誘電体材料の応用展開
−材料開発からナノデバイスへの応用まで−

　

　誘電体材料を用いた電子デバイスは、近年、急速な進歩を遂げています。現在、社会から必要とされる電子デバイスの高性能化、小型化・軽量化が加速度的に進行し、これを実現するために誘電体材料が活躍しています。強誘電体はその有する特性により、単結晶や薄膜を用いた光学分野は言うに及ばず、積層セラミックスコンデンサやアクチュエータなどの圧電デバイス、不揮発性メモリや光スイッチなどの光デバイスなど様々な分野で重要な役割を果たしています。
　本調査レポートは、応用分野での進展が著しい誘電体材料の機能とその応用について、以下の点に重点を置きまとめたものです。

　　●　I編：誘電体の機能について、電気光学効果、非線形光学効果、フォトニック結晶を取り上げ
　　　　 その応用について概説！
　　●　II編：強誘電体の材料開発動向を紹介！
　　●　III編：薄膜・厚膜形成および加工・成形技術の最新動向について詳述！
　　●　IV編：誘電体材料の応用として、ULSI誘電体薄膜(High-k、Low-k)、強誘電体ゲート
　　　　 FETメモリおよび機械・電子部品の各応用分野の技術動向を詳述！
　　●　誘電体材料に関する応用について各企業、研究機関における開発例84件を収録！
　　●　過去5年の国内特許から、擬似位相整合、結晶配向、リラクサの応用、周期分極反転
　　　　 形成法、非線形光学、フォトニック結晶および圧電×インクジェットに関する出願の要約
　　　　 を498件収録！

　　　　□体裁　A4版　550頁
　　　　□税込価格　71,400円(本体68,000円､消費税3,400円)
　　　　□送料　弊社負担
　　　　□発行　2006.01

章 目 次

I.　誘電体の機能とその応用
　第1章　誘電体の光学特性とその応用
　第2章　圧電効果、電歪効果とその応用
　第3章　ドメインエンジニアリング
　第4章　フォトニック結晶
II.　誘電体材料
　第1章　誘電体光学材料
　第2章　圧電材料
III.　膜形成および成形・加工編
　第1章　薄膜・厚膜形成技術
　第2章　成形・加工技術
IV.　応用編
　第1章　ULSI薄膜形成
　第2章　強誘電体メモリ
　第3章　機械・電子部品
付属資料
　1.周期分極反転に関する国内特許出願
　2.非線形光学に関する国内特許出願
　3.フォトニック結晶に関する国内特許出願(審査請求有り)
　4.圧電×インクジェットに関する国内特許出願(審査請求有り)

詳　細　目　次

  頁

I.　誘電体の機能とその応用		 1

第1章　誘電体の光学特性とその応用		 1
1.1　電気光学効果とその応用 2
　1.1.1　光変調 5
　　(1)　バルク型変調器 6
　　(2)　光導波路型変調器 6
　　(3)　SSB(Single Side-Band)変調器 7
　　(4)　電界センサ 8
　1.1.2　空間光変調 9
　1.1.3　フォトリフラクティブ効果とその応用 15
　　(1)　フォトリフラクティブ効果の原理 15
　　(2)　フォトリフラクティブ効果の応用 17
　　　A.二光波混合による光増幅 17
　　　B.光波混合と位相共役波発生 19
　　　C.レーザ媒質の収差の補正 20
1.2　非線形光学効果とその応用 21
　1.2.1　非線形光学効果 21
　　(1)　二次の非線形光学効果 22
　　(2)　三次の非線形光学効果 23
　1.2.2　波長変換 23
　　(1)　第二高調波発生 25
　　(2)　周期的分極反転 26
　　(3)　擬似位相整合 26
　　(4)　擬似位相整合波長変換デバイス 29
　　　A.QPM-SHGデバイス 30
　　　B.QPM-OPOデバイス 30
　　　C.和周波発生(SFG)の応用 32
　　　D.差周波発生(DFG)の応用 34
　　　E.2つのレーザからの光の混合 37
　　(5)　擬似位相整合に関する国内特許出願 38
　　(6)　光学結晶による光周波数帯域の拡大 49
　　　A.紫外域の光発生 51
　　　　イ.355nm光の発生 52
　　　　ロ.266nm、231nm光の発生 53
　　　　ハ.193nm光の発生 54
　　　B.可視域の光発生 56
　　　C.赤外域の光発生 57
　　(7)　テラヘルツ帯発生 58
1.3　音響光学効果と光偏光 60
1.4　企業および研究機関の取り組み 61
　1.4.1　40Gbit/s LN変調器の開発　富士通 61
　1.4.2　高周波対応の光電界センサ　神奈川県産業技術総合研究所、ノイズ研究所、青山学院大学 61
　1.4.3　薄膜の電気光学定数の簡便な計測法　NTTマイクロシステムインテグレーション研究所 62
　1.4.4　MgO：SLTを用いた光パラメトリック発振用QMP素子の開発　物質・材料研究機構 63
　1.4.5　水晶の人工ツインを利用した波長変換デバイス　物質・材料研究機構 64
　1.4.6　紫外光発生のためのモノリシック波長変換素子　大阪大学大学院 65
　1.4.7　バルク波長変換デバイスによる中赤外光発生　物質・材料研究機構、早稲田大学 67
　1.4.8　1.55μm帯QPM-LN波長変換モジュール　NTTフオトニクス研究所 67
　1.4.9　ウエハー直接接合を用いたリッジ型波長変換デバイス　NTTフォトニクス研究所 69
　1.4.10　KTN結晶を用いた光導波路、光スイッチの作製　日本電信電話 70
　1.4.11　光注入型THz波パラメトリック発生器の開発　理化学研究所、東北大学電気研究所 71
　1.4.12　リング共振型広帯域波長変換THzパラメトリック光源の開発　理化学研究所、東北大学 73
　1.4.13　PPMgLNを用いた高平均出力光パラメトリック発振器の開発　三菱電線工業 75
　1.4.14　多色のレーザパルス光をアト秒精度で制御　産業技術総合研究所　光技術研究部門 76
　1.4.15　タンタル酸リチウム単結晶による近・中赤外用高出力波長変換素子　物質・材料研究機構　物質研究所 77
　1.4.16　非線形感受率の基本波1回での高精度測定　東京大学理学部 78
　1.4.17　黄色レーザの開発　日本電信電話 78
引用文献 81

第2章　圧電効果、電歪効果とその応用		 84
2.1　圧電効果 84
2.2　電歪効果 84
2.3　圧電結晶 85
2.4　圧電セラミックスの配向制御 86
　2.4.1　ホット・フォージング法 86
　2.4.2　TGG法 87
　2.4.3　RTGG法 88
　2.4.4　改良RTGG法 88
　2.4.5　NBTのイオン置換による粒子配向の効果 89
　2.4.6　強磁場中スリップキャストによるセラミックス配向 90
2.5　結晶配向に関する国内特許出願 92
2.6　企業および研究機関の取り組み 97
　2.6.1　新しい原理に基づく巨大電場誘起歪効果　物質・材料研究機構 97
引用文献 99

第3章　ドメインエンジニアリング		 100
3.1　エンジニアード・ドメイン構造の導入 100
　3.1.1　チタン酸バリウム 102
　3.1.2　ニオブ酸カリウム 102
3.2　SNDMを用いたドメインエンジニアリング 103
引用文献 104

