JPH06168879A - 誘電体薄膜の製造方法 - Google Patents
誘電体薄膜の製造方法Info
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- JPH06168879A JPH06168879A JP43A JP32157792A JPH06168879A JP H06168879 A JPH06168879 A JP H06168879A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 32157792 A JP32157792 A JP 32157792A JP H06168879 A JPH06168879 A JP H06168879A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 多元イオンビームスパッタリング法によって
ペロブスカイト型誘電体薄膜を安定に形成するための条
件を提供すると共に、低い基板温度での誘電体薄膜の製
造方法を提供する。 【構成】 基板１０としてＭｇＯ（１００）単結晶基板
を用い、ターゲット５、６、７及び８としてそれぞれＰ
ｂ、Ｌａ、Ｚｒ及びＴｉの金属ターゲットを用いた。そ
して、イオン源１、２、３及び４からアルゴンイオンビ
ームを照射し、各ターゲットを構成する元素を独立に蒸
発させて基板１０上にＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜９を形成
する。この場合、基板１０を加熱せずに、エキシマレー
ザ１２によるパルス紫外線を、５０〜５００ｍＪ／ｃｍ
2 の範囲で基板１０に照射する。
ペロブスカイト型誘電体薄膜を安定に形成するための条
件を提供すると共に、低い基板温度での誘電体薄膜の製
造方法を提供する。 【構成】 基板１０としてＭｇＯ（１００）単結晶基板
を用い、ターゲット５、６、７及び８としてそれぞれＰ
ｂ、Ｌａ、Ｚｒ及びＴｉの金属ターゲットを用いた。そ
して、イオン源１、２、３及び４からアルゴンイオンビ
ームを照射し、各ターゲットを構成する元素を独立に蒸
発させて基板１０上にＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜９を形成
する。この場合、基板１０を加熱せずに、エキシマレー
ザ１２によるパルス紫外線を、５０〜５００ｍＪ／ｃｍ
2 の範囲で基板１０に照射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電体薄膜の製造方法
に関し、特にペロブスカイト型複合化合物からなる誘電
体薄膜の製造方法関する。
に関し、特にペロブスカイト型複合化合物からなる誘電
体薄膜の製造方法関する。
【０００２】
【従来の技術】近年注目されている薄膜材料として、一
般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカイト型構造を有す
る誘電体材料がある。このうち、ＡサイトがＰｂ、Ｂ
ａ、Ｓｒ又はＬａのうち少なくとも１種類、Ｂサイトが
Ｔｉ及びＺｒのうち少なくとも１種類の元素を含むＡＢ
Ｏ3 としては、（Ｐｂ1-x Ｌａx ）（Ｚｒy Ｔｉ1-y ）
1- x /4Ｏ3 系、ＢａＴｉＯ3 系に代表される強誘電体材
料がある。これらは優れた強誘電性、圧電性、焦電性、
電気光学特性等を示し、これを利用した種々の機能デバ
イスが検討されている。特に、半導体ＩＣの分野におい
ては、新しいデバイス、不揮発性メモリーへの応用が期
待されている。また、ＳｒＴｉＯ3 系は強誘電性こそ示
さないものの、高誘電率材料として超高密度ＤＲＡＭ
（ダイナミックランダムアクセスメモリー）のキャパシ
タ絶縁膜への応用が期待されている。
般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカイト型構造を有す
る誘電体材料がある。このうち、ＡサイトがＰｂ、Ｂ
ａ、Ｓｒ又はＬａのうち少なくとも１種類、Ｂサイトが
Ｔｉ及びＺｒのうち少なくとも１種類の元素を含むＡＢ
Ｏ3 としては、（Ｐｂ1-x Ｌａx ）（Ｚｒy Ｔｉ1-y ）
1- x /4Ｏ3 系、ＢａＴｉＯ3 系に代表される強誘電体材
料がある。これらは優れた強誘電性、圧電性、焦電性、
電気光学特性等を示し、これを利用した種々の機能デバ
イスが検討されている。特に、半導体ＩＣの分野におい
ては、新しいデバイス、不揮発性メモリーへの応用が期
待されている。また、ＳｒＴｉＯ3 系は強誘電性こそ示
さないものの、高誘電率材料として超高密度ＤＲＡＭ
（ダイナミックランダムアクセスメモリー）のキャパシ
タ絶縁膜への応用が期待されている。
【０００３】これらの材料の特性の向上あるいは集積化
のためには、その薄膜化が非常に重要であり、特に、Ｓ
ｉ等の半導体基板上に作製する技術の開発が重要であ
る。高性能化という観点からみれば、作製される誘電体
薄膜は単結晶薄膜あるいは配向膜であることが望まし
く、ヘテロエピタキシャル技術の開発が重要である。さ
らには、その構造を人工格子的にあるいは原子層レベル
で制御したり、異種材料を積層させたりといった、高機
能の薄膜形成技術も材料設計の面から切望されている。
のためには、その薄膜化が非常に重要であり、特に、Ｓ
ｉ等の半導体基板上に作製する技術の開発が重要であ
る。高性能化という観点からみれば、作製される誘電体
薄膜は単結晶薄膜あるいは配向膜であることが望まし
く、ヘテロエピタキシャル技術の開発が重要である。さ
らには、その構造を人工格子的にあるいは原子層レベル
で制御したり、異種材料を積層させたりといった、高機
能の薄膜形成技術も材料設計の面から切望されている。
【０００４】ところで、ペロブスカイト型誘電体薄膜の
形成を困難なものとしている原因の一つとして、適切な
条件下において薄膜を形成しなければ個々の金属又はそ
の酸化物、もしくはパイロクロアといった異なった結晶
の薄膜が合成されてしまうことを挙げることができる。
形成を困難なものとしている原因の一つとして、適切な
条件下において薄膜を形成しなければ個々の金属又はそ
の酸化物、もしくはパイロクロアといった異なった結晶
の薄膜が合成されてしまうことを挙げることができる。
【０００５】これらに関する研究は、様々な薄膜堆積法
に基づいて種々行われているが、酸化物誘電体の薄膜化
に関しては、誘電体の成分を含んだ酸化物焼結体のター
ゲットと誘電体薄膜を堆積させるために室温又は加熱し
た基板とを対向させて設置し、その間に高周波を印加す
るスパッタリング法が従来より広く行なわれている。
に基づいて種々行われているが、酸化物誘電体の薄膜化
に関しては、誘電体の成分を含んだ酸化物焼結体のター
ゲットと誘電体薄膜を堆積させるために室温又は加熱し
た基板とを対向させて設置し、その間に高周波を印加す
るスパッタリング法が従来より広く行なわれている。
【０００６】しかし、この誘電体薄膜製造法では、ター
ゲット材料である酸化物焼結体と形成された薄膜との間
に化学組成のずれが生じ易く、しかもスパッタリング条
件に大きく左右される等の問題があり、高性能高品質の
誘電体薄膜の製作は困難であった。
ゲット材料である酸化物焼結体と形成された薄膜との間
に化学組成のずれが生じ易く、しかもスパッタリング条
件に大きく左右される等の問題があり、高性能高品質の
誘電体薄膜の製作は困難であった。
【０００７】近年、これに変わる新しい方法として、誘
電体薄膜の成分となる酸化物焼結体又は金属のターゲッ
トを複数個配置し、これらのターゲットに独立したイオ
ン源からイオン照射を行ない、基板上に誘電体薄膜を作
製する多元イオンビームスパッタリング法が考え出され
た。この薄膜形成法は、個々の金属成分を独立したイオ
ン源を用いてスパッタするものであるため、形成される
誘電体薄膜の組成を自由に制御することができ、その結
果、化学組成のずれを防ぐことができると共に、必要に
応じて膜組成を変調することも可能である。また、形成
時の雰囲気も高周波（ＲＦ）スパッタリング法に比べて
低い真空度で成膜することができ、ピンホールなどの欠
陥の少ない誘電体薄膜を比較的低い基板温度で形成する
ことができると考えられる。
電体薄膜の成分となる酸化物焼結体又は金属のターゲッ
トを複数個配置し、これらのターゲットに独立したイオ
ン源からイオン照射を行ない、基板上に誘電体薄膜を作
製する多元イオンビームスパッタリング法が考え出され
た。この薄膜形成法は、個々の金属成分を独立したイオ
ン源を用いてスパッタするものであるため、形成される
誘電体薄膜の組成を自由に制御することができ、その結
果、化学組成のずれを防ぐことができると共に、必要に
応じて膜組成を変調することも可能である。また、形成
時の雰囲気も高周波（ＲＦ）スパッタリング法に比べて
低い真空度で成膜することができ、ピンホールなどの欠
陥の少ない誘電体薄膜を比較的低い基板温度で形成する
ことができると考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この多元イオ
ンビームスパッタリング法においても、ペロブスカイト
型誘電体薄膜を安定に作製する条件、特に、形成槽内の
真空度や誘電体薄膜を構成するそれぞれの元素の組成範
囲は不明であった。また、ターゲットに金属を用いてい
るため、それらを効果的に酸化させて誘電体薄膜を形成
することが必要である。また、高品質のデバイスを作製
するためには、基板温度の低温化が必須となってくる。
さらに、焦電センサとして注目されている（ＰｂＬａ）
ＴｉＯ3 で表わされるペロブスカイト型誘電体薄膜は、
その性能を有効に引き出すために結晶軸方向を一定に、
特に、ｃ軸に配向させる必要があるが、これをＳｉ基板
上に結晶性良く薄膜化する方法は今までのところ不明で
あった。
ンビームスパッタリング法においても、ペロブスカイト
型誘電体薄膜を安定に作製する条件、特に、形成槽内の
真空度や誘電体薄膜を構成するそれぞれの元素の組成範
囲は不明であった。また、ターゲットに金属を用いてい
るため、それらを効果的に酸化させて誘電体薄膜を形成
することが必要である。また、高品質のデバイスを作製
するためには、基板温度の低温化が必須となってくる。
さらに、焦電センサとして注目されている（ＰｂＬａ）
ＴｉＯ3 で表わされるペロブスカイト型誘電体薄膜は、
その性能を有効に引き出すために結晶軸方向を一定に、
特に、ｃ軸に配向させる必要があるが、これをＳｉ基板
上に結晶性良く薄膜化する方法は今までのところ不明で
あった。
【０００９】本発明は、このような現状に鑑みてなされ
たものであり、多元イオンビームスパッタリング法によ
ってペロブスカイト型誘電体薄膜を安定に形成するため
の条件を提供すると共に、低い基板温度での誘電体薄膜
の製造方法を提供することを目的とする。
たものであり、多元イオンビームスパッタリング法によ
ってペロブスカイト型誘電体薄膜を安定に形成するため
の条件を提供すると共に、低い基板温度での誘電体薄膜
の製造方法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】前記目的を達成するた
め、本発明に係る誘電体薄膜の第１の製造方法は、一般
式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカイト型複合化合物か
らなる誘電体薄膜の製造方法であって、Ａサイト（但
し、Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ又はＬａのうち少なくとも１種類
の元素を含む。）及びＢサイト（但し、Ｔｉ及びＺｒの
うち少なくとも１種類の元素を含む。）を構成する元素
からなる複数の金属ターゲットを酸化性ガスを含む減圧
下の形成槽内に配置し、各々のターゲットに不活性ガス
イオンを照射することによってそれぞれの金属ターゲッ
トを構成する元素を独立に蒸発させ、基板上にペロブス
カイト型複合化合物薄膜を形成することを特徴とする。
め、本発明に係る誘電体薄膜の第１の製造方法は、一般
式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカイト型複合化合物か
らなる誘電体薄膜の製造方法であって、Ａサイト（但
し、Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ又はＬａのうち少なくとも１種類
の元素を含む。）及びＢサイト（但し、Ｔｉ及びＺｒの
うち少なくとも１種類の元素を含む。）を構成する元素
からなる複数の金属ターゲットを酸化性ガスを含む減圧
下の形成槽内に配置し、各々のターゲットに不活性ガス
イオンを照射することによってそれぞれの金属ターゲッ
トを構成する元素を独立に蒸発させ、基板上にペロブス
カイト型複合化合物薄膜を形成することを特徴とする。
【００１１】本発明の第１の製造方法においては、形成
槽内の酸化性ガスとして酸素ガスを用いる場合、その酸
素ガスの分圧が１×１０-6〜１×１０-4Ｔｏｒｒの範囲
内にあることが好ましい。
槽内の酸化性ガスとして酸素ガスを用いる場合、その酸
素ガスの分圧が１×１０-6〜１×１０-4Ｔｏｒｒの範囲
内にあることが好ましい。
【００１２】また、本発明に係る誘電体薄膜の第２の製
造方法は、一般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカイト
型複合化合物からなる誘電体薄膜の製造方法であって、
Ａサイト（但し、Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ又はＬａのうち少な
くとも１種類の元素を含む。）及びＢサイト（但し、Ｔ
ｉ及びＺｒのうち少なくとも１種類の元素を含む。）を
構成する元素からなる複数の金属ターゲットを減圧下の
形成槽内に配置し、各々のターゲットに酸化性ガスをイ
オン化して加速したイオンビームを照射することによっ
てそれぞれの金属ターゲットを構成する元素を独立して
蒸発させ、基板上にペロブスカイト型複合化合物薄膜を
形成することを特徴とする。
造方法は、一般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカイト
型複合化合物からなる誘電体薄膜の製造方法であって、
Ａサイト（但し、Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ又はＬａのうち少な
くとも１種類の元素を含む。）及びＢサイト（但し、Ｔ
ｉ及びＺｒのうち少なくとも１種類の元素を含む。）を
構成する元素からなる複数の金属ターゲットを減圧下の
形成槽内に配置し、各々のターゲットに酸化性ガスをイ
オン化して加速したイオンビームを照射することによっ
てそれぞれの金属ターゲットを構成する元素を独立して
蒸発させ、基板上にペロブスカイト型複合化合物薄膜を
形成することを特徴とする。
【００１３】本発明の第２の製造方法においては、酸化
性ガスをイオン化するイオン源として、電子サイクロト
ロン共鳴（ＥＣＲ）型イオン源を用いることが好まし
い。また、前記本発明の第１又は第２の製造方法におい
ては、ＰｂＴｉＯ3 からなる誘電体薄膜を形成する場
合、形成される誘電体薄膜の組成比Ｐｂ／Ｔｉが０．５
〜１．２の範囲内にあることが好ましい。
性ガスをイオン化するイオン源として、電子サイクロト
ロン共鳴（ＥＣＲ）型イオン源を用いることが好まし
い。また、前記本発明の第１又は第２の製造方法におい
ては、ＰｂＴｉＯ3 からなる誘電体薄膜を形成する場
合、形成される誘電体薄膜の組成比Ｐｂ／Ｔｉが０．５
〜１．２の範囲内にあることが好ましい。
【００１４】また、前記本発明の第１又は第２の製造方
法においては、誘電体薄膜を形成する際、酸化性ガスを
イオン化し電界によって加速することにより、５０〜３
００ｅＶのエネルギーを有する酸素イオンビームを基板
表面に照射することが好ましく、そのイオン源として、
電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）型イオン源を用いる
ことが好ましい。
法においては、誘電体薄膜を形成する際、酸化性ガスを
イオン化し電界によって加速することにより、５０〜３
００ｅＶのエネルギーを有する酸素イオンビームを基板
表面に照射することが好ましく、そのイオン源として、
電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）型イオン源を用いる
ことが好ましい。
【００１５】また、前記本発明の第１又は第２の製造方
法においては、誘電体薄膜を形成する際、紫外光領域に
あるエキシマレーザ光を、１パルス当りのエネルギー密
度が５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の範囲で基板表面にパル
ス照射することが好ましい。
法においては、誘電体薄膜を形成する際、紫外光領域に
あるエキシマレーザ光を、１パルス当りのエネルギー密
度が５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の範囲で基板表面にパル
ス照射することが好ましい。
【００１６】また、前記本発明の第１又は第２の製造方
法においては、一般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカ
イト型複合化合物のうち特にＡサイトにＰｂ及びＬａ、
ＢサイトにＴｉを含有する誘電体薄膜を形成する場合、
基板としてＳｉの上部に予めＴｉ、Ｐｔを順次蒸着した
ものを用いることが好ましい。
法においては、一般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカ
イト型複合化合物のうち特にＡサイトにＰｂ及びＬａ、
ＢサイトにＴｉを含有する誘電体薄膜を形成する場合、
基板としてＳｉの上部に予めＴｉ、Ｐｔを順次蒸着した
ものを用いることが好ましい。
【００１７】
【作用】前記本発明の第１の製造方法によれば、酸化性
ガスとしてオゾン、酸化窒素などの酸化力の強いガスを
使用することにより、酸素欠損の無い良好な特性を有す
る誘電体薄膜を形成することができる。
ガスとしてオゾン、酸化窒素などの酸化力の強いガスを
使用することにより、酸素欠損の無い良好な特性を有す
る誘電体薄膜を形成することができる。
【００１８】また、前記本発明の第１の製造方法におい
て、形成槽内の酸化性ガスとして酸素ガスを用いる場
合、その酸素ガスの分圧が１×１０-6〜１×１０-4Ｔｏ
ｒｒの範囲内にあるという好ましい構成によれば、組成
のずれがなく、かつ、十分に酸化された誘電体薄膜を作
製することができる。
て、形成槽内の酸化性ガスとして酸素ガスを用いる場
合、その酸素ガスの分圧が１×１０-6〜１×１０-4Ｔｏ
ｒｒの範囲内にあるという好ましい構成によれば、組成
のずれがなく、かつ、十分に酸化された誘電体薄膜を作
製することができる。
【００１９】前記本発明の第２の製造方法によれば、１
×１０-5Ｔｏｒｒ以下の低い真空度で酸素欠損のない良
質の誘電体薄膜を作製することができる。また、前記本
発明の第２の製造方法において、酸化性ガスをイオン化
するイオン源として、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）型イオン源を用いるという好ましい構成によれば、
フィラメントを使用するタイプのものに比べて耐久性を
向上させることができる。
×１０-5Ｔｏｒｒ以下の低い真空度で酸素欠損のない良
質の誘電体薄膜を作製することができる。また、前記本
発明の第２の製造方法において、酸化性ガスをイオン化
するイオン源として、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）型イオン源を用いるという好ましい構成によれば、
フィラメントを使用するタイプのものに比べて耐久性を
向上させることができる。
【００２０】また、前記本発明の第１又は第２の製造方
法において、ＰｂＴｉＯ3 からなる誘電体薄膜を形成す
る場合、形成される誘電体薄膜の組成比Ｐｂ／Ｔｉが
０．５〜１．２の範囲内にあるという好ましい構成によ
れば、実際の使用に耐え得る誘電体薄膜を形成すること
ができ、組成制御の点からみた場合、工程が簡便とな
る。
法において、ＰｂＴｉＯ3 からなる誘電体薄膜を形成す
る場合、形成される誘電体薄膜の組成比Ｐｂ／Ｔｉが
０．５〜１．２の範囲内にあるという好ましい構成によ
れば、実際の使用に耐え得る誘電体薄膜を形成すること
ができ、組成制御の点からみた場合、工程が簡便とな
る。
【００２１】また、前記本発明の第１又は第２の製造方
法において、誘電体薄膜を形成する際、酸化性ガスをイ
オン化し電界によって加速することにより、５０〜３０
０ｅＶのエネルギーを有する酸素イオンビームを基板表
面に照射するという好ましい構成によれば、ＰｂＴｉＯ
3 の自発分極軸方向でもある（００１）配向性が増し、
センサや不揮発性メモリへの応用を考えた場合、有効で
ある。
法において、誘電体薄膜を形成する際、酸化性ガスをイ
オン化し電界によって加速することにより、５０〜３０
０ｅＶのエネルギーを有する酸素イオンビームを基板表
面に照射するという好ましい構成によれば、ＰｂＴｉＯ
3 の自発分極軸方向でもある（００１）配向性が増し、
センサや不揮発性メモリへの応用を考えた場合、有効で
ある。
【００２２】また、前記本発明の第１又は第２の製造方
法において、誘電体薄膜を形成する際、紫外光領域にあ
るエキシマレーザ光を、１パルス当りのエネルギー密度
が５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の範囲で基板表面にパルス
照射するという好ましい構成によれば、室温付近の低い
基板温度で良質の誘電体薄膜の形成が可能となり、誘電
体薄膜を半導体基板上でデバイスとして使用する場合の
製造方法として有効である。
法において、誘電体薄膜を形成する際、紫外光領域にあ
るエキシマレーザ光を、１パルス当りのエネルギー密度
が５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の範囲で基板表面にパルス
照射するという好ましい構成によれば、室温付近の低い
基板温度で良質の誘電体薄膜の形成が可能となり、誘電
体薄膜を半導体基板上でデバイスとして使用する場合の
製造方法として有効である。
【００２３】また、前記本発明の第１又は第２の製造方
法において、一般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカイ
ト型複合化合物のうち特にＡサイトにＰｂ及びＬａ、Ｂ
サイトにＴｉを含有する誘電体薄膜を形成する場合、基
板としてＳｉの上部に予めＴｉ、Ｐｔを順次蒸着したも
のを用いるという好ましい構成によれば、Ｓｉ基板上に
ｃ軸方向に強く配向した（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3 薄膜を形
成することが可能となる。
法において、一般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカイ
ト型複合化合物のうち特にＡサイトにＰｂ及びＬａ、Ｂ
サイトにＴｉを含有する誘電体薄膜を形成する場合、基
板としてＳｉの上部に予めＴｉ、Ｐｔを順次蒸着したも
のを用いるという好ましい構成によれば、Ｓｉ基板上に
ｃ軸方向に強く配向した（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3 薄膜を形
成することが可能となる。
【００２４】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。図１に、本実施例で用いた薄膜形成装置の
概略図を示す。本形成装置は、その主たる堆積機構とし
て、イオン源１、２、３及び４による最大４元のターゲ
ットによるイオンビームスパッタリング機構を備えてお
り、ターゲット５、６、７及び８としては金属が用いら
れる。そして、イオンビーム電流の制御及びシャッタリ
ングによって、誘電体薄膜９の組成及び構造を制御でき
るようにされている。ペロブスカイト構造の結晶性薄膜
を成長させる基板１０としては、酸化マグネシウム、サ
ファイア（α−Ａｌ2 Ｏ3 ）チタン酸ストロンチウム等
の単結晶の基板が有効である。また、本形成装置には、
アシストイオン源１１及びエキシマレーザ１２によるイ
オンアシスト及び光アシストの機構がそれぞれ併設され
ている。尚、アシストイオン源１１としては、電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ）型イオン源が用いられてい
る。
に説明する。図１に、本実施例で用いた薄膜形成装置の
概略図を示す。本形成装置は、その主たる堆積機構とし
て、イオン源１、２、３及び４による最大４元のターゲ
ットによるイオンビームスパッタリング機構を備えてお
り、ターゲット５、６、７及び８としては金属が用いら
れる。そして、イオンビーム電流の制御及びシャッタリ
ングによって、誘電体薄膜９の組成及び構造を制御でき
るようにされている。ペロブスカイト構造の結晶性薄膜
を成長させる基板１０としては、酸化マグネシウム、サ
ファイア（α−Ａｌ2 Ｏ3 ）チタン酸ストロンチウム等
の単結晶の基板が有効である。また、本形成装置には、
アシストイオン源１１及びエキシマレーザ１２によるイ
オンアシスト及び光アシストの機構がそれぞれ併設され
ている。尚、アシストイオン源１１としては、電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ）型イオン源が用いられてい
る。
【００２５】以下、酸化物強誘電体を例に挙げて本実施
例をさらに詳細に説明する。図１の薄膜形成装置を用い
て、強誘電体（Ｐｂ1-x Ｌａx ）（Ｚｒy Ｔｉ1-y）
1-x /4Ｏ3 （０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を作製する場合
について述べる。
例をさらに詳細に説明する。図１の薄膜形成装置を用い
て、強誘電体（Ｐｂ1-x Ｌａx ）（Ｚｒy Ｔｉ1-y）
1-x /4Ｏ3 （０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を作製する場合
について述べる。
【００２６】基板１０としてＭｇＯ（１００）単結晶基
板を用い、ターゲット５、６、７及び８としてそれぞれ
Ｐｂ、Ｌａ、Ｚｒ及びＴｉの金属ターゲットを用いた。
そして、イオン源１、２、３及び４からアルゴンイオン
ビームを照射し、各ターゲットを構成する元素を独立に
蒸発させて基板１０上にスパッタリング蒸着を行った。
尚、形成槽内には酸化性ガスを減圧下（トータルガス圧
で１×１０-5〜１×１０-4Ｔｏｒｒ）で流しておく。酸
化性ガスとしてオゾン、酸化窒素などの酸化力の強いガ
スを用いることにより、酸素欠損の無い良好な特性を有
する強誘電体薄膜を得ることができた。また、酸化性ガ
スとして酸素ガスを用い、その分圧を１×１０-6〜１×
１０-4Ｔｏｒｒの範囲内に設定した結果、組成のずれが
なく、かつ、十分に酸化された強誘電体薄膜を得ること
ができた。図２に、このようにして形成したＰｂＴｉＯ
3 誘電体薄膜のＸ線回折強度を示す。図２に示すよう
に、ＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜の結晶構造はペロブスカイ
ト構造を有していることが確認された。
板を用い、ターゲット５、６、７及び８としてそれぞれ
Ｐｂ、Ｌａ、Ｚｒ及びＴｉの金属ターゲットを用いた。
そして、イオン源１、２、３及び４からアルゴンイオン
ビームを照射し、各ターゲットを構成する元素を独立に
蒸発させて基板１０上にスパッタリング蒸着を行った。
尚、形成槽内には酸化性ガスを減圧下（トータルガス圧
で１×１０-5〜１×１０-4Ｔｏｒｒ）で流しておく。酸
化性ガスとしてオゾン、酸化窒素などの酸化力の強いガ
スを用いることにより、酸素欠損の無い良好な特性を有
する強誘電体薄膜を得ることができた。また、酸化性ガ
スとして酸素ガスを用い、その分圧を１×１０-6〜１×
１０-4Ｔｏｒｒの範囲内に設定した結果、組成のずれが
なく、かつ、十分に酸化された強誘電体薄膜を得ること
ができた。図２に、このようにして形成したＰｂＴｉＯ
3 誘電体薄膜のＸ線回折強度を示す。図２に示すよう
に、ＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜の結晶構造はペロブスカイ
ト構造を有していることが確認された。
【００２７】金属ターゲットをスパッタするガスとし
て、不活性ガスに代えて酸素ガスを用い、これをイオン
化して加速した酸素イオンビームを照射することによ
り、ＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜を形成した。この場合、蒸
着率は低下するが、アルゴンを用いた場合よりも低い真
空度（１×１０-5Ｔｏｒｒ以下）で酸素欠損の無い良質
の強誘電体薄膜を得ることができた。しかし、真空度を
下げすぎると、ターゲットをスパッタするのに必要なビ
ーム電流が低下するため、薄膜の堆積速度は低下してし
まう。尚、このとき得られたＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜の
Ｘ線回折パターンは図２と同様のパターンを示した。
て、不活性ガスに代えて酸素ガスを用い、これをイオン
化して加速した酸素イオンビームを照射することによ
り、ＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜を形成した。この場合、蒸
着率は低下するが、アルゴンを用いた場合よりも低い真
空度（１×１０-5Ｔｏｒｒ以下）で酸素欠損の無い良質
の強誘電体薄膜を得ることができた。しかし、真空度を
下げすぎると、ターゲットをスパッタするのに必要なビ
ーム電流が低下するため、薄膜の堆積速度は低下してし
まう。尚、このとき得られたＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜の
Ｘ線回折パターンは図２と同様のパターンを示した。
【００２８】酸素イオンビームのイオン源として、従来
一般に用いられているフィラメントを使用するタイプの
ものを用いると、フィラメントの酸化によって耐久性が
低下してしまうが、これに代えてＥＣＲ型イオン源を用
いると長時間の使用に対しても何ら問題はなかった。
一般に用いられているフィラメントを使用するタイプの
ものを用いると、フィラメントの酸化によって耐久性が
低下してしまうが、これに代えてＥＣＲ型イオン源を用
いると長時間の使用に対しても何ら問題はなかった。
【００２９】（Ｐｂ1-x Ｌａx ）（Ｚｒy Ｔｉ1-y ）
1-x /4Ｏ3 （０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）で代表される強
誘電体のうち、その基本となる元素はＰｂとＴｉであ
り、この２つの元素によって構成されるＰｂＴｉＯ3 は
多元ターゲットを使用する誘電体薄膜形成の基礎となる
べきものである。薄膜中のＰｂとＴｉの組成比τ＝Ｐｂ
／Ｔｉは１であることが望ましいが、組成がずれていて
も所定の組成範囲内にあれば、実際の使用に耐え得る誘
電体薄膜を作製できる。
1-x /4Ｏ3 （０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）で代表される強
誘電体のうち、その基本となる元素はＰｂとＴｉであ
り、この２つの元素によって構成されるＰｂＴｉＯ3 は
多元ターゲットを使用する誘電体薄膜形成の基礎となる
べきものである。薄膜中のＰｂとＴｉの組成比τ＝Ｐｂ
／Ｔｉは１であることが望ましいが、組成がずれていて
も所定の組成範囲内にあれば、実際の使用に耐え得る誘
電体薄膜を作製できる。
【００３０】本発明者等は、異なる組成を有するＰｂＴ
ｉＯ3 誘電体薄膜を作り、その組成をＥＰＭＡ（電子プ
ローブ微小分析法）で分析すると共にＸ線回折によりそ
の結晶性を調べた。図３に、成膜時の基板温度と誘電体
薄膜の組成に対する誘電体薄膜の結晶性を示す。図３に
示すように、成膜時の基板温度にもよるが、ＰｂとＴｉ
の組成比τ＝Ｐｂ／Ｔｉが０．５≦τ≦１．２の範囲内
にあれば、所望のペロブスカイト型ＰｂＴｉＯ3 薄膜を
形成できることが確認された。このため、組成制御の点
からみた場合、工程が極めて簡便となる。図４に、上記
組成範囲内で形成した誘電体薄膜の分極反転特性を示
す。図４に示すように、この誘電体薄膜は強誘電性を有
していることが確認された。
ｉＯ3 誘電体薄膜を作り、その組成をＥＰＭＡ（電子プ
ローブ微小分析法）で分析すると共にＸ線回折によりそ
の結晶性を調べた。図３に、成膜時の基板温度と誘電体
薄膜の組成に対する誘電体薄膜の結晶性を示す。図３に
示すように、成膜時の基板温度にもよるが、ＰｂとＴｉ
の組成比τ＝Ｐｂ／Ｔｉが０．５≦τ≦１．２の範囲内
にあれば、所望のペロブスカイト型ＰｂＴｉＯ3 薄膜を
形成できることが確認された。このため、組成制御の点
からみた場合、工程が極めて簡便となる。図４に、上記
組成範囲内で形成した誘電体薄膜の分極反転特性を示
す。図４に示すように、この誘電体薄膜は強誘電性を有
していることが確認された。
【００３１】ペロブスカイト構造の（Ｐｂ1-x Ｌａx ）
（Ｚｒy Ｔｉ1-y ）1-x /4Ｏ3 誘電体薄膜を得るために
必要な基板温度や雰囲気などの条件は組成によって異な
るが、イオン及び光のアシスト効果は定性的には同じで
あるため、以下ＰｂＴｉＯ3誘電体薄膜の場合について
述べる。
（Ｚｒy Ｔｉ1-y ）1-x /4Ｏ3 誘電体薄膜を得るために
必要な基板温度や雰囲気などの条件は組成によって異な
るが、イオン及び光のアシスト効果は定性的には同じで
あるため、以下ＰｂＴｉＯ3誘電体薄膜の場合について
述べる。
【００３２】基板への酸素イオンビ−ムの照射効果を調
べるために、導入口１３からは酸素ガスの供給を行わ
ず、形成槽内が同一の酸素分圧（１×１０-6〜１×１０
-4Ｔｏｒｒ）となるようにアシストイオン源１１の導入
口から酸素ガスを供給し、この酸素ガスをイオン化し電
界によって加速することにより酸素イオンビームを発生
させ、基板１０に照射した。尚、この場合のイオン源と
しても、上述した理由により、ＥＣＲ型イオン源を用い
た。
べるために、導入口１３からは酸素ガスの供給を行わ
ず、形成槽内が同一の酸素分圧（１×１０-6〜１×１０
-4Ｔｏｒｒ）となるようにアシストイオン源１１の導入
口から酸素ガスを供給し、この酸素ガスをイオン化し電
界によって加速することにより酸素イオンビームを発生
させ、基板１０に照射した。尚、この場合のイオン源と
しても、上述した理由により、ＥＣＲ型イオン源を用い
た。
【００３３】本発明者等は、ペロブスカイト構造の誘電
体薄膜を得るためには、酸素イオンビームとして、５０
〜３００ｅＶの低いエネルギーを有するイオンを用いる
ことが有効であることを見い出した。図５に、５０ｅ
Ｖ、１５０ｅＶ、３００ｅＶのエネルギーを有する酸素
イオンビームを照射しながら形成した誘電体薄膜のＸ線
回折強度を示す。図５に示すように、酸素イオンビーム
のエネルギーの増加に伴って（００１）配向性が増すこ
とが確認された。（００１）方向はＰｂＴｉＯ3の自発
分極軸方向でもあるため、センサや不揮発性メモリへの
応用を考えた場合、極めて有用である。また、基板への
酸素イオン照射を行わない場合は５５０℃以上の基板温
度が必要であったが、酸素イオンを照射することによっ
て３００〜５００℃以下の基板温度でも誘電体薄膜を形
成できることが確認された。尚、酸素イオンの加速エネ
ルギーが３００ｅＶを超えると、形成された誘電体薄膜
が逆にスパッタされてしまい、良質の誘電体薄膜を得る
ことはできなかった。また、酸素イオンの加速エネルギ
ーが５０ｅＶに満たない場合には、酸素イオンビームの
有するエネルギーが低すぎて、（００１）配向性の増加
や基板温度の低下といった酸素イオン照射による効果は
見られなかった。
体薄膜を得るためには、酸素イオンビームとして、５０
〜３００ｅＶの低いエネルギーを有するイオンを用いる
ことが有効であることを見い出した。図５に、５０ｅ
Ｖ、１５０ｅＶ、３００ｅＶのエネルギーを有する酸素
イオンビームを照射しながら形成した誘電体薄膜のＸ線
回折強度を示す。図５に示すように、酸素イオンビーム
のエネルギーの増加に伴って（００１）配向性が増すこ
とが確認された。（００１）方向はＰｂＴｉＯ3の自発
分極軸方向でもあるため、センサや不揮発性メモリへの
応用を考えた場合、極めて有用である。また、基板への
酸素イオン照射を行わない場合は５５０℃以上の基板温
度が必要であったが、酸素イオンを照射することによっ
て３００〜５００℃以下の基板温度でも誘電体薄膜を形
成できることが確認された。尚、酸素イオンの加速エネ
ルギーが３００ｅＶを超えると、形成された誘電体薄膜
が逆にスパッタされてしまい、良質の誘電体薄膜を得る
ことはできなかった。また、酸素イオンの加速エネルギ
ーが５０ｅＶに満たない場合には、酸素イオンビームの
有するエネルギーが低すぎて、（００１）配向性の増加
や基板温度の低下といった酸素イオン照射による効果は
見られなかった。
【００３４】次に、基板を加熱せずに、多元イオンビー
ムスパッタリング法で誘電体薄膜を形成しながら、エキ
シマレーザによるパルス紫外線を基板に照射した。そし
て、エキシマレーザ光の繰り返し周波数及びエネルギー
密度を変化させながら誘電体薄膜を形成し、それらの結
晶性を調べた。その結果、エキシマレーザ光の１パルス
当りの密度が５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の範囲内にあれ
ば、図６に示すような誘電体相を形成できることが確認
された。尚、５０ｍＪ／ｃｍ2 以下ではエネルギーが低
いために誘電体相の形成反応が起らず、アモルファス状
の薄膜となった。また、５００ｍＪ／ｃｍ2 以上の高エ
ネルギー領域では基板に到達したスパッタ粒子がエキシ
マレーザの照射によって蒸発し、基板上に薄膜の堆積は
起らなかった。レーザパルスの繰り返し周波数に関して
は、１〜１００Ｈｚの範囲で変化させたが、各々の周波
数に対応する上記範囲内のエネルギー密度を有する紫外
線レーザ光の照射によって誘電体薄膜を形成することが
できた。紫外線の照射効果についての詳細なメカニズム
は今までのところ不明であるが、他の成膜方法と比較し
て良質の薄膜形成が可能な多元イオンビームスパッタリ
ング法に紫外線レーザによる光アシストを行なうことに
より、室温付近の低い基板温度で良質の誘電体薄膜を形
成することが可能となった。このことは、誘電体薄膜を
半導体基板上でデバイスとして使用する場合の製造方法
として極めて有用である。
ムスパッタリング法で誘電体薄膜を形成しながら、エキ
シマレーザによるパルス紫外線を基板に照射した。そし
て、エキシマレーザ光の繰り返し周波数及びエネルギー
密度を変化させながら誘電体薄膜を形成し、それらの結
晶性を調べた。その結果、エキシマレーザ光の１パルス
当りの密度が５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の範囲内にあれ
ば、図６に示すような誘電体相を形成できることが確認
された。尚、５０ｍＪ／ｃｍ2 以下ではエネルギーが低
いために誘電体相の形成反応が起らず、アモルファス状
の薄膜となった。また、５００ｍＪ／ｃｍ2 以上の高エ
ネルギー領域では基板に到達したスパッタ粒子がエキシ
マレーザの照射によって蒸発し、基板上に薄膜の堆積は
起らなかった。レーザパルスの繰り返し周波数に関して
は、１〜１００Ｈｚの範囲で変化させたが、各々の周波
数に対応する上記範囲内のエネルギー密度を有する紫外
線レーザ光の照射によって誘電体薄膜を形成することが
できた。紫外線の照射効果についての詳細なメカニズム
は今までのところ不明であるが、他の成膜方法と比較し
て良質の薄膜形成が可能な多元イオンビームスパッタリ
ング法に紫外線レーザによる光アシストを行なうことに
より、室温付近の低い基板温度で良質の誘電体薄膜を形
成することが可能となった。このことは、誘電体薄膜を
半導体基板上でデバイスとして使用する場合の製造方法
として極めて有用である。
【００３５】次に、シリコン表面に電極として予めＴ
ｉ、Ｐｔを順次蒸着した基板を用い、多元イオンビーム
スパッタリング法により（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3 薄膜を形
成した。図７に、この（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3 薄膜のＸ線
回折強度を示す。図７に示すように、ｃ軸方向に強く配
向した誘電体薄膜が得られた。表面観察の結果、形成さ
れた薄膜は単結晶ではなく多結晶となっていたが、分極
軸方向に配向していることから、図４とほぼ同様の電気
特性を有していることが判る。エピタキシャル関係を持
たない基板上で結晶軸を揃えて配向させることは極め困
難であり、本製造方法で結晶配向性が揃う原因について
は不明な点が多いが、イオンビームによってスパッタさ
れた粒子の持つ比較的高いエネルギー（数ｅＶ）が薄膜
形成における反応に何らかの影響を及ぼしたものと考え
られる。
ｉ、Ｐｔを順次蒸着した基板を用い、多元イオンビーム
スパッタリング法により（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3 薄膜を形
成した。図７に、この（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3 薄膜のＸ線
回折強度を示す。図７に示すように、ｃ軸方向に強く配
向した誘電体薄膜が得られた。表面観察の結果、形成さ
れた薄膜は単結晶ではなく多結晶となっていたが、分極
軸方向に配向していることから、図４とほぼ同様の電気
特性を有していることが判る。エピタキシャル関係を持
たない基板上で結晶軸を揃えて配向させることは極め困
難であり、本製造方法で結晶配向性が揃う原因について
は不明な点が多いが、イオンビームによってスパッタさ
れた粒子の持つ比較的高いエネルギー（数ｅＶ）が薄膜
形成における反応に何らかの影響を及ぼしたものと考え
られる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、前記本発明の第１
の製造方法によれば、酸化性ガスとしてオゾン、酸化窒
素などの酸化力の強いガスを使用することにより、酸素
欠損の無い良好な特性を有する誘電体薄膜を形成するこ
とができる。
の製造方法によれば、酸化性ガスとしてオゾン、酸化窒
素などの酸化力の強いガスを使用することにより、酸素
欠損の無い良好な特性を有する誘電体薄膜を形成するこ
とができる。
【００３７】また、前記本発明の第１の製造方法におい
て、形成槽内の酸化性ガスとして酸素ガスを用いる場
合、その酸素ガスの分圧が１×１０-6〜１×１０-4Ｔｏ
ｒｒの範囲内にあるという好ましい構成によれば、組成
のずれがなく、かつ、十分に酸化された誘電体薄膜を作
製することができる。
て、形成槽内の酸化性ガスとして酸素ガスを用いる場
合、その酸素ガスの分圧が１×１０-6〜１×１０-4Ｔｏ
ｒｒの範囲内にあるという好ましい構成によれば、組成
のずれがなく、かつ、十分に酸化された誘電体薄膜を作
製することができる。
【００３８】前記本発明の第２の製造方法によれば、１
×１０-5Ｔｏｒｒ以下の低い真空度で酸素欠損のない良
質の誘電体薄膜を作製することができる。また、前記本
発明の第２の製造方法において、酸化性ガスをイオン化
するイオン源として、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）型イオン源を用いるという好ましい構成によれば、
フィラメントを使用するタイプのものに比べて耐久性を
向上させることができる。
×１０-5Ｔｏｒｒ以下の低い真空度で酸素欠損のない良
質の誘電体薄膜を作製することができる。また、前記本
発明の第２の製造方法において、酸化性ガスをイオン化
するイオン源として、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）型イオン源を用いるという好ましい構成によれば、
フィラメントを使用するタイプのものに比べて耐久性を
向上させることができる。
【００３９】また、前記本発明の第１又は第２の製造方
法において、ＰｂＴｉＯ3 からなる誘電体薄膜を形成す
る場合、形成される誘電体薄膜の組成比Ｐｂ／Ｔｉが
０．５〜１．２の範囲内にあるという好ましい構成によ
れば、実際の使用に耐え得る誘電体薄膜を形成すること
ができ、組成制御の点からみた場合、工程が簡便とな
る。
法において、ＰｂＴｉＯ3 からなる誘電体薄膜を形成す
る場合、形成される誘電体薄膜の組成比Ｐｂ／Ｔｉが
０．５〜１．２の範囲内にあるという好ましい構成によ
れば、実際の使用に耐え得る誘電体薄膜を形成すること
ができ、組成制御の点からみた場合、工程が簡便とな
る。
【００４０】また、前記本発明の第１又は第２の製造方
法において、誘電体薄膜を形成する際、酸化性ガスをイ
オン化し電界によって加速することにより、５０〜３０
０ｅＶのエネルギーを有する酸素イオンビームを基板表
面に照射するという好ましい構成によれば、ＰｂＴｉＯ
3 の自発分極軸方向でもある（００１）配向性が増し、
センサや不揮発性メモリへの応用を考えた場合、有効で
ある。
法において、誘電体薄膜を形成する際、酸化性ガスをイ
オン化し電界によって加速することにより、５０〜３０
０ｅＶのエネルギーを有する酸素イオンビームを基板表
面に照射するという好ましい構成によれば、ＰｂＴｉＯ
3 の自発分極軸方向でもある（００１）配向性が増し、
センサや不揮発性メモリへの応用を考えた場合、有効で
ある。
【００４１】また、前記本発明の第１又は第２の製造方
法において、誘電体薄膜を形成する際、紫外光領域にあ
るエキシマレーザ光を、１パルス当りのエネルギー密度
が５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の範囲で基板表面にパルス
照射するという好ましい構成によれば、室温付近の低い
基板温度で良質の誘電体薄膜の形成が可能となり、誘電
体薄膜を半導体基板上でデバイスとして使用する場合の
製造方法として有効である。
法において、誘電体薄膜を形成する際、紫外光領域にあ
るエキシマレーザ光を、１パルス当りのエネルギー密度
が５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の範囲で基板表面にパルス
照射するという好ましい構成によれば、室温付近の低い
基板温度で良質の誘電体薄膜の形成が可能となり、誘電
体薄膜を半導体基板上でデバイスとして使用する場合の
製造方法として有効である。
【００４２】また、前記本発明の第１又は第２の製造方
法において、一般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカイ
ト型複合化合物のうち特にＡサイトにＰｂ及びＬａ、Ｂ
サイトにＴｉを含有する誘電体薄膜を形成する場合、基
板としてＳｉの上部に予めＴｉ、Ｐｔを順次蒸着したも
のを用いるという好ましい構成によれば、Ｓｉ基板上に
ｃ軸方向に強く配向した（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3 薄膜を形
成することが可能となる。
法において、一般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカイ
ト型複合化合物のうち特にＡサイトにＰｂ及びＬａ、Ｂ
サイトにＴｉを含有する誘電体薄膜を形成する場合、基
板としてＳｉの上部に予めＴｉ、Ｐｔを順次蒸着したも
のを用いるという好ましい構成によれば、Ｓｉ基板上に
ｃ軸方向に強く配向した（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3 薄膜を形
成することが可能となる。
【図１】本発明の一実施例の誘電体薄膜の製造方法に用
いた薄膜形成装置の概略図である。
いた薄膜形成装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施例の誘電体薄膜の製造方法によ
り形成されたＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜のＸ線回折強度を
示す図である。
り形成されたＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜のＸ線回折強度を
示す図である。
【図３】本発明の一実施例の誘電体薄膜の製造方法によ
り形成されたＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜の基板温度と組成
に対する結晶性を示す図である。
り形成されたＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜の基板温度と組成
に対する結晶性を示す図である。
【図４】本発明の一実施例の誘電体薄膜の製造方法によ
り形成されたＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜の分極反転特性を
示す図である。
り形成されたＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜の分極反転特性を
示す図である。
【図５】本発明の一実施例の誘電体薄膜の製造方法によ
り形成されたＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜のＸ線回折強度の
酸素イオンエネルギー依存性を示す図である。
り形成されたＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜のＸ線回折強度の
酸素イオンエネルギー依存性を示す図である。
【図６】本発明の一実施例の誘電体薄膜の製造方法によ
り形成されたＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜で、基板にエキシ
マレーザを５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー範囲
内で照射したときのＸ線回折強度を示す図である。
り形成されたＰｂＴｉＯ3 誘電体薄膜で、基板にエキシ
マレーザを５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー範囲
内で照射したときのＸ線回折強度を示す図である。
【図７】本発明の一実施例の誘電体薄膜の製造方法によ
り形成された（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3 誘電体薄膜のＸ線回
折強度を示す図である。
り形成された（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3 誘電体薄膜のＸ線回
折強度を示す図である。
１、２、３、４ イオン源 ５、６、７、８ ターゲット ９ 誘電体薄膜 １０ 基板 １１ アシストイオン源 １２ エキシマレーザ １３ 導入口
Claims (9)
- 【請求項１】 一般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカ
イト型複合化合物からなる誘電体薄膜の製造方法であっ
て、Ａサイト（但し、Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ又はＬａのうち
少なくとも１種類の元素を含む。）及びＢサイト（但
し、Ｔｉ及びＺｒのうち少なくとも１種類の元素を含
む。）を構成する元素からなる複数の金属ターゲットを
酸化性ガスを含む減圧下の形成槽内に配置し、各々のタ
ーゲットに不活性ガスイオンを照射することによってそ
れぞれの金属ターゲットを構成する元素を独立に蒸発さ
せ、基板上にペロブスカイト型複合化合物薄膜を形成す
ることを特徴とする誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 形成槽内の酸化性ガスが酸素ガスであ
り、かつ、その酸素ガスの分圧が１×１０-6〜１×１０
-4Ｔｏｒｒの範囲内である請求項１に記載の誘電体薄膜
の製造方法。 - 【請求項３】 一般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカ
イト型複合化合物からなる誘電体薄膜の製造方法であっ
て、Ａサイト（但し、Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ又はＬａのうち
少なくとも１種類の元素を含む。）及びＢサイト（但
し、Ｔｉ及びＺｒのうち少なくとも１種類の元素を含
む。）を構成する元素からなる複数の金属ターゲットを
減圧下の形成槽内に配置し、各々のターゲットに酸化性
ガスをイオン化して加速したイオンビームを照射するこ
とによってそれぞれの金属ターゲットを構成する元素を
独立して蒸発させ、基板上にペロブスカイト型複合化合
物薄膜を形成することを特徴とする誘電体薄膜の製造方
法。 - 【請求項４】 酸化性ガスをイオン化するイオン源とし
て、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）型イオン源を用
いる請求項３に記載の誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 ＡＢＯ3 がＰｂＴｉＯ3 である誘電体薄
膜であって、かつ、その組成比Ｐｂ／Ｔｉが０．５〜
１．２の範囲内にある請求項１又は３に記載の誘電体薄
膜の製造方法。 - 【請求項６】 誘電体薄膜を形成する際、酸化性ガスを
イオン化し電界によって加速することにより、５０〜３
００ｅＶのエネルギーを有する酸素イオンビームを基板
表面に照射する請求項１又は３に記載の誘電体薄膜の製
造方法。 - 【請求項７】 基板照射に用いるイオン源として、電子
サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）型イオン源を用いる請求
項６に記載の誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項８】 誘電体薄膜を形成する際、紫外光領域に
あるエキシマレーザ光を、１パルス当りのエネルギー密
度が５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2 の範囲で基板表面にパル
ス照射する請求項１又は３に記載の誘電体薄膜の製造方
法。 - 【請求項９】 一般式ＡＢＯ3 で構成されるペロブスカ
イト型複合化合物がＡサイトにＰｂ及びＬａ、Ｂサイト
にＴｉを含有する誘電体薄膜であって、かつ、基板とし
てＳｉの上部に予めＴｉ、Ｐｔを順次蒸着したものを用
いる請求項１又は３に記載の誘電体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32157792A JP3224293B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 誘電体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32157792A JP3224293B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 誘電体薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06168879A true JPH06168879A (ja) | 1994-06-14 |
| JP3224293B2 JP3224293B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=18134119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32157792A Expired - Fee Related JP3224293B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 誘電体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3224293B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020005432A (ko) * | 2000-07-06 | 2002-01-17 | 마찌다 가쯔히꼬 | 도핑된 지르코늄, 또는 지르코늄 유사 유전막 트랜지스터구조물 및 이의 퇴적 방법 |
| JP2004186680A (ja) * | 2002-11-19 | 2004-07-02 | Seiko Epson Corp | 圧電体デバイス、液体吐出ヘッド、強誘電体デバイス及び電子機器並びにこれらの製造方法 |
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