JPH0319373A - 強誘電体薄膜の形成方法 - Google Patents

強誘電体薄膜の形成方法

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JPH0319373A
JPH0319373A JP1153997A JP15399789A JPH0319373A JP H0319373 A JPH0319373 A JP H0319373A JP 1153997 A JP1153997 A JP 1153997A JP 15399789 A JP15399789 A JP 15399789A JP H0319373 A JPH0319373 A JP H0319373A
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JP
Japan
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thin film
ferroelectric thin
ferroelectric
forming
instance
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JP1153997A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Takenaka
竹中 計廣
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野] 本発明は、強誘電体を用いた,強誘電体メモj,特に電
気的に書き換え可能な不揮発性メモリの製造方法、特に
強誘電体薄膜の形成方法に関する6のである。
〔発明の眼要1 本発明は、強誘電体薄膜の形成方1去において強請電I
,t膜を形成する工程と、強誘電体薄摸をIijiフL
のパターンにエッチングする工程と,所定のパターンに
形成した後に熱処理をする工程とすることにより、強誘
電体薄膜の特性に優れ、かつクラソクの発生がない強誘
電体薄膜を得るようにしたちのである. [従来の技術] 従来の半導体不揮発性メモリとしては,絶縁ゲート中の
トラ・ンブまたは冫平遊ゲート(こシリコン基板からの
電荷を注入することによりシリコン基板の表面ポテンシ
ャルが変調される現象を用いたM I S 型トランジ
スタが一般に使用されておりIEPROM(紫外線消去
型不揮発性メモリ)やEIEPROM(電気的書き換え
可能型不揮発性メモ1)などとして実用化されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしこれらの不揮発性メモリは、清報の書き換え電圧
が、通常約20V@後と高いことや,害き換え時間が非
常に長い(例えばEEFROMの場合数十msec)な
どの欠点を有す.また、情÷];の書き換え回数が、約
10@回程度であり,非′11!に少なく、繰り返し使
用する場合には問題が多し). 電気的に分極が反転可能である強誘電体を用いた、不揮
発性メモリについては,書き込み時間と読み出し時間が
原理的にほぼ同じであり、また電源を切って6分極は保
持されるため、理悲的な不揮発性メモリとなる可能性を
有する。このような強誘電体を用いた不揮発性メモリに
ついては,例えば米国特許4149302の様に、シリ
コン基{ル上に強誘電体からなるキャパシタを集積した
J,jIj造や、米国特許3832700のようにM 
I S ’rA[・ランジスクのゲート部分に強誘電体
膜を配置した不揮発性メモリなどの提案がなされている
6また、最近では、第3図のようなMOS型半導(本装
置に積層した構造の不揮発性メモリがIEDM87pp
、850−851に提案されてる。第3図において,3
01はP型Si基板であり、302は素子分離用のLO
GOS酸化膜、303はソスとなるN型拡敗層であり,
304はドレイノとなるN型拡敗層である。305はゲ
ートN 1%であり、306は層間絶縁膜である。30
8が強誘電体膜であり,電極308と309により挟ま
れ、キャパシタを構成している.310は第2層間絶縁
膜であり、311が配線電極となるA1である.強誘電
体薄膜として例えばPZTを使用した場合、強誘電性を
得るためには結晶構造としで、ペロブス力イト構造とす
る必要がある。ぺロブスカイト構造を得るためには、例
えば強誘電体河膜の形成方法としてスパッタリング法を
使った場合,基tFj 濡度を500℃以上に上げるか
、または低温でスパッタした後、500″C以上でアニ
ルする方法がよくとられる.このように例えばスパノク
リング法により強誘電体薄膜を形成した後:ニアニール
した場合には強誘電体薄膜と基板である例えばSi基板
との熱膨張係数の違いにより、アニールした後にクラッ
クが発生するという課題を有する.そこで本発明はこの
ような課題を解沃するもので,その目的とする所は,ク
ラックの発士がなく強誘電体性に優れた強誘電体薄膜の
形成方法を提供する所にある. [課題を解決するための千段1 本発明の強誘電体薄膜の形成方法は,強誘電体膜を形成
する工程と、強誘電体薄膜の形成後、所定のパターンに
エンチングする工程と、その後声九処理をする工程とし
たことを特徴とする。
[実 施 例1 第1図は,本発明の半導体装{1tの一実施例にljj
,.ける主要工程図である。以下、第1図に従い、本弁
明の強誘電体薄膜の形成方法を説明する。
(第1図(a) )  1 0 1は基板となる{列え
ばSi基板である。+02は基板と強誘電体薄膜を分離
する絶縁膜であり、例えば酸化膜をI LI ITI 
If三1il2する。103は強誘電体薄膜の下部に形
成される下部電極であり、例えばPtをIOOOA形成
する。
(第1図(b)) 次に強誘電体,コリni 1o 4
を{t)1λばスバック法により約5 0 0 0 A
形成する。強講電体としては例えばPZTを用い、ター
ゲソ1・とじては例えばP b Z r O 3 / 
P b T i O 3 =52%/48%にPbOを
5mo l%添加したクゲットを用いる。スバッタ条件
としてはAr/02雰囲気中で例えば、200Wて、基
板温度としては例えば、常(品から300℃の間でスパ
ッタを行なう. (第1図(C)) 次にHCLとHFの混酸で所定のパ
ターン105にエッチングする.そしてこの状態で、例
えば02雰囲気中で、550℃、1時間の熱処理を行な
う.この熱処理によりスバッタされたPZTはペロブス
力イト構造となり強誘電性を示すようになる。そして、
所定のパターンに形成した後にアニールを行なうため,
クラックは発生しない。
クラックの発生とパターンの大きさについて{炙討した
ところ、第2図のように、下部電極201〜203上に
強誘電体薄膜を形成する場合、第2図(a)の様に、強
誘電体薄膜204〜206を独立に形成してやればクラ
ックは発生しないことが分かった.さらに、第2図(b
)の様に,強誘電体薄膜を下部電極に対し一片を繋げて
やって6クラックは発生しないこと6分かった.そして
、一片の長さ208を10um以下にしてやれば他片が
繋がっていて6良いこともわかった.以上の説明におい
ては強誘電体薄膜部分についてのみ述べたため、基板と
してはSiMmばかりでなく他の基板で6良い。さらに
強誘電体薄膜と同時に能動素子として例えばMos+−
ランジスタを集積してち良いことはいうまでも無い。
r発明の効果〕 以上述べてきた様に、本発明によれば、強誘電体薄膜の
形成方l去において,強誘電体膜を形成する工程と、所
定のパターンにエッチングする工程と、熱処理をする工
程としたため、強誘電性に優れ,かつ、クラックの発生
のない強誘電体薄膜の形成が可能となるという効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(C)は本発明の強誘電体薄膜の形成方
法の主要工程図であり、第2図(a)(b)は本発明の
強誘電体薄膜の所定パターンを示す図である。第3図は
従来の強誘電体メモリーの断面図である。 101.301・・・Si基板 102 、 302  ・ 104  ・ ・ ・ ・ ・ 1 0 5 ・ ・ ・ ・ ・ 103、 201. 2 0 4 ・・素子分iiiI II@ ・・強誘電体薄膜 ・・所定パターン 202.203 ・・・下部電極 205、206、207 ・・・強誘電体薄膜の所定バタ ン ・所定パターンの長さ ・・N型拡敗層 ・・ゲート電極 ・・・強誘電体膜 ・・・AI電極 ・一層間絶縁膜 ・・・下部電極 ・・上部電極 以上 h 1 園 (α) 2 0 8 303、 304  ・ 305 ・ ・ ・ ・ 308  ・ ・ ・ 311  ・ ・ ・ ・ 306.  310 307 ・   ・ ・ 309 ・ ・ ・ ・ so5