第4章　フォトニック結晶		 105
4.1　フォトニックバンド構造 106
4.2　フォトニック結晶の特長 106
4.3　フォトニック結晶の構造 108
4.4　フォトニック結晶の作製法 110
　4.4.1　半導体微細加工技術による方法 110
　　(1)　2次元系 110
　　(2)　3次元系 111
　　(3)　自己クローニング 111
　　(4)　マイクロマニュピュレーション 113
　4.4.2　レーザを用いる方法 113
　4.4.3　自己組織化による方法 115
　　(1)　微粒子の自己組織化 115
　　(2)　陽極酸化アルミナ 116
　4.4.4　その他の方法 116
　　(1)　レジスト架橋による方法 116
　　(2)　光造形法 116
　　(3)　直接ナノプリント法 117
4.5　フォトニック結晶の応用展開 118
　4.5.1　光学フィルタ 119
　4.5.2　スーパープリズム 120
　4.5.3　フォトニック結晶導波路 121
　　(1)　ヘテロ構造型導波路 122
　　(2)　線欠陥型導波路 123
　4.5.4　合分波器 124
　　(1)　超小型合分波器(NEC) 124
　　(2)　超小型合分波デバイス(京都大学大学院) 125
　4.5.5　レーザ 126
　4.5.6　共振器 127
　4.5.7　光スイッチ 128
　　(1)　フォトニック結晶を用いた全光スイッチ 128
　　　A.GaAs系半導体を用いた光スイッチ 129
　　　B.シリコン基板上のフォトニック結晶による光スイッチ 130
　　(2)　フォトニック結晶と量子ドットによる超小型・超高速光スイッチ 132
　4.5.8　微小光回路 132
　4.5.9　その他の応用 133
　4.5.10　製品化されたフォトニック結晶 134
4.6　企業及び研究機関の取り組み 135
　4.6.1　超小型・超高速光スイッチの開発　フェムト秒テクノロジー研究機構(FESTA) 135
　4.6.2　レジストモールド・ゾル−ゲル法による強誘電体フォトニック結晶　東京大学、富士通研究所 136
　4.6.3　完全3次元フォトニック結晶を用いた発光制御　科学技術振興機構、京都大学大学院 138
　4.6.4　フォトニック結晶を用いた光ナノ共振器の開発　科学技術振興機構、京都大学大学院、住友電気工業 141
　4.6.5　フォトニックフラクタル　大阪大学大学院ほか 143
　4.6.6　二酸化チタンによるフォトニック結晶の形成　産業技術総合研究所、早稲田大学 145
　4.6.7　フォトニック結晶による非線形光学効果の増大を実証　理化学研究所、東京工業大学 147
　4.6.8　青色発光ダイオード用フォトニック結晶技術の開発　松下電器産業 148
引用文献 150

II.　誘電体材料		 153

第1章　誘電体光学材料		 153
1.1　電気光学材料 153
　1.1.1　強誘電体光学材料 154
　　(1)　ニオブ酸リチウム(LiNbO3：LN) 154
　　　A.MgOドープLiNbO3(MgO：LN) 156
　　　B.FeドープLiNbO3(Fe：LN) 156
　　(2)　タンタル酸リチウム(LiTaO3：LT) 156
　　　A.MgOドープLiTaO3(MgO：LT) 157
　　(3)　定比組成LiNbO3/LiTaO3 157
　　　A.不定比欠陥制御単結晶育成 158
　1.1.2　フォトリフラクティブ材料 161
　　(1)　フォトリフラクティブ材料への要求特性 161
　　(2)　無機フォトリフラクティブ材料 161
　　(3)　有機フォトリフラクティブ材料 163
1.2　非線形光学材料 163
　1.2.1　無機非線形光学材料 164
　　(1)　チタン・リン酸カリウム(KTiOPO4：KTP) 165
　　(2)　ニオブ酸カリウム(KNbO3) 168
　　(3)　ホウ素系非線形光学結晶 168
　　　A.β-BaB2O4(BBO) 168
　　　B.LiB3O5(LBO) 169
　　　C.CsB3O5(CBO) 169
　　　D.CsLiB6O10(CLBO) 169
　　　E.GdXY1-XCa4O(BO3)3(GdYCOB) 169
　　　F.その他のホウ素系材料 170
　　(4)　フッ化物非線形光学材料 170
　　(5)　ガラス材料 171
　　　A.SiO2-GeO2ガラス 171
　　　B.TeO2ガラス 171
　　(6)　微粒子分散材料 172
　　(7)　その他の材料 173
　　　A.Sr2CuO3 173
　1.2.2　有機非線形光学材料 174
1.3　企業および研究機関の取り組み 176
　1.3.1　フォトリフラクティブ効果を用いた振動計測　東京大学生産技術研究所 176
　1.3.2　有機強誘電体で最高の誘電特性をもつ低分子材料　産業技術総合研究所 177
　1.3.3　新規有機フォトリフラクティブ材料の開発　日東電工テクニカルコーポレーション 179
引用文献 180

第2章　圧電材料		 182
2.1　圧電材料の変遷 182
2.2　圧電単結晶 183
2.3　圧電セラミックス 184
2.4　ペロブスカイト型化合物 185
　2.4.1　単純ペロブスカイト型化合物 185
　　(1)　ペロブスカイト型構造の特徴 185
　　(2)　ペロブスカイト型チタン含有複合酸化物の製造方法 186
　　(3)　チタン酸バリウム(BaTiO3) 186
　　(4)　チタン酸ジルコン酸鉛(PZT) 188
　　(5)　ニオブ酸カリウム(KNbO3) 189
　　(6)　ランタンドープジルコン酸チタン酸鉛(PLZT) 191
　2.4.2　複合ペロブスカイト型化合物 192
　　(1)　緩和型誘電体(リラクサ) 192
　　(2)　リラクサ強誘電体の種類と特徴 193
　　　A.PZN-PT 195
　　　B.PSNT 196
　　　C.PINT 196
　　　D.PIMNT 196
　　(3)　リラクサ発現メカニズムの解明 197
　　(4)　リラクサ誘電体の応用 198
　　(5)　リラクサの応用に関する国内特許出願 199
2.5　タングステン・ブロンズ構造 201
2.6　ビスマス層状構造化合物 201
2.7　企業および研究機関の取り組み 204
　2.7.1　マグネシウムニオブ酸チタン酸鉛圧電単結晶の量産　川鉄鉱業 204
　2.7.2　次世代携帯電話SAWフィルタ用大型ランガサイト単結晶　NEC、信光社 204
　2.7.3　新規電歪セラミックスPNN-PT固溶体　名古屋工業技術研究所 205
　2.7.4　酸化亜鉛半導体基板の開発　東北大学、三菱化学、東京電波 205
　2.7.5　ニオブ酸リチウムを使用した皮膚感覚ディスプレイ　埼玉大学 205
　2.7.6　光スイッチンク用金属ナノ粒子の開発  
物質・材料研究機構ナノマテリアル研究所 206
引用文献 209

III.膜形成および成形・加工編		 210

第1章　薄膜・厚膜形成技術		 210
1.1　薄膜形成技術 210
　1.1.1　気相成長による薄膜の形成 211
　　(1)　バッファレイヤの役割 212
　　(2)　物理的気相蒸着法(PVD法) 213
　　　A.イオンクラスタービーム蒸着(ICB) 213
　　　B.パルスレーザ蒸着法(PLD：Pulse Laser Deposition) 214
　　　C.分子線エピタキシー蒸着(MBE) 216
　　　D.スパッタ法 219
　　　　イ.イオンビーム・スパッタ法 221
　　　　ロ.マグネトロン・スパッタ法 222
　　　　ハ.RFスパッタ法 223
　　　　ニ.反応性スパッタ法 223
　　　　ホ.プラズマアシストスパッタ法 224
　　　　ヘ.電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマスパッタ法 225
　　　　ト.スパッタ法の特徴と応用分野 226
　　　　チ.スパッタ法による誘電体薄膜の形成 228
　　　E.イオンプレーティング法 229
　　　　イ.アーク放電型イオンプレーティング法 230
　　(3)　化学的気相堆積(CVD)法 234
　　　A.熱CVD法 237
　　　B.原子層堆積(ALD)法 238
　　　C.有機金属化学気相堆積(MOCVD)法 242
　　　D.プラズマCVD法 245
　　　　イ.高周波プラズマCVD法 247
　　　　ロ.高密度プラズマCVD(HDP) 248
　　　E.その他のCVD法 249
　　　　イ.液体原料を用いるCVD(LS-CVD) 249
　　　　ロ.液体原料を用いる霧化CVD(LSMCD) 249
　1.1.2　液相成長による薄膜形成法 251
　　(1)　化学溶液法 252
　　　A.ゾル−ゲル法 252
　　　　イ.ゾル−ゲル法での反応機構 252
　　　　ロ.ゾル−ゲル法による薄膜形成 253
　　　　ハ.安定化剤 253
　　　　ニ.ゾル−ゲル法による結晶配向性の制御 254
　　　　ホ.ゾル−ゲル法の課題 254
　　　B.MOD法 255
　　　　イ.MOD法によるBi4Ti3O12(BIT)薄膜の作製 255
　　　C.分子プレカーサ法 256
　　　D.電気泳動堆積法 257
　　　E.ラングミュア・ブロジェット(LB)法 257
　　(2)　企業および研究機関の取り組み 259
　　　A.自己組織化反応を利用した層状結晶の単層剥離によるナノシート物質・材料研究機構 259
　　　B.シリコン基板上での高品位な強誘電体光学単結晶膜の形成　東京工業大学、富士通研究所 260
　　　C.液相エピタキシャル成長による酸化亜鉛薄膜結晶　東北大学、村田製作所、三菱ガス化学、東京電波 262
　　　D.半導体グレードの酸化亜鉛単結晶薄膜　電子技術総合研究所、ローム 262
　　　E.ビスマス系層状強誘電体化合物CaBi4Ti4O15薄膜　産業技術総合研究所 264
　　　F.塗布光分解法によるエピタキシャル酸化物膜の低温成長　産業技術総合研究所 264
G.反応性固相エピタキシャル成長法　科学技術振興機構 266
H.ゾル−ゲル法による固相エピタキシャル成長　富士ゼロックス 266
1.2　厚膜形成技術 267
　1.2.1　液相成長による厚膜形成 268
　　(1)　化学溶液堆積法 268
　　(2)　改良ゾル−ゲル法 268
　　(3)　水熱合成法 269
　　(4)　界面重合法 270
　1.2.2　その他の厚膜形成法 272
　　(1)　エアロゾルデポジッション(AD)法 272
　　　A.エアロゾルデポジション法の応用 273
　　　　イ.光スイッチや光変調器に用いる電気部品 273
　　　　ロ.基板内蔵コンデンサの高容量化 273
　　(2)　スクリーン印刷法 274
　　(3)　焼結助剤の添加による低温焼成下の厚膜形成 276
　　(4)　化学溶液堆積法とアーク放電反応性イオンプレーティング法の組み合わせ 277
　1.2.3　企業および研究機関の取り組み 277
　　(1)　圧電厚膜のデバイスへの応用　産業技術総合研究所 277
　　(2)　パウダージェットデポジッション装置によるアルミナ厚膜の成膜　東北大学、仙台ニコン 278
　　(3)　エアロゾルデポジション法によるPLZT膜の開発　日本電気、産業技術総合研究所 279
引用文献 280

第2章　成形・加工技術		 283
2.1　走査型フォース顕微鏡による三次元構造の形成 283
2.2　強誘電体のマイクロ、ナノエンジニアリング 286
　2.2.1　シリコンモールディングプロセス 286
2.3　パターン形成技術 288
　2.3.1　フォトリソグラフィ法 289
　2.3.2　ゾル−ゲル法によるパターン形成 289
　2.3.3　電子線誘起反応微細加工 289
　2.3.4　新しいリソグラフィ法 291
　　(1)　SPMリソグラフィ 291
　　(2)　ナノインプリントリソグラフィ 292
　　(3)　MxL(Molecular Transfer Lithography) 293
　　(4)　ナノ電極リソグラフィ 294
　　(5)　メカニカロプローブによる加工 296
　　(6)　近接場光利用技術 297
　　(7)　自己組織化技術の応用 299
　　　A.マイクロコンタクトプリンティング(μ-CP) 301
　　　B.ディップペン・ナノリソグラフィ(DPN) 303
　　　C.単分子膜を用いる分子定規 306
　　　D.セラミックスのマイクロパターニング 307
　　　E.水溶液法による酸化物の薄膜析出 308
　2.3.5　インクジェット法 308
　　(1)　インクジェット法の特徴 308
　　(2)　超微細インクジェット技術 309
引用文献 310

