JPH0781183B2 - 配向性金属薄膜の製造方法 - Google Patents
配向性金属薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH0781183B2 JPH0781183B2 JP1650683A JP1650683A JPH0781183B2 JP H0781183 B2 JPH0781183 B2 JP H0781183B2 JP 1650683 A JP1650683 A JP 1650683A JP 1650683 A JP1650683 A JP 1650683A JP H0781183 B2 JPH0781183 B2 JP H0781183B2
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- JP
- Japan
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- thin film
- platinum
- gold
- substrate
- oriented
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は撮像素子，焦電素子，圧電素子，発光素子，受
光素子，および各種センサー等の電極、さらには電子回
路の作製に応用される配向性金属薄膜の製造法に関する
ものである。
光素子，および各種センサー等の電極、さらには電子回
路の作製に応用される配向性金属薄膜の製造法に関する
ものである。
従来例の構成とその問題点 近年薄膜化した電子材料の開発がさかんに行なわれてい
る。特に、焦電効果といった結晶体の特定の性質を有効
に利用するために、配向性薄膜の開発が急がれている。
たとえばチタン酸鉛またはチタン酸バリウムといったペ
ロブスカイト形強誘電体を用いて薄膜の赤外線検出器を
作製する場合について検討する。一般に焦電形赤外線検
出器の性能は（dpr/dT）（1/ε）で表される。ここで、
prはセンサ材料の自発分極の大きさ、Ｔは温度、εはセ
ンサ材料の誘電率を表す。そこで焦電係数（dpr/dT）が
大きく、誘電率εの小さな材料が性能がよい。上記のよ
うなペロブスカイト形強誘電体では分極軸がＣ軸であ
り、さらにＣ軸方向の誘電率はＣ軸に垂直な方向の誘電
率の約半分であり、かつその値も100前後と小さく、Ｃ
軸方向に配向したペロブスカイト形強誘電体薄膜が作製
されれば、きわめて性能のよい赤外線検出器となりう
る。
る。特に、焦電効果といった結晶体の特定の性質を有効
に利用するために、配向性薄膜の開発が急がれている。
たとえばチタン酸鉛またはチタン酸バリウムといったペ
ロブスカイト形強誘電体を用いて薄膜の赤外線検出器を
作製する場合について検討する。一般に焦電形赤外線検
出器の性能は（dpr/dT）（1/ε）で表される。ここで、
prはセンサ材料の自発分極の大きさ、Ｔは温度、εはセ
ンサ材料の誘電率を表す。そこで焦電係数（dpr/dT）が
大きく、誘電率εの小さな材料が性能がよい。上記のよ
うなペロブスカイト形強誘電体では分極軸がＣ軸であ
り、さらにＣ軸方向の誘電率はＣ軸に垂直な方向の誘電
率の約半分であり、かつその値も100前後と小さく、Ｃ
軸方向に配向したペロブスカイト形強誘電体薄膜が作製
されれば、きわめて性能のよい赤外線検出器となりう
る。
一方、このような焦電形赤外線検出器を作製する際の基
板となる下地電極として、従来蒸着法またはスパッタリ
ング法により作製した金または白金などの金属薄膜が用
いられてきた。しかしながら、通常の方法で作られる金
薄膜や白金薄膜は、多結晶体であるために、その上に成
長させた強誘電体薄膜は配向せずに、多結晶体となり、
その電気的特性も劣化してしまう。このように配向性強
誘電体薄膜の作製には多結晶体の電極は不利であり、大
きな欠点である。
板となる下地電極として、従来蒸着法またはスパッタリ
ング法により作製した金または白金などの金属薄膜が用
いられてきた。しかしながら、通常の方法で作られる金
薄膜や白金薄膜は、多結晶体であるために、その上に成
長させた強誘電体薄膜は配向せずに、多結晶体となり、
その電気的特性も劣化してしまう。このように配向性強
誘電体薄膜の作製には多結晶体の電極は不利であり、大
きな欠点である。
一方、（100）配向した白金または金を用いた場合につ
いては以下のようである。
いては以下のようである。
白金あるいは金のａ軸の格子定数はPbTiO3などのペロブ
スカイト化合物のａ軸方向の格子定数と極めて近い。そ
こで、ａ軸配向あるいは（100）面配向した白金あるい
は金薄膜を成長させた基板上にいわゆるエピタキシャル
成長により（100）面が基板に平行に成長したPbTiO3な
どのペロブスカイト化合物を成長させることが可能にな
る。PbTiO3は490℃に相転移点を有する強誘電体で、相
転移点以上の温度で等軸晶系、相転移点以下の温度では
正方晶系の結晶構造を有している。
スカイト化合物のａ軸方向の格子定数と極めて近い。そ
こで、ａ軸配向あるいは（100）面配向した白金あるい
は金薄膜を成長させた基板上にいわゆるエピタキシャル
成長により（100）面が基板に平行に成長したPbTiO3な
どのペロブスカイト化合物を成長させることが可能にな
る。PbTiO3は490℃に相転移点を有する強誘電体で、相
転移点以上の温度で等軸晶系、相転移点以下の温度では
正方晶系の結晶構造を有している。
この等軸晶系の温度領域（高温）から正方晶系の温度領
域（低温）まで冷却すると、結晶のａ軸は収縮し、ｃ軸
は急速に膨張することが知られている。
域（低温）まで冷却すると、結晶のａ軸は収縮し、ｃ軸
は急速に膨張することが知られている。
そこで、PbTiO3を（100）配向の白金または金上に結晶
成長（約600℃）させ、その後冷却を行うと、相転移点
通過時に結晶のｃ軸が基板に垂直に配列するように結晶
構造の変化がおきる方がエネルギー的に優位であるの
で、結果としてｃ軸配向のPbTiO3薄膜が得られる。
成長（約600℃）させ、その後冷却を行うと、相転移点
通過時に結晶のｃ軸が基板に垂直に配列するように結晶
構造の変化がおきる方がエネルギー的に優位であるの
で、結果としてｃ軸配向のPbTiO3薄膜が得られる。
なお、本発明は（100）面配向した白金または金薄膜
が、この薄膜上に積層する化合物の配向を制御するた
め、基板の種類によらず積層する化合物の配向が制御で
きる。
が、この薄膜上に積層する化合物の配向を制御するた
め、基板の種類によらず積層する化合物の配向が制御で
きる。
発明の目的 本発明は、上記の多結晶薄膜電極の持つ欠点を除去し、
特に大面積の配向性薄膜を容易に作製できることを特徴
とする新規な（100配向）の金または白金の薄膜からな
る電極の製造法、及びそれにより得られる配向性金また
は白金薄膜である。
特に大面積の配向性薄膜を容易に作製できることを特徴
とする新規な（100配向）の金または白金の薄膜からな
る電極の製造法、及びそれにより得られる配向性金また
は白金薄膜である。
発明の構成 本発明は、スパッタリング法を用いて金薄膜や白金薄膜
を形成する際に、体積百分率で５％以上酸素を含むアル
ゴンガス雰囲気中において、金または白金を金属酸化物
単結晶基板にスパッタリングし、金または白金の（10
0）面が前記基板に平行となるように成長させることを
特徴とするもので、これによれば単結晶酸化マグネシウ
ムの｛100｝面上に＜100＞方向に配向した金または白金
の薄膜が容易に得られる。
を形成する際に、体積百分率で５％以上酸素を含むアル
ゴンガス雰囲気中において、金または白金を金属酸化物
単結晶基板にスパッタリングし、金または白金の（10
0）面が前記基板に平行となるように成長させることを
特徴とするもので、これによれば単結晶酸化マグネシウ
ムの｛100｝面上に＜100＞方向に配向した金または白金
の薄膜が容易に得られる。
スパッタリング法による成膜では、原料粒子がプラズマ
中を通過して基板上に飛来する。このとき、酸素を含む
雰囲気中でプラズマを発生させると、活性化した酸素原
子あるいは分子が生成し、原料元素と反応し酸化前駆物
質が形成され、基板上に到達する。
中を通過して基板上に飛来する。このとき、酸素を含む
雰囲気中でプラズマを発生させると、活性化した酸素原
子あるいは分子が生成し、原料元素と反応し酸化前駆物
質が形成され、基板上に到達する。
ここで、基板として例えば（100）MgOあるいは（100）S
rTiO3等の単結晶基板を用いれば、酸化物同士で化学的
親和性が高いため、基板の原子配列にしたがってこの酸
化物の前駆物質が配列する。
rTiO3等の単結晶基板を用いれば、酸化物同士で化学的
親和性が高いため、基板の原子配列にしたがってこの酸
化物の前駆物質が配列する。
一方、白金または金といった貴金属の酸化物は安定に存
在しないため、基板上で酸素と白金原子または金原子と
に分解し、基板の原子配列を反映して（100）面が基板
面に平行に配列した白金または金薄膜がエピタキシャル
成長する。
在しないため、基板上で酸素と白金原子または金原子と
に分解し、基板の原子配列を反映して（100）面が基板
面に平行に配列した白金または金薄膜がエピタキシャル
成長する。
しかし、酸素を含まないプラズマを用いた場合、このよ
うな酸化物の前駆物質は形成されず、白金または金の原
子のままで基板上に到達する。この場合、基板が酸化物
単結晶であったとしても、白金原子または金原子と基板
の酸化物とは何等化学的親和性を示さず、白金または金
の最密充填面である（111）が基板面に平行に配列し、
（100）面に配列した白金または金薄膜は得られない。
うな酸化物の前駆物質は形成されず、白金または金の原
子のままで基板上に到達する。この場合、基板が酸化物
単結晶であったとしても、白金原子または金原子と基板
の酸化物とは何等化学的親和性を示さず、白金または金
の最密充填面である（111）が基板面に平行に配列し、
（100）面に配列した白金または金薄膜は得られない。
実施例の説明 薄膜は高周波マグネトロンスパッタリング法で作製し
た。｛100｝面にそって劈開した酸化マグネシウム単結
晶板をヒータ上に固定し、基板とした。基板の温度は70
0℃である。雰囲気ガスにはアルゴンガス中に酸素を混
入したものを用いた。混合比は酸素を体積百分率で０〜
50％の範囲内で変化させた。いずれの場合も全圧は0.5p
aであった。スパッタ膜付着速度は15〜50Å／分であ
る。得られた薄膜をＸ線回折および電子線回折で結晶の
同定，方位の決定を行なった。第１図（ａ），（ｂ）に
金，白金それぞれのＸ線回折図形を示す。第２図に白金
の場合の（200）Ｘ線回折強度の他の白金の回折強度に
対する割合と酸素混合比との関係を示す。これらの図か
ら明らかなように雰囲気ガス中に酸素を混入すること
で、＜100＞に配向した金および白金の薄膜を得ること
ができる。また、＜100＞配向した金および白金の薄膜
の電子線回折像ではいずれも各回折点が分離し、スポッ
ト状に出現することから、MgO上にエピタキシャル成長
していることが確認された。また、基板の温度を400℃
から700℃の間で変化させても、酸素を５％以上加えた
アルゴン雰囲気中でスパッタリングすることにより、＜
100＞配向した金や白金の薄膜を再現性よく得ることが
できた。
た。｛100｝面にそって劈開した酸化マグネシウム単結
晶板をヒータ上に固定し、基板とした。基板の温度は70
0℃である。雰囲気ガスにはアルゴンガス中に酸素を混
入したものを用いた。混合比は酸素を体積百分率で０〜
50％の範囲内で変化させた。いずれの場合も全圧は0.5p
aであった。スパッタ膜付着速度は15〜50Å／分であ
る。得られた薄膜をＸ線回折および電子線回折で結晶の
同定，方位の決定を行なった。第１図（ａ），（ｂ）に
金，白金それぞれのＸ線回折図形を示す。第２図に白金
の場合の（200）Ｘ線回折強度の他の白金の回折強度に
対する割合と酸素混合比との関係を示す。これらの図か
ら明らかなように雰囲気ガス中に酸素を混入すること
で、＜100＞に配向した金および白金の薄膜を得ること
ができる。また、＜100＞配向した金および白金の薄膜
の電子線回折像ではいずれも各回折点が分離し、スポッ
ト状に出現することから、MgO上にエピタキシャル成長
していることが確認された。また、基板の温度を400℃
から700℃の間で変化させても、酸素を５％以上加えた
アルゴン雰囲気中でスパッタリングすることにより、＜
100＞配向した金や白金の薄膜を再現性よく得ることが
できた。
上述のようにして作製した金および白金の薄膜上に、ペ
ロブスカイト形強誘電体であり、赤外線検出器として有
望なPbTiO3の薄膜をそれぞれ作製した。その結果、金，
白金いずれの場合にもきわめて高度にＣ軸方向に配向し
たPbTiO3の薄膜が得られた。これは、＜100＞方向に配
向した金または白金の薄膜を用いることによってはじめ
て得られたものである。
ロブスカイト形強誘電体であり、赤外線検出器として有
望なPbTiO3の薄膜をそれぞれ作製した。その結果、金，
白金いずれの場合にもきわめて高度にＣ軸方向に配向し
たPbTiO3の薄膜が得られた。これは、＜100＞方向に配
向した金または白金の薄膜を用いることによってはじめ
て得られたものである。
発明の効果 以上の結果から明らかなように、本発明に記載の金また
は白金の薄膜の製造法によれば、＜100＞配向の薄膜が
安定に、しかも再現性よく作製できる。またそれら配向
薄膜は単結晶薄膜,C軸配向膜作製に極めて有効である。
は白金の薄膜の製造法によれば、＜100＞配向の薄膜が
安定に、しかも再現性よく作製できる。またそれら配向
薄膜は単結晶薄膜,C軸配向膜作製に極めて有効である。
第１図（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の方法で作製さ
れた金，白金の薄膜のＸ線回折図形を示す図、第２図は
アルゴンガス中の酸素混合比と白金の（200）回折強度
の他の回折強度に対する割合との関係を示す図である。
れた金，白金の薄膜のＸ線回折図形を示す図、第２図は
アルゴンガス中の酸素混合比と白金の（200）回折強度
の他の回折強度に対する割合との関係を示す図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 41/22 (72)発明者 上田 一朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大内 宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭46−5213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−131727（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−1134（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭49−45464（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】体積百分率で５％以上酸素を含むアルゴン
ガス雰囲気中において、金または白金を金属酸化物単結
晶基板にスパッタリングし、金または白金の（100）面
が前記基板に平行となるように成長させることを特徴と
する配向性金属薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1650683A JPH0781183B2 (ja) | 1983-02-03 | 1983-02-03 | 配向性金属薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1650683A JPH0781183B2 (ja) | 1983-02-03 | 1983-02-03 | 配向性金属薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59143384A JPS59143384A (ja) | 1984-08-16 |
| JPH0781183B2 true JPH0781183B2 (ja) | 1995-08-30 |
Family
ID=11918157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1650683A Expired - Lifetime JPH0781183B2 (ja) | 1983-02-03 | 1983-02-03 | 配向性金属薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0781183B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61170561A (ja) * | 1985-01-25 | 1986-08-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 高融点金属膜形成方法 |
| JPH0723534B2 (ja) * | 1985-10-09 | 1995-03-15 | 松下電器産業株式会社 | 配向性金属薄膜の製造方法 |
| JPH0261060A (ja) * | 1988-08-24 | 1990-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜の生成方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS491134A (ja) * | 1972-04-17 | 1974-01-08 | ||
| NL7210541A (ja) * | 1972-08-01 | 1974-02-05 | ||
| JPS52131727A (en) * | 1976-04-12 | 1977-11-04 | Toray Industries | Method of producing electrophotographic photosensitive body |
-
1983
- 1983-02-03 JP JP1650683A patent/JPH0781183B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59143384A (ja) | 1984-08-16 |
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