[发明专利]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

说明书

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，