IV.　応用編		 311

第1章　ULSI薄膜形成		 311
1.1　低誘電率(Low-K)層間絶縁膜 311
　1.1.1　低誘電率層間絶縁膜材料の必要性 311
　1.1.2　多層配線技術 311
　　(1)　65nm世代のダマシンプロセス 312
　　(2)　バリア層 314
　1.1.3　多層配線技術の限界 315
　1.1.4　低誘電率層間絶縁材料への要件と課題 316
　1.1.5　低誘電率材料の開発動向 319
　　(1)　低誘電率化のアプローチ 320
　　(2)　低誘電率材料の種類 321
　　　A.ポーラス材料 322
　　　B.有機−無機ハイブリッド材料 325
　　　C.有機材料 326
　　(3)　低誘電率層間絶縁膜の形成法 328
　1.1.6　低誘電率層間絶縁膜の導入により生ずる課題の解決方法 330
　　(1)　低荷重CMPプセス技術 330
　　(2)　プラズマ照射によるポーラス材料の表面改質 330
　　(3)　EBキュアプロセス 330
　　(4)　ALD-TaNバリアメタル 331
　　(5)　ポアシール技術 332
　1.1.7　企業および研究機関の取り組み 333
　　(1)　多孔質シリカ膜「ISM-2」アルバック 333
　　(2)　ポーラスSiOC膜　半導体先端テクノロジー(Selete) 333
　　(3)　塗布型高強度多孔質シリカ系Low-k層間絶縁膜「HSG-255」　日立化成工業 334
　　(4)　フロロカーボン系化合物「ゼオマック」の開発　日本ゼオン 336
　　(5)　ダイヤモンドナノ粒子積層膜の形成　広島大学大学院 336
　　(6)　ボラジン系材料による低誘電率、高強度層間絶縁膜の開発　三菱電機 337
　　(7)　ボラジン−ケイ素ポリマーの開発　産業技術総合研究所 338
　　(8)　Cu/NCSによる65nm世代4層配線技術　富士通研究所、富士通、触媒化成工業 340
　　(9)　65nm世代向け高速・低電力化したVLSI多層配線技術　日本電気、NECエレクトロニクス 342
　　(10)　65nm世代のCMOSプラットフォームの試作　東芝 343
　　(11)　Low-k「ナノクラスタリンクシリカ」45nm世代多層配線技術　富士通研究所、触媒化成工業 344
　　(12)　45nm世代多層配線技術の開発　富士通研究所 344
　　(13)　65nmBEOLプロセスの開発　東芝、ソニー 345
　　(14)　ポーラスシリカへの架橋ポリマー処理次世代半導体材料・プロセス基盤技術開発(MIRAI) 345
1.2　高誘電率ゲート絶縁膜 346
　1.2.1　高誘電率材料の必要性 346
　1.2.2　高誘電率材料への要件と課題 347
　1.2.3　高誘電率材料の動向 350
　　(1)　はじめに 350
　　(2)　HfSiON 352
　　(3)　HfAlOX 353
　1.2.4　高誘電率材料の成膜法 353
　　(1)　CVD法 354
　　(2)　ALD法 355
　　(3)　LL-D＆A法 356
　　(4)　VALID法 357
　1.2.5　メタルゲート 357
　1.2.6　企業および研究機関の取り組み 359
　　(1)　世界最小のゲート長6nmのトランジスタの試作　次世代半導体材料・プロセス基盤技術開発(MIRAI) 359
　　(2)　High-k絶縁膜トランジスタの性能予測シミュレーション技術　日立製作所 359
　　(3)　高誘電率ゲート絶縁膜の長期信頼性を実証する寿命予測法　NEC、NECエレクトロニクス 360
　　(4)　世界最高速のゲート長20nm CMOS技術を開発　日立製作所 361
　　(5)　45nm世代でHigh-kゲート絶縁膜/メタルゲート電極を採用　米Inte社 361
　　(6)　30nmプロセス可能にするメタルゲート新技術　テキサス・インスツルメンツ 362
引用文献 362

