[go: up one dir, main page]

CN103456723A - 铁电晶体膜、电子元件、铁电晶体膜的制造方法和铁电晶体膜的制造装置 - Google Patents

铁电晶体膜、电子元件、铁电晶体膜的制造方法和铁电晶体膜的制造装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103456723A
CN103456723A CN2012104793588A CN201210479358A CN103456723A CN 103456723 A CN103456723 A CN 103456723A CN 2012104793588 A CN2012104793588 A CN 2012104793588A CN 201210479358 A CN201210479358 A CN 201210479358A CN 103456723 A CN103456723 A CN 103456723A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crystal film
film
ferroelectric
seed crystal
coating sintering
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.)
Pending
Application number
CN2012104793588A
Other languages
English (en)
Inventor
木岛健
本多祐二
饭塚大助
秦健次郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SAE Magnetics HK Ltd
Youtec Co Ltd
Original Assignee
SAE Magnetics HK Ltd
Youtec Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAE Magnetics HK Ltd, Youtec Co Ltd filed Critical SAE Magnetics HK Ltd
Publication of CN103456723A publication Critical patent/CN103456723A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B1/00—Single-crystal growth directly from the solid state
    • C30B1/02—Single-crystal growth directly from the solid state by thermal treatment, e.g. strain annealing
    • C30B1/023—Single-crystal growth directly from the solid state by thermal treatment, e.g. strain annealing from solids with amorphous structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
    • C30B29/68—Crystals with laminate structure, e.g. "superlattices"
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/08—Epitaxial-layer growth by condensing ionised vapours
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16—Oxides
    • C30B29/22—Complex oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
    • C30B7/02—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by evaporation of the solvent
    • C30B7/06—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions by evaporation of the solvent using non-aqueous solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/077—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition
    • H10N30/078—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition by sol-gel deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/079—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing using intermediate layers, e.g. for growth control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
    • Y10T117/10—Apparatus

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供一种籽晶膜的取向得到良好地转印，并且具有适于量产的成膜速度的铁电晶体膜的制造方法。一种铁电晶体膜的制造方法，其特征在于，在基板(10)上通过溅射使籽晶膜(14)进行外延生长并形成，在所述籽晶膜上通过旋涂涂布法形成含有铁电体材料的非晶膜，在氧气氛中加热所述籽晶膜和所述非晶膜，由此使所述非晶膜氧化而晶体化，从而形成铁电体涂布烧结晶体膜(15)。

Description

铁电晶体膜、电子元件、铁电晶体膜的制造方法和铁电晶体膜的制造装置
技术领域
本发明涉及使用了籽晶膜的铁电晶体膜、电子元件、铁电晶体膜的制造方法和铁电晶体膜的制造装置。 
背景技术
<运用外延生长的铁电晶体膜的制造方法> 
图12是用于说明现有的铁电晶体膜的制造方法的剖面图。 
在4英寸晶片等的基板101上形成取向为(100)的Pt膜102。接着，在该Pt膜102上通过溅射法使Pb(Zr、Ti)O3膜(以下，称为“PZT膜”。)103外延生长。这时的溅射条件的一例如下。 
[溅射条件] 
装置：RF磁控管溅射装置 
功率：1500W 
气体：Ar/O2
压力：0.14Pa 
温度：600℃ 
成膜速度：0.63nm/秒 
成膜时间：53分钟 
通过上述的外延生长在Pt膜102上形成膜厚2μm的PZT膜103。该PZT膜103，如图13所示在(001)优先取向，具有非常良好的结晶性。 
在上述现有的铁电晶体膜的制造方法中，因为通过溅射进行的外延生长的成膜速度慢，所以成膜时间长，不适于量产。 
另外，因为溅射时的温度是高达600℃的高温，所以会使装置的真空室长时间处于高温，给装置增加负担。 
另外，一般已知通过外延生长而形成的PZT膜，漏电流密度大，因此 耐电压低。 
<运用使用了前驱体溶液的旋涂涂布法的铁电晶体膜的制造方法> 
其次，对于其他现有的铁电晶体膜的制造方法进行说明(例如参照专利文献1)。该其他现有的铁电晶体膜的制造方法，不是以溅射法，而是通过旋涂涂布法来形成图12所示的PZT晶体膜103。以下说明详情。 
在Pt膜102上通过旋转涂层机旋转涂布PZT前驱体溶液。这时，以500rpm使之旋转5秒后，再以1500rpm使之旋转20秒。PZT前驱体溶液，是在有机溶剂中含有包含该PZT结晶的成分金属的全部或一部分的金属化合物及其部分缩聚物的前驱体溶液，是浓度为25重量％的PZT(Zr/Ti＝52/48)中Pb为过剩的20％的溶液。 
接着，一边在热板上将此涂布的PZT前驱体溶液加热至250℃一边保持30秒而使之干燥，除去水分后，再在保持高温的热板上一边加热至450℃一边保持60秒而进行预烧成。 
重复上述的旋转涂布、干燥、预烧成5次，生成5层的PZT非晶膜。 
接着，对于进行了假烧成后的PZT非晶膜，使用加压式灯加热退火装置(RTA：快速热退火；rapidly thermal anneal)，在氧气氛的10atm下保持在700℃的温度3分钟而进行退火处理，进行PZT晶体化。该晶体化的PZT膜由钙钛矿构造构成，包括从前驱体溶液的旋涂至晶体化在内的成膜速度为2.65nm/秒，成膜时间为13分钟。 
通过使用上述的前驱体溶液的旋涂涂布法而在Pt膜上形成膜厚2μm的PZT晶体膜，该PZT晶体膜如图14所示，沿(001)和(110)取向。 
使用上述方法制造的PZT晶体膜，检测到(001)取向和(110)取向，因此，虽然衬底的Pt膜的(100)取向被不是完全被转印，但是旋涂涂布法的优点是，涂布能力基本不太受晶片尺寸左右，经过涂布条件一些改变就容易对应大面积涂布，是适于量产的涂布方法。另一方面，通过所述的外延生长形成的PZT晶体膜，虽然具有衬底的Pt膜的(100)取向完全被转印的优点，但是与该旋涂涂布法相比，成膜速度非常慢，因此在量产上留下课题。 
【专利文献】 
【专利文献1】WO2006/087777 
发明内容
本发明的一个形态，其课题在于，提供一种籽晶膜的取向被良好转印的铁电晶体膜或具有该铁电晶体膜的电子元件。 
另外，本发明的一个形态，其课题在于，提供一种具有适合量产的成膜速度的铁电晶体膜的制造方法和铁电晶体膜的制造装置。 
以下，对于本发明的各种形态进行说明。 
[1]一种铁电晶体膜，其特征在于，具备：在基板上通过溅射法形成，沿规定的面取向的铁电体籽晶膜； 
形成于所述铁电体籽晶膜上的铁电体涂布烧结晶体膜， 
所述铁电体涂布烧结晶体膜是涂布在有机溶剂中含有包含该铁电体涂布烧结晶体膜的成分金属的全部或一部分的金属化合物及其部分缩聚物(前驱体)的溶液，并加热而使之晶体化的薄膜。 
[2]在上述[1]的铁电晶体膜中，其特征在于， 
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿着与所述规定的面相同的面取向。 
[3]在上述[1]或[2]的铁电晶体膜中，其特征在于， 
所述铁电体籽晶膜和所述铁电体涂布烧结晶体膜分别是Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜，A由从Li、Na、K、Rb、Ca、Sr、Ba、Bi和La所构成的群中选择的至少一种构成。 
[4]上述[3]的铁电晶体膜，其特征在于， 
所述Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜，Zr/Ti元素数比率满足下式(1)。 
60/40≤Zr/Ti≤40/60…(1) 
[5]在上述[3]或[4]的铁电晶体膜中，其特征在于， 
所述Pb(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(2)，所述(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(3)。 
Pb/(Zr+Ti)＜1.06…(2) 
(Pb+A)/(Zr+Ti)≤1.35…(3) 
[6]在上述[3]至[5]的任一项的铁电晶体膜中，其特征在于， 
所述铁电体籽晶膜沿(001)取向， 
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿(001)取向。 
[7]在上述[3]至[5]的任一项的铁电晶体膜中，其特征在于， 
所述铁电体籽晶膜沿(111)取向， 
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿(111)取向。 
[8]一种电子元件，其特征在于，具有在上述[1]至[7]的任一项所述的铁电晶体膜。 
[9]一种铁电晶体膜的制造方法，其特征在于，在基板上通过溅射法使铁电体籽晶膜进行外延生长而形成， 
在所述铁电体籽晶膜上，涂布有机溶剂中含有包含该铁电体籽晶膜的成分金属全部或一部分的金属化合物及其部分缩聚物的溶液，通过此方法，形成为非结晶性(非晶质)前驱体膜， 
在氧气氛中加热所述铁电体籽晶膜和非结晶性前驱体膜，由此使所述非结晶性前驱体膜氧化而晶体化，从而形成铁电体涂布烧结晶体膜。 
[10]在上述[9]的铁电晶体膜的制造方法中，其特征在于， 
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿着与所述规定的面相同的面取向。 
[11]在上述[9]或[10]的铁电晶体膜的制造方法中，其特征在于， 
所述铁电体籽晶膜和所述铁电体涂布烧结晶体膜分别是Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜，A由从Li、Na、K、Rb、Ca、Sr、Ba、Bi和La所构成的群中选择的至少一种构成。 
[12]在上述[11]的铁电晶体膜的制造方法中，其特征在于， 
所述Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜，Zr/Ti元素数比率满足下式(1)。 
60/40≤Zr/Ti≤40/60…(1) 
[13]在上述[11]或[12]的铁电晶体膜的制造方法中，其特征在于， 
所述Pb(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(2)，所述(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(3)。 
Pb/(Zr+Ti)＜1.06…(2) 
(Pb+A)/(Zr+Ti)≤1.35…(3) 
[14]在上述[11]至[13]的任一项所述的铁电晶体膜的制造方法 中，其特征在于， 
所述铁电体籽晶膜沿(001)取向， 
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿(001)取向。 
[15]在上述[11]至[13]的任一项的铁电晶体膜的制造方法中，其特征在于， 
所述铁电体籽晶膜沿(111)取向， 
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿(111)取向。 
[16]一种铁电晶体膜的制造装置，其特征在于，具备如下： 
在基板上通过溅射法使铁电体籽晶膜进行外延生长并形成的第一装置； 
在所述铁电体籽晶膜上通过旋涂涂布法涂布形成含有铁电体材料的非晶膜的第二装置； 
通过在氧气氛中加热所述铁电体籽晶膜和所述非晶膜，使所述非晶膜氧化并晶体化，从而形成铁电体涂布烧结晶体膜的第三装置。 
[17]在上述[16]的铁电晶体膜的制造装置中，其特征在于， 
所述铁电体涂布烧结晶体膜，沿着与所述规定的面相同的面进行取向。 
[18]在上述[16]或[17]的铁电晶体膜的制造装置中，其特征在于， 
所述铁电体籽晶膜和所述铁电体涂布烧结晶体膜分别是Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜，A由从Li、Na、K、Rb、Ca、Sr、Ba、Bi和La所构成的群中选择的至少一种构成。 
[19]在上述[18]的铁电晶体膜的制造装置中，其特征在于， 
所述Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜，Zr/Ti元素数比率满足下式(1)。 
60/40≤Zr/Ti≤40/60…(1) 
[20]在上述[18]或[19]的铁电晶体膜的制造装置，其特征在于， 
所述Pb(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(2)，所述(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(3)。 
Pb/(Zr+Ti)＜1.06…(2) 
(Pb+A)/(Zr+Ti)≤1.35…(3) 
[21]在上述[18]至[20]的任一项的铁电晶体膜的制造装置中，其特征在于， 
所述铁电体籽晶膜沿(001)取向， 
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿(001)取向。 
[22]在上述[18]至[20]的任一项的铁电晶体膜的制造装置中，其特征在于， 
所述铁电体籽晶膜沿(111)取向， 
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿(111)取向。 
通过应用本发明的一个形态，能够提供籽晶膜的取向得到良好转印的铁电晶体膜或具有该铁电晶体膜的电子元件。 
另外，通过应用本发明的一个形态，能够提供具有适于量产的成膜速度的铁电晶体膜的制造方法和铁电晶体膜的制造装置。 
附图说明
图1是用于说明本发明的一个形态的铁电晶体膜的制造方法的剖面图。 
图2是模式化地表示本发明的一个形态的铁电晶体膜的制造装置的构成图。 
图3是表示对于由图1所示的旋涂涂布法所形成的PZT膜15，以XRD衍射评价结晶性的结果的图。 
图4是表示实施例2的试样截面的FIB-SEM像。 
图5是表示对于实施例2以XRD衍射评价结晶性的结果的图。 
图6是表示对于除了没有铁电体籽晶膜这一点以外，以与实施例2相同的条件制作的现有的铁电体涂布烧结晶体膜，通过XRD衍射评价结晶性的结果的图。 
图7是表示进行了实施例2的磁滞评价的结果的图。 
图8是表示测量实施例2的漏电流密度的结果图。 
图9是表示测量实施例2的介电常数的结果的图。 
图10是表示评价实施例2的压电特性d31的结果的图。 
图11是表示对于实施例3的PZT铁电晶体膜以XRD衍射评价结晶性的结果的图。 
图12是用于说明现有的铁电晶体膜的制造方法的剖面图。 
图13是表示对于图12所示的PZT膜103以XRD衍射评价结晶性的结果的图。 
图14是表示对于由旋涂涂布法所形成的PZT晶体膜，以XRD衍射评价结晶性的结果的图。 
符号说明 
10 基板 
11 硅晶片 
12 膜 
13a Pt膜 
13b SrRuO3膜 
14 铁电体籽晶膜 
15 铁电体涂布烧结晶体膜 
16 存储架 
17 搬运室 
18 搬运机器人 
19 第二溅射装置 
20 第一溅射装置 
21 电子束蒸镀装置 
22 第三溅射装置 
23 加载/卸载室 
24 交接室 
25 搬运机器人 
26 存储架 
27 校准器 
28 旋涂室 
29 退火装置 
30 退火装置 
31 冷却装置 
32 加压式灯加热退火装置 
33 加载/卸载室 
101 基板 
102Pt 
103PZT 晶体膜 
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式，运用附图详细地加以说明。但是，本发明不受以下的说明限定，能够不脱离本发明的宗旨及其范围而对于其方式和详情进行各种变更，如果是从业者则应该很容易理解。因此，本发明其解释不限定为以下所示的实施的方式所述的内容。 
图1是用于说明本发明的一个形态的铁电晶体膜的制造方法的剖面图。图2是模式化地表示本发明的一个形态的铁电晶体膜的制造装置的构成图。该铁电晶体膜的制造装置，是用于形成铁电体电容的复合成膜装置。 
首先，准备基板10。 
详细地说，就是从装置外部向图2所示的加载/卸载室23导入硅晶片11，使加载/卸载室23的硅晶片11通过搬运室17，由搬运机器人18搬运到存储架16。接着，使存储架16内的硅晶片11通过搬运室17，由搬运机器人18搬运至电子束蒸镀装置21。接着，由电子束蒸镀装置21在硅晶片11上形成氧化膜。继续成膜沿(100)取向的Pt膜而得到膜12。接着，使电子束蒸镀装置21内的硅晶片11通过搬运室17而由搬运机器人18搬运到第一溅射装置20。接着，由第一溅射装置20在Pt膜上成膜(100)取向的Pt膜13a。接着，使第一溅射装置20内的硅晶片11通过搬运室17，由搬运机器人18搬运至第二溅射装置19。接着由第二溅射装置19在(100)取向的Pt膜13a上，成膜(001)取向的SrRuO3膜13b。 
其次，使第二溅射装置19内的基板10通过搬运室17而由搬运机器人18搬运至第三溅射装置22。接着，由第三溅射装置22在基板10的SrRuO3膜13b上，通过溅射使铁电体籽晶膜14进行外延生长而形成。 
作为铁电体籽晶膜14的具体例，例如使用Zr/Ti元素数比率满足下式 (1)的Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜即可。A由从Li、Na、K，Rb、Ca、Sr、Ba、Bi和La所构成的群中选择的至少一种构成即可。 
60/40≤Zr/Ti≤40/60…(1) 
Pb(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(2)，优选满足下式(2’)。 
Pb/(Zr+Ti)＜1.06…(2) 
1≤Pb/(Zr+Ti)≤1.06…(2’) 
(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(3)，优选满足下式(3’)。 
(Pb+A)/(Zr+Ti)≤1.35…(3) 
1≤(Pb+A)/(Zr+Ti)≤1.35…(3’) 
通过使用由上述的外延生长形成的Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜，能够形成沿(001)或(111)任意一个单一取向或优先取向，并且具有非常良好的结晶性的铁电体籽晶膜14。 
其后，在铁电体籽晶膜14上，通过使用了前驱体溶液的旋涂涂布法，形成含有铁电体材料的非晶膜，通过在氧气氛下加热铁电体籽晶膜14和非晶膜，使非晶膜氧化而晶体化，从而形成铁电体涂布烧结晶体膜15。 
以下，进行详细地说明。 
使第三溅射装置22内的基板10通过搬运室17，由搬运机器人18搬运至交接室24。接着，由搬运机器人25将交接室24的基板10搬运到存储架26。 
接着，由搬运机器人25将存储架26内的基板10搬运至校准器(aligner)27，由校准器27进行检测基板10的表面的中心位置的处理。之所以进行该处理，是为了预先检测出基板表面的中心位置，在进行旋涂处理时使基板表面的中心位置与基板的旋转中心一致。 
其后，由搬运机器人25将校准器27内的基板10搬运到旋涂室28。接着，在旋涂室28内进行通过旋涂而在基板10的铁电体籽晶膜14上涂布膜的工序。 
以下详细说明该工序。 
一边通过清洗喷嘴向基板10上供给清洗液，一边使基板10旋转。由 此清洗基板10的表面。接着，停止清洗液的供给，使基板10旋转，从而除去基板10上的清洗液。 
接着，一边通过滴降喷嘴在基板10上滴下化学材料，一边使基板10旋转。随之一起，由刷边喷嘴向基板10表面的端部滴下清洗液。由此，在基板10上涂布陶瓷前驱体膜。在基板表面的端部滴下清洗液的理由在于，若在基板10上通过旋涂涂布膜，则基板10的端部的膜厚形成得比基板10的中央厚，因此要一边以清洗液除去基板10的端部的膜一边进行涂布。因此，优选使刷边喷嘴从基板10的端部稍微向中央侧移动，从而使滴下清洗液的位置从基板10的端部稍微向中央侧移动。 
接着，由搬运机器人25将旋涂室28内的基板10搬运至退火装置29，进行由退火装置29对于基板10上的陶瓷前驱体膜实施干燥处理的工序。 
以下详细地说明该工序。 
一边由排气机构排放涂布在基板10上的膜的表面上的空气，一边利用热板将基板加热至例如200～250℃。由此，除去陶瓷前驱体膜中的水分等。 
其后，由搬运机器人25将退火装置29内的基板10搬运至退火装置30内，在退火装置30内进行对于基板10上的陶瓷前驱体膜实施预烧成的工序。 
详细地说，就是在利用排气系统对于退火装置30的预烧成处理室内进行真空排气后，再通过气体导入机构使预烧成处理室内在真空气氛中或氮气氛或惰性气体气氛中达到常压，利用加热灯将基板10上的陶瓷前驱体膜加热到期望的温度(例如300℃～600℃)而进行预烧成。 
之后，由搬运机器人25将退火装置30的预烧成处理室内的基板10搬运到冷却装置31，在冷却装置31内将基板10冷却至规定的温度。 
其后，由搬运机器人25将冷却装置31内的基板10搬运至校准器27，由校准器27进行检测基板10的表面的中心位置的处理。 
其后，由搬运机器人25将校准器27内的基板10搬运至旋涂室28。 
其后，与上述的方法同样将旋涂处理、干燥处理、预烧成处理的工序重复多次(例如30次)，由此在基板10的铁电体籽晶膜14上层叠形成多层陶瓷前驱体膜。如此反复的次数越多，在铁电体籽晶膜14上能够形成 的膜越厚(例如膜厚1μm以上)。这时，通过使用图2所示的铁电晶体膜的制造装置，能够使生产率提高。详细地说，就是通过控制部(未图示)以上述方式使铁电晶体膜的制造装置工作，由此能够自动进行溅射成膜处理、电子束蒸镀处理、旋涂处理、干燥处理、预烧成处理。因此，若分别进行各个的处理，操作人员用手搬运，便还会考虑到有手麻痹或搞错处理的顺序或在搬运中掉落基板10的情况，而采用以上装置则有不会发生这种情况的优点。因此，能够在大量生产时使生产率提高，能够提高成品率。 
其后，由搬运机器人25将退火装置30的预烧成处理室内的基板10搬运至加压式灯加热退火装置32。还有，从预烧成处理室内向加压式灯加热退火装置32内搬运基板10的搬运时间优选为10秒以下。 
如此缩短搬运时间的理由如下。若搬运时间长，则对铁电晶体膜的特性造成很大影响。详细地说，因为在预烧成后，陶瓷前驱体膜的氧活性是非常高的缺氧状态，所以会与大气中的氧结合，膜的特性劣化。因此，优选缩短搬运时间。 
其后，进行由加压式灯加热退火装置32对于基板10上的多层化学材料膜实施灯加热退火处理的工序。 
详细地说，就是在氧气氛中加热作为铁电体籽晶膜14和陶瓷前驱体膜的非晶膜。由此，通过使非晶膜氧化而晶体化，能够形成铁电体涂布烧结晶体膜15。还有，也可以在加压氧气氛中加热铁电体籽晶膜14和非晶膜，优选以4atm以上的加压氧气氛加热即可。由此，能够得到单一取向性更强的铁电晶体膜。 
其后，由搬运机器人25将加压式灯加热退火装置32的退火处理室内的基板10搬运至加载/卸载室33，从加载/卸载室33将基板10取出到装置外部。 
还有，在本实施的方式中，经由硅晶片11上的SrRuO3膜和Pt膜等而形成非晶膜，但也可以经由硅晶片11上的其他的导电膜或绝缘膜形成非晶膜。 
另外，因为上述的非晶膜与铁电体籽晶膜14完全地表面接触，所以铁电体籽晶膜14的单一取向性强的结晶被良好地转印到非晶膜，由此在非晶膜上形成单一取向性强的结晶。 
上述的铁电体涂布晶体膜15，具有与铁电体籽晶膜14的取向相同的取向。例如，铁电体籽晶膜14沿(001)取向时，铁电体涂布晶体膜15也沿(001)取向，铁电体籽晶膜14沿(111)取向时，铁电体涂布晶体膜15也沿(111)取向。 
另外，如前述，在铁电体籽晶膜14中，使用Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜时，通过Zr/Ti比满足下式(5)，铁电体籽晶膜14能够容易沿(001)取向。 
52/48≤Zr/Ti≤40/60…(5) 
另外，如前述，在铁电体籽晶膜14中，使用Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜时，通过Zr/Ti比满足下式(6)，铁电体籽晶膜14能够容易沿(111)取向。 
60/40≤Zr/Ti＜52/48…(6) 
铁电体籽晶膜14，承担着作为使非晶膜晶体化时的初始核的作用。 
作为铁电体涂布烧结晶体膜15的具体例，有Zr/Ti元素数比率满足下式(4)的Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜。A由从Li、Na、K、Rb、Ca、Sr、Ba、Bi和La所构成的群中选择的至少一种构成即可。 
60/40≤Zr/Ti≤40/60…(4) 
根据本实施的方式，即便是使用旋涂涂布法制作的铁电体涂布烧结晶体膜15，也能够提高单一取向性或优先取向性。详细地说，就是一边将进行单一取向或优先取向，并且具有非常良好的结晶性的铁电体籽晶膜14作为非晶膜的初始核加以利用，一边在氧气氛中进行加热而使之晶体化，此由，能够形成与铁电体籽晶膜14的取向具有相同的取向的铁电体涂布烧结晶体膜15。 
换言之，就是能够将通过外延生长形成的、具有非常良好的结晶性的铁电体籽晶膜14的优先取向，忠实转印到使用了旋涂涂布法的铁电体涂布烧结晶体膜15上。其结果是，能够得到进行单一取向或优先取向，并且结晶性良好的铁电体涂布烧结晶体膜15。 
即，在通过溅射法进行外延生长的铁电体籽晶膜14上成膜的使用了旋涂涂布法的铁电体涂布烧结晶体膜15，成为与铁电体籽晶膜14相同的 结晶构造。另外，通过在决定晶体结构的铁电体籽晶膜14上成膜铁电体涂布烧结晶体膜15，能够控制铁电体涂布烧结晶体膜15的晶体结构。 
另外，使用旋涂涂布法的铁电体涂布烧结晶体膜15的成膜速度，与通过现有技术的溅射法使之进行外延生长的铁电晶体膜的成膜速度相比非常快速。因此，在铁电体籽晶膜14上使用旋涂涂布法形成铁电体涂布烧结晶体膜15的本发明的一个形态的铁电晶体膜的制造方法，具有适于量产的成膜速度。 
另外，本发明的一个形态，是能够适用于具有上述的铁电晶体膜的电子元件。 
【实施例1】 
以下，对于一边参照图1和图3，一边结于本实施例进行说明。 
在4英寸Si晶片11上，通过电子束蒸镀装置成膜氧化膜和Pt膜，得到沿(100)取向的膜12。 
其次，在膜12上通过溅射法成膜沿(100)取向的大约100nm的Pt膜13a。 
接着，在Pt膜13a上通过溅射法成膜沿(001)取向的SrRuO3膜13b。 
接着，在该SrRuO3膜13b上通过溅射法使Pb(Zr、Ti)O3膜所构成的籽晶膜14进行外延生长。这时的溅射条件如下。 
[溅射条件] 
装置：RF磁控管溅射装置 
功率：1500W 
气体：Ar/O2
压力：0.14Pa 
温度：600℃ 
成膜速度：0.63nm/秒 
成膜时间：1.3分 
通过上述的外延生长而在膜13b上形成由膜厚50nm的Pb(Zr、Ti)O3膜构成的籽晶膜14。该籽晶膜14沿(001)优先取向，具有非常良好的结晶性。 
接下来，准备PZT前驱体溶液。PZT前驱体溶液，是在有机溶剂中含 有包含PZT结晶的成分金属的全部或一部分的金属化合物及其部分缩聚物的前驱体溶液，是在浓度为25重量％的PZT(Zr/Ti＝52/48)中Pb为过剩的20％的溶液。 
接着，在籽晶膜14上通过旋涂法涂布PZT前驱体溶液，在该籽晶膜14上再次形成第一层涂布膜。详细地说，就是将500μL的PZT前驱体溶液涂布在籽晶膜14上，以3sec使之从0上升至500rpm，以500rpm保持5sec后，以1500rpm旋转20sec后，使之停止。 
接下来，一边将该涂布的PZT前驱体溶液在热板上加热至250℃一边保持30秒使之干燥，除去水分后，再在保持为高温的热板上一边加热至450℃一边保持60秒而进行预烧成。 
重复上述的旋转涂布、干燥、预烧成5次，生成含有铁电体材料的5层PZT非晶膜。 
接下来，对于进行了预烧成后的PZT非晶膜，使用加压式灯加热退火装置(RTA：rapidly thermal anneal)，在氧气氛的10atm下保持在700℃的温度3分钟而进行退火处理，进行PZT晶体化。经过该晶体化的PZT膜就是铁电体涂布烧结晶体膜，由钙钛矿构造构成，膜厚为1.5μm，包括从溶胶凝胶溶液的旋转涂布至晶体化在内的成膜速度为2.65nm/秒，成膜时间为11分钟。 
通过上述的溅射法进行的外延生长所形成的0.5μm的籽晶膜14，和通过旋涂涂布法所形成的1.5μm的PZT晶体膜15的合计的成膜时间为24分钟。由于旋涂涂布法迅速的成膜速度，与只以溅射法进行成膜的情况相比，使得该合计时间能够缩短。 
图3是表示对于由图1所示的旋涂涂布法所形成的PZT晶体膜15，以XRD衍射评价结晶性的结果的图。PZT晶体膜的组成比为Zr/Ti＝52/48。 
如图3所示，即使是由旋涂涂布法形成的PZT晶体膜15，也确认到沿(001)优先取向，具有非常良好的结晶性。 
还有，在本说明书中，前驱体溶液意味着溶胶凝胶溶液、MOD(金属有机化合物分解法)溶液和溶胶凝胶溶液与MOD溶液的混合溶液的任意一种。 
以下进行详细说明。 
溶胶凝胶溶液，是使金属醇盐等水解、聚合，使处于胶体状的金属醇盐分散在醇等的有机溶剂溶液中。主成分本身形成陶瓷的前驱体的溶液特别称为溶胶凝胶溶液。 
另一方面，将金属的有机酸盐溶解于有机溶剂中的溶液一般称为MOD溶液。一般来说，作为有机酸使用醋酸、辛酸、己酸、戊酸、羧酸、酪酸、三氟乙酸等。 
另外如本发明的一个形态，混合溶胶凝胶溶液和MOD溶液加以使用的情况也很多，这种情况下，主成分是哪一个就决定为哪一种通称。 
如已述，在本发明的一个形态的情况下，虽然使用由两者的混合构成的溶液，但由于大半都是由醇盐的缩聚物(陶瓷的前驱体)构成，所以在有机溶剂中含有包含成分金属全部或一部分的金属化合物及其部分缩聚物(前驱体)的溶液称为前驱体溶液。 
【实施例2】 
以下，对于本实施例进行说明。本实施例的铁电晶体膜，使用图2所示的复合成膜装置成膜。 
在4英寸Si晶片上，以与实施例1相同的手法使铁电体籽晶膜进行外延生长。如此形成的膜厚50nm的铁电体籽晶膜，沿(001)单一取向，具有非常良好的结晶性。 
接着，在铁电体籽晶膜上，根据下述的条件再次形成经由旋涂涂布和晶体化而由总膜厚3.5μm的PZT厚膜构成铁电体涂布烧结晶体膜。由此，制作由第一层至第三层的三种不同组成的膜构成的铁电体涂布烧结晶体膜的试样。 
[溶液涂布条件] 
·使用溶液的组成比 
第一层：Pb/Bi/Zr/Ti/Nb＝103/12/53/47/0 
第二层：Pb/Bi/Zr/Ti/Nb＝103/0/53/47/0 
第三层：Pb/Bi/Zr/Ti/Nb＝103/12/47/41/12 
·涂布次数 
第一层：3次 
第二层：6次 
第三层：1次 
·膜厚 
第一层：900nm 
第二层：1800nm 
第三层：300nm 
·总处理时间(min) 
第一层：旋涂7.5+RTA2 
第二层：旋涂15+RTA10 
第三层：旋涂2.5+RTA3 
·1次的涂布时间 
第一层～第三层：旋转涂布1min+干燥(热板250℃)0.5min+预烧成(热板450℃)1min＝2.5min 
[晶体化条件] 
第一层：RTA的昇温速度100℃/sec，O2压力1atm，温度600℃，烧成时间1min 
第二层：RTA的昇温速度100℃/sec，O2压力5atm，温度600℃，烧成时间10min 
第三层：RTA的昇温速度100℃/sec，O2压力10atm，温度650℃，烧成时间3min 
[总处理时间] 
第一层：9.5min 
第二层：25min 
第三层：5.5min 
根据本实施例，铁电体籽晶膜铁为初始核存在，能够使铁电体涂布烧结晶体膜的晶体化温度达到比较低的600℃左右。 
另外，溶液涂布法的情况下，只要能够作为溶液准备原料就可以进行涂布。本实施例是使过剩Pb为3％，取而代之是作为添加剂而添加与Pb相对浓度为12％的Bi。还有，在溅射法的情况下，若不是烧结体则不能准备溅射靶这样的课题在溶液中不存在。 
另外，在PZT膜的形成中，通常在原料溶液中需要10％以上的过剩 的Pb，但根据本实施例，相对于最终得到的作为铁电体涂布烧结晶体膜的PZT膜的总膜厚，铅过剩量为6％以下。 
图4是表示实施例2的试样截面的FIB-SEM图像。最上部膜的组成比为Zr/Ti/Nb＝51/45/4。由图4能够确认，能够得到在最上部具有上述组成的PZTN薄膜的覆盖层的致密、平滑的高品质的PZT膜。 
图5是表示对于实施例2以XRD衍射评价结晶性的结果的图。图6是表示对于除了没有铁电体籽晶膜这一点以外，以与实施例2相同的条件制作的现有的铁电体涂布烧结晶体膜，以XRD衍射评价结晶性的结果的图。 
若比较图5和图6的XRD图案，则能够确认在图6的现有的铁电体涂布烧结晶体膜中，即使使溶液涂布条件相同，也得不到图6这样的XRD图案，峰值强度与图5的本实施例相比为1/1000以下，虽然(001)取向成分最多，但没有显示了单一取向性。 
根据图5能够确认，能够得到良好的(001)单一取向的外延膜。 
图7是表示进行实施例2的磁滞评价的结果的图。 
根据图7的PE-磁滞回线，可确认可得到矩形非常好的磁滞特性，剩余极化值为Pr＝～28μmC/cm2，电阻电压Vc＝～15V。 
图8是表示测量实施例2的漏电流密度的结果的图。 
根据图8可确认，显示出耐压非常高的漏电流密度特性，击穿电压为135V。 
图9是表示以下述测量条件测量实施例2的介电常数的结果的图，根据C-V曲线评价将电容值换算成电容率。 
[测量条件] 
频率：1kHz 
Level：1V 
Bias：0～100V 
根据图9可确认，实施例2的介电常数ε显示为1200这样非常大的数值。 
图10是表示评价实施例2的压电特性d31的结果的图。 
在此，简易地在室温施加下0～120V、5V步级，各lsec的电压，测 量各外加时的d31位移。 
一般在压电体的极化(ポ一リンゲ：poling)中，通过温度、电压、时间的参数使之最佳化，从而能够得到更高的d31常数。在此为了评价的效率，以简易的极化条件进行评价。 
在这样的条件下，得到d31＞80pm/V的压电特性的可以说良好。 
【实施例3】 
成膜装置使用DC溅射装置，在5nm-TiOX/Si(100)基板上制作Pt下部电极。这时的溅射条件如下。 
基板温度：600℃ 
生长压力：0.3Pa 
DC Power：200W 
溅射气体：Ar 
成膜时间：4min 
上述的成膜的Pt下部电极是只沿(111)强烈取向的膜，这是由于Pt强烈的自取向性。 
其后，在该Pt下部电极上通过溅射法使屾Pb(Zr、Ti)O3膜克成的籽晶膜进行外延生长。这时的溅射条件如下。 
[溅射条件] 
装置：RF磁控管溅射装置 
功率：1500W 
气体：Ar/O2
压力：0.14Pa 
温度：600℃ 
成膜速度：0.63nm/秒 
成膜时间：1.3分 
通过上述的外延生长，在Pt下部电极上形成由膜厚50nm的Pb(Zr、Ti)O3膜构成的籽晶膜。该籽晶膜沿(111)优先取向，具有非常良好的结晶性。 
其次，准备PZT前驱体溶液。PZT前驱体溶液，是在有机溶剂中含有包含PZT结晶的成分金属全部或一部分的金属化合物及其部分缩聚物的 前驱体溶液，是在浓度为25重量％的PZT(Zr/Ti＝50/50)中Pb为过剩的20％的溶液。 
接着，通过旋涂法在籽晶膜上涂布PZT前驱体溶液，在该籽晶膜上再次形成第一层涂布膜。详细地说，就是将500μL的PZT前驱体溶液涂布在籽晶膜上，使之以3sec从0上升至500rpm，在500rpm保持5sec后，以1500rpm旋转20sec后，使之停止。 
接着，一边在热板上将该涂布的PZT前驱体溶液加热至250℃一边保持30秒而使之干燥，除去水分后，再在保持高温的热板上一边加热到450℃一边保持60秒而进行预烧成。 
重复上述的旋转涂布、干燥、预烧成5次，生成含有铁电体材料的5层PZT非晶膜。 
接着，对于进行预烧成后的PZT非晶膜，使用加压式灯加热退火装置，在氧气氛的10atm下保持于700℃的温度下3分钟而进行退火处理，进行PZT晶体化。该晶体化的PZT铁电晶体膜是铁电体涂布烧结晶体膜，由钙钛矿构造构成，膜厚为1.5μm。 
图11是表示作为对于上述的PZT铁电晶体膜以XRD衍射评价结晶性的结果的XRD图案的图。如图11所示，PZT铁电晶体膜沿(111)优先取向，可确认到具有非常良好的结晶性。 
调查上述的PZT铁电晶体膜的组成时可知，Pb/Zr/Ti＝1.000/0.443/0.443。即Pb/Zr/Ti＝1.14/0.5/0.5，膜组成几乎涂布溶液(PZT前驱体溶液)的组成决定。 

Claims (22)

1.一种铁电晶体膜，其特征在于，具备：通过溅射法在基板上形成且沿规定的面取向的铁电体籽晶膜；和形成于所述铁电体籽晶膜上的铁电体涂布烧结晶体膜，
其中，所述铁电体涂布烧结晶体膜是涂布在有机溶剂中含有包含该铁电体涂布烧结晶体膜的成分金属的全部或一部分的金属化合物及其部分缩聚物的溶液，并进行加热而使之晶体化的膜。
2.根据权利要求1所述的铁电晶体膜，其特征在于，所述铁电体涂布烧结晶体膜沿着与所述规定的面相同的面取向。
3.根据权利要求1或2所述的铁电晶体膜，其特征在于，
所述铁电体籽晶膜和所述铁电体涂布烧结晶体膜分别是Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜，其中，A由从Li、Na、K、Rb、Ca、Sr、Ba、Bi和La所构成的群中选择的至少一种构成。
4.根据权利要求3所述的铁电晶体膜，其特征在于，
在所述Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜中，Zr/Ti的元素数比率满足下式(1)，
60/40≤Zr/Ti≤40/60…(1)。
5.根据权利要求3或4所述的铁电晶体膜，其特征在于，
所述Pb(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(2)，所述(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(3)，
Pb/(Zr+Ti)＜1.06…(2)
(Pb+A)/(Zr+Ti)≤1.35…(3)。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的铁电晶体膜，其特征在于，
所述铁电体籽晶膜沿(001)取向，
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿(001)取向。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的铁电晶体膜，其特征在于，
所述铁电体籽晶膜沿(111)取向，
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿(111)取向。
8.一种电子元件，其特征在于，具有权利要求1至7中任一项所述的铁电晶体膜。
9.一种铁电晶体膜的制造方法，其特征在于，通过溅射法在基板上使铁电体籽晶膜外延生长而形成，
其中，通过在所述铁电体籽晶膜上涂布在有机溶剂中含有包含该铁电体籽晶膜的成分金属的全部或一部分的金属化合物及其部分缩聚物的溶液的方法，形成非结晶性前驱体膜，
并且，在氧气氛中加热所述铁电体籽晶膜和非结晶性前驱体膜，由此使所述非结晶性前驱体膜氧化而晶体化，从而形成铁电体涂布烧结晶体膜。
10.根据权利要求9所述的铁电晶体膜的制造方法，其特征在于，
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿着与所述规定的面相同的面取向。
11.根据权利要求9或10所述的铁电晶体膜的制造方法，其特征在于，
所述铁电体籽晶膜和所述铁电体涂布烧结晶体膜分别是Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜，其中，A由从Li、Na、K、Rb、Ca、Sr、Ba、Bi和La所构成的群中选择的至少一种构成。
12.根据权利要求11所述的铁电晶体膜的制造方法，其特征在于，
在所述Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜中，Zr/Ti的元素数比率满足下式(1)，
60/40≤Zr/Ti≤40/60…(1)。
13.根据权利要求11或12所述的铁电晶体膜的制造方法，其特征在于，
所述Pb(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(2)，所述(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(3)，
Pb/(Zr+Ti)＜1.06…(2)
(Pb+A)/(Zr+Ti)≤1.35…(3)。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的铁电晶体膜的制造方法，其特征在于，
所述铁电体籽晶膜沿(001)取向，
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿(001)取向。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的铁电晶体膜的制造方法，其特征在于，
所述铁电体籽晶膜沿(111)取向，
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿(111)取向。
16.一种铁电晶体膜的制造装置，其特征在于，具备：
通过溅射法在基板上使铁电体籽晶膜外延生长并形成的第一装置；
通过旋涂涂布法在所述铁电体籽晶膜上涂布形成含有铁电体材料的非晶膜的第二装置；
通过在氧气氛中加热所述铁电体籽晶膜和所述非晶膜，使所述非晶膜氧化并晶体化，从而形成铁电体涂布烧结晶体膜的第三装置。
17.根据权利要求16所述的铁电晶体膜的制造装置，其特征在于，
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿着与所述规定的面相同的面取向。
18.根据权利要求16或17所述的铁电晶体膜的制造装置，其特征在于，
所述铁电体籽晶膜和所述铁电体涂布烧结晶体膜分别是Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜，其中，A由从Li、Na、K、Rb、Ca、Sr、Ba、Bi和La所构成的群中选择的至少一种构成。
19.根据权利要求18所述的铁电晶体膜的制造装置，其特征在于，
在所述Pb(Zr、Ti)O3膜或(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜中，Zr/Ti的元素数比率满足下式(1)，
60/40≤Zr/Ti≤40/60…(1)。
20.根据权利要求18或19所述的铁电晶体膜的制造装置，其特征在于，
所述Pb(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(2)，所述(Pb、A)(Zr、Ti)O3膜的各元素数比率满足下式(3)，
Pb/(Zr+Ti)＜1.06…(2)
(Pb+A)/(Zr+Ti)≤1.35…(3)。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的铁电晶体膜的制造装置，其特征在于，
所述铁电体籽晶膜沿(001)取向，
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿(001)取向。
22.根据权利要求18至20中任一项所述的铁电晶体膜的制造装置，其特征在于，
所述铁电体籽晶膜沿(111)取向，
所述铁电体涂布烧结晶体膜沿(111)取向。
CN2012104793588A 2012-06-04 2012-11-22 铁电晶体膜、电子元件、铁电晶体膜的制造方法和铁电晶体膜的制造装置 Pending CN103456723A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-127046 2012-06-04
JP2012127046A JP5930852B2 (ja) 2012-06-04 2012-06-04 強誘電体結晶膜の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103456723A true CN103456723A (zh) 2013-12-18

Family

ID=49670610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012104793588A Pending CN103456723A (zh) 2012-06-04 2012-11-22 铁电晶体膜、电子元件、铁电晶体膜的制造方法和铁电晶体膜的制造装置

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10017874B2 (zh)
JP (1) JP5930852B2 (zh)
CN (1) CN103456723A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106575700A (zh) * 2014-07-16 2017-04-19 友技科株式会社 铁电体陶瓷及其制造方法
CN110137180A (zh) * 2018-02-08 2019-08-16 爱思开海力士有限公司 铁电器件及其制造方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6347085B2 (ja) * 2014-02-18 2018-06-27 アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 強誘電体膜及びその製造方法
US20170133581A1 (en) * 2014-06-20 2017-05-11 Ulvac, Inc. Method of manufacturing multi-layered film and multi-layered film
JP6481153B2 (ja) * 2014-08-14 2019-03-13 アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 強誘電体セラミックス及びその製造方法
JP6596634B2 (ja) 2014-10-23 2019-10-30 アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 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
JP6488468B2 (ja) 2014-12-26 2019-03-27 アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 圧電膜及び圧電セラミックス
US9553181B2 (en) * 2015-06-01 2017-01-24 Toshiba Corporation Crystalline-amorphous transition material for semiconductor devices and method for formation
JP6814915B2 (ja) * 2015-09-18 2021-01-20 アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 強誘電体メモリ及びその製造方法、強誘電体膜及びその製造方法
JP6627647B2 (ja) * 2016-05-24 2020-01-08 Tdk株式会社 積層膜、電子デバイス基板、電子デバイス及び積層膜の製造方法
JP7176329B2 (ja) * 2018-09-28 2022-11-22 株式会社リコー 強誘電体薄膜の形成方法ならびに圧電素子および液体吐出ヘッドの製造方法
KR102590568B1 (ko) * 2021-07-06 2023-10-18 한국과학기술연구원 이종 접합 반도체 기판, 그의 제조방법 및 그를 이용한 전자소자

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1338377A (zh) * 2000-06-21 2002-03-06 和佐清孝 压电元件和液体排放记录头的结构、及其制造方法
US20030133250A1 (en) * 1998-11-30 2003-07-17 Gerd Norga Ferro-electric capacitor and method of fabrication of the ferro-electric capacitor
CN1510724A (zh) * 2002-12-24 2004-07-07 ���ǵ�����ʽ���� 铁电薄膜及其形成方法
CN101083259A (zh) * 2006-05-31 2007-12-05 精工爱普生株式会社 铁电体电容器、铁电体电容器的制造方法、铁电体存储器
CN101529539A (zh) * 2006-10-25 2009-09-09 Nxp股份有限公司 具有改进调谐范围的铁电变容管

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5572052A (en) * 1992-07-24 1996-11-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Electronic device using zirconate titanate and barium titanate ferroelectrics in insulating layer
JPH0689986A (ja) * 1992-07-24 1994-03-29 Mitsubishi Electric Corp 電子デバイスおよびその製造方法
US5719417A (en) * 1996-11-27 1998-02-17 Advanced Technology Materials, Inc. Ferroelectric integrated circuit structure
CN1181217C (zh) * 1997-11-21 2004-12-22 三星电子株式会社 使用籽晶层形成pzt薄膜的方法
US6841006B2 (en) * 2001-08-23 2005-01-11 Applied Materials, Inc. Atmospheric substrate processing apparatus for depositing multiple layers on a substrate
JP4729035B2 (ja) 2005-02-16 2011-07-20 株式会社ユーテック 加圧式ランプアニール装置
TW200746940A (en) * 2005-10-14 2007-12-16 Ibiden Co Ltd Printed wiring board
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
US7706103B2 (en) * 2006-07-25 2010-04-27 Seagate Technology Llc Electric field assisted writing using a multiferroic recording media
JP4665025B2 (ja) * 2008-12-16 2011-04-06 Ｔｄｋ株式会社 圧電素子の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030133250A1 (en) * 1998-11-30 2003-07-17 Gerd Norga Ferro-electric capacitor and method of fabrication of the ferro-electric capacitor
CN1338377A (zh) * 2000-06-21 2002-03-06 和佐清孝 压电元件和液体排放记录头的结构、及其制造方法
US20020076875A1 (en) * 2000-06-21 2002-06-20 Kiyotaka Wasa Structure of piezoelectric element and liquid discharge recording head, and method of manufacture therefor
CN1510724A (zh) * 2002-12-24 2004-07-07 ���ǵ�����ʽ���� 铁电薄膜及其形成方法
CN101083259A (zh) * 2006-05-31 2007-12-05 精工爱普生株式会社 铁电体电容器、铁电体电容器的制造方法、铁电体存储器
CN101529539A (zh) * 2006-10-25 2009-09-09 Nxp股份有限公司 具有改进调谐范围的铁电变容管

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106575700A (zh) * 2014-07-16 2017-04-19 友技科株式会社 铁电体陶瓷及其制造方法
CN106575700B (zh) * 2014-07-16 2020-06-19 友技科株式会社 铁电体陶瓷及其制造方法
CN110137180A (zh) * 2018-02-08 2019-08-16 爱思开海力士有限公司 铁电器件及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10017874B2 (en) 2018-07-10
US20130323534A1 (en) 2013-12-05
JP2013251490A (ja) 2013-12-12
JP5930852B2 (ja) 2016-06-08
US20180282896A1 (en) 2018-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103456723A (zh) 铁电晶体膜、电子元件、铁电晶体膜的制造方法和铁电晶体膜的制造装置
JP5299620B2 (ja) セラミックス、ならびに誘電体キャパシタ、半導体装置、アクチュエータ、光変調器、及び超音波センサ
KR102330630B1 (ko) Mn 및 Nb 도프의 PZT 계 압전체막 형성용 조성물
EP0665981A1 (en) Process for fabricating layered superlattice materials and making electronic devices including same
US10854808B2 (en) Ferroelectric ceramics, electronic component and manufacturing method of ferroelectric ceramics
CN106835080B (zh) 铌镁酸铅-钛酸铅和锆钛酸铅异质结构薄膜及其制备方法
KR102334850B1 (ko) Mn 및 Nb 도프의 PZT 계 압전체막
JP6481394B2 (ja) ＭｎドープのＰＺＴ系圧電体膜
Calzada Sol–gel electroceramic thin films
US9251955B2 (en) PZT-based ferroelectric thin film and method of forming the same
Ueno et al. Synthesis of conductive LaNiO3 thin films by chemical solution deposition
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
JP6216808B2 (ja) 強誘電体結晶膜及びその製造方法
US20220158073A1 (en) Method for manufacturing piezoelectric film, piezoelectric film, and piezoelectric element
KR20160084510A (ko) 개선된 표면 거칠기를 가지는 후막 코팅방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20131218