JP2981091B2 - 等方的電気伝導性デバイス - Google Patents
等方的電気伝導性デバイスInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
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- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エピタキシャル酸化物
薄膜を含むデバイスに関し、特に、電気伝導性酸化物を
有するデバイスに関する。
薄膜を含むデバイスに関し、特に、電気伝導性酸化物を
有するデバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの電気的および光学的デバイスは、
堆積酸化物薄膜に基づく。例えば、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7の
ような超伝導酸化物の薄膜が、ＳＮＳ（超伝導体−常伝
導金属−超伝導体）ジョセフソン接合のような電子デバ
イス、および、集積超伝導デバイスにおける金属常伝導
の領域に対して提案されている。同様に、Ｐｂ（Ｚｒ
0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3（ＰＺＴ）のような強誘電酸化物材
料が、強誘電メモリデバイスにおける使用に対して提案
されている。
堆積酸化物薄膜に基づく。例えば、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7の
ような超伝導酸化物の薄膜が、ＳＮＳ（超伝導体−常伝
導金属−超伝導体）ジョセフソン接合のような電子デバ
イス、および、集積超伝導デバイスにおける金属常伝導
の領域に対して提案されている。同様に、Ｐｂ（Ｚｒ
0.52Ｔｉ0.48）Ｏ3（ＰＺＴ）のような強誘電酸化物材
料が、強誘電メモリデバイスにおける使用に対して提案
されている。
【０００３】薄膜デバイスを形成する場合、一連の層が
単一の結晶基板上に堆積される。一般的に、薄膜デバイ
スは、活性領域（たとえば、光学的、電気的、または磁
気的活性領域）のほかに、誘電的性質を有する領域およ
び比較的高い電気伝導度を有する領域を有する。（本発
明における比較的高い電気伝導度とは、１０００μΩ・
ｃｍ未満の抵抗率をいう。）一般に、伝導性領域は、活
性領域への接点および活性領域間の相互接続を形成する
ために使用されるが、誘電性領域は、異なる伝導性領域
または活性領域間の電気的絶縁を形成するために必要と
される。図１に示すように、活性領域１２と１４の間に
電気伝導性を与えるためには、相互接続領域１５および
接点領域１０を形成する伝導性材料を通じて等しく高い
伝導度を有する必要がある。このように、接点領域のよ
うな多くの電気伝導性領域に対して、伝導性が等方的で
あること、すなわち、ｚ軸（薄膜の主表面に垂直な軸）
に沿った伝導度とともに、他の２つの相互に垂直な軸に
沿った伝導度が、動作温度範囲にわたって平均偏差が３
００％未満であることが非常に好ましく、必要でさえあ
る。
単一の結晶基板上に堆積される。一般的に、薄膜デバイ
スは、活性領域（たとえば、光学的、電気的、または磁
気的活性領域）のほかに、誘電的性質を有する領域およ
び比較的高い電気伝導度を有する領域を有する。（本発
明における比較的高い電気伝導度とは、１０００μΩ・
ｃｍ未満の抵抗率をいう。）一般に、伝導性領域は、活
性領域への接点および活性領域間の相互接続を形成する
ために使用されるが、誘電性領域は、異なる伝導性領域
または活性領域間の電気的絶縁を形成するために必要と
される。図１に示すように、活性領域１２と１４の間に
電気伝導性を与えるためには、相互接続領域１５および
接点領域１０を形成する伝導性材料を通じて等しく高い
伝導度を有する必要がある。このように、接点領域のよ
うな多くの電気伝導性領域に対して、伝導性が等方的で
あること、すなわち、ｚ軸（薄膜の主表面に垂直な軸）
に沿った伝導度とともに、他の２つの相互に垂直な軸に
沿った伝導度が、動作温度範囲にわたって平均偏差が３
００％未満であることが非常に好ましく、必要でさえあ
る。
【０００４】しかし、デバイスの特性は、それを構成す
る層の化学組成のみに基づくのではない。所望の性質
（例えば電気的性質）を得るために、それらの層（例え
ば、強誘電性酸化物材料または超伝導酸化物材料のよう
な酸化物材料）は、エピタキシャル堆積されなければな
らない。（本発明においてエピタキシャル成長とは、堆
積が行われる隣接材料に対して、１つの層に異なる結晶
方向が３個以下しか存在しないものとして定義され
る。）一般的に、非エピタキシャル成長から生じる粒
界、結晶欠陥、および層間の界面欠陥は好ましくない。
例えば、非エピタキシャル成長によって、ＰｂＺｒ0.52
Ｔｉ0.48Ｏ3のような材料中の大角度粒界が生じ、それ
によって、その粒界における電荷分離および崩壊によっ
て引き起こされるエイジングおよび疲労によってデバイ
スが劣化する。同様に、銅酸化物ベースの超伝導材料の
堆積においてエピタキシャル成長が欠けると、臨界電流
密度が大幅に減少し、デバイス性質が劣化する。伝導層
と活性層の間の界面もまた、好ましくない欠陥を含んで
はならず、コヒーレントな結晶構造を示すべきである。
汚染の存在や、例えば銅酸化物ベースの超伝導体との界
面における非コヒーレント性によって、高い界面抵抗お
よび付加的な絶縁界面領域が生じる。強誘電性デバイス
における界面の問題は、性能特性の劣化につながること
が多い。
る層の化学組成のみに基づくのではない。所望の性質
（例えば電気的性質）を得るために、それらの層（例え
ば、強誘電性酸化物材料または超伝導酸化物材料のよう
な酸化物材料）は、エピタキシャル堆積されなければな
らない。（本発明においてエピタキシャル成長とは、堆
積が行われる隣接材料に対して、１つの層に異なる結晶
方向が３個以下しか存在しないものとして定義され
る。）一般的に、非エピタキシャル成長から生じる粒
界、結晶欠陥、および層間の界面欠陥は好ましくない。
例えば、非エピタキシャル成長によって、ＰｂＺｒ0.52
Ｔｉ0.48Ｏ3のような材料中の大角度粒界が生じ、それ
によって、その粒界における電荷分離および崩壊によっ
て引き起こされるエイジングおよび疲労によってデバイ
スが劣化する。同様に、銅酸化物ベースの超伝導材料の
堆積においてエピタキシャル成長が欠けると、臨界電流
密度が大幅に減少し、デバイス性質が劣化する。伝導層
と活性層の間の界面もまた、好ましくない欠陥を含んで
はならず、コヒーレントな結晶構造を示すべきである。
汚染の存在や、例えば銅酸化物ベースの超伝導体との界
面における非コヒーレント性によって、高い界面抵抗お
よび付加的な絶縁界面領域が生じる。強誘電性デバイス
における界面の問題は、性能特性の劣化につながること
が多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように、１）基板
または他の酸化物上にエピタキシャルに成長し、２）そ
の上に堆積される他の酸化物のエピタキシャル成長を可
能にし、３）これらの他の酸化物と悪い化学反応を引き
起こさない、等方的伝導性酸化物材料が非常に所望され
ている。デバイス応用に提案されている伝導性酸化物材
料には、Ｓｒ2ＲｕＯ4（Ｆ．リヒテンバーグ他、アプラ
イド・フィジックス・レターズ、第６０巻、第１１３８
ページ（１９９２年））、ＰｒＢａ2Ｃｕ3Ｏ7、および
ＮｂドープＳｒＴｉＯ3のような等方的ペロヴスカイト
がある。しかし、第１のものは薄膜として成長されたこ
とはなく、層化した、高度に非等方的材料である。第２
のものは、半導体で非等方的である。第３のものもま
た、再現性よく成長させることはきわめて困難であり、
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7のような酸化物を形成するのに使用さ
れる酸化条件とは両立しない。従って、等方的な電気的
特性を有する改善された酸化物は未だに利用可能ではな
い。
または他の酸化物上にエピタキシャルに成長し、２）そ
の上に堆積される他の酸化物のエピタキシャル成長を可
能にし、３）これらの他の酸化物と悪い化学反応を引き
起こさない、等方的伝導性酸化物材料が非常に所望され
ている。デバイス応用に提案されている伝導性酸化物材
料には、Ｓｒ2ＲｕＯ4（Ｆ．リヒテンバーグ他、アプラ
イド・フィジックス・レターズ、第６０巻、第１１３８
ページ（１９９２年））、ＰｒＢａ2Ｃｕ3Ｏ7、および
ＮｂドープＳｒＴｉＯ3のような等方的ペロヴスカイト
がある。しかし、第１のものは薄膜として成長されたこ
とはなく、層化した、高度に非等方的材料である。第２
のものは、半導体で非等方的である。第３のものもま
た、再現性よく成長させることはきわめて困難であり、
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7のような酸化物を形成するのに使用さ
れる酸化条件とは両立しない。従って、等方的な電気的
特性を有する改善された酸化物は未だに利用可能ではな
い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ
3（ただし０≦ｘ≦１）の等方的伝導性薄膜が、さまざ
まな基板上にエピタキシャルに成長され、その上へのＰ
ＺＴのような他の酸化物や酸化物超伝導材料（例えば、
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7のような超伝導銅酸化物）のエピタキ
シャル成長が可能となる。Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3は、そ
のような酸化物材料とは化学反応せず、そのような酸化
物の成長およびプロセスと両立する。比較的低い等方的
抵抗率（すなわち、室温で４００μΩ・ｃｍ未満、７７
Ｋで２００μΩ・ｃｍ未満）が、優れた結晶品質、良好
な熱的および化学的安定性、ならびに良好な表面の滑ら
かさとともに得られている。
3（ただし０≦ｘ≦１）の等方的伝導性薄膜が、さまざ
まな基板上にエピタキシャルに成長され、その上へのＰ
ＺＴのような他の酸化物や酸化物超伝導材料（例えば、
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7のような超伝導銅酸化物）のエピタキ
シャル成長が可能となる。Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3は、そ
のような酸化物材料とは化学反応せず、そのような酸化
物の成長およびプロセスと両立する。比較的低い等方的
抵抗率（すなわち、室温で４００μΩ・ｃｍ未満、７７
Ｋで２００μΩ・ｃｍ未満）が、優れた結晶品質、良好
な熱的および化学的安定性、ならびに良好な表面の滑ら
かさとともに得られている。
【０００７】Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3の格子パラメータお
よび磁気的性質は、ストロンチウムのカルシウムに対す
る比を変化させることによって調節可能であるので、Ｓ
ｒ1-xＣａxＲｕＯ3は、広範囲の酸化物材料とともに使
用するさまざまな用途に適合する。９０゜軸外スパッタ
リング（Ｃ．Ｂ．エオム他、アプライド・フィジックス
・レターズ、第５５巻、第５９５頁（１９８９年）、お
よびＣ．Ｂ．エオム他、フィジカＣ、第１７１巻、第３
５１頁（１９９０年））のような従来の堆積手順や、レ
ーザ・アブレーションが、Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3材料を
堆積するために使用される。
よび磁気的性質は、ストロンチウムのカルシウムに対す
る比を変化させることによって調節可能であるので、Ｓ
ｒ1-xＣａxＲｕＯ3は、広範囲の酸化物材料とともに使
用するさまざまな用途に適合する。９０゜軸外スパッタ
リング（Ｃ．Ｂ．エオム他、アプライド・フィジックス
・レターズ、第５５巻、第５９５頁（１９８９年）、お
よびＣ．Ｂ．エオム他、フィジカＣ、第１７１巻、第３
５１頁（１９９０年））のような従来の堆積手順や、レ
ーザ・アブレーションが、Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3材料を
堆積するために使用される。
【０００８】
【実施例】前述のように、等方的伝導性酸化物のエピタ
キシャル薄膜はさまざまなデバイスで有用である。例え
ば、このような材料は、光デバイス、磁気デバイス、光
電気デバイス、および光磁気デバイス、ならびに、超伝
導材料を使用したＳＮＳ接合、および、強誘電性材料を
使用した不揮発性メモリデバイスのような電子デバイス
で有用である。一般的に、このようなデバイスのデバイ
ス構成は、Ｊ．Ｆ．スコット他、サイエンス、第２４６
巻、第１４００ページ（１９８９年）、Ｄ．ボンデュラ
ント他、ＩＥＥＥスペクトラム、第２６巻、第３０ペー
ジ（１９８９年）、および、Ｔ．ハシモト他、アプライ
ド・フィジックス・レターズ、第６０巻、第１７５６ペ
ージ（１９９２年）に記載されている。これらのデバイ
スは、一般に、力学的に安定な基板上への薄膜の順次堆
積およびパターン形成によって製造される。さまざまな
材料のエピタキシャル堆積は、マシューズ著「エピタキ
シャル成長」（アカデミック・プレス、１９７５年）に
記載されており、一方、イオン・ミリングのような技術
によるこのような材料のパターン形成は、Ｍ．リー他、
アプライド・フィジックス・レターズ、第５７巻、第１
１５２頁（１９９０年）に記載されている。デバイスへ
の電気的接点もまた、シャドーマスクを通しての堆積の
ような従来技術（Ｄ．Ｋ．チン他、アプライド・フィジ
ックス・レターズ、第５８巻、第７５３頁（１９９１
年）に記載されている）によって形成される。
キシャル薄膜はさまざまなデバイスで有用である。例え
ば、このような材料は、光デバイス、磁気デバイス、光
電気デバイス、および光磁気デバイス、ならびに、超伝
導材料を使用したＳＮＳ接合、および、強誘電性材料を
使用した不揮発性メモリデバイスのような電子デバイス
で有用である。一般的に、このようなデバイスのデバイ
ス構成は、Ｊ．Ｆ．スコット他、サイエンス、第２４６
巻、第１４００ページ（１９８９年）、Ｄ．ボンデュラ
ント他、ＩＥＥＥスペクトラム、第２６巻、第３０ペー
ジ（１９８９年）、および、Ｔ．ハシモト他、アプライ
ド・フィジックス・レターズ、第６０巻、第１７５６ペ
ージ（１９９２年）に記載されている。これらのデバイ
スは、一般に、力学的に安定な基板上への薄膜の順次堆
積およびパターン形成によって製造される。さまざまな
材料のエピタキシャル堆積は、マシューズ著「エピタキ
シャル成長」（アカデミック・プレス、１９７５年）に
記載されており、一方、イオン・ミリングのような技術
によるこのような材料のパターン形成は、Ｍ．リー他、
アプライド・フィジックス・レターズ、第５７巻、第１
１５２頁（１９９０年）に記載されている。デバイスへ
の電気的接点もまた、シャドーマスクを通しての堆積の
ような従来技術（Ｄ．Ｋ．チン他、アプライド・フィジ
ックス・レターズ、第５８巻、第７５３頁（１９９１
年）に記載されている）によって形成される。
【０００９】本発明のデバイスでは、エピタキシャルＳ
ｒ1-xＣａxＲｕＯ3が、デバイスのさまざまな活性領域
に接触し、または、そのような領域を相互接続するため
に使用される領域のような、等方的電気伝導性領域とし
て使用される。Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3は、基板上に直接
堆積されるか、または、そのような基板上に事前に堆積
されている薄膜または薄膜の列（さらに必要であれば、
相互拡散を防ぐためのバッファ層、および、エピタキシ
ャル堆積を促進するためのシード層を含む）の上に堆積
される。Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3のこのような堆積のため
のエピタキシャル成長は、いくつかのあまり厳しくない
基準が満たされれば実現される。特に、Ｓｒ1- xＣａxＲ
ｕＯ3と下部材料（その上にＳｒ1-xＣａxＲｕＯ3が堆積
される材料）の間の面内格子不整合は２０％未満でなけ
ればならない。格子不整合は、（ａ0／
ａ0(substrate)）−１に等しい。ただし、ａ0およびａ
0(substrate)はそれぞれ、堆積された薄膜およびこの薄
膜が堆積される材料の面内格子パラメータである。第２
に、２つの材料の界面は堆積温度で化学的に安定でなけ
ればならない。成長基板の例として、ＭｇＯ、ＳｒＴｉ
Ｏ3、ＮｄＧａＯ3、ＬａＡｌＯ3、およびイットリア安
定化ジルコニア（ＹＳＺ）がある。
ｒ1-xＣａxＲｕＯ3が、デバイスのさまざまな活性領域
に接触し、または、そのような領域を相互接続するため
に使用される領域のような、等方的電気伝導性領域とし
て使用される。Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3は、基板上に直接
堆積されるか、または、そのような基板上に事前に堆積
されている薄膜または薄膜の列（さらに必要であれば、
相互拡散を防ぐためのバッファ層、および、エピタキシ
ャル堆積を促進するためのシード層を含む）の上に堆積
される。Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3のこのような堆積のため
のエピタキシャル成長は、いくつかのあまり厳しくない
基準が満たされれば実現される。特に、Ｓｒ1- xＣａxＲ
ｕＯ3と下部材料（その上にＳｒ1-xＣａxＲｕＯ3が堆積
される材料）の間の面内格子不整合は２０％未満でなけ
ればならない。格子不整合は、（ａ0／
ａ0(substrate)）−１に等しい。ただし、ａ0およびａ
0(substrate)はそれぞれ、堆積された薄膜およびこの薄
膜が堆積される材料の面内格子パラメータである。第２
に、２つの材料の界面は堆積温度で化学的に安定でなけ
ればならない。成長基板の例として、ＭｇＯ、ＳｒＴｉ
Ｏ3、ＮｄＧａＯ3、ＬａＡｌＯ3、およびイットリア安
定化ジルコニア（ＹＳＺ）がある。
【００１０】Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3を堆積するためにさ
まざまな技術が利用可能である。好ましい実施例では、
９０゜軸外スパッタリングが利用される。この手順は、
Ｃ．Ｂ．エオム他、アプライド・フィジックス・レター
ズ、第５５巻、第５９５ページ（１９８９年）および
Ｃ．Ｂ．エオム他、フィジカＣ、第１７１巻、第３５１
ページ（１９９０年）のような文献に一般的に記載され
ている。簡単に言えば、スパッタリングターゲットが、
図２に示すように、堆積したい基板から９０゜軸外に配
置される。一般的に５０〜５００電子ボルトの範囲のポ
テンシャルで加速されたアルゴンイオンがターゲットに
衝突させられ、所望のスパッタリングを引き起こす。タ
ーゲットは、堆積すべき材料の化学量論によって定めら
れるのとほぼ同一の比で、堆積される層を構成すること
になる材料（酸素以外）から形成される。従って、例え
ば、Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3のターゲットでは、ストロン
チウム対カルシウム対ルテニウムの比は１−ｘ：ｘ：１
である。
まざまな技術が利用可能である。好ましい実施例では、
９０゜軸外スパッタリングが利用される。この手順は、
Ｃ．Ｂ．エオム他、アプライド・フィジックス・レター
ズ、第５５巻、第５９５ページ（１９８９年）および
Ｃ．Ｂ．エオム他、フィジカＣ、第１７１巻、第３５１
ページ（１９９０年）のような文献に一般的に記載され
ている。簡単に言えば、スパッタリングターゲットが、
図２に示すように、堆積したい基板から９０゜軸外に配
置される。一般的に５０〜５００電子ボルトの範囲のポ
テンシャルで加速されたアルゴンイオンがターゲットに
衝突させられ、所望のスパッタリングを引き起こす。タ
ーゲットは、堆積すべき材料の化学量論によって定めら
れるのとほぼ同一の比で、堆積される層を構成すること
になる材料（酸素以外）から形成される。従って、例え
ば、Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3のターゲットでは、ストロン
チウム対カルシウム対ルテニウムの比は１−ｘ：ｘ：１
である。
【００１１】堆積のための酸素は、不活性ガス／酸素の
環境でスパッタリングを実行することによって供給され
る。一般的に、１０-5〜３００ｍＴｏｒｒの範囲の酸素
分圧が使用される。酸素分圧が１０-5より小さいと多層
への分解を生じ、酸素分圧が３００ｍＴｏｒｒより大き
いと堆積速度が非常に低下する。アルゴンイオンのよう
な不活性イオンは、不活性ガス／酸素雰囲気中でプラズ
マを発生させることによって生成される。不活性ガス
（例えばアルゴン）は一般的に２０〜４００ｍＴｏｒｒ
の分圧で存在する。アルゴンの圧力が２０ｍＴｏｒｒよ
り小さいと、バックスパッタリングを生じ、アルゴンの
圧力が４００ｍＴｏｒｒより大きいと、堆積速度が遅く
なる。一般的に、プラズマは、直径２インチ（５．０８
ｃｍ）のターゲットに例えば５０〜１５０ワットの範囲
のパワー密度でｒｆ放射を使用して発生される。
環境でスパッタリングを実行することによって供給され
る。一般的に、１０-5〜３００ｍＴｏｒｒの範囲の酸素
分圧が使用される。酸素分圧が１０-5より小さいと多層
への分解を生じ、酸素分圧が３００ｍＴｏｒｒより大き
いと堆積速度が非常に低下する。アルゴンイオンのよう
な不活性イオンは、不活性ガス／酸素雰囲気中でプラズ
マを発生させることによって生成される。不活性ガス
（例えばアルゴン）は一般的に２０〜４００ｍＴｏｒｒ
の分圧で存在する。アルゴンの圧力が２０ｍＴｏｒｒよ
り小さいと、バックスパッタリングを生じ、アルゴンの
圧力が４００ｍＴｏｒｒより大きいと、堆積速度が遅く
なる。一般的に、プラズマは、直径２インチ（５．０８
ｃｍ）のターゲットに例えば５０〜１５０ワットの範囲
のパワー密度でｒｆ放射を使用して発生される。
【００１２】または、Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3の堆積は、
レーザ・アブレーションによっても可能である。この技
術は、マテリアルズ・リサーチ・ソサイエティ・シンポ
ジウム・プロシーディングズ（Ｄ．Ｃ．ペイン、Ｊ．
Ｃ．ブラヴマン編）、第１９１巻（１９９０年）のよう
な概説書に記載されている。簡単に言えば、堆積される
材料の化学量論によって定められるのと同一の比を有す
るターゲット（上記参照）が使用される。この材料は、
例えば２４８ｎｍで放射するエキシマレーザのようなレ
ーザを使用してターゲット面からアブレート（溶発）さ
れる。一般的に、１〜５０Ｈｚの範囲の反復速度を有す
るパルスレーザからの０．５〜５Ｊ／ｃｍ2のエネルギ
ー密度が使用される。一般的に、１０-5〜６００ｍＴｏ
ｒｒの分圧を有する酸素環境が使用される。分圧が１０
-5ｍＴｏｒｒより小さいと、許容できない結晶構造欠陥
密度が生じ、分圧が６００ｍＴｏｒｒより大きいと、除
外はされないが、堆積速度が過度に遅くなる。
レーザ・アブレーションによっても可能である。この技
術は、マテリアルズ・リサーチ・ソサイエティ・シンポ
ジウム・プロシーディングズ（Ｄ．Ｃ．ペイン、Ｊ．
Ｃ．ブラヴマン編）、第１９１巻（１９９０年）のよう
な概説書に記載されている。簡単に言えば、堆積される
材料の化学量論によって定められるのと同一の比を有す
るターゲット（上記参照）が使用される。この材料は、
例えば２４８ｎｍで放射するエキシマレーザのようなレ
ーザを使用してターゲット面からアブレート（溶発）さ
れる。一般的に、１〜５０Ｈｚの範囲の反復速度を有す
るパルスレーザからの０．５〜５Ｊ／ｃｍ2のエネルギ
ー密度が使用される。一般的に、１０-5〜６００ｍＴｏ
ｒｒの分圧を有する酸素環境が使用される。分圧が１０
-5ｍＴｏｒｒより小さいと、許容できない結晶構造欠陥
密度が生じ、分圧が６００ｍＴｏｒｒより大きいと、除
外はされないが、堆積速度が過度に遅くなる。
【００１３】ここまでの説明は、ストロンチウム、カル
シウム、ルテニウムおよび酸素を含む材料に関してのも
のであるが、いくつかの化学的置換が可能である。少数
の原子について、ロジウムやイリジウムをルテニウムサ
イトで、ランタンをＳｒ／Ｃａサイトで、置換すること
が可能である。一般的に、結晶構造の好ましくない変化
につながるため、１０モル％以上の置換は許容できな
い。
シウム、ルテニウムおよび酸素を含む材料に関してのも
のであるが、いくつかの化学的置換が可能である。少数
の原子について、ロジウムやイリジウムをルテニウムサ
イトで、ランタンをＳｒ／Ｃａサイトで、置換すること
が可能である。一般的に、結晶構造の好ましくない変化
につながるため、１０モル％以上の置換は許容できな
い。
【００１４】Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3層が形成されると、
それをパターン形成すること、または、上部層を堆積し
たあとでパターン形成することが可能である。一般的
に、Ｓｒ1- xＣａxＲｕＯ3層をパターン形成するために
は、Ｍ．リー他、アプライド・フィジックス・レター
ズ、第５７巻、第１１５２ページ（１９９０年）に記載
されているような標準的なリソグラフィ技術が使用され
る。エッチングは、一般的に、イオン・ミリングを使用
して実現される。Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3は、上部層のさ
まざまな成長技術と両立する。従って、Ｓｒ1-xＣａxＲ
ｕＯ3上の堆積のために、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｌ、お
よびその他の酸化物材料のような材料からの、ＭＢＥ、
電子ビーム蒸発、ＭＯＣＶＤ、および軸上スパッタリン
グのような技術が、使用される。Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3
材料は一般的に、３００Ｋで２５０〜４００μΩ・ｃｍ
の抵抗率を有する。一般的に、３つの相互に垂直な方向
で測定した抵抗率は、５０％未満の平均偏差を有する。
この材料は９００℃まで安定であり、４．２Ｋまで優れ
た抵抗率を維持する。
それをパターン形成すること、または、上部層を堆積し
たあとでパターン形成することが可能である。一般的
に、Ｓｒ1- xＣａxＲｕＯ3層をパターン形成するために
は、Ｍ．リー他、アプライド・フィジックス・レター
ズ、第５７巻、第１１５２ページ（１９９０年）に記載
されているような標準的なリソグラフィ技術が使用され
る。エッチングは、一般的に、イオン・ミリングを使用
して実現される。Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3は、上部層のさ
まざまな成長技術と両立する。従って、Ｓｒ1-xＣａxＲ
ｕＯ3上の堆積のために、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｌ、お
よびその他の酸化物材料のような材料からの、ＭＢＥ、
電子ビーム蒸発、ＭＯＣＶＤ、および軸上スパッタリン
グのような技術が、使用される。Ｓｒ1-xＣａxＲｕＯ3
材料は一般的に、３００Ｋで２５０〜４００μΩ・ｃｍ
の抵抗率を有する。一般的に、３つの相互に垂直な方向
で測定した抵抗率は、５０％未満の平均偏差を有する。
この材料は９００℃まで安定であり、４．２Ｋまで優れ
た抵抗率を維持する。
【００１５】以下の例は、本発明のデバイスの製造に関
する条件の例である。
する条件の例である。
【００１６】［例１］（１００）面から２．３゜の向き
の主表面を有し、１／４インチ（６．３５ｍｍ）×１／
４インチの大きさのミスカット（１００）ＳｒＴｉＯ3
基板をアセトンで洗浄した。次にこの基板を、Ｃ．Ｂ．
エオム他、アプライド・フィジックス・レターズ、第５
５巻、第５９５ページ（１９８９年）およびフィジカ
Ｃ、第１７１巻、第３５１ページ（１９９０年）に記載
された、図２に示す９０゜軸外スパッタリング装置のサ
ンプルホルダ上においた。容器を圧力２×１０−６Ｔｏ
ｒｒまで排気した。１２ｓｃｃｍ／分のアルゴン流速お
よび８ｓｃｃｍ／分の酸素流速を使用して、６０ｍＴｏ
ｒｒのアルゴンおよび４０ｍＴｏｒｒの酸素からなるス
パッタリング雰囲気を設定した。１３．５６ＭＨｚのｒ
ｆパワーを使用してこの環境中にプラズマを発生した。
約１００ワットのｒｆパワーが、ＳｒＲｕＯ3およびＣ
ａＲｕＯ3ターゲットでそれぞれ自己バイアス−１４０
Ｖおよび−２２０Ｖを生成した。サンプルホルダは、抵
抗ヒータ（開発：コンダクタス（Ｃｏｎｄｕｃｔｕｓ）
社、販売：Ｕ．Ｓ．社）を使用して温度６８０℃に保持
された。その結果、約毎秒０．２オングストロームの速
度での堆積が、５００〜２０００オングストロームの膜
厚が得られるまで継続された。プラズマを停止すること
によって堆積を終了した。続いて容器を排気し、酸素で
圧力３００Ｔｏｒｒまで充填した。サンプルは、取り出
す前に、室温まで冷却された。
の主表面を有し、１／４インチ（６．３５ｍｍ）×１／
４インチの大きさのミスカット（１００）ＳｒＴｉＯ3
基板をアセトンで洗浄した。次にこの基板を、Ｃ．Ｂ．
エオム他、アプライド・フィジックス・レターズ、第５
５巻、第５９５ページ（１９８９年）およびフィジカ
Ｃ、第１７１巻、第３５１ページ（１９９０年）に記載
された、図２に示す９０゜軸外スパッタリング装置のサ
ンプルホルダ上においた。容器を圧力２×１０−６Ｔｏ
ｒｒまで排気した。１２ｓｃｃｍ／分のアルゴン流速お
よび８ｓｃｃｍ／分の酸素流速を使用して、６０ｍＴｏ
ｒｒのアルゴンおよび４０ｍＴｏｒｒの酸素からなるス
パッタリング雰囲気を設定した。１３．５６ＭＨｚのｒ
ｆパワーを使用してこの環境中にプラズマを発生した。
約１００ワットのｒｆパワーが、ＳｒＲｕＯ3およびＣ
ａＲｕＯ3ターゲットでそれぞれ自己バイアス−１４０
Ｖおよび−２２０Ｖを生成した。サンプルホルダは、抵
抗ヒータ（開発：コンダクタス（Ｃｏｎｄｕｃｔｕｓ）
社、販売：Ｕ．Ｓ．社）を使用して温度６８０℃に保持
された。その結果、約毎秒０．２オングストロームの速
度での堆積が、５００〜２０００オングストロームの膜
厚が得られるまで継続された。プラズマを停止すること
によって堆積を終了した。続いて容器を排気し、酸素で
圧力３００Ｔｏｒｒまで充填した。サンプルは、取り出
す前に、室温まで冷却された。
【００１７】同様の手順が、（１００）ＬａＡｌＯ3、
（１１０）および（００１）ＮｄＧａＯ3（１００）Ｙ
ＳＺ、ならびに（１００）ＭｇＯ基板上で実行された。
（１１０）および（００１）ＮｄＧａＯ3（１００）Ｙ
ＳＺ、ならびに（１００）ＭｇＯ基板上で実行された。
【００１８】ラザフォード後方散乱は化学量論的薄膜組
成を示しており、薄膜と基板の間の界面における相互拡
散を示すものはなかった。ＣｕＫα源の４軸回折計なら
びに熱分解グラファイトモノクロメータおよび分析器を
使用してＸ線回折によって薄膜テクスチャを検査した。
その結果、θ−２θスキャンは、ＳｒＲｕＯ3およびＣ
ａＲｕＯ3薄膜の（１１０）エピタキシを示していた。
これらの薄膜の面内テクスチャもまた、軸外ピークを走
査することによって検査した。（１００）ＳｒＴｉＯ3
上の｛１１０｝ＳｒＲｕＯ3薄膜に対して、φ＝０゜、
φ＝４５゜、φ＝９０゜、φ＝１８０゜、およびφ＝２
７０゜での（２２１）反射のωスキャンは、結晶粒が単
一ドメインであり、面内エピタキシャル配置がＳｒＲｕ
Ｏ3［−１１０］／／ＳｒＴｉＯ3［０１０］およびＳｒ
ＲｕＯ3［００１］／／ＳｒＴｉＯ3［００１］であるこ
とを示した。ＳｒＲｕＯ3薄膜の結晶品質は、イオン・
チャネリング（χmin＝１．８％）およびω揺動曲線測
定によって、Ｓｉ単結晶と区別できないことが分かっ
た。（ＦＷＨＭ（２２０）は、０．１６゜の器械分解能
より小さい。）表面の走査電子顕微鏡写真は、１００オ
ングストロームの水平分解能で無特徴であることを示し
た。ＳｒＲｕＯ3薄膜上およびＳｒＴｉＯ3基板上の原子
間力顕微鏡像は、平均２乗根表面粗さが６．９±０．２
オングストロームで、最高−最低粗さが５３±６オング
ストロームであることを示した。
成を示しており、薄膜と基板の間の界面における相互拡
散を示すものはなかった。ＣｕＫα源の４軸回折計なら
びに熱分解グラファイトモノクロメータおよび分析器を
使用してＸ線回折によって薄膜テクスチャを検査した。
その結果、θ−２θスキャンは、ＳｒＲｕＯ3およびＣ
ａＲｕＯ3薄膜の（１１０）エピタキシを示していた。
これらの薄膜の面内テクスチャもまた、軸外ピークを走
査することによって検査した。（１００）ＳｒＴｉＯ3
上の｛１１０｝ＳｒＲｕＯ3薄膜に対して、φ＝０゜、
φ＝４５゜、φ＝９０゜、φ＝１８０゜、およびφ＝２
７０゜での（２２１）反射のωスキャンは、結晶粒が単
一ドメインであり、面内エピタキシャル配置がＳｒＲｕ
Ｏ3［−１１０］／／ＳｒＴｉＯ3［０１０］およびＳｒ
ＲｕＯ3［００１］／／ＳｒＴｉＯ3［００１］であるこ
とを示した。ＳｒＲｕＯ3薄膜の結晶品質は、イオン・
チャネリング（χmin＝１．８％）およびω揺動曲線測
定によって、Ｓｉ単結晶と区別できないことが分かっ
た。（ＦＷＨＭ（２２０）は、０．１６゜の器械分解能
より小さい。）表面の走査電子顕微鏡写真は、１００オ
ングストロームの水平分解能で無特徴であることを示し
た。ＳｒＲｕＯ3薄膜上およびＳｒＴｉＯ3基板上の原子
間力顕微鏡像は、平均２乗根表面粗さが６．９±０．２
オングストロームで、最高−最低粗さが５３±６オング
ストロームであることを示した。
【００１９】この薄膜の標準状態抵抗率を、温度の関数
として、４端子輸送法によって測定した。図３は、（１
００）ＳｒＴｉＯ3上の厚さ１０００オングストローム
のＳｒＲｕＯ3およびＣａＲｕＯ3薄膜に対する抵抗率−
温度曲線である。２つの直交する方向に沿っての抵抗率
のふるまいは同一であるが、これは、等方的材料である
ことから予想されることである。室温での抵抗率（ρ
300）は〜３４０μΩ・ｃｍであり、その温度依存性
（ｄρ／ｄＴ）は良好な金属的ふるまいを示している。
として、４端子輸送法によって測定した。図３は、（１
００）ＳｒＴｉＯ3上の厚さ１０００オングストローム
のＳｒＲｕＯ3およびＣａＲｕＯ3薄膜に対する抵抗率−
温度曲線である。２つの直交する方向に沿っての抵抗率
のふるまいは同一であるが、これは、等方的材料である
ことから予想されることである。室温での抵抗率（ρ
300）は〜３４０μΩ・ｃｍであり、その温度依存性
（ｄρ／ｄＴ）は良好な金属的ふるまいを示している。
【００２０】［例２］例１の基板上に厚さ２０００オン
グストロームのｃ軸ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7堆積層を生成する
ために、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7のターゲットおよびより高い
基板温度（７３０℃）を使用したことを除いて、例１の
手順に従った。Ｘ線回折は、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7の（００
ｌ）ピークのみを示しており、基板上へのＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏ7層の非常に良好なエピタキシを示している。抵抗率
−温度曲線を４点プローブ法によって決定した。０抵抗
率における転移温度（Ｔco）は８７Ｋであった。室温で
の抵抗率（ρ300K）は１９０μΩ・ｃｍであり、その温
度依存性（ｄρ／ｄＴ）は０．５８μΩ・ｃｍ／Ｋであ
り、０温度切片（ρ（０））は０であった。
グストロームのｃ軸ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7堆積層を生成する
ために、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7のターゲットおよびより高い
基板温度（７３０℃）を使用したことを除いて、例１の
手順に従った。Ｘ線回折は、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7の（００
ｌ）ピークのみを示しており、基板上へのＹＢａ2Ｃｕ3
Ｏ7層の非常に良好なエピタキシを示している。抵抗率
−温度曲線を４点プローブ法によって決定した。０抵抗
率における転移温度（Ｔco）は８７Ｋであった。室温で
の抵抗率（ρ300K）は１９０μΩ・ｃｍであり、その温
度依存性（ｄρ／ｄＴ）は０．５８μΩ・ｃｍ／Ｋであ
り、０温度切片（ρ（０））は０であった。
【００２１】［例３］厚さ１０００オングストロームの
ＳｒＲｕＯ3のエピタキシャル薄膜を有する（１００）
ＳｒＴｉＯ3の基板を使用して例２の手順に従った。Ｓ
ｒＲｕＯ3薄膜は、例１の手順によって形成された。Ｘ
線回折は、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7の（００ｌ）ピークおよび
ＳｒＲｕＯ3の（ｈｈ０）ピークのみを示しており、Ｓ
ｒＲｕＯ3層上へのＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7の非常に良好なエピ
タキシを示していた（図４参照）。（００５）ＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7の揺動曲線幅（ＦＷＨＭ）は０．３４゜であっ
た。このヘテロ構造と、例２の手順によって形成された
厚さ２０００オングストロームの単層ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7
のＴcの間に差はなかった。
ＳｒＲｕＯ3のエピタキシャル薄膜を有する（１００）
ＳｒＴｉＯ3の基板を使用して例２の手順に従った。Ｓ
ｒＲｕＯ3薄膜は、例１の手順によって形成された。Ｘ
線回折は、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7の（００ｌ）ピークおよび
ＳｒＲｕＯ3の（ｈｈ０）ピークのみを示しており、Ｓ
ｒＲｕＯ3層上へのＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7の非常に良好なエピ
タキシを示していた（図４参照）。（００５）ＹＢａ2
Ｃｕ3Ｏ7の揺動曲線幅（ＦＷＨＭ）は０．３４゜であっ
た。このヘテロ構造と、例２の手順によって形成された
厚さ２０００オングストロームの単層ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7
のＴcの間に差はなかった。
【００２２】［例４］厚さ２０００オングストロームの
ｃ軸ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7のエピタキシャル薄膜を有する
（１００）ＳｒＴｉＯ3の基板を使用して例１の手順に
従った。ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7薄膜は例２の手順によって形
成された。Ｘ線回折は、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7の（００ｌ）
ピークおよびＳｒＲｕＯ3の（ｈｈ０）ピークのみを示
しており、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7層上へのＳｒＲｕＯ3の非常
に良好なエピタキシを示していた（図５参照）。（２２
０）ＳｒＲｕＯ3の揺動曲線幅（ＦＷＨＭ）は０．５゜
であった。
ｃ軸ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7のエピタキシャル薄膜を有する
（１００）ＳｒＴｉＯ3の基板を使用して例１の手順に
従った。ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7薄膜は例２の手順によって形
成された。Ｘ線回折は、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7の（００ｌ）
ピークおよびＳｒＲｕＯ3の（ｈｈ０）ピークのみを示
しており、ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7層上へのＳｒＲｕＯ3の非常
に良好なエピタキシを示していた（図５参照）。（２２
０）ＳｒＲｕＯ3の揺動曲線幅（ＦＷＨＭ）は０．５゜
であった。
【００２３】［例５］厚さ１０００オングストロームの
ＰＺＴ堆積層を生成するためにＰｂ（Ｚｒ0. 52Ｔ
ｉ0.48）Ｏ3のターゲットおよびより低い基板温度（５
３０度）を使用したことを除いて、例１の手順に従っ
た。Ｘ線回折はＰＺＴの（００ｌ）ピークのみを示し、
基板上へのＰＺＴ層の非常に良好なエピタキシを示して
いた（図６参照）。（００２）ＰＺＴの揺動曲線幅は
０．２゜であった。
ＰＺＴ堆積層を生成するためにＰｂ（Ｚｒ0. 52Ｔ
ｉ0.48）Ｏ3のターゲットおよびより低い基板温度（５
３０度）を使用したことを除いて、例１の手順に従っ
た。Ｘ線回折はＰＺＴの（００ｌ）ピークのみを示し、
基板上へのＰＺＴ層の非常に良好なエピタキシを示して
いた（図６参照）。（００２）ＰＺＴの揺動曲線幅は
０．２゜であった。
【００２４】［例６］厚さ１０００オングストロームの
ＳｒＲｕＯ3のエピタキシャル薄膜を有する（１００）
ＳｒＴｉＯ3の基板を使用して例５の手順に従った。Ｓ
ｒＲｕＯ3薄膜は、例１の手順によって形成された。Ｘ
線回折は、ＰＺＴの（００ｌ）ピークおよびＳｒＲｕＯ
3の（ｈｈ０）ピークのみを示しており、ＳｒＲｕＯ3層
上へのＰＺＴの非常に良好なエピタキシを示していた
（図７参照）。（００２）ＰＺＴの揺動曲線幅（ＦＷＨ
Ｍ）は０．３５゜であった。
ＳｒＲｕＯ3のエピタキシャル薄膜を有する（１００）
ＳｒＴｉＯ3の基板を使用して例５の手順に従った。Ｓ
ｒＲｕＯ3薄膜は、例１の手順によって形成された。Ｘ
線回折は、ＰＺＴの（００ｌ）ピークおよびＳｒＲｕＯ
3の（ｈｈ０）ピークのみを示しており、ＳｒＲｕＯ3層
上へのＰＺＴの非常に良好なエピタキシを示していた
（図７参照）。（００２）ＰＺＴの揺動曲線幅（ＦＷＨ
Ｍ）は０．３５゜であった。
【００２５】［例７］厚さ１０００オングストロームの
ＰＺＴのエピタキシャル薄膜を有する（１００）ＳｒＴ
ｉＯ3の基板を使用して、例１の手順に従った。ＰＺＴ
薄膜は例３の手順によって形成された。Ｘ線回折は、Ｐ
ＺＴの（００ｌ）ピークおよびＳｒＲｕＯ3の（ｈｈ
０）ピークのみを示しており、ＰＺＴ層上へのＳｒＲｕ
Ｏ3の非常に良好なエピタキシを示していた（図８参
照）。（２２０）ＳｒＲｕＯ3の揺動曲線幅（ＦＷＨ
Ｍ）は０．５５゜であった。抵抗率−温度曲線を４点プ
ローブ法によって測定した。このヘテロ構造と、例１の
手順によって形成されたＳｒＴｉＯ3基板上への厚さ１
０００オングストロームの単層ＳｒＲｕＯ3の抵抗率の
ふるまいの間に差はなかった。
ＰＺＴのエピタキシャル薄膜を有する（１００）ＳｒＴ
ｉＯ3の基板を使用して、例１の手順に従った。ＰＺＴ
薄膜は例３の手順によって形成された。Ｘ線回折は、Ｐ
ＺＴの（００ｌ）ピークおよびＳｒＲｕＯ3の（ｈｈ
０）ピークのみを示しており、ＰＺＴ層上へのＳｒＲｕ
Ｏ3の非常に良好なエピタキシを示していた（図８参
照）。（２２０）ＳｒＲｕＯ3の揺動曲線幅（ＦＷＨ
Ｍ）は０．５５゜であった。抵抗率−温度曲線を４点プ
ローブ法によって測定した。このヘテロ構造と、例１の
手順によって形成されたＳｒＴｉＯ3基板上への厚さ１
０００オングストロームの単層ＳｒＲｕＯ3の抵抗率の
ふるまいの間に差はなかった。
【００２６】［例８］図９に示すように、エピタキシャ
ル等方的金属酸化物層（ＳｒＲｕＯ3）間のエピタキシ
ャル強誘電性薄膜の強誘電的性質をテストするために、
多層構造を作製した。まず、下部電極を形成するために
厚さ２０００オングストロームのＳｒＲｕＯ3層を、例
１と同一の手順によって（１００）ＳｒＴｉＯ3基板上
に堆積した。次に、下部ＳｒＲｕＯ3電極の領域を被覆
するように厚さ１００μｍのＳｉシャドウマスクを通し
て例５および１と同一の条件下で厚さ５０００オングス
トロームのＰＺＴ層および厚さ８００オングストローム
の上部ＳｒＲｕＯ3層を堆積した。最後に、デバイスの
接点パッドとチップキャリアの間の良好なＡｕ結線を得
るために室温でのＤＣマグネトロンスパッタリングによ
って厚さ５００オングストロームのＡｕの層を堆積し
た。これらのＡｕ−ＳｒＲｕＯ3−ＰＺＴ−ＳｒＲｕＯ3
の４元層は、図１０に示すような２００μｍ×２００μ
ｍの正方形キャパシタのセットを形成するように、標準
的なフォトリソグラフィ加工およびイオン・ミリングを
使用してパターン形成された。
ル等方的金属酸化物層（ＳｒＲｕＯ3）間のエピタキシ
ャル強誘電性薄膜の強誘電的性質をテストするために、
多層構造を作製した。まず、下部電極を形成するために
厚さ２０００オングストロームのＳｒＲｕＯ3層を、例
１と同一の手順によって（１００）ＳｒＴｉＯ3基板上
に堆積した。次に、下部ＳｒＲｕＯ3電極の領域を被覆
するように厚さ１００μｍのＳｉシャドウマスクを通し
て例５および１と同一の条件下で厚さ５０００オングス
トロームのＰＺＴ層および厚さ８００オングストローム
の上部ＳｒＲｕＯ3層を堆積した。最後に、デバイスの
接点パッドとチップキャリアの間の良好なＡｕ結線を得
るために室温でのＤＣマグネトロンスパッタリングによ
って厚さ５００オングストロームのＡｕの層を堆積し
た。これらのＡｕ−ＳｒＲｕＯ3−ＰＺＴ−ＳｒＲｕＯ3
の４元層は、図１０に示すような２００μｍ×２００μ
ｍの正方形キャパシタのセットを形成するように、標準
的なフォトリソグラフィ加工およびイオン・ミリングを
使用してパターン形成された。
【００２７】例５で形成されたキャパシタの電気的性質
は、フィジカル・レヴュー、第３５巻、第２６９ページ
（１９３０年）に記載されたソーヤ・タワー（Ｓａｗｙ
ｅｒ−Ｔｏｗｅｒ）回路によって検査された。このヘテ
ロ構造は、図１１に示すように、強誘電性ヒステリシス
を示した。１０Ｖで得られる飽和分極は１０．５μＣ／
ｃｍ2であり、残留分極は８．５μＣ／ｃｍ2であった。
対応する保持電界は約７０ｋＶ／ｃｍであった。このヘ
テロ構造の強誘電性ヒステリシスループの形は周波数
（１０〜１００ｋＨｚ）とは独立であった。
は、フィジカル・レヴュー、第３５巻、第２６９ページ
（１９３０年）に記載されたソーヤ・タワー（Ｓａｗｙ
ｅｒ−Ｔｏｗｅｒ）回路によって検査された。このヘテ
ロ構造は、図１１に示すように、強誘電性ヒステリシス
を示した。１０Ｖで得られる飽和分極は１０．５μＣ／
ｃｍ2であり、残留分極は８．５μＣ／ｃｍ2であった。
対応する保持電界は約７０ｋＶ／ｃｍであった。このヘ
テロ構造の強誘電性ヒステリシスループの形は周波数
（１０〜１００ｋＨｚ）とは独立であった。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、Ｓ
ｒ1-xＣａxＲｕＯ3から等方的伝導性材料の薄膜を形成
することができる。この材料は、９０゜軸外スパッタリ
ングやレーザ・アブレーションのような方法によって薄
膜として容易に堆積される。この材料は、さまざまな基
板上に堆積され、超伝導酸化物、誘電体、および強誘電
性材料のような多くの重要な酸化物の上部エピタキシャ
ル成長も可能である。
ｒ1-xＣａxＲｕＯ3から等方的伝導性材料の薄膜を形成
することができる。この材料は、９０゜軸外スパッタリ
ングやレーザ・アブレーションのような方法によって薄
膜として容易に堆積される。この材料は、さまざまな基
板上に堆積され、超伝導酸化物、誘電体、および強誘電
性材料のような多くの重要な酸化物の上部エピタキシャ
ル成長も可能である。
【図１】本発明によるデバイス構成の図である。
【図２】本発明による堆積に適した装置の図である。
【図３】本発明によって堆積された構造体の性質および
その測定の構成の図である。
その測定の構成の図である。
【図４】本発明によって堆積された構造体の性質および
その測定の構成の図である。
その測定の構成の図である。
【図５】本発明によって堆積された構造体の性質および
その測定の構成の図である。
その測定の構成の図である。
【図６】本発明によって堆積された構造体の性質および
その測定の構成の図である。
その測定の構成の図である。
【図７】本発明によって堆積された構造体の性質および
その測定の構成の図である。
その測定の構成の図である。
【図８】本発明によって堆積された構造体の性質および
その測定の構成の図である。
その測定の構成の図である。
【図９】本発明によって堆積された構造体の性質および
その測定の構成の図である。
その測定の構成の図である。
【図１０】本発明によって堆積された構造体の性質およ
びその測定の構成の図である。
びその測定の構成の図である。
【図１１】本発明によって堆積された構造体の性質およ
びその測定の構成の図である。
びその測定の構成の図である。
１０ 接点領域 １２ 活性領域 １４ 活性領域 １５ 相互接続領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 27/10 ４５１ Ｈ０１Ｌ 39/02 ＺＡＡＤ 27/108 Ｃ３０Ｂ 25/06 39/02 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 27/10 ６５１ // Ｃ３０Ｂ 25/06 (72)発明者 チャン−ビオム イオム アメリカ合衆国 07076 ニュージャー ジー スコッチプレーンズ、カントリー クラブ レーン 296 (56)参考文献 特開 昭52−54195（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−235264（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−68529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−65026（ＪＰ，Ａ) Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃ ｓ 43（1990）ｐｐ．171−177 Ｓｃｉｅｎｃｅ 258（1992）ｐｐ. 1766−1769 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 49/02 C01G 49/10 C23C 14/08 C30B 29/22 H01L 21/8242 H01L 27/10 H01L 27/108 H01L 39/02 C30B 25/06
Claims (9)
- 【請求項１】 基板と、その基板上に形成された組成が
異なる複数の層からなるデバイスにおいて、 前記複数の層のうちの少なくとも１つの層がＳｒxＣａ
1-xＲｕＯ3（ただし、０≦ｘ≦１）のエピタキシャル領
域からなり、 前記エピタキシャル領域がほぼ等方的な電気伝導性を有
することを特徴とする等方的電気伝導性デバイス。 - 【請求項２】 ｘ＝０であることを特徴とする請求項１
のデバイス。 - 【請求項３】 ｘ＝１であることを特徴とする請求項１
のデバイス。 - 【請求項４】 前記複数の層のうちの少なくとも１つが
強誘電性層であることを特徴とする請求項１のデバイ
ス。 - 【請求項５】 前記強誘電性層が前記エピタキシャル領
域に隣接することを特徴とする請求項４のデバイス。 - 【請求項６】 前記複数の層のうちの少なくとも１つが
超伝導酸化物材料であることを特徴とする請求項１のデ
バイス。 - 【請求項７】 前記超伝導酸化物材料が前記エピタキシ
ャル領域に隣接することを特徴とする請求項６のデバイ
ス。 - 【請求項８】 前記デバイスが電子デバイスからなるこ
とを特徴とする請求項１のデバイス。 - 【請求項９】 Ｓｒ x Ｃａ 1-x ＲｕＯ 3 の前記エピタキシ
ャル領域とその下部材料との間の面内格子不整合は２０
％未満であることを特徴とする請求項１のデバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US94042692A | 1992-09-04 | 1992-09-04 | |
| US940426 | 1992-09-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06224491A JPH06224491A (ja) | 1994-08-12 |
| JP2981091B2 true JP2981091B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=25474815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5242131A Expired - Lifetime JP2981091B2 (ja) | 1992-09-04 | 1993-09-03 | 等方的電気伝導性デバイス |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5982034A (ja) |
| JP (1) | JP2981091B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6296701B1 (en) * | 1998-09-30 | 2001-10-02 | Ut-Battelle, Llc | Method of depositing an electrically conductive oxide film on a textured metallic substrate and articles formed therefrom |
| US6617626B2 (en) | 2001-02-28 | 2003-09-09 | Fujitsu Limited | Ferroelectric semiconductor memory device and a fabrication process thereof |
| US6853535B2 (en) * | 2002-07-03 | 2005-02-08 | Ramtron International Corporation | Method for producing crystallographically textured electrodes for textured PZT capacitors |
| US20050014653A1 (en) * | 2003-07-16 | 2005-01-20 | Superpower, Inc. | Methods for forming superconductor articles and XRD methods for characterizing same |
| WO2005010512A1 (en) * | 2003-07-22 | 2005-02-03 | X-Ray Optical Systems, Inc. | Method and system for x-ray diffraction measurements using an aligned source and detector rotating around a sample surface |
| US11527774B2 (en) | 2011-06-29 | 2022-12-13 | Space Charge, LLC | Electrochemical energy storage devices |
| US11996517B2 (en) | 2011-06-29 | 2024-05-28 | Space Charge, LLC | Electrochemical energy storage devices |
| US10601074B2 (en) | 2011-06-29 | 2020-03-24 | Space Charge, LLC | Rugged, gel-free, lithium-free, high energy density solid-state electrochemical energy storage devices |
| US9853325B2 (en) | 2011-06-29 | 2017-12-26 | Space Charge, LLC | Rugged, gel-free, lithium-free, high energy density solid-state electrochemical energy storage devices |
| EP3762989A4 (en) | 2018-03-07 | 2021-12-15 | Space Charge, LLC | THIN FILM SOLID STATE ENERGY STORAGE DEVICES |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3616446A (en) * | 1969-03-28 | 1971-10-26 | Ppg Industries Inc | Method of coating an electrode |
| US3711397A (en) * | 1970-11-02 | 1973-01-16 | Ppg Industries Inc | Electrode and process for making same |
| US3990957A (en) * | 1975-11-17 | 1976-11-09 | Ppg Industries, Inc. | Method of electrolysis |
| JPH05235264A (ja) * | 1992-02-19 | 1993-09-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
-
1993
- 1993-09-03 JP JP5242131A patent/JP2981091B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-19 US US08/156,953 patent/US5982034A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｓｃｉｅｎｃｅ ２５８（１９９２）ｐｐ．１７６６−１７６９ |
| Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｉｏｎｉｃｓ ４３（１９９０）ｐｐ．１７１−１７７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06224491A (ja) | 1994-08-12 |
| US5982034A (en) | 1999-11-09 |
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