JP2007243200A - Piezoelectric device, liquid discharge head, ferroelectric device, electronic equipment, and method of manufacturing these - Google Patents
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Description
本発明は圧電体膜乃至強誘電体膜とこれを挟んで配置される一対の電極を備えた圧電体デバイス、強誘電体デバイス、これらデバイスを備えた液体吐出ヘッド及び電子機器に係り、特に、優れた配向性を有する圧電体膜又は強誘電体膜を備えた圧電体デバイス等に関する。 The present invention relates to a piezoelectric device or a ferroelectric device including a piezoelectric film or a ferroelectric film and a pair of electrodes disposed therebetween, a ferroelectric device, a liquid discharge head including these devices, and an electronic apparatus. The present invention relates to a piezoelectric device having a piezoelectric film or a ferroelectric film having excellent orientation.
圧電体デバイス乃至強誘電体デバイスに用いられる圧電体膜又は強誘電体膜として、ペロブスカイト型結晶構造を有し、化学式ＡＢＯ3で示すことのできる複合酸化物が知られている。例えばＡには鉛（Ｐｂ）、Ｂにジルコニウム（Ｚｒ）とチタン（Ｔｉ）の混合を適用したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が知られている。 As a piezoelectric film or a ferroelectric film used for a piezoelectric device or a ferroelectric device, a composite oxide having a perovskite crystal structure and represented by a chemical formula ABO 3 is known. For example, lead zirconate titanate (PZT) in which lead (Pb) is applied to A and a mixture of zirconium (Zr) and titanium (Ti) is applied to B is known.
この圧電体膜又は強誘電体膜の特性向上のため、結晶配向を所望の向きに揃える試みが種々行われている。 In order to improve the characteristics of the piezoelectric film or the ferroelectric film, various attempts have been made to align the crystal orientation in a desired direction.
酸化物超伝導体の分野では、イオンビームアシスト法による面内配向膜の形成が提案されている（特開平６−１４５９７７号）。
しかし、結晶配向が所望の向きに揃えられた圧電体膜又は強誘電体膜を効率よく得ることは困難であった。 However, it has been difficult to efficiently obtain a piezoelectric film or a ferroelectric film whose crystal orientation is aligned in a desired direction.
本発明は、結晶配向が所望の向きに揃えられた圧電体膜又は強誘電体膜を備えた圧電体デバイス又は強誘電体デバイスを効率良く製造する方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for efficiently manufacturing a piezoelectric device or a ferroelectric device including a piezoelectric film or a ferroelectric film in which the crystal orientation is aligned in a desired direction.
本発明による圧電体デバイスの製造方法は、少なくとも一部にイオンビームアシスト法を用いることで基板上に中間膜を形成し、前記中間膜上に下部電極を形成し、前記下部電極上に圧電体膜を形成し、前記圧電体膜上に上部電極を形成することを特徴とする。 The method of manufacturing a piezoelectric device according to the present invention includes forming an intermediate film on a substrate by using an ion beam assist method at least in part, forming a lower electrode on the intermediate film, and forming a piezoelectric body on the lower electrode. A film is formed, and an upper electrode is formed on the piezoelectric film.
上記製造方法において、前記中間膜のうち下部電極側の部分の形成に、イオンビームアシスト法を用いてもよいし、基板上に、イオンビームアシスト法で中間膜第１層を形成し、前記第１層上に中間膜第２層を好ましくはエピタキシャル成長によって形成することで前記中間膜を形成してもよい。前者が後述の第１実施形態に相当し、後者が第２実施形態に相当する。 In the manufacturing method, an ion beam assist method may be used for forming a portion of the intermediate film on the lower electrode side, or an intermediate film first layer is formed on the substrate by an ion beam assist method. The intermediate film may be formed by forming an intermediate film second layer on one layer, preferably by epitaxial growth. The former corresponds to the first embodiment described later, and the latter corresponds to the second embodiment.
上記製造方法において、前記中間膜は、振動板として機能することが望ましい。前記中間膜は、バッファ層として機能することとしてもよい。 In the manufacturing method, the intermediate film preferably functions as a diaphragm. The intermediate film may function as a buffer layer.
上記製造方法において、前記中間膜上に前記下部電極がエピタキシャル成長によって形成され、前記下部電極上に前記圧電体膜がエピタキシャル成長によって形成されることが望ましい。 In the manufacturing method, it is preferable that the lower electrode is formed by epitaxial growth on the intermediate film, and the piezoelectric film is formed by epitaxial growth on the lower electrode.
また、上記製造方法において、前記圧電体膜は、Ｐｂ（Ｍ1/3Ｎ2/3）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｎ＝Ｎｂ、Ｔａ）、Ｐｂ（Ｍ1/2Ｎ1/2）Ｏ3（Ｍ＝Ｓｃ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｌｕ、Ｎ＝Ｎｂ、Ｔａ）、Ｐｂ（Ｍ1/2Ｎ1/2）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎ＝Ｗ、Ｒｅ）、Ｐｂ（Ｍ2/3Ｎ1/3）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎ＝Ｗ、Ｒｅ）、のいずれかあるいは混相からなるリラクサ材料ＰＭＮと、
Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3（ＰＺＴ、０．０≦ｘ≦１．０）との固溶体ＰＭＮy−ＰＺＴ1-yを含み、かつ
立方晶（１００）、正方晶（００１）、菱面体晶（１００）、擬立方晶（１００）、のいずれかの方向で配向していることが望ましい。
In the above manufacturing method, the piezoelectric film is made of Pb (M 1/3 N 2/3 ) O 3 (M = Mg, Zn, Co, Ni, Mn, N = Nb, Ta), Pb (M 1 / 2 N 1/2 ) O 3 (M = Sc, Fe, In, Yb, Ho, Lu, N = Nb, Ta), Pb (M 1/2 N 1/2 ) O 3 (M = Mg, Cd , Mn, Co, N = W, Re), Pb (M 2/3 N 1/3 ) O 3 (M = Mn, Fe, N = W, Re), or a relaxor material PMN made of a mixed phase and ,
Including solid solution PMN y -PZT 1-y with Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 (PZT, 0.0 ≦ x ≦ 1.0), and cubic (100), tetragonal (001), It is desirable to be oriented in any direction of rhombohedral (100) and pseudo-cubic (100).
また、上記製造方法において、前記下部電極は、Ｍ2ＲｕＯ4（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、ＲＥ2ＮｉＯ4（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏx（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、ＭＲｕＯ3（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、（ＲＥ、Ｍ）ＣｒＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、（ＲＥ、Ｍ）ＭｎＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、（ＲＥ、Ｍ）ＣｏＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、ＲＥＮｉＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、のいずれかあるいは固溶体を含み、かつ立方晶（１００）、正方晶（００１）、菱面体晶（１００）、擬立方晶（１００）、のいずれかの方向で配向していることが望ましい。 In the above manufacturing method, the lower electrode is formed of M 2 RuO 4 (M = Ca, Sr, Ba), RE 2 NiO 4 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb. , Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y), REBa 2 Cu 3 O x (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm Yb, Lu, Y), MRuO 3 (M = Ca, Sr, Ba), (RE, M) CrO 3 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, M = Ca, Sr, Ba), (RE, M) MnO 3 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy , Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, M = Ca, Sr, Ba), (RE, M) C O 3 (RE = La, Ce , Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, M = Ca, Sr, Ba), RENiO 3 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y) or a solid solution, and cubic (100), square It is desirable to be oriented in any of the crystal (001), rhombohedral (100), and pseudocubic (100) directions.
また、上記製造方法において、前記中間膜のうち前記イオンビームアシスト法を用いて形成される部分は、フルオライト構造化合物によって形成されることが望ましい。前記中間膜のうち前記イオンビームアシスト法を用いて形成される部分は、ＮａＣｌ構造化合物によって形成されることとしてもよい。また、前記中間膜のうち前記イオンビームアシスト法を用いて形成される部分は、
フルオライト構造のＲＥx（Ｚｒ1-yＣｅy）1-xＯ2-0.5x（０．０≦ｘ≦１．０、０．０≦ｙ≦１．０、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）のいずれかあるいは固溶体、または、
パイロクロア構造のＲＥ2（Ｚｒ1-yＣｅy）2Ｏ7（０．０≦ｙ≦１．０、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）のいずれかあるいは固溶体、のいずれかを含み、かつ立方晶（１００）配向していることが望ましい。
In the above manufacturing method, it is preferable that a portion of the intermediate film formed using the ion beam assist method is formed of a fluorite structure compound. A portion of the intermediate film formed using the ion beam assist method may be formed of a NaCl structure compound. Further, the portion of the intermediate film formed using the ion beam assist method is
Fluorite structure of RE x (Zr 1-y Ce y) 1-x O 2-0.5x (0.0 ≦ x ≦ 1.0,0.0 ≦ y ≦ 1.0, RE = La, Ce, Pr Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y) or a solid solution, or
RE 2 (Zr 1-y Ce y ) 2 O 7 (0.0 ≦ y ≦ 1.0, RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho with pyrochlore structure , Er, Tm, Yb, Lu, Y) or a solid solution, and preferably has a cubic (100) orientation.
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、上記の製造方法により圧電体デバイスを形成する工程と、前記圧電体デバイスの前記圧電体膜の変形によって内容積が変化するキャビティを、前記圧電体デバイスの前記基板に形成する工程と、を備えている。 According to another aspect of the invention, there is provided a method for manufacturing a liquid discharge head, comprising: forming a piezoelectric device by the manufacturing method described above; and a cavity whose internal volume changes due to deformation of the piezoelectric film of the piezoelectric device. Forming on the substrate.
本発明の液体吐出装置の製造方法は、上記の製造方法により形成された液体吐出ヘッドを用いることを特徴とする。 The manufacturing method of the liquid discharge apparatus of the present invention is characterized by using the liquid discharge head formed by the above manufacturing method.
本発明の強誘電体デバイスの製造方法は、少なくとも一部にイオンビームアシスト法を用いることで基板上に中間膜を形成し、前記中間膜上に下部電極を形成し、前記下部電極上に強誘電体膜を形成し、前記強誘電体膜上に上部電極を形成することを特徴とする。 In the method for manufacturing a ferroelectric device of the present invention, an intermediate film is formed on a substrate by using an ion beam assist method at least in part, a lower electrode is formed on the intermediate film, and a strong electrode is formed on the lower electrode. A dielectric film is formed, and an upper electrode is formed on the ferroelectric film.
上記製造方法において、前記中間膜のうち下部電極側の部分の形成に、イオンビームアシスト法を用いてもよいし、基板上に、イオンビームアシスト法で中間膜第１層を形成し、前記第１層上に中間膜第２層を好ましくはエピタキシャル成長によって形成することで前記中間膜を形成してもよい。前者が後述の第１実施形態に相当し、後者が第２実施形態に相当する。 In the manufacturing method, an ion beam assist method may be used for forming a portion of the intermediate film on the lower electrode side, or an intermediate film first layer is formed on the substrate by an ion beam assist method. The intermediate film may be formed by forming an intermediate film second layer on one layer, preferably by epitaxial growth. The former corresponds to the first embodiment described later, and the latter corresponds to the second embodiment.
また、上記製造方法において、前記圧電体膜は、Ｐｂ（Ｍ1/3Ｎ2/3）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｎ＝Ｎｂ、Ｔａ）、Ｐｂ（Ｍ1/2Ｎ1/2）Ｏ3（Ｍ＝Ｓｃ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｌｕ、Ｎ＝Ｎｂ、Ｔａ）、Ｐｂ（Ｍ1/2Ｎ1/2）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎ＝Ｗ、Ｒｅ）、Ｐｂ（Ｍ2/3Ｎ1/3）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎ＝Ｗ、Ｒｅ）、のいずれかあるいは混相からなるリラクサ材料ＰＭＮと、
Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3（ＰＺＴ、０．０≦ｘ≦１．０）との固溶体ＰＭＮy−ＰＺＴ1-yを含み、かつ
立方晶（１００）、正方晶（００１）、菱面体晶（１００）、擬立方晶（１００）、のいずれかの方向で配向していることが望ましい。
Further, in the above manufacturing method, the piezoelectric film, Pb (M 1/3 N 2/3) O 3 (M = Mg, Zn, Co, Ni, Mn, N = Nb, Ta), Pb (M 1 / 2 N 1/2 ) O 3 (M = Sc, Fe, In, Yb, Ho, Lu, N = Nb, Ta), Pb (M 1/2 N 1/2 ) O 3 (M = Mg, Cd , Mn, Co, N = W, Re), Pb (M 2/3 N 1/3 ) O 3 (M = Mn, Fe, N = W, Re), or a relaxor material PMN made of a mixed phase and ,
Including solid solution PMN y -PZT 1-y with Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 (PZT, 0.0 ≦ x ≦ 1.0), and cubic (100), tetragonal (001), It is desirable to be oriented in any direction of rhombohedral (100) and pseudo-cubic (100).
また、上記製造方法において、前記下部電極は、Ｍ2ＲｕＯ4（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、ＲＥ2ＮｉＯ4（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏx（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、ＭＲｕＯ3（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、（ＲＥ、Ｍ）ＣｒＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、（ＲＥ、Ｍ）ＭｎＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、（ＲＥ、Ｍ）ＣｏＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、ＲＥＮｉＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、のいずれかあるいは固溶体を含み、かつ立方晶（１００）、正方晶（００１）、菱面体晶（１００）、擬立方晶（１００）、のいずれかの方向で配向していることが望ましい。 In the above manufacturing method, the lower electrode is formed of M 2 RuO 4 (M = Ca, Sr, Ba), RE 2 NiO 4 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb. , Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y), REBa 2 Cu 3 O x (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm Yb, Lu, Y), MRuO 3 (M = Ca, Sr, Ba), (RE, M) CrO 3 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, M = Ca, Sr, Ba), (RE, M) MnO 3 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy , Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, M = Ca, Sr, Ba), (RE, M) C O 3 (RE = La, Ce , Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, M = Ca, Sr, Ba), RENiO 3 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y) or a solid solution, and cubic (100), square It is desirable to be oriented in any of the crystal (001), rhombohedral (100), and pseudocubic (100) directions.
また、前記中間膜のうち前記イオンビームアシスト法を用いて形成される部分は、
フルオライト構造のＲＥx（Ｚｒ1-yＣｅy）1-xＯ2-0.5x（０．０≦ｘ≦１．０、０．０≦ｙ≦１．０、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）のいずれかあるいは固溶体、または、
パイロクロア構造のＲＥ2（Ｚｒ1-yＣｅy）2Ｏ7（０．０≦ｙ≦１．０、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）のいずれかあるいは固溶体、のいずれかを含み、かつ立方晶（１００）配向していることが望ましい。
Further, the portion of the intermediate film formed using the ion beam assist method is
Fluorite structure of RE x (Zr 1-y Ce y) 1-x O 2-0.5x (0.0 ≦ x ≦ 1.0,0.0 ≦ y ≦ 1.0, RE = La, Ce, Pr Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y) or a solid solution, or
RE 2 (Zr 1-y Ce y ) 2 O 7 (0.0 ≦ y ≦ 1.0, RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho with pyrochlore structure , Er, Tm, Yb, Lu, Y) or a solid solution, and preferably has a cubic (100) orientation.
本発明の強誘電体メモリの製造方法は、上記の製造方法により強誘電体デバイスを形成する工程と、前記強誘電体デバイスに対して選択的に信号電圧を印加する駆動回路を電気的に接続する工程と、を備えている。 The method for manufacturing a ferroelectric memory according to the present invention electrically connects a step of forming a ferroelectric device by the above manufacturing method and a drive circuit for selectively applying a signal voltage to the ferroelectric device. And a step of performing.
本発明の電子機器の製造方法は、上記の製造方法により形成された強誘電体デバイスを用いることを特徴とする。 The electronic device manufacturing method of the present invention is characterized by using a ferroelectric device formed by the above manufacturing method.
本発明の圧電体デバイスは、基板上に、中間膜、下部電極、圧電体膜及び上部電極を形成してなる圧電体デバイスであって、前記中間膜の少なくとも一部はイオンビームアシスト法で形成された面内配向の膜であることを特徴とする。この圧電体デバイスにおいて、前記中間膜のうち下部電極側の部分が、イオンビームアシスト法で形成された面内配向の膜であることが望ましい。 The piezoelectric device of the present invention is a piezoelectric device formed by forming an intermediate film, a lower electrode, a piezoelectric film and an upper electrode on a substrate, and at least a part of the intermediate film is formed by an ion beam assist method. It is characterized by being an in-plane oriented film. In this piezoelectric device, it is desirable that a portion of the intermediate film on the lower electrode side is an in-plane oriented film formed by an ion beam assist method.
また、本発明の圧電体デバイスは、基板上に、中間膜、下部電極、圧電体膜及び上部電極を形成してなる圧電体デバイスであって、前記中間膜は、イオンビームアシスト法で形成された面内配向の第１層と、当該第１層上に形成された第２層を含むことを特徴とする。 The piezoelectric device of the present invention is a piezoelectric device formed by forming an intermediate film, a lower electrode, a piezoelectric film and an upper electrode on a substrate, and the intermediate film is formed by an ion beam assist method. A first layer having an in-plane orientation and a second layer formed on the first layer.
本発明の液体吐出ヘッドは、上記の圧電体デバイスを備えた液体吐出ヘッドであって、前記基板に、前記圧電体膜の変形によって内容積が変化するキャビティを形成したことを特徴とする。 A liquid discharge head according to the present invention is a liquid discharge head including the above-described piezoelectric device, and is characterized in that a cavity whose internal volume is changed by deformation of the piezoelectric film is formed on the substrate.
本発明の液体吐出装置は、上記の液体吐出ヘッドを備えている。 The liquid discharge apparatus of the present invention includes the liquid discharge head described above.
本発明の強誘電体デバイスは、基板上に、中間膜、下部電極、強誘電体膜及び上部電極を形成してなる強誘電体デバイスであって、前記中間膜の少なくとも一部はイオンビームアシスト法で形成された面内配向の膜であることを特徴とする。この強誘電体デバイスにおいて、前記中間膜のうち下部電極側の部分が、イオンビームアシスト法で形成された面内配向の膜であることが望ましい。 The ferroelectric device of the present invention is a ferroelectric device formed by forming an intermediate film, a lower electrode, a ferroelectric film and an upper electrode on a substrate, and at least a part of the intermediate film is an ion beam assist. It is characterized by being an in-plane oriented film formed by the method. In this ferroelectric device, it is preferable that a portion on the lower electrode side of the intermediate film is an in-plane oriented film formed by an ion beam assist method.
また、本発明の強誘電体デバイスは、基板上に、中間膜、下部電極、強誘電体膜及び上部電極を形成してなる強誘電体デバイスであって、前記中間膜は、イオンビームアシスト法で形成された面内配向の第１層と、当該第１層上に形成された第２層を含むことを特徴とする。 The ferroelectric device of the present invention is a ferroelectric device formed by forming an intermediate film, a lower electrode, a ferroelectric film and an upper electrode on a substrate, and the intermediate film is formed by an ion beam assist method. And a second layer formed on the first layer.
本発明の強誘電体メモリは、上記の強誘電体デバイスと、前記強誘電体デバイスに対して電気的に接続され、選択的に信号電圧を印加する駆動回路と、を備えている。 A ferroelectric memory according to the present invention includes the ferroelectric device described above and a drive circuit that is electrically connected to the ferroelectric device and selectively applies a signal voltage.
本発明の電子機器は、上記の強誘電体デバイスを備えることを特徴とする。 An electronic apparatus according to the present invention includes the ferroelectric device described above.
＜１．強誘電体デバイスの構成（１）＞
図１は、本発明の強誘電体デバイスであるキャパシタの断面図である。まず、第１実施形態の強誘電体デバイスであるキャパシタ２００について説明する。
<1. Configuration of Ferroelectric Device (1)>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a capacitor which is a ferroelectric device of the present invention. First, the
第１実施形態によるキャパシタ２００は、基板１１と、基板１１上に設けられた中間膜第１層であるアモルファス状態の絶縁層１５と、絶縁層１５上に形成された中間膜第２層であるバッファ層１２と、このバッファ層１２上に形成された下部電極１３と、その上の所定領域に設けられた強誘電体膜２４と、強誘電体膜２４上に設けられた上部電極２５とを有している。特に本実施形態では、中間膜のうち下部電極側の部分である中間膜第２層が、イオンビームアシスト法で形成されている。
The
＜１−１．基板＞
基板１１は、バッファ層１２、下部電極１３等を支持する機能を有するものであり、平板状をなす部材で構成されている。この基板１１には、その表面（図１中、上側）にアモルファス状態の絶縁層１５が形成されている。絶縁層１５は、基板１１と一体的に形成されたもの、基板１１に対して固着されたもののいずれであってもよい。
<1-1. Substrate>
The
基板１１としては、例えば、Ｓｉ基板、ＳＯＩ（Si on Insulator）基板等を用いることができる。この場合、その表面が自然酸化膜又は熱酸化膜であるＳｉＯ2膜で覆われているものを用いることができる。すなわち、この場合、これらの自然酸化膜又は熱酸化膜が絶縁層１５を構成する。
As the
また、絶縁層１５は、ＳｉＯ2の他、例えば、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化ジルコニウムなどの各種金属材料等で構成することもできる。例えば、１０００ｎｍのＳｉＯ2と４００ｎｍのＺｒＯ2の二層構造とする。
The insulating
このような絶縁層１５は、例えば、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理蒸着法（ＰＶＤ）、スパッタリーフロー、Ｓｉ基板表面の熱酸化等により形成する。
Such an insulating
また、基板１１そのものが、アモルファス状態の物質で構成され絶縁性を備えていてもよい。この場合、基板１１としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ボリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の各種樹脂材料、または、各種ガラス材料等で構成される基板を用いることができる。
Further, the
これらのＳｉ基板、ＳＯＩ基板、各種樹脂基板、各種ガラス基板等は、いずれも、汎用的な基板である。このため、基板１１として、これらの基板を用いることにより、強誘電体デバイスの製造コストを削減することができる。
These Si substrate, SOI substrate, various resin substrates, various glass substrates and the like are all general-purpose substrates. For this reason, the manufacturing cost of the ferroelectric device can be reduced by using these substrates as the
基板１１の平均厚さは、特に限定されないが、１０μｍ〜１ｍｍ程度であるのが好ましく、１００〜６００μｍ程度であるのがより好ましい。基板１１の平均厚さを、前記範囲内とすることにより、強誘電体デバイスは、十分な強度を確保しつつ、その薄型化（小型化）を図ることができる。
Although the average thickness of the board |
＜１−２．バッファ層＞
絶縁層１５上には、薄膜よりなるバッファ層１２がイオンビームアシスト法により面内配向されて形成されている。
<1-2. Buffer layer>
A
バッファ層１２を設けることにより、絶縁層１５と下部電極１３との優れた接合性（密着性）を得ることもできる。
By providing the
このようなバッファ層１２の組成は、例えば、フルオライト構造のＲＥx（Ｚｒ1-yＣｅy）1-xＯ2-0.5x（０．０≦ｘ≦１．０、０．０≦ｙ≦１．０、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）のいずれかあるいは固溶体、または、パイロクロア構造のＲＥ2（Ｚｒ1-yＣｅy）2Ｏ7（０．０≦ｙ≦１．０、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）のいずれかあるいは固溶体、のいずれかを含み、かつ立方晶（１００）配向していることが望ましい。特に、イットリア安定化ジルコニア、ＣｅＯ2、ＺｒＯ2が好適である。また、ＴｈＯ2、ＵＯ2、ＨｆＯ2などのフルオライト構造化合物、Ｙ2Ｏ3などの希土類酸化物ｃ型、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ダイヤモンド、アルミナ等の高ヤング率及び高靭性材料、Ｔａ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5などの遷移金属酸化物、ＬｉＴａＯ3、ＭｇＡｌ2Ｏ4などの絶縁性複合酸化物、ＬａＣｏＯ3、ＬａＳｒＣｕＯ4、ＬａＣａＭｎＯ3などの導電性複合酸化物、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＭｎＯ、ＦｅＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯなどのＮａＣｌ構造化合物が好ましい。
The composition of such a
フルオライト構造化合物としては、特に、イオンビームアシスト法による面内配向膜の形成に適するものとして、ＣｅＯ2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2及びこれらの固溶体が好ましい。このようなフルオライト構造の金属酸化物は、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物との格子不整合が特に小さい。 As the fluorite structure compound, CeO 2 , ZrO 2 , HfO 2 and a solid solution thereof are particularly preferable as those suitable for forming an in-plane alignment film by an ion beam assist method. Such a metal oxide having a fluorite structure has a particularly small lattice mismatch with a metal oxide having a perovskite structure.
ＮａＣｌ構造化合物としては、特に、イオンビームアシスト法による面内配向膜の形成に適するものとして、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＮｉＯ及びこれらの固溶体が好ましい。このようなＮａＣｌ構造の金属酸化物は、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物との格子不整合が特に小さい。 As the NaCl structure compound, MgO, CaO, SrO, BaO, NiO and solid solutions thereof are particularly preferable as those suitable for forming an in-plane alignment film by an ion beam assist method. Such a metal oxide having a NaCl structure has a particularly small lattice mismatch with a metal oxide having a perovskite structure.
バッファ層１２は、例えば、立方晶（１００）配向、立方晶（１１０）配向、立方晶（１１１）配向等のいずれであってもよいが、これらの中でも、特に、立方晶（１００）配向であるのが好ましい。バッファ層１２を立方晶（１００）配向とすることにより、バッファ層１２の平均厚さを比較的小さくすることができる。このため、例えばＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯのような潮解性を示すＮａＣｌ構造の金属酸化物でバッファ層１２を構成する場合であっても、製造時および使用時に空気中の水分で劣化するという不都合を好適に防止して、実用可能な強誘電体デバイスとすることができる。
The
このような観点からは、バッファ層１２は、できるだけ薄く形成するのが好ましく、具体的には、その平均厚さが１０ｎｍ以下であるのが好ましく、５ｎｍ以下であるのがより好ましい。これにより、前記効果がより向上する。
From this point of view, the
また、このようにバッファ層１２の平均厚さを小さくすることにより、例えば強誘電体メモリを作製する場合において、この強誘電体メモリのデザインルールの微細化に伴って必要となる薄型（例えば１０ｎｍオーダー厚）のキャパシタを作製することができるという利点もある。
Further, by reducing the average thickness of the
＜１−３．下部電極＞
バッフア層１２上には、下部電極１３が形成されている。バッファ層１２は、前述の通り配向方位が揃っているので、このバッファ層１２上に下部電極１３を形成することにより、下部電極１３は、配向方位が揃ったものとなる。特に、下部電極１３は、バッファ層１２上にエピタキシャル成長により形成することが望ましい。このような下部電極１３を形成することにより、強誘電体デバイスは、各種特性が向上する。
<1-3. Lower electrode>
A
この下部電極１３の組成は、例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｒｕなどの金属材料で構成することが望ましい。これら金属材料の層を複数形成してもよい。例えば、２０ｎｍ厚のＴｉ／２０ｎｍ厚のＩｒ／１４０ｎｍ厚のＰｔという層構造で下部電極を構成する。
The composition of the
また、下部電極１３の組成は、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を含むものでもよい。この場合、好ましくはペロブスカイト構造を有する金属酸化物を主材料とするものである。
The composition of the
ペロブスカイト構造を有する金属酸化物としては、例えば、Ｍ2ＲｕＯ4（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、ＲＥ2ＮｉＯ4（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、ＲＥＢａ2Ｃｕ3Ｏx（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、ＭＲｕＯ3（Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、（ＲＥ、Ｍ）ＣｒＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、（ＲＥ、Ｍ）ＭｎＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、（ＲＥ、Ｍ）ＣｏＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ、Ｍ＝Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、ＲＥＮｉＯ3（ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）、のいずれかあるいは固溶体を含むことが望ましい。特に、ＣａＲｕＯ3、ＳｒＲｕＯ3、ＢａＲｕＯ3、ＳｒＶＯ3、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ3、（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3、ＬａＮｉＯx、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏxまたは、これらを含む固溶体等が好ましく、特に、ＳｒＲｕＯ3、ＬａＮｉＯx、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx、または、これらを含む固溶体のうちの少なくとも１種であるのが好ましい。これらのペロブスカイト構造を有する金属酸化物は、導電性や化学的安定性に優れている。このため、下部電極１３も、導電性や化学的安定性に優れたものとすることができる。そして、その上に良好な強誘電体膜を形成するのに適している。
Examples of the metal oxide having a perovskite structure include M 2 RuO 4 (M = Ca, Sr, Ba), RE 2 NiO 4 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, and Tb. , Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y), REBa 2 Cu 3 O x (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm Yb, Lu, Y), MRuO 3 (M = Ca, Sr, Ba), (RE, M) CrO 3 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, M = Ca, Sr, Ba), (RE, M) MnO 3 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy , Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, M = Ca, Sr, Ba), (R , M) CoO 3 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y, M = Ca, Sr, Ba), RENiO 3 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y) or a solid solution is preferably included. In particular, CaRuO 3 , SrRuO 3 , BaRuO 3 , SrVO 3 , (La, Sr) MnO 3 , (La, Sr) CrO 3 , (La, Sr) CoO 3 , LaNiO x , YBa 2 Cu 3 O x or these In particular, it is preferably SrRuO 3 , LaNiO x , YBa 2 Cu 3 O x , or at least one of the solid solutions containing these. These metal oxides having a perovskite structure are excellent in conductivity and chemical stability. For this reason, the
ペロブスカイト構造を有する下部電極１３は、例えば、立方晶（１００）、正方晶（００１）、菱面体晶（１００）、擬立方晶（１００）配向、擬立方晶（１１０）配向、擬立方晶（１１１）配向等でエピタキシャル成長しているもののいずれであってもよいが、これらの中でも、特に、擬立方晶（１００）配向または擬立方晶（１１０）配向でエピタキシャル成長しているものが好ましい。
The
また、下部電極１３の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜３００ｎｍ程度とするのが好ましく、５０〜１５０ｎｍ程度とするのがより好ましい。これにより、下部電極１３は、電極としての機能を十分に発揮することができるとともに、強誘電体デバイスの大型化を防止することができる。
Moreover, the average thickness of the
＜１−４．強誘電体膜＞
この下部電極１３上には、強誘電体膜２４が形成されている。下部電極１３は、前述の通り配向方位が揃っているので、この下部電極１３上に強誘電体膜２４を形成することにより、強誘電体膜２４は、配向方位が揃ったものとなる。特に、強誘電体膜２４は、下部電極上にエピタキシャル成長により形成することが望ましい。
<1-4. Ferroelectric film>
A
これにより、キャパシタ２００は、例えば残留分極が増大、抗電界が低減等する。すなわち、キャパシタ２００は、各種特性が向上する。このため、このようなキャパシタ２００を用いて強誘電体メモリを作製した場合には、かかる強誘電体メモリをヒステリシス曲線の角型性に優れたものとすることができる。
Thereby, in the
強誘電体膜２４は、各種強誘電体材料で構成することができるが、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料を含むものが好ましく、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料を主材料とするものがより好ましい。さらに、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料としては、正方晶（００１）配向でエピタキシャル成長しているもの、菱面体晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているもの、立方晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているもの、擬立方晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているもののいずれであってもよいが、特に、正方晶（００１）配向でエピタキシャル成長しているもの、が好ましい。これにより、前記効果がより向上する。
The
このペロブスカイト構造を有する強誘電体材料としては、例えば、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（ＰＺＴ）、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（ＰＬＺＴ）、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3（ＢＳＴ）、ＢａＴｉＯ3、ＫＮｂＯ3、Ｐｂ（Ｚｎ，Ｎｂ）Ｏ3（ＰＺＮ）、Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3（ＰＭＮ）、ＰｂＦｅＯ3、ＰｂＷＯ3のようなペロブスカイト構造の金属酸化物、ＳｒＢｉ2（Ｔａ，Ｎｂ）2Ｏ9、（Ｂｉ，Ｌａ）4Ｔｉ3Ｏ12のようなＢｉ層状化合物、または、これらを含む固溶体（ＰＭＮ−ＰＴ、ＰＺＮ−ＰＴ等）が挙げられるが、これらの中でも、特に、ＰＺＴ、ＢＳＴ、または、ＰＭＮ−ＰＴ、ＰＺＮ−ＰＴ等のリラクサ材料が好ましい。更に、Ｐｂ（Ｍ1/3Ｎ2/3）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｎ＝Ｎｂ、Ｔａ）、Ｐｂ（Ｍ1/2Ｎ1/2）Ｏ3（Ｍ＝Ｓｃ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｌｕ、Ｎ＝Ｎｂ、Ｔａ）、Ｐｂ（Ｍ1/2Ｎ1/2）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎ＝Ｗ、Ｒｅ）、Ｐｂ（Ｍ2/3Ｎ1/3）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎ＝Ｗ、Ｒｅ）、のいずれかあるいは混相からなるリラクサ材料ＰＭＮと、Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3（ＰＺＴ、０．０≦ｘ≦１．０）との固溶体ＰＭＮy−ＰＺＴ1-yを含むことが望ましい。これにより、キャパシタ２００は、各種特性が特に優れたものとなる。
Examples of the ferroelectric material having the perovskite structure include Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 (PLZT), and (Ba, Sr) TiO 3 ( BST), BaTiO 3 , KNbO 3 , Pb (Zn, Nb) O 3 (PZN), Pb (Mg, Nb) O 3 (PMN), PbFeO 3 , PbWO 3 metal oxides such as SrBi 2 Bi-layered compounds such as (Ta, Nb) 2 O 9 , (Bi, La) 4 Ti 3 O 12 , or solid solutions containing these (PMN-PT, PZN-PT, etc.) can be mentioned. In particular, relaxor materials such as PZT, BST, PMN-PT, and PZN-PT are preferable. Furthermore, Pb (M 1/3 N 2/3 ) O 3 (M = Mg, Zn, Co, Ni, Mn, N = Nb, Ta), Pb (M 1/2 N 1/2 ) O 3 (M = Sc, Fe, In, Yb , Ho, Lu, N = Nb, Ta), Pb (M 1/2 N 1/2) O 3 (M = Mg, Cd, Mn, Co, N = W, Re) , Pb (M 2/3 N 1/3 ) O 3 (M = Mn, Fe, N = W, Re), or a relaxor material PMN composed of a mixed phase and Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 (PZT, 0.0 ≦ x ≦ 1.0) and solid solution PMN y -PZT 1-y is preferably included. As a result, the
なお、下部電極１３が、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を含むもの（特に、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物を主材料とするもの）である場合、このペロブスカイト構造を有する金属酸化物は、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料との格子不整合が小さい。このため、下部電極１３上には、強誘電体膜２４を、容易かつ確実に、正方晶（００１）配向でエピタキシャル成長させることができる。また、得られる強誘電体膜２４は、下部電極１３との接合性が向上する。
When the
また、強誘電体膜２４の平均厚さは、特に限定されないが、５０〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、１００〜２００ｎｍ程度であるのがより好ましい。強誘電体膜２４の平均厚さを、前記範囲とすることにより、キャパシタ２００の大型化を防止しつつ、各種特性を好適に発揮し得るキャパシタ２００とすることができる。
The average thickness of the
＜１−５．上部電極＞
強誘電体膜２４上には、櫛歯状（または帯状）をなす上部電極２５が形成されている。
<1-5. Upper electrode>
On the
この上部電極２５の構成材料としては、例えば、Ｐｔ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、または、これらを含む合金等のうちの、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
As a constituent material of the
また、上部電極２５の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜１５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。
The average thickness of the
＜２．強誘電体デバイスの製造方法（１）＞
次に、このような強誘電体デバイスであるキャパシタ２００の第１実施形態による製造方法について、図２を参照しつつ説明する。
<2. Ferroelectric Device Manufacturing Method (1)>
Next, a manufacturing method according to the first embodiment of the
以下に示すキャパシタ２００の製造方法は、絶縁層１５上に中間膜であるバッファ層１２を形成する工程（バッファ層形成工程）と、バッファ層１２上に下部電極１３を形成する工程（下部電極形成工程）と、下部電極１３上に強誘電体膜２４を形成する工程（強誘電体膜形成工程）と、強誘電体膜２４の一部を除去する工程（下部電極取出工程）と、強誘電体膜２４上に上部電極２５を形成する工程（上部電極形成工程）とを有している。以下、各工程について、順次説明する。
In the manufacturing method of the
まず、絶縁層１５を有する基板１１を用意する。この基板１１には、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に使用される。絶縁層１５を形成する方法については前述の通りである。
First, the
［１Ａ］バッファ層形成工程
まず、基板１１の絶縁層１５上にバッファ層１２を形成する。これは、例えば、次のようにして行うことができる。
[1A] Buffer Layer Formation Step First, the
まず、基板１１を基板ホルダーに装填して、真空装置内に設置する。
First, the
なお、真空装置内には、基板１１に対向して、前述したようなバッファ層１２の構成元素を含む第１ターゲット（バッファ層用ターゲット）が所定距離、離間して配置されている。なお、第１ターゲットとしては、目的とするバッファ層１２の組成と同一の組成または近似組成のものが好適に使用される。
In the vacuum apparatus, a first target (buffer layer target) including the constituent elements of the
次いで、例えばレーザー光を第１ターゲットに照射すると、第１ターゲットから酸素原子および金属原子を含む原子が叩き出され、プルームＰが発生する。換言すれば、このプルームＰが絶縁層１５に向かって照射される。そして、このプルームＰは、絶縁層１５（基板１１）上に接触するようになる。
Next, for example, when the first target is irradiated with laser light, atoms including oxygen atoms and metal atoms are knocked out from the first target, and a plume P is generated. In other words, the plume P is irradiated toward the insulating
また、これとほぼ同時に、絶縁層１５の表面に対して、イオンビームＩを所定角度傾斜させて照射する。
At substantially the same time, the surface of the insulating
これにより、絶縁層１５上に、面内配向されたバッファ層１２が形成される。
Thereby, the in-plane oriented
なお、前記原子を第１ターゲットから叩き出す方法としては、レーザー光を第１ターゲット表面へ照射する方法の他、例えば、アルゴンガス（不活性ガス）プラズマ、電子線等を第１ターゲット表面へ照射（入射）する方法を用いることもできる。 In addition, as a method of knocking out the atoms from the first target, in addition to a method of irradiating the surface of the first target with laser light, for example, irradiation of the first target surface with argon gas (inert gas) plasma, electron beam, or the like. A method of (incident) can also be used.
これらの中でも、前記原子を第１ターゲットから叩き出す方法としては、特に、レーザー光を第１ターゲット表面へ照射する方法が好ましい。かかる方法によれば、レーザー光の入射窓を備えた簡易な構成の真空装置を用いて、容易かつ確実に、原子を第１ターゲットから叩き出すことができる。 Among these, as a method of knocking out the atoms from the first target, a method of irradiating the surface of the first target with laser light is particularly preferable. According to this method, the atoms can be easily and reliably knocked out from the first target by using a vacuum device having a simple structure including a laser light incident window.
また、このレーザー光は、好ましくは波長が１５０〜３００ｎｍ程度、パルス長が１〜１００ｎｓ程度のパルス光とされる。具体的には、レーザー光としては、例えば、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ＸｅＣｌエキシマレーザーのようなエキシマレーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＣＯ2レーザー等が挙げられる。これらの中でも、レーザー光としては、特に、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適である。ＡｒＦエキシマレーザーおよびＫｒＦエキシマレーザーは、いずれも、取り扱いが容易であり、また、より効率よく原子を第１ターゲットから叩き出すことができる。 The laser light is preferably pulsed light having a wavelength of about 150 to 300 nm and a pulse length of about 1 to 100 ns. Specifically, examples of the laser light include excimer lasers such as ArF excimer laser, KrF excimer laser, and XeCl excimer laser, YAG laser, YVO 4 laser, and CO 2 laser. Among these, ArF excimer laser or KrF excimer laser is particularly suitable as the laser light. Both the ArF excimer laser and the KrF excimer laser are easy to handle, and can eject atoms from the first target more efficiently.
一方、絶縁層１５の表面に照射するイオンビームＩとしては、特に限定されないが、例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトンのような不活性ガスのうちの少なくとも１種のイオン、または、これらのイオンと酸素イオンとの混合イオン等が挙げられる。
On the other hand, the ion beam I applied to the surface of the insulating
このイオンビームＩのイオン源としては、例えば、Kauffmanイオン源等を用いるのが好ましい。このイオン源を用いることにより、イオンビームＩを比較的容易に生成することができる。 As an ion source of the ion beam I, for example, a Kauffman ion source or the like is preferably used. By using this ion source, the ion beam I can be generated relatively easily.
また、イオンビームＩの絶縁層１５の表面の法線方向に対する照射角度（前記所定角度）は、特に限定されないが、３５〜６５°程度とするのが好ましい。特に、ＮａＣｌ構造の金属酸化物を主材料とするバッファ層１２を形成する場合には、前記照射角度を４２〜４７°程度、また、フルオライト構造の金属酸化物を主材料とするバッファ層１２を形成する場合には、前記照射角度を５２〜５７°程度とするのがより好ましい。このような照射角度に設定して、イオンビームＩを絶縁層１５の表面に照射することにより、立方晶（１００）配向で、かつ、面内配向したバッファ層１２を形成することができる。
The irradiation angle of the ion beam I with respect to the normal direction of the surface of the insulating layer 15 (the predetermined angle) is not particularly limited, but is preferably about 35 to 65 °. In particular, when the
このようなバッファ層１２の形成における各条件は、バッファ層１２が面内配向し得るものであればよく、例えば、次のようにすることができる。
Each condition in the formation of such a
レーザー光の周波数は、３０Ｈｚ以下とするのが好ましく、１５Ｈｚ以下とするのがより好ましい。 The frequency of the laser light is preferably 30 Hz or less, and more preferably 15 Hz or less.
レーザー光のエネルギー密度は、０．５Ｊ／ｃｍ2以上とするのが好ましく、２Ｊ／ｃｍ2以上とするのがより好ましい。 The energy density of the laser beam is preferably 0.5 J / cm 2 or more, and more preferably 2 J / cm 2 or more.
イオンビーム加速電圧は、１００〜３００Ｖ程度とするのが好ましく、１５０〜２５０Ｖ程度とするのがより好ましい。 The ion beam acceleration voltage is preferably about 100 to 300V, and more preferably about 150 to 250V.
また、イオンビームの照射量は、１〜３０ｍＡ程度とするのが好ましく、５〜１５ｍＡ程度とするのがより好ましい。 The ion beam dose is preferably about 1 to 30 mA, more preferably about 5 to 15 mA.
基板１１の温度は、０〜１００℃程度とするのが好ましく、４０〜７０℃程度とするのがより好ましい。
The temperature of the
基板１１と第１ターゲットとの距離は、３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度とするのが好ましく、５０〜８０ｍｍ程度とするのがより好ましい。
The distance between the
また、真空装置内の圧力は、１３３×１０-1Ｐａ（１×１０-1Ｔｏｒｒ）以下とするのが好ましく、１３３×１０-3Ｐａ（１×１０-3Ｔｏｒｒ）以下とするのがより好ましい。 The pressure in the vacuum apparatus is preferably 133 × 10 −1 Pa (1 × 10 −1 Torr) or less, and more preferably 133 × 10 −3 Pa (1 × 10 −3 Torr) or less. preferable.
真空装置内の雰囲気は、不活性ガスと酸素との混合比を、体積比で３００：１〜１０：１程度とするのが好ましく、１５０：１〜５０：１程度とするのがより好ましい。 In the atmosphere in the vacuum apparatus, the mixing ratio of the inert gas and oxygen is preferably about 300: 1 to 10: 1 by volume ratio, more preferably about 150: 1 to 50: 1.
バッファ層１２の形成における各条件を、それぞれ、前記範囲とすると、より効率よく、バッファ層１２を面内配向させることができる。
When each condition in the formation of the
また、このとき、レーザー光およびイオンビームの照射時間を適宜設定することにより、バッファ層１２の平均厚さを前述したような範囲に調整することができる。このレーザー光およびイオンビームの照射時間は、前記各条件によっても異なるが、通常、２００秒以下とするのが好ましく、１００秒以下とするのがより好ましい。
At this time, the average thickness of the
このようなバッファ層１２の形成方法によれば、イオンビームの照射角度を調整するという簡単な方法で、揃える配向方位を任意の方向に調整することが可能である。また、このようにバッファ層１２の配向方位を、精度よく揃えることができるので、バッファ層１２の平均厚さをより小さくすることができるという利点もある。
According to such a method of forming the
以上のようにして、バッファ層１２が得られる（図２参照）。
Thus, the
［２Ａ］下部電極形成工程
次に、バッファ層１２上に下部電極１３を形成する。この下部電極１３は、例えば、次のようにして形成することができる。
[2A] Lower Electrode Formation Step Next, the
なお、下部電極１３の形成に先立って、前記第１ターゲットに代わり、バッファ層１２（基板１１）に対向して、前述したような下部電極１３の構成元素を含む第２ターゲット（下部電極用ターゲット）が所定距離、離間して配置される。なお、第２ターゲットとしては、目的とする下部電極１３の組成と同一の組成または近似組成のものが好適に使用される。
Prior to the formation of the
前記工程［１Ａ］に引き続き、バッファ層１２上に、下部電極を構成する各種金属原子（及び該当する場合には酸素原子）を含む原子のプルームを照射する。そして、このプルームがバッファ層１２の表面（上面）に接触することにより、下部電極１３が膜状に形成される。
Subsequent to the step [1A], the
このプルームは、前記第２ターゲット表面に、前記工程［１Ａ］と同様に、レーザー光を照射することにより、第２ターゲットから各種金属原子等を含む原子を叩きだして、発生させるのが好ましい。 This plume is preferably generated by bombarding the second target surface with atoms including various metal atoms from the second target by irradiating the surface of the second target with laser light in the same manner as in the step [1A].
このようなレーザー光は、前記工程［１Ａ］と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適である。 As such a laser beam, an ArF excimer laser or a KrF excimer laser is suitable as in the step [1A].
なお、必要に応じて、前記工程［１Ａ］と同様に、バッファ層１２の表面にイオンビームを照射しつつ、下部電極１３を形成するようにしてもよい。これにより、より効率よく下部電極１３を形成することができる。
If necessary, the
また、下部電極１３の形成における各条件は、各種金属原子が、所定の比率（例えば、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物における組成比）で、バッファ層１２上に到達し、下部電極１３を形成し得るものであればよく、例えば、次のようにすることができる。
Each condition in forming the
レーザー光の周波数は、３０Ｈｚ以下程度とするのが好ましく、１５Ｈｚ以下程度とするのがより好ましい。 The frequency of the laser light is preferably about 30 Hz or less, and more preferably about 15 Hz or less.
レーザー光のエネルギー密度は、０．５Ｊ／ｃｍ2以上とするのが好ましく、２Ｊ／ｃｍ2以上とするのがより好ましい。 The energy density of the laser beam is preferably 0.5 J / cm 2 or more, and more preferably 2 J / cm 2 or more.
バッファ層１２が形成された基板１１の温度は、３００〜８００℃程度とするのが好ましく、４００〜７００℃程度とするのがより好ましい。
The temperature of the
なお、イオンビームの照射を併用する場合には、この温度は、０〜１００℃程度とするのが好ましく、３０〜７０℃程度とするのがより好ましい。 In addition, when using ion beam irradiation together, this temperature is preferably about 0 to 100 ° C, more preferably about 30 to 70 ° C.
バッファ層１２が形成された基板１１と第２ターゲットとの距離は、３０〜１００ｍｍとするのが好ましく、５０〜８０ｍｍ程度とするのがより好ましい。
The distance between the
また、真空装置内の圧力は、１気圧以下が好ましく、そのうち、酸素分圧は、例えば、酸素ガス供給下で１３３×１０-3Ｐａ（１×１０-3Ｔｏｒｒ）以上とするのが好ましく、原子状酸素ラジカル供給下で１３３×１０-5Ｐａ（１×１０-5Ｔｏｒｒ）以上とするのが好ましい。 Further, the pressure in the vacuum device is preferably 1 atm or less, and the oxygen partial pressure is preferably 133 × 10 −3 Pa (1 × 10 −3 Torr) or more under supply of oxygen gas, for example. It is preferable to set it to 133 × 10 −5 Pa (1 × 10 −5 Torr) or more under the supply of atomic oxygen radicals.
なお、イオンビームの照射を併用する場合には、真空装置内の圧力は、１３３×１０-1Ｐａ（１×１０-1Ｔｏｒｒ）以下とするのが好ましく、１３３×１０-3Ｐａ（１×１０-3Ｔｏｒｒ）以下とするのがより好ましい。また、この場合、真空装置内の雰囲気は、不活性ガスと酸素との混合比を、体積比で３００：１〜１０：１程度とするのが好ましく、１５０：１〜５０：１程度とするのがより好ましい。 When ion beam irradiation is used in combination, the pressure in the vacuum apparatus is preferably 133 × 10 −1 Pa (1 × 10 −1 Torr) or less, preferably 133 × 10 −3 Pa (1 × 10 −3 Torr) or less is more preferable. Further, in this case, the atmosphere in the vacuum apparatus is preferably set so that the mixing ratio of the inert gas and oxygen is about 300: 1 to 10: 1 by volume ratio, and about 150: 1 to 50: 1. Is more preferable.
下部電極１３の形成における各条件を、それぞれ、前記範囲とすると、効率よく下部電極１３を形成することができる。
If the conditions for forming the
また、このとき、レーザー光の照射時間を適宜設定することにより、下部電極１３の平均厚さを前述したような範囲に調整することができる。このレーザー光の照射時間は、前記各条件によっても異なるが、通常、３〜９０分程度とするのが好ましく、１５〜４５分程度とするのがより好ましい。
At this time, the average thickness of the
以上のようにして、下部電極１３が得られる（図２参照）。
As described above, the
なお、上記の方法に限らず、下部電極１３は、ＣＶＤ法、レーザーアブレーションなどの方法によりエピタキシャル成長させて形成してもよい。
The
［３Ａ］強誘電体膜形成工程
次に、下部電極１３上に強誘電体膜２４を形成する。これは、例えば、次のようにして行うことができる。
[3A] Ferroelectric Film Formation Step Next, a
なお、強誘電体膜２４の形成に先立って、前記第２ターゲット（下部電極用）ターゲットに代わり、基板１１に対向して、前述したような強誘電体膜２４の構成元素を含む第３ターゲット（強誘電体膜用ターゲット）が所定距離、離間して配置される。なお、第３ターゲットとしては、目的とする強誘電体膜２４の組成と同一の組成または近似組成のものが好適に使用される。
Prior to the formation of the
前記工程［２Ａ］に引き続き、下部電極１３上に、酸素原子および各種金属原子を含む原子のプルームを照射する。そして、このプルームが下部電極１３の表面（上面）に接触することにより、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料（前述した通りである）を含む強誘電体膜２４が、例えば正方晶（００１）配向でエピタキシャル成長により膜状に形成される。
Subsequent to the step [2A], the
このプルームは、前記第３ターゲット表面に、前記工程［１Ａ］と同様に、レーザー光を照射することにより、第３ターゲットから酸素原子および各種金属原子を含む原子を叩きだして、発生させるのが好ましい。 This plume is generated by bombarding atoms including oxygen atoms and various metal atoms from the third target by irradiating the third target surface with laser light in the same manner as in the step [1A]. preferable.
このようなレーザー光は、前記工程［１Ａ］と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適である。 As such a laser beam, an ArF excimer laser or a KrF excimer laser is suitable as in the step [1A].
なお、必要に応じて、前記工程［１Ａ］と同様に、下部電極１３の表面にイオンビームを照射しつつ、強誘電体膜２４を形成するようにしてもよい。これにより、より効率よく強誘電体膜２４を形成することができる。
If necessary, the
また、強誘電体膜２４の形成における各条件は、各種金属原子が、所定の比率（すなわち、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料における組成比）で、下部電極１３上に到達し、強誘電体膜２４を形成し得るものであればよく、例えば、次のようにすることができる。
Each condition in forming the
レーザー光の周波数は、３０Ｈｚ以下とするのが好ましく、１５Ｈｚ以下とするのがより好ましい。 The frequency of the laser light is preferably 30 Hz or less, and more preferably 15 Hz or less.
レーザー光のエネルギー密度は、０．５Ｊ／ｃｍ2以上とするのが好ましく、２Ｊ／ｃｍ2以上とするのがより好ましい。 The energy density of the laser beam is preferably 0.5 J / cm 2 or more, and more preferably 2 J / cm 2 or more.
下部電極１３が形成された基板１１の温度は、３００〜８００℃程度とするのが好ましく、４００〜７００℃程度とするのがより好ましい。
The temperature of the
なお、イオンビームの照射を併用する場合には、この温度は、０〜１００℃程度とするのが好ましく、３０〜７０℃程度とするのがより好ましい。 In addition, when using ion beam irradiation together, this temperature is preferably about 0 to 100 ° C, more preferably about 30 to 70 ° C.
下部電極１３が形成された基板１１と第３ターゲットとの距離は、３０〜１００ｍｍとするのが好ましく、５０〜８０ｍｍ程度とするのがより好ましい。
The distance between the
また、真空装置内の圧力は、１気圧以下が好ましく、そのうち、酸素分圧は、例えば、酸素ガス供給下で１３３×１０-3Ｐａ（１×１０-3Ｔｏｒｒ）以上とするのが好ましく、原子状酸素ラジカル供給下で１３３×１０-5Ｐａ（１×１０-5Ｔｏｒｒ）以上とするのが好ましい。 Further, the pressure in the vacuum device is preferably 1 atm or less, and the oxygen partial pressure is preferably 133 × 10 −3 Pa (1 × 10 −3 Torr) or more under supply of oxygen gas, for example. It is preferable to set it to 133 × 10 −5 Pa (1 × 10 −5 Torr) or more under the supply of atomic oxygen radicals.
なお、イオンビームの照射を併用する場合には、真空装置内の圧力は、１３３×１０-1Ｐａ（１×１０-1Ｔｏｒｒ）以下とするのが好ましく、１３３×１０-3Ｐａ（１×１０-3Ｔｏｒｒ）以下とするのがより好ましい。また、この場合、真空装置内の雰囲気は、不活性ガスと酸素との混合比を、体積比で３００：１〜１０：１程度とするのが好ましく、１５０：１〜５０：１程度とするのがより好ましい。 When ion beam irradiation is used in combination, the pressure in the vacuum apparatus is preferably 133 × 10 −1 Pa (1 × 10 −1 Torr) or less, preferably 133 × 10 −3 Pa (1 × 10 −3 Torr) or less is more preferable. Further, in this case, the atmosphere in the vacuum apparatus is preferably set so that the mixing ratio of the inert gas and oxygen is about 300: 1 to 10: 1 by volume ratio, and about 150: 1 to 50: 1. Is more preferable.
強誘電体膜２４の形成における各条件を、それぞれ前記範囲とすると、効率よく強誘電体膜２４を形成することができる。
If the conditions for forming the
また、このとき、レーザー光の照射時間を適宜設定することにより、強誘電体膜２４の平均厚さを前述したような範囲に調整することができる。このレーザー光の照射時間は、前記各条件によっても異なるが、通常、３〜９０分程度とするのが好ましく、１５〜４５分程度とするのがより好ましい。
At this time, the average thickness of the
以上のようにして、強誘電体膜２４が得られる。
As described above, the
なお、上記の方法に限らず、強誘電体膜２４は、ＣＶＤ法、レーザーアブレーションなどの方法によりエピタキシャル成長させて形成してもよい。
The
［４Ａ］下部電極の取出工程
次に、強誘電体膜２４の一部を除去して、下部電極１３を取り出す。これは、例えば、フォトリソグラフィー法を用いることにより、行うことができる。
[4A] Lower Electrode Extraction Step Next, a part of the
まず、除去する部分を残して、強誘電体膜２４上にレジスト層を形成する。
First, a resist layer is formed on the
次いで、強誘電体膜２４に対して、エッチング処理（例えば、ウェットエッチング処理、ドライエッチング処理等）を施す。
Next, an etching process (for example, a wet etching process, a dry etching process, etc.) is performed on the
次いで、前記レジスト層を除去する。これにより、下部電極１３の一部（図１中左側）が露出する。 Next, the resist layer is removed. Thereby, a part of the lower electrode 13 (left side in FIG. 1) is exposed.
［５Ａ］上部電極の形成工程
次に、強誘電体膜２４上に上部電極２５を形成する。これは、例えば、次のようにして行うことができる。
[5A] Upper Electrode Formation Step Next, the
まず、所望のパターン形状を有するマスク層を、例えばスパッタリング法等により強誘電体膜２４上に形成する。
First, a mask layer having a desired pattern shape is formed on the
次いで、例えばＰｔ等で構成される上部電極２５の材料を、例えば、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等を用いることにより、膜状に形成する。
Next, the material of the
次いで、前記マスク層を除去する。 Next, the mask layer is removed.
以上のようにして、上部電極２５が得られる。
As described above, the
以上のような工程［１Ａ］〜［５Ａ］を経て、キャパシタ２００が製造される。
The
＜３．強誘電体デバイスの構成（２）＞
次に、第２実施形態の強誘電体デバイスであるキャパシタについて説明する。第２実施形態によるキャパシタ２００は、図１に示す第１実施形態と同様の構成を有している。特に本実施形態では、基板１１上の中間膜第１層である絶縁層１５がイオンビームアシスト法により形成され、その上に中間膜第２層であるバッファ層１２が形成されている。
<3. Configuration of Ferroelectric Device (2)>
Next, a capacitor that is a ferroelectric device of the second embodiment will be described. The
＜３−１．基板＞
基板１１は、下部電極１３等を支持する機能を有するものであり、平板状をなす部材で構成されている。
<3-1. Substrate>
The board |
基板１１としては、例えば、Ｓｉ基板、ＳＯＩ（Si on Insulator）基板等を用いることができる。この場合、その表面が自然酸化膜又は熱酸化膜であるＳｉＯ2膜や、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化ジルコニウムなどの各種金属材料等で覆われているものを用いることができる。
As the
また、基板１１は、各種樹脂基板、各種ガラス基板等で構成されていてもよい。この場合、基板１１としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオキシメチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ボリフェニレンオキシド、変性ポリフェニレンオキシド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等の各種樹脂材料、または、各種ガラス材料等で構成される基板を用いることができる。
Moreover, the board |
これらのＳｉ基板、ＳＯＩ基板、各種樹脂基板、各種ガラス基板等は、いずれも、汎用的な基板である。このため、基板１１として、これらの基板を用いることにより、強誘電体デバイスの製造コストを削減することができる。
These Si substrate, SOI substrate, various resin substrates, various glass substrates and the like are all general-purpose substrates. For this reason, the manufacturing cost of the ferroelectric device can be reduced by using these substrates as the
基板１１の平均厚さは、特に限定されないが、１０μｍ〜１ｍｍ程度であるのが好ましく、１００〜６００μｍ程度であるのがより好ましい。基板１１の平均厚さを、前記範囲内とすることにより、強誘電体デバイスは、十分な強度を確保しつつ、その薄型化（小型化）を図ることができる。
Although the average thickness of the board |
＜３−２．中間膜＞
基板１１上には、薄膜よりなる中間膜第１層である絶縁層１５及び中間膜第２層であるバッファ層１２が形成されている。
<3-2. Interlayer>
On the
絶縁層１５は、イオンビームアシスト法により面内配向するように形成されたものである。後述するバッファ層１２及び下部電極１３の配向方位は、絶縁層１５の配向方位に依存するので、このような絶縁層１５上には、バッファ層１２及び下部電極１３も配向方位が揃うように成長するようになる。すなわち、このような絶縁層１５上には、バッファ層１２及び下部電極１３を、正常にエピタキシャル成長させることができる。
The insulating
このような絶縁層１５の組成は特に限定されないが、例えば、フルオライト構造のＲＥx（Ｚｒ1-yＣｅy）1-xＯ2-0.5x（０．０≦ｘ≦１．０、０．０≦ｙ≦１．０、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）のいずれかあるいは固溶体、または、パイロクロア構造のＲＥ2（Ｚｒ1-yＣｅy）2Ｏ7（０．０≦ｙ≦１．０、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）のいずれかあるいは固溶体、のいずれかを含むことが望ましい。
The composition of the insulating
また、ＮａＣｌ構造の金属酸化物を含むものも好ましく、これらを主材料とするものがより好ましい。これらの金属酸化物は、イオンビームアシスト法により面内配向に形成することが可能であるほか、バッファ層１２をエピタキシャル成長させるのに適している。
Moreover, what contains the metal oxide of a NaCl structure is also preferable, and what uses these as a main material is more preferable. These metal oxides can be formed in an in-plane orientation by an ion beam assist method, and are suitable for epitaxial growth of the
ＮａＣｌ構造の金属酸化物としては、例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＭｎＯ、ＦｅＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、または、これらを含む固溶体等が挙げられるが、これらの中でも、特に、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＮｉＯ、または、これらの固溶体のうちの少なくとも１種を用いるのが好ましい。 Examples of the metal oxide having an NaCl structure include MgO, CaO, SrO, BaO, MnO, FeO, CoO, NiO, or a solid solution containing these, and among these, MgO, CaO, SrO are particularly preferable. BaO, NiO, or at least one of these solid solutions is preferably used.
また、絶縁層１５は、例えば、立方晶（１００）配向、立方晶（１１０）配向、立方晶（１１１）配向等のいずれであってもよいが、これらの中でも、特に、立方晶（１００）配向であるのが好ましい。絶縁層１５を立方晶（１００）配向とすることにより、絶縁層１５の平均厚さを比較的小さくすることができる。このため、例えばＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯのような潮解性を示すＮａＣｌ構造の金属酸化物で絶縁層１５を構成する場合であっても、製造時および使用時に空気中の水分で劣化するという不都合を好適に防止して、実用可能な強誘電体デバイスとすることができる。
The insulating
このような観点からは、絶縁層１５は、できるだけ薄く形成するのが好ましく、具体的には、その平均厚さが１０ｎｍ以下であるのが好ましく、５ｎｍ以下であるのがより好ましい。これにより、前記効果がより向上する。
From such a viewpoint, the insulating
また、このように絶縁層１５の平均厚さを小さくすることにより、例えば強誘電体メモリを作製する場合において、この強誘電体メモリのデザインルールの微細化に伴って必要となる薄型（例えば１０ｎｍオーダー厚）のキャパシタを作製することができるという利点もある。
Further, by reducing the average thickness of the insulating
バッファ層１２の組成は、絶縁層１５と同一組成とすることが絶縁層１５上にエピタキシャル成長させるのに適している。また、例えば、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＮｉＯなどのＮａＣｌ構造の金属酸化物、あるいはＴｉＮ、ＡｌＮ、ｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）などの窒化物を含むものでも良く、これらを主材料とするものが好ましい。これらの酸化物及び窒化物は、絶縁層１５を構成する金属酸化物の上にエピタキシャル成長するのに適しているほか、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物との格子不整合が小さいので、下部電極１３をそのような材料で形成する場合に接合性が向上する。
The composition of the
バッファ層１２は、例えば、立方晶（１００）配向、立方晶（１１０）配向、立方晶（１１１）配向等でエピタキシャル成長しているもののいずれであってもよいが、これらの中でも、特に、立方晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているものが好ましい。バッファ層１２を立方晶（１００）配向でエピタキシャル成長させることにより、バッファ層１２の平均厚さを比較的小さくすることができる。このため、例えばＭｇＯ、ＳｒＯのような潮解性を示すＮａＣｌ構造の金属酸化物でバッファ層１２を構成する場合であっても、製造時および使用時に空気中の水分で劣化するという不都合を好適に防止して、実用可能な強誘電体デバイスとすることができる。
The
このような観点からは、バッファ層１２は、できるだけ薄く形成するのが好ましく、具体的には、その平均厚さが１０ｎｍ以下であるのが好ましく、５ｎｍ以下であるのがより好ましい。これにより、前記効果がより向上する。
From this point of view, the
また、このようにバッファ層１２の平均厚さを小さくすることにより、例えば強誘電体メモリを作製する場合において、この強誘電体メモリのデザインルールの微細化に伴って必要となる薄型（例えば１０ｎｍオーダー厚）のキャパシタを作製することができるという利点もある。
Further, by reducing the average thickness of the
＜３−３．下部電極＞
下部電極１３については、第１実施形態のキャパシタ２００のものと同様であるので、その説明を省略する。
<3-3. Lower electrode>
Since the
＜３−４．強誘電体膜＞
強誘電体膜２４については、第１実施形態のキャパシタ２００のものと同様であるので、その説明を省略する。
<3-4. Ferroelectric film>
Since the
＜３−５．上部電極＞
上部電極２５については、第１実施形態のキャパシタ２００のものと同様であるので、その説明を省略する。
<3-5. Upper electrode>
Since the
＜４．強誘電体デバイスの製造方法（２）＞
次に、このような第２実施形態によるキャパシタ２００の製造方法について、図３を参照しつつ説明する。
<4. Ferroelectric Device Manufacturing Method (2)>
Next, a method for manufacturing the
以下に示すキャパシタ２００の製造方法は、基板１１上に中間膜の第１層である絶縁層１５を形成する工程（中間膜第１層形成工程）及び第２層であるバッファ層１２を形成する工程（中間膜第２層形成工程）と、バッファ層１２上に下部電極１３を形成する工程（下部電極形成工程）と、下部電極１３上に強誘電体膜２４を形成する工程（強誘電体膜形成工程）と、強誘電体膜２４の一部を除去する工程（下部電極取出工程）と、強誘電体膜２４上に上部電極２５を形成する工程（上部電極形成工程）とを有している。以下、各工程について、順次説明する。
In the manufacturing method of the
まず、基板１１を用意する。この基板１１には、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に使用される。
First, the
［０Ｂ］中間膜第１層形成工程
まず、基板１１上に絶縁層１５を形成する。これは、例えば、次のようにして行うことができる。
[0B] Intermediate Film First Layer Formation Step First, the insulating
まず、基板１１を基板ホルダーに装填して、真空装置内に設置する。
First, the
なお、真空装置内には、基板１１に対向して、前述したような絶縁層１５の構成元素を含む第１ターゲット（絶縁層用ターゲット）が所定距離、離間して配置されている。なお、第１ターゲットとしては、目的とする絶縁層１５の組成と同一の組成または近似組成のものが好適に使用される。
In the vacuum apparatus, a first target (insulating layer target) including the constituent elements of the insulating
次いで、例えばレーザー光を第１ターゲットに照射すると、第１ターゲットから酸素原子および金属原子を含む原子が叩き出され、プルームＰが発生する。換言すれば、このプルームＰが基板１１に向かって照射される。そして、このプルームＰは、基板１１上に接触するようになる。
Next, for example, when the first target is irradiated with laser light, atoms including oxygen atoms and metal atoms are knocked out from the first target, and a plume P is generated. In other words, the plume P is irradiated toward the
また、これとほぼ同時に、基板１１の表面に対して、イオンビームＩを所定角度傾斜させて照射する。
At almost the same time, the surface of the
これにより、基板１１上に、面内配向された絶縁層１５が形成される。
As a result, the in-plane oriented insulating
なお、前記原子を第１ターゲットから叩き出す方法としては、レーザー光を第１ターゲット表面へ照射する方法の他、例えば、アルゴンガス（不活性ガス）プラズマ、電子線等を第１ターゲット表面へ照射（入射）する方法を用いることもできる。 In addition, as a method of knocking out the atoms from the first target, in addition to a method of irradiating the surface of the first target with laser light, for example, irradiation of the first target surface with argon gas (inert gas) plasma, electron beam, or the like. A method of (incident) can also be used.
これらの中でも、前記原子を第１ターゲットから叩き出す方法としては、特に、レーザー光を第１ターゲット表面へ照射する方法が好ましい。かかる方法によれば、レーザー光の入射窓を備えた簡易な構成の真空装置を用いて、容易かつ確実に、原子を第１ターゲットから叩き出すことができる。 Among these, as a method of knocking out the atoms from the first target, a method of irradiating the surface of the first target with laser light is particularly preferable. According to this method, the atoms can be easily and reliably knocked out of the first target by using a vacuum device having a simple configuration including a laser light incident window.
また、このレーザー光は、好ましくは波長が１５０〜３００ｎｍ程度、パルス長が１〜１００ｎｓ程度のパルス光とされる。具体的には、レーザー光としては、例えば、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、ＸｅＣｌエキシマレーザーのようなエキシマレーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＣＯ2レーザー等が挙げられる。これらの中でも、レーザー光としては、特に、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適である。ＡｒＦエキシマレーザーおよびＫｒＦエキシマレーザーは、いずれも、取り扱いが容易であり、また、より効率よく原子を第１ターゲットから叩き出すことができる。 The laser light is preferably pulsed light having a wavelength of about 150 to 300 nm and a pulse length of about 1 to 100 ns. Specifically, examples of the laser light include excimer lasers such as ArF excimer laser, KrF excimer laser, and XeCl excimer laser, YAG laser, YVO 4 laser, and CO 2 laser. Among these, ArF excimer laser or KrF excimer laser is particularly suitable as the laser light. Both the ArF excimer laser and the KrF excimer laser are easy to handle, and can eject atoms from the first target more efficiently.
一方、基板１１の表面に照射するイオンビームＩとしては、特に限定されないが、例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトンのような不活性ガスのうちの少なくとも１種のイオン、または、これらのイオンと酸素イオンとの混合イオン等が挙げられる。
On the other hand, the ion beam I applied to the surface of the
このイオンビームＩのイオン源としては、例えば、Kauffmanイオン源等を用いるのが好ましい。このイオン源を用いることにより、イオンビームＩを比較的容易に生成することができる。 As an ion source of the ion beam I, for example, a Kauffman ion source or the like is preferably used. By using this ion source, the ion beam I can be generated relatively easily.
また、イオンビームＩの基板１１の表面の法線方向に対する照射角度（前記所定角度）は、特に限定されないが、３５〜６５°程度とするのが好ましい。特に、ＮａＣｌ構造の金属酸化物を主材料とする絶縁層１５を形成する場合には、前記照射角度を４２〜４７°程度とするのがより好ましい。このような照射角度に設定して、イオンビームＩを基板１１の表面に照射することにより、立方晶（１００）配向で、かつ、面内配向した絶縁層１５を形成することができる。
The irradiation angle of the ion beam I with respect to the normal direction of the surface of the substrate 11 (the predetermined angle) is not particularly limited, but is preferably about 35 to 65 °. In particular, when forming the insulating
このような絶縁層１５の形成における各条件は、絶縁層１５が面内配向し得るものであればよく、例えば、次のようにすることができる。
Each condition in the formation of such an insulating
レーザー光の周波数は、３０Ｈｚ以下とするのが好ましく、１５Ｈｚ以下とするのがより好ましい。 The frequency of the laser light is preferably 30 Hz or less, and more preferably 15 Hz or less.
レーザー光のエネルギー密度は、０．５Ｊ／ｃｍ2以上とするのが好ましく、２Ｊ／ｃｍ2以上とするのがより好ましい。 The energy density of the laser beam is preferably 0.5 J / cm 2 or more, and more preferably 2 J / cm 2 or more.
イオンビーム加速電圧は、１００〜３００Ｖ程度とするのが好ましく、１５０〜２５０Ｖ程度とするのがより好ましい。 The ion beam acceleration voltage is preferably about 100 to 300V, and more preferably about 150 to 250V.
また、イオンビームの照射量は、３０ｍＡ以下とするのが好ましく、１０ｍＡ以下とするのがより好ましい。 Further, the ion beam irradiation amount is preferably 30 mA or less, and more preferably 10 mA or less.
基板１１の温度は、２００℃以下とするのが好ましく、１００℃以下とするのがより好ましい。
The temperature of the
基板１１と第１ターゲットとの距離は、３０ｍｍ〜１００ｍｍ程度とするのが好ましく、５０〜８０ｍｍ程度とするのがより好ましい。
The distance between the
また、真空装置内の圧力は、１３３×１０-1Ｐａ（１×１０-1Ｔｏｒｒ）以下とするのが好ましく、１３３×１０-3Ｐａ（１×１０-3Ｔｏｒｒ）以下とするのがより好ましい。 The pressure in the vacuum apparatus is preferably 133 × 10 −1 Pa (1 × 10 −1 Torr) or less, and more preferably 133 × 10 −3 Pa (1 × 10 −3 Torr) or less. preferable.
真空装置内の雰囲気は、不活性ガスと酸素との混合比を、体積比で１００：１〜２：１程度とするのが好ましく、２０：１〜５：１程度とするのがより好ましい。 In the atmosphere in the vacuum apparatus, the mixing ratio of the inert gas and oxygen is preferably about 100: 1 to 2: 1 by volume ratio, more preferably about 20: 1 to 5: 1.
絶縁層１５の形成における各条件を、それぞれ、前記範囲とすると、より効率よく、絶縁層１５を面内配向に形成することができる。
When the conditions for forming the insulating
また、このとき、レーザー光およびイオンビームの照射時間を適宜設定することにより、絶縁層１５の平均厚さを前述したような範囲に調整することができる。このレーザー光およびイオンビームの照射時間は、前記各条件によっても異なるが、通常、２００秒以下とするのが好ましく、１００秒以下とするのがより好ましい。
At this time, the average thickness of the insulating
このような絶縁層１５の形成方法によれば、イオンビームの照射角度を調整するという簡単な方法で、揃える配向方位を任意の方向に調整することが可能である。また、このように絶縁層１５の配向方位を、精度よく揃えることができるので、絶縁層１５の平均厚さをより小さくすることができるという利点もある。
According to such a method for forming the insulating
以上のようにして、絶縁層１５が得られる。
The insulating
［１Ｂ］中間膜第２層形成工程
次に、バッファ層１２を形成する。このバッファ層１２は、例えば、次のようにして形成することができる。
[1B] Intermediate Film Second Layer Formation Step Next, the
なお、バッファ層１２の形成に先立って、前記第１ターゲットに代わり、基板１１の絶縁層１５に対向して、前述したようなバッファ層１２の構成元素を含む第２ターゲット（バッファ層用ターゲット）が所定距離、離間して配置される。なお、第２ターゲットとしては、目的とするバッファ層１２の組成と同一の組成または近似組成のものが好適に使用される。
Prior to the formation of the
絶縁層１５の形成に引き続き、絶縁層１５上に、各種金属原子等を含む原子のプルームを照射する。そして、このプルームが絶縁層１５の表面（上面）に接触することにより、バッファ層１２が、エピタキシャル成長により膜状に形成される。
Subsequent to the formation of the insulating
このプルームは、前記第２ターゲット表面に、絶縁層１５の形成と同様に、レーザー光を照射することにより、第２ターゲットから各種金属原子等を含む原子を叩きだして、発生させるのが好ましい。
In the same manner as the formation of the insulating
このようなレーザー光は、絶縁層１５の形成と同様に、ＡｒＦエキシマレーザーまたはＫｒＦエキシマレーザーが好適である。
As such a laser beam, an ArF excimer laser or a KrF excimer laser is suitable as in the formation of the insulating
なお、必要に応じて、絶縁層１５の形成と同様に、絶縁層１５の表面にイオンビームを照射しつつ、バッファ層１２を形成するようにしてもよい。これにより、より効率よくバッファ層１２を形成することができる。
If necessary, the
また、バッファ層１２の形成における各条件は、各種金属原子等が、所定の比率で、絶縁層１５上に到達し、かつ、バッファ層１２が面内配向し得るものであればよく、例えば絶縁層１５の形成時と同様の条件で行うことができる。
Each condition in forming the
また、上記の方法に限らず、バッファ層１２は、ＣＶＤ法、レーザーアブレーションなどの方法によりエピタキシャル成長させて形成してもよい。
In addition, the
［２Ｂ］下部電極形成工程
次に、バッファ層１２上に下部電極１３を形成する。この下部電極１３は、下部電極１３の構成元素を含む第３ターゲット（下部電極用ターゲット）を用いる他、第１実施形態の工程［２Ａ］と同様に形成することができる。
[2B] Lower Electrode Formation Step Next, the
ここで、イオンビームの基板１１の表面の法線方向に対する照射角度を４５°、レーザー光の周波数を１０Ｈｚ、レーザー光のエネルギー密度を２Ｊ／ｃｍ2、イオンビーム加速電圧を２００Ｖ、イオンビームの照射量を８ｍＡ、基板１１の温度を１００℃、基板１１と第１ターゲットとの距離を７０ｍｍ、真空装置内の圧力を１３３×１０-3Ｐａ（１×１０-3Ｔｏｒｒ）、不活性ガスと酸素との混合比を体積比で１０：１、レーザー光およびイオンビームの照射時間を９０秒、の条件で、ＭｇＯを絶縁層１１として堆積し、さらにその上に絶縁層１１と同条件で、ＭｇＯをバッファ層１２として堆積し、さらにその上に、レーザー光の周波数を１０Ｈｚ、レーザー光のエネルギー密度を２Ｊ／ｃｍ2、基板１１の温度を６００℃、基板１１と第３ターゲットとの距離を７０ｍｍ、酸素分圧を酸素ガス供給下で１３３×１０-2Ｐａ（１×１０-2Ｔｏｒｒ）、の条件で、ＳｒＲｕＯ3を下部電極１３として堆積した場合、図４に示すように、擬立方晶（１００）配向であるＳｒＲｕＯ3の擬立方晶（１０１）面のＸＲＤφスキャンの半値幅は、２７°であった。これは絶縁体１１の形成にイオンビームを用いない場合の半値幅４１°に比べて小さく、面内配向度が高いことを示している。
Here, the irradiation angle of the ion beam with respect to the normal direction of the surface of the
［３Ｂ］強誘電体膜形成工程
次に、下部電極１３上に強誘電体膜２４を形成する。この強誘電体膜２４は、強誘電体膜２４の構成元素を含む第４ターゲット（強誘電体膜用ターゲット）を用いる他、第１実施形態の工程［３Ａ］と同様に形成することができる。
[3B] Ferroelectric Film Formation Step Next, a
ここで、先程のＳｒＲｕＯ3下部電極までを形成した基板１１の上に、レーザー光の周波数を１０Ｈｚ、レーザー光のエネルギー密度を２Ｊ／ｃｍ2、基板１１の温度を６００℃、基板１１と第４ターゲットとの距離を７０ｍｍ、酸素分圧を酸素ガス供給下で１３３×１０-1Ｐａ（１×１０-1Ｔｏｒｒ）、の条件で、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3（ＰＺＴ）を強誘電体２４として堆積した場合、図５に示すように、（００１）配向のＰＺＴの（１０１）面のＸＲＤφスキャンの半値幅は、２３°であった。これは絶縁体１１の形成にイオンビームを用いない場合の半値幅４６°に比べて小さく、面内配向度が高いことを示している。
Here, on the
［４Ｂ］下部電極の取出工程
次に、強誘電体膜２４の一部を除去して、下部電極１３を取り出す。この工程は、第１実施形態の工程［４Ａ］と同様に行うことができる。
[4B] Lower Electrode Extraction Step Next, a part of the
［５Ｂ］上部電極の形成工程
次に、強誘電体膜２４上に上部電極２５を形成する。この上部電極２５は、第１実施形態の工程［５Ａ］と同様に形成することができる。
[5B] Upper Electrode Formation Step Next, the
以上のような工程［０Ｂ］〜［５Ｂ］を経て、第２実施形態のキャパシタ２００が製造される。
Through the steps [0B] to [5B] as described above, the
＜５．圧電体デバイスの構成（１）＞
図６は、本発明の第１実施形態による圧電体デバイス及びこれを用いた液体吐出ヘッドの実施形態を示す断面図である。
<5. Configuration of Piezoelectric Device (1)>
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an embodiment of a piezoelectric device and a liquid discharge head using the same according to the first embodiment of the present invention.
まず、図６に示す圧電体デバイス５４について、前記第１実施形態によるキャパシタ２００との相違点を中心に説明する。圧電体デバイス５４は、基板５２、基板５２上の中間膜である振動板５３、振動板５３上の下部電極５４２、下部電極５４２上の圧電体膜５４３、および圧電体膜５４３上の上部電極５４１を有している。
First, the
振動板５３は、基板５２上にイオンビームアシスト法により面内配向に形成されている。本実施形態では振動板５３を備えることにより、中間膜が振動板として機能する。振動板５３の組成としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＮｉＯなどのＮａＣｌ構造化合物が望ましい。振動板５３の下層には、図示しないバッファ層を備えていてもよい。
The
この振動板５３上に、下部電極５４２が形成されている。この下部電極５４２上に、圧電体膜５４３が形成されている。これにより、下部電極５４２及び圧電体膜５４３は、配向方位が揃ったものとなり、圧電体デバイス５４は、例えば電界歪み特性等の各種特性が向上する。
A
また、下部電極５４２は、上記第１実施形態によるキャパシタ２００と同様の材料で構成することができるが、特に振動板５３上にエピタキシャル成長しているものが望ましい。
The
なお、下部電極５４２が、ペロブスカイト構造を有する金属酸化物である場合、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料との格子不整合が小さい。このため、下部電極５４２上には、圧電体膜５４３を、容易かつ確実に、菱面体晶（１００）配向でエピタキシャル成長させることができる。また、圧電体膜５４３は、下部電極５４２との接合性が向上する。
Note that when the
圧電体膜５４３は、各種強誘電体材料で構成することができるが、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料を含むものが好ましく、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料を主材料とするものがより好ましい。さらに、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料としては、菱面体晶（１００）配向であるもの、正方晶（００１）配向であるもの、立方晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているもの、擬立方晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているもの、のいずれであってもよいが、特に、菱面体晶（１００）配向であるものが好ましい。また、下部電極上５４２上にエピタキシャル成長しているものが好ましい。
The
このペロブスカイト構造を有する強誘電体材料としては、前記第１実施形態によるキャパシタ２００で挙げたのと同様のものを用いることができる。特に、Ｐｂ（Ｍ1/3Ｎ2/3）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｎ＝Ｎｂ、Ｔａ）、Ｐｂ（Ｍ1/2Ｎ1/2）Ｏ3（Ｍ＝Ｓｃ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｌｕ、Ｎ＝Ｎｂ、Ｔａ）、Ｐｂ（Ｍ1/2Ｎ1/2）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎ＝Ｗ、Ｒｅ）、Ｐｂ（Ｍ2/3Ｎ1/3）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎ＝Ｗ、Ｒｅ）、のいずれかあるいは混相からなるリラクサ材料ＰＭＮと、Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3（ＰＺＴ、０．０≦ｘ≦１．０）との固溶体ＰＭＮy−ＰＺＴ1-yを含むことが望ましい。特に、Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3とＰＺＴの固溶体、Ｐｂ（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3とＰＺＴの固溶体が望ましい。これにより、圧電体デバイス５４は、圧電性その他の各種特性が特に優れたものとなる。
As the ferroelectric material having the perovskite structure, the same materials as those mentioned in the
また、圧電体膜５４３の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、１００〜３０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５００〜２０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。圧電体膜５４３の平均厚さを、前記範囲とすることにより、圧電体デバイス５４の大型化を防止しつつ、各種特性を好適に発揮し得る圧電体デバイスとすることができる。
Further, the average thickness of the
圧電体膜５４３上には、上部電極５４１が形成されている。この上部電極５４１の構成材料および平均厚さは、それぞれ、前記第１実施形態によるキャパシタ２００で記載した上部電極２５と同様とすることができる。
An
＜６．圧電体デバイスの製造方法（１）＞
次に、図７に基づき、第１実施形態による圧電体デバイスの製造方法について説明する。
<6. Manufacturing Method of Piezoelectric Device (1)>
Next, a method for manufacturing the piezoelectric device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
以下に示す圧電体デバイス５４の製造方法は、基板５２上に振動板５３を形成する工程（振動板形成工程）と、振動板５３上に下部電極５４２を形成する工程（下部電極形成工程）と、下部電極５４２上に圧電体膜５４３を形成する工程（圧電体膜形成工程）と、圧電体膜５４３上に上部電極２５を形成する工程（上部電極形成工程）と、圧電体膜及び上部電極をパターニングする工程（パターニング工程）とを有している。以下、各工程について、順次説明する。
The method for manufacturing the
［１Ｃ］振動板形成工程
前記工程［１Ａ］のバッファ層と同様にして、イオンビームアシスト法により行う。
[1C] Diaphragm Formation Step The ion beam assist method is used in the same manner as the buffer layer in the step [1A].
［２Ｃ］下部電極形成工程
前記工程［２Ａ］と同様にして行う。
[2C] Lower electrode formation step This is performed in the same manner as in the above step [2A].
［３Ｃ］圧電体膜形成工程
次に、下部電極５４２上に圧電体膜５４３を形成する。これは、前記工程［３Ａ］と同様にして行うことができる。
[3C] Piezoelectric Film Formation Step Next, a
［４Ｃ］上部電極形成工程
次に図７［４Ｃ］に示すように、圧電体薄膜５４３上に上部電極５４１を形成する。具体的には、上部電極５４１として白金（Ｐｔ）等を１００ｎｍの膜厚に直流スパッタ法で成膜する。
[4C] Upper Electrode Formation Step Next, as shown in FIG. 7 [4C], the
［５Ｃ］パターニング工程
図７［５Ｃ］に示すように、圧電体薄膜５４３及び上部電極５４１を所定形状に加工して圧電体デバイスを形成する。具体的には、上部電極５４１上にレジストをスピンコートした後、所定形状に露光・現像してパターニングする。残ったレジストをマスクとして上部電極５４１、圧電体薄膜５４３をイオンミリング等でエッチングする。
[5C] Patterning Step As shown in FIG. 7 [5C], the piezoelectric
以上のような工程［１Ｃ］〜［５Ｃ］を経て、圧電体デバイス５４が製造される。
The
＜７．圧電体デバイスの構成（２）＞
図８は、本発明の第２実施形態による圧電体デバイス及びこれを用いた液体吐出ヘッドの実施形態を示す断面図である。
<7. Configuration of Piezoelectric Device (2)>
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an embodiment of a piezoelectric device and a liquid discharge head using the same according to a second embodiment of the present invention.
圧電体デバイス５４は、基板５２、基板５２上の中間膜第１層である振動板５３及び第２層であるバッファ層５５、バッファ層５５上の下部電極５４２、下部電極５４２上の圧電体膜５４３、および圧電体膜５４３上の上部電極５４１を有している。本実施形態では、中間膜第１層が振動板として機能し、中間膜第２層がバッファ層として機能するが、これに限らず、中間膜第１層はバッファ層として機能してもよく、中間膜第２層は振動板として機能しても良い。
The
振動板５３は、基板５２上にイオンビームアシスト法により面内配向に形成されている。振動板５３上には、バッファ層５５が形成され、バッファ層５５上には下部電極５４２が形成され、この下部電極５４２上に、圧電体膜５４３が形成されている。これにより、下部電極５４２及び圧電体膜５４３は、配向方位が揃ったものとなる。バッファ層５５、下部電極５４２及び圧電体膜５４３は、それぞれエピタキシャル成長により形成されていることが望ましい。
The
これにより、圧電体デバイス５４は、例えば電界歪み特性等の各種特性が向上する。中間膜第１層である振動板５３の組成は、上記第２実施形態によるキャパシタ２００の中間膜第１層である絶縁膜１５と同様、ＮａＣｌ構造化合物等が望ましい。中間膜第２層であるバッファ層５５は、上記第２実施形態によるキャパシタ２００の中間膜第２層であるバッファ層１２と同様、ＮａＣｌ構造化合物又は窒化物等が望ましい。下部電極５４２は、上記第２実施形態によるキャパシタ２００の下部電極１３と同様、金属材料でもよく、ペロブスカイト構造の金属酸化物でもよい。
As a result, the
また、圧電体膜５４３は、各種強誘電体材料で構成することができるが、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料を含むものが好ましく、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料を主材料とするものがより好ましい。さらに、ペロブスカイト構造を有する強誘電体材料としては、菱面体晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているもの、正方晶（００１）配向でエピタキシャル成長しているもののいずれであってもよいが、特に、菱面体晶（１００）配向でエピタキシャル成長しているものが好ましい。これにより、前記効果がより向上する。
The
このペロブスカイト構造を有する強誘電体材料としては、前記第２実施形態によるキャパシタ２００で挙げたのと同様のものを用いることができる。これにより、圧電体デバイス５４は、各種特性が特に優れたものとなる。
As the ferroelectric material having the perovskite structure, the same materials as those mentioned in the
また、圧電体膜５４３の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、１００〜３０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５００〜２０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。圧電体膜５４３の平均厚さを、前記範囲とすることにより、圧電体デバイス５４の大型化を防止しつつ、各種特性を好適に発揮し得る圧電体デバイスとすることができる。
Further, the average thickness of the
圧電体膜５４３上には、上部電極５４１が形成されている。この上部電極５４１の構成材料および平均厚さは、それぞれ、前記第２実施形態によるキャパシタ２００で記載した上部電極２５と同様とすることができる。
An
＜８．圧電体デバイスの製造方法（２）＞
次に、図９に基づき、第２実施形態による圧電体デバイスの製造方法について説明する。
<8. Method for Manufacturing Piezoelectric Device (2)>
Next, a method for manufacturing a piezoelectric device according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
以下に示す圧電体デバイス５４の製造方法は、基板５２上に中間膜の第１層である振動板５３を形成する工程（中間膜第１層形成工程）及び第２層であるバッファ層５５を形成する工程（中間膜第２層形成工程）と、バッファ層５５上に下部電極５４２を形成する工程（下部電極形成工程）と、下部電極５４２上に圧電体膜５４３を形成する工程（圧電体膜形成工程）と、圧電体膜５４３上に上部電極２５を形成する工程（上部電極形成工程）と、圧電体膜及び上部電極をパターニングする工程（パターニング工程）とを有している。以下、各工程について、順次説明する。
In the manufacturing method of the
［０Ｄ］中間膜第１層形成工程
前記工程［０Ｂ］と同様にして、イオンビームアシスト法により中間膜第１層である振動板５３を形成する。
[0D] Intermediate Film First Layer Formation Step In the same manner as in the above step [0B], the
［１Ｄ］中間膜第２層形成工程
中間膜第１層の上に前記工程［１Ｂ］と同様にして中間膜第２層であるバッファ層５５を形成する。
[1D] Intermediate Film Second Layer Forming Step A
［２Ｄ］下部電極形成工程
前記工程［２Ｂ］と同様にして行う。
[2D] Lower electrode formation step This is performed in the same manner as in the above step [2B].
［３Ｄ］圧電体膜形成工程
次に、下部電極５４２上に圧電体膜５４３を形成する。これは、前記工程［３Ｂ］と同様にして行うことができる。
[3D] Piezoelectric Film Formation Step Next, a
［４Ｄ］上部電極形成工程
次に図９［４Ｄ］に示すように、圧電体薄膜５４３上に上部電極５４１を形成する。具体的には、上部電極５４１として白金（Ｐｔ）等を１００ｎｍの膜厚に直流スパッタ法で成膜する。
[4D] Upper Electrode Formation Step Next, as shown in FIG. 9 [4D], the
［５Ｄ］パターニング工程
図９［５Ｄ］に示すように、圧電体薄膜５４３及び上部電極５４１を所定形状に加工して圧電体デバイスを形成する。具体的には、上部電極５４１上にレジストをスピンコートした後、所定形状に露光・現像してパターニングする。残ったレジストをマスクとして上部電極５４１、圧電体薄膜５４３をイオンミリング等でエッチングする。
[5D] Patterning Step As shown in FIG. 9 [5D], the piezoelectric
以上のような工程［０Ｄ］〜［５Ｄ］を経て、圧電体デバイス５４が製造される。
The
＜９．強誘電体メモリの構成＞
次に、本発明の強誘電体デバイスをキャパシタとして備える強誘電体メモリについて説明する。
<9. Configuration of Ferroelectric Memory>
Next, a ferroelectric memory provided with the ferroelectric device of the present invention as a capacitor will be described.
図１０は、本発明の強誘電体メモリの実施形態を模式的に示す平面図であり、図１１は、図１０中のＡ−Ａ線断面の一部を拡大した図である。なお、図１０では、煩雑となることを避けるため、断面であることを示す斜線を一部省略して示す。 FIG. 10 is a plan view schematically showing an embodiment of the ferroelectric memory of the present invention, and FIG. 11 is an enlarged view of a part of the cross section along the line AA in FIG. In FIG. 10, in order to avoid complication, a part of the hatched lines indicating the cross section is omitted.
図１１に示すように、強誘電体メモリ４０は、メモリセルアレイ４２と、周辺回路部４１とを有している。これらのメモリセルアレイ４２と周辺回路部４１とは、異なる層に形成されている。本実施形態では、下層（下側）に周辺回路部４１が、上層（上側）にメモリセルアレイ４２が形成されている。
As shown in FIG. 11, the
メモリセルアレイ４２は、行選択のための第１信号電極（ワード線）４２２と、列選択のための第２信号電極（ビット線）４２４とが直交するように配列されている。なお、信号電極の配置は、前記のものに限らず、逆であってもよい。すなわち、第１信号電極４２２がビット線、第２信号電極４２４がワード線でもよい。
The
これらの第１信号電極４２２と第２信号電極４２４との間には、強誘電体膜４２３が配置され、第１信号電極４２２と第２信号電極４２４との交差領域において、それぞれ、単位キャパシタ（メモリセル）が構成されている。
A
また、第１信号電極４２２、強誘電体膜４２３および第２信号電極４２４を覆うように、絶縁材料からなる第１保護層４２５が形成されている。
A first
さらに、第２配線層４４を覆うように第１保護層４２５上に絶縁材料からなる第２保護層４２６が形成されている。
Further, a second
第１信号電極４２２および第２信号電極４２４は、それぞれ、第２配線層４４によって周辺回路部４１の第１配線層４３と電気的に接続されている。
The
周辺回路部４１は、図１０に示すように、第１信号電極４２２を選択的に制御するための第１駆動回路４５１と、第２信号電極４２４を選択的に制御するための第２駆動回路４５２と、センスアンプなどの信号検出回路４５３とを有しており、前記の単位キャパシタ（メモリセル）に対して選択的に情報の書き込み、または、読み出しを行うことができる。
As shown in FIG. 10, the
また、周辺回路部４１は、図１１に示すように、半導体基板４１１上に形成されたＭＯＳトランジスタ４１２を有している。このＭＯＳトランジスタ４１２は、ゲート絶縁層４１２ａ、ゲート電極４１２ｂおよびソース／ドレイン領域４１２ｃを有している。
Further, the
各ＭＯＳトランジスタ４１２は、それぞれ、素子分離領域４１３によって分離されるとともに、所定のパターンで形成された第１配線層４３によって、それぞれ、電気的接続がなされている。
Each
ＭＯＳトランジスタ４１２が形成された半導体基板４１１上には、第１層間絶縁層４１４が、さらに、第１層間絶縁層４１４上には、第１配線層４３を覆うようにして第２層間絶縁層４１５が形成されている。
A first
この第２層間絶縁層４１５上には、バッファ層４２１を含んだメモリセルアレイ４２が設けられている。
A
そして、周辺回路部４１とメモリセルアレイ４２とは、第２配線層４４によって電気的に接続されている。
The
本実施形態では、第２層間絶縁層４１５、バッファ層４２１、第１信号電極４２２、強誘電体膜４２３および第２信号電極４２４により、前述したキャパシタ２００が構成されている。
In the present embodiment, the second
以上の構成のような強誘電体メモリ４０によれば、単一の半導体基板４１１上に周辺回路部４１およびメモリセルアレイ４２が積層されているので、周辺回路部４１とメモリセルアレイ４２とを同一面に配置した場合に比べて、チップ面積を大幅に小さくすることができ、単位キャパシタ（メモリセル）の集積度を高めることができる。
According to the
このような強誘電体メモリ４０における書き込み、読み出し動作の一例について説明する。
An example of writing and reading operations in the
まず、読み出し動作においては、選択された単位キャパシタに読み出し電圧「Ｖｏ」が印加される。これは、同時に‘０’の書き込み動作を兼ねている。このとき、選択されたビット線を流れる電流またはビット線をハイインピーダンスにしたときの電位をセンスアンプにて読み出す。 First, in the read operation, the read voltage “Vo” is applied to the selected unit capacitor. This also serves as a write operation of “0” at the same time. At this time, the current flowing through the selected bit line or the potential when the bit line is set to high impedance is read by the sense amplifier.
なお、このとき、選択されない単位キャパシタには、読み出し時のクロストークを防ぐため、所定の電圧が印加される。 At this time, a predetermined voltage is applied to unselected unit capacitors in order to prevent crosstalk during reading.
一方、書き込み動作においては、‘１’の書き込みの場合は、選択された単位キャパシタに「−Ｖｏ」の電圧が印加される。‘０’の書き込みの場合は、選択された単位キャパシタに、この選択された単位キャパシタの分極を反転させない電圧が印加され、読み出し動作時に書き込まれた‘０’状態を保持する。 On the other hand, in the write operation, when “1” is written, a voltage of “−Vo” is applied to the selected unit capacitor. In the case of writing “0”, a voltage that does not invert the polarization of the selected unit capacitor is applied to the selected unit capacitor, and the “0” state written during the read operation is held.
なお、このとき、選択されない単位キャパシタには、書き込み時のクロストークを防ぐため、所定の電圧が印加される。 At this time, a predetermined voltage is applied to unselected unit capacitors in order to prevent crosstalk during writing.
＜１０．強誘電体メモリの製造方法＞
次に、強誘電体メモリ４０の製造方法の一例について説明する。
<10. Manufacturing Method of Ferroelectric Memory>
Next, an example of a method for manufacturing the
前述したような強誘電体メモリ４０は、例えば、次のようにして製造することができる。
The
−１− まず、公知のＬＳＩプロセス（半導体プロセス）を用いて、周辺回路部４１を形成する。
-1- First, the
具体的には、半導体基板４１１上に、ＭＯＳトランジスタ４１２を形成する。例えば、半導体基板４１１上の所定領域にトレンチ分離法、ＬＯＣＯＳ法等を用いて素子分離領域４１３を形成し、次いで、ゲート絶縁層４１２ａおよびゲート電極４１２ｂを形成し、その後、半導体基板４１１に不純物をドープすることでソース／ドレイン領域４１２ｃを形成する。
Specifically, a
−２− 次に、第１層間絶縁層４１４を形成した後、コンタクトホールを形成し、その後、所定パターンの第１配線層４３を形成する。
-2- Next, after forming the first
−３− 次に、第１配線層４３が形成された第１層間絶縁層４１４上に、第２層間絶縁層４１５を形成する。
-3- Next, a second
以上のようにして、駆動回路４５１、４５２および信号検出回路４５３等の各種回路を有する周辺回路部４１が形成される。
As described above, the
−４− 次に、周辺回路部４１上に、メモリセルアレイ４２を形成する。これは、前述した工程［１Ａ］〜［５Ａ］或いは［０Ｂ］〜［５Ｂ］と同様にして行うことができる。
−4 Next, the
−５− 次に、第２信号電極４２４が形成された強誘電体膜４２３上に、第１保護層４２５を形成し、さらに、第１保護層４２５の所定領域にコンタクトホールを形成し、その後、所定パターンの第２配線層４４を形成する。これにより、周辺回路部４１とメモリセルアレイ４２とが電気的に接続される。
−5- Next, a first
−６− 次に、最上層に、第２保護層４２６を形成する。
−6 Next, the second
以上のようにして、メモリセルアレイ４２が形成され、強誘電体メモリ４０が得られる。
As described above, the
このような強誘電体メモリ４０は、各種電子機器に適用することができる。この電子機器としては、パーソナルコンピュータ、ＩＣカード、タグ、携帯電話等が挙げられる。
Such a
＜１１．インクジェット式記録ヘッドの構成（１）＞
本発明の圧電体デバイスを備える液体吐出ヘッドであるインクジェット式記録ヘッドについて説明する。
<11. Configuration of Inkjet Recording Head (1)>
An ink jet recording head which is a liquid discharge head provided with the piezoelectric device of the present invention will be described.
図１２は、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの実施形態を示す分解斜視図である。前述の図６は、図１２に示すインクジェット式記録ヘッドの主要部の構成を断面図で表したものである。なお、図１２は、通常使用される状態とは、上下逆に示されている。 FIG. 12 is an exploded perspective view showing an embodiment of the ink jet recording head of this embodiment. FIG. 6 described above shows a cross-sectional view of the configuration of the main part of the ink jet recording head shown in FIG. In addition, FIG. 12 is shown upside down from the state normally used.
図１２に示すインクジェット式記録ヘッド５０（以下、単に「ヘッド５０」と言う。）は、ノズル板５１と、インク室基板５２と、振動板５３と、振動板５３に接合された圧電素子（振動源）５４とを備え、これらが基体５６に収納されている。なお、このヘッド５０は、オンデマンド形のピエゾジェット式ヘッドを構成する。
An ink
ノズル板５１は、例えばステンレス製の圧延プレート等で構成されている。このノズル板５１には、インク滴を吐出するための多数のノズル５１１が形成されている。これらのノズル５１１間のピッチは、印刷精度に応じて適宜設定される。
The
このノズル板５１には、インク室基板５２が固着（固定）されている。このインク室基板５２は、ノズル板５１、側壁（隔壁）５２２および後述する振動板５３により、複数のインク室（キャビティ、圧力室）５２１と、インクカートリッジ６３１から供給されるインクを一時的に貯留するリザーバ５２３と、リザーバ５２３から各インク室５２１に、それぞれインクを供給する供給口５２４とが区画形成されている。
An
これらのインク室５２１は、それぞれ短冊状（直方体状）に形成され、各ノズル５１１に対応して配設されている。各インク室５２１は、後述する振動板５３の振動により容積可変であり、この容積変化により、インクを吐出するよう構成されている。
These
このインク室基板５２を得るための母材としては、例えば、シリコン単結晶基板、各種ガラス基板、各種プラスチック基板等を用いることができる。これらの基板は、いずれも汎用的な基板であるので、これらの基板を用いることにより、ヘッド５０の製造コストを低減することができる。
As a base material for obtaining the
また、これらの中でも、母材としては、（１１０）配向シリコン単結晶基板を用いるのが好ましい。この（１１０）配向シリコン単結晶基板は、異方性エッチングに適しているのでインク室基板５２を、容易かつ確実に形成することができる。
Among these, it is preferable to use a (110) -oriented silicon single crystal substrate as a base material. Since the (110) oriented silicon single crystal substrate is suitable for anisotropic etching, the
このインク室基板５２の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００μｍ程度とするのが好ましく、１００〜５００μｍ程度とするのがより好ましい。
The average thickness of the
また、インク室５２１の容積は、特に限定されないが、０．１〜１００ｎＬ程度とするのが好ましく、０．１〜１０ｎＬ程度とするのがより好ましい。
The volume of the
一方、インク室基板５２のノズル板５１と反対側には、振動板５３が接合され、さらに振動板５３のインク室基板５２と反対側には、複数の圧電素子５４が設けられている。
On the other hand, a
また、振動板５３の所定位置には、振動板５３の厚さ方向に貫通して連通孔５３１が形成されている、この連通孔５３１を介して、後述するインクカートリッジ６３１からリザーバ５２３に、インクが供給可能となっている。
Further, a
各圧電素子５４は、それぞれ、下部電極５４２と上部電極５４１との間に圧電体膜５４３を介挿してなり、各インク室５２１のほぼ中央部に対応して配設されている。各圧電素子５４は、後述する圧電素子駆動回路に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて作動（振動、変形）するよう構成されている。
Each
これらの圧電素子５４は、それぞれ、振動源として機能し、振動板５３は、圧電素子５４の振動により振動し、インク室５２１の内部圧力を瞬間的に高めるよう機能する。
Each of these
基体５６は、例えば各種樹脂材料、各種金属材料等で構成されており、この基体５６にインク室基板５２が固定、支持されている。
The
このようなヘッド５０は、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力されていない状態、すなわち、圧電素子５４の下部電極５４２と上部電極５４１との間に電圧が印加されていない状態では、圧電体膜５４３に変形が生じない。このため、振動板５３にも変形が生じず、インク室５２１には容積変化が生じない。したがって、ノズル５１１からインク滴は吐出されない。
Such a
一方、圧電素子駆動回路を介して所定の吐出信号が入力された状態、すなわち、圧電素子５４の下部電極５４２と上部電極５４１との間に一定電圧が印加された状態では、圧電体膜５４３に変形が生じる。これにより、振動板５３が大きくたわみ、インク室５２１の容積変化が生じる。このとき、インク室５２１内の圧力が瞬間的に高まり、ノズル５１１からインク滴が吐出される。
On the other hand, in a state where a predetermined ejection signal is input via the piezoelectric element driving circuit, that is, in a state where a constant voltage is applied between the
１回のインクの吐出が終了すると、圧電素子駆動回路は、下部電極５４２と上部電極５４１との間への電圧の印加を停止する。これにより、圧電素子５４は、ほぼ元の形状に戻り、インク室５２１の容積が増大する。なお、このとき、インクには、後述するインクカートリッジ６３１からノズル５１１へ向かう圧力（正方向への圧力）が作用している。このため、空気がノズル５１１からインク室５２１へと入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジ６３１からリザーバ５２３を経てインク室５２１へ供給される。
When the ejection of one ink is completed, the piezoelectric element driving circuit stops applying the voltage between the
このようにして、ヘッド５０において、印刷させたい位置の圧電素子５４に、圧電素子駆動回路を介して吐出信号を順次入力することにより、任意の（所望の）文字や図形等を印刷することができる。
Thus, in the
＜１２．インクジェット式記録ヘッドの構成（２）＞
図１３は、第２実施形態のインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図である。図１３に示すインクジェット式記録ヘッド５０は、中間膜第１層である振動板５３に加え、中間膜第２層であるバッファ層５５を備える他は、図１２の第１実施形態と同様である。
＜１３．インクジェット式記録ヘッドの製造方法＞
次に、ヘッド５０の製造方法の一例について説明する。前述したようなヘッド５０は、例えば、次のようにして製造することができる。
<12. Configuration of Inkjet Recording Head (2)>
FIG. 13 is an exploded perspective view showing the ink jet recording head of the second embodiment. The ink
<13. Manufacturing method of ink jet recording head>
Next, an example of a method for manufacturing the
−１０− まず、インク室基板５２となる母材と、振動板５３とを貼り合わせ（接合して）、これらを一体化させる。
−10− First, the base material to be the
この接合には、例えば、母材と振動板５３とを圧着させた状態で熱処理する方法が好適に用いられる。かかる方法によれば、容易かつ確実に、母材と振動板５３とを一体化させることができる。
For this joining, for example, a method of performing a heat treatment in a state where the base material and the
この熱処理条件は、特に限定されないが、１００〜６００℃×１〜２４時間程度とするのが好ましく、３００〜６００℃×６〜１２時間程度とするのがより好ましい。なお、接合には、その他の各種接着方法、各種融着方法等を用いてもよい。 The heat treatment conditions are not particularly limited, but are preferably about 100 to 600 ° C. × 1 to 24 hours, and more preferably about 300 to 600 ° C. × 6 to 12 hours. For bonding, various other bonding methods, various fusion methods, and the like may be used.
−２０− 次に、振動板５３上に圧電素子５４を形成する。これは、前述した工程［１Ｃ］〜［５Ｃ］或いは［０Ｄ］〜［５Ｄ］と同様にして行うことができる。
−20− Next, the
−３０− 次に、インク室基板５２となる母材の圧電素子５４に対応した位置に、それぞれインク室５２１となる凹部を、また、所定位置にリザーバ５２３および供給口５２４となる凹部を形成する。
Next, recesses to be the
具体的には、インク室５２１、リザーバ５２３および供給口５２４を形成すべき位置に合せて、マスク層を形成した後、例えば、平行平板型反応性イオンエッチング、誘導結合型方式、エレクトロンサイクロトロン共鳴方式、ヘリコン波励起方式、マグネトロン方式、プラズマエッチング方式、イオンビームエッチング方式等のドライエッチング、５重量％〜４０重量％程度の水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等の高濃度アルカリ水溶液によるウェットエッチングを行う。
Specifically, after forming a mask layer in accordance with the position where the
これにより、母材を、その厚さ方向に振動板５３が露出する程度にまで削り取り（除去し）、インク室基板５２を形成する。なお、このとき、エッチングされずに残った部分が、側壁５２２となり、また、露出した振動板５３は、振動板としての機能を発揮し得る状態となる。
Thus, the base material is scraped (removed) to the extent that the
なお、母材として、（１１０）配向シリコン基板を用いる場合には、前述の高濃度アルカリ水溶液を用いることにより、母材は、容易に異方性エッチングされるので、インク室基板５２の形成が容易となる。
When a (110) oriented silicon substrate is used as a base material, the base material is easily anisotropically etched by using the above-described high-concentration alkaline aqueous solution, so that the
−４０− 次に、複数のノズル５１１が形成されたノズル板５１を、各ノズル５１１が各インク室５２１となる凹部に対応するように位置合わせして接合する。これにより、複数のインク室５２１、リザーバ５２３および複数の供給口５２４が画成される。
−40− Next, the
この接合には、例えば、接着剤による接着等の各種接着方法、各種融着方法等を用いることができる。 For this joining, for example, various adhesion methods such as adhesion with an adhesive, various fusion methods, and the like can be used.
−５０− 次に、インク室基板５２を基体５６に取り付ける。以上のようにして、インクジェット式記録ヘッド５０が得られる。
−50− Next, the
＜１４．インクジェットプリンタ＞
本発明のインクジェット式記録ヘッドを備えた液体吐出装置であるインクジェットプリンタについて説明する。
<14. Inkjet printer>
An ink jet printer which is a liquid ejection apparatus provided with the ink jet recording head of the present invention will be described.
図１４は、本実施形態のインクジェットプリンタの実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明では、図１４中、上側を「上部」、下側を「下部」と言う。 FIG. 14 is a schematic view showing an embodiment of the ink jet printer of the present embodiment. In the following description, in FIG. 14, the upper side is referred to as “upper part” and the lower side is referred to as “lower part”.
図１４に示すインクジェットプリンタ６０は、装置本体６２を備えており、上部後方に記録用紙Ｐを設置するトレイ６２１と、下部前方に記録用紙Ｐを排出する排出口６２２と、上部面に操作パネル６７とが設けられている。
An
操作パネル６７は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプ等で構成され、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えている。
The
また、装置本体６２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット６３を備える印刷装置（印刷手段）６４と、記録用紙Ｐを１枚ずつ印刷装置６４に送り込む給紙装置（給紙手段）６５と、印刷装置６４および給紙装置６５を制御する制御部（制御手段）６６とを有している。
Further, inside the apparatus
制御部６６の制御により、給紙装置６５は、記録用紙Ｐを一枚ずつ間欠送りする。この記録用紙Ｐは、ヘッドユニット６３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット６３が記録用紙Ｐの送り方向とほぼ直交する方向に往復移動して、記録用紙Ｐへの印刷が行なわれる。すなわち、ヘッドユニット６３の往復動と．記録用紙Ｐの間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となって、インクジェット方式の印刷が行なわれる。
Under the control of the
印刷装置６４は、ヘッドユニット６３と、ヘッドユニット６３の駆動源となるキャリッジモータ６４１と、キャリッジモータ６４１の回転を受けて、ヘッドユニット６３を往復動させる往復動機構６４２とを備えている。
The
ヘッドユニット６３は、その下部に、多数のノズル５１１を備えるインクジェット式記録ヘッド５０と、インクジェット式記録ヘッド５０にインクを供給するインクカートリッジ６３１と、インクジェット式記録ヘッド５０およびインクカートリッジ６３１を搭載したキャリッジ６３２とを有している。
The
なお、インクカートリッジ６３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。この場合、ヘッドユニット６３には、各色にそれぞれ対応したインクジェット式記録ヘッド５０が設けられることになる。
Note that full-color printing can be performed by using an
往復動機構６４２は、その両端をフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸６４３と、キャリッジガイド軸６４３と平行に延在するタイミングベルト６４４とを有している。
The
キャリッジ６３２は、キャリッジガイド軸６４３に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト６４４の一部に固定されている。
The
キャリッジモータ６４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト６４４を正逆走行させると、キャリッジガイド軸６４３に案内されて、ヘッドユニット６３が往復動する。そして、この往復動の際に、インクジェット式記録ヘッド５０から適宜インクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
When the
給紙装置６５は、その駆動源となる給紙モータ６５１と、給紙モータ６５１の作動により回転する給紙ローラ６５２とを有している。
The
給紙ローラ６５２は、記録用紙Ｐの送り経路（記録用紙Ｐ）を挟んで上下に対向する従動ローラ６５２ａと駆動ローラ６５２ｂとで構成され、駆動ローラ６５２ｂは給紙モータ６５１に連結されている。これにより、給紙ローラ６５２は、トレイ６２１に設置した多数枚の記録用紙Ｐを、印刷装置６４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。なお、トレイ６２１に代えて、記録用紙Ｐを収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成であってもよい。
The
制御部６６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置６４や給紙装置６５等を制御することにより印刷を行うものである。
The
制御部６６は、いずれも図示しないが、主に、各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、圧電素子（振動源）５４を駆動して、インクの吐出タイミングを制御する圧電素子駆動回路、印刷装置６４（キャリッジモータ６４１）を駆動する駆動回路、給紙装置６５（給紙モータ６５１）を駆動する駆動回路、および、ホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとを備えている。
Although not shown, the
また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ６３１のインク残量、ヘッドユニット６３の位置、温度、湿度等の印刷環境等を検出可能な各種センサが、それぞれ電気的に接続されている。
In addition, for example, various sensors capable of detecting a printing environment such as the remaining amount of ink in the
制御部６６は、通信回路を介して、印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理して、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づいて、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号により圧電素子５４、印刷装置６４および給紙装置６５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙Ｐに印刷が行われる。
The
＜１５．その他＞
以上、本発明の強誘電体デバイス、圧電体デバイス、強誘電体メモリ、電子機器、インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
<15. Other>
The ferroelectric device, the piezoelectric device, the ferroelectric memory, the electronic device, the ink jet recording head, and the ink jet printer of the present invention have been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to these. It is not something.
例えば、本発明の強誘電体デバイス、圧電体デバイス、強誘電体メモリ、電子機器、インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェットプリンタを構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、またはその他の構成を追加することもできる。 For example, each part constituting the ferroelectric device, the piezoelectric device, the ferroelectric memory, the electronic device, the ink jet recording head, and the ink jet printer of the present invention is replaced with any one that exhibits the same function, or other Configurations can also be added.
また、例えば、強誘電体デバイス、圧電体デバイス、強誘電体メモリおよびインクジェット式記録ヘッドの製造方法では、それぞれ、任意の工程を追加することもできる。 In addition, for example, in the manufacturing method of a ferroelectric device, a piezoelectric device, a ferroelectric memory, and an ink jet recording head, arbitrary steps can be added respectively.
また、前記実施形態のインクジェット式記録ヘッドの構成は、例えば、各種工業用液体吐出装置の液体吐出機構に適用することもできる。この場合、液体吐出装置では、前述したようなインク（イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック等のカラー染料インク）の他、例えば、液体吐出機構のノズル（液体吐出口）からの吐出に適当な粘度を有する溶液や液状物質等が使用可能である。 Further, the configuration of the ink jet recording head of the embodiment can be applied to, for example, a liquid discharge mechanism of various industrial liquid discharge devices. In this case, the liquid ejection device has a viscosity suitable for ejection from, for example, a nozzle (liquid ejection port) of the liquid ejection mechanism in addition to the ink (color dye inks such as yellow, cyan, magenta, and black) as described above. It is possible to use a solution or a liquid substance having the same.
１１…基板、１２…バッファ層、１３…下部電極、１５…絶縁層、２００…キャパシタ、２４…強誘電体膜、２５…上部電極、４０…強誘電体メモリ、４１…周辺回路部、４１１…半導体基板、４１２…ＭＯＳトランジスタ、４１２ａ…ゲート絶縁層、４１２ｂ…ゲート電極、４１２ｃ…ソース／ドレイン領域、４１３…素子分離領域、４１４…第１層間絶縁層、４１５…第２層間絶縁層、４２…メモリセルアレイ、４２１…バッファ層、４２２…第１信号電極、４２３…強誘電体膜、４２４…第２信号電極、４２５…第１保護層、４２６…第２保護層、４３…第１配線層、４４…第２配線層、４５１…第１駆動回路、４５２…第２駆動回路、４５３…信号検出回路、５０…インクジェット式記録ヘッド、５１…ノズル板、５１１…ノズル、５２…インク室基板、５２１…インク室、５２２…側壁、５２３…リザーバ、５２４…供給口、５３１…連通孔、５４…圧電素子、５４１…上部電極、５４２…下部電極、５４３…圧電体膜、５３…振動板、５５…バッファ層、５６…基体、６０…インクジェットプリンタ、６２…装置本体、６２１…トレイ、６２２…排紙口、６３…ヘッドユニット、６３１…インクカートリッジ、６３２…キャリッジ、６４…印刷装置、６４１…キャリッジモータ、６４２…往復動機構、６４３…キャリッジガイド軸、６４４…タイミングベルト、６５…給紙装置、６５１…給紙モータ、６５２…給紙ローラ、６５２ａ…従動ローラ、６５２ｂ…駆動ローラ、６６…制御部、６７…操作パネル、Ｐ…記録用紙
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記中間膜のうち下部電極側の部分の形成に、イオンビームアシスト法を用いる、強誘電体デバイスの製造方法。 In claim 1,
A method for manufacturing a ferroelectric device, wherein an ion beam assist method is used to form a portion on the lower electrode side of the intermediate film.
Ｐｂ（Ｍ1/3Ｎ2/3）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｎ＝Ｎｂ、Ｔａ）、Ｐｂ（Ｍ1/2Ｎ1/2）Ｏ3（Ｍ＝Ｓｃ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｌｕ、Ｎ＝Ｎｂ、Ｔａ）、Ｐｂ（Ｍ1/2Ｎ1/2）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃｄ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎ＝Ｗ、Ｒｅ）、Ｐｂ（Ｍ2/3Ｎ1/3）Ｏ3（Ｍ＝Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎ＝Ｗ、Ｒｅ）、のいずれかあるいは混相からなるリラクサ材料ＰＭＮと、
Ｐｂ（ＺｒxＴｉ1-x）Ｏ3（ＰＺＴ、０．０≦ｘ≦１．０）との固溶体ＰＭＮy−ＰＺＴ1-yを含み、かつ
立方晶（１００）、正方晶（００１）、菱面体晶（１００）、擬立方晶（１００）、のいずれかの方向で配向していることを特徴とする強誘電体デバイスの製造方法。 4. The ferroelectric film according to claim 1, wherein the ferroelectric film is
Pb (M 1/3 N 2/3 ) O 3 (M = Mg, Zn, Co, Ni, Mn, N = Nb, Ta), Pb (M 1/2 N 1/2 ) O 3 (M = Sc , Fe, In, Yb, Ho , Lu, N = Nb, Ta), Pb (M 1/2 N 1/2) O 3 (M = Mg, Cd, Mn, Co, N = W, Re), Pb (M 2/3 N 1/3 ) O 3 (M = Mn, Fe, N = W, Re), or a relaxor material PMN composed of a mixed phase,
Including solid solution PMN y -PZT 1-y with Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 (PZT, 0.0 ≦ x ≦ 1.0), and cubic (100), tetragonal (001), A method for producing a ferroelectric device, characterized by being oriented in any of rhombohedral (100) and pseudocubic (100).
フルオライト構造のＲＥx（Ｚｒ1-yＣｅy）1-xＯ2-0.5x（０．０≦ｘ≦１．０、０．０≦ｙ≦１．０、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）のいずれかあるいは固溶体、または、
パイロクロア構造のＲＥ2（Ｚｒ1-yＣｅy）2Ｏ7（０．０≦ｙ≦１．０、ＲＥ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙ）のいずれかあるいは固溶体、のいずれかを含み、かつ立方晶（１００）配向していることを特徴とする強誘電体デバイスの製造方法。 The portion formed using the ion beam assist method in the intermediate film according to any one of claims 1 to 5,
Fluorite structure of RE x (Zr 1-y Ce y) 1-x O 2-0.5x (0.0 ≦ x ≦ 1.0,0.0 ≦ y ≦ 1.0, RE = La, Ce, Pr Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y) or a solid solution, or
RE 2 (Zr 1-y Ce y ) 2 O 7 (0.0 ≦ y ≦ 1.0, RE = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho with pyrochlore structure , Er, Tm, Yb, Lu, Y) or a solid solution, and having a cubic (100) orientation, a method for producing a ferroelectric device.
前記強誘電体デバイスに対して選択的に信号電圧を印加する駆動回路を電気的に接続する工程と、を備えた、強誘電体メモリの製造方法。 Forming a ferroelectric device by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 6;
And a step of electrically connecting a drive circuit for selectively applying a signal voltage to the ferroelectric device.
前記中間膜のうち下部電極側の部分が、イオンビームアシスト法で形成された面内配向の膜である、圧電体デバイス。 In claim 9,
The piezoelectric device, wherein a portion on the lower electrode side of the intermediate film is an in-plane oriented film formed by an ion beam assist method.
前記中間膜のうち下部電極側の部分が、イオンビームアシスト法で形成された面内配向の膜である、強誘電体デバイス。 In claim 14,
A ferroelectric device in which a portion on the lower electrode side of the intermediate film is an in-plane oriented film formed by an ion beam assist method.
前記強誘電体デバイスに対して電気的に接続され、選択的に信号電圧を印加する駆動回路と、を備えた、強誘電体メモリ。 A ferroelectric device according to any one of claims 14 to 16, and
And a drive circuit that is electrically connected to the ferroelectric device and selectively applies a signal voltage.
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009134484A2 (en) | 2008-01-31 | 2009-11-05 | Trs Technologies, Inc. | Method of making ternary piezoelectric crystals |
| JP2011029274A (en) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Power generation device and method of manufacturing the same |
| KR101090862B1 (en) | 2009-10-27 | 2011-12-08 | 세명대학교 산학협력단 | Piezoelectric ceramics, manufacturing method thereof and ultrasonic nozzle using the same |
| CN103014863A (en) * | 2012-12-06 | 2013-04-03 | 中国科学院福建物质结构研究所 | Antiferroelectric single crystal lead lutecium niobate, and preparation method and application thereof |
| US8597535B2 (en) | 2008-01-31 | 2013-12-03 | Trs Technologies, Inc. | Method of making ternary piezoelectric crystals |
| JPWO2012114931A1 (en) * | 2011-02-25 | 2014-07-07 | 株式会社村田製作所 | Variable capacitance element and tunable filter |
| JP2015128091A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-09 | 株式会社ユーテック | Ferroelectric ceramics and manufacturing method of the same |
| JP2016009758A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 株式会社ユーテック | Ferroelectric ceramic |
| WO2022153800A1 (en) * | 2021-01-12 | 2022-07-21 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric element |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10121238A (en) * | 1996-10-15 | 1998-05-12 | Fujikura Ltd | Manufacture of polycrystal thin film |
| JPH10261330A (en) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Fujikura Ltd | Manufacture of superconductive oxide tape wire |
| JP2000307163A (en) * | 1999-04-20 | 2000-11-02 | Seiko Epson Corp | Piezoelectric thin film element and its manufacture |
| JP2001088294A (en) * | 1998-10-14 | 2001-04-03 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing ferroelectric thin film element, ink-jet type recording head, and ink-jet printer |
| JP2001122698A (en) * | 1999-10-26 | 2001-05-08 | Seiko Epson Corp | Oxide electrode thin film |
| JP2001144341A (en) * | 1999-11-15 | 2001-05-25 | Seiko Epson Corp | Piezoelectric film and piezoelectric actuator |
| JP2001267645A (en) * | 2000-03-15 | 2001-09-28 | Murata Mfg Co Ltd | Ferroelectric thin film element, sensor and method of manufacturing ferroelectric thin film element |
| JP2002083811A (en) * | 2000-09-06 | 2002-03-22 | Murata Mfg Co Ltd | Manufacturing method of thin film laminate and ferroelectric thin film element |
| JP2002234156A (en) * | 2001-02-09 | 2002-08-20 | Canon Inc | Piezoelectric element structure, liquid ejection head and their manufacturing method |
-
2007
- 2007-03-28 JP JP2007085806A patent/JP2007243200A/en active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10121238A (en) * | 1996-10-15 | 1998-05-12 | Fujikura Ltd | Manufacture of polycrystal thin film |
| JPH10261330A (en) * | 1997-03-19 | 1998-09-29 | Fujikura Ltd | Manufacture of superconductive oxide tape wire |
| JP2001088294A (en) * | 1998-10-14 | 2001-04-03 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing ferroelectric thin film element, ink-jet type recording head, and ink-jet printer |
| JP2000307163A (en) * | 1999-04-20 | 2000-11-02 | Seiko Epson Corp | Piezoelectric thin film element and its manufacture |
| JP2001122698A (en) * | 1999-10-26 | 2001-05-08 | Seiko Epson Corp | Oxide electrode thin film |
| JP2001144341A (en) * | 1999-11-15 | 2001-05-25 | Seiko Epson Corp | Piezoelectric film and piezoelectric actuator |
| JP2001267645A (en) * | 2000-03-15 | 2001-09-28 | Murata Mfg Co Ltd | Ferroelectric thin film element, sensor and method of manufacturing ferroelectric thin film element |
| JP2002083811A (en) * | 2000-09-06 | 2002-03-22 | Murata Mfg Co Ltd | Manufacturing method of thin film laminate and ferroelectric thin film element |
| JP2002234156A (en) * | 2001-02-09 | 2002-08-20 | Canon Inc | Piezoelectric element structure, liquid ejection head and their manufacturing method |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009134484A2 (en) | 2008-01-31 | 2009-11-05 | Trs Technologies, Inc. | Method of making ternary piezoelectric crystals |
| WO2009134484A3 (en) * | 2008-01-31 | 2010-01-28 | Trs Technologies, Inc. | Method of making ternary piezoelectric crystals |
| US7972527B2 (en) | 2008-01-31 | 2011-07-05 | Trs Technologies, Inc. | Method of making ternary piezoelectric crystals |
| US8597535B2 (en) | 2008-01-31 | 2013-12-03 | Trs Technologies, Inc. | Method of making ternary piezoelectric crystals |
| JP2011029274A (en) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Power generation device and method of manufacturing the same |
| KR101090862B1 (en) | 2009-10-27 | 2011-12-08 | 세명대학교 산학협력단 | Piezoelectric ceramics, manufacturing method thereof and ultrasonic nozzle using the same |
| JPWO2012114931A1 (en) * | 2011-02-25 | 2014-07-07 | 株式会社村田製作所 | Variable capacitance element and tunable filter |
| CN103014863A (en) * | 2012-12-06 | 2013-04-03 | 中国科学院福建物质结构研究所 | Antiferroelectric single crystal lead lutecium niobate, and preparation method and application thereof |
| JP2015128091A (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-09 | 株式会社ユーテック | Ferroelectric ceramics and manufacturing method of the same |
| JP2016009758A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 株式会社ユーテック | Ferroelectric ceramic |
| WO2022153800A1 (en) * | 2021-01-12 | 2022-07-21 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric element |
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