電子サイクロトロン共鳴プラズマMO-CVD法によるチタン酸ビスマス薄膜の作製

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1.序論 高活性のプラズマが得られるため、結晶性の高い膜を低温で成膜できる電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマを利用し、ビスマス源として酸化ビスマス(Bi_2O_3)ターゲットを用いたスパッタリングおよびチタン源にチタンテトライソプロポキシド(Ti(C_3H_7O_<12>)_4)を用いたCVDを同時に用いるECRプラズマスパッタCVD法を用いて、チタン酸ビスマス(Bi_4Ti_3O_<12>)薄膜の合成および薄膜の評価をおこなった。2.実験条件 BIT薄膜の作製には、ECRプラズマスパッタCVD装置を使用した。Ti源は、オイルバスで加熱(316〜363K)し、Arをキャリアガス(25SCCM)として反応炉内に導入された。Bi源は、ターゲットとしてリング状に成型され、スパッタガス(Ar(5SCCM))を用いてRF(300〜700W)スパッタされた。基板にはMgOを用い、873Kまで加熱された。酸化ガスとしてO_2(20SCCM)を用いた。炉内圧力は1×10^<-3>Torrとした。薄膜の組成はICPおよび蛍光X線分析法で、生成膜の結晶構造はX線回析法で調べた。膜の厚さは表面段差計で測定した。3.結果 組成制御性を調べるため、CVDおよびスパッタをそれぞれ単独で行った。Bi源はスパッタRF出力を変化させることで、Ti源はTiバブラ-の温度を上昇させることによってBiおよびTiの供給量をコントロール出来ることがわかった。膜組成がBIT定比組成になる条件は、RF出力500W、Tiバブラ-の温度340Kであり、そのときの薄膜のX線回析パターンはBIT単相であった。膜組成がTi過剰で合成した膜はBITとBi_2Ti_2O_7との混相であり、Bi過剰で合成した膜はBITとBi_<12>TiO_<20>との混相であった。成膜速度は約0.8μm/hであった。4.今後の展開 現在、最適作製条件の探索および誘電特性の評価を行っている。