反応性スパッタリング法による導電性Rh酸化物薄膜の作製とその物性

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650311
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 阿部 良夫 北見工業大学, 工学部, 助教授 (20261399)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川村 みどり 北見工業大学, 工学部, 助手 (70261401) ; 佐々木 克孝 北見工業大学, 工学部, 教授 (80091552)
• Keywords: 反応性スパッタリング / 導電性酸化物薄膜 / 金属伝導 / キャパシタ電極 / 熱分解 / 半導体

Research Abstract

RFマグネトロンスパッタ装置を用い、ArとO_2の混合ガス中で金属Rhターゲットを反応性スパッタリングすることで、Rh酸化物薄膜を作製した。前年度の研究結果より、スパッタリング条件を最適化することで、抵抗率約300μΩcmと導電性のRhO_2薄膜が得られることがわかった。しかし、このRhO_2薄膜の構造はアモルファスに近く、結晶性の改善が必要であると考えた。そこで本年度は、このRhO_2薄膜の結晶化を促進して低抵抗化を図るため、酸素中熱処理の影響について検討した。
1気圧の酸素中で1時間、温度を変えて熱処理した結果、温度の上昇とともにRhO_2薄膜の結晶粒径が増大し、結晶性が改善されることがわかった。600〜700℃の熱処理により、結晶粒径は最大約15nmまで増大し、抵抗率も80μΩcmと低抵抗化することができた。また、抵抗率の温度変化も、金属伝導に特徴的な正の温度依存性を示すことを確認した。本研究で得られた抵抗率の値はバルクRhO_2で報告されている値と同等であり、熱処理による結晶粒径の増大と酸素欠損などの格子欠陥が低減したことが、電気特性の改善につながったものと考えられる。しかし、熱処理温度を750℃以上にすると、RhO_2が熱分解し、Rh_2O_3が生成することがわかった。Rh_2O_3の抵抗率は1mΩcm以上と大きく、温度の上昇とともに抵抗率が減少する半導体的特性を示すことを確認した。
RuO_2やIrO_2などの導電性の白金属酸化物は、低抵抗で耐酸化性に優れることから、DRAMあるいは強誘電体メモリなどのキャパシタ電極への応用が検討されている。本研究の結果、RhO_2についても抵抗率80μΩcmと低抵抗な薄膜を作製できることが明らかとなり、電子デバイスへの応用が期待できる。

Research Products

• [Publications] 加藤,山本,阿部,川村,佐々木: "導電性RhO_2薄膜の電気特性に及ぼす熱処理の影響"電子情報通信学会技術研究報告. CMP2000-76. 37-42 (2000)
• [Publications] K.Kato,Y.Abe,M.Kawamura and K.Sasaki: "Preparation of RhO_2 Thin Films by Reactive Sputtering and Their Characterizations"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.40,No.4A(掲載決定). (2001)