JPH08264735A - 強誘電性キャパシタ - Google Patents
強誘電性キャパシタInfo
- Publication number
- JPH08264735A JPH08264735A JP8061416A JP6141696A JPH08264735A JP H08264735 A JPH08264735 A JP H08264735A JP 8061416 A JP8061416 A JP 8061416A JP 6141696 A JP6141696 A JP 6141696A JP H08264735 A JPH08264735 A JP H08264735A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ferroelectric
- layer
- ferroelectric capacitor
- adhesive layer
- rho
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
- H10D1/60—Capacitors
- H10D1/62—Capacitors having potential barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
- H10D1/60—Capacitors
- H10D1/68—Capacitors having no potential barriers
- H10D1/692—Electrodes
- H10D1/696—Electrodes comprising multiple layers, e.g. comprising a barrier layer and a metal layer
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
- H10D1/60—Capacitors
- H10D1/68—Capacitors having no potential barriers
- H10D1/692—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
- H10D1/60—Capacitors
- H10D1/68—Capacitors having no potential barriers
- H10D1/682—Capacitors having no potential barriers having dielectrics comprising perovskite structures
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＦＲＡＭにメモリセルとして用いられる強誘
電性キャパシタを提供する。 【解決手段】 基板10と、前記基板10上に形成される絶
縁層20と、前記絶縁層20上に備えられるＲｈ下部電極40
と、前記絶縁層20と前記下部電極40との間に介される接
着層30と、前記Ｒｈ下部電極40上に備えられる強誘電体
層50と、前記強誘電体層50上に備えられるＲｈ上部電極
60とを具備することにより、本発明の強誘電性キャパシ
タは、電極素材として用いられるＲｈが既存の電極とし
て用いられるＰｔに比して組織が緻密なので接着層の素
材として用いられるＴｉの拡散に非常に強く、かつ電気
伝導度、熱伝達及び電気的特性が優秀である。
電性キャパシタを提供する。 【解決手段】 基板10と、前記基板10上に形成される絶
縁層20と、前記絶縁層20上に備えられるＲｈ下部電極40
と、前記絶縁層20と前記下部電極40との間に介される接
着層30と、前記Ｒｈ下部電極40上に備えられる強誘電体
層50と、前記強誘電体層50上に備えられるＲｈ上部電極
60とを具備することにより、本発明の強誘電性キャパシ
タは、電極素材として用いられるＲｈが既存の電極とし
て用いられるＰｔに比して組織が緻密なので接着層の素
材として用いられるＴｉの拡散に非常に強く、かつ電気
伝導度、熱伝達及び電気的特性が優秀である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は強誘電性薄膜を有す
るキャパシタに係り、特にＦＲＡＭ（Ferroelectric Ra
ndom Acess Memory)にメモリセルとして用いられる強誘
電性キャパシタに関する。
るキャパシタに係り、特にＦＲＡＭ（Ferroelectric Ra
ndom Acess Memory)にメモリセルとして用いられる強誘
電性キャパシタに関する。
【０００２】
【従来の技術】強誘電性キャパシタは電荷の伝達のため
に伝導性のよい電極を要する。一般に使用される白金電
極は強誘電性膜の疲労（layer fatigue ）現象による電
気的特性の劣化が問題となっている。
に伝導性のよい電極を要する。一般に使用される白金電
極は強誘電性膜の疲労（layer fatigue ）現象による電
気的特性の劣化が問題となっている。
【０００３】既存の電極として主に用いられるＰｔまた
はＰｔ／Ｔｉ電極とＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ3 ）などの
強誘電体との界面に酸素空乏（Oxygen vacancy）により
電気的な特性が急激に低下する。即ち、強誘電体から拡
散する酸素空乏は界面で蓄積されつつ、分極反転時の分
極値が急激に減少して膜の疲労をもたらす。
はＰｔ／Ｔｉ電極とＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ3 ）などの
強誘電体との界面に酸素空乏（Oxygen vacancy）により
電気的な特性が急激に低下する。即ち、強誘電体から拡
散する酸素空乏は界面で蓄積されつつ、分極反転時の分
極値が急激に減少して膜の疲労をもたらす。
【０００４】このような疲労を加重させる酸素空乏が界