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)強誘電体膜を形成する工程と、 強誘電体薄膜を所定のパターンにエッチングする工程と
    、 熱処理をする工程とを含むことを特徴とする強誘電体薄
    膜の形成方法。
  2. (2)前記強誘電体膜を形成する工程がスパッタリング
    であることを特徴とする請求項1記載の強誘電体薄膜の
    形成方法。
  3. (3)前記熱処理をする工程が、少なくとも酸素を含む
    雰囲気で、かつ500℃以上であることを特徴とする請
    求項1記載の強誘電体薄膜の形成方法。
  4. (4)前記所定のパターンの少なくとも一片の大きさが
    10um以下であることを特徴とする請求項1記載の強
    誘電体薄膜の形成方法。
  5. (5)前記強誘電体膜を形成する工程がスパッタリング
    であり、かつ、前記熱処理をする工程が、少なくとも酸
    素を含む雰囲気で、かつ500℃以上であり、かつ、前
    記所定のパターンの少なくとも一片の大きさが10um
    以下であることを特徴とする請求項1記載の強誘電体薄
    膜の形成方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0424958A (ja) * 1990-05-15 1992-01-28 Mitsubishi Materials Corp 容量素子の構造
WO1992002045A1 (fr) * 1990-07-20 1992-02-06 Seiko Epson Corporation Procede de fabrication de dispositifs a semi-conducteurs
JP2008205235A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Fujitsu Ltd 半導体装置及びその製造方法

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US8338249B2 (en) 2007-02-21 2012-12-25 Fujitsu Semiconductor Limited Semiconductor device and method for manufacturing the same having improved polarization reversal characteristic

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