專利名稱：強電介質(zhì)薄膜及其制造方法、強電介質(zhì)存儲元件、強電介質(zhì)壓電元件的制作方法
技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及強電介質(zhì)薄膜及其制造方法以及強電介質(zhì)存儲元件、強電介質(zhì)壓電元件。
背景技術(shù)：
近年來，廣泛地進(jìn)行著PZT、SBT等薄膜和使用了它們的強電介質(zhì)電容器、強電介質(zhì)存儲裝置等的研究和開發(fā)。強電介質(zhì)存儲裝置的結(jié)構(gòu)大致分為1T、1T1C、2T2C、單純矩陣型。其中，1T型由于在結(jié)構(gòu)上電容器中發(fā)生內(nèi)部電場，因此記憶(數(shù)據(jù)保持)很短，為一個月，不能做到一般半導(dǎo)體所要求的10年。1T1C型和2T2C型的結(jié)構(gòu)與DRAM大致相同，且為了具有選擇用晶體管，可以有效地利用DRAM的制造技術(shù)，且由于實現(xiàn)SRAM程度的寫入速度，因此，迄今為止已商品化了256kbit以下的小電容品。
至此，作為強電介質(zhì)材料，主要使用Pb(Zr，Ti)O3(PZT)，但在該材料的情況下，使用Zr/Ti比為52/48或40/60的棱面體晶和正方晶的混合區(qū)域及其附近的組成，且摻雜La、Sr、Ca元素來使用。所述的使用該區(qū)域且進(jìn)行摻雜，是為了確保對存儲元件最必要的可靠性。
強電介質(zhì)存儲器應(yīng)用最先進(jìn)的PZT是PbZrO3和PbTiO3的固溶體，以Zr與Ti的比率為52/48為界限，包含Zr多的情況下，示出細(xì)的遲滯形狀，在包含Ti多的情況下，示出方形良好的遲滯。
本來數(shù)據(jù)寫入之后的遲滯形狀在富含Ti的正方晶區(qū)域良好，若僅就遲滯形狀來看，則對存儲器應(yīng)用也適用富含Ti的正方晶區(qū)域，但由于該正方晶區(qū)域的PZT不能確?？煽啃裕什荒茏鳛閺婋娊橘|(zhì)存儲元件而商品化。
在很多的可靠性試驗中，稱作靜態(tài)痕跡(static imprint)的可靠性試驗最嚴(yán)格。該試驗是向已寫入了1或0的數(shù)據(jù)的強電介質(zhì)存儲器即+或-的某一方，在一定的溫度(例如，85℃或150℃)下保持已施行了極化處理的強電介質(zhì)薄膜一定時間(例如，100小時或1000小時)之后，是否可以將寫入的數(shù)據(jù)作為寫入的數(shù)據(jù)而讀出來的試驗。
如上所述，數(shù)據(jù)寫入之后的遲滯形狀在里富含Ti的正方晶區(qū)域良好，但所述富含Ti的正方晶區(qū)域是指晶體結(jié)構(gòu)元素內(nèi)大部分由Pb和Ti構(gòu)成。
Pb蒸氣壓力高，從Elin gum的相圖可知，在大致100°的低溫中也發(fā)生PbO蒸氣。此外，與氧結(jié)合的能量最小，為38.8kcal/mol，容易在PZT晶體中產(chǎn)生Pb缺損。在Ti的情況下，雖然與氧結(jié)合能量為73kcal/mol，大約二倍于Pb-0的結(jié)合能量，可是原子量與47.88相同，與B點構(gòu)成元素的Zr的91.224相比，大約是其一半，在PZT構(gòu)成元素中最輕，在靜態(tài)痕跡試驗中的熱處理時產(chǎn)生的振動碰撞時，被彈飛的概率最高，容易在PZT晶體中產(chǎn)生Ti缺損。這些缺陷成為空間電荷極化的原因，進(jìn)而產(chǎn)生痕跡特性劣化。
另外，根據(jù)電荷中性的原理發(fā)生0缺損，發(fā)生所謂的起因于離子性晶體結(jié)構(gòu)的肖特基缺陷，這就成為漏電流特性劣化的原因，因此，不能確?？煽啃?。
另外，根據(jù)強電介質(zhì)存儲器的集成度的上升或低電壓驅(qū)動的必要性，在元件尺寸縮小的同時，進(jìn)行強電介質(zhì)薄膜的薄膜化，在使用PZT作為強電介質(zhì)材料的情況下，不能繼續(xù)使用在小容量存儲器時使用的富含Zr組成，作為結(jié)果，就不得不使用富含Ti的組成PZT。
即，因薄膜化而介電常數(shù)增大，因此，遲滯形狀變化得更細(xì)。關(guān)于至此的富含Zr的PZT的可靠性例如痕跡特性，雖然不構(gòu)成實用上問題，但是遲滯變化，通過這以上遲滯形狀變細(xì)，痕跡特性劣化表面化。從而，為了使介電常數(shù)減少，使遲滯形狀接近于用小容量存儲器使用后的遲滯形狀，就不得不使用富含Ti組成的PZT。其結(jié)果，出現(xiàn)上述課題，總之，若不解決上述富含Ti的PZT的課題，就不能實現(xiàn)強電介質(zhì)存儲器的高集成化。
另一方面，由于單純矩陣型的單元尺寸比1T1C型和2T2C型的小，此外，可以實現(xiàn)電容器的多層化，因此，期待高集成化和低成本化。關(guān)于現(xiàn)有的單純矩陣型強電介質(zhì)存儲裝置，在日本特開平9-116107號公報等中進(jìn)行了公開。在該公開公報中，公開了在對存儲器單元進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入時，向非選擇存儲器單元施加寫入電壓的1/3電壓的驅(qū)動方法。但是，在該技術(shù)中，關(guān)于工作中必須的強電介質(zhì)電容器的遲滯曲線，沒有具體地記述。本發(fā)明者們在開發(fā)過程中判斷到，要得到實際可以工作的單純矩陣型強電介質(zhì)存儲裝置，就必須要有方形性良好的遲滯曲線。作為可與之對應(yīng)的強電介質(zhì)材料，考慮將富含Ti的正方晶的PZT作為候補，但與后述的1T1C和2T2C型強電介質(zhì)存儲器同樣，可靠性的確保成為最重要課題。
在使用于強電介質(zhì)存儲器中的強電介質(zhì)薄膜的情況下，一般使強電介質(zhì)的極化軸與電場外加方向一致來使用。
例如，在PZT的情況下，Zr/Ti比為52/48被稱作相邊界，是棱面體晶和正方晶的混合區(qū)域，若Zr超過52，就成為棱面體晶，若Ti組成超過48，就成為正方晶。
在棱面體晶PZT的情況下，極化軸存在于<001>軸，在正方晶PZT的情況下，存在于<111>軸。從而，在將PZT薄膜使用于強電介質(zhì)存儲器的情況下，如資料1(第49回應(yīng)用物理學(xué)關(guān)系聯(lián)合演講會演講預(yù)稿集27a-ZA-6)，一般使取向性與極化軸方向一致來使用。
但是，在強電介質(zhì)中存在與晶體的取向性不同的強介電性發(fā)現(xiàn)的源即極化域(domain)。在區(qū)域(domain)中存在180°區(qū)域和90°區(qū)域。
在將極化軸作為晶體取向軸的情況下，與外加電場平行的180°區(qū)域有助于極化，但90°區(qū)域不全部有助于極化。
由于若形成理想的強電介質(zhì)電容器，90°區(qū)域不有助于極化，因此即使存在，也沒有太大問題。但是，有助于PZT薄膜全體的極化的比率僅90°區(qū)域的存在部分減少。
現(xiàn)實的強電介質(zhì)電容器電極的最表面也不完全平坦，伴有凹凸，晶體自身在中途也幾乎傾斜生長，該情況下，90°區(qū)域就與外加電場不完全垂直，具有若干角度。該情況下，90°區(qū)域就有助于極化，但由于在大致垂直于外加電場的方向上存在極化軸，因此，要使90°區(qū)域有助于極化成分，與180°區(qū)域相比，需要相當(dāng)大的電場。即，難以在低電壓中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種強電介質(zhì)薄膜，其適用于強電介質(zhì)電容器，所述強電介質(zhì)電容器具有遲滯特性，可以使用于某種1T1C、2T2C和單純矩陣型強電介質(zhì)存儲器中。
本發(fā)明涉及強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在同一晶體系中，在電場外加方向上不具有極化軸。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式中的強電介質(zhì)電容器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示本發(fā)明的實施方式中的PZT晶體中的極化軸的關(guān)系的圖。
圖3是關(guān)于本發(fā)明的實施方式中的正方晶結(jié)構(gòu)PZT，求出對元件應(yīng)用最佳的取向面的圖。
圖4是關(guān)于本發(fā)明的實施方式中的棱面體晶結(jié)構(gòu)PZT，求出對元件應(yīng)用最佳的取向面的圖。
圖5是關(guān)于本發(fā)明的實施方式中的MPB結(jié)構(gòu)PZT，求出對元件應(yīng)用最佳的取向面的圖。
圖6是關(guān)于本發(fā)明的實施方式中的Bi層狀結(jié)構(gòu)SrBi2Ta2O9，求出對元件應(yīng)用最佳的取向面的圖。
圖7是關(guān)于本發(fā)明的實施方式中的Bi層狀結(jié)構(gòu)Bi4Ti3O12，求出對元件應(yīng)用最佳的取向面的圖。
圖8是表示本發(fā)明的實施方式中的、在PZT形成用溶膠—凝膠溶液中混合了PbSiO3后的表面形態(tài)和結(jié)晶性的圖。
圖9是示出本發(fā)明的實施方式中的、用于用旋轉(zhuǎn)涂覆法形成本發(fā)明的PZTN薄膜的流程圖。
圖10是表示本發(fā)明的實施方式中的、在PZT形成用溶膠—凝膠溶液中混合了PbSiO3后的正方晶PZT薄膜的表面形態(tài)和結(jié)晶性的圖。
圖11是表示本發(fā)明的實施方式中的、根據(jù)本發(fā)明的正方晶PZT薄膜的遲滯的圖。
圖12是表示本發(fā)明的實施方式中的、以(111)取向PZT單晶體中的(010)面內(nèi)的(111)峰值為基準(zhǔn)，面內(nèi)的(100)峰值位置的圖。
圖13是表示本發(fā)明的實施方式中的、以(111)取向PZT多晶體薄膜中的、(010)面內(nèi)的(111)峰值為基準(zhǔn)，面內(nèi)的(100)峰值位置的圖。
圖14是在本發(fā)明的實施方式中的(111)取向PZT多晶體薄膜中，表示將Phi角度固定為0°、90°、180°、360°，將Psi角度從0°轉(zhuǎn)到90°時的(100)峰值位置的圖。
具體實施例方式
本實施方式的強電介質(zhì)存儲裝置，包括第一電極、強電介質(zhì)膜和第二電極，第一電極與預(yù)先形成在硅晶片上的CMOS晶體管的源極或漏極電極的某一個導(dǎo)通，強電介質(zhì)膜形成在上述第一電極上，第二電極形成在上述強電介質(zhì)膜上，由上述第一電極、上述強電介質(zhì)膜和上述第二電極構(gòu)成的電容器，是由預(yù)先形成在硅晶片上的CMOS晶體管進(jìn)行選擇工作的強電介質(zhì)存儲裝置，包括第三電極、第四電極和強電介質(zhì)膜，第三電極預(yù)先制好，第四電極排列在與上述第三電極交叉的方向上，強電介質(zhì)膜至少配置在上述第三電極與上述第四電極的交叉區(qū)域，由上述第三電極、上述強電介質(zhì)膜和上述第四電極構(gòu)成的電容器是配置成矩陣形的強電介質(zhì)存儲裝置，上述強電介質(zhì)膜是多晶體薄膜，由強電介質(zhì)薄膜構(gòu)成，所述強電介質(zhì)薄膜極化軸與外加電場軸不同，且極化軸具有與電場垂直方向的薄膜面內(nèi)的任意同一角度，全部的極化軸對外加電場無極性。
本實施方式的強電介質(zhì)存儲器的制造方法，包括在涂覆了第一原料溶液即強電介質(zhì)薄膜形成用溶膠—凝膠溶液之后，進(jìn)行結(jié)晶的工序，上述第一原料溶液是用于形成強電介質(zhì)層的原料液，是為了形成最終形成的薄膜來作為強電介質(zhì)層而必不可少的原料液，也可以在結(jié)晶階段包含目的強電介質(zhì)薄膜組成以外的物質(zhì)。例如，包括在薄膜形成階段，形成促進(jìn)低溫結(jié)晶的催化劑性氧化物，最終作為薄膜構(gòu)成元件，取入到薄膜中的情況等。
此外，本實施方式不僅可以適用于強電介質(zhì)存儲器，而且同樣地可以適用于壓電元件或熱電器件等有效利用了強介電性的所有元件。
本實施方式的強電介質(zhì)存儲器由以下構(gòu)成。
圖1是表示本實施方式的強電介質(zhì)存儲裝置中的強電介質(zhì)電容器的圖。在圖1中，101是本發(fā)明的PZTN強電介質(zhì)膜，102是第一電極，103是第二電極。第一電極102和第二電極103由Pt、Ir、Ru等貴金屬單體或?qū)⑸鲜鲑F金屬作為主體的復(fù)合材料構(gòu)成。由于強電介質(zhì)的元素一向第一電極擴散，就在電極與強電介質(zhì)膜的界面部引起組成偏差，遲滯的方形性降低，因此，要求強電介質(zhì)的元素不向第一電極擴散的致密性。為了提高第一電極的致密性，有用質(zhì)量重的氣體濺射成膜的方法和使Y、La等氧化物向貴金屬電極中分散等的方法。再有，在圖1中，省略了基板和其他強電介質(zhì)存儲裝置的結(jié)構(gòu)要素(MOS晶體管等)。關(guān)于這些結(jié)構(gòu)要素在后面敘述。
下面，對強電介質(zhì)薄膜101的一例進(jìn)行敘述，所述強電介質(zhì)薄膜101是本實施方式的多晶體薄膜，極化軸與外加電場軸不同，且極化軸具有與電場垂直方向的薄膜面內(nèi)的任意同一角度，全部的極化軸對外加電場無極性第一原料液是將PZTN強電介質(zhì)相的構(gòu)成金屬元素中的、用于由Pb和Zr形成PbZrO3鈣鈦礦晶體的縮聚體，在無水狀態(tài)下溶解在正丁醇等的溶劑中的溶液。
第二原料液是將PZTN強電介質(zhì)相的構(gòu)成金屬元素中的、用于由Pb和Ti形成PbTiO3鈣鈦礦晶體的縮聚體，在無水狀態(tài)下溶解在正丁醇等的溶劑中的溶液。
例如，在使用上述第一、第二原料溶液生成PbZr0.2Ti0.8O3強電介質(zhì)的情況下，混合成(第一原料溶液)∶(第二原料溶液)＝2∶8，但使該混合溶液在例如(111)上高取向了的多晶體Pt電極上結(jié)晶，在外加電場方向(垂直于多晶體Pt電極面的方向)(111)取向，且極化成分中的180°區(qū)域?qū)Χ嗑wPt電極面具有35.9255°的角度，在多晶體Pt電極面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，且極化成分中的90°區(qū)域?qū)Χ嗑wPt電極面具有35.9253°的角度，在多晶體Pt電極面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，得到對外加電場空間無極性的PZT薄膜。這樣，就可以將90°區(qū)域與180°區(qū)域共同作為極化成分，有效地進(jìn)行利用。
使用在圖2的(111)上取向了的PbZr0.2Ti0.8O3晶體來說明該情況。圖2示出從(111)方向看，正方形的PZT的極化軸是(100)、(010)、(001)、(-100)、(0-10)、(00-1)。例如，若使A是由180°區(qū)域構(gòu)成的極化成分，則在極化反轉(zhuǎn)后變?yōu)锽。若假設(shè)A是由90°區(qū)域構(gòu)成的極化成分，則在極化反轉(zhuǎn)后變?yōu)镃或D。此外，由于B和C能量上大致相等，因此，就可以用大致同一外加電場進(jìn)行極化反轉(zhuǎn)。(實際對Pt電極面僅相差35.9255°與35.9253°的差分0.0002°。)此外，在此為了容易理解，使用一個PbZr0.2Ti0.8O3晶體進(jìn)行了說明，但本發(fā)明在單晶體結(jié)構(gòu)中沒有效果。這是因為，在單晶體的情況下，如圖2所示，由于上述僅存在幾個極化軸，故對外加電場存在大的各向異性。
由于本發(fā)明的實施方式中的薄膜由多晶體構(gòu)成，在Pt電極面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，因此，對外加電場能量穩(wěn)定，全部不具有各向異性。即，極化成分可以同時接受同一外加電場，同時進(jìn)行反轉(zhuǎn)。
此外，圖2示出(111)取向后的正方形的PZT單晶體，但在本發(fā)明的實施方式中，采用多晶體膜，僅(111)方向規(guī)矩地排列。然后，由于極化軸在面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，因此，實際極化軸無限地存在，但例如在后述說明的圖3等中，用6個矢量代表旋轉(zhuǎn)的極化軸來表示。
在此，在現(xiàn)有的強電介質(zhì)存儲器應(yīng)用PZT薄膜的情況下，若是上述PbZr0.22Ti0.8O3薄膜，則由于極化軸是(001)方向，故普遍得到對外加電場方向(001)高取向后的薄膜。例如，在(001)取向MgO單晶體基板上形成(001)取向Pt電極，且在(001)取向Pt電極上外延形成(001)取向PbZr0.2Ti0.8O3薄膜。這是因為，由于PbZr0.2Ti0.8O3在(001)方向上具有極化軸，故通常使極化軸與外加電場方向一致。
但是，在PbZr0.2Ti0.8O3中存在180°區(qū)域和90°區(qū)域，通常示出了與極化軸180°區(qū)域。這是因為，90°區(qū)域是垂直于180°區(qū)域存在的區(qū)域，在(001)取向PbZr0.2Ti0.8O3薄膜中垂直于外加電場存在，不作為極化成分來工作。
另一方面，使極化軸100％(001)取向也存在膜內(nèi)部應(yīng)力的產(chǎn)生等，事實上不可能。此時，例如若即使在1％中也存在90°區(qū)域，則如前述的背景技術(shù)和發(fā)明所要解決的課題中所述，成為對外加電場難以極化的成分，因此，為了使1％的90°區(qū)域極化反轉(zhuǎn)，就必須高電壓。這就對特別是高集成化和低電壓驅(qū)動化構(gòu)成大的障礙。
下面，詳細(xì)地敘述一般使用于存儲器應(yīng)用的強電介質(zhì)多晶體薄膜適合什么樣的取向方向。
(實施例1)首先，圖3示出關(guān)于前述的正方晶結(jié)構(gòu)PZT求出了對元件應(yīng)用最佳的取向面。再有，在圖中，各晶格常數(shù)、極化軸方向(將其作為180°區(qū)域，在此必須存在90°區(qū)域)、極化值引用大量(bulk)值，此外，將在膜面內(nèi)極化軸無限旋轉(zhuǎn)而存在的狀態(tài)用6個方向代用，以便于理解。此外，取向面的候補使用了根據(jù)JCPDS存在概率高的。在圖中，所謂多重度，是指在上述使用參數(shù)求出對元件應(yīng)用最佳的取向面時，極化軸完全重合的程度，結(jié)果，在幾個極化軸剩下的情況下，多重度高的一方存在幾率就高，在實效方面，多重度高的極化軸有助于極化的幾率變高。
其結(jié)果，如本實施方式所述的可知，對實際的外加電場的實際效果的90°區(qū)域(垂直于電場方向的成分)除(111)取向面以外全部存在。即，在使用正方晶結(jié)構(gòu)PZT的情況下，要在低電壓使其反轉(zhuǎn)或有效利用全部的極化成分，就僅(111)取向面適合。
同樣地，圖4是關(guān)于棱面體結(jié)構(gòu)PZT求出了對元件應(yīng)用最佳的取向面的圖。根據(jù)圖4，棱面體結(jié)構(gòu)PZT僅(110)存在實際效果的90°區(qū)域。因此，適合于元件應(yīng)用的就是(111)、(100)、(101)、(001)，但特別是在要求低電壓驅(qū)動或遲滯的方形的情況下，電場方向與極化軸的夾角盡量小，此外，由于存在幾個極化軸的情況下，極化軸與極化軸的夾角小為好，故必然需要選擇使(100)、(101)、(001)取向的棱面體結(jié)構(gòu)PZT。
下面，將PZT中的Zr/Ti的比率52/48稱作MPB區(qū)域，可知該附近的區(qū)域正方晶PZT和棱面體晶PZT混在一起。因此，圖5是關(guān)于使用MPB區(qū)域的情況，求出了對元件應(yīng)用最佳的取向面的圖。該情況下，對大致所有的取向面，實際效果上都存在90°區(qū)域，不存在90°區(qū)域的僅是(111)取向面。即使說是不存在90°區(qū)域，由于存在幾個極化軸，故也難以得到反映各自情況并且方形性良好的遲滯。
下面，圖6是關(guān)于Bi層狀結(jié)構(gòu)強電介質(zhì)SrBi2Ta2O9(SBT)的情況，求出了對元件應(yīng)用最佳的取向面的圖。在SBT的情況下可知，所述實際效果上不存在90°區(qū)域，是指使用(115)、(111)、(110)取向面有效。
此外，圖7是關(guān)于Bi層狀結(jié)構(gòu)強電介質(zhì)Bi4Ti3O12(BIT)的情況，求出了對元件應(yīng)用最佳的取向面的圖。在BIT的情況下可知，所述實際效果上不存在90°區(qū)域，是指使用(117)、(107)、(317)取向面有效。
以下，記述了制成具有上述取向面的強電介質(zhì)薄膜的詳細(xì)的實施例。
(實施例2)在本實施例中，制成了PbZr0.4Ti0.6O3強電介質(zhì)薄膜。
在現(xiàn)有的方法中，使用過量地包含20％左右的Pb的溶液，這是因為抑制Pb的揮發(fā)和結(jié)晶溫度降低。但是，不清楚在制成的薄膜中過量的Pb是如何變化的，按理說應(yīng)該抑制在最小限的Pb過剩量。
因此，使用過量Pb是0、5、10、15、20的10重量％濃度的PbZr0.4Ti0.6O3形成用溶膠—凝膠溶液(溶劑正丁醇)，另外分別添加1摩爾％的10重量％濃度的PbSiO3形成用溶膠—凝膠溶液(溶劑正丁醇)，使用圖8的流程形成了200nm的PbZr0.4Ti0.6O3薄膜。此時的XRD圖形和表面形態(tài)如圖9所示現(xiàn)有技術(shù)需要20％過量的Pb，但這里示出用5％過量的Pb充分地進(jìn)行結(jié)晶。這里示出了由于僅1摩爾％PbSiO3催化劑降低了PZT的結(jié)晶溫度，故幾乎無須過量Pb。以后，作為PZT、PbTiO3、PbZrTiO3形成用溶液，全部使用5％Pb過量溶液。
下面，將10重量％濃度的PbZrO3形成用溶膠—凝膠溶液(溶劑正丁醇)和10重量％濃度的PbTiO3形成用溶膠—凝膠溶液(溶劑正丁醇)按4∶6的比例混合，在混合所得的溶液中添加1摩爾％的10重量％濃度的PbSiO3形成用溶膠—凝膠溶液(溶劑正丁醇)，使用該混合溶液，按照圖10的流程，制成了200nm-PbZr0.4Ti0.6O3強電介質(zhì)薄膜。這時的遲滯特性如圖11所示，方形良好。這就可以認(rèn)為，通過使用將10重量％濃度的PbZrO3形成用溶膠—凝膠溶液(溶劑正丁醇)和10重量％濃度的PbTiO3形成用溶膠—凝膠溶液(溶劑正丁醇)按4∶6的比例混合的溶液，首先由混合溶液中的10重量％濃度的PbTiO3形成用溶膠—凝膠溶液(溶劑正丁醇)在Pt上結(jié)晶PbTiO3，其成為晶體初期核，此外，解除Pt與PZT的晶格失配，PZT很容易地結(jié)晶了。另外，通過使用混合溶液，用良好的界面連接形成PbTiO3和PZT，除了獲得良好的遲滯的方形性，如圖9所示，通過全部在(111)單一取向，可以得到方形性良好且可低電壓驅(qū)動的遲滯。
此外，將這時得到的(111)取向PZT薄膜的(010)面內(nèi)的(111)峰值作為基準(zhǔn)，研究面內(nèi)的(100)峰值位置。若得到的PZT薄膜是單晶體，如圖12所示，就應(yīng)該出現(xiàn)6個示出(100)的點。但是，若是多晶體，就不能特定(100)峰值的位置，應(yīng)該成為圖13中示出的圓形。因此，在分別將Phi角度固定為0°、90°、180°、360°，將Psi角度從0°轉(zhuǎn)到90°時，就如圖14所示。全部在54.73°上具有峰值。即，本發(fā)明的PZT是多晶體，在取向面內(nèi)極化軸隨機地旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在同一晶體系中，在電場外加方向上不具有極化軸。
2.一種強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在同一晶體系中，在電場外加方向上不具有180°區(qū)域。
3.一種強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在同一晶體系中，在垂直于電場的方向上不具有90°區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在強電介質(zhì)薄膜面內(nèi)，對于電場外加方向，180°區(qū)域按同一角度旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在強電介質(zhì)薄膜面內(nèi)，對于電場外加方向，90°區(qū)域按同一角度旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在強電介質(zhì)薄膜面內(nèi)，對于電場外加方向，180°區(qū)域在同一電場內(nèi)反轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在強電介質(zhì)薄膜面內(nèi)，對于電場外加方向，90°區(qū)域在同一電場內(nèi)反轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在強電介質(zhì)薄膜面內(nèi)，對于電場外加方向，按同一角度旋轉(zhuǎn)的極化成分，接受同一外加電場，顯示同一極化值。
9.如權(quán)利要求1～8中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，由在強電介質(zhì)薄膜面內(nèi)，在電場外加方向上高取向后的多晶體構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求1～8中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在強電介質(zhì)薄膜面內(nèi)，對于電場外加方向，極化軸分布不具有各向異性。
11.如權(quán)利要求1～10中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在強電介質(zhì)薄膜面內(nèi)，對于電場外加方向，使用(111)取向后的正方晶Pb(Zr，Ti)O3強電介質(zhì)。
12.如權(quán)利要求1～10中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在強電介質(zhì)薄膜面內(nèi)，對于電場外加方向，使用(001)取向后的棱面體晶Pb(Zr，Ti)O3強電介質(zhì)。
13.如權(quán)利要求1～10中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在強電介質(zhì)薄膜面內(nèi)，對于電場外加方向，使用(111)或(110)取向后的Bi層狀結(jié)構(gòu)強電介質(zhì)。
14.如權(quán)利要求1～10中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在強電介質(zhì)薄膜面內(nèi)，對于電場外加方向，使用(115)或(111)或(110)取向后的SrBi2Ta2O9強電介質(zhì)。
15.如權(quán)利要求1～10中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在強電介質(zhì)薄膜面內(nèi)，對于電場外加方向，使用(117)或(111)或(107)或(317)取向后的Bi4T3O12強電介質(zhì)。
16.如權(quán)利要求11和13～15中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，使用半幅值2°以下的(111)取向Pt屬金屬電極。
17.如權(quán)利要求12所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，使用半幅值2°以下的(001)取向Pt屬金屬電極。
18.如權(quán)利要求13～15中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，使用半幅值2°以下的(110)取向Pt屬金屬電極。
19.如權(quán)利要求16～18中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，使用Pb和Pt屬金屬的合金電極。
20.如權(quán)利要求1～19中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，使用利用溶膠—凝膠和MOD溶液的混合溶液制成的強電介質(zhì)薄膜。
21.如權(quán)利要求1～20中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在強電介質(zhì)結(jié)構(gòu)元素中包含Si或Si和Ge。
22.一種強電介質(zhì)薄膜的制造方法，是權(quán)利要求1～21中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜的制造方法，其特征在于，在升壓到不足10個氣壓后的氧化氣體氣氛中，通過急速過熱進(jìn)行結(jié)晶。
23.一種強電介質(zhì)存儲元件，其特征在于，使用權(quán)利要求1～22中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜。
24.一種強電介質(zhì)壓電元件，其特征在于，使用權(quán)利要求1～22中任一項所述的強電介質(zhì)薄膜。
全文摘要
一種強電介質(zhì)薄膜，其特征在于，在薄膜面內(nèi)，對于電場外加方向，180°區(qū)域和90°區(qū)域按同一角度旋轉(zhuǎn)，由高取向多晶體構(gòu)成，所述高取向多晶體的特征在于，在同一電場中反轉(zhuǎn)。
文檔編號H01L21/8246GK1519941SQ20031012465
公開日2004年8月11日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者木島健, 濱田泰彰, 名取榮治, 彰, 治 申請人:精工愛普生株式會社