JPH0817245A - 強誘電体薄膜およびその製造方法 - Google Patents
強誘電体薄膜およびその製造方法Info
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- JPH0817245A JPH0817245A JP17202094A JP17202094A JPH0817245A JP H0817245 A JPH0817245 A JP H0817245A JP 17202094 A JP17202094 A JP 17202094A JP 17202094 A JP17202094 A JP 17202094A JP H0817245 A JPH0817245 A JP H0817245A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 残留分極値が大きく、かつ誘電率が低い強誘
電体薄膜を提供する。 【構成】 焼結ターゲットを用いてスパッタ法により形
成した薄膜に５００〜７５０℃で熱処理を施すことによ
り、 式 Ｂｉx Ｆｅy Ｏ3 （上記式において、 ｘ／ｙ＝０．９〜１．８、 ｘ＋ｙ＝２ である）で表わされる組成を有し、ペロブスカイト相を
含み、残留分極値が２μＣ／cm2以上で比誘電率が１０
０以下である強誘電体薄膜を作製する。
電体薄膜を提供する。 【構成】 焼結ターゲットを用いてスパッタ法により形
成した薄膜に５００〜７５０℃で熱処理を施すことによ
り、 式 Ｂｉx Ｆｅy Ｏ3 （上記式において、 ｘ／ｙ＝０．９〜１．８、 ｘ＋ｙ＝２ である）で表わされる組成を有し、ペロブスカイト相を
含み、残留分極値が２μＣ／cm2以上で比誘電率が１０
０以下である強誘電体薄膜を作製する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電体薄膜とその製
造方法とに関する。
造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】強誘電体薄膜は、圧電効果や焦電効果を
利用してセンサー、記憶素子、通信部品等に用いられ
る。このような強誘電体薄膜には、従来、ＰｂＺｒＯ3
−ＰｂＴｉＯ3 固溶体（ＰＺＴ）が主として用いられて
いる。ＰＺＴ薄膜は、例えばAppl.Phys.Lett.58(11),11
61(1991)に示されるように、残留分極値が約１０μＣ／
cm 2 であり、比誘電率が１０００弱である。ＰＺＴ薄膜
は残留分極値が大きく強誘電性に優れているが、誘電率
が高いため、センサーや記憶素子に用いた場合に高感度
や高Ｓ／Ｎが得られにくい。したがって、残留分極値が
大きく、かつ誘電率が低い強誘電体薄膜が望まれてい
る。
利用してセンサー、記憶素子、通信部品等に用いられ
る。このような強誘電体薄膜には、従来、ＰｂＺｒＯ3
−ＰｂＴｉＯ3 固溶体（ＰＺＴ）が主として用いられて
いる。ＰＺＴ薄膜は、例えばAppl.Phys.Lett.58(11),11
61(1991)に示されるように、残留分極値が約１０μＣ／
cm 2 であり、比誘電率が１０００弱である。ＰＺＴ薄膜
は残留分極値が大きく強誘電性に優れているが、誘電率
が高いため、センサーや記憶素子に用いた場合に高感度
や高Ｓ／Ｎが得られにくい。したがって、残留分極値が
大きく、かつ誘電率が低い強誘電体薄膜が望まれてい
る。
【０００３】ＢｉＦｅＯ3 は、その結晶構造やキュリー
温度から、低い誘電率と大きい残留分極値をもつことが
理論的に予測されている。しかし、例えばSolid State
Commun.,vol.8,No.13,1073(1970)に示されるように、従
来、多結晶や単結晶のバルク材として合成されたＢｉＦ
ｅＯ3 は室温での抵抗が低く、室温では強誘電体として
利用することができなかった。
温度から、低い誘電率と大きい残留分極値をもつことが
理論的に予測されている。しかし、例えばSolid State
Commun.,vol.8,No.13,1073(1970)に示されるように、従
来、多結晶や単結晶のバルク材として合成されたＢｉＦ
ｅＯ3 は室温での抵抗が低く、室温では強誘電体として
利用することができなかった。
【０００４】特開平２−１７０３０６号公報には、酸化
鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）−酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ）−ペロ
ブスカイト型強誘電体酸化物（ＡＢＯ3 ）を主成分とし
た三元酸化物からなる強磁性強誘電体酸化物が記載され
ている。同公報の表１および表２には、ＡＢＯ3 を含ま
ずＦｅ2 Ｏ3 ：Ｂｉ2 Ｏ3 ＝１：１の組成の薄膜が比較
例として記載されている。これら比較例の薄膜の組成比
はＢｉＦｅＯ3 であるが、結晶質であった旨の記載はな
く、また、自発分極Ｐｓは０であり、強誘電性を示して
いない。これら比較例の薄膜は、Ｂｉ2 Ｏ3 とα−Ｆｅ
2 Ｏ3 との混合粉末をターゲットに用いたスパッタ法に
より形成され、スパッタ後に６２０〜７００℃で熱処理
が施されている。
鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）−酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ）−ペロ
ブスカイト型強誘電体酸化物（ＡＢＯ3 ）を主成分とし
た三元酸化物からなる強磁性強誘電体酸化物が記載され
ている。同公報の表１および表２には、ＡＢＯ3 を含ま
ずＦｅ2 Ｏ3 ：Ｂｉ2 Ｏ3 ＝１：１の組成の薄膜が比較
例として記載されている。これら比較例の薄膜の組成比
はＢｉＦｅＯ3 であるが、結晶質であった旨の記載はな
く、また、自発分極Ｐｓは０であり、強誘電性を示して
いない。これら比較例の薄膜は、Ｂｉ2 Ｏ3 とα−Ｆｅ
2 Ｏ3 との混合粉末をターゲットに用いたスパッタ法に
より形成され、スパッタ後に６２０〜７００℃で熱処理
が施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、残留
分極値が大きく、かつ誘電率が低い強誘電体薄膜を提供
することである。
分極値が大きく、かつ誘電率が低い強誘電体薄膜を提供
することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（４）のいずれかの構成により達成される。 （１） 式 Ｂｉx Ｆｅy Ｏ3 （上記式において、 ｘ／ｙ＝０．９〜１．８、 ｘ＋ｙ＝２ である）で表わされる組成を有し、ペロブスカイト相を
含み、残留分極値が２μＣ／cm2以上であることを特徴
とする強誘電体薄膜。 （２）比誘電率が１００以下である上記（１）の強誘電
体薄膜。 （３）上記（１）または（２）の強誘電体薄膜を製造す
る方法であって、ＢｉおよびＦｅを含み、ペロブスカイ
ト相を有する複合酸化物の焼結体ターゲットを用い、ス
パッタ法により薄膜を形成した後、薄膜に熱処理を施し
て、強誘電性を示すペロブスカイト相を析出させること
を特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。 （４）熱処理温度が５００〜７５０℃である上記（３）
の強誘電体薄膜の製造方法。
（１）〜（４）のいずれかの構成により達成される。 （１） 式 Ｂｉx Ｆｅy Ｏ3 （上記式において、 ｘ／ｙ＝０．９〜１．８、 ｘ＋ｙ＝２ である）で表わされる組成を有し、ペロブスカイト相を
含み、残留分極値が２μＣ／cm2以上であることを特徴
とする強誘電体薄膜。 （２）比誘電率が１００以下である上記（１）の強誘電
体薄膜。 （３）上記（１）または（２）の強誘電体薄膜を製造す
る方法であって、ＢｉおよびＦｅを含み、ペロブスカイ
ト相を有する複合酸化物の焼結体ターゲットを用い、ス
パッタ法により薄膜を形成した後、薄膜に熱処理を施し
て、強誘電性を示すペロブスカイト相を析出させること
を特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。 （４）熱処理温度が５００〜７５０℃である上記（３）
の強誘電体薄膜の製造方法。
【０００７】
【作用および効果】本発明の強誘電体薄膜は、従来の強
誘電体薄膜では得られなかった特性、すなわち残留分極
値が大きくかつ誘電率が低いという特性を有する。この
ため本発明の強誘電体薄膜を赤外線センサー等の焦電セ
ンサーに適用したときには高感度が得られ、また、記憶
素子に適用したときには高Ｓ／Ｎが得られる。
誘電体薄膜では得られなかった特性、すなわち残留分極
値が大きくかつ誘電率が低いという特性を有する。この
ため本発明の強誘電体薄膜を赤外線センサー等の焦電セ
ンサーに適用したときには高感度が得られ、また、記憶
素子に適用したときには高Ｓ／Ｎが得られる。
【０００８】
【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。
に説明する。
【０００９】本発明の強誘電体薄膜は、 式 Ｂｉx Ｆｅy Ｏ3 で表わされる組成を有する。上記式において、 ｘ／ｙ＝０．９〜１．８、好ましくはｘ／ｙ＝１．０〜
１．４ であり、 ｘ＋ｙ＝２ である。ｘ／ｙが小さすぎると、すなわちＦｅ過剰であ
ると、常誘電体相であるＢｉ2 Ｆｅ4 Ｏ9 等の異相が生
成しやすく、また、その割合が高くなって、良好な強誘
電特性が得られなくなる。一方、ｘ／ｙが大きすぎる
と、すなわちＢｉ過剰であると、Ｂｉ2 Ｏ3 等の異相が
生成しやすく、また、その割合が高くなって、良好な強
誘電特性が得られなくなる。なお、Ｂｉ＋Ｆｅに対する
Ｏの比率は、上記式で表わされる化学量論組成から偏倚
していてもよい。
１．４ であり、 ｘ＋ｙ＝２ である。ｘ／ｙが小さすぎると、すなわちＦｅ過剰であ
ると、常誘電体相であるＢｉ2 Ｆｅ4 Ｏ9 等の異相が生
成しやすく、また、その割合が高くなって、良好な強誘
電特性が得られなくなる。一方、ｘ／ｙが大きすぎる
と、すなわちＢｉ過剰であると、Ｂｉ2 Ｏ3 等の異相が
生成しやすく、また、その割合が高くなって、良好な強
誘電特性が得られなくなる。なお、Ｂｉ＋Ｆｅに対する
Ｏの比率は、上記式で表わされる化学量論組成から偏倚
していてもよい。
【００１０】なお、本発明の強誘電体薄膜には、Ｂｉ、
ＦｅおよびＯの他に、微量添加物または不可避的不純物
として他の元素が含まれていてもよい。前記他の元素と
しては、例えばＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃ
ｕ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌ
ａ、Ｙなどの少なくとも１種が挙げられるが、強誘電体
薄膜中におけるこれらの元素の合計含有率は、５重量％
以下であることが好ましい。
ＦｅおよびＯの他に、微量添加物または不可避的不純物
として他の元素が含まれていてもよい。前記他の元素と
しては、例えばＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃ
ｕ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌ
ａ、Ｙなどの少なくとも１種が挙げられるが、強誘電体
薄膜中におけるこれらの元素の合計含有率は、５重量％
以下であることが好ましい。
【００１１】本発明の強誘電体薄膜はペロブスカイト相
を有するが、多結晶であっても単結晶であってもよい。
多結晶である場合、平均結晶粒径は、好ましくは４０nm
〜１．２μm 、より好ましくは８０〜５００nmである。
平均結晶粒径が小さすぎると良好な強誘電特性を得るこ
とが難しくなり、大きすぎると膜中にクラックが生じて
良好な強誘電特性を得ることが難しくなる。強誘電体薄
膜が単結晶である場合には、より良好な強誘電特性を得
ることができる。
を有するが、多結晶であっても単結晶であってもよい。
多結晶である場合、平均結晶粒径は、好ましくは４０nm
〜１．２μm 、より好ましくは８０〜５００nmである。
平均結晶粒径が小さすぎると良好な強誘電特性を得るこ
とが難しくなり、大きすぎると膜中にクラックが生じて
良好な強誘電特性を得ることが難しくなる。強誘電体薄
膜が単結晶である場合には、より良好な強誘電特性を得
ることができる。
【００１２】強誘電体薄膜の厚さは、好ましくは０．１
〜３μm 、より好ましくは２００〜５００nmである。強
誘電体薄膜が薄すぎると、ピンホール等の欠陥により短
絡が生じやすくなって良好な電気的特性が得られにくく
なり、一方、厚すぎると、熱処理時に発生する応力によ
りクラックが生じやすくなり、膜の均一性が悪くなりや
すい。
〜３μm 、より好ましくは２００〜５００nmである。強
誘電体薄膜が薄すぎると、ピンホール等の欠陥により短
絡が生じやすくなって良好な電気的特性が得られにくく
なり、一方、厚すぎると、熱処理時に発生する応力によ
りクラックが生じやすくなり、膜の均一性が悪くなりや
すい。
【００１３】本発明の強誘電体薄膜は、残留分極値とし
て２μＣ／cm2 以上の値が得られ、１０μＣ／cm2 以上
の値を得ることもできる。そして、比誘電率を１００以
下にすることができ、７０以下にすることもできる。
て２μＣ／cm2 以上の値が得られ、１０μＣ／cm2 以上
の値を得ることもできる。そして、比誘電率を１００以
下にすることができ、７０以下にすることもできる。
【００１４】本発明の強誘電体薄膜の製造方法は特に限
定されず、公知の各種薄膜形成法を利用することができ
るが、好ましくは以下に説明するスパッタ法を用いる。
定されず、公知の各種薄膜形成法を利用することができ
るが、好ましくは以下に説明するスパッタ法を用いる。
【００１５】スパッタ法では、ＢｉおよびＦｅを含み、
ペロブスカイト相を有する複合酸化物の焼結体ターゲッ
トを用いる。ターゲットの組成は、目的とする強誘電体
薄膜に対応するものとすればよいが、化学量論組成のタ
ーゲットを用いて、スパッタリングガス圧等の膜形成条
件を適宜選択することにより、目的とする組成の膜を得
ることもできる。高特性の強誘電体薄膜を得るために
は、以下に示す条件でターゲットを製造することが好ま
しい。
ペロブスカイト相を有する複合酸化物の焼結体ターゲッ
トを用いる。ターゲットの組成は、目的とする強誘電体
薄膜に対応するものとすればよいが、化学量論組成のタ
ーゲットを用いて、スパッタリングガス圧等の膜形成条
件を適宜選択することにより、目的とする組成の膜を得
ることもできる。高特性の強誘電体薄膜を得るために
は、以下に示す条件でターゲットを製造することが好ま
しい。
【００１６】まず、原料粉末としてＢｉ2 Ｏ3 粉末とＦ
ｅ2 Ｏ3 粉末とを準備し、所定の比率で混合する。原料
粉末は、平均粒径１〜１０μm 、純度９９．９９％以上
であることが好ましい。原料粉末を混合する手段は特に
限定されないが、不純物の混入を防ぐために、好ましく
はＦｅポットとＦｅボールとを備えたボールミルを利用
し、湿式混合を行なう。この場合、ボールミルに由来す
るＦｅが原料中に混入するので、それを見込んで原料粉
末の混合比率を調整する。湿式混合の溶媒は水系であっ
ても非水系であってもよく、例えば、アセトン、エタノ
ール、水などを用いればよい。混合時間は、好ましくは
２０〜１００時間である。混合後、脱水乾燥し、必要に
応じて解砕・整粒する。整粒後の２次粒子の径は、０．
５μm 以下であることが好ましい。次いで、必要に応じ
てポリビニルアルコール等のバインダを添加して混合し
た後、成形する。成形圧力は１００〜２０００kgf/cm2
であることが好ましい。成形後、焼成する。焼成は空気
中で行なえばよい。焼成温度は、好ましくは７５０〜８
００℃である。焼成温度が低すぎると未反応部が多量に
残存し、一方、高すぎると焼結体表面にＢｉリッチ相が
生じ、いずれもターゲットとして不適となる。なお、酸
素雰囲気中においてホットプレスや熱間静水圧プレスに
より焼結する方法を用いてもよい。
ｅ2 Ｏ3 粉末とを準備し、所定の比率で混合する。原料
粉末は、平均粒径１〜１０μm 、純度９９．９９％以上
であることが好ましい。原料粉末を混合する手段は特に
限定されないが、不純物の混入を防ぐために、好ましく
はＦｅポットとＦｅボールとを備えたボールミルを利用
し、湿式混合を行なう。この場合、ボールミルに由来す
るＦｅが原料中に混入するので、それを見込んで原料粉
末の混合比率を調整する。湿式混合の溶媒は水系であっ
ても非水系であってもよく、例えば、アセトン、エタノ
ール、水などを用いればよい。混合時間は、好ましくは
２０〜１００時間である。混合後、脱水乾燥し、必要に
応じて解砕・整粒する。整粒後の２次粒子の径は、０．
５μm 以下であることが好ましい。次いで、必要に応じ
てポリビニルアルコール等のバインダを添加して混合し
た後、成形する。成形圧力は１００〜２０００kgf/cm2
であることが好ましい。成形後、焼成する。焼成は空気
中で行なえばよい。焼成温度は、好ましくは７５０〜８
００℃である。焼成温度が低すぎると未反応部が多量に
残存し、一方、高すぎると焼結体表面にＢｉリッチ相が
生じ、いずれもターゲットとして不適となる。なお、酸
素雰囲気中においてホットプレスや熱間静水圧プレスに
より焼結する方法を用いてもよい。
【００１７】強誘電体薄膜を形成する基板は特に限定さ
れず、例えば、単結晶Ｓｉ、単結晶ＭｇＯ、単結晶また
は多結晶のＳｒＴｉＯ3 など、通常の酸化物薄膜形成に
使用可能な各種基板を用いることができ、また、これら
の表面にＰｔ等からなる電極を形成したものも基板とし
て用いることができる。
れず、例えば、単結晶Ｓｉ、単結晶ＭｇＯ、単結晶また
は多結晶のＳｒＴｉＯ3 など、通常の酸化物薄膜形成に
使用可能な各種基板を用いることができ、また、これら
の表面にＰｔ等からなる電極を形成したものも基板とし
て用いることができる。
【００１８】スパッタ時の雰囲気は特に限定されない
が、ターゲットの還元を防ぐためには酸素を含む不活性
ガス雰囲気中でスパッタを行なうことが好ましい。これ
により、繰り返しスパッタを行なう場合の組成ずれを抑
えることができる。
が、ターゲットの還元を防ぐためには酸素を含む不活性
ガス雰囲気中でスパッタを行なうことが好ましい。これ
により、繰り返しスパッタを行なう場合の組成ずれを抑
えることができる。
【００１９】スパッタ法により形成した薄膜は非晶質状
態であるので、薄膜形成後に熱処理を施して結晶化さ
せ、ペロブスカイト相を析出させる。熱処理温度は、好
ましくは５００〜７５０℃、より好ましくは５５０〜６
５０℃である。熱処理温度が低すぎると、ペロブスカイ
ト相が生成しなくなって強誘電性を示さなくなる。一
方、熱処理温度が高すぎると、Ｂｉx Ｆｅy Ｏ3 が分解
してＢｉが蒸発し、高特性が得られなくなる。熱処理
は、薄膜の還元を防ぐために酸化性雰囲気中、例えば空
気中で行なうことが好ましい。熱処理時間は、好ましく
は０．１〜１２０分間、より好ましくは１〜２０分間で
ある。熱処理時間が短すぎるとそれによる効果が不十分
となりやすく、長すぎるとＢｉの蒸発や薄膜と基板との
反応などが生じやすくなるため、好ましくない。
態であるので、薄膜形成後に熱処理を施して結晶化さ
せ、ペロブスカイト相を析出させる。熱処理温度は、好
ましくは５００〜７５０℃、より好ましくは５５０〜６
５０℃である。熱処理温度が低すぎると、ペロブスカイ
ト相が生成しなくなって強誘電性を示さなくなる。一
方、熱処理温度が高すぎると、Ｂｉx Ｆｅy Ｏ3 が分解
してＢｉが蒸発し、高特性が得られなくなる。熱処理
は、薄膜の還元を防ぐために酸化性雰囲気中、例えば空
気中で行なうことが好ましい。熱処理時間は、好ましく
は０．１〜１２０分間、より好ましくは１〜２０分間で
ある。熱処理時間が短すぎるとそれによる効果が不十分
となりやすく、長すぎるとＢｉの蒸発や薄膜と基板との
反応などが生じやすくなるため、好ましくない。
【００２０】このようにして得られる強誘電体薄膜は多
結晶であるが、例えば、基板として単結晶ＭｇＯや単結
晶ＳｒＴｉＯ3 等を用いて、スパッタ時の基板温度を制
御、例えば４００〜５５０℃程度とすることにより、基
板上に単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることがで
きる。単結晶薄膜とした場合にも、強誘電性を得るため
必要に応じてスパッタ後に熱処理を施すことが好まし
い。この熱処理の条件は特に限定されないが、処理温度
は好ましくは４５０〜７００℃であり、処理時間は好ま
しくは０．１〜１２０分間、より好ましくは１〜２０分
間である。
結晶であるが、例えば、基板として単結晶ＭｇＯや単結
晶ＳｒＴｉＯ3 等を用いて、スパッタ時の基板温度を制
御、例えば４００〜５５０℃程度とすることにより、基
板上に単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることがで
きる。単結晶薄膜とした場合にも、強誘電性を得るため
必要に応じてスパッタ後に熱処理を施すことが好まし
い。この熱処理の条件は特に限定されないが、処理温度
は好ましくは４５０〜７００℃であり、処理時間は好ま
しくは０．１〜１２０分間、より好ましくは１〜２０分
間である。
【００２１】本発明の強誘電体薄膜は、このようなスパ
ッタ法以外でも形成することができる。例えば、Ｂｉお
よびＦｅをターゲットとして、酸素を含む雰囲気中で反
応性多元スパッタを行なってもよい。また、レーザーア
ブレージョンやＣＶＤ法を用いてもよい。レーザーアブ
レージョンを用いる場合には、上記した焼結体ターゲッ
トを利用することが好ましい。
ッタ法以外でも形成することができる。例えば、Ｂｉお
よびＦｅをターゲットとして、酸素を含む雰囲気中で反
応性多元スパッタを行なってもよい。また、レーザーア
ブレージョンやＣＶＤ法を用いてもよい。レーザーアブ
レージョンを用いる場合には、上記した焼結体ターゲッ
トを利用することが好ましい。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。
をさらに詳細に説明する。
【００２３】表１に示される薄膜サンプルを、以下に示
す方法で作製した。
す方法で作製した。
【００２４】以下に示す方法でスパッタターゲットを作
製した。原料粉末としてＢｉ2 Ｏ3粉末とＦｅ2 Ｏ3 粉
末とを準備した。原料粉末の平均粒径は、１〜５μm で
あり、その純度は９９．９９％以上であった。これらの
原料粉末を、ＦｅポットとＦｅボールとを備えたボール
ミルにより湿式混合した。湿式混合の溶媒にはアセトン
を用いた。混合時間は４０時間とした。混合後、脱水乾
燥し、開きが４２５μm のふるいにより整粒した。次い
で、圧力１０００kgf/cm2 で成形した後、空気中におい
て７８０℃で１０時間焼成してターゲットとした。この
ようにして、原料粉末の混合比率の異なる複数のターゲ
ットを作製した。
製した。原料粉末としてＢｉ2 Ｏ3粉末とＦｅ2 Ｏ3 粉
末とを準備した。原料粉末の平均粒径は、１〜５μm で
あり、その純度は９９．９９％以上であった。これらの
原料粉末を、ＦｅポットとＦｅボールとを備えたボール
ミルにより湿式混合した。湿式混合の溶媒にはアセトン
を用いた。混合時間は４０時間とした。混合後、脱水乾
燥し、開きが４２５μm のふるいにより整粒した。次い
で、圧力１０００kgf/cm2 で成形した後、空気中におい
て７８０℃で１０時間焼成してターゲットとした。この
ようにして、原料粉末の混合比率の異なる複数のターゲ
ットを作製した。
【００２５】これらのターゲットを用いて、高周波マグ
ネトロンスパッタにより基板上に薄膜を形成した。基板
には、Ｓｉ（１００）上に、ＳｉＯ2 膜（厚さ５０nm）
と、下部電極のＰｔ膜（厚さ１００nm）とを順次設けた
ものを用いた。スパッタは、Ａｒ雰囲気またはＡｒ＋Ｏ
2 雰囲気（サンプルNo. ６）中において室温で約１０分
間行なった。スパッタ時の圧力は０．３〜１０Paとし、
投入パワーはＲＦ１００W とした。得られた薄膜は非晶
質状態であり、厚さは約４００nmであった。次いで、空
気中において各薄膜に５５０℃で１０分間の熱処理を施
し、多結晶薄膜サンプルとした。平均結晶粒径は、サン
プルNo. ５が０．３μm であった他は０．１μm であっ
た。サンプルNo. １表面の走査型電子顕微鏡写真を、図
１に示す。
ネトロンスパッタにより基板上に薄膜を形成した。基板
には、Ｓｉ（１００）上に、ＳｉＯ2 膜（厚さ５０nm）
と、下部電極のＰｔ膜（厚さ１００nm）とを順次設けた
ものを用いた。スパッタは、Ａｒ雰囲気またはＡｒ＋Ｏ
2 雰囲気（サンプルNo. ６）中において室温で約１０分
間行なった。スパッタ時の圧力は０．３〜１０Paとし、
投入パワーはＲＦ１００W とした。得られた薄膜は非晶
質状態であり、厚さは約４００nmであった。次いで、空
気中において各薄膜に５５０℃で１０分間の熱処理を施
し、多結晶薄膜サンプルとした。平均結晶粒径は、サン
プルNo. ５が０．３μm であった他は０．１μm であっ
た。サンプルNo. １表面の走査型電子顕微鏡写真を、図
１に示す。
【００２６】各サンプルの組成（Ｂｉ／Ｆｅ）、比誘電
率（εｒ）、残留分極値（Ｐｒ）を、表１に示す。誘電
特性の測定に際しては、サンプル上にＰｔ膜（厚さ１０
０nm）を形成して、上部電極とした。サンプルNo. ２に
ついての電圧Ｖと分極値Ｐとの関係を示すグラフを、図
２に示す。
率（εｒ）、残留分極値（Ｐｒ）を、表１に示す。誘電
特性の測定に際しては、サンプル上にＰｔ膜（厚さ１０
０nm）を形成して、上部電極とした。サンプルNo. ２に
ついての電圧Ｖと分極値Ｐとの関係を示すグラフを、図
２に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１に示されるように、Ｂｉ／Ｆｅが本発
明範囲にあるサンプルでは、高Ｐｒと低εｒとが得られ
ている。
明範囲にあるサンプルでは、高Ｐｒと低εｒとが得られ
ている。
【００２９】次に、サンプルNo. １について、Ｘ線回折
を行なった。また、スパッタ後の熱処理での処理温度を
変えた他はサンプルNo. １と同様にして多結晶薄膜サン
プルを作製し、これらについてもＸ線回折を行なった。
サンプルNo. １のＸ線回折チャートを図３に示す。図３
において、○印を付したピークがペロブスカイト構造の
ピークである。２θ＝４０°付近のピークは、下部電極
のＰｔ膜に由来するピークである。なお、熱処理を８０
０℃で行なった場合には、ペロブスカイト構造のピーク
がほとんど認められず、Ｆｅ2 Ｏ3 のピークが認められ
た。これは、ＢｉＦｅＯ3 の分解によりＢｉが蒸発した
ためと考えられる。また、熱処理を４５０℃で行なった
場合には、ペロブスカイト構造のピークが認められず、
熱処理を５００℃で行なった場合には、ペロブスカイト
構造を再現性よく析出することが難しかった。
を行なった。また、スパッタ後の熱処理での処理温度を
変えた他はサンプルNo. １と同様にして多結晶薄膜サン
プルを作製し、これらについてもＸ線回折を行なった。
サンプルNo. １のＸ線回折チャートを図３に示す。図３
において、○印を付したピークがペロブスカイト構造の
ピークである。２θ＝４０°付近のピークは、下部電極
のＰｔ膜に由来するピークである。なお、熱処理を８０
０℃で行なった場合には、ペロブスカイト構造のピーク
がほとんど認められず、Ｆｅ2 Ｏ3 のピークが認められ
た。これは、ＢｉＦｅＯ3 の分解によりＢｉが蒸発した
ためと考えられる。また、熱処理を４５０℃で行なった
場合には、ペロブスカイト構造のピークが認められず、
熱処理を５００℃で行なった場合には、ペロブスカイト
構造を再現性よく析出することが難しかった。
【００３０】以上の結果から、本発明の効果が明らかで
ある。
ある。
【図１】粒子構造を表わす図面代用写真であって、本発
明の強誘電体薄膜表面の走査型電子顕微鏡写真である。
明の強誘電体薄膜表面の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】電圧Ｖと分極値Ｐとの関係を示すグラフであ
る。
る。
【図３】強誘電体薄膜のＸ線回折チャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 行雄 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】式 Ｂｉx Ｆｅy Ｏ3 （上記式において、 ｘ／ｙ＝０．９〜１．８、 ｘ＋ｙ＝２ である）で表わされる組成を有し、ペロブスカイト相を
含み、残留分極値が２μＣ／cm2以上であることを特徴
とする強誘電体薄膜。 - 【請求項２】 比誘電率が１００以下である請求項１の
強誘電体薄膜。 - 【請求項３】 請求項１または２の強誘電体薄膜を製造
する方法であって、 ＢｉおよびＦｅを含み、ペロブスカイト相を有する複合
酸化物の焼結体ターゲットを用い、スパッタ法により薄
膜を形成した後、薄膜に熱処理を施して、強誘電性を示
すペロブスカイト相を析出させることを特徴とする強誘
電体薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 熱処理温度が５００〜７５０℃である請
求項３の強誘電体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17202094A JPH0817245A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 強誘電体薄膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17202094A JPH0817245A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 強誘電体薄膜およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0817245A true JPH0817245A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15934039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17202094A Withdrawn JPH0817245A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 強誘電体薄膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817245A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10303012A (ja) * | 1997-04-26 | 1998-11-13 | Tdk Corp | コイル用非磁性材料及びコイル部品 |
| WO2005122260A1 (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Fujitsu Limited | 容量素子、集積回路および電子装置 |
| JP2006097126A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-04-13 | Ricoh Co Ltd | スパッタリングターゲットとその製造方法、及び光記録媒体 |
| JP2007239099A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-09-20 | Ricoh Co Ltd | スパッタリングターゲット及びその製造方法、並びに光記録媒体及びその製造方法 |
| JP2007247053A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-09-27 | Ricoh Co Ltd | スパッタリングターゲット及び追記型光記録媒体 |
| JP2007287739A (ja) * | 2006-04-12 | 2007-11-01 | Seiko Epson Corp | 圧電材料および圧電素子 |
| JP2007287740A (ja) * | 2006-04-12 | 2007-11-01 | Seiko Epson Corp | 圧電材料および圧電素子 |
| JP2007287744A (ja) * | 2006-04-12 | 2007-11-01 | Seiko Epson Corp | 圧電材料および圧電素子 |
| JP2010214841A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエーター装置 |
| JP2011205067A (ja) * | 2010-03-02 | 2011-10-13 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子 |
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| JP2012164893A (ja) * | 2011-02-08 | 2012-08-30 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子 |
| JP2012169377A (ja) * | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びに圧電素子 |
| US8668310B2 (en) | 2009-11-02 | 2014-03-11 | Seiko Epson Corporation | Liquid-ejecting head, liquid-ejecting apparatus, piezoelectric element, and piezoelectric material |
| US8678560B2 (en) | 2009-11-02 | 2014-03-25 | Seiko Epson Corporation | Liquid-ejecting head, liquid-ejecting apparatus, piezoelectric element, and piezoelectric material |
| JP2014088030A (ja) * | 2013-12-19 | 2014-05-15 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエーター装置 |
| US8998386B2 (en) | 2009-11-02 | 2015-04-07 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus |
| US9329088B2 (en) | 2014-04-01 | 2016-05-03 | Seiko Epson Corporation | Thermoelectric conversion element, light detection device, electronic apparatus |
-
1994
- 1994-06-30 JP JP17202094A patent/JPH0817245A/ja not_active Withdrawn
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH10303012A (ja) * | 1997-04-26 | 1998-11-13 | Tdk Corp | コイル用非磁性材料及びコイル部品 |
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| JP2007287740A (ja) * | 2006-04-12 | 2007-11-01 | Seiko Epson Corp | 圧電材料および圧電素子 |
| JP2007287744A (ja) * | 2006-04-12 | 2007-11-01 | Seiko Epson Corp | 圧電材料および圧電素子 |
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| US8998386B2 (en) | 2009-11-02 | 2015-04-07 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus |
| US9799820B2 (en) | 2009-11-02 | 2017-10-24 | Seiko Epson Corporation | Liquid-ejecting head, liquid-ejecting apparatus, piezoelectric element, and piezoelectric material |
| US9673378B2 (en) | 2009-11-02 | 2017-06-06 | Seiko Epson Corporation | Liquid-ejecting head, liquid-ejecting apparatus, piezoelectric element, and piezoelectric material |
| US9144976B2 (en) | 2009-11-02 | 2015-09-29 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting apparatus |
| US8668310B2 (en) | 2009-11-02 | 2014-03-11 | Seiko Epson Corporation | Liquid-ejecting head, liquid-ejecting apparatus, piezoelectric element, and piezoelectric material |
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