JPH053439B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH053439B2 JPH053439B2 JP61199244A JP19924486A JPH053439B2 JP H053439 B2 JPH053439 B2 JP H053439B2 JP 61199244 A JP61199244 A JP 61199244A JP 19924486 A JP19924486 A JP 19924486A JP H053439 B2 JPH053439 B2 JP H053439B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- dielectric
- epitaxial film
- mgal
- substrate
- Prior art date
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はペロブスカイト型構造酸化物の薄膜を
用いた薄膜デバイス用の基板に関する。
用いた薄膜デバイス用の基板に関する。
（従来の技術）
PbTiO3、PbTiO3のPb及びTiの一部をそれぞ
れLa、Zrで置換したPb（Zr、Ti）O3、（Pb、La）
（Zr、Ti）O3さらにはBaTiO3、SrTiO3等のプロ
ブスカイト型結晶構造をとる酸化物誘電体材料は
コンデンサ、圧電素子、電気光学素子などの種々
の機能デバイスに応用されている。近年、デバイ
スの小型化、高集積化の要請に対応するために、
これらの材料の薄膜化の試みがなされ、焦電型赤
外線センサ、超音波センサ光スイツチなどで薄膜
を用いたデバイスが試作されている。
れLa、Zrで置換したPb（Zr、Ti）O3、（Pb、La）
（Zr、Ti）O3さらにはBaTiO3、SrTiO3等のプロ
ブスカイト型結晶構造をとる酸化物誘電体材料は
コンデンサ、圧電素子、電気光学素子などの種々
の機能デバイスに応用されている。近年、デバイ
スの小型化、高集積化の要請に対応するために、
これらの材料の薄膜化の試みがなされ、焦電型赤
外線センサ、超音波センサ光スイツチなどで薄膜
を用いたデバイスが試作されている。
これらの誘電体材料を用いたデバイスにおいて
最適なデバイス特性およびその再現性を確保する
ためには単結晶を用いることが必要である。多結
晶体では粒界による物理量の撹乱のため良好なデ
バイス特性を得ることが難しい。このことは薄膜
デバイスにおいても同じであり、できるだけ完全
な単結晶に近い誘電体エピタキシヤル膜が望まれ
る。また、薄膜の特性を効果的に使用するにはペ
ロブスカイト型酸化物誘電体膜の両面に電極を形
成した構造が望ましく、したがつて金属上へ誘電
体エピタキシヤル膜の形成が望ましい。
最適なデバイス特性およびその再現性を確保する
ためには単結晶を用いることが必要である。多結
晶体では粒界による物理量の撹乱のため良好なデ
バイス特性を得ることが難しい。このことは薄膜
デバイスにおいても同じであり、できるだけ完全
な単結晶に近い誘電体エピタキシヤル膜が望まれ
る。また、薄膜の特性を効果的に使用するにはペ
ロブスカイト型酸化物誘電体膜の両面に電極を形
成した構造が望ましく、したがつて金属上へ誘電
体エピタキシヤル膜の形成が望ましい。
ペロブスカイト型酸化物誘電体のエピタキシヤ
ル成長は基板の材料と結晶方向に大きく依存し、
金属上へのエピタキシヤル成長の例は少ない。
1985年発行のジヤパニーズ・ジヤーナル・オブ・
アプライド・フイジクス（Japanese Journal of
Applied Physics）24巻サプリメント24−２
482頁〜484頁には（001）方位に配向したPt膜上
へのPbTiO2がエピタキシヤル成長することが報
告されているが、（001）配向のPt膜を得るため
には（001）MgO単結晶基板上にPtをエピタキシ
ヤル成長させる必要がある。同様な例として、
（001）SrTiO3、（0001）α−Al2O3単結晶板上に
Pt膜をエピタキシヤル成長し、その上にPbTiO3
やPLZTをエピタキシヤル成長した報告がある。
ル成長は基板の材料と結晶方向に大きく依存し、
金属上へのエピタキシヤル成長の例は少ない。
1985年発行のジヤパニーズ・ジヤーナル・オブ・
アプライド・フイジクス（Japanese Journal of
Applied Physics）24巻サプリメント24−２
482頁〜484頁には（001）方位に配向したPt膜上
へのPbTiO2がエピタキシヤル成長することが報
告されているが、（001）配向のPt膜を得るため
には（001）MgO単結晶基板上にPtをエピタキシ
ヤル成長させる必要がある。同様な例として、
（001）SrTiO3、（0001）α−Al2O3単結晶板上に
Pt膜をエピタキシヤル成長し、その上にPbTiO3
やPLZTをエピタキシヤル成長した報告がある。
（発明が解決しようとする問題点）
しかし、MgO、SrTiO3、α−Al2O3などの酸
化物では大口径の単結晶基板を安価に製造するこ
とは極めて困難である。特にMgOは化学的安定
性に欠けており、耐酸性、耐アルカリ性がなく、
また大気中より水分、炭酸ガスなどを吸収して変
質しやすく、デバイス製造プロセスに使用するこ
とは困難である。
化物では大口径の単結晶基板を安価に製造するこ
とは極めて困難である。特にMgOは化学的安定
性に欠けており、耐酸性、耐アルカリ性がなく、
また大気中より水分、炭酸ガスなどを吸収して変
質しやすく、デバイス製造プロセスに使用するこ
とは困難である。
本発明は上述した問題を解決し、安価でデバイ
ス製造プロセス上優れた性質を有し、かつ高い機
能性を有する誘電体薄膜デバイス用基板を提供す
るものである。
ス製造プロセス上優れた性質を有し、かつ高い機
能性を有する誘電体薄膜デバイス用基板を提供す
るものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明はSi単結晶上にMgAl2O4の誘電体エピ
タキシヤル膜が形成され、該誘電体膜上にPtの
金属エピタキシヤル膜が形成され、該金属膜上に
ペロブカイト型酸化物誘電体のエピタキシヤル膜
が形成されていることを特徴とする誘電体薄膜デ
バイス用基板である。
タキシヤル膜が形成され、該誘電体膜上にPtの
金属エピタキシヤル膜が形成され、該金属膜上に
ペロブカイト型酸化物誘電体のエピタキシヤル膜
が形成されていることを特徴とする誘電体薄膜デ
バイス用基板である。
（作用）
本発明においてSi単結晶上にMgAl2O4をエピ
タキシヤル成長する技術はすでに周知の技術であ
るが、MgAl2O4上にPtをエピタキシヤル成長し
た報告は従来にはなく、MgAl2O4エピタキシヤ
ル膜上に形成されるPtのエピタキシヤル膜は全
く新規に行なわれたものであり、しかも
MgAl2O4は化学的に安定が耐酸性、耐水性に優
れ、デバイス作製プロセス上有利な材料である。
MgAl2O4はスピネル構造で格子定数8.02、Ptは
面心立方構造で格子定数3.92と異種構造であるに
もかかわらず、PtがMgAl2O4上にエピタキシヤ
ル成長する原因は明らかではないが、結晶を構成
する原子あるいはイオンの配置の周期性が類似し
ていることが考えられる。
タキシヤル成長する技術はすでに周知の技術であ
るが、MgAl2O4上にPtをエピタキシヤル成長し
た報告は従来にはなく、MgAl2O4エピタキシヤ
ル膜上に形成されるPtのエピタキシヤル膜は全
く新規に行なわれたものであり、しかも
MgAl2O4は化学的に安定が耐酸性、耐水性に優
れ、デバイス作製プロセス上有利な材料である。
MgAl2O4はスピネル構造で格子定数8.02、Ptは
面心立方構造で格子定数3.92と異種構造であるに
もかかわらず、PtがMgAl2O4上にエピタキシヤ
ル成長する原因は明らかではないが、結晶を構成
する原子あるいはイオンの配置の周期性が類似し
ていることが考えられる。
また、単結晶基板としてSi基板を用いることに
より、良質で大口径の基板が安価に入手できるう
えに熟成したSi半導体集積回路技術を用いること
によつてより高い機能を誘電体薄膜デバイスに持
たせることができ、例えば、シリコンICと誘電
体薄膜デバイスを同一チツプ上に形成した複合デ
バイスの開発が可能となる。
より、良質で大口径の基板が安価に入手できるう
えに熟成したSi半導体集積回路技術を用いること
によつてより高い機能を誘電体薄膜デバイスに持
たせることができ、例えば、シリコンICと誘電
体薄膜デバイスを同一チツプ上に形成した複合デ
バイスの開発が可能となる。
（実施例）
以下実施例によつて説明する。
面方位が（001）のSi単結晶基板上にMgAl2O4
を気相成長法でエピタキシヤル成長し、その上に
Ptをスパツタ法で形成し、その上にPbTiO3を同
じくスパツタ法で形成した第１図は本実施の説明
図で１は（001）Si単結晶基板、２はMgAl2O4エ
ピタキシヤル膜、３はPtエピタキシヤル膜、４
はPbTiO3エピタキシヤル膜である。MgAl2O4の
気相成長は本出願人がすでに提案（特願昭57−
136051）している方法で成長した。すなわち反応
ガスとしてMgCl2、AlにHClガスを反応させて生
成したAlCl3、CO2、H2ガスを用い、キヤリアガ
スとしてN2ガスを用いた。MgAl2O4の生成反応
はMgCl2＋2AlCl3＋4CO2＋4H2→MgAl2O4＋
4CO＋8HClで表わされる。成長温度950℃で成長
し、Ｘ線回析及び電子線回析で（100）方位の
MgAl2O4がエピタキシヤル成長していることを
確認した。Ptエピタキシヤル膜は高周波マグネ
トロンスパツタリング法で作製した。Ptターゲ
ツトを用い、Arガス中で基板温度650℃で行つ
た。MgAl2O4と同様にＸ線回析と電子線回析に
よつて（001）方位に配向したエピタキシヤル膜
であることを確認した。PbTiO3エピタキシヤル
膜も高周波マグネトロンスパツタ法で作製した。
PbOを5wt％過剰に含んだPbTiO3粉末をターゲ
ツトに用い、Ar−O2混合ガス中で、基板温度500
℃で行なつた。Ｘ線回析と電子線回析によつて
（001）方位に配向したエピタキシヤル膜であるこ
とを確認した。
を気相成長法でエピタキシヤル成長し、その上に
Ptをスパツタ法で形成し、その上にPbTiO3を同
じくスパツタ法で形成した第１図は本実施の説明
図で１は（001）Si単結晶基板、２はMgAl2O4エ
ピタキシヤル膜、３はPtエピタキシヤル膜、４
はPbTiO3エピタキシヤル膜である。MgAl2O4の
気相成長は本出願人がすでに提案（特願昭57−
136051）している方法で成長した。すなわち反応
ガスとしてMgCl2、AlにHClガスを反応させて生
成したAlCl3、CO2、H2ガスを用い、キヤリアガ
スとしてN2ガスを用いた。MgAl2O4の生成反応
はMgCl2＋2AlCl3＋4CO2＋4H2→MgAl2O4＋
4CO＋8HClで表わされる。成長温度950℃で成長
し、Ｘ線回析及び電子線回析で（100）方位の
MgAl2O4がエピタキシヤル成長していることを
確認した。Ptエピタキシヤル膜は高周波マグネ
トロンスパツタリング法で作製した。Ptターゲ
ツトを用い、Arガス中で基板温度650℃で行つ
た。MgAl2O4と同様にＸ線回析と電子線回析に
よつて（001）方位に配向したエピタキシヤル膜
であることを確認した。PbTiO3エピタキシヤル
膜も高周波マグネトロンスパツタ法で作製した。
PbOを5wt％過剰に含んだPbTiO3粉末をターゲ
ツトに用い、Ar−O2混合ガス中で、基板温度500
℃で行なつた。Ｘ線回析と電子線回析によつて
（001）方位に配向したエピタキシヤル膜であるこ
とを確認した。
次に、実施例１において、PbTiO3の代りに
（Pb1-xLax）（ZryTiz）O3のいわゆるPCZT膜を
エピタキシヤル成長した。ターゲツトは（ｘ／
ｙ／ｚ）が（９／65／35）の組成に5wt％過剰の
PbOを加えた粉末を用い、実施例１と同様にスパ
ツタ法により行つた。PLZTもPbTiO3と同様に、
（001）方位にエピタキシヤル成長した膜であるこ
とを、Ｘ線回析、電子線回析によつて確認した。
（Pb1-xLax）（ZryTiz）O3のいわゆるPCZT膜を
エピタキシヤル成長した。ターゲツトは（ｘ／
ｙ／ｚ）が（９／65／35）の組成に5wt％過剰の
PbOを加えた粉末を用い、実施例１と同様にスパ
ツタ法により行つた。PLZTもPbTiO3と同様に、
（001）方位にエピタキシヤル成長した膜であるこ
とを、Ｘ線回析、電子線回析によつて確認した。
（発明の効果）
以上述べたように本発明は、Si単結晶基板上に
Ptエピタキシヤル膜を形成し、その上にペロブ
スカイト型酸化物誘電体エピタキシヤル膜を形成
したものである。Si単結晶基板を用いることによ
り、大口径で良質の基板を低価格に入手できるこ