面に拡散されて空間電荷領域に形成されることを抑制す
るためにＲｕＯ2 のような導電性酸化物電極が提案され
た。この導電性酸化物電極は前述したように膜の疲労現
象を遅らせるが、漏れ流が多くてメモリ素子として使用
しにくいという欠点を有する。このような原因は、導電
性酸化物電極と強誘電体との界面に存在する欠陥による
電子障壁値（BarrierHeight）が減少して電流の漏れを
増加させる。特に、ＰＺＴが用いられる場合、下部電極
として用いられるＲｕ（ルテニウム）金属が拡散されて
ＰＺＴの結晶粒子の境界でＰｂＯと反応して導電性物質
である鉛−ルテニウム酸塩（ＰｂＲｕＯ3-x ）を形成す
ることにより強誘電体薄膜の電気抵抗を低減させる。
面に拡散されて空間電荷領域に形成されることを抑制す
るためにＲｕＯ2 のような導電性酸化物電極が提案され
た。この導電性酸化物電極は前述したように膜の疲労現
象を遅らせるが、漏れ流が多くてメモリ素子として使用
しにくいという欠点を有する。このような原因は、導電
性酸化物電極と強誘電体との界面に存在する欠陥による
電子障壁値（BarrierHeight）が減少して電流の漏れを
増加させる。特に、ＰＺＴが用いられる場合、下部電極
として用いられるＲｕ（ルテニウム）金属が拡散されて
ＰＺＴの結晶粒子の境界でＰｂＯと反応して導電性物質
である鉛−ルテニウム酸塩（ＰｂＲｕＯ3-x ）を形成す
ることにより強誘電体薄膜の電気抵抗を低減させる。
【０００５】一方、ＦＲＡＭの構造上、Ｐｔ電極をＳｉ
Ｏ2 絶縁膜上に蒸着すべきであるが、この場合に二つの
物質間の接着性が悪くて接着層としてのＴｉ薄膜をこの
間に介しなければならない。ところが、Ｔｉは酸素との
親和力が非常によいのでＰＺＴまたはＹ１を蒸着すると
き、下部電極であるＰｔ層を突き抜いて拡散される傾向
があってＰＺＴまたはＹ１の特性を劣化させる。
Ｏ2 絶縁膜上に蒸着すべきであるが、この場合に二つの
物質間の接着性が悪くて接着層としてのＴｉ薄膜をこの
間に介しなければならない。ところが、Ｔｉは酸素との
親和力が非常によいのでＰＺＴまたはＹ１を蒸着すると
き、下部電極であるＰｔ層を突き抜いて拡散される傾向
があってＰＺＴまたはＹ１の特性を劣化させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明はＴｉの拡散に
よる強誘電体の特性低下を抑制しうる強誘電性キャパシ
タ及びその製造方法を提供するにその目的がある。
よる強誘電体の特性低下を抑制しうる強誘電性キャパシ
タ及びその製造方法を提供するにその目的がある。
【０００７】また、本発明は疲労が少なくて長時間にか
けて使用できる強誘電性キャパシタ及びその製造方法を
提供するにその目的がある。
けて使用できる強誘電性キャパシタ及びその製造方法を
提供するにその目的がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明の強誘電性キャパシタは、基板と、前記基板
上に形成される絶縁層と、前記絶縁層上に備えられるＲ
ｈ下部電極と、前記絶縁層と前記Ｒｈ下部電極との間に
介される接着層と、前記Ｒｈ下部電極上に備えられる強
誘電体層と、前記強誘電体層上に備えられるＲｈ上部電
極とを具備する点にその特徴がある。
めに本発明の強誘電性キャパシタは、基板と、前記基板
上に形成される絶縁層と、前記絶縁層上に備えられるＲ
ｈ下部電極と、前記絶縁層と前記Ｒｈ下部電極との間に
介される接着層と、前記Ｒｈ下部電極上に備えられる強
誘電体層と、前記強誘電体層上に備えられるＲｈ上部電
極とを具備する点にその特徴がある。
【０００９】前記目的を達成するために本発明による強
誘電性キャパシタの他の類型は、基板と、前記基板上に
形成される絶縁層と、前記絶縁層上に備えられるＲｈ下
部電極と、前記絶縁層と前記Ｒｈ下部電極との間に介さ
れる第１接着層と、前記第１接着層上に備えられる強誘
電体層と、前記強誘電体層上に備えられる第２接着層
と、前記第２接着層上に備えられるＲｈ上部電極とを具
備することを特徴とする。
誘電性キャパシタの他の類型は、基板と、前記基板上に
形成される絶縁層と、前記絶縁層上に備えられるＲｈ下
部電極と、前記絶縁層と前記Ｒｈ下部電極との間に介さ
れる第１接着層と、前記第１接着層上に備えられる強誘
電体層と、前記強誘電体層上に備えられる第２接着層
と、前記第２接着層上に備えられるＲｈ上部電極とを具
備することを特徴とする。
【００１０】前記本発明のキャパシタにおいて、前記強
誘電体としてはＰＺＴ、ドーピングされたＰＺＴ（dope
d with Ｎｂ，Ｌａ，Ｚｎ，Ｔａ，Ｓｃ）、Ｙ１（Ｓｒ
Ｂｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 ；ＳＢＮ，ＳＢＴ，ＳＢＴＮ）、また
はＢＳＴのうちのいずれか一つを使用することができ
る。
誘電体としてはＰＺＴ、ドーピングされたＰＺＴ（dope
d with Ｎｂ，Ｌａ，Ｚｎ，Ｔａ，Ｓｃ）、Ｙ１（Ｓｒ
Ｂｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 ；ＳＢＮ，ＳＢＴ，ＳＢＴＮ）、また
はＢＳＴのうちのいずれか一つを使用することができ
る。
【００１１】また、前記本発明のキャパシタにおいて、
前記基板としてはシリコンウェーハを適用し、絶縁膜と
してＳｉＯ2 を２００ｎｍ程度の厚さで成長法により成
長させる。
前記基板としてはシリコンウェーハを適用し、絶縁膜と
してＳｉＯ2 を２００ｎｍ程度の厚さで成長法により成
長させる。
【００１２】そして、接着層は反応性スパッタリング法
により製造された２０〜５０ｎｍの厚さのＴｉ、ＲｈＯ
2 （ロジウム オキサイド）またはＲｈ2 Ｏ3 、或い
は、ＲｈＯ2 とＲｈ2 Ｏ3 との混合層である。接着層を
形成するためのスパッタリング装置のパワーは３００〜
５００Ｗ、望ましくは５００Ｗであり、反応ガスの圧力
は５〜１０ｍＴｏｒｒ、望ましくは５ｍＴｏｒｒであ
り、反応ガスは７：３〜８：２の重量比で混合された２
００〜３００℃範囲の温度を保つＡｒ／Ｏ2 混合ガスで
ある。
により製造された２０〜５０ｎｍの厚さのＴｉ、ＲｈＯ
2 （ロジウム オキサイド）またはＲｈ2 Ｏ3 、或い
は、ＲｈＯ2 とＲｈ2 Ｏ3 との混合層である。接着層を
形成するためのスパッタリング装置のパワーは３００〜
５００Ｗ、望ましくは５００Ｗであり、反応ガスの圧力
は５〜１０ｍＴｏｒｒ、望ましくは５ｍＴｏｒｒであ
り、反応ガスは７：３〜８：２の重量比で混合された２
００〜３００℃範囲の温度を保つＡｒ／Ｏ2 混合ガスで
ある。
【００１３】Ｒｈ電極は約１５００ｎｍ程度の厚さを有
しており、これはＤＣマグネトロンスパッタリング法に
より形成される。Ｒｈ電極を形成するためのスパッタリ
ング装置のパワーは１０〜５００Ｗ、望ましくは３００
〜５００Ｗ、最も望ましくは５００Ｗであり、反応ガス
として用いられるＡｒは１〜２０ｍＴｏｒｒ、望ましく
は５〜９ｍＴｏｒｒ、温度は２００℃程度である。そし
て、強誘電体層はゾル−ゲル法により形成されるが、強
誘電体溶液は２５０ｎｍの厚さでスピンコーティングさ
れた後、６５０℃の温度で約３０分間熱処理される。
しており、これはＤＣマグネトロンスパッタリング法に
より形成される。Ｒｈ電極を形成するためのスパッタリ
ング装置のパワーは１０〜５００Ｗ、望ましくは３００
〜５００Ｗ、最も望ましくは５００Ｗであり、反応ガス
として用いられるＡｒは１〜２０ｍＴｏｒｒ、望ましく
は５〜９ｍＴｏｒｒ、温度は２００℃程度である。そし
て、強誘電体層はゾル−ゲル法により形成されるが、強
誘電体溶液は２５０ｎｍの厚さでスピンコーティングさ
れた後、６５０℃の温度で約３０分間熱処理される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明を詳細に説明する。
明を詳細に説明する。
【００１５】図１は本発明によるキャパシタの第１実施
例の積層構造を示す。
例の積層構造を示す。
【００１６】シリコンウェーハの基板１０の上にＳｉＯ
2 絶縁層２０が約５００ｎｍ程度の厚さで備えられる。
この絶縁層２０はＦＲＡＭにおいてその下部のトランジ
スタ（図示せず）と後述するキャパシタを電気的に絶縁
するためのものである。
2 絶縁層２０が約５００ｎｍ程度の厚さで備えられる。
この絶縁層２０はＦＲＡＭにおいてその下部のトランジ
スタ（図示せず）と後述するキャパシタを電気的に絶縁
するためのものである。
【００１７】前記絶縁層２０の上には２０ｎｍ程度の厚
さを有する接着層３０としてのＲｈＯx またはＴｉより
なる薄膜が形成される。この接着層はその下部の絶縁層
と後述するＲｈ下部電極４０との接着性を向上させるた
めのものである。
さを有する接着層３０としてのＲｈＯx またはＴｉより
なる薄膜が形成される。この接着層はその下部の絶縁層
と後述するＲｈ下部電極４０との接着性を向上させるた
めのものである。
【００１８】前記接着層３０の上部にはＲｈ（ロジウ
ム）下部電極４０が形成されるが、この厚さは約１５０
ｎｍ以下である。そして、下部電極４０の上にはＰＺ
Ｔ、Ｙ１またはＢＳＴ強誘電体層５０が２５０ｎｍ以下
の厚さで形成されている。そして、最終的に前記強誘電
体層５０の上にはＲｈ上部電極６０が形成されている。
ム）下部電極４０が形成されるが、この厚さは約１５０
ｎｍ以下である。そして、下部電極４０の上にはＰＺ
Ｔ、Ｙ１またはＢＳＴ強誘電体層５０が２５０ｎｍ以下
の厚さで形成されている。そして、最終的に前記強誘電
体層５０の上にはＲｈ上部電極６０が形成されている。
【００１９】図２は本発明によるキャパシタの第２実施
例の積層構造を示す。
例の積層構造を示す。
【００２０】シリコンウェーハの基板１０上にＳｉＯ2
絶縁層２０が２００〜２５０ｎｍ程度の厚さで備えられ
る。該絶縁層２０はＦＲＡＭにおいてその下部のトラン
ジスタ（図示せず）と後述するキャパシタを電気的に絶
縁するためのものである。
絶縁層２０が２００〜２５０ｎｍ程度の厚さで備えられ
る。該絶縁層２０はＦＲＡＭにおいてその下部のトラン
ジスタ（図示せず）と後述するキャパシタを電気的に絶
縁するためのものである。
【００２１】前記絶縁層２０の上には２０〜５０ｎｍ程
度の厚さを有する第１接着層としてのＲｈＯx またはＴ
ｉよりなる薄膜３０ａが形成される。この第１接着層は
その下部の絶縁層と後述するＲｈ下部電極４０との接着
性を向上させるためのものである。
度の厚さを有する第１接着層としてのＲｈＯx またはＴ
ｉよりなる薄膜３０ａが形成される。この第１接着層は
その下部の絶縁層と後述するＲｈ下部電極４０との接着
性を向上させるためのものである。
【００２２】前記第１接着層３０ａの上部にはＲｈ（ロ
ジウム）下部電極４０が形成されるが、この厚さは約１
５０ｎｍ以下である。そして、下部電極４０の上にはＰ
ＺＴ、Ｙ１またはＢＳＴ強誘電体層５０が２５０ｎｍ以
下の厚さで形成されている。前記強誘電体５０の上には
ＲｈＯx よりなる第２接着層３０ｂが形成される。そし
て、最終的に前記第２接着層３０ｂの上にはＲｈ上部電
極６０が形成されている。
ジウム）下部電極４０が形成されるが、この厚さは約１
５０ｎｍ以下である。そして、下部電極４０の上にはＰ
ＺＴ、Ｙ１またはＢＳＴ強誘電体層５０が２５０ｎｍ以
下の厚さで形成されている。前記強誘電体５０の上には
ＲｈＯx よりなる第２接着層３０ｂが形成される。そし
て、最終的に前記第２接着層３０ｂの上にはＲｈ上部電
極６０が形成されている。
【００２３】以上のような構造の本発明の第２実施例に
よるキャパシタは電極の素材としてＲｈを用いるという
ことにその特徴があるが、その製造方法は次の通りであ
る。まず、図３に示したように、シリコンウェーハの上
にＳｉＯ2 絶縁層２０を形成する。このような酸化物層
は一般の蒸着法と酸化法で形成される。
よるキャパシタは電極の素材としてＲｈを用いるという
ことにその特徴があるが、その製造方法は次の通りであ
る。まず、図３に示したように、シリコンウェーハの上
にＳｉＯ2 絶縁層２０を形成する。このような酸化物層
は一般の蒸着法と酸化法で形成される。
【００２４】以上のような工程により絶縁層２０が形成
されれば、図４に示したように、ＴｉまたはＲｈＯx の
第１接着層３０を形成し、その上に下部電極４０をＲｈ
素材として蒸着して形成する。Ｒｈを蒸着するにおいて
はＤＣマグネトロンスパッタリング法を使用することが
望ましく、この際の条件は温度２００℃、Ａｒ圧力９．
０ｍＴｏｒｒ、パワーは５００Ｗが望ましい。
されれば、図４に示したように、ＴｉまたはＲｈＯx の
第１接着層３０を形成し、その上に下部電極４０をＲｈ
素材として蒸着して形成する。Ｒｈを蒸着するにおいて
はＤＣマグネトロンスパッタリング法を使用することが
望ましく、この際の条件は温度２００℃、Ａｒ圧力９．
０ｍＴｏｒｒ、パワーは５００Ｗが望ましい。
【００２５】そして、図５に示したように、前記下部電
極４０の上部に強誘電体層を形成する。ここで、強誘電
体層はＰＺＴ、Ｙ１、ＢＳＴのうちいずれか一つの素材
を使用する。強誘電体層はゾル−ゲル法を使用すること
が望ましい。ゾル−ゲル法においては、強誘電体溶液を
スピンコータなどで塗布した後にベーキングする過程を
数回繰り返して最終的にアニリングする過程を経ること
により強誘電体内にペロブスカイト(perovskite)構造が
生成される。
極４０の上部に強誘電体層を形成する。ここで、強誘電
体層はＰＺＴ、Ｙ１、ＢＳＴのうちいずれか一つの素材
を使用する。強誘電体層はゾル−ゲル法を使用すること
が望ましい。ゾル−ゲル法においては、強誘電体溶液を
スピンコータなどで塗布した後にベーキングする過程を
数回繰り返して最終的にアニリングする過程を経ること
により強誘電体内にペロブスカイト(perovskite)構造が
生成される。
【００２６】強誘電体層の形成後には、図６に示したよ
うに第２接着層３０ｂとＲｈ上部電極６０を形成する
が、前記第１接着層と下部電極と同様な方法で形成され
る。
うに第２接着層３０ｂとＲｈ上部電極６０を形成する
が、前記第１接着層と下部電極と同様な方法で形成され
る。
【００２７】以上のような方法により製造された本発明
の強誘電性キャパシタにおいて、電極の素材として用い
られるＲｈは既存の電極として用いられるＰｔとは異な
り酸素と反応して界面に物理的に安定した導電性ＲｈＯ
x 、ＲｈＯ2 とＲｈ2 Ｏ3 との混合層を形成する。該Ｒ
ｈＯx は本発明において接着層として用いられるが、該
接着層はＳｉＯ2 絶縁層とＲｈ電極を強く接着させ、特
にＰＺＴ強誘電体の成分のＰｂの拡散を防止する。該Ｒ
ｈＯx 層は実際的にＲｈＯ2 とＲｈ2 Ｏ3 との固溶体で
ある。化学的にＲｈ2 Ｏ3 がさらに安定するのでＲｈ2
Ｏ3 の多い相であるほど信頼性は向上される。一方、Ｔ
ｉを接着層として用いる場合には、電極の素材として用
いられるＲｈが既存の電極として用いられるＰｔに比し
て組織が緻密なのでＴｉの拡散に非常に強く、かつ、電
気伝導度及び熱伝達の特性が優秀であり電気的な特性に
おいても優れる。このような本発明のキャパシタとＰｔ
電極を使用する従来のキャパシタの特性とを比べた結
果、次のような違いを見だした。
の強誘電性キャパシタにおいて、電極の素材として用い
られるＲｈは既存の電極として用いられるＰｔとは異な
り酸素と反応して界面に物理的に安定した導電性ＲｈＯ
x 、ＲｈＯ2 とＲｈ2 Ｏ3 との混合層を形成する。該Ｒ
ｈＯx は本発明において接着層として用いられるが、該
接着層はＳｉＯ2 絶縁層とＲｈ電極を強く接着させ、特
にＰＺＴ強誘電体の成分のＰｂの拡散を防止する。該Ｒ
ｈＯx 層は実際的にＲｈＯ2 とＲｈ2 Ｏ3 との固溶体で
ある。化学的にＲｈ2 Ｏ3 がさらに安定するのでＲｈ2
Ｏ3 の多い相であるほど信頼性は向上される。一方、Ｔ
ｉを接着層として用いる場合には、電極の素材として用
いられるＲｈが既存の電極として用いられるＰｔに比し
て組織が緻密なのでＴｉの拡散に非常に強く、かつ、電
気伝導度及び熱伝達の特性が優秀であり電気的な特性に
おいても優れる。このような本発明のキャパシタとＰｔ
電極を使用する従来のキャパシタの特性とを比べた結
果、次のような違いを見だした。
【００２８】図７に示した本発明の第２実施例によるキ
ャパシタのＸＲＤ分析表は、Ｒｈを電極として用いる場
合、Ｐｔを電極として用いる場合とは異なりＰＺＴが
（００１）方向にエピタキシャル成長されることによ
り、このエピタキシャル成長されたＰＺＴによりコアシ
ブ電圧が低くなることがわかる。
ャパシタのＸＲＤ分析表は、Ｒｈを電極として用いる場
合、Ｐｔを電極として用いる場合とは異なりＰＺＴが
（００１）方向にエピタキシャル成長されることによ
り、このエピタキシャル成長されたＰＺＴによりコアシ
ブ電圧が低くなることがわかる。
【００２９】図８及び図９は本発明によるキャパシタの
疲労特性をそれぞれ示し、図１０は従来のキャパシタの
疲労特性を示す。ここで、本発明のキャパシタは強誘電
体としてＰＺＴを用い、接着層としてＴｉまたはＲｈＯ
x を用いるものである。図８及び図９に示したように、
本発明のキャパシタが図１０に示した従来のキャパシタ
に比して疲労の特性が優秀である。このような疲労特性
の優秀性は、本発明のキャパシタが従来のキャパシタよ
り寿命が長いということにある。図面においてＸ座標は
時間のログスケールであり、本発明のキャパシタの分極
値（Ｙ座標、単位μＣ／ｃｍ2 ）を一定に保ち、１０7
サイクル（図８）と１０9 サイクルで緩やかに立下がる
反面、従来のキャパシタの分極値は持続的に立下がり、
１０6 サイクルで急激に立下がる特性を示す。
疲労特性をそれぞれ示し、図１０は従来のキャパシタの
疲労特性を示す。ここで、本発明のキャパシタは強誘電
体としてＰＺＴを用い、接着層としてＴｉまたはＲｈＯ
x を用いるものである。図８及び図９に示したように、
本発明のキャパシタが図１０に示した従来のキャパシタ
に比して疲労の特性が優秀である。このような疲労特性
の優秀性は、本発明のキャパシタが従来のキャパシタよ
り寿命が長いということにある。図面においてＸ座標は
時間のログスケールであり、本発明のキャパシタの分極
値（Ｙ座標、単位μＣ／ｃｍ2 ）を一定に保ち、１０7
サイクル（図８）と１０9 サイクルで緩やかに立下がる
反面、従来のキャパシタの分極値は持続的に立下がり、
１０6 サイクルで急激に立下がる特性を示す。
【００３０】一方、図１１及び図１２は前記本発明の第
１実施例によるキャパシタと従来のキャパシタのヒステ
リシスループである。まず、図１１を参照すれば、本発
明の第１実施例によるキャパシタの負のコアシブ電圧
（coercive voltage，−Ｖｃ）が−０．９９９Ｖ、正の
コアシブ電圧（＋Ｖｃ）が１．４０３Ｖであり、全体の
コアシブ電圧（｜−Ｖｃ｜＋｜＋Ｖｃ｜）が約２．５Ｖ
である。そして、正の残留分極（＋Ｐｒ）は２１．５７
２（μＣ／ｃｍ2 ）であり、負の残留分極（−Ｐｒ）は
２７．０８０（μＣ／ｃｍ2 ）である。ところが、図１
２を調べると、従来のキャパシタの負のコアシブ電圧
（−Ｖｃ）が−１．００９Ｖ、正のコアシブ電圧（＋Ｖ
ｃ）が１．９８６Ｖ（＋Ｖｃ）であり、全体コアシブ電
圧（｜−Ｖｃ｜＋｜＋Ｖｃ｜）が約３Ｖである。そし
て、正の残留分極（＋Ｐｒ）は２７．８２６（μＣ／ｃ
ｍ2 ）であり、負の残留分極（−Ｐｒ）は−３８．０３
６（μＣ／ｃｍ2 ）である。図１２に示したように、疲
労特性が長時間にかけて変わらない。
１実施例によるキャパシタと従来のキャパシタのヒステ
リシスループである。まず、図１１を参照すれば、本発
明の第１実施例によるキャパシタの負のコアシブ電圧
（coercive voltage，−Ｖｃ）が−０．９９９Ｖ、正の
コアシブ電圧（＋Ｖｃ）が１．４０３Ｖであり、全体の
コアシブ電圧（｜−Ｖｃ｜＋｜＋Ｖｃ｜）が約２．５Ｖ
である。そして、正の残留分極（＋Ｐｒ）は２１．５７
２（μＣ／ｃｍ2 ）であり、負の残留分極（−Ｐｒ）は
２７．０８０（μＣ／ｃｍ2 ）である。ところが、図１
２を調べると、従来のキャパシタの負のコアシブ電圧
（−Ｖｃ）が−１．００９Ｖ、正のコアシブ電圧（＋Ｖ
ｃ）が１．９８６Ｖ（＋Ｖｃ）であり、全体コアシブ電
圧（｜−Ｖｃ｜＋｜＋Ｖｃ｜）が約３Ｖである。そし
て、正の残留分極（＋Ｐｒ）は２７．８２６（μＣ／ｃ
ｍ2 ）であり、負の残留分極（−Ｐｒ）は−３８．０３
６（μＣ／ｃｍ2 ）である。図１２に示したように、疲
労特性が長時間にかけて変わらない。
【００３１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電極と
してＰｔの代わりにＲｈを用い、接着層の素材としてＲ
ｈＯx またはＴｉを用いることにより、疲労の特性及び
コアシブ電圧の特性が向上される。
してＰｔの代わりにＲｈを用い、接着層の素材としてＲ
ｈＯx またはＴｉを用いることにより、疲労の特性及び
コアシブ電圧の特性が向上される。
【図１】 本発明による強誘電性キャパシタの第１実施
例の概略断面図である。
例の概略断面図である。
【図２】 本発明による強誘電性キャパシタの第２実施
例の概略断面図である。
例の概略断面図である。
【図３】 本発明の第２実施例による製造方法を工程順
に説明するための図面である。
に説明するための図面である。
【図４】 本発明の第２実施例による製造方法を工程順
に説明するための図３に続く図面である。
に説明するための図３に続く図面である。
【図５】 本発明の第２実施例による製造方法を工程順
に説明するための図４に続く図面である。
に説明するための図４に続く図面である。
【図６】 本発明の第２実施例による製造方法を工程順
に説明するための図５に続く図面である。
に説明するための図５に続く図面である。
【図７】 本発明の第２実施例によるキャパシタのＸＲ
Ｄ分析表である。
Ｄ分析表である。
【図８】 本発明によるキャパシタの疲労特性を示す疲
労特性線図である。
労特性線図である。
【図９】 本発明によるキャパシタの疲労特性を示す疲
労特性線図である。
労特性線図である。
【図１０】 従来のキャパシタの疲労特性線図である。
【図１１】 本発明によるキャパシタと従来のキャパシ
タのヒステリシスループを示す線図である。
タのヒステリシスループを示す線図である。
【図１２】 本発明によるキャパシタと従来のキャパシ
タのヒステリシスループを示す線図である。
タのヒステリシスループを示す線図である。
１０ 基板 ２０ 絶縁層 ３０ 接着層 ４０ Ｒｈ下部電極 ５０ 強誘電体層 ６０ Ｒｈ上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/8247 29/788 29/792
Claims (20)
- 【請求項１】 基板と、 前記基板上に形成される絶縁層と、 前記絶縁層上に備えられるＲｈ下部電極と、 前記絶縁層と前記Ｒｈ下部電極との間に介される接着層
と、 前記Ｒｈ下部電極上に備えられる強誘電体層と、 前記強誘電体層上に備えられるＲｈ上部電極とを具備す
ることを特徴とする強誘電性キャパシタ。 - 【請求項２】 前記絶縁層はＳｉＯ2 であることを特徴
とする請求項１に記載の強誘電性キャパシタ。 - 【請求項３】 前記接着層はＴｉまたはＲｈＯx よりな
ることを特徴とする請求項１に記載の強誘電性キャパシ
タ。 - 【請求項４】 前記接着層はＴｉまたはＲｈＯx よりな
ることを特徴とする請求項２に記載の強誘電性キャパシ
タ。 - 【請求項５】 前記ＲｈＯx はＲｈＯ2 であることを特
徴とする請求項３に記載の強誘電性キャパシタ。 - 【請求項６】 前記ＲｈＯx はＲｈ2 Ｏ3 であることを
特徴とする請求項３に記載の強誘電性キャパシタ。 - 【請求項７】 前記ＲｈＯx はＲｈ2 Ｏ3 とＲｈＯ2 と
の混合物であることを特徴とする請求項３に記載の強誘
電性キャパシタ。 - 【請求項８】 前記強誘電体層はＰＺＴ、Ｙ１及びＢＳ
Ｔのうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項
１に記載の強誘電性キャパシタ。 - 【請求項９】 前記強誘電体層はＰＺＴ、Ｙ１及びＢＳ
Ｔのうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項
２に記載の強誘電性キャパシタ。 - 【請求項１０】 前記強誘電体層はＰＺＴ、Ｙ１及びＢ
ＳＴのうちのいずれか一つであることを特徴とする請求
項４に記載の強誘電性キャパシタ。 - 【請求項１１】 基板と、 前記基板上に形成される絶縁層と、 前記絶縁層上に備えられるＲｈ下部電極と、 前記絶縁層と前記Ｒｈ下部電極との間に介される第１接
着層と、 前記第１接着層上に備えられる強誘電体層と、 前記強誘電体層上に備えられる第２接着層と、 前記第２接着層上に備えられるＲｈ上部電極とを具備す
ることを特徴とする強誘電性キャパシタ。 - 【請求項１２】 前記絶縁層はＳｉＯ2 であることを特
徴とする請求項１１に記載の強誘電性キャパシタ。 - 【請求項１３】 前記接着層はＴｉまたはＲｈＯx より
なることを特徴とする請求項１１に記載の強誘電性キャ
パシタ。 - 【請求項１４】 前記接着層はＴｉまたはＲｈＯ2 より
なることを特徴とする請求項１２に記載の強誘電性キャ
パシタ。 - 【請求項１５】 前記強誘電体層はＰＺＴ、Ｙ１及びＢ
ＳＴのうちのいずれか一つであることを特徴とする請求
項１１に記載の強誘電性キャパシタ。 - 【請求項１６】 前記強誘電体層はＰＺＴ、Ｙ１及びＢ
ＳＴのうちのいずれか一つであることを特徴とする請求
項１２に記載の強誘電性キャパシタ。 - 【請求項１７】 前記ＲｈＯx はＲｈＯ2 であることを
特徴とする請求項１３に記載の強誘電性キャパシタ。 - 【請求項１８】 前記ＲｈＯx はＲｈ2 Ｏ3 であること
を特徴とする請求項１３に記載の強誘電性キャパシタ。 - 【請求項１９】 前記ＲｈＯx はＲｈＯ2 とＲｈ2 Ｏ3
との混合物であることを特徴とする請求項１３に記載の
強誘電性キャパシタ。 - 【請求項２０】 前記強誘電体層はＮｂ，Ｌａ，Ｚｎ，
Ｔａ及びＳｃよりなる一群から選択されたいずれか一つ
でドーピングされたＰＺＴであることを特徴とする請求
項１に記載の強誘電性キャパシタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR19950005783 | 1995-03-20 | ||
| KR95P5783 | 1995-03-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08264735A true JPH08264735A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=40984820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8061416A Pending JPH08264735A (ja) | 1995-03-20 | 1996-03-18 | 強誘電性キャパシタ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5751540A (ja) |
| JP (1) | JPH08264735A (ja) |
| KR (1) | KR100416733B1 (ja) |
| NL (1) | NL1002665C2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001181089A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-03 | Murata Mfg Co Ltd | 薄膜積層体、強誘電体薄膜素子およびそれらの製造方法 |
| JP2004045411A (ja) * | 2002-07-02 | 2004-02-12 | Agilent Technol Inc | 半導体コンデンサ内の強誘電性材料と貴金属電極との試験方法 |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6048435A (en) * | 1996-07-03 | 2000-04-11 | Tegal Corporation | Plasma etch reactor and method for emerging films |
| DE19640273C1 (de) * | 1996-09-30 | 1998-03-12 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung barrierenfreier Halbleiterspeicheranordnungen |
| US6396092B1 (en) | 1997-03-27 | 2002-05-28 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| JP3055494B2 (ja) * | 1997-06-10 | 2000-06-26 | 日本電気株式会社 | 強誘電体メモリ及びその製造方法 |
| US6462931B1 (en) * | 1997-10-23 | 2002-10-08 | Texas Instruments Incorporated | High-dielectric constant capacitor and memory |
| US6541375B1 (en) | 1998-06-30 | 2003-04-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | DC sputtering process for making smooth electrodes and thin film ferroelectric capacitors having improved memory retention |
| US6358810B1 (en) * | 1998-07-28 | 2002-03-19 | Applied Materials, Inc. | Method for superior step coverage and interface control for high K dielectric capacitors and related electrodes |
| US7012292B1 (en) * | 1998-11-25 | 2006-03-14 | Advanced Technology Materials, Inc | Oxidative top electrode deposition process, and microelectronic device structure |
| US6204158B1 (en) * | 1998-12-18 | 2001-03-20 | Advanced Technology Materials, Inc. | Reduced diffusion of a mobile specie from a metal oxide ceramic into the substrate |
| US6297527B1 (en) | 1999-05-12 | 2001-10-02 | Micron Technology, Inc. | Multilayer electrode for ferroelectric and high dielectric constant capacitors |
| KR100373161B1 (ko) * | 1999-09-14 | 2003-02-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 캐패시터 제조 방법 |
| US6518610B2 (en) * | 2001-02-20 | 2003-02-11 | Micron Technology, Inc. | Rhodium-rich oxygen barriers |
| US7473949B2 (en) * | 2002-12-10 | 2009-01-06 | Fujitsu Limited | Ferroelectric capacitor and method of manufacturing the same |
| US9312557B2 (en) * | 2005-05-11 | 2016-04-12 | Schlumberger Technology Corporation | Fuel cell apparatus and method for downhole power systems |
| JP4438963B2 (ja) * | 2006-11-29 | 2010-03-24 | セイコーエプソン株式会社 | 強誘電体キャパシタ |
| US7750173B2 (en) * | 2007-01-18 | 2010-07-06 | Advanced Technology Materials, Inc. | Tantalum amido-complexes with chelate ligands useful for CVD and ALD of TaN and Ta205 thin films |
| US8906818B2 (en) * | 2009-10-13 | 2014-12-09 | Recapping, Inc. | High energy density ionic dielectric materials and devices |
| CN206134667U (zh) | 2014-04-03 | 2017-04-26 | 株式会社村田制作所 | 可变电容器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4437139A (en) * | 1982-12-17 | 1984-03-13 | International Business Machines Corporation | Laser annealed dielectric for dual dielectric capacitor |
| US5003428A (en) * | 1989-07-17 | 1991-03-26 | National Semiconductor Corporation | Electrodes for ceramic oxide capacitors |
| US4982309A (en) * | 1989-07-17 | 1991-01-01 | National Semiconductor Corporation | Electrodes for electrical ceramic oxide devices |
| EP0514149B1 (en) * | 1991-05-16 | 1995-09-27 | Nec Corporation | Thin film capacitor |
| US5191510A (en) * | 1992-04-29 | 1993-03-02 | Ramtron International Corporation | Use of palladium as an adhesion layer and as an electrode in ferroelectric memory devices |
| KR0144167B1 (ko) * | 1995-02-20 | 1998-08-17 | 문정환 | 확산 배리어의 기능을 갖는 반도체 소자의 전극형성방법 |
-
1995
- 1995-03-20 KR KR1019960007560A patent/KR100416733B1/ko not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-18 JP JP8061416A patent/JPH08264735A/ja active Pending
- 1996-03-19 US US08/618,320 patent/US5751540A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-20 NL NL1002665A patent/NL1002665C2/nl not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001181089A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-03 | Murata Mfg Co Ltd | 薄膜積層体、強誘電体薄膜素子およびそれらの製造方法 |
| JP2004045411A (ja) * | 2002-07-02 | 2004-02-12 | Agilent Technol Inc | 半導体コンデンサ内の強誘電性材料と貴金属電極との試験方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5751540A (en) | 1998-05-12 |
| KR100416733B1 (ko) | 2004-07-05 |
| NL1002665C2 (nl) | 1998-02-05 |
| NL1002665A1 (nl) | 1996-09-24 |
| KR960036154A (ko) | 1996-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH08264735A (ja) | 強誘電性キャパシタ | |
| JP3319994B2 (ja) | 半導体記憶素子 | |
| US7443649B2 (en) | Ferroelectric capacitor | |
| US6171934B1 (en) | Recovery of electronic properties in process-damaged ferroelectrics by voltage-cycling | |
| US6323057B1 (en) | Method of producing a thin-film capacitor | |
| US5358889A (en) | Formation of ruthenium oxide for integrated circuits | |
| JPH10173142A (ja) | 強誘電体キャパシタデバイスおよびその製造方法 | |
| JPH08279599A (ja) | 強誘電性キャパシタの製造方法 | |
| JPH11195768A (ja) | ペロブスカイト型酸化物膜を含む電子装置とその製造方法及び強誘電体キャパシタ | |
| JPH11204746A (ja) | 強誘電体メモリ装置及びその製造方法 | |
| KR20010101386A (ko) | 90 나노미터 이하의 두께를 갖는 강유전성 박막을 지닌강유전성 메모리와 그 제조 방법 | |
| JP4240542B2 (ja) | 集積回路の電極構造とその作製方法 | |
| JP2820930B2 (ja) | 半導体素子のキャパシタ製造方法 | |
| JP2703206B2 (ja) | 強誘電体キャパシタ及びその製造方法 | |
| US7545625B2 (en) | Electrode for thin film capacitor devices | |
| JPH0945872A (ja) | 誘電体薄膜素子 | |
| JP2004153006A (ja) | 容量素子の製造方法 | |
| JPH1056140A (ja) | 強誘電体メモリ素子及びその製造方法 | |
| JP3924928B2 (ja) | 強誘電体材料及び強誘電体メモリ | |
| JPH10189886A (ja) | 誘電体キャパシタおよび強誘電体メモリ | |
| JP3937033B2 (ja) | 強誘電体材料、その製造方法及び強誘電体メモリ | |
| KR100326585B1 (ko) | 강유전체캐패시터의제조방법 | |
| JPH06112082A (ja) | 薄膜容量素子 | |
| Desu et al. | Novel electrode barriers for high density ferroelectric nonvolatile memories | |
| JPH0897380A (ja) | 誘電体キャパシタ及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041122 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041221 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050322 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060404 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20060703 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20060706 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060828 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061003 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070201 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20070219 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20070406 |