JPS6230695A - 誘電体薄膜素子及びその製造方法 - Google Patents
誘電体薄膜素子及びその製造方法Info
- Publication number
- JPS6230695A JPS6230695A JP60171504A JP17150485A JPS6230695A JP S6230695 A JPS6230695 A JP S6230695A JP 60171504 A JP60171504 A JP 60171504A JP 17150485 A JP17150485 A JP 17150485A JP S6230695 A JPS6230695 A JP S6230695A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- dielectric thin
- oriented
- dielectric
- substrate
- Prior art date
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は焦電素子、圧電素子、光変調素子等に用いるこ
とのできる誘電体薄膜及びその製造方法に関するもので
ある。
とのできる誘電体薄膜及びその製造方法に関するもので
ある。
従来の技術
誘電体薄膜は、焦電型赤外線センサ、圧電デバイスある
いは光変調素子等の光エレクトロニクスデバイス等に利
用されている。特に材料の特性で注目されているエピタ
キシャル膜や配向膜の研究開発が行なわれている。
いは光変調素子等の光エレクトロニクスデバイス等に利
用されている。特に材料の特性で注目されているエピタ
キシャル膜や配向膜の研究開発が行なわれている。
これらエピタキシャル膜や配向膜を作成するには、基板
材料の結晶構造や対称性、原子間距離等が誘電体材料の
それと類似していることが要求される。したがって、従
来の誘電体エピタキシャル膜や配向膜は、サファイアや
ＭｑＯ等の酸化物単結晶を基板にして作製されることが
多い。
材料の結晶構造や対称性、原子間距離等が誘電体材料の
それと類似していることが要求される。したがって、従
来の誘電体エピタキシャル膜や配向膜は、サファイアや
ＭｑＯ等の酸化物単結晶を基板にして作製されることが
多い。
上記の薄膜をデバイスとして用いる場合、特に薄膜の厚
み方向の物性を生かすには、薄膜と基板との間に電極と
しての導電性薄膜を形成する必要がある。
み方向の物性を生かすには、薄膜と基板との間に電極と
しての導電性薄膜を形成する必要がある。
例えば、〈ＱＱｌ〉配向したチタン酸鉛薄膜の配向軸に
垂直な面に電極を設けて配向軸方向に発生する焦電気を
利用した薄膜素子は、無配向のものより誘電率が低くな
り、焦電材料の性能指数である（焦電係数／誘電率）は
大きくなる。その結果、高感度の赤外線検出器が提供さ
れる。
垂直な面に電極を設けて配向軸方向に発生する焦電気を
利用した薄膜素子は、無配向のものより誘電率が低くな
り、焦電材料の性能指数である（焦電係数／誘電率）は
大きくなる。その結果、高感度の赤外線検出器が提供さ
れる。
また、基板上に形成された薄膜デバイスには、基板その
ものの特性、薄膜と基板との相互作用による特性が大き
く寄与する。
ものの特性、薄膜と基板との相互作用による特性が大き
く寄与する。
したがって、特願昭５９−１４６９３９号あるいは、特
願昭５８−１４０３２３号に示されるように、焦電型赤
外線検出器あるいは圧電薄膜のバルク波振動を優勢に行
なわせた高周波圧電振動子の実現を目的として、基板の
主要部を除去した構成が提案されている。
願昭５８−１４０３２３号に示されるように、焦電型赤
外線検出器あるいは圧電薄膜のバルク波振動を優勢に行
なわせた高周波圧電振動子の実現を目的として、基板の
主要部を除去した構成が提案されている。
発明が解決しようとする問題点
誘電体薄膜の作製時におこる内部歪等により、配向度の
低下・バラツキを生じ、さらには、誘電体薄膜の破壊・
剥離が生じ、薄膜素子を作製する上で大きな問題である
。
低下・バラツキを生じ、さらには、誘電体薄膜の破壊・
剥離が生じ、薄膜素子を作製する上で大きな問題である
。
問題点を解決するだめの手段
基板あるいは導電性薄膜上に形成した誘電体薄膜を部分
的に配向させた構造とする。
的に配向させた構造とする。
作 用
誘電体薄膜を部分的に配向させた構造により、誘電体薄
膜の室温から作製温度までの熱膨張を基板あるいは導７
１１性薄膜の熱膨張に近づけることができる。その結果
、作製温度から室温１で冷却する作製過程において生じ
る内部歪が低下し、誘電体薄膜の破壊・剥離が防止され
、膜強度が向上するとともに、配向度も向上する。
膜の室温から作製温度までの熱膨張を基板あるいは導７
１１性薄膜の熱膨張に近づけることができる。その結果
、作製温度から室温１で冷却する作製過程において生じ
る内部歪が低下し、誘電体薄膜の破壊・剥離が防止され
、膜強度が向上するとともに、配向度も向上する。
実施例
第１図及び第２図は、本発明の誘電体薄膜素子の一実施
例を示す図で、第１図は構成例を、第２図はその製造方
法を示す。
例を示す図で、第１図は構成例を、第２図はその製造方
法を示す。
第２図ａに示すように（１００）で骨間し鏡面研磨を施
した厚さ４００μｍのＭｑｏ単結晶基板１上に、厚さ０
．１μｍの第１の白金薄膜２を形成した。前記第１の白
金薄膜２は格子状に配列するように、フォトリングラフ
ィの手法で作製した。
した厚さ４００μｍのＭｑｏ単結晶基板１上に、厚さ０
．１μｍの第１の白金薄膜２を形成した。前記第１の白
金薄膜２は格子状に配列するように、フォトリングラフ
ィの手法で作製した。
次に、第２図すに示すように、膜厚０．２μｍの第２の
白金薄膜３を６００°Ｃの基板温度、ガス圧Ｉ Ｐ ａ
、 Ａ ｒ ＃ ０２ （５０： ５０ ）のガス雰
囲気中でＲＦマグネトロンスパッタリング装置により作
製した。第１図に示すように、前記第２の白金薄膜３は
、基板１上に形成された部分３ａが（１００）に配向し
、第１の白金薄膜２上に形成された部分３ｂは無配向に
なるよう形成される。上記のようにして、格子状に（１
００）配向した白金薄膜からなる第１の導電性薄膜４が
形成される。次に第２図Ｃに示すように、前記第１の導
電性薄膜４上に膜厚４μｍのＰｂＴｉＯ２からなる誘電
体薄膜６を６００’Ｃの基板温度で、ガス圧Ｉ Ｐ ａ
、 Ａ ｒ 、” ０２（９ｏ：１ｏ）のガス雰囲気
中でスパッタリングにより成長させた。第１図に示すよ
うに、前記誘電体薄膜６は、高度にＣ軸（ｏｏｌ）配向
した部分５ａ（第２の白金薄膜３の配向部分３ａ上に成
長した部分）と無配向部分５ｂ（第２の白金薄膜３の無
配向部分３ｂ上に成長した部分）とを有する。次に、第
２図ｄのように、前記誘電体薄膜６のＣ軸配向した部分
６ａ上に、第２の導電性薄膜６を形成した。最後に第２
図ｅに示されるようにＭｑｏ 基板１を燐酸でエツチン
グすることで開口部７を形成した。
白金薄膜３を６００°Ｃの基板温度、ガス圧Ｉ Ｐ ａ
、 Ａ ｒ ＃ ０２ （５０： ５０ ）のガス雰
囲気中でＲＦマグネトロンスパッタリング装置により作
製した。第１図に示すように、前記第２の白金薄膜３は
、基板１上に形成された部分３ａが（１００）に配向し
、第１の白金薄膜２上に形成された部分３ｂは無配向に
なるよう形成される。上記のようにして、格子状に（１
００）配向した白金薄膜からなる第１の導電性薄膜４が
形成される。次に第２図Ｃに示すように、前記第１の導
電性薄膜４上に膜厚４μｍのＰｂＴｉＯ２からなる誘電
体薄膜６を６００’Ｃの基板温度で、ガス圧Ｉ Ｐ ａ
、 Ａ ｒ 、” ０２（９ｏ：１ｏ）のガス雰囲気
中でスパッタリングにより成長させた。第１図に示すよ
うに、前記誘電体薄膜６は、高度にＣ軸（ｏｏｌ）配向
した部分５ａ（第２の白金薄膜３の配向部分３ａ上に成
長した部分）と無配向部分５ｂ（第２の白金薄膜３の無
配向部分３ｂ上に成長した部分）とを有する。次に、第
２図ｄのように、前記誘電体薄膜６のＣ軸配向した部分
６ａ上に、第２の導電性薄膜６を形成した。最後に第２
図ｅに示されるようにＭｑｏ 基板１を燐酸でエツチン
グすることで開口部７を形成した。
第３図に、Ｐ ｂ Ｔ ｉＯ３からなる誘電体薄膜６の
Ｘ線回折パターンを示す。ａはＣ軸配向部分６ａ、ｂは
無配向部分５ｂのパターンである。
Ｘ線回折パターンを示す。ａはＣ軸配向部分６ａ、ｂは
無配向部分５ｂのパターンである。
配向度は、Ｘ線回折パターンにおいて、Ａ＝工／ （１
１００＋”。０１ ）で表わされる値で定義する。
１００＋”。０１ ）で表わされる値で定義する。
ここで、工、。Ｏ”００１は（１００）面、（００１）
面の反射強度である。
面の反射強度である。
第３図ａより、Ｃ軸配向部分５ａの配向度Ａは９３％を
示すことがわかる。また、配向度のバラツキも著しく小
さい。
示すことがわかる。また、配向度のバラツキも著しく小
さい。
誘電体薄膜６の膜厚を増大すると、破壊・剥離が生じて
いたが、本構造により顕著に減少した。
いたが、本構造により顕著に減少した。
また、基板を除去したとき生じる誘電体薄膜５の湾曲・
ひび割れ・破壊等も著しく減少した。
ひび割れ・破壊等も著しく減少した。
なお、化学式（Ｐｂ Ｌａ ）（Ｔｉ２Ｚｒｗ）０３
で表ｙ わされる組成をもつ誘電体薄膜を、Ｘ、７．Ｚ。
で表ｙ わされる組成をもつ誘電体薄膜を、Ｘ、７．Ｚ。
Ｗを変化して種々作製した結果、配向度はｙの増１
加とともに減少することが明確となった。
加とともに減少することが明確となった。
また、焦電材料としての性能指数（焦電係数／誘電率）
は、（ＩＪＷ＝Ｏのとき、ｘ＜０．ア ｙ）０．２（２
） ｙ ＝ Ｏのとき ｚ（０，４６（３）＋ｃ十ｙ＝
１ｙ〜０のとき ｘ（０，８３ｚ（０−６では優れた結
果が得られなかった。
は、（ＩＪＷ＝Ｏのとき、ｘ＜０．ア ｙ）０．２（２
） ｙ ＝ Ｏのとき ｚ（０，４６（３）＋ｃ十ｙ＝
１ｙ〜０のとき ｘ（０，８３ｚ（０−６では優れた結
果が得られなかった。
発明の効果
以上、本発明は部分的に配向させた構造により、配向部
分は高配向度が実現され、配向度のバラツキも顕著に減
少し、誘電体薄膜素子の性能指数を再現性よくアップす
ることが可能となったばかりでなく、誘電体薄膜の破壊
・剥離の問題を解消し、特性のバラツキを抑制した均一
性・安定性のよい誘電体薄膜素子の提供を実現できる。
分は高配向度が実現され、配向度のバラツキも顕著に減
少し、誘電体薄膜素子の性能指数を再現性よくアップす
ることが可能となったばかりでなく、誘電体薄膜の破壊
・剥離の問題を解消し、特性のバラツキを抑制した均一
性・安定性のよい誘電体薄膜素子の提供を実現できる。
第１図は本発明の誘電体薄膜素子の構造を示す断面図、
第２図は同素子の製造方法を示す断面図、第３図は本発
明の一実施例における誘電体薄膜の配向部分と無配向部
分とのＸ線回折パターンを示すグラフである。 １・・・・・・基板、２・・・・・・第１の白金薄膜、
３・・・・・・第２の白金薄膜、４・・・・・・第１の
導電性薄膜、５・・・・・・誘電体薄膜、５ａ・・・・
・・配向部分、５ｂ・・・・・・無配向部分、６・・・
・・・第２の導電性薄膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第 ３ 図 （（Ｌ） ｔＯｍ ３０ ４１） ５０
ｕ ％２θ （′） （１）ン Ｉｆ） υ ３０ ω
５０ お ７０どθ （す
第２図は同素子の製造方法を示す断面図、第３図は本発
明の一実施例における誘電体薄膜の配向部分と無配向部
分とのＸ線回折パターンを示すグラフである。 １・・・・・・基板、２・・・・・・第１の白金薄膜、
３・・・・・・第２の白金薄膜、４・・・・・・第１の
導電性薄膜、５・・・・・・誘電体薄膜、５ａ・・・・
・・配向部分、５ｂ・・・・・・無配向部分、６・・・
・・・第２の導電性薄膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第 ３ 図 （（Ｌ） ｔＯｍ ３０ ４１） ５０
ｕ ％２θ （′） （１）ン Ｉｆ） υ ３０ ω
５０ お ７０どθ （す
Claims (10)
- （１）基板上に誘電体薄膜を形成し、前記基板面内で前
記誘電体薄膜を部分的に配向させたことを特徴とする誘
電体薄膜素子。 - （２）基板と誘電体薄膜との間に電極としての第１の導
電性薄膜と、誘電体薄膜の基板と反対側の面に第２の導
電性薄膜を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の誘電体薄膜素子。 - （３）誘電体薄膜の配向部分を格子状に配列させたこと
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の誘電体薄膜素
子。 - （４）第１の導電性薄膜と接する基板部分の一部を取り
除き、前記第１の導電性薄膜の周囲を基板で支持したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の誘電体薄膜
素子。 - （５）化学式（Ｐｂ＿ｘＬａ＿ｙ）（Ｔｉ＿ｚＺｒ＿ｗ
）Ｏ＿３で表わされ、 ａ）０．７≦ｘ≦１ ０．９≦ｘ＋ｙ≦１ ０．９５≦
ｚ≦１ｗ＝０ ｂ）ｘ＝１ ｙ＝０ ０．４６≦ｚ＜１ ｚ＋ｗ＝１ｃ
）０．８３≦ｘ＜１ ｘ＋ｙ＝１ ０．５≦ｚ＜１０．
９６≦ｚ＋ｗ≦１ のいずれかの組成をもち＜００１＞に配向された配向部
分を有する誘電体薄膜を用いることを特徴とする特許請
求の範囲第３項記載の誘電体薄膜素子。 - （６）＜００１＞配向した誘電体薄膜の配向軸方向に発
生する焦電気を利用することを特徴とする特許請求の範
囲第５項記載の誘電体薄膜素子。 - （７）第２の導電性薄膜を誘電体薄膜の配向部分上に設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の誘電
体薄膜素子。 - （８）第１の導電性薄膜が、＜１００＞方向に配向した
Ｐｔを格子状に配列させたものであることを特徴とする
特許請求の範囲第７項記載の誘電体薄膜素子。 - （９）第１の導電性薄膜が、格子状に配列した＜１００
＞方向に配向したＰｔ薄膜と、前記配向したＰｔ薄膜の
ない部分に形成した無配向のＰｔ薄膜とでなることを特
徴とする特許請求の範囲第８項記載の誘電体薄膜素子。 - （１０）基板上に、無配向の導電性薄膜を格子状に設け
た後、＜１００＞方向に配向した導電性薄膜を設けて第
１の導電性薄膜を形成し、前記第１の導電性薄膜上に部
分的に配向した誘電体薄膜を形成し、前記誘電体薄膜上
に第２の導電性薄膜を形成して、前記第１の導電性薄膜
の格子状部分と接する前記基板部分の一部を除去するこ
とを特徴とする誘電体薄膜素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171504A JPS6230695A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 誘電体薄膜素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171504A JPS6230695A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 誘電体薄膜素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6230695A true JPS6230695A (ja) | 1987-02-09 |
Family
ID=15924331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60171504A Pending JPS6230695A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | 誘電体薄膜素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6230695A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63296001A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-02 | Toshinori Takagi | 光学結晶性膜 |
| JPS649415A (en) * | 1987-07-01 | 1989-01-12 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Production of thin ferroelectric film element |
-
1985
- 1985-08-02 JP JP60171504A patent/JPS6230695A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63296001A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-02 | Toshinori Takagi | 光学結晶性膜 |
| JPS649415A (en) * | 1987-07-01 | 1989-01-12 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Production of thin ferroelectric film element |
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