第2章　強誘電体メモリ		 365
2.1　強誘電体メモリの特徴 365
2.2　FeRAMの用途 366
2.3　開発企業の動向 368
　2.3.1　富士通 368
　2.3.2　松下電子工業 369
　2.3.3　セイコーエプソン 369
　2.3.4　沖電気 369
　2.3.5　米Ramtron International Corp. 370
　2.3.6　韓Samsung Electronics Co., Ltd. 370
2.4　強誘電体メモリへの要件と課題 370
　2.4.1　強誘電体材料の課題 371
　2.4.2　高集積化への課題 371
　2.4.3　強誘電体ゲートFETの課題 372
2.5　技術の現状 373
　2.5.1　セル構造と回路形式 373
　　(1)　2T2C型セル 375
　　(2)　1T1C型セル 376
　　(3)　1T2C型セル 376
　　(4)　1T型セル 378
　2.5.2　強誘電体ゲートFET 379
　　(1)　MFIS構造 380
　　(2)　MFMIS構造 381
　　(3)　バッファ層の検討 381
　　　A.HfO2バッファ層の検討 383
　　　B.Al2O3/Si3N4多層バッファ層の検討 383
　2.5.3　強誘電体材料 384
　　(1)　強誘電体材料への要求性能 384
　　　A.キャパシタ型強誘電体メモリ 384
　　　B.強誘電体ゲートFET 385
　　(2)　薄膜材料の種類と特徴 386
　　　A.チタン酸ジルコン酸鉛(PZT) 386
　　　B.タンタル酸ストロンチウム・ビスマス(SBT) 387
　　　C.チタン酸ビスマス(BIT) 389
　　　D.チタン酸ビスマス・ランタン(BLT) 389
　　　E.ビスマス−ネオジウム−チタン−酸素(BNT) 390
　　(3)　既存強誘電体材料の高性能化 391
　2.5.4　電極形成および電極材料 391
　　(1)　電極形成時の問題点 391
　　(2)　電極材料 391
　　　A.SrRuO3 391
　　　B.Ir/SrRuO3 393
　　(3)　分極反転疲労特性 393
　2.5.5　薄膜形成技術 394
　　(1)　薄膜形成への要求性能 394
　　(2)　ゾル−ゲル法 395
　　　A.SBT薄膜の低温合成プロセス 395
　　　B.BLTの低温合成 395
　　　C.Mo添加BLTM薄膜 397
　　　D.ゾル・ゲル法によるBLTの減圧仮焼成法 397
　　　E.複合アルコキシド溶液によるCaBi4Ti4O15の低温形成 398
　　(3)　スパッタ法 399
　　(4)　MOCVD法 399
　　　A.MOCVD法によるPZTの成膜 400
　　　B.PZT薄膜のサイズ効果 401
　　(5)　超臨界流体成膜法 403
　2.5.6　強誘電体メモリの作製プロセス 404
　　(1)　キャパシタ型FeRAMの製造プロセス 404
　　(2)　製造時の劣化の要因 405
　　(3)　電子線照射によるFeRAMの新規作製プロセス 406
　　(4)　1T2C型の作製プロセス 407
2.6　強誘電体薄膜の成膜に関する国内特許出願 408
2.7　企業および研究機関の取り組み 411
　2.7.1　1Tr型強誘電体メモリの開発　産業技術総合研究所 411
　2.7.2　漏れ電流を大幅に低減する新規薄膜材料　産総研セラミックス研究部門 414
　2.7.3　トランジスタ型FeRAMへのRFマグネトロンスパッタ法によるSi添加SBT薄膜の作製　新機能素子研究開発協会 414
　2.7.4　32Mbit強誘電体メモリの開発　東芝、独インフィニオンテクノロジーズ 415
　2.7.5　FeRAM用の新規PZT材料　セイコーエプソン 415
　2.7.6　大容量FeRAM用BLT膜の開発　新機能素子研究開発協会 417
　2.7.7　0.18μmFeRAM混載システムLSI　松下電器産業 419
　2.7.8　曲げられる強誘電体素子の開発　京都大学 421
　2.7.9　FeRAM量産用枚葉式MOCVD装置　アルバック 422
引用文献 423

第3章　機械・電子部品		 426
3.1　機械部品 426
　3.1.1　MEMS 426
　3.1.2　アクチュエータ 427
　　(1)　アクチュエータの種類 427
　　　A.マイクロアクチュエータ 429
　　　　イ.圧電薄膜を用いたMEMSスイッチ 429
　　　　ロ.エアロゾルデポジッション法により形成されたMEMSデバイス 430
　　　　ハ.マイクロ圧電アクチュエータ“IDM”(東京大学)、“SIDM”(ミノルタ) 431
　　　　ニ.精密圧電ハンマー(芯打アクチュエータ)(東京大学) 432
　　　B.積層圧電アクチュエータ 434
　　(2)　アクチュエータに用いられる薄膜材料 434
　　(3)　アクチュエータの応用 436
　　　A.インクジェットヘッド 436
　　　B.ハードディスクのトラッキング制御 438
　　　C.圧電モータによる高精度リニアステージ 440
　　　D.マイクロポンプ 442
　　　E.マスフローコントローラ 442
　3.1.3　RF-MEMSスイッチ 443
　　(1)　アプリケーションの市場 444
　　(2)　技術課題 444
　　(3)　技術の現状 445
　　(4)　ディジタル移相器 447
　　(5)　オーム接触型RF MEMSスイッチ(オムロン) 448
　3.1.4　企業および研究機関の取り組み 449
　　(1)　ピエゾ薄膜をアクチュエータとするインクジェットヘッド　パナソニックコミュニケーションズ 449
　　(2)　SPM用自己検知カンチレバー　セイコーインスツルメンツ 450
　　(3)　銀電極を用いた低価格な高性能積層圧電アクチュエータ　富士通研究所 451
　　(4)　高精度位置制御が可能な光デイスク装置用マイクロアクチュエータ　富士通研究所、東京工大　精密工学研究所 452
　　(5)　埋め込み型人工膵臓用ポンプ　日機装 453
3.2　電子部品 454
　3.2.1　高周波対応の必要性と課題 454
　3.2.2　RF MEMSデバイス 454
　　(1)　イメージングアレイ 456
　　(2)　RF MEMSフィルタ 456
　3.2.3　積層誘電体デバイス 458
　　(1)　積層セラミックスフィルタ 459
　　　A.積層フィルタに用いられる材料 459
　　　B.ハイブリッド積層技術 460
　　(2)　積層セラミックコンデンサ 460
　　　A.構造および製造工程 462
　　　B.特性 463
　　　C.積層セラミックコンデンサに用いられる材料 463
　3.2.4　その他の誘電体デバイス 469
　　(1)　誘電体共振器 469
　　　A.ウイスパリングギャラリー(WG)モード共振器 469
　　　B.FBRA(Film Bulk Acoustic Resonator) 470
　　(2)　フィルタ 472
　　　A.SAWフィルタ 473
　　　　イ.SAWフィルタに用いられる材料の形態 475
　　　　ロ.SAWフィルタに用いられる材料の種類 475
　　　　ハ.複合SAWフィルタ 476
　　　　ニ.SAWフィルタの特性例 477
　　　　ホ.SAWデバイスの課題 478
　　　B.圧電薄膜共振デバイス 478
　　(3)　デカップリングキャパシタ 479
　　　　イ.フレキシブル基板への薄膜デカップリングキャパシタの形成 479
　3.2.5　企業および研究機関の取り組み 481
　　(1)　超小型SAWフィルタ　富士通メディアデバイス、富士通研究所 481
　　(2)　SAWデュプレクサ　村田製作所 482
　　(3)　携帯電話向け北米PCS方式対応世界最小のSAWデュプレクサ　富士通研究所、富士通メディアデバイス 484
　　(4)　表面弾性波を用いた光透過率98%のタッチパネル　富士通研究所、富士通コンポーネント 484
　　(5)　100μF積層セラミックコンデンサ3216サイズの量産　太陽誘電 486
引用文献 487

付属資料		 489

1.周期分極反転に関する国内特許出願		 490
　1.1　分極反転法に関する出願(28件) 490

2.非線形光学に関する国内特許出願		 494
　2.1　フォトリフラクディブ材料に関する出願(5件) 494
　2.2　非線形光学材料に関する出願(41件) 496
　2.3　光学結晶(16件) 504
　2.4　波長変換に関する国内特許出願(76件) 506
　2.5　高調波発生に関する国内特許出願(64件) 515
　2.6　パラメトリック発振に関する国内特許出願(12件) 523
　2.7　光学素子に関する国内特許出願(25件) 525

3.フォトニック結晶に関する国内特許出願(審査請求有り)(57件)		 528

4.圧電×インクジェットに関する国内特許出願(審査請求有り)(103件)		 536
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