JPH0982902A - 強誘電体薄膜の製造方法 - Google Patents
強誘電体薄膜の製造方法Info
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- JPH0982902A JPH0982902A JP7241295A JP24129595A JPH0982902A JP H0982902 A JPH0982902 A JP H0982902A JP 7241295 A JP7241295 A JP 7241295A JP 24129595 A JP24129595 A JP 24129595A JP H0982902 A JPH0982902 A JP H0982902A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】高濃度オゾンガスを基板に照射しながら金属蒸
気を基板に蒸着し非晶質の鉛系強誘電体薄膜を形成し、
成膜後急速熱処理法を用いて結晶化を行う。非晶質薄膜
を蒸着する際、基板温度は３００℃以下とし、基板に入
射するオゾンの分子数を、鉛の原子数と同数以上、好ま
しくは、５倍以上にする。 【効果】十分に酸化された複合酸化物の非晶質鉛系強誘
電体薄膜は緻密かつ一様で、析出物等がなく、結晶化後
には欠陥のない鉛系強誘電体薄膜が得られる。さらに、
基板温度を低く保つため、オゾンの熱分解が少なく、基
板からの金属元素の再蒸発がないので組成制御が容易と
なり、また、加熱成膜中の鉛の電極への拡散を抑制でき
る。
気を基板に蒸着し非晶質の鉛系強誘電体薄膜を形成し、
成膜後急速熱処理法を用いて結晶化を行う。非晶質薄膜
を蒸着する際、基板温度は３００℃以下とし、基板に入
射するオゾンの分子数を、鉛の原子数と同数以上、好ま
しくは、５倍以上にする。 【効果】十分に酸化された複合酸化物の非晶質鉛系強誘
電体薄膜は緻密かつ一様で、析出物等がなく、結晶化後
には欠陥のない鉛系強誘電体薄膜が得られる。さらに、
基板温度を低く保つため、オゾンの熱分解が少なく、基
板からの金属元素の再蒸発がないので組成制御が容易と
なり、また、加熱成膜中の鉛の電極への拡散を抑制でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電体薄膜特に、鉛
系ペロブスカイト型強誘電体薄膜、および、それを用い
た大規模集積回路に好適な小面積かつ、大容量のキャパ
シタ、または、分極反転型不揮発性メモリに好適な強誘
電体キャパシタに関する。
系ペロブスカイト型強誘電体薄膜、および、それを用い
た大規模集積回路に好適な小面積かつ、大容量のキャパ
シタ、または、分極反転型不揮発性メモリに好適な強誘
電体キャパシタに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い個々
の素子は微細化の一途をたどっている。たとえば、３年
で４倍のペ−スで高集積化を実現してきているＤＲＡＭ
(Dