生
させる。次に、シャッタ１． （３ａとシャッタ１６ｂ
を同時にあけ、基板３表面にＫｒＦエキシマレーザ光１
光査４板表面での照射密度１０Ｗ／ｅｒｎ”繰り返し周
波数５Ｈｚで照射するとともに、原子状酸素１３を基板
３表面に照射する。このように、基板３表面にはＰｂ
（Ｃ２Ｈｓ） ４７ガスの供給とＫｒＦエキシマレーザ
光１光査４射と原子状酸素１３の照射が同時に行なわれ
る。この時、ｐｂｃＣ２Ｈ６）４ ガス７は光吸収波長
のピークを２４２ｎｍに持・つため、光のエネルギによ
って分解され、金属Ｐｂが生成され、この金属Ｐｂは原
子状酸素１３によって容易に酸化されて基板３表面のＫ
ＦＦエキシマレーザ光１４が照射された部分にＰｂＯ膜
が形成できた。ＫｒＦエキシマレーザ光１光査４射時間
を適当に選ぶことにより一分子層のＰｂＯ膜を基板３表
面に形成することも可能であった。
１４ガス６の導入と酸素ガスの導入を中止し、基板３温
度３５０℃のままで、反応槽１およびプラズマ生成部８
内を真空ポンプ１Ｏ−１Ｔｏｒｒ程度の高真空に排気す
る。次に、ガス導入口５ｂより反応槽１内の圧力が１０
−’Ｔｏ ｒ ｒとなるようにＰｂ （ＣａＨｓ）ａ
ガス７を導入する。次に、プラズマ生成部８内にガス導
入口５よりプラズマ生成部８内の圧力が５ｘ １０−”
Ｔｏ ｒ ｒとなるように酸素ガスを導入しくこの時、
反応槽を内の圧力は２ｘ １０−’Ｔｏ ｒ ｒであっ
た。）、ついでマイクロ波導入口９より２．４．５ＧＨ
ｚのマイクロ波（マイクロ波パワ３００Ｗ）を導入し、
電磁コイル１０により８７５Ｇａｕｓ ｓの磁場を印加
して、プラズマ生成室内に酸素のＥＣＲプラズマを発生
させる。次に、シャッタ１． （３ａとシャッタ１６ｂ
を同時にあけ、基板３表面にＫｒＦエキシマレーザ光１
光査４板表面での照射密度１０Ｗ／ｅｒｎ”繰り返し周
波数５Ｈｚで照射するとともに、原子状酸素１３を基板
３表面に照射する。このように、基板３表面にはＰｂ
（Ｃ２Ｈｓ） ４７ガスの供給とＫｒＦエキシマレーザ
光１光査４射と原子状酸素１３の照射が同時に行なわれ
る。この時、ｐｂｃＣ２Ｈ６）４ ガス７は光吸収波長
のピークを２４２ｎｍに持・つため、光のエネルギによ
って分解され、金属Ｐｂが生成され、この金属Ｐｂは原
子状酸素１３によって容易に酸化されて基板３表面のＫ
ＦＦエキシマレーザ光１４が照射された部分にＰｂＯ膜
が形成できた。ＫｒＦエキシマレーザ光１光査４射時間
を適当に選ぶことにより一分子層のＰｂＯ膜を基板３表
面に形成することも可能であった。
以上の操作を繰り返すことにより、第２図に示すような
ＰｂＴｉ０ａの（１００）而のエピタキシャル単結晶薄
膜が形成できた。３０はＭｇＯ基板、３１はＰｂＯ，３
２はＴｉＯ２である。このＰｂＴｉｏ２薄膜の特性を測
定したところ表に示すように非常に良質なものであった
。
ＰｂＴｉ０ａの（１００）而のエピタキシャル単結晶薄
膜が形成できた。３０はＭｇＯ基板、３１はＰｂＯ，３
２はＴｉＯ２である。このＰｂＴｉｏ２薄膜の特性を測
定したところ表に示すように非常に良質なものであった
。
表 ＰｂＴｉ０ａ膜の特性
なお、本実施例では、原料としてＴ ｉ Ｃｌ 、、Ｐ
ｂ （Ｃ２Ｈａ）ａを用いたが、他のＴ １１Ｐ ｂを
含む無機化合物、有機化合物を用いてもよい。
ｂ （Ｃ２Ｈａ）ａを用いたが、他のＴ １１Ｐ ｂを
含む無機化合物、有機化合物を用いてもよい。
また、本実施例では、基板としてＭｇＯを用いたが、Ｓ
ｒ Ｔ ｉ Ｏｉやサファイヤなど他の基板を用いて
もよい。
ｒ Ｔ ｉ Ｏｉやサファイヤなど他の基板を用いて
もよい。
また、本実施例では、光源としてＫｒＦエキシマレーザ
を用いたが、用いる原料の吸収波長によってＡＦＦエキ
シマレーザ等の他のエキシマレーザや水銀ランプや重水
素ランプ等を用いてもよく、また、Ｃｏ１ｔレーザ等の
レーザを用いてもよい。
を用いたが、用いる原料の吸収波長によってＡＦＦエキ
シマレーザ等の他のエキシマレーザや水銀ランプや重水
素ランプ等を用いてもよく、また、Ｃｏ１ｔレーザ等の
レーザを用いてもよい。
また、本実施例では、原子状酸素の供給源としてＥＣＲ
プラズマを用いたが、通常の高周波プラズマを用いても
よく、その他の方法でもよい。ＥＣＲプラズマを用いた
場合、サイクロトロン共鳴を起こした電子のマイクロ波
電界による加速効率が高まり、高電離のプラズマが形成
されて効率的に原子状酸素を生成できる。
プラズマを用いたが、通常の高周波プラズマを用いても
よく、その他の方法でもよい。ＥＣＲプラズマを用いた
場合、サイクロトロン共鳴を起こした電子のマイクロ波
電界による加速効率が高まり、高電離のプラズマが形成
されて効率的に原子状酸素を生成できる。
また、本実施例では、基板温度を３５０℃としたが、室
温〜８０．０℃までの範囲でＰｂＴｊＯｓ薄膜の形成は
可能であった。結晶性が良く、特性が良好な膜は２００
℃〜６００℃の範囲で形成できた。
温〜８０．０℃までの範囲でＰｂＴｊＯｓ薄膜の形成は
可能であった。結晶性が良く、特性が良好な膜は２００
℃〜６００℃の範囲で形成できた。
発明の効果
本発明のチタン酸鉛薄膜の形成方法によって赤外センサ
などの各種センサ製造に十分な特性を有するチタン酸鉛
薄膜が形成可能となり、本発明の工業的価値は非常に高
い。
などの各種センサ製造に十分な特性を有するチタン酸鉛
薄膜が形成可能となり、本発明の工業的価値は非常に高
い。
第１図は本発明の一実施例に用いた装置の概略図、第２
図は第１図の装置を用いて形成したチタン酸鉛薄膜の断
面図である。 ｉ 拳＊ ＊反応槽、２昏・・真空ポンプ、３・拳＠基
板、４・拳・ヒータ、５・拳骨ガス導入日、Ｃ１１１１
＃ＴＥ Ｃ１４ガス、 ７・ ・ 番Ｐｂ（Ｃ２Ｈｓ）
４．８Φ・・プラズマ生成部、９・−・マイクロ波導入
口、１０令−電磁コイル、１ｉ＝−プラズマ引出口、１
２拳◆メツシユ、１３・・原子状酸素、１４・修Ｋ ｒ
Ｆエキシマレーザ光、１５−・レンズ、１６・−シャ
ッタ、１７・曝光導入窓。
図は第１図の装置を用いて形成したチタン酸鉛薄膜の断
面図である。 ｉ 拳＊ ＊反応槽、２昏・・真空ポンプ、３・拳＠基
板、４・拳・ヒータ、５・拳骨ガス導入日、Ｃ１１１１
＃ＴＥ Ｃ１４ガス、 ７・ ・ 番Ｐｂ（Ｃ２Ｈｓ）
４．８Φ・・プラズマ生成部、９・−・マイクロ波導入
口、１０令−電磁コイル、１ｉ＝−プラズマ引出口、１
２拳◆メツシユ、１３・・原子状酸素、１４・修Ｋ ｒ
Ｆエキシマレーザ光、１５−・レンズ、１６・−シャ
ッタ、１７・曝光導入窓。
Claims (2)
- （１）反応槽内を排気した後、前記反応槽内に設置した
基体表面にチタンを含む原料および原子状酸素を供給し
つつ、前記基体表面に光を照射して前記基体表面にＴｉ
Ｏ＿２膜を形成する工程と、前記真空槽内を排気した後
、基体表面に鉛を含む原料および原子状酸素を供給しつ
つ、前記基体表面に光を照射して前記基体表面にＰｂＯ
膜を形成する工程とを交互に繰り返すことを特徴とする
チタン酸鉛薄膜の形成方法。 - （２）原子状酸素を供給する手段として酸素の電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマを用いることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のチタン酸鉛薄膜の形
成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1021403A JPH02200782A (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | チタン酸鉛薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1021403A JPH02200782A (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | チタン酸鉛薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02200782A true JPH02200782A (ja) | 1990-08-09 |
Family
ID=12054086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1021403A Pending JPH02200782A (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | チタン酸鉛薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02200782A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001073161A1 (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-04 | Seiko Epson Corporation | Method for producing ceramic and apparatus for producing the same, semiconductor device, and piezoelectric device |
| JP2005039281A (ja) * | 2004-07-20 | 2005-02-10 | Seiko Epson Corp | セラミックスの製造方法およびその製造装置、ならびに半導体装置および圧電素子 |
| KR100476495B1 (ko) * | 2000-03-29 | 2005-03-17 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 세라믹의 제조 방법 및 그 제조 장치와, 반도체 장치 및 압전 소자 |
| WO2006045885A1 (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-04 | Asm International N.V. | Method of depositing lead containing oxides films |
-
1989
- 1989-01-31 JP JP1021403A patent/JPH02200782A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001073161A1 (en) * | 2000-03-29 | 2001-10-04 | Seiko Epson Corporation | Method for producing ceramic and apparatus for producing the same, semiconductor device, and piezoelectric device |
| KR100449774B1 (ko) * | 2000-03-29 | 2004-09-22 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 세라믹의 제조 방법 및 그 제조 장치와, 반도체 장치 및 압전 소자 |
| KR100476495B1 (ko) * | 2000-03-29 | 2005-03-17 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 세라믹의 제조 방법 및 그 제조 장치와, 반도체 장치 및 압전 소자 |
| US7018676B2 (en) | 2000-03-29 | 2006-03-28 | Seiko Epson Corporation | Method and device for manufacturing ceramics, semiconductor device and piezoelectric device |
| CN1302151C (zh) * | 2000-03-29 | 2007-02-28 | 精工爱普生株式会社 | 强介电体的制法及其制造装置 |
| JP2005039281A (ja) * | 2004-07-20 | 2005-02-10 | Seiko Epson Corp | セラミックスの製造方法およびその製造装置、ならびに半導体装置および圧電素子 |
| WO2006045885A1 (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-04 | Asm International N.V. | Method of depositing lead containing oxides films |
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