JP6216808B2 - 強誘電体結晶膜及びその製造方法 - Google Patents
強誘電体結晶膜及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6216808B2 JP6216808B2 JP2016008633A JP2016008633A JP6216808B2 JP 6216808 B2 JP6216808 B2 JP 6216808B2 JP 2016008633 A JP2016008633 A JP 2016008633A JP 2016008633 A JP2016008633 A JP 2016008633A JP 6216808 B2 JP6216808 B2 JP 6216808B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- ferroelectric
- ferroelectric film
- crystal film
- oriented
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 195
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 46
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 59
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 39
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 37
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 11
- 229910004121 SrRuO Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 8
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims 8
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims 8
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 315
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 description 26
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 23
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 20
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 19
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 18
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 14
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 14
- 239000012700 ceramic precursor Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 8
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- WWZKQHOCKIZLMA-UHFFFAOYSA-N octanoic acid Chemical compound CCCCCCCC(O)=O WWZKQHOCKIZLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003087 TiOx Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- GONOPSZTUGRENK-UHFFFAOYSA-N benzyl(trichloro)silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)CC1=CC=CC=C1 GONOPSZTUGRENK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N n-hexanoic acid Natural products CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- -1 organic acid salt Chemical class 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229940005605 valeric acid Drugs 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
図12は、従来の強誘電体結晶膜の製造方法を説明するための断面図である。
4インチウエハなどの基板101上に(100)に配向したPt膜102を形成する。次いで、このPt膜102上にスパッタリング法によりPb(Zr,Ti)O3膜(以下、「PZT膜」という。)103をエピタキシャル成長させる。この際のスパッタ条件の一例は以下のとおりである。
装置 : RFマグネトロンスパッタリング装置
パワー : 1500W
ガス : Ar/O2
圧力 : 0.14Pa
温度 : 600℃
成膜速度 : 0.63nm/秒
成膜時間 : 53分
また、スパッタリングの際の温度が600℃と高温であるため、装置の真空チャンバーを長時間高温にするため、装置に負荷がかかる。
また、一般的にはエピタキシャル成長によって成膜されたPZT膜は、リーク電流密度が大きいため、耐電圧が低いことが知られている。
次に、他の従来の強誘電体結晶膜の製造方法について説明する(例えば特許文献1参照)。この他の従来の強誘電体結晶膜の製造方法は、図12に示すPZT結晶膜103を、スパッタリング法ではなく、スピンコート塗布法により形成するものである。詳細を以下に説明する。
また、本発明の一態様は、量産に適した成膜速度を有する強誘電体結晶膜の製造方法及び強誘電体結晶膜の製造装置を提供することを課題とする。
[1]基板上にスパッタリング法により形成され、所定の面に配向された強誘電体種結晶膜と、
前記強誘電体種結晶膜上に形成された強誘電体塗布焼結結晶膜と、
を具備し、
前記強誘電体塗布焼結結晶膜は、該強誘電体塗布焼結結晶膜の成分金属を全て或いは一部含む金属化合物と、その部分重縮合物(前駆体)を有機溶媒中に含有する溶液を塗布し、加熱して結晶化されたものであることを特徴とする強誘電体結晶膜。
前記強誘電体塗布焼結結晶膜は、前記所定の面と同じ面に配向されていることを特徴とする強誘電体結晶膜。
前記強誘電体種結晶膜及び前記強誘電体塗布焼結結晶膜それぞれは、Pb(Zr,Ti)O3膜または(Pb,A)(Zr,Ti)O3膜であり、Aは、Li、Na、K、Rb、Ca、Sr、Ba、Bi及びLaからなる群から選択される少なくとも1種からなることを特徴とする強誘電体結晶膜。
前記Pb(Zr,Ti)O3膜または(Pb,A)(Zr,Ti)O3膜は、Zr/Ti元素数比率が下記式(1)を満たすことを特徴とする強誘電体結晶膜。
60/40≧Zr/Ti≧40/60 ・・・(1)
前記Pb(Zr,Ti)O3膜の各元素数比率が下記式(2)を満たし、前記(Pb,A)(Zr,Ti)O3膜の各元素数比率が下記式(3)を満たすことを特徴とする強誘電体結晶膜。
Pb/(Zr+Ti)<1.06 ・・・(2)
(Pb+A)/(Zr+Ti)≦1.35 ・・・(3)
前記強誘電体種結晶膜は(001)に配向され、
前記強誘電体塗布焼結結晶膜は(001)に配向されることを特徴とする強誘電体結晶膜。
前記強誘電体種結晶膜は(111)に配向され、
前記強誘電体塗布焼結結晶膜は(111)に配向されることを特徴とする強誘電体結晶膜。
前記強誘電体種結晶膜上に該強誘電体種結晶膜の成分金属を全て或いは一部含む金属化合物と、その部分重縮合物を有機溶媒中に含有する溶液を塗布する方法により、非結晶性(アモルファス)前駆体膜として形成し、
前記強誘電体種結晶膜及び非結晶性前駆体膜を酸素雰囲気で加熱することにより、前記非結晶性前駆体膜を酸化して結晶化することで強誘電体塗布焼結結晶膜を形成することを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。
前記強誘電体塗布焼結結晶膜は、前記所定の面と同じ面に配向されていることを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。
前記強誘電体種結晶膜及び前記強誘電体塗布焼結結晶膜それぞれは、Pb(Zr,Ti)O3膜または(Pb,A)(Zr,Ti)O3膜であり、Aは、Li、Na、K、Rb、Ca、Sr、Ba、Bi及びLaからなる群から選択される少なくとも1種からなることを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。
前記Pb(Zr,Ti)O3膜または(Pb,A)(Zr,Ti)O3膜は、Zr/Ti元素数比率が下記式(1)を満たすことを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。
60/40≧Zr/Ti≧40/60 ・・・(1)
前記Pb(Zr,Ti)O3膜の各元素数比率が下記式(2)を満たし、前記(Pb,A)(Zr,Ti)O3膜の各元素数比率が下記式(3)を満たすことを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。
Pb/(Zr+Ti)<1.06 ・・・(2)
(Pb+A)/(Zr+Ti)≦1.35 ・・・(3)
前記強誘電体種結晶膜は(001)に配向され、
前記強誘電体塗布焼結結晶膜は(001)に配向されることを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。
前記強誘電体種結晶膜は(111)に配向され、
前記強誘電体塗布焼結結晶膜は(111)に配向されることを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。
前記強誘電体種結晶膜上にスピンコート塗布法により強誘電体材料を含むアモルファス膜を塗布形成する第2の装置と、
前記強誘電体種結晶膜及び前記アモルファス膜を酸素雰囲気で加熱することにより、前記アモルファス膜を酸化して結晶化することで強誘電体塗布焼結結晶膜を形成する第3の装置と、
を具備することを特徴とする強誘電体結晶膜の製造装置。
前記強誘電体塗布焼結結晶膜は、前記所定の面と同じ面に配向されていることを特徴とする強誘電体結晶膜の製造装置。
前記強誘電体種結晶膜及び前記強誘電体塗布焼結結晶膜それぞれは、Pb(Zr,Ti)O3膜または(Pb,A)(Zr,Ti)O3膜であり、Aは、Li、Na、K、Rb、Ca、Sr、Ba、Bi及びLaからなる群から選択される少なくとも1種からなることを特徴とする強誘電体結晶膜の製造装置。
前記Pb(Zr,Ti)O3膜または(Pb,A)(Zr,Ti)O3膜は、Zr/Ti元素数比率が下記式(1)を満たすことを特徴とする強誘電体結晶膜の製造装置。
60/40≧Zr/Ti≧40/60 ・・・(1)
前記Pb(Zr,Ti)O3膜の各元素数比率が下記式(2)を満たし、前記(Pb,A)(Zr,Ti)O3膜の各元素数比率が下記式(3)を満たすことを特徴とする強誘電体結晶膜の製造装置。
Pb/(Zr+Ti)<1.06 ・・・(2)
(Pb+A)/(Zr+Ti)≦1.35 ・・・(3)
前記強誘電体種結晶膜は(001)に配向され、
前記強誘電体塗布焼結結晶膜は(001)に配向されることを特徴とする強誘電体結晶膜の製造装置。
前記強誘電体種結晶膜は(111)に配向され、
前記強誘電体塗布焼結結晶膜は(111)に配向されることを特徴とする強誘電体結晶膜の製造装置。
また、本発明の一態様を適用することで、量産に適した成膜速度を有する強誘電体結晶膜の製造方法及び強誘電体結晶膜の製造装置を提供することができる。
詳細には、図2に示すロード/アンロード室23に装置外部からシリコンウエハ11を導入し、ロード/アンロード室23のシリコンウエハ11を、搬送室17を通ってストッカー16に搬送ロボット18によって搬送する。次いで、ストッカー16内のシリコンウエハ11を、搬送室17を通って電子ビーム蒸着装置21に搬送ロボット18によって搬送する。次に、電子ビーム蒸着装置21によってシリコンウエハ11上に酸化膜を成膜する。引き続き(100)に配向したPt膜を成膜して膜12を得る。次いで、電子ビーム蒸着装置21内のシリコンウエハ11を、搬送室17を通って第1のスパッタリング装置20に搬送ロボット18によって搬送する。次に、第1のスパッタリング装置20によってPt膜上に(100)配向したPt膜13aを成膜する。次いで、第1のスパッタリング装置20内のシリコンウエハ11を、搬送室17を通って第2のスパッタリング装置19に搬送ロボット18によって搬送する。次に第2のスパッタリング装置19によって(100)配向したPt膜13a上に(001)配向したSrRuO3膜13bを成膜する。
60/40≧Zr/Ti≧40/60 ・・・(1)
Pb/(Zr+Ti)<1.06 ・・・(2)
1≦Pb/(Zr+Ti)<1.06 ・・・(2')
(Pb+A)/(Zr+Ti)≦1.35 ・・・(3)
1≦(Pb+A)/(Zr+Ti)≦1.35 ・・・(3')
第3のスパッタリング装置22内の基板10を、搬送室17を通って受渡室24に搬送ロボット18によって搬送する。次いで、受渡室24の基板10を搬送ロボット25によってストッカー26に搬送する。
洗浄ノズルによって基板10上に洗浄液を供給しつつ基板10を回転させる。これにより、基板10の表面が洗浄される。次に、洗浄液の供給を停止し、基板10を回転させることで、基板10上の洗浄液を除去する。
次に、滴下ノズルによって基板10上にケミカル材料を滴下しつつ基板10を回転させる。これとともに、エッヂリンスノズルによって基板10表面の端部に洗浄液を滴下する。これにより、基板10上にはセラミックス前駆体膜が塗布される。基板表面の端部に洗浄液を滴下する理由は、基板10上にスピンコートにより膜を塗布すると基板10の端部の膜厚が基板10の中央より厚く形成されるので、基板10の端部の膜を洗浄液で除去しながら塗布するためである。従って、エッヂリンスノズルを基板10の端部から中央側に少しずつ移動させることで、洗浄液を滴下する位置を基板10の端部から中央側に少しずつ移動させることが好ましい。
この工程を以下に詳細に説明する。
排気機構によって基板10上に塗布された膜の表面上の空気を排気しながら、ホットプレートによって基板を例えば200〜250℃に加熱する。これにより、セラミックス前駆体膜中の水分等を除去する。
詳細には、排気系によってアニール装置30の仮焼成処理室内を真空排気した後に、ガス導入機構によって仮焼成処理室内を真空雰囲気中または窒素雰囲気または不活性ガス雰囲気で常圧とし、ランプヒータによって基板10上のセラミックス前駆体膜を所望の温度(例えば300℃〜600℃)に加熱することで仮焼成を行う。
詳細には、強誘電体種結晶膜14及びセラミックス前駆体膜であるアモルファス膜を酸素雰囲気で加熱する。これにより、アモルファス膜を酸化して結晶化することで強誘電体塗布焼結結晶膜15を形成することができる。なお、強誘電体種結晶膜14及びアモルファス膜を加圧酸素雰囲気で加熱してもよく、好ましくは4atm以上の加圧酸素雰囲気で加熱するとよい。これにより、より単一配向性が強い強誘電体結晶膜を得ることができる。
52/48>Zr/Ti≧40/60 ・・・(5)
60/40≧Zr/Ti>52/48 ・・・(6)
60/40≧Zr/Ti≧40/60 ・・・(4)
装置 : RFマグネトロンスパッタリング装置
パワー : 1500W
ガス : Ar/O2
圧力 : 0.14Pa
温度 : 600℃
成膜速度 : 0.63nm/秒
成膜時間 : 1.3分
図3に示すように、スピンコート塗布法によって形成したPZT結晶膜15であっても、(001)に優先配向しており、非常に良好な結晶性を有することが確認された。
ゾルゲル溶液は、金属アルコキシド等を加水分解、重合させ、コロイド状にしたものをアルコール等の有機溶媒溶液中に分散させたものである。主成分そのものがセラミックスの前駆体を形成している溶液を特にゾルゲル溶液と言う。
一方で、金属の有機酸塩を有機溶剤に溶解した溶液を一般にMOD溶液と呼ぶ。一般に、酢酸、オクチル酸、ヘキサン酸、吉草酸、カルボン酸、酪酸、トリフルオロ酸等が有機酸として用いられる。
また本発明の一態様のように、ゾルゲル溶液及びMOD溶液を混合して用いる場合も多く、その場合、主成分がどちらか等で呼び名が決定されている。
既述のように、本発明の一態様の場合、両者の混合からなる溶液を用いているが、大半がアルコキシドの重縮合物(セラミックスの前駆体)からなっていることから、成分金属を全て或いは一部含む金属化合物と、その部分重縮合物(前駆体)を有機溶媒中に含有する溶液のことを前駆体溶液と呼んでいる。
・使用溶液の組成比
第1層 : Pb/Bi/Zr/Ti/Nb=103/12/53/47/0
第2層 : Pb/Bi/Zr/Ti/Nb=103/0/53/47/0
第3層 : Pb/Bi/Zr/Ti/Nb=103/12/47/41/12
・塗布回数
第1層 : 3回
第2層 : 6回
第3層 : 1回
・膜厚
第1層 : 900nm
第2層 : 1800nm
第3層 : 300nm
・総処理時間(min)
第1層 : スピン 7.5 + RTA 2
第2層 : スピン 15 + RTA 10
第3層 : スピン 2.5 + RTA 3
・1回の塗布時間
第1層〜第3層 : 回転塗布1min+乾燥(ホットプレート250℃)0.5min+仮焼成(ホットプレート450℃)1min=2.5min
第1層 : RTAの昇温速度100℃/sec,O2圧力1atm,温度600℃,焼成時間1min
第2層 : RTAの昇温速度100℃/sec,O2圧力5atm,温度600℃,焼成時間10min
第3層 : RTAの昇温速度100℃/sec,O2圧力10atm,温度650℃,焼成時間3min
第1層 : 9.5min
第2層 : 25min
第3層 : 5.5min
図7のPE−ヒステリシスループによれば、非常に角形の良いヒステリシス特性が得られ、残留分極値がPr=〜28μmC/cm2であり、抗電圧Vc=〜15Vであることが確認された。
図8によれば、非常に耐圧の高いリーク電流密度特性を示し、破壊電圧が135Vであることが確認された。
[測定条件]
周波数 : 1kHz
Level : 1V
Bias : 0〜100V
一般的に圧電体のポーリングには温度、電圧、時間のパラメータにより、最適化することで、より高いd31定数を得ることが出来ている。ここでは評価の効率のために簡易的なポーリング条件による評価とした。
この様な条件下においてd31>80pm/Vの圧電特性を得たのは、良好と言える。
基板温度 : 600℃
成長圧力 : 0.3Pa
DC Power : 200W
スパッタガス : Ar
成膜時間 : 4min
装置 : RFマグネトロンスパッタリング装置
パワー : 1500W
ガス : Ar/O2
圧力 : 0.14Pa
温度 : 600℃
成膜速度 : 0.63nm/秒
成膜時間 : 1.3分
11 シリコンウエハ
12 膜
13a Pt膜
13b SrRuO3膜
14 強誘電体種結晶膜
15 強誘電体塗布焼結結晶膜
16 ストッカー
17 搬送室
18 搬送ロボット
19 第2のスパッタリング装置
20 第1のスパッタリング装置
21 電子ビーム蒸着装置
22 第3のスパッタリング装置
23 ロード/アンロード室
24 受渡室
25 搬送ロボット
26 ストッカー
27 アライナー
28 スピンコート室
29 アニール装置
30 アニール装置
31 冷却装置
32 加圧式ランプアニール装置
33 ロード/アンロード室
101 基板
102 Pt
103 PZT結晶膜
Claims (11)
- 基板上にエピタキシャル成長した第1強誘電体膜と、
前記第1強誘電体膜上にエピタキシャル成長した第2強誘電体膜と、
前記第2強誘電体膜上にエピタキシャル成長した第3強誘電体膜と、
を具備する強誘電体結晶膜であって、
前記基板は、
シリコンウェハと、
前記シリコンウェハ上に形成され、かつ(100)配向したPt膜と、
前記Pt膜上にエピタキシャル成長し、かつ(001)配向したSrRuO3膜と、
を有し、
前記第1強誘電体膜は、前記SrRuO3膜上にエピタキシャル成長し、かつ(001)配向し、
前記第2強誘電体膜は、(001)配向しており、
前記第1強誘電体膜は、前記Pb(Zr,Ti)O 3 膜であり、
前記第2強誘電体膜は、(Pb,Bi)(Zr,Ti)O 3 膜であり、
前記第3強誘電体膜は、(Pb,Bi)(Zr,Ti,Nb)O 3 膜であり、
前記第3強誘電体膜は、(001)配向しており、
前記Pb(Zr,Ti)O 3 膜または前記(Pb,Bi)(Zr,Ti)O 3 膜は、Zr/Ti元素数比率が下記式(1)を満たすことを特徴とする強誘電体結晶膜。
60/40≧Zr/Ti≧40/60 ・・・(1) - 請求項1において、
前記Pb(Zr,Ti)O3膜の各元素数比率が下記式(2)を満たし、前記(Pb,Bi)(Zr,Ti)O3膜の各元素数比率が下記式(3)を満たすことを特徴とする強誘電体結晶膜。
Pb/(Zr+Ti)<1.06 ・・・(2)
(Pb+Bi)/(Zr+Ti)≦1.35 ・・・(3) - 請求項1において、
前記第2強誘電体膜上にエピタキシャル成長した第4強誘電体膜を具備し、
前記第4強誘電体膜は、前記Pb(Zr,Ti)O3膜であり、
前記第4強誘電体膜は、(001)配向し、
前記第3強誘電体膜は、前記第2強誘電体膜上に前記第4強誘電体膜を介してエピタキシャル成長していることを特徴とする強誘電体結晶膜。 - 請求項3において、
前記第2強誘電体膜、前記第4強誘電体膜及び前記第3強誘電体膜からなる積層体の鉛過剰量は6%以下であることを特徴とする強誘電体結晶膜。 - 請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記第3強誘電体膜の組成比がZr/Ti/Nb=51/45/4であることを特徴とする強誘電体結晶膜。 - 基板上に第1強誘電体膜をスパッタリング法によりエピタキシャル成長させる第1工程と、
前記第1強誘電体膜上に第2強誘電体膜をエピタキシャル成長させる第2工程と、
前記第2強誘電体膜上に第3強誘電体膜をエピタキシャル成長させる第5工程と、を具備する強誘電体結晶膜の製造方法であって、
前記第2工程は、
前記第1強誘電体膜上に、該第1強誘電体膜の成分金属を全て或いは一部含む金属化合物と、その部分重縮合物を有機溶媒中に含有する第1溶液を塗布する方法により、第1非結晶性前駆体膜を形成する第3工程と、
前記第1非結晶性前駆体膜を酸素雰囲気で加熱することにより、前記第1非結晶性前駆体膜を酸化して結晶化することで前記第2強誘電体膜を形成する第4工程と、
を有し、
前記基板は、
シリコンウェハと、
前記シリコンウェハ上に形成され、かつ(100)配向したPt膜と、
前記Pt膜上にエピタキシャル成長し、かつ(001)配向したSrRuO3膜と、
を有し、
前記第1工程では、前記SrRuO3膜上に、(001)配向した前記第1強誘電体膜をエピタキシャル成長させ、
前記第2工程では、前記第1強誘電体膜上に、(001)配向した前記第2強誘電体膜をエピタキシャル成長させ、
前記第5工程は、
前記第2強誘電体膜上に、前記第1強誘電体膜の成分金属を全て或いは一部含む金属化合物と、その部分重縮合物を有機溶媒中に含有する第2溶液を塗布する方法により、第2非結晶性前駆体膜を形成する第6工程と、
前記第2非結晶性前駆体膜を酸素雰囲気で加熱することにより、前記第2非結晶性前駆体膜を酸化して結晶化することで前記第3強誘電体膜を形成する第7工程と、
を有し、
前記第1強誘電体膜は、前記Pb(Zr,Ti)O 3 膜であり、
前記第2強誘電体膜は、(Pb,Bi)(Zr,Ti)O 3 膜であり、
前記第3強誘電体膜は、(Pb,Bi)(Zr,Ti,Nb)O 3 膜であり、
前記第5工程では、前記第2強誘電体膜上に、(001)配向した前記第3強誘電体膜をエピタキシャル成長させ、
前記Pb(Zr,Ti)O 3 膜または前記(Pb,Bi)(Zr,Ti)O 3 膜は、Zr/Ti元素数比率が下記式(1)を満たすことを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。
60/40≧Zr/Ti≧40/60 ・・・(1) - 請求項6において、
前記Pb(Zr,Ti)O3膜の各元素数比率が下記式(2)を満たし、前記(Pb,Bi)(Zr,Ti)O3膜の各元素数比率が下記式(3)を満たすことを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。
Pb/(Zr+Ti)<1.06 ・・・(2)
(Pb+Bi)/(Zr+Ti)≦1.35 ・・・(3) - 請求項6において、
前記第2強誘電体膜上に第4強誘電体膜をエピタキシャル成長させる第8工程を具備し、
前記第8工程は、
前記第2強誘電体膜上に、前記第1強誘電体膜の成分金属を全て或いは一部含む金属化合物と、その部分重縮合物を有機溶媒中に含有する第3溶液を塗布する方法により、第3非結晶性前駆体膜を形成する第9工程と、
前記第3非結晶性前駆体膜を酸素雰囲気で加熱することにより、前記第3非結晶性前駆体膜を酸化して結晶化することで前記第4強誘電体膜を形成する第10工程と、
を有し、
前記第4強誘電体膜は、前記Pb(Zr,Ti)O3膜であり、
前記第8工程では、前記第2強誘電体膜上に、(001)配向した前記第4強誘電体膜をエピタキシャル成長させ、
前記第5工程では、前記第2強誘電体膜上に前記第4強誘電体膜を介して前記第3強誘電体膜をエピタキシャル成長させることを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。 - 請求項8において、
前記第2強誘電体膜、前記第4強誘電体膜及び前記第3強誘電体膜からなる積層体の鉛過剰量は6%以下であることを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。 - 請求項8または9において、
前記第1溶液の組成比がPb/Bi/Zr/Ti=103/12/53/47であり、
前記第2溶液の組成比がPb/Bi/Zr/Ti/Nb=103/12/47/41/12であり、
前記第3溶液の組成比がPb/Zr/Ti=103/53/47であることを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。 - 請求項6乃至10のいずれか一項において、
前記第3強誘電体膜の組成比がZr/Ti/Nb=51/45/4であることを特徴とする強誘電体結晶膜の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016008633A JP6216808B2 (ja) | 2016-01-20 | 2016-01-20 | 強誘電体結晶膜及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016008633A JP6216808B2 (ja) | 2016-01-20 | 2016-01-20 | 強誘電体結晶膜及びその製造方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012127046A Division JP5930852B2 (ja) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | 強誘電体結晶膜の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016066822A JP2016066822A (ja) | 2016-04-28 |
JP6216808B2 true JP6216808B2 (ja) | 2017-10-18 |
Family
ID=55805685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016008633A Active JP6216808B2 (ja) | 2016-01-20 | 2016-01-20 | 強誘電体結晶膜及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6216808B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102399957B1 (ko) * | 2021-01-25 | 2022-05-19 | 강원대학교산학협력단 | 강유전체 박막의 제조방법 및 이에 의해 제조된 강유전체 박막 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3047316B2 (ja) * | 1994-11-11 | 2000-05-29 | 富士ゼロックス株式会社 | エピタキシャル強誘電体薄膜素子およびその作製方法 |
JP3482883B2 (ja) * | 1998-08-24 | 2004-01-06 | 株式会社村田製作所 | 強誘電体薄膜素子およびその製造方法 |
JP2000077616A (ja) * | 1998-09-03 | 2000-03-14 | Hitachi Ltd | 誘電体素子およびその製造方法並びに半導体装置 |
US20030030967A1 (en) * | 1998-09-03 | 2003-02-13 | Toshihide Nabatame | Dielectric capacitor and production process and semiconductor device |
JP4265042B2 (ja) * | 1999-08-30 | 2009-05-20 | ヤマハ株式会社 | キャパシタ |
JP4042276B2 (ja) * | 1999-11-09 | 2008-02-06 | 三菱マテリアル株式会社 | Pb系ペロブスカイト型金属酸化物薄膜の形成方法 |
JP4717344B2 (ja) * | 2003-12-10 | 2011-07-06 | キヤノン株式会社 | 誘電体薄膜素子、圧電アクチュエータおよび液体吐出ヘッド |
JP4189504B2 (ja) * | 2004-02-27 | 2008-12-03 | キヤノン株式会社 | 圧電体薄膜の製造方法 |
CN100533798C (zh) * | 2004-02-27 | 2009-08-26 | 佳能株式会社 | 压电薄膜制造方法 |
JP5007528B2 (ja) * | 2006-06-12 | 2012-08-22 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電素子の製造方法 |
JP5568913B2 (ja) * | 2009-07-24 | 2014-08-13 | 株式会社ユーテック | Pzt膜の製造方法及び水蒸気加熱装置 |
-
2016
- 2016-01-20 JP JP2016008633A patent/JP6216808B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016066822A (ja) | 2016-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5930852B2 (ja) | 強誘電体結晶膜の製造方法 | |
KR100442543B1 (ko) | 층진초격자재료의박막층제조방법및이박막층을갖는전자소자 | |
JP6596634B2 (ja) | 強誘電体セラミックス、電子部品及び強誘電体セラミックスの製造方法 | |
TWI755444B (zh) | 膜構造體及其製造方法 | |
US20170158571A1 (en) | Ferroelectric ceramics and manufacturing method of same | |
Suzuki et al. | Orientation control and electrical properties of PZT/LNO capacitor through chemical solution deposition | |
US9976219B2 (en) | Electrode, ferroelectric ceramics and manufacturing method thereof | |
JP4036707B2 (ja) | 誘電体素子および誘電体素子の製造方法 | |
JP6347085B2 (ja) | 強誘電体膜及びその製造方法 | |
TWI755445B (zh) | 膜構造體及其製造方法 | |
JP6216808B2 (ja) | 強誘電体結晶膜及びその製造方法 | |
JP6149222B2 (ja) | 強誘電体膜の製造装置及び強誘電体膜の製造方法 | |
JPH0585704A (ja) | 強誘電体薄膜の製造方法 | |
JP3366212B2 (ja) | 強誘電体薄膜素子の製造方法、強誘電体薄膜素子及び強誘電体メモリ装置 | |
JP2001053224A (ja) | 薄膜キャパシタおよびその製造方法 | |
JP2009280416A (ja) | 誘電体薄膜の製造方法及び薄膜電子部品 | |
WO2017002738A1 (ja) | 強誘電体セラミックス及びその製造方法 | |
JP4075120B2 (ja) | 強誘電体薄膜の製造方法 | |
JP5866593B2 (ja) | 強誘電体膜、成膜方法及び強誘電体膜の製造方法 | |
US10770645B2 (en) | Oriented piezoelectric film, method for producing the oriented piezoelectric film, and liquid dispensing head | |
US20220158073A1 (en) | Method for manufacturing piezoelectric film, piezoelectric film, and piezoelectric element | |
US9248589B2 (en) | Method for manufacturing ferroelectric film | |
JP2017228760A (ja) | 圧電体基板及びその製造方法、ならびに液体吐出ヘッド | |
JP2004063750A (ja) | 配向性強誘電体薄膜素子 | |
KR20150113392A (ko) | 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물 박막의 제조 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160219 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160219 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170120 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170131 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20170427 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170619 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170829 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170925 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6216808 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |