JPH0613545A - 強誘電体装置 - Google Patents
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- JPH0613545A JPH0613545A JP16785992A JP16785992A JPH0613545A JP H0613545 A JPH0613545 A JP H0613545A JP 16785992 A JP16785992 A JP 16785992A JP 16785992 A JP16785992 A JP 16785992A JP H0613545 A JPH0613545 A JP H0613545A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】強誘電体装置の電気的特性の安定化を図る。
【構成】強誘電体装置に関し、（１）強誘電体膜１０５
表面に燐ガラス層１０６を形成するか、あるいは該燐ガ
ラス層を形成後除去する事、（２）強誘電体膜表面にシ
リコン窒化膜を形成する事、（３）強誘電体膜表面に少
なくとも一個所以上窒化チタン膜から成る電極を形成す
る事、および（４）少なくとも強誘電体膜の一主面に、
２個の電極１０３，１０７を対向して形成する事、等で
ある。 【効果】誘電体中のアルカリ金属可動イオンを捕獲、ま
た酸素の放出を防止することによる酸素欠損防止、また
構成元素の偏析防止し、また電極と誘電体膜との間の界
面準位密度を同一化等により、特性の劣化を防止するこ
とができる。電気的特性が一定し、寿命が長い、特性の
安定した強誘電体装置を提供できる。
表面に燐ガラス層１０６を形成するか、あるいは該燐ガ
ラス層を形成後除去する事、（２）強誘電体膜表面にシ
リコン窒化膜を形成する事、（３）強誘電体膜表面に少
なくとも一個所以上窒化チタン膜から成る電極を形成す
る事、および（４）少なくとも強誘電体膜の一主面に、
２個の電極１０３，１０７を対向して形成する事、等で
ある。 【効果】誘電体中のアルカリ金属可動イオンを捕獲、ま
た酸素の放出を防止することによる酸素欠損防止、また
構成元素の偏析防止し、また電極と誘電体膜との間の界
面準位密度を同一化等により、特性の劣化を防止するこ
とができる。電気的特性が一定し、寿命が長い、特性の
安定した強誘電体装置を提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電体装置の構造に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、強誘電体装置は、以下の如く形成
されていた。すなわち、強誘電体膜の二つの主面に対向
する金属電極が形成されて成るのが通例であった。
されていた。すなわち、強誘電体膜の二つの主面に対向
する金属電極が形成されて成るのが通例であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
によると、強誘電体膜中のナトリュウム等のアルカリ・
イオン等のイオンの電界による移動や、強誘電体構成元
素である酸素やチタン等の構成元素の電界による移動に
伴う偏析や、電極と強誘電体との界面準位の異なる事等
により、強誘電体の電気的特性が一定しないと云う課題
や、寿命が短いと云う課題等、特性の安定性上の課題が
あった。
によると、強誘電体膜中のナトリュウム等のアルカリ・
イオン等のイオンの電界による移動や、強誘電体構成元
素である酸素やチタン等の構成元素の電界による移動に
伴う偏析や、電極と強誘電体との界面準位の異なる事等
により、強誘電体の電気的特性が一定しないと云う課題
や、寿命が短いと云う課題等、特性の安定性上の課題が
あった。
【０００４】本発明は、かかる従来技術の課題を解決す
る新しい強誘電体装置構造を提供する事を目的とする。
る新しい強誘電体装置構造を提供する事を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するために、本発明は、強誘電体装置に関
し、（１）強誘電体膜表面に燐ガラス層を形成するか、
あるいは該燐ガラス層を形成後除去する事、（２）強誘
電体膜表面にシリコン窒化膜を形成する事、（３）強誘
電体膜表面に少なくとも一個所以上窒化チタン膜から成
る電極を形成する事、および（４）少なくとも強誘電体
膜の一主面に、２個の電極を対向して形成する事、等の
手段を取る。
目的を達成するために、本発明は、強誘電体装置に関
し、（１）強誘電体膜表面に燐ガラス層を形成するか、
あるいは該燐ガラス層を形成後除去する事、（２）強誘
電体膜表面にシリコン窒化膜を形成する事、（３）強誘
電体膜表面に少なくとも一個所以上窒化チタン膜から成
る電極を形成する事、および（４）少なくとも強誘電体
膜の一主面に、２個の電極を対向して形成する事、等の
手段を取る。
【０００６】
【作用】燐ガラス層は酸化物強誘電体または高誘電率体
中のアルカリ金属可動イオンを捕獲し、特性の劣化を防
止し、特性の安定化を図る作用がある。
中のアルカリ金属可動イオンを捕獲し、特性の劣化を防
止し、特性の安定化を図る作用がある。
【０００７】シリコン窒化膜は酸化物強誘電体または高
誘電率体中からの酸素の放出を防止し、酸素欠損による
特性の劣化を防止する作用がある。
誘電率体中からの酸素の放出を防止し、酸素欠損による
特性の劣化を防止する作用がある。
【０００８】窒化チタン電極は酸化物強誘電体または高
誘電率体に設けられた電極下のチタンや酸素等の酸化物
強誘電体または高誘電率体の構成元素の電界印加あるい
は空間電荷制限電流による偏析を防止し、特性の安定化
を図る作用がある。
誘電率体に設けられた電極下のチタンや酸素等の酸化物
強誘電体または高誘電率体の構成元素の電界印加あるい
は空間電荷制限電流による偏析を防止し、特性の安定化
を図る作用がある。
【０００９】酸化物強誘電体膜または高誘電率体膜の一
主面に対向電極を設ける事により、電極と酸化物強誘電
体膜または高誘電率体膜との間の界面準位密度を同一と
成す事ができ、極性の反転による特性の変化を防止する
作用がある。
主面に対向電極を設ける事により、電極と酸化物強誘電
体膜または高誘電率体膜との間の界面準位密度を同一と
成す事ができ、極性の反転による特性の変化を防止する
作用がある。
【００１０】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳述する。
【００１１】図１は、本発明の一実施例を示す強誘電体
装置の要部の断面図である。すなわち、シリコン等の半
導体等から成る基板１０１の表面にはシリコン酸化膜あ
るいはシリコン窒化膜等から成る絶縁膜１０２が形成さ
れて成り、該絶縁膜１０２上にはチタンー白金や白金等
から成る電極１０３が１０ｎｍ厚さ程度形成され、該電
極１０３上に鉛・ジルコニュウム・チタン酸化物（ＰＺ
Ｔ）、鉛・ランタン・ジルコニュウム・チタン酸化物
（ＰＬＺＴ）、あるいはチタン酸バリュウム等の強誘電
体膜１０５か、または酸化タンタルあるいは酸化チタン
等の高誘電率酸化物膜をスパッタ蒸着等により１０ｎｍ
〜３００ｎｍ厚さ程度形成するに際し、あらかじめＣＶ
Ｄ法により形成したシリコン酸化物に酸化燐を混合した
燐ガラス、または前記強誘電体膜１０５または高誘電率
酸化物膜を形成後燐イオンを打ち込んで強誘電体膜１０
５または高誘電率酸化物膜を燐ガラス化等して４ｍｏｌ
％程度の燐濃度を有する燐ガラス層１０３を１０ｎｍ厚
さ程度形成し、前記強誘電体膜１０５または高誘電率酸
化物膜を形成後にも前記方法と同様な方法により燐ガラ
ス層１０６を前記強誘電体膜１０５または高誘電率酸化
物膜表面に１０ｎｍ厚さ程度形成後、電極チタンー白金
や白金等から成る電極１０７を１０ｎｍ厚さ程度形成し
たものであるが、前記燐ガラス層１０３は形成しなくて
も良く、前記燐ガラス層１０６は一旦形成後可動イオン
を捕獲させた後除去しても良く、さらに燐ガラス層１０
３あるいは１０６を強誘電体膜１０５の側面にまで延在
させて形成しても良く、該燐ガラス層等は燐ガラス単層
のみならず酸化チタンや酸化シリコン等との多層構造で
あってもよい。この様に、強誘電体膜または高誘電率酸
化物膜等の表面に燐ガラス層を形成すると、該燐ガラス
層は強誘電体膜または高誘電率酸化物膜中の可動イオン
を捕獲し、可動イオンによる強誘電体膜または高誘電率
酸化物膜の特性劣化を防止し、特性の安定化を図る事が
できる効果がある。図２は、本発明の他の実施例を示す
強誘電体装置の要部の断面図である。すなわち、基板２
０１上に形成された絶縁膜２０２上に電極２０３を形成
後、ＣＶＤ法等によりシリコン窒化膜２０４を１０ｎｍ
〜５０ｎｍ厚さ程度形成し、次いで強誘電体膜２０５ま
たは高誘電率酸化物膜を１０ｎｍ〜３００ｎｍ厚さ程度
形成し、次いでＣＶＤ法等によりシリコン窒化膜２０６
を１０ｎｍ〜５０ｎｍ厚さ程度形成し、次いで電極２０
７を形成したものであるが、シリコン窒化膜２０３ある
いは２０６を強誘電体膜２０５の側面にまで延在させて
形成しても良く、あるいはシリコン窒化膜２０３あるい
は２０６は電極２０３あるいは２０６の強誘電体膜２０
５または高誘電率酸化物膜との界面を除く表面や側面
に、あるいはこの場合には電極表面にまで延在して形成
されても良く、更に前記実施例の燐ガラス層をシリコン
窒化膜２０４あるいは２０６と強誘電体膜２０５または
高誘電率酸化物膜との界面に形成しても良く、該シリコ
ン窒化膜はシリコン窒化膜単層のみならずシリコン酸化
膜や酸化チタン膜との多層膜構造であっても良い。この
場合に、強誘電体膜または高誘電率酸化物膜等を酸素ア
ニールや酸素プラズマ・アニールして酸素を飽和させた
後に、その表面にシリコン窒化膜を形成すると強誘電体
膜または高誘電率酸化物膜に酸素欠損を生じる事なく、
電界印加や空間電荷制限電流が流れる事による酸素欠損
に伴う特性劣化を防止する事ができる効果がある。
装置の要部の断面図である。すなわち、シリコン等の半
導体等から成る基板１０１の表面にはシリコン酸化膜あ
るいはシリコン窒化膜等から成る絶縁膜１０２が形成さ
れて成り、該絶縁膜１０２上にはチタンー白金や白金等
から成る電極１０３が１０ｎｍ厚さ程度形成され、該電
極１０３上に鉛・ジルコニュウム・チタン酸化物（ＰＺ
Ｔ）、鉛・ランタン・ジルコニュウム・チタン酸化物
（ＰＬＺＴ）、あるいはチタン酸バリュウム等の強誘電
体膜１０５か、または酸化タンタルあるいは酸化チタン
等の高誘電率酸化物膜をスパッタ蒸着等により１０ｎｍ
〜３００ｎｍ厚さ程度形成するに際し、あらかじめＣＶ
Ｄ法により形成したシリコン酸化物に酸化燐を混合した
燐ガラス、または前記強誘電体膜１０５または高誘電率
酸化物膜を形成後燐イオンを打ち込んで強誘電体膜１０
５または高誘電率酸化物膜を燐ガラス化等して４ｍｏｌ
％程度の燐濃度を有する燐ガラス層１０３を１０ｎｍ厚
さ程度形成し、前記強誘電体膜１０５または高誘電率酸
化物膜を形成後にも前記方法と同様な方法により燐ガラ
ス層１０６を前記強誘電体膜１０５または高誘電率酸化
物膜表面に１０ｎｍ厚さ程度形成後、電極チタンー白金
や白金等から成る電極１０７を１０ｎｍ厚さ程度形成し
たものであるが、前記燐ガラス層１０３は形成しなくて
も良く、前記燐ガラス層１０６は一旦形成後可動イオン
を捕獲させた後除去しても良く、さらに燐ガラス層１０
３あるいは１０６を強誘電体膜１０５の側面にまで延在
させて形成しても良く、該燐ガラス層等は燐ガラス単層
のみならず酸化チタンや酸化シリコン等との多層構造で
あってもよい。この様に、強誘電体膜または高誘電率酸
化物膜等の表面に燐ガラス層を形成すると、該燐ガラス
層は強誘電体膜または高誘電率酸化物膜中の可動イオン
を捕獲し、可動イオンによる強誘電体膜または高誘電率
酸化物膜の特性劣化を防止し、特性の安定化を図る事が
できる効果がある。図２は、本発明の他の実施例を示す
強誘電体装置の要部の断面図である。すなわち、基板２
０１上に形成された絶縁膜２０２上に電極２０３を形成
後、ＣＶＤ法等によりシリコン窒化膜２０４を１０ｎｍ
〜５０ｎｍ厚さ程度形成し、次いで強誘電体膜２０５ま
たは高誘電率酸化物膜を１０ｎｍ〜３００ｎｍ厚さ程度
形成し、次いでＣＶＤ法等によりシリコン窒化膜２０６
を１０ｎｍ〜５０ｎｍ厚さ程度形成し、次いで電極２０
７を形成したものであるが、シリコン窒化膜２０３ある
いは２０６を強誘電体膜２０５の側面にまで延在させて
形成しても良く、あるいはシリコン窒化膜２０３あるい
は２０６は電極２０３あるいは２０６の強誘電体膜２０
５または高誘電率酸化物膜との界面を除く表面や側面
に、あるいはこの場合には電極表面にまで延在して形成
されても良く、更に前記実施例の燐ガラス層をシリコン
窒化膜２０４あるいは２０６と強誘電体膜２０５または
高誘電率酸化物膜との界面に形成しても良く、該シリコ
ン窒化膜はシリコン窒化膜単層のみならずシリコン酸化
膜や酸化チタン膜との多層膜構造であっても良い。この
場合に、強誘電体膜または高誘電率酸化物膜等を酸素ア
ニールや酸素プラズマ・アニールして酸素を飽和させた
後に、その表面にシリコン窒化膜を形成すると強誘電体
膜または高誘電率酸化物膜に酸素欠損を生じる事なく、
電界印加や空間電荷制限電流が流れる事による酸素欠損
に伴う特性劣化を防止する事ができる効果がある。
【００１２】図３は、本発明のその他の実施例を示す強
誘電体装置の要部の断面図である。すなわち、基板３０
１上の絶縁膜３０２上に電極３０３を形成後、強誘電体
膜３０４または高誘電率酸化物膜を１０ｎｍ〜３００ｎ
ｍ厚さ程度形成し、窒化チタン膜３０５から成る電極を
ＣＶＤ法やスパッタ蒸着法等により１０ｎｍ〜１００ｎ
ｍ厚さ程度形成したものであるが、該窒化チタン膜３０
５上または該窒化チタン膜３０５下に他の金属や合金か
ら成る電極を積層して形成しても良く、また前記電極３
０３も窒化チタン膜や窒化チタン膜と他の金属や合金と
の積層構造から成る電極であっても良い。更に、前記実
施例等に示した燐ガラス層やシリコン窒化膜あるいはそ
れらの積層膜を窒化チタン電極と強誘電体膜３０４との
界面に形成しても良い。この場合に、強誘電体膜または
高誘電率酸化物膜等を酸素アニールや酸素プラズマ・ア
ニールして酸素を飽和させた後に、その表面に窒化チタ
ン電極を形成すると強誘電体膜または高誘電率酸化物膜
に酸素欠損を生じる事なく、電界印加や空間電荷制限電
流が流れる事による酸素欠損に伴う特性劣化を防止する
事ができる効果がある。
誘電体装置の要部の断面図である。すなわち、基板３０
１上の絶縁膜３０２上に電極３０３を形成後、強誘電体
膜３０４または高誘電率酸化物膜を１０ｎｍ〜３００ｎ
ｍ厚さ程度形成し、窒化チタン膜３０５から成る電極を
ＣＶＤ法やスパッタ蒸着法等により１０ｎｍ〜１００ｎ
ｍ厚さ程度形成したものであるが、該窒化チタン膜３０
５上または該窒化チタン膜３０５下に他の金属や合金か
ら成る電極を積層して形成しても良く、また前記電極３
０３も窒化チタン膜や窒化チタン膜と他の金属や合金と
の積層構造から成る電極であっても良い。更に、前記実
施例等に示した燐ガラス層やシリコン窒化膜あるいはそ
れらの積層膜を窒化チタン電極と強誘電体膜３０４との
界面に形成しても良い。この場合に、強誘電体膜または
高誘電率酸化物膜等を酸素アニールや酸素プラズマ・ア
ニールして酸素を飽和させた後に、その表面に窒化チタ
ン電極を形成すると強誘電体膜または高誘電率酸化物膜
に酸素欠損を生じる事なく、電界印加や空間電荷制限電
流が流れる事による酸素欠損に伴う特性劣化を防止する
事ができる効果がある。
【００１３】図４は、本発明の更にその他の実施例を示
す強誘電体装置の要部の断面図である。すなわち、基板
４０１上の絶縁膜４０２上に電極４０３を形成後、強誘
電体膜４０４または高誘電率酸化物膜を５ｎｍ〜３００
ｎｍ厚さ程度形成し、該強誘電体膜４０４または高誘電
率酸化物膜の表面に対向して形成された２つの対向電極
４０５および４０６を形成したものであるが、前記電極
４０３は必ずしも必要ではなく、また対向電極４０５お
よび４０６は強誘電体膜４０４または高誘電率酸化物膜
の一主面に形成されていれば良く、すなわち対向電極４
０５および４０６は絶縁膜４０２と強誘電体膜４０４ま
たは高誘電率酸化物膜との界面に形成されても良い。更
に、前記実施例等に示した燐ガラス層やシリコン窒化膜
あるいはそれらの積層膜や窒化チタン電極を本実施例に
適用しても良い事は云うまでもない。この様に、強誘電
体膜または高誘電率酸化物膜の一主面に対向電極を設け
ると、各電極と強誘電体膜または高誘電率酸化物膜との
界面処理が同一となり、界面準位密度も同一となり、電
極の極性を変化させても電気的特性の対称性が良好と成
り、電気的特性の安定化を図る事ができる効果がある。
す強誘電体装置の要部の断面図である。すなわち、基板
４０１上の絶縁膜４０２上に電極４０３を形成後、強誘
電体膜４０４または高誘電率酸化物膜を５ｎｍ〜３００
ｎｍ厚さ程度形成し、該強誘電体膜４０４または高誘電
率酸化物膜の表面に対向して形成された２つの対向電極
４０５および４０６を形成したものであるが、前記電極
４０３は必ずしも必要ではなく、また対向電極４０５お
よび４０６は強誘電体膜４０４または高誘電率酸化物膜
の一主面に形成されていれば良く、すなわち対向電極４
０５および４０６は絶縁膜４０２と強誘電体膜４０４ま
たは高誘電率酸化物膜との界面に形成されても良い。更
に、前記実施例等に示した燐ガラス層やシリコン窒化膜
あるいはそれらの積層膜や窒化チタン電極を本実施例に
適用しても良い事は云うまでもない。この様に、強誘電
体膜または高誘電率酸化物膜の一主面に対向電極を設け
ると、各電極と強誘電体膜または高誘電率酸化物膜との
界面処理が同一となり、界面準位密度も同一となり、電
極の極性を変化させても電気的特性の対称性が良好と成
り、電気的特性の安定化を図る事ができる効果がある。
【００１４】尚、本発明は実施例等に示した平面型強誘
電体装置のみならず、縦型強誘電体装置やダイナミック
・メモリのコンデンサー部や独立型強誘電体コンデンサ
ー等の強誘電体装置等にも適用する事ができる事は云う
までもない。
電体装置のみならず、縦型強誘電体装置やダイナミック
・メモリのコンデンサー部や独立型強誘電体コンデンサ
ー等の強誘電体装置等にも適用する事ができる事は云う
までもない。
【００１５】
【発明の効果】本発明により、強誘電体の電気的特性が
一定し、寿命が長い、特性の安定した強誘電体装置を提
供する事ができる効果がある。
一定し、寿命が長い、特性の安定した強誘電体装置を提
供する事ができる効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す強誘電体装置の要部の
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す強誘電体装置の要部
の断面図である。
の断面図である。
【図３】本発明のその他の実施例を示す強誘電体装置の
要部の断面図である。
要部の断面図である。
【図４】本発明の更にその他の実施例を示す強誘電体装
置の要部の断面図である。
置の要部の断面図である。
１０１、２０１、３０１、４０１・・・基板 １０２、２０２、３０２、４０２・・・絶縁膜 １０３、１０７、２０３、２０７、３０３、４０３・・
・電極 １０４、１０６・・・燐ガラス層 １０５、２０５、３０４、４０４・・・強誘電体膜 ２０４、２０６・・・シリコン窒化膜 ３０５・・・窒化チタン膜 ４０５、４０６・・・対向電極
・電極 １０４、１０６・・・燐ガラス層 １０５、２０５、３０４、４０４・・・強誘電体膜 ２０４、２０６・・・シリコン窒化膜 ３０５・・・窒化チタン膜 ４０５、４０６・・・対向電極
Claims (4)
- 【請求項１】強誘電体膜表面には燐ガラス層が形成され
て成るか、あるいは該燐ガラス層を形成後除去して成る
事を特徴とする強誘電体装置。 - 【請求項２】強誘電体膜表面にはシリコン窒化膜が形成
されて成る事を特徴とする強誘電体装置。 - 【請求項３】強誘電体膜表面には少なくとも一個所以上
窒化チタン膜から成る電極が形成されて成る事を特徴と
する強誘電体装置。 - 【請求項４】少なくとも強誘電体膜の一主面には、２個
の電極が対向して形成されて成る事を特徴とする強誘電
体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16785992A JPH0613545A (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 強誘電体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16785992A JPH0613545A (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 強誘電体装置 |
Related Child Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11180751A Division JP2000101029A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 強誘電体装置 |
| JP18075399A Division JP3599607B2 (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | ダイナミックメモリ及びダイナミックメモリの製造方法 |
| JP11180752A Division JP2000082782A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 強誘電体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613545A true JPH0613545A (ja) | 1994-01-21 |
Family
ID=15857418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16785992A Pending JPH0613545A (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 強誘電体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0613545A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4866531A (en) * | 1986-12-11 | 1989-09-12 | Tokyo Electric Co., Ltd. | Recording medium feeding apparatus |
| KR100273884B1 (ko) * | 1996-07-24 | 2000-12-15 | 가네꼬 히사시 | 피로가감소된강유전체소자 |
| JP2007287856A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-06-25 JP JP16785992A patent/JPH0613545A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4866531A (en) * | 1986-12-11 | 1989-09-12 | Tokyo Electric Co., Ltd. | Recording medium feeding apparatus |
| KR100273884B1 (ko) * | 1996-07-24 | 2000-12-15 | 가네꼬 히사시 | 피로가감소된강유전체소자 |
| JP2007287856A (ja) * | 2006-04-14 | 2007-11-01 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US8609487B2 (en) | 2006-04-14 | 2013-12-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing semiconductor device |
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