JPH07309626A - ジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法 - Google Patents
ジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法Info
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- JPH07309626A JPH07309626A JP32474094A JP32474094A JPH07309626A JP H07309626 A JPH07309626 A JP H07309626A JP 32474094 A JP32474094 A JP 32474094A JP 32474094 A JP32474094 A JP 32474094A JP H07309626 A JPH07309626 A JP H07309626A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ゾル−ゲル法によるＰＺＴ薄膜の製造方法に
おいて、取扱いが容易で安定性が高い原料ゾル溶液の出
発原材料を見いだすとともに、ＰＺＴ薄膜の結晶配向性
を制御することを目的とする。 【構成】 （１１１）軸方向に配向した白金基板上に、
酢酸鉛、テトライソプロポキシチタン及びテトラプロポ
キシジルコニウムを２−メトキシエタノールに溶解して
なる原料ゾル溶液を塗布し所定の乾燥温度にて乾燥させ
た後、熱処理を施してＰＺＴ薄膜を得る。ここでＰＺＴ
薄膜は、乾燥温度が１５０℃〜２５０℃の場合、（１０
０）軸方向に配向し、２５０℃〜３５０℃の場合、特定
な配向性を有さず、３５０℃〜４５０℃の場合、（１１
１）軸方向に配向する。このとき、白金基板の表面ラフ
ネスを１０ｎｍ以下、原料ゾル溶液の濃度を０．２５ｍ
ｏｌ／ｌ以下とすることにより、より強く配向性を持た
せることができる。
おいて、取扱いが容易で安定性が高い原料ゾル溶液の出
発原材料を見いだすとともに、ＰＺＴ薄膜の結晶配向性
を制御することを目的とする。 【構成】 （１１１）軸方向に配向した白金基板上に、
酢酸鉛、テトライソプロポキシチタン及びテトラプロポ
キシジルコニウムを２−メトキシエタノールに溶解して
なる原料ゾル溶液を塗布し所定の乾燥温度にて乾燥させ
た後、熱処理を施してＰＺＴ薄膜を得る。ここでＰＺＴ
薄膜は、乾燥温度が１５０℃〜２５０℃の場合、（１０
０）軸方向に配向し、２５０℃〜３５０℃の場合、特定
な配向性を有さず、３５０℃〜４５０℃の場合、（１１
１）軸方向に配向する。このとき、白金基板の表面ラフ
ネスを１０ｎｍ以下、原料ゾル溶液の濃度を０．２５ｍ
ｏｌ／ｌ以下とすることにより、より強く配向性を持た
せることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子、光スイッ
チ、キャパシタ、不揮発性メモリ等に用いられるジルコ
ン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法に関し、特にその結晶配
向性の制御に関する。
チ、キャパシタ、不揮発性メモリ等に用いられるジルコ
ン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法に関し、特にその結晶配
向性の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】強誘電体薄膜であるジルコン酸チタン酸
鉛薄膜（以下、ジルコン酸チタン酸鉛を「ＰＺＴ」と称
する。）は、強誘電体薄膜を用いる素子、例えば、圧電
素子、光スイッチ、キャパシタ、不揮発性メモリ等に用
いられる。
鉛薄膜（以下、ジルコン酸チタン酸鉛を「ＰＺＴ」と称
する。）は、強誘電体薄膜を用いる素子、例えば、圧電
素子、光スイッチ、キャパシタ、不揮発性メモリ等に用
いられる。
【０００３】このようなＰＺＴ薄膜を成膜する方法とし
ては、（イ）スパッタリングによる方法、（ロ）金属有
機化合物等を原料とした化学的気相成長法であるＭＯ−
ＣＶＤ法、（ハ）相当する金属有機化合物等を有機溶媒
に溶解して作製された原料ゾル溶液を基板上に塗布して
乾燥させた後、熱処理して結晶化させるゾル−ゲル法等
が知られている。
ては、（イ）スパッタリングによる方法、（ロ）金属有
機化合物等を原料とした化学的気相成長法であるＭＯ−
ＣＶＤ法、（ハ）相当する金属有機化合物等を有機溶媒
に溶解して作製された原料ゾル溶液を基板上に塗布して
乾燥させた後、熱処理して結晶化させるゾル−ゲル法等
が知られている。
【０００４】このようなＰＺＴ薄膜を成膜する方法の中
でも、ゾル−ゲル法は、膜の特性が出発原材料の種類に
強く依存してしまう反面、低温でしかも簡便に所望の薄
膜を成膜することができる方法として特に注目されてい
る。
でも、ゾル−ゲル法は、膜の特性が出発原材料の種類に
強く依存してしまう反面、低温でしかも簡便に所望の薄
膜を成膜することができる方法として特に注目されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＰＺＴ薄膜を所望の素
子等に組み込み機能させる場合、通常、ＰＺＴ薄膜の分
極反転現象が利用される。しかし、この分極反転は歪を
伴うため、分極反転を繰り返すと膜疲労が生じて、残留
分極値の減少やリーク電流値の増大等の好ましからぬ現
象が生じてしまうという問題がある。
子等に組み込み機能させる場合、通常、ＰＺＴ薄膜の分
極反転現象が利用される。しかし、この分極反転は歪を
伴うため、分極反転を繰り返すと膜疲労が生じて、残留
分極値の減少やリーク電流値の増大等の好ましからぬ現
象が生じてしまうという問題がある。
【０００６】その解決策の一つとして、分極反転に伴う
歪を抑えるために、ＰＺＴ薄膜を分極方向へ配向成長さ
せる方法が検討されている。しかし、この配向膜成長に
関する報告は、スパッタリング法やＭＯ−ＣＶＤ法によ
って成膜されたＰＺＴ薄膜に関する報告はいくつか出さ
れているが、ゾル−ゲル法による報告は少なく、特に、
原料ゾル溶液の出発原材料と配向成長との関係や、ＰＺ
Ｔ薄膜を成長させる際に用いられる下地基板の表面粗度
と配向成長との関係や、原料ゾル溶液の濃度と配向成長
との関係について、明確に示した報告に至っては、未だ
報告されていない。
歪を抑えるために、ＰＺＴ薄膜を分極方向へ配向成長さ
せる方法が検討されている。しかし、この配向膜成長に
関する報告は、スパッタリング法やＭＯ−ＣＶＤ法によ
って成膜されたＰＺＴ薄膜に関する報告はいくつか出さ
れているが、ゾル−ゲル法による報告は少なく、特に、
原料ゾル溶液の出発原材料と配向成長との関係や、ＰＺ
Ｔ薄膜を成長させる際に用いられる下地基板の表面粗度
と配向成長との関係や、原料ゾル溶液の濃度と配向成長
との関係について、明確に示した報告に至っては、未だ
報告されていない。
【０００７】また、ゾル−ゲル法でＰＺＴ薄膜を成膜す
る場合、原料ゾル溶液の溶媒として酢酸が用いられるこ
とがある。しかし、酢酸は揮発性が高いため安定性が悪
く、沈澱物が生じて組成が変化してしまうという問題が
あった。
る場合、原料ゾル溶液の溶媒として酢酸が用いられるこ
とがある。しかし、酢酸は揮発性が高いため安定性が悪
く、沈澱物が生じて組成が変化してしまうという問題が
あった。
【０００８】そこで本発明は、従来のこのような実情に
鑑みて提案されたものであり、ゾル−ゲル法によってＰ
ＺＴ薄膜を成膜するに際して、原料ゾル溶液の出発原材
料として、取扱いが容易で安定性が高く組成が変化する
ことのない材料を見いだすとともに、このような原料ゾ
ル溶液を用いてＰＺＴ薄膜の結晶配向性を制御し特定軸
方向へ配向成長させる方法を提供することを目的とす
る。
鑑みて提案されたものであり、ゾル−ゲル法によってＰ
ＺＴ薄膜を成膜するに際して、原料ゾル溶液の出発原材
料として、取扱いが容易で安定性が高く組成が変化する
ことのない材料を見いだすとともに、このような原料ゾ
ル溶液を用いてＰＺＴ薄膜の結晶配向性を制御し特定軸
方向へ配向成長させる方法を提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに完成された本発明のＰＺＴ薄膜の製造方法は、（１
１１）軸方向に配向した白金基板上に、酢酸鉛、テトラ
イソプロポキシチタン、テトラプロポキシジルコニウム
を２−メトキシエタノールに溶解してなる原料ゾル溶液
を塗布した後、１５０℃〜４５０℃で乾燥し、その後、
５５０℃〜７５０℃で熱処理して結晶化するものであ
る。
めに完成された本発明のＰＺＴ薄膜の製造方法は、（１
１１）軸方向に配向した白金基板上に、酢酸鉛、テトラ
イソプロポキシチタン、テトラプロポキシジルコニウム
を２−メトキシエタノールに溶解してなる原料ゾル溶液
を塗布した後、１５０℃〜４５０℃で乾燥し、その後、
５５０℃〜７５０℃で熱処理して結晶化するものであ
る。
【００１０】上記（１１１）軸方向に配向した白金基板
としては、（１１１）軸方向に配向した白金そのものを
基板としても、任意の基板上に（１１１）軸方向に配向
した白金薄膜を成膜したものを基板としてもよい。
としては、（１１１）軸方向に配向した白金そのものを
基板としても、任意の基板上に（１１１）軸方向に配向
した白金薄膜を成膜したものを基板としてもよい。
【００１１】ここで、基板に白金を用いたのは、ＰＺＴ
薄膜の下地基板は、高温でもＰＺＴと反応しないこと
と、電導性が大きく下部電極として利用できることが必
要であり、白金はこの条件に非常によく適しているから
である。
薄膜の下地基板は、高温でもＰＺＴと反応しないこと
と、電導性が大きく下部電極として利用できることが必
要であり、白金はこの条件に非常によく適しているから
である。
【００１２】なお、上記製造方法において、キャパシタ
や不揮発性メモリ等の省電力駆動が望まれる素子に用い
るＰＺＴ薄膜を成膜する場合は、ＰＺＴ薄膜の膜厚は薄
い方が良く、具体的には３００ｎｍ以下の膜厚であるこ
とが好ましい。ただし、省電力駆動の点ではなるべく薄
い方が良いが、あまり薄いと均一な膜を成膜するのが困
難なため、１００ｎｍ以上の膜厚であることが好まし
い。したがって、ＰＺＴ薄膜の膜厚は、１００ｎｍ〜３
００ｎｍであることが好ましい。
や不揮発性メモリ等の省電力駆動が望まれる素子に用い
るＰＺＴ薄膜を成膜する場合は、ＰＺＴ薄膜の膜厚は薄
い方が良く、具体的には３００ｎｍ以下の膜厚であるこ
とが好ましい。ただし、省電力駆動の点ではなるべく薄
い方が良いが、あまり薄いと均一な膜を成膜するのが困
難なため、１００ｎｍ以上の膜厚であることが好まし
い。したがって、ＰＺＴ薄膜の膜厚は、１００ｎｍ〜３
００ｎｍであることが好ましい。
【００１３】上記製造方法において、乾燥温度が１５０
℃〜２５０℃の場合、ＰＺＴ薄膜は、（１００）軸方向
に配向されたペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜となる。ま
た、乾燥温度が２５０℃〜３５０℃の場合、ＰＺＴ薄膜
は、特定な配向性を有していないペロブスカイト型ＰＺ
Ｔ薄膜となる。また、乾燥温度が３５０℃〜４５０℃の
場合、ＰＺＴ薄膜は、（１１１）軸方向に配向されたペ
ロブスカイト型ＰＺＴ薄膜となる。
℃〜２５０℃の場合、ＰＺＴ薄膜は、（１００）軸方向
に配向されたペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜となる。ま
た、乾燥温度が２５０℃〜３５０℃の場合、ＰＺＴ薄膜
は、特定な配向性を有していないペロブスカイト型ＰＺ
Ｔ薄膜となる。また、乾燥温度が３５０℃〜４５０℃の
場合、ＰＺＴ薄膜は、（１１１）軸方向に配向されたペ
ロブスカイト型ＰＺＴ薄膜となる。
【００１４】なお、上記製造方法において、乾燥温度を
１５０℃〜４５０℃としたのは、乾燥温度が１５０℃未
満の場合は、乾燥が不十分となってしまうため好ましく
なく、乾燥温度が４５０℃を越える場合は、乾燥温度が
結晶化のための熱処理温度に近くなるため好ましくない
からである。また、熱処理温度を７５０℃以下としたの
は、結晶化のための熱処理温度が７５０℃を越える場合
は、ＰＺＴ中の鉛成分が蒸発しやすくなり、ＰＺＴ薄膜
の組成が変動しやすく好ましくないからである。
１５０℃〜４５０℃としたのは、乾燥温度が１５０℃未
満の場合は、乾燥が不十分となってしまうため好ましく
なく、乾燥温度が４５０℃を越える場合は、乾燥温度が
結晶化のための熱処理温度に近くなるため好ましくない
からである。また、熱処理温度を７５０℃以下としたの
は、結晶化のための熱処理温度が７５０℃を越える場合
は、ＰＺＴ中の鉛成分が蒸発しやすくなり、ＰＺＴ薄膜
の組成が変動しやすく好ましくないからである。
【００１５】また、上記ＰＺＴ薄膜の配向性は、下地と
なる白金基板の表面粗さの平均である表面ラフネスにも
依存しており、表面ラフネスの値が小さいほど、すなわ
ち白金基板の表面が滑らかなほど、配向性が強く現れる
傾向にある。具体的には、白金基板の表面ラフネスを１
０ｎｍ以下とすることにより、より強く配向したＰＺＴ
薄膜を得ることができる。
なる白金基板の表面粗さの平均である表面ラフネスにも
依存しており、表面ラフネスの値が小さいほど、すなわ
ち白金基板の表面が滑らかなほど、配向性が強く現れる
傾向にある。具体的には、白金基板の表面ラフネスを１
０ｎｍ以下とすることにより、より強く配向したＰＺＴ
薄膜を得ることができる。
【００１６】また、上記ＰＺＴ薄膜の配向性は、原料ゾ
ル溶液の濃度にも依存しており、原料ゾル溶液の濃度が
薄いほど、配向性が強く現れる傾向にある。具体的に
は、原料ゾル溶液の濃度を０．２５ｍｏｌ／ｌ以下とす
ることにより、より強く配向したＰＺＴ薄膜を得ること
ができる。
ル溶液の濃度にも依存しており、原料ゾル溶液の濃度が
薄いほど、配向性が強く現れる傾向にある。具体的に
は、原料ゾル溶液の濃度を０．２５ｍｏｌ／ｌ以下とす
ることにより、より強く配向したＰＺＴ薄膜を得ること
ができる。
【００１７】
【作用】本発明によれば、ＰＺＴ薄膜の結晶配向性を制
御し、特定軸方向へ配向成長させることができる。
御し、特定軸方向へ配向成長させることができる。
【００１８】具体的には、原料ゾル溶液の乾燥温度が１
５０℃〜２５０℃の場合、ＰＺＴ薄膜は、（１００）軸
方向に配向されたペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜となる。
また、乾燥温度が２５０℃〜３５０℃の場合、ＰＺＴ薄
膜は、特定な配向性を有していないペロブスカイト型Ｐ
ＺＴ薄膜となる。また、乾燥温度が３５０℃〜４５０℃
の場合、ＰＺＴ薄膜は、（１１１）軸方向に配向された
ペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜となる。
５０℃〜２５０℃の場合、ＰＺＴ薄膜は、（１００）軸
方向に配向されたペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜となる。
また、乾燥温度が２５０℃〜３５０℃の場合、ＰＺＴ薄
膜は、特定な配向性を有していないペロブスカイト型Ｐ
ＺＴ薄膜となる。また、乾燥温度が３５０℃〜４５０℃
の場合、ＰＺＴ薄膜は、（１１１）軸方向に配向された
ペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜となる。
【００１９】さらには、下地となる白金基板の表面ラフ
ネスや原料ゾル溶液の濃度を変えることによっても、Ｐ
ＺＴ薄膜の結晶配向性を制御することができる。具体的
には、下地となる白金基板の表面ラフネスの値が小さい
ほど、あるいは原料ゾル溶液の濃度が薄いほど配向性が
強く現れる傾向にある。
ネスや原料ゾル溶液の濃度を変えることによっても、Ｐ
ＺＴ薄膜の結晶配向性を制御することができる。具体的
には、下地となる白金基板の表面ラフネスの値が小さい
ほど、あるいは原料ゾル溶液の濃度が薄いほど配向性が
強く現れる傾向にある。
【００２０】また、原料ゾル溶液の溶媒である２−メト
キシエタノールは、揮発性が低く安定性が高いため、取
扱いが容易で、組成が安定したものとなる。
キシエタノールは、揮発性が低く安定性が高いため、取
扱いが容易で、組成が安定したものとなる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。た
だし、以下の実施例において、配向性の同定はＡＳＴＭ
カードを用いて行った。
だし、以下の実施例において、配向性の同定はＡＳＴＭ
カードを用いて行った。
【００２２】実施例１ 本実施例では、基板として、シリコンの（１００）面ウ
エハー上に（１１１）軸方向に配向した白金薄膜を成膜
したものを用いた。そして、この白金薄膜上に、酢酸鉛
とテトライソプロポキシチタンとテトラプロポキシジル
コニウムを、２−メトキシエタノールに溶解してなる原
料ゾル溶液を塗布した。そして、２００℃の温度で１５
分乾燥させた後、６５０℃の温度で１時間かけて結晶化
させてＰＺＴ薄膜を成膜した。なお、ＰＺＴ薄膜の膜厚
は、３００ｎｍとした。
エハー上に（１１１）軸方向に配向した白金薄膜を成膜
したものを用いた。そして、この白金薄膜上に、酢酸鉛
とテトライソプロポキシチタンとテトラプロポキシジル
コニウムを、２−メトキシエタノールに溶解してなる原
料ゾル溶液を塗布した。そして、２００℃の温度で１５
分乾燥させた後、６５０℃の温度で１時間かけて結晶化
させてＰＺＴ薄膜を成膜した。なお、ＰＺＴ薄膜の膜厚
は、３００ｎｍとした。
【００２３】本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜のＸ線回
折パターンを図１に示す。図１に示す回折パターンか
ら、本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜は、（１００）軸
方向に優先的に配向していることが分かる。
折パターンを図１に示す。図１に示す回折パターンか
ら、本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜は、（１００）軸
方向に優先的に配向していることが分かる。
【００２４】実施例２ 本実施例では、基板として、シリコンの（１００）面ウ
エハー上に（１１１）軸方向に配向した白金薄膜を成膜
したものを用いた。そして、この白金薄膜上に、酢酸鉛
とテトライソプロポキシチタンとテトラプロポキシジル
コニウムを、２−メトキシエタノールに溶解してなる原
料ゾル溶液を塗布した。そして、３００℃の温度で１５
分乾燥させた後、６５０℃の温度で１時間かけて結晶化
させてＰＺＴ薄膜を成膜した。なお、ＰＺＴ薄膜の膜厚
は、３００ｎｍとした。
エハー上に（１１１）軸方向に配向した白金薄膜を成膜
したものを用いた。そして、この白金薄膜上に、酢酸鉛
とテトライソプロポキシチタンとテトラプロポキシジル
コニウムを、２−メトキシエタノールに溶解してなる原
料ゾル溶液を塗布した。そして、３００℃の温度で１５
分乾燥させた後、６５０℃の温度で１時間かけて結晶化
させてＰＺＴ薄膜を成膜した。なお、ＰＺＴ薄膜の膜厚
は、３００ｎｍとした。
【００２５】本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜のＸ線回
折パターンを図２に示す。図２示す回折パターンから、
本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜は、特定な配向性を有
していないことが分かる。
折パターンを図２に示す。図２示す回折パターンから、
本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜は、特定な配向性を有
していないことが分かる。
【００２６】実施例３ 本実施例では、基板として、シリコンの（１００）面ウ
エハー上に（１１１）軸方向に配向した白金薄膜を成膜
したものを用いた。そして、この白金薄膜上に、酢酸鉛
とテトライソプロポキシチタンとテトラプロポキシジル
コニウムを、２−メトキシエタノールに溶解してなる原
料ゾル溶液を塗布した。そして、４００℃の温度で１５
分乾燥させた後、６５０℃の温度で１時間かけて結晶化
させてＰＺＴ薄膜を成膜した。なお、ＰＺＴ薄膜の膜厚
は、３００ｎｍとした。
エハー上に（１１１）軸方向に配向した白金薄膜を成膜
したものを用いた。そして、この白金薄膜上に、酢酸鉛
とテトライソプロポキシチタンとテトラプロポキシジル
コニウムを、２−メトキシエタノールに溶解してなる原
料ゾル溶液を塗布した。そして、４００℃の温度で１５
分乾燥させた後、６５０℃の温度で１時間かけて結晶化
させてＰＺＴ薄膜を成膜した。なお、ＰＺＴ薄膜の膜厚
は、３００ｎｍとした。
【００２７】本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜のＸ線回
折パターンを図３に示す。図３に示す回折パターンか
ら、本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜は、（１１１）軸
方向に優先的に配向していることが分かる。
折パターンを図３に示す。図３に示す回折パターンか
ら、本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜は、（１１１）軸
方向に優先的に配向していることが分かる。
【００２８】実施例４ 本実施例では、先ず、下地電極として、シリコンの（１
００）面ウエハー上に、（１１１）軸方向に配向した白
金薄膜を成膜した。ここで、白金薄膜は、デポレートを
０．１ｎｍ／秒以下に設定した電子ビーム蒸着にて、膜
厚が１００ｎｍとなるように成膜した。そして、このよ
うに成膜した白金薄膜の表面を走査トンネル顕微鏡（以
下、「ＳＴＭ」という。）で観察したところ、この白金
薄膜の表面ラフネスは１０ｎｍ以下であった。ここで、
ＳＴＭで観察された白金薄膜の表面状態を示す表面ＳＴ
Ｍ像は図４に示す通りである。
００）面ウエハー上に、（１１１）軸方向に配向した白
金薄膜を成膜した。ここで、白金薄膜は、デポレートを
０．１ｎｍ／秒以下に設定した電子ビーム蒸着にて、膜
厚が１００ｎｍとなるように成膜した。そして、このよ
うに成膜した白金薄膜の表面を走査トンネル顕微鏡（以
下、「ＳＴＭ」という。）で観察したところ、この白金
薄膜の表面ラフネスは１０ｎｍ以下であった。ここで、
ＳＴＭで観察された白金薄膜の表面状態を示す表面ＳＴ
Ｍ像は図４に示す通りである。
【００２９】次に、酢酸鉛三水和物、テトライソプロポ
キシチタン及びテトラプロポキシジルコニウムを溶媒に
溶解してなる原料ゾル溶液を、上記白金薄膜上に塗布し
た。ここで原料ゾル溶液は、Ｐｂ、Ｚｒ及びＴｉのモル
比が、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０：０．５３：０．４７
となるように調整するとともに、溶媒に２−メトキシエ
タノールを用いて、原料ゾル溶液の濃度が０．２ｍｏｌ
／ｌとなるように調整した。そして、原料ゾル溶液は、
この原料ゾル溶液から作製されるＰＺＴ薄膜の膜厚が３
００ｎｍとなるように白金薄膜上に塗布した。
キシチタン及びテトラプロポキシジルコニウムを溶媒に
溶解してなる原料ゾル溶液を、上記白金薄膜上に塗布し
た。ここで原料ゾル溶液は、Ｐｂ、Ｚｒ及びＴｉのモル
比が、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０：０．５３：０．４７
となるように調整するとともに、溶媒に２−メトキシエ
タノールを用いて、原料ゾル溶液の濃度が０．２ｍｏｌ
／ｌとなるように調整した。そして、原料ゾル溶液は、
この原料ゾル溶液から作製されるＰＺＴ薄膜の膜厚が３
００ｎｍとなるように白金薄膜上に塗布した。
【００３０】次に、白金薄膜上に塗布された原料ゾル溶
液を、２００℃にて１５分乾燥させた後、酸素雰囲気中
で６５０℃で１時間かけて熱処理を行って結晶化させ
た。
液を、２００℃にて１５分乾燥させた後、酸素雰囲気中
で６５０℃で１時間かけて熱処理を行って結晶化させ
た。
【００３１】以上の処理により、表面ラフネスが１０ｎ
ｍ以下の白金薄膜上に成膜された、膜厚３００ｎｍのＰ
ＺＴ薄膜が得られた。
ｍ以下の白金薄膜上に成膜された、膜厚３００ｎｍのＰ
ＺＴ薄膜が得られた。
【００３２】本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜のＸ線回
折パターンを図５に示す。図５に示す回折パターンか
ら、本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜は、（１００）軸
方向に非常に強く配向していることが分かる。
折パターンを図５に示す。図５に示す回折パターンか
ら、本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜は、（１００）軸
方向に非常に強く配向していることが分かる。
【００３３】実施例５ 本実施例では、先ず、下地電極として、シリコンの（１
００）面ウエハー上に、（１１１）軸方向に配向した白
金薄膜を成膜した。ここで、白金薄膜は、デポレートを
０．１ｎｍ／秒以下に設定した電子ビーム蒸着にて、膜
厚が１００ｎｍとなるように成膜した。そして、このよ
うに成膜した白金薄膜の表面をＳＴＭで観察したとこ
ろ、この白金薄膜の表面ラフネスは１０ｎｍ以下であっ
た。ここで、ＳＴＭで観察された白金薄膜の表面状態を
示す表面ＳＴＭ像は、実施例４の場合と同様であり、図
４に示す通りである。
００）面ウエハー上に、（１１１）軸方向に配向した白
金薄膜を成膜した。ここで、白金薄膜は、デポレートを
０．１ｎｍ／秒以下に設定した電子ビーム蒸着にて、膜
厚が１００ｎｍとなるように成膜した。そして、このよ
うに成膜した白金薄膜の表面をＳＴＭで観察したとこ
ろ、この白金薄膜の表面ラフネスは１０ｎｍ以下であっ
た。ここで、ＳＴＭで観察された白金薄膜の表面状態を
示す表面ＳＴＭ像は、実施例４の場合と同様であり、図
４に示す通りである。
【００３４】次に、酢酸鉛三水和物、テトライソプロポ
キシチタン及びテトラプロポキシジルコニウムを溶媒に
溶解してなる原料ゾル溶液を、上記白金薄膜上に塗布し
た。ここで原料ゾル溶液は、Ｐｂ、Ｚｒ及びＴｉのモル
比が、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０：０．５３：０．４７
となるように調整するとともに、溶媒に２−メトキシエ
タノールを用いて、原料ゾル溶液の濃度が０．５ｍｏｌ
／ｌとなるように調整した。そして、原料ゾル溶液は、
この原料ゾル溶液から作製されるＰＺＴ薄膜の膜厚が３
００ｎｍとなるように白金薄膜上に塗布した。
キシチタン及びテトラプロポキシジルコニウムを溶媒に
溶解してなる原料ゾル溶液を、上記白金薄膜上に塗布し
た。ここで原料ゾル溶液は、Ｐｂ、Ｚｒ及びＴｉのモル
比が、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０：０．５３：０．４７
となるように調整するとともに、溶媒に２−メトキシエ
タノールを用いて、原料ゾル溶液の濃度が０．５ｍｏｌ
／ｌとなるように調整した。そして、原料ゾル溶液は、
この原料ゾル溶液から作製されるＰＺＴ薄膜の膜厚が３
００ｎｍとなるように白金薄膜上に塗布した。
【００３５】次に、白金薄膜上に塗布された原料ゾル溶
液を、２００℃にて１５分乾燥させた後、酸素雰囲気中
で６５０℃で１時間かけて熱処理を行って結晶化させ
た。
液を、２００℃にて１５分乾燥させた後、酸素雰囲気中
で６５０℃で１時間かけて熱処理を行って結晶化させ
た。
【００３６】以上の処理により、表面ラフネスが１０ｎ
ｍ以下の白金薄膜上に成膜された、膜厚３００ｎｍのＰ
ＺＴ薄膜が得られた。
ｍ以下の白金薄膜上に成膜された、膜厚３００ｎｍのＰ
ＺＴ薄膜が得られた。
【００３７】本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜のＸ線回
折パターンを図６に示す。図６に示す回折パターンか
ら、本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜の配向性はランダ
ムになっていることが分かる。
折パターンを図６に示す。図６に示す回折パターンか
ら、本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜の配向性はランダ
ムになっていることが分かる。
【００３８】したがって、本実施例から、原料ゾル溶液
の濃度が濃い場合には、下地となる白金薄膜の表面ラフ
ネスが良くても、ＰＺＴ薄膜の配向性はランダムになる
ことが分かる。
の濃度が濃い場合には、下地となる白金薄膜の表面ラフ
ネスが良くても、ＰＺＴ薄膜の配向性はランダムになる
ことが分かる。
【００３９】実施例６ 本実施例では、先ず、下地電極として、シリコンの（１
００）面ウエハー上に、（１１１）軸方向に配向した白
金薄膜を成膜した。ここで、白金薄膜は、デポレートが
０．１ｎｍ／秒を越えるように設定した電子ビーム蒸着
にて、膜厚が１００ｎｍとなるように成膜した。そし
て、このように成膜した白金薄膜の表面をＳＴＭで観察
したところ、この白金薄膜の表面ラフネスは１０ｎｍを
越えるものであった。ここで、ＳＴＭで観察された白金
薄膜の表面状態を示す表面ＳＴＭ像は図７に示す通りで
ある。
００）面ウエハー上に、（１１１）軸方向に配向した白
金薄膜を成膜した。ここで、白金薄膜は、デポレートが
０．１ｎｍ／秒を越えるように設定した電子ビーム蒸着
にて、膜厚が１００ｎｍとなるように成膜した。そし
て、このように成膜した白金薄膜の表面をＳＴＭで観察
したところ、この白金薄膜の表面ラフネスは１０ｎｍを
越えるものであった。ここで、ＳＴＭで観察された白金
薄膜の表面状態を示す表面ＳＴＭ像は図７に示す通りで
ある。
【００４０】次に、酢酸鉛三水和物、テトライソプロポ
キシチタン及びテトラプロポキシジルコニウムを溶媒に
溶解してなる原料ゾル溶液を、上記白金薄膜上に塗布し
た。ここで原料ゾル溶液は、Ｐｂ、Ｚｒ及びＴｉのモル
比が、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０：０．５３：０．４７
となるように調整するとともに、溶媒に２−メトキシエ
タノールを用いて、原料ゾル溶液の濃度が０．２ｍｏｌ
／ｌ又は０．５ｍｏｌ／ｌとなるように調整した。そし
て、原料ゾル溶液は、この原料ゾル溶液から作製される
ＰＺＴ薄膜の膜厚が３００ｎｍとなるように白金薄膜上
に塗布した。
キシチタン及びテトラプロポキシジルコニウムを溶媒に
溶解してなる原料ゾル溶液を、上記白金薄膜上に塗布し
た。ここで原料ゾル溶液は、Ｐｂ、Ｚｒ及びＴｉのモル
比が、Ｐｂ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１．０：０．５３：０．４７
となるように調整するとともに、溶媒に２−メトキシエ
タノールを用いて、原料ゾル溶液の濃度が０．２ｍｏｌ
／ｌ又は０．５ｍｏｌ／ｌとなるように調整した。そし
て、原料ゾル溶液は、この原料ゾル溶液から作製される
ＰＺＴ薄膜の膜厚が３００ｎｍとなるように白金薄膜上
に塗布した。
【００４１】次に、白金薄膜上に塗布された原料ゾル溶
液を、２００℃にて１５分乾燥させた後、酸素雰囲気中
で６５０℃で１時間かけて熱処理を行って結晶化させ
た。
液を、２００℃にて１５分乾燥させた後、酸素雰囲気中
で６５０℃で１時間かけて熱処理を行って結晶化させ
た。
【００４２】以上の処理により、表面ラフネスが１０ｎ
ｍを越える白金薄膜上に成膜された、膜厚３００ｎｍの
ＰＺＴ薄膜が得られた。
ｍを越える白金薄膜上に成膜された、膜厚３００ｎｍの
ＰＺＴ薄膜が得られた。
【００４３】本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜のＸ線回
折パターンは、原料ゾル溶液の濃度が０．２ｍｏｌ／ｌ
の場合と、原料ゾル濃度の濃度が０．５ｍｏｌ／ｌの場
合とで違いが認められず、ともに図８に示すようなＸ線
回折パターンが得られた。そして、図８に示す回折パタ
ーンから、本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜の配向性は
ランダムになっていることが分かる。
折パターンは、原料ゾル溶液の濃度が０．２ｍｏｌ／ｌ
の場合と、原料ゾル濃度の濃度が０．５ｍｏｌ／ｌの場
合とで違いが認められず、ともに図８に示すようなＸ線
回折パターンが得られた。そして、図８に示す回折パタ
ーンから、本実施例で作製されたＰＺＴ薄膜の配向性は
ランダムになっていることが分かる。
【００４４】したがって、本実施例から、下地となる白
金薄膜の表面ラフネスが悪い場合には、原料ゾル溶液の
濃度に関係なく、ＰＺＴ薄膜の配向性はランダムになる
ことが分かる。
金薄膜の表面ラフネスが悪い場合には、原料ゾル溶液の
濃度に関係なく、ＰＺＴ薄膜の配向性はランダムになる
ことが分かる。
【００４５】
【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
によれば、ＰＺＴ薄膜の結晶配向性を制御することがで
き、所望する配向性を有するＰＺＴ薄膜を得ることがで
きる。
によれば、ＰＺＴ薄膜の結晶配向性を制御することがで
き、所望する配向性を有するＰＺＴ薄膜を得ることがで
きる。
【００４６】具体的には、原料ゾル溶液の乾燥温度が１
５０℃〜２５０℃の場合、ＰＺＴ薄膜は、（１００）軸
方向に配向されたペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜となる。
また、乾燥温度が２５０℃〜３５０℃の場合、ＰＺＴ薄
膜は、特定な配向性を有していないペロブスカイト型Ｐ
ＺＴ薄膜となる。また、乾燥温度が３５０℃〜４５０℃
の場合、ＰＺＴ薄膜は、（１１１）軸方向に配向された
ペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜となる。
５０℃〜２５０℃の場合、ＰＺＴ薄膜は、（１００）軸
方向に配向されたペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜となる。
また、乾燥温度が２５０℃〜３５０℃の場合、ＰＺＴ薄
膜は、特定な配向性を有していないペロブスカイト型Ｐ
ＺＴ薄膜となる。また、乾燥温度が３５０℃〜４５０℃
の場合、ＰＺＴ薄膜は、（１１１）軸方向に配向された
ペロブスカイト型ＰＺＴ薄膜となる。
【００４７】さらには、下地となる白金基板の表面ラフ
ネスや、原料ゾル溶液の濃度を変えることによっても、
ＰＺＴ薄膜の結晶配向性を制御することができる。具体
的には、下地となる白金基板の表面ラフネスの値が小さ
いほど、あるいは原料ゾル溶液の濃度が薄いほど、配向
性が強く現れる傾向にある。
ネスや、原料ゾル溶液の濃度を変えることによっても、
ＰＺＴ薄膜の結晶配向性を制御することができる。具体
的には、下地となる白金基板の表面ラフネスの値が小さ
いほど、あるいは原料ゾル溶液の濃度が薄いほど、配向
性が強く現れる傾向にある。
【００４８】そして、本発明によって特定軸方向へ配向
成長させたＰＺＴ薄膜を成膜し、このＰＺＴ薄膜を強誘
電体薄膜を利用する素子に用いることにより、ＰＺＴ薄
膜の分極反転に伴う歪を抑えることができ、強誘電体薄
膜を利用する素子の性能を飛躍的に向上することでき
る。
成長させたＰＺＴ薄膜を成膜し、このＰＺＴ薄膜を強誘
電体薄膜を利用する素子に用いることにより、ＰＺＴ薄
膜の分極反転に伴う歪を抑えることができ、強誘電体薄
膜を利用する素子の性能を飛躍的に向上することでき
る。
【００４９】また、ＰＺＴ薄膜の膜厚を１００ｎｍ〜３
００ｎｍとした場合、容易に均一な膜が成膜できるとと
もに、キャパシタや不揮発性メモリ等の素子に適した省
電力駆動が可能なＰＺＴ薄膜を得ることができる。
００ｎｍとした場合、容易に均一な膜が成膜できるとと
もに、キャパシタや不揮発性メモリ等の素子に適した省
電力駆動が可能なＰＺＴ薄膜を得ることができる。
【００５０】さらに、本発明においては、原料ゾル溶液
の溶媒に、揮発性が低く安定性が高い２−メトキシエタ
ノールを用いているため、取扱いが容易で、組成が安定
したものとなる。したがって、ＰＺＴ薄膜の成膜を容易
に行うことができる。
の溶媒に、揮発性が低く安定性が高い２−メトキシエタ
ノールを用いているため、取扱いが容易で、組成が安定
したものとなる。したがって、ＰＺＴ薄膜の成膜を容易
に行うことができる。
【図１】実施例１のＰＺＴ薄膜のＸ線回折パターンであ
る。
る。
【図２】実施例２のＰＺＴ薄膜のＸ線回折パターンであ
る。
る。
【図３】実施例３のＰＺＴ薄膜のＸ線回折パターンであ
る。
る。
【図４】実施例４、５の白金薄膜の表面ＳＴＭ像の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図５】実施例４のＰＺＴ薄膜のＸ線回折パターンであ
る。
る。
【図６】実施例５のＰＺＴ薄膜のＸ線回折パターンであ
る。
る。
【図７】実施例６の白金薄膜の表面ＳＴＭ像の一例を示
す図である。
す図である。
【図８】実施例６のＰＺＴ薄膜のＸ線回折パターンであ
る。
る。
フロントページの続き (72)発明者 田中 栄次 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 田中 均洋 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 （１１１）軸方向に配向した白金基板上
に、酢酸鉛、テトライソプロポキシチタン、テトラプロ
ポキシジルコニウムを２−メトキシエタノールに溶解し
てなる原料ゾル溶液を塗布した後、１５０℃〜４５０℃
で乾燥し、その後、５５０℃〜７５０℃で熱処理して結
晶化することを特徴とするジルコン酸チタン酸鉛薄膜の
製造方法。 - 【請求項２】 ジルコン酸チタン酸鉛薄膜の膜厚が１０
０ｎｍ〜３００ｎｍであることを特徴とする請求項１記
載のジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 乾燥温度が１５０℃〜２５０℃であり、
ジルコン酸チタン酸鉛薄膜が（１００）軸方向に配向さ
れたジルコン酸チタン酸鉛薄膜であることを特徴とする
請求項１記載のジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 乾燥温度が３５０℃〜４５０℃であり、
ジルコン酸チタン酸鉛薄膜が（１１１）軸方向に配向さ
れたジルコン酸チタン酸鉛薄膜であることを特徴とする
請求項１記載のジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記白金基板の表面ラフネスが１０ｎｍ
以下であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記
載のジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法。 - 【請求項６】 前記原料ゾル溶液の濃度が０．２５ｍｏ
ｌ／ｌ以下であることを特徴とする請求項１、２、３、
４又は５記載のジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32474094A JPH07309626A (ja) | 1994-03-24 | 1994-12-27 | ジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-53604 | 1994-03-24 | ||
| JP5360494 | 1994-03-24 | ||
| JP32474094A JPH07309626A (ja) | 1994-03-24 | 1994-12-27 | ジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07309626A true JPH07309626A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=26394313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32474094A Withdrawn JPH07309626A (ja) | 1994-03-24 | 1994-12-27 | ジルコン酸チタン酸鉛薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07309626A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10219460A (ja) * | 1997-02-04 | 1998-08-18 | Seiko Epson Corp | セラミックス薄膜及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP32474094A patent/JPH07309626A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10219460A (ja) * | 1997-02-04 | 1998-08-18 | Seiko Epson Corp | セラミックス薄膜及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020305 |