JPH0753636B2 - 酸化亜鉛圧電結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
酸化亜鉛圧電結晶薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH0753636B2 JPH0753636B2 JP61163135A JP16313586A JPH0753636B2 JP H0753636 B2 JPH0753636 B2 JP H0753636B2 JP 61163135 A JP61163135 A JP 61163135A JP 16313586 A JP16313586 A JP 16313586A JP H0753636 B2 JPH0753636 B2 JP H0753636B2
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- JP
- Japan
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- thin film
- zinc oxide
- piezoelectric crystal
- crystal thin
- oxide piezoelectric
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、スパッタリングにより酸化亜鉛圧電結晶薄
膜を製造する方法の改良に関し、特にＣ軸が薄膜の形成
される基体表面に平行となるように配向されている酸化
亜鉛圧電結晶薄膜の製造方法に関する。
膜を製造する方法の改良に関し、特にＣ軸が薄膜の形成
される基体表面に平行となるように配向されている酸化
亜鉛圧電結晶薄膜の製造方法に関する。
［従来の技術］ 酸化亜鉛薄膜は多結晶構造あるいは単結晶構造を示す
が、圧電体として用いるには結晶軸の成長方向が揃うこ
とが要求される。従来、Ｃ軸が酸化亜鉛薄膜面と垂直方
向に配向している酸化亜鉛圧電結晶膜の製造方法は確立
されているが、Ｃ軸を該圧電結晶薄膜に平行にすなわち
面内配向させたものを製造することは困難であった。
が、圧電体として用いるには結晶軸の成長方向が揃うこ
とが要求される。従来、Ｃ軸が酸化亜鉛薄膜面と垂直方
向に配向している酸化亜鉛圧電結晶膜の製造方法は確立
されているが、Ｃ軸を該圧電結晶薄膜に平行にすなわち
面内配向させたものを製造することは困難であった。
もっとも、特公昭50−23918号には、アルミニウムを添
加してスパッタリングを行なうことにより、Ｃ軸が薄膜
の面内に揃うように配向された酸化亜鉛圧電薄膜の製造
方法が開示されている。
加してスパッタリングを行なうことにより、Ｃ軸が薄膜
の面内に揃うように配向された酸化亜鉛圧電薄膜の製造
方法が開示されている。
また、特公昭51−20719には、陽極および陰極の形状な
らびに基体の配置を工夫することにより、ターゲット面
より斜方に向かう指向性を有する被スパッタ物質ビーム
を利用し、それによって得られる圧電薄膜のＣ軸の方位
を制御し得る製造方法が示されている。
らびに基体の配置を工夫することにより、ターゲット面
より斜方に向かう指向性を有する被スパッタ物質ビーム
を利用し、それによって得られる圧電薄膜のＣ軸の方位
を制御し得る製造方法が示されている。
さらに、サファイヤの単結晶上において酸化亜鉛をエピ
タキシャル成長させることによりＣ軸が酸化亜鉛薄膜内
に揃うように配向されたものを製造する方法も実施され
ている。
タキシャル成長させることによりＣ軸が酸化亜鉛薄膜内
に揃うように配向されたものを製造する方法も実施され
ている。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、特公昭50−23918号の製造方法では、結
果として得られる酸化亜鉛圧電薄膜にアルミニウムが含
有させることになるため、絶縁性の点で難があり、圧電
体として使用するのに好適な圧電薄膜を得ることが困難
である。
果として得られる酸化亜鉛圧電薄膜にアルミニウムが含
有させることになるため、絶縁性の点で難があり、圧電
体として使用するのに好適な圧電薄膜を得ることが困難
である。
また、特公昭51−20719号の方法では、基体を正確な向
きに位置決めする必要があるだけでなく、スパッタビー
ム物質を斜方に発生するように構成するものにすぎない
ため、Ｃ軸を薄膜に対して数10度傾斜させることは可能
であっても薄膜面に平行に揃えることは難しい。
きに位置決めする必要があるだけでなく、スパッタビー
ム物質を斜方に発生するように構成するものにすぎない
ため、Ｃ軸を薄膜に対して数10度傾斜させることは可能
であっても薄膜面に平行に揃えることは難しい。
また、サファイヤ単結晶を用いた方法では、Ｃ軸が薄膜
の面内方向に揃うように配向された酸化亜鉛圧電薄膜を
得ることは可能であるが、サファイヤ単結晶が極めて高
価であるため、圧電薄膜のコストがかなり高くつくこと
になる。
の面内方向に揃うように配向された酸化亜鉛圧電薄膜を
得ることは可能であるが、サファイヤ単結晶が極めて高
価であるため、圧電薄膜のコストがかなり高くつくこと
になる。
よって、この発明の目的は、Ｃ軸が薄膜の面内に揃うよ
うに配向されており、かつ圧電体として利用しやすい酸
化亜鉛圧電結晶薄膜を安価に製造し得る方法を提供する
ことにある。
うに配向されており、かつ圧電体として利用しやすい酸
化亜鉛圧電結晶薄膜を安価に製造し得る方法を提供する
ことにある。
［問題点を解決するための手段］ この発明の製造方法は、スパッタリングにより酸化亜鉛
圧電結晶薄膜を基体表面に形成する工程を備えるもので
あり、 マンガンｘ原子％（0.1＜ｘ＜10）を含み、残部が亜鉛
よりなる亜鉛基合金をターゲット材とし、 酸素導入雰囲気下で、直流または交流電圧を印加して反
応性スパッタリングにより、基体表面にＣ軸が平行に並
ぶように配向した酸化亜鉛結晶薄膜を形成することを特
徴とするものである。
圧電結晶薄膜を基体表面に形成する工程を備えるもので
あり、 マンガンｘ原子％（0.1＜ｘ＜10）を含み、残部が亜鉛
よりなる亜鉛基合金をターゲット材とし、 酸素導入雰囲気下で、直流または交流電圧を印加して反
応性スパッタリングにより、基体表面にＣ軸が平行に並
ぶように配向した酸化亜鉛結晶薄膜を形成することを特
徴とするものである。
［作用および発明の効果］ この発明は、マンガン含有亜鉛合金をターゲット材とし
て用い、酸素雰囲気下で反応性スパッタリングにより基
体表面にZnO圧電結晶薄膜を形成すれば、Ｃ軸が該薄膜
に平行に並ぶように配向されることを見出し、該知見に
基づいてなされたものである。
て用い、酸素雰囲気下で反応性スパッタリングにより基
体表面にZnO圧電結晶薄膜を形成すれば、Ｃ軸が該薄膜
に平行に並ぶように配向されることを見出し、該知見に
基づいてなされたものである。
マンガン含有亜鉛合金を用いることによる効果の詳細は
必ずしも明確ではないが、後述の実施例から明らかなよ
うに、マンガンｘ原子％（０＜ｘ＜10）を含有する場合
にはＣ軸を膜面に平行とすることができるのに対して、
マンガンを無添加の場合にはＣ軸は薄膜面に直交するよ
うに配向し、また0.1原子％含有させた場合にはＣ軸が
膜面に直交するものとＣ軸が膜面に平行なものとが混ざ
り合い、さらにマンガン含有量が10原子％の場合にも同
様にＣ軸が膜面に直交するものが混在する圧電結晶膜し
か得られない。よって、上記のように0.1原子％を越
え、10原子％までのマンガンを含有する亜鉛合金をター
ゲット材として用いることが必要である。
必ずしも明確ではないが、後述の実施例から明らかなよ
うに、マンガンｘ原子％（０＜ｘ＜10）を含有する場合
にはＣ軸を膜面に平行とすることができるのに対して、
マンガンを無添加の場合にはＣ軸は薄膜面に直交するよ
うに配向し、また0.1原子％含有させた場合にはＣ軸が
膜面に直交するものとＣ軸が膜面に平行なものとが混ざ
り合い、さらにマンガン含有量が10原子％の場合にも同
様にＣ軸が膜面に直交するものが混在する圧電結晶膜し
か得られない。よって、上記のように0.1原子％を越
え、10原子％までのマンガンを含有する亜鉛合金をター
ゲット材として用いることが必要である。
この発明によれば、Ｃ軸が膜面に平行に並ぶように配向
させ得るだけでなく、アルミニウム等の絶縁性を低下さ
せる成分を含有しないため圧電体として利用しやすい酸
化亜鉛圧電結晶膜を得ることができる。また、サファイ
ヤ単結晶のような高価な材料を用いる必要もないため、
酸化亜鉛圧電結晶薄膜のコストを低減することも可能と
なる。
させ得るだけでなく、アルミニウム等の絶縁性を低下さ
せる成分を含有しないため圧電体として利用しやすい酸
化亜鉛圧電結晶膜を得ることができる。また、サファイ
ヤ単結晶のような高価な材料を用いる必要もないため、
酸化亜鉛圧電結晶薄膜のコストを低減することも可能と
なる。
この発明により得られる酸化亜鉛圧電結晶薄膜は、たと
えば横波を利用したマイクロ波領域のトランスデューサ
として好適に用いられ得る。
えば横波を利用したマイクロ波領域のトランスデューサ
として好適に用いられ得る。
［実施例の説明］ 第１図は、以下の実施例を実施するにあたって用いた２
極マグネトロンスパッタリング装置を示す。ベルジャ１
内には、陰極２および陽極３が対向配置されている。陰
極２上にはマンガン含有亜鉛合金からなるターゲット４
が固定されており、他方陽極３上には酸化亜鉛圧電結晶
薄膜をその表面に形成するための基体５が固定されてい
る。なお、７は排気口であり、８はガス導入口、９はマ
グネトロンを示す。
極マグネトロンスパッタリング装置を示す。ベルジャ１
内には、陰極２および陽極３が対向配置されている。陰
極２上にはマンガン含有亜鉛合金からなるターゲット４
が固定されており、他方陽極３上には酸化亜鉛圧電結晶
薄膜をその表面に形成するための基体５が固定されてい
る。なお、７は排気口であり、８はガス導入口、９はマ
グネトロンを示す。
ターゲット４としては、亜鉛に種々の量のマンガンを添
加し、これを溶解して直径160mm、厚み5mmの円板に成形
したものを用いた。
加し、これを溶解して直径160mm、厚み5mmの円板に成形
したものを用いた。
スパッタリングの条件は、以下のとおりである。
スパッタ電力:500W〜1KW,周波数:13.56MHz スパッタ圧力:3×10-3Torr スパッタガス混合比:Ar:O2＝1:1 スパッタガス流量:10cc/分 磁界強度:300ガウス（ターゲット上における値） 基体−ターゲット間距離:100mm なお、基体５としては、Al2O3、ガラスまたは恒弾性鋼
からなる基板を用いた。
からなる基板を用いた。
スパッタリングに際しては、ターゲット４と基体５との
間に13.56MHzの交流を印加し２極マグネトロンRFスパッ
タにより行ない、ベルジャー１内は１×10-6Torr以下に
排気し、Ar:O2の混合ガスを10cc/分の流量でガス導入口
７から導入し、排気弁を調整しベルジャー１内の圧力を
３×10-3Torrにして行なった。
間に13.56MHzの交流を印加し２極マグネトロンRFスパッ
タにより行ない、ベルジャー１内は１×10-6Torr以下に
排気し、Ar:O2の混合ガスを10cc/分の流量でガス導入口
７から導入し、排気弁を調整しベルジャー１内の圧力を
３×10-3Torrにして行なった。
以上の条件で形成された酸化亜鉛圧電結晶薄膜の配向性
を下記に示す。なお、比較のためにマンガンを含有して
いない亜鉛のみからなるターゲット材を用いた場合、な
らびに酸化亜鉛にMnCO3を添加したターゲット材を用い
た場合の配向性を併せて示す。
を下記に示す。なお、比較のためにマンガンを含有して
いない亜鉛のみからなるターゲット材を用いた場合、な
らびに酸化亜鉛にMnCO3を添加したターゲット材を用い
た場合の配向性を併せて示す。
上記表より、マンガンが５％含有された亜鉛合金をター
ゲット材として用いた場合には、Ｃ軸が基体表面方向す
なわち薄膜の面内に揃うように配向され得ることがわか
る。
ゲット材として用いた場合には、Ｃ軸が基体表面方向す
なわち薄膜の面内に揃うように配向され得ることがわか
る。
これに対して、ターゲット材として酸化亜鉛にMnCO3を
添加したものや、マンガンを全く添加しない亜鉛からな
るものを用いた場合には、Ｃ軸が薄膜面に直交するよう
に配向した酸化亜鉛圧電結晶薄膜しか得られないことが
わかる。
添加したものや、マンガンを全く添加しない亜鉛からな
るものを用いた場合には、Ｃ軸が薄膜面に直交するよう
に配向した酸化亜鉛圧電結晶薄膜しか得られないことが
わかる。
第１図は、この発明の一実施例に用いるマグネトロンス
パッタ装置を示す模式図である。 図において、１はベルジャー、２は陰極、３は陽極、４
はターゲット、６は基体、７は排気口、７はガス導入口
を示す。
パッタ装置を示す模式図である。 図において、１はベルジャー、２は陰極、３は陽極、４
はターゲット、６は基体、７は排気口、７はガス導入口
を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】スパッタリングにより酸化亜鉛圧電結晶薄
膜を基体表面に形成する工程を有する酸化亜鉛圧電結晶
薄膜の製造方法において、 マンガンｘ原子％（0.1＜ｘ＜10）を含み、残部が亜鉛
よりなる亜鉛基合金をターゲット材とし、 酸素導入雰囲気下で、直流または交流電圧を印加して反
応性スパッタリングにより、基体表面にＣ軸が平行に並
ぶように配向した酸化亜鉛圧電結晶薄膜を形成すること
を特徴とする、酸化亜鉛圧電結晶薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61163135A JPH0753636B2 (ja) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | 酸化亜鉛圧電結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61163135A JPH0753636B2 (ja) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | 酸化亜鉛圧電結晶薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6321298A JPS6321298A (ja) | 1988-01-28 |
| JPH0753636B2 true JPH0753636B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=15767862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61163135A Expired - Lifetime JPH0753636B2 (ja) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | 酸化亜鉛圧電結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0753636B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1194116C (zh) * | 1996-11-20 | 2005-03-23 | 东芝株式会社 | 溅射靶,用其制成的抗铁磁材料膜和磁阻效应器件 |
| KR100470155B1 (ko) * | 2003-03-07 | 2005-02-04 | 광주과학기술원 | 아연산화물 반도체 제조방법 |
| CN100466318C (zh) * | 2003-05-22 | 2009-03-04 | 富士通株式会社 | 压电元件及其制造方法、以及触摸面板装置 |
| CN115094393A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-23 | 武汉大学 | 同时激发纵-横波的ZnO压电涂层材料及其制备方法与应用 |
-
1986
- 1986-07-10 JP JP61163135A patent/JPH0753636B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6321298A (ja) | 1988-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |