JPH1067556A - Ｐｂ系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜の成長方法 - Google Patents
Ｐｂ系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜の成長方法Info
- Publication number
- JPH1067556A JPH1067556A JP8223925A JP22392596A JPH1067556A JP H1067556 A JPH1067556 A JP H1067556A JP 8223925 A JP8223925 A JP 8223925A JP 22392596 A JP22392596 A JP 22392596A JP H1067556 A JPH1067556 A JP H1067556A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- substrate
- less
- based perovskite
- grown
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 組成異常のないＰｂ系ペロブスカイト型構造
の強誘電体膜の配向膜を一般的なＭＯＣＶＤ法により製
造可能とする。 【解決手段】 基板温度を５５０℃以下、好ましくは５
００℃未満の所定温度とし、かつ成膜速度を１０nm／hr
以上２００nm／hr以下、好ましくは１７０nm／hr以下の
所定速度として、酸化ガス雰囲気下で、少なくともＰｂ
を含む有機金属原料の蒸気を面方位（１００）のＰｔ表
面を有する基板の前記Ｐｔ表面上に導きながら、該Ｐｔ
表面上にＰｂ系ペロブスカイト型構造の薄膜を化学気相
成長させる。 【効果】 配向率の高いＰｂ系ペロブスカイト型構造の
強誘電体膜を一般的なＭＯＣＶＤ装置を用いて成長させ
ることができる。
の強誘電体膜の配向膜を一般的なＭＯＣＶＤ法により製
造可能とする。 【解決手段】 基板温度を５５０℃以下、好ましくは５
００℃未満の所定温度とし、かつ成膜速度を１０nm／hr
以上２００nm／hr以下、好ましくは１７０nm／hr以下の
所定速度として、酸化ガス雰囲気下で、少なくともＰｂ
を含む有機金属原料の蒸気を面方位（１００）のＰｔ表
面を有する基板の前記Ｐｔ表面上に導きながら、該Ｐｔ
表面上にＰｂ系ペロブスカイト型構造の薄膜を化学気相
成長させる。 【効果】 配向率の高いＰｂ系ペロブスカイト型構造の
強誘電体膜を一般的なＭＯＣＶＤ装置を用いて成長させ
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｐｂ系ペロブスカ
イト型構造の強誘電体膜の成長方法に関し、特にＭＯＣ
ＶＤ法（有機金属気相成長法）による成膜方法に関す
る。
イト型構造の強誘電体膜の成長方法に関し、特にＭＯＣ
ＶＤ法（有機金属気相成長法）による成膜方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3 、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）Ｏ3 及び（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｔｉ，Ｍｇ）Ｏ3
等のＰｂ系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜は、人体
検知器や火災検知器等の焦電センサ、加速度センサ、圧
力センサ、超音波センサ、不揮発性メモリ等の材料とし
て好適である。
Ｏ3 、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）Ｏ3 及び（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｔｉ，Ｍｇ）Ｏ3
等のＰｂ系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜は、人体
検知器や火災検知器等の焦電センサ、加速度センサ、圧
力センサ、超音波センサ、不揮発性メモリ等の材料とし
て好適である。
【０００３】Ｐｂ系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜
の製造技術として、本出願人が先に出願した特開平７−
３０９６９５号に開示された方法がある。この先願に開
示された方法は、面方位（１００）のＭｇＯもしくはそ
の上に白金（Ｐｔ）を蒸着したものを基板として用い、
その基板表面にレーザーを照射しながらＭＯＣＶＤ法に
よりＰｂＴｉＯ3 またはＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 を成膜
するものである。
の製造技術として、本出願人が先に出願した特開平７−
３０９６９５号に開示された方法がある。この先願に開
示された方法は、面方位（１００）のＭｇＯもしくはそ
の上に白金（Ｐｔ）を蒸着したものを基板として用い、
その基板表面にレーザーを照射しながらＭＯＣＶＤ法に
よりＰｂＴｉＯ3 またはＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 を成膜
するものである。
【０００４】また、電気学会研究会資料（EFM-95-11 〜
20）P69 〜76（電子材料研究会、1995年11月14日）に
は、メモリ用の強誘電体膜としてＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ
3 膜をＭＯＣＶＤ法により成膜した研究結果について報
告されている。この報告では、シリコン基板上にＰｔを
スパッタしたものを基板とし、５００〜５５０℃の基板
温度で成膜を行っている。使用した基板の表面の面方位
は（１１１）である。
20）P69 〜76（電子材料研究会、1995年11月14日）に
は、メモリ用の強誘電体膜としてＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ
3 膜をＭＯＣＶＤ法により成膜した研究結果について報
告されている。この報告では、シリコン基板上にＰｔを
スパッタしたものを基板とし、５００〜５５０℃の基板
温度で成膜を行っている。使用した基板の表面の面方位
は（１１１）である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−３０９６９５号の製造方法では、成膜時に基板表面
にレーザーを照射するため、レーザ光源及びその駆動装
置並びに駆動装置制御用の装置等が必要となり、結晶製
造設備が複雑かつ大型化してしまうという問題点があっ
た。
７−３０９６９５号の製造方法では、成膜時に基板表面
にレーザーを照射するため、レーザ光源及びその駆動装
置並びに駆動装置制御用の装置等が必要となり、結晶製
造設備が複雑かつ大型化してしまうという問題点があっ
た。
【０００６】また、上記電気学会研究会資料の報告によ
れば、基板表面のＰｔとＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 膜との
界面近傍にＺｒ組成が異常となる領域が生じるとの問題
点があった。
れば、基板表面のＰｔとＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 膜との
界面近傍にＺｒ組成が異常となる領域が生じるとの問題
点があった。
【０００７】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、組成異常のないＰｂ系ペロブスカイト型構造の強誘
電体膜の配向膜を一般的なＭＯＣＶＤ法により製造可能
とすることを目的とする。
で、組成異常のないＰｂ系ペロブスカイト型構造の強誘
電体膜の配向膜を一般的なＭＯＣＶＤ法により製造可能
とすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、成膜条件を種々変更して結晶成長実験
を行った結果、適当な成膜速度を選択することによって
Ｐｂ系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜の配向膜が得
られることを見い出した。実験により得られた成膜速度
と配向率との関係の一例を図１に示す。同図より、成膜
速度が４００nm／hr以下であれば配向率が１５％以上の
膜が得られ、成膜速度が２００nm／hr以下であれば配向
率が４０％以上の膜が得られ、成膜速度が１００nm／hr
であれば配向率が９２％の膜が得られることがわかる。
に、本発明者は、成膜条件を種々変更して結晶成長実験
を行った結果、適当な成膜速度を選択することによって
Ｐｂ系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜の配向膜が得
られることを見い出した。実験により得られた成膜速度
と配向率との関係の一例を図１に示す。同図より、成膜
速度が４００nm／hr以下であれば配向率が１５％以上の
膜が得られ、成膜速度が２００nm／hr以下であれば配向
率が４０％以上の膜が得られ、成膜速度が１００nm／hr
であれば配向率が９２％の膜が得られることがわかる。
【０００９】この結果に基づけば、各種センサやメモリ
のキャパシタ等ヘの応用を考慮すると、配向率が４０％
以上すなわち成膜速度が２００nm／hr以下であるのがよ
く、好ましくは配向率が５０％以上すなわち成膜速度が
１７０nm／hr以下であるのがよい。
のキャパシタ等ヘの応用を考慮すると、配向率が４０％
以上すなわち成膜速度が２００nm／hr以下であるのがよ
く、好ましくは配向率が５０％以上すなわち成膜速度が
１７０nm／hr以下であるのがよい。
【００１０】本発明は、上記考察に基づきなされたもの
で、基板温度を５５０℃以下、好ましくは５００℃未満
の所定温度とし、かつ成膜速度を１０nm／hr以上２００
nm／hr以下、好ましくは１７０nm／hr以下の所定速度と
して、酸化ガス雰囲気下で、少なくとも鉛を含む有機金
属原料の蒸気を面方位（１００）の白金表面を有する基
板の前記白金表面上に導きながら、該白金表面上にＰｂ
系ペロブスカイト型構造の薄膜を化学気相成長させるこ
とを特徴とする。
で、基板温度を５５０℃以下、好ましくは５００℃未満
の所定温度とし、かつ成膜速度を１０nm／hr以上２００
nm／hr以下、好ましくは１７０nm／hr以下の所定速度と
して、酸化ガス雰囲気下で、少なくとも鉛を含む有機金
属原料の蒸気を面方位（１００）の白金表面を有する基
板の前記白金表面上に導きながら、該白金表面上にＰｂ
系ペロブスカイト型構造の薄膜を化学気相成長させるこ
とを特徴とする。
【００１１】具体的には、例えば、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｐｂ
（ＯＣＨ2 Ｃ（ＣＨ3 ）3 ）及びＴｉ（Ｏ−ｉＣ
3 Ｈ7 ）4 を原料として用いて、ＰｂＴｉＯ3 膜を成長
させる。
（ＯＣＨ2 Ｃ（ＣＨ3 ）3 ）及びＴｉ（Ｏ−ｉＣ
3 Ｈ7 ）4 を原料として用いて、ＰｂＴｉＯ3 膜を成長
させる。
【００１２】上記手段によれば、配向率の高いＰｂ系ペ
ロブスカイト型構造の強誘電体膜が得られる。
ロブスカイト型構造の強誘電体膜が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図２には、本発明の実施に使用さ
れるＭＯＣＶＤ装置が示されている。複数の原料容器５
Ａ，５Ｂ，…内にそれぞれ各有機金属原料６Ａ，６Ｂ，
…を入れ、それらを各恒温槽４Ａ，４Ｂ，…内に収納す
る。そして、各恒温槽４Ａ，４Ｂ，…の温度を調節し
て、各有機金属原料６Ａ，６Ｂ，…をそれぞれ適度な蒸
気圧を示す温度に加熱する。また、基板９を成膜室８内
のヒータ１１上に載置し、所定温度に加熱する。ガスボ
ンベ１Ａ，１Ｂ，…からキャリアガスを各原料容器５
Ａ，５Ｂ，…内に供給する。各有機金属の蒸気はそのキ
ャリアガスによって成膜室８内に輸送される。同時に、
酸化性のガスが充填されたガスボンベ２から酸化ガスを
成膜室８内に供給する。その際、キャリアガス及び酸化
ガスの流量をマスフローコントローラ３により調節する
とともに、真空ポンプ１０により成膜室８内を排気して
成膜質８内の圧力を調節する。成膜室８内に導入された
有機金属の蒸気は、加熱された基板９上で酸化ガスと反
応し、それによって基板９上に膜が成長する。
れるＭＯＣＶＤ装置が示されている。複数の原料容器５
Ａ，５Ｂ，…内にそれぞれ各有機金属原料６Ａ，６Ｂ，
…を入れ、それらを各恒温槽４Ａ，４Ｂ，…内に収納す
る。そして、各恒温槽４Ａ，４Ｂ，…の温度を調節し
て、各有機金属原料６Ａ，６Ｂ，…をそれぞれ適度な蒸
気圧を示す温度に加熱する。また、基板９を成膜室８内
のヒータ１１上に載置し、所定温度に加熱する。ガスボ
ンベ１Ａ，１Ｂ，…からキャリアガスを各原料容器５
Ａ，５Ｂ，…内に供給する。各有機金属の蒸気はそのキ
ャリアガスによって成膜室８内に輸送される。同時に、
酸化性のガスが充填されたガスボンベ２から酸化ガスを
成膜室８内に供給する。その際、キャリアガス及び酸化
ガスの流量をマスフローコントローラ３により調節する
とともに、真空ポンプ１０により成膜室８内を排気して
成膜質８内の圧力を調節する。成膜室８内に導入された
有機金属の蒸気は、加熱された基板９上で酸化ガスと反
応し、それによって基板９上に膜が成長する。
【００１４】以上の製造方法により、ＰｂＴｉＯ3 、Ｐ
ｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 、（Ｐ
ｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 及び（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｔ
ｉ，Ｍｇ）Ｏ3 などのＰｂ系ペロブスカイト型構造の強
誘電体膜を成長させる。
ｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 、（Ｐ
ｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 及び（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｔ
ｉ，Ｍｇ）Ｏ3 などのＰｂ系ペロブスカイト型構造の強
誘電体膜を成長させる。
【００１５】基板としては、面方位（１００）のＰｔバ
ルク結晶よりなる基板、あるいは他の材質の基板上にス
パッタや真空蒸着等により面方位（１００）のＰｔをエ
ピタキシャル成長させた基板を用いる。Ｐｔのエピタキ
シャル成長用基板としては、例えば面方位（１００）の
ＭｇＯ基板、ＳｒＴｉＯ3 基板、面方位（１００）のＳ
ｉ基板上に面方位（１００）のＹＳＺ膜をエピタキシャ
ル成長させた基板などである。
ルク結晶よりなる基板、あるいは他の材質の基板上にス
パッタや真空蒸着等により面方位（１００）のＰｔをエ
ピタキシャル成長させた基板を用いる。Ｐｔのエピタキ
シャル成長用基板としては、例えば面方位（１００）の
ＭｇＯ基板、ＳｒＴｉＯ3 基板、面方位（１００）のＳ
ｉ基板上に面方位（１００）のＹＳＺ膜をエピタキシャ
ル成長させた基板などである。
【００１６】Ｐｂの有機金属原料は、Ｐｂ（ＤＰＭ）2
すなわちＰｂ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｐｂ
（ＯＣＨ2 Ｃ（ＣＨ3 ）3 ）もしくは（Ｃ2 Ｈ5 ）4 Ｐ
ｂなどである。Ｔｉの有機金属原料はＴｉ（Ｏ−ｉＣ3
Ｈ7 ）4 などである。Ｚｒの有機金属原料は、Ｚｒ（Ｏ
−ｔＣ4 Ｈ9 ）4 もしくはＺｒ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）4 など
である。Ｌａの有機金属原料はＬａ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）3
などである。Ｍｇの有機金属原料はＭｇ（Ｃ11Ｈ
19Ｏ2 ）2 などである。
すなわちＰｂ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 、（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｐｂ
（ＯＣＨ2 Ｃ（ＣＨ3 ）3 ）もしくは（Ｃ2 Ｈ5 ）4 Ｐ
ｂなどである。Ｔｉの有機金属原料はＴｉ（Ｏ−ｉＣ3
Ｈ7 ）4 などである。Ｚｒの有機金属原料は、Ｚｒ（Ｏ
−ｔＣ4 Ｈ9 ）4 もしくはＺｒ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）4 など
である。Ｌａの有機金属原料はＬａ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）3
などである。Ｍｇの有機金属原料はＭｇ（Ｃ11Ｈ
19Ｏ2 ）2 などである。
【００１７】成膜速度は、２００nm／hr以下、好ましく
は配向率が５０％以上すなわち成膜速度が１７０nm／hr
以下である。成膜速度が２００nm／hr以下であるのがよ
い理由は、２００nm／hrを超えると配向率が４０％より
も小さくなってしまい、各種センサ等への応用が困難に
なるからである。また、成膜速度が１７０nm／hr以下で
あれば配向率が５０％以上とすることができ、各種セン
サ等の特性をより向上させることができる。なお、図１
より明らかなように、成膜速度が遅いほど得られた膜の
配向率は１００％に近づくので、成膜速度の下限を設定
する必要は特にないが、生産性を考慮すると１０nm／hr
以上であるのがよい。
は配向率が５０％以上すなわち成膜速度が１７０nm／hr
以下である。成膜速度が２００nm／hr以下であるのがよ
い理由は、２００nm／hrを超えると配向率が４０％より
も小さくなってしまい、各種センサ等への応用が困難に
なるからである。また、成膜速度が１７０nm／hr以下で
あれば配向率が５０％以上とすることができ、各種セン
サ等の特性をより向上させることができる。なお、図１
より明らかなように、成膜速度が遅いほど得られた膜の
配向率は１００％に近づくので、成膜速度の下限を設定
する必要は特にないが、生産性を考慮すると１０nm／hr
以上であるのがよい。
【００１８】成膜時の基板温度は、５５０℃以下、好ま
しくは５００℃未満である。なお、基板温度は低い方が
より好ましい。その理由は、基板温度が５５０℃以下で
あると、成膜したＰｂ系ペロブスカイト型構造の薄膜か
らのＰｂの蒸発を防ぐことができるからである。また、
基板温度が５００℃未満であるとよいのは、基板もしく
は基板表面のＰｔと成長したＰｂ系ペロブスカイト型構
造の強誘電体膜との界面で化学反応が起こるのを有効に
抑えることができるからである。
しくは５００℃未満である。なお、基板温度は低い方が
より好ましい。その理由は、基板温度が５５０℃以下で
あると、成膜したＰｂ系ペロブスカイト型構造の薄膜か
らのＰｂの蒸発を防ぐことができるからである。また、
基板温度が５００℃未満であるとよいのは、基板もしく
は基板表面のＰｔと成長したＰｂ系ペロブスカイト型構
造の強誘電体膜との界面で化学反応が起こるのを有効に
抑えることができるからである。
【００１９】成膜室の圧力は０．１〜１００Torrであ
る。その理由は、成膜室の圧力が低すぎると成長速度が
小さくなり、圧力が高すぎるとパーティクルが生成しや
すくなるからである。
る。その理由は、成膜室の圧力が低すぎると成長速度が
小さくなり、圧力が高すぎるとパーティクルが生成しや
すくなるからである。
【００２０】酸化ガスとして、酸素、オゾン、酸素とオ
ゾンの混合ガス、二酸化窒素、亜酸化窒素、酸素と亜酸
化窒素の混合ガスなどを用いる。
ゾンの混合ガス、二酸化窒素、亜酸化窒素、酸素と亜酸
化窒素の混合ガスなどを用いる。
【００２１】キャリアガスとしては、通常、アルゴンや
窒素等の不活性ガスが用いられる。なお、キャリアガス
を用いずに、有機金属の蒸気を直接成膜室８内に供給す
るようにしてもよい。
窒素等の不活性ガスが用いられる。なお、キャリアガス
を用いずに、有機金属の蒸気を直接成膜室８内に供給す
るようにしてもよい。
【００２２】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明の特徴とする
ところを明らかとする。各実施例においては、図２に示
す装置（ただし、有機金属原料はＰｂ原料とＴｉ原料の
みである）を用い、ＰｂＴｉＯ3 膜を成長させた。な
お、本発明は、以下の各実施例により何ら制限されるも
のではない。
ところを明らかとする。各実施例においては、図２に示
す装置（ただし、有機金属原料はＰｂ原料とＴｉ原料の
みである）を用い、ＰｂＴｉＯ3 膜を成長させた。な
お、本発明は、以下の各実施例により何ら制限されるも
のではない。
【００２３】［実施例１］まず、面方位（１００）のＳ
ｉ基板上に面方位（１００）のＹＳＺ膜をエピタキシャ
ル成長させ、さらにその上にスパッタにより面方位（１
００）のＰｔ薄膜をエピタキシャル成長させ、これを基
板として使用した。この（１００）Ｐｔ／ＹＳＺ／Ｓｉ
基板を成膜室内のヒータ上に載置し、４９０℃に加熱し
て保持した。Ｐｂ原料として（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｐｂ（ＯＣ
Ｈ2 Ｃ（ＣＨ3 ）3 ）を用い、Ｔｉ原料としてＴｉ（Ｏ
−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 を用いた。そして、アルゴンガスをキ
ャリアガスとして流して、Ｐｂ蒸気及びＴｉ蒸気を成膜
室内に供給した。また、酸化ガスとして酸素ガスを用
い、それを成膜室の直前でＰｂ蒸気及びＴｉ蒸気を含む
原料ガスと混合して成膜室内に供給した。成膜速度は１
００nm／hrであった。成膜条件を表１に示す。
ｉ基板上に面方位（１００）のＹＳＺ膜をエピタキシャ
ル成長させ、さらにその上にスパッタにより面方位（１
００）のＰｔ薄膜をエピタキシャル成長させ、これを基
板として使用した。この（１００）Ｐｔ／ＹＳＺ／Ｓｉ
基板を成膜室内のヒータ上に載置し、４９０℃に加熱し
て保持した。Ｐｂ原料として（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｐｂ（ＯＣ
Ｈ2 Ｃ（ＣＨ3 ）3 ）を用い、Ｔｉ原料としてＴｉ（Ｏ
−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 を用いた。そして、アルゴンガスをキ
ャリアガスとして流して、Ｐｂ蒸気及びＴｉ蒸気を成膜
室内に供給した。また、酸化ガスとして酸素ガスを用
い、それを成膜室の直前でＰｂ蒸気及びＴｉ蒸気を含む
原料ガスと混合して成膜室内に供給した。成膜速度は１
００nm／hrであった。成膜条件を表１に示す。
【００２４】
【表１】 結晶成長を１２０分間行い、Ｘ線回折により同定を行っ
たところ、成長した膜はＰｂＴｉＯ3 単層の薄膜であっ
た。（００１）面の配向率は９２％であり、良好であっ
た。なお、配向率は、次の（１）式より算出した。 配向率＝Ｉ001 ／（Ｉ001 ＋Ｉ100 ＋Ｉ110 ＋Ｉ101 ＋Ｉ111 ） ‥‥（１） Ｉhkl は（ｈｋｌ）面のＸ線回折強度を表す。
たところ、成長した膜はＰｂＴｉＯ3 単層の薄膜であっ
た。（００１）面の配向率は９２％であり、良好であっ
た。なお、配向率は、次の（１）式より算出した。 配向率＝Ｉ001 ／（Ｉ001 ＋Ｉ100 ＋Ｉ110 ＋Ｉ101 ＋Ｉ111 ） ‥‥（１） Ｉhkl は（ｈｋｌ）面のＸ線回折強度を表す。
【００２５】また、Ｘ線光電子分光法（Ｘ-ray photoel
ectron spectroscopy （以下、ＸＰＳ法と略す））によ
り分析したところＰｔとＰｂＴｉＯ3 との界面に組成異
常は生じていなかった。
ectron spectroscopy （以下、ＸＰＳ法と略す））によ
り分析したところＰｔとＰｂＴｉＯ3 との界面に組成異
常は生じていなかった。
【００２６】［実施例２］まず、ＭｇＯ基板上にスパッ
タにより面方位（１００）のＰｔ薄膜をエピタキシャル
成長させ、これを基板として使用した。この（１００）
Ｐｔ／ＭｇＯ基板を成膜室内のヒータ上に載置し、４９
０℃に加熱して保持した。Ｐｂ原料として（Ｃ2 Ｈ5 ）
3 Ｐｂ（ＯＣＨ2 Ｃ（ＣＨ3 ）3 ）を用い、Ｔｉ原料と
してＴｉ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 を用いた。そして、アル
ゴンガスをキャリアガスとして流して、Ｐｂ蒸気及びＴ
ｉ蒸気を成膜室内に供給した。また、酸化ガスとして酸
素ガスを用い、それを成膜室の直前でＰｂ蒸気及びＴｉ
蒸気を含む原料ガスと混合して成膜室内に供給した。成
膜速度は２００nm／hrであった。成膜条件を表２に示
す。
タにより面方位（１００）のＰｔ薄膜をエピタキシャル
成長させ、これを基板として使用した。この（１００）
Ｐｔ／ＭｇＯ基板を成膜室内のヒータ上に載置し、４９
０℃に加熱して保持した。Ｐｂ原料として（Ｃ2 Ｈ5 ）
3 Ｐｂ（ＯＣＨ2 Ｃ（ＣＨ3 ）3 ）を用い、Ｔｉ原料と
してＴｉ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 を用いた。そして、アル
ゴンガスをキャリアガスとして流して、Ｐｂ蒸気及びＴ
ｉ蒸気を成膜室内に供給した。また、酸化ガスとして酸
素ガスを用い、それを成膜室の直前でＰｂ蒸気及びＴｉ
蒸気を含む原料ガスと混合して成膜室内に供給した。成
膜速度は２００nm／hrであった。成膜条件を表２に示
す。
【００２７】
【表２】 結晶成長を６０分間行い、Ｘ線回折により同定を行った
ところ、成長した膜はＰｂＴｉＯ3 単層の薄膜であっ
た。上記（１）式より算出した（００１）面の配向率は
４０％であり、良好であった。
ところ、成長した膜はＰｂＴｉＯ3 単層の薄膜であっ
た。上記（１）式より算出した（００１）面の配向率は
４０％であり、良好であった。
【００２８】また、ＸＰＳ法により分析したところＰｔ
とＰｂＴｉＯ3 との界面に組成異常は生じていなかっ
た。
とＰｂＴｉＯ3 との界面に組成異常は生じていなかっ
た。
【００２９】［比較例１］まず、面方位（１００）のＳ
ｉ基板上に面方位（１００）のＹＳＺ膜をエピタキシャ
ル成長させ、さらにその上にスパッタにより面方位（１
００）のＰｔ薄膜をエピタキシャル成長させ、これを基
板として使用した。この（１００）Ｐｔ／ＹＳＺ／Ｓｉ
基板を成膜室内のヒータ上に載置し、４９０℃に加熱し
て保持した。Ｐｂ原料として（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｐｂ（ＯＣ
Ｈ2 Ｃ（ＣＨ3 ）3 ）を用い、Ｔｉ原料としてＴｉ（Ｏ
−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 を用いた。そして、アルゴンガスをキ
ャリアガスとして流して、Ｐｂ蒸気及びＴｉ蒸気を成膜
室内に供給した。また、酸化ガスとして酸素ガスを用
い、それを成膜室の直前でＰｂ蒸気及びＴｉ蒸気を含む
原料ガスと混合して成膜室内に供給した。成膜速度は４
００nm／hrであった。成膜条件を表３に示す。
ｉ基板上に面方位（１００）のＹＳＺ膜をエピタキシャ
ル成長させ、さらにその上にスパッタにより面方位（１
００）のＰｔ薄膜をエピタキシャル成長させ、これを基
板として使用した。この（１００）Ｐｔ／ＹＳＺ／Ｓｉ
基板を成膜室内のヒータ上に載置し、４９０℃に加熱し
て保持した。Ｐｂ原料として（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｐｂ（ＯＣ
Ｈ2 Ｃ（ＣＨ3 ）3 ）を用い、Ｔｉ原料としてＴｉ（Ｏ
−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 を用いた。そして、アルゴンガスをキ
ャリアガスとして流して、Ｐｂ蒸気及びＴｉ蒸気を成膜
室内に供給した。また、酸化ガスとして酸素ガスを用
い、それを成膜室の直前でＰｂ蒸気及びＴｉ蒸気を含む
原料ガスと混合して成膜室内に供給した。成膜速度は４
００nm／hrであった。成膜条件を表３に示す。
【００３０】
【表３】 結晶成長を３０分間行い、Ｘ線回折により同定を行った
ところ、成長した膜はＰｂＴｉＯ3 単層の薄膜であっ
た。しかし、上記（１）式より算出した（００１）面の
配向率は１５％であり、十分に配向した膜は得られなか
った。なお、ＸＰＳ法により分析したところＰｔとＰｂ
ＴｉＯ3 との界面に組成異常は生じていなかった。
ところ、成長した膜はＰｂＴｉＯ3 単層の薄膜であっ
た。しかし、上記（１）式より算出した（００１）面の
配向率は１５％であり、十分に配向した膜は得られなか
った。なお、ＸＰＳ法により分析したところＰｔとＰｂ
ＴｉＯ3 との界面に組成異常は生じていなかった。
【００３１】［参考例］参考として、ＰｂＴｉＯ3 粉末
の（００１）面の配向率をＸ線回折により調べたとこ
ろ、その配向率は９％であった。
の（００１）面の配向率をＸ線回折により調べたとこ
ろ、その配向率は９％であった。
【００３２】［結果］上記実施例１〜２により得られた
膜の配向率に基づいて、成膜速度と結晶の配向率との関
係を図１に示す。同図より、本発明方法を適用して２０
０nm／hr以下の成膜速度で結晶成長を行うことにより、
ＰｂＴｉＯ3 粉末よりも配向率の高い、すなわち配向率
が４０％以上のＰｂＴｉＯ3 膜が得られることがわかっ
た。特に、成膜速度が１００nm／hr以下であれば配向率
は９２％以上となることがわかった。また、図１より成
膜速度が１７０nm／hr以下であれば配向率は５０％以上
になることがわかった。さらに、成膜速度が１３５nm／
hr以下であれば配向率は７０％以上、成膜速度が１２０
nm／hr以下であれば配向率は８０％以上と配向率を高め
ることができる。
膜の配向率に基づいて、成膜速度と結晶の配向率との関
係を図１に示す。同図より、本発明方法を適用して２０
０nm／hr以下の成膜速度で結晶成長を行うことにより、
ＰｂＴｉＯ3 粉末よりも配向率の高い、すなわち配向率
が４０％以上のＰｂＴｉＯ3 膜が得られることがわかっ
た。特に、成膜速度が１００nm／hr以下であれば配向率
は９２％以上となることがわかった。また、図１より成
膜速度が１７０nm／hr以下であれば配向率は５０％以上
になることがわかった。さらに、成膜速度が１３５nm／
hr以下であれば配向率は７０％以上、成膜速度が１２０
nm／hr以下であれば配向率は８０％以上と配向率を高め
ることができる。
【００３３】なお、上記各実施例では、（Ｃ2 Ｈ5 ）3
Ｐｂ（ＯＣＨ2 Ｃ（ＣＨ3 ）3 ）とＴｉ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ
7 ）4 を原料として用いてＰｂＴｉＯ3 膜を成長させた
が、これに限らず、Ｐｂ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 、（Ｃ2 Ｈ
5 ）4 Ｐｂ、Ｚｒ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）4 、Ｚｒ（Ｏ−ｔＣ
4 Ｈ9 ）4 、Ｌａ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）3 またはＭｇ（Ｃ11
Ｈ19Ｏ2 ）2 などを用いて、ＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）Ｏ3 、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 、（Ｐｂ，Ｌ
ａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 または（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｔｉ，
Ｍｇ）Ｏ3 などの膜を成長させる場合にも有効である。
Ｐｂ（ＯＣＨ2 Ｃ（ＣＨ3 ）3 ）とＴｉ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ
7 ）4 を原料として用いてＰｂＴｉＯ3 膜を成長させた
が、これに限らず、Ｐｂ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 、（Ｃ2 Ｈ
5 ）4 Ｐｂ、Ｚｒ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）4 、Ｚｒ（Ｏ−ｔＣ
4 Ｈ9 ）4 、Ｌａ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）3 またはＭｇ（Ｃ11
Ｈ19Ｏ2 ）2 などを用いて、ＰｂＴｉＯ3 、Ｐｂ（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）Ｏ3 、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3 、（Ｐｂ，Ｌ
ａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 または（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｔｉ，
Ｍｇ）Ｏ3 などの膜を成長させる場合にも有効である。
【００３４】また、基板も上記各実施例のものに限ら
ず、面方位（１００）のＰｔバルク結晶よりなる基板、
あるいはＳｒＴｉＯ3 基板上にスパッタや真空蒸着等に
より面方位（１００）のＰｔをエピタキシャル成長させ
た基板などを用いることもできる。
ず、面方位（１００）のＰｔバルク結晶よりなる基板、
あるいはＳｒＴｉＯ3 基板上にスパッタや真空蒸着等に
より面方位（１００）のＰｔをエピタキシャル成長させ
た基板などを用いることもできる。
【００３５】さらに、成膜時の基板温度は、４９０℃に
限らず、５５０℃以下、好ましくは５００℃未満の温度
であればよい。
限らず、５５０℃以下、好ましくは５００℃未満の温度
であればよい。
【００３６】さらに、基板表面にレーザーを照射しなが
ら成膜を行っても構わない。
ら成膜を行っても構わない。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、基板温度を５５０℃以
下、好ましくは５００℃未満の所定温度とし、かつ成膜
速度を１０nm／hr以上２００nm／hr以下、好ましくは１
７０nm／hr以下の所定速度として、酸化ガス雰囲気下
で、少なくとも鉛を含む有機金属原料の蒸気を面方位
（１００）の白金表面を有する基板の前記白金表面上に
導きながら、該白金表面上にＰｂ系ペロブスカイト型構
造の薄膜を化学気相成長させるため、配向率の高いＰｂ
系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜を一般的なＭＯＣ
ＶＤ装置を用いて成長させることができる。
下、好ましくは５００℃未満の所定温度とし、かつ成膜
速度を１０nm／hr以上２００nm／hr以下、好ましくは１
７０nm／hr以下の所定速度として、酸化ガス雰囲気下
で、少なくとも鉛を含む有機金属原料の蒸気を面方位
（１００）の白金表面を有する基板の前記白金表面上に
導きながら、該白金表面上にＰｂ系ペロブスカイト型構
造の薄膜を化学気相成長させるため、配向率の高いＰｂ
系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜を一般的なＭＯＣ
ＶＤ装置を用いて成長させることができる。
【図１】本発明を適用した実施例１、２、比較例１によ
り得られた成膜速度と結晶の配向率との関係を示す特性
図である。
り得られた成膜速度と結晶の配向率との関係を示す特性
図である。
【図２】本発明の実施に使用したＭＯＣＶＤ装置の概略
図である。
図である。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ キャリアガスボンベ ２ 酸化ガスボンベ ３ マスフローコントローラ ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ 恒温槽 ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ 原料容器 ６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ 有機金属原料 ８ 成膜室 ９ 基板 １０ 真空ポンプ １１ ヒータ
Claims (3)
- 【請求項１】 基板温度を５５０℃以下の所定温度と
し、かつ成膜速度を１０nm／hr以上２００nm／hr以下、
より好ましくは１７０nm／hr以下の所定速度として、酸
化ガス雰囲気下で、少なくとも鉛を含む有機金属原料の
蒸気を面方位（１００）の白金表面を有する基板の白金
表面上に導きながら、該白金表面上にＰｂ系ペロブスカ
イト型構造の薄膜を化学気相成長させることを特徴とす
るＰｂ系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜の成長方
法。 - 【請求項２】 基板温度を、好ましくは５００℃未満
の温度とすることを特徴とする請求項１記載のＰｂ系ペ
ロブスカイト型構造の強誘電体膜の成長方法。 - 【請求項３】 （Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｐｂ（ＯＣＨ2 Ｃ（ＣＨ
3 ）3 ）及びＴｉ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 を原料として用
いて、ＰｂＴｉＯ3 膜を成長させることを特徴とする請
求項１または２記載のＰｂ系ペロブスカイト型構造の強
誘電体膜の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8223925A JPH1067556A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | Ｐｂ系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8223925A JPH1067556A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | Ｐｂ系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1067556A true JPH1067556A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=16805867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8223925A Pending JPH1067556A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | Ｐｂ系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1067556A (ja) |
-
1996
- 1996-08-26 JP JP8223925A patent/JPH1067556A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5919515A (en) | Ferroelectric thin film, electric device and method for preparing ferroelectric thin film | |
| US5431958A (en) | Metalorganic chemical vapor deposition of ferroelectric thin films | |
| US4409260A (en) | Process for low-temperature surface layer oxidation of a semiconductor substrate | |
| JPH0217685A (ja) | レーザ蒸発による金属酸化物超伝導材料層の製造方法 | |
| Peng et al. | Metalorganic chemical vapor deposition of ferroelectric Pb (Zr, Ti) O3 thin films | |
| JPH02106822A (ja) | 薄膜形成方法及び薄膜形成装置 | |
| US5443030A (en) | Crystallizing method of ferroelectric film | |
| JP3223233B2 (ja) | 酸化物薄膜、電子デバイス用基板および酸化物薄膜の形成方法 | |
| JPH06349324A (ja) | 強誘電体薄膜の形成方法 | |
| JPH06275548A (ja) | Ｃｖｄ薄膜形成方法 | |
| Bedoya et al. | MOCVD of lanthanum oxides from La (tmhd) 3 and La (tmod) 3 precursors: a thermal and kinetic investigation | |
| EP0522866A1 (en) | Method and apparatus for producing oxide thin film | |
| JPH1067556A (ja) | Ｐｂ系ペロブスカイト型構造の強誘電体膜の成長方法 | |
| JP3013418B2 (ja) | 誘電体薄膜と薄膜デバイスとそれらの製造方法 | |
| US20230197443A1 (en) | Epitaxial strontium titanate on silicon | |
| JPH07268612A (ja) | 酸化物薄膜の作製方法 | |
| US6444265B1 (en) | Method for producing a titanium monophosphide layer and its use | |
| JPH0424922A (ja) | 高誘電率薄膜の形成方法及びその形成装置 | |
| JPH05251351A (ja) | 強誘電体薄膜の形成方法 | |
| JP2778941B2 (ja) | Ｐ．ｌ．ｔ．薄膜製造方法 | |
| JP4769638B2 (ja) | 原子層成長法 | |
| JP3111779B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜の作製方法 | |
| JPH064520B2 (ja) | 酸化物薄膜の製造法 | |
| JP3292004B2 (ja) | ビスマス化合物の製造方法 | |
| JPH07309695A (ja) | チタン酸鉛及びチタン酸ジルコン酸鉛薄膜の製造方法 |