と、及び誘電体薄膜デバイスとSiICTCとを一体
化できる利点を考えれば本発明の工業的価値は大
きい。
Ptエピタキシヤル膜を形成し、その上にペロブ
スカイト型酸化物誘電体エピタキシヤル膜を形成
したものである。Si単結晶基板を用いることによ
り、大口径で良質の基板を低価格に入手できるこ
と、及び誘電体薄膜デバイスとSiICTCとを一体
化できる利点を考えれば本発明の工業的価値は大
きい。
第１図は本発明による基板の製造プロセスを示
す図。 １……Si単結晶基板、２……MgAl2O4エピタ
キシヤル膜、３……Ptエピタキシヤル膜、４…
…PbTiO3エピタキシヤル膜。
す図。 １……Si単結晶基板、２……MgAl2O4エピタ
キシヤル膜、３……Ptエピタキシヤル膜、４…
…PbTiO3エピタキシヤル膜。
Claims (1)
- １ シリコン単結晶上にMgAl2O4の誘電体エピ
タキシヤル膜が形成され、該誘電体膜上にPtの
エピタキシヤル膜が形成され、該金属膜上にペロ
ブスカイト型構造酸化物の誘電体膜が形成されて
いることを特徴とする誘電体薄膜デバイス用基
板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61199244A JPS6355198A (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | 誘電体薄膜デバイス用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61199244A JPS6355198A (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | 誘電体薄膜デバイス用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6355198A JPS6355198A (ja) | 1988-03-09 |
| JPH053439B2 true JPH053439B2 (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=16404564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61199244A Granted JPS6355198A (ja) | 1986-08-25 | 1986-08-25 | 誘電体薄膜デバイス用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6355198A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2712780B2 (ja) * | 1990-07-19 | 1998-02-16 | 松下電器産業株式会社 | 高周波加熱装置 |
| JPH06196648A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-15 | Fuji Xerox Co Ltd | 配向性強誘電体薄膜素子 |
| JP2004158717A (ja) * | 2002-11-07 | 2004-06-03 | Fujitsu Ltd | 薄膜積層体、その薄膜積層体を用いた電子装置及びアクチュエータ、並びにアクチュエータの製造方法 |
| EP1589370A4 (en) * | 2003-01-27 | 2006-08-09 | Fujitsu Ltd | OPTICAL DEFLECTION DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
| JP2008252071A (ja) * | 2007-03-06 | 2008-10-16 | Fujifilm Corp | 圧電素子とその製造方法、及び液体吐出装置 |
-
1986
- 1986-08-25 JP JP61199244A patent/JPS6355198A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6355198A (ja) | 1988-03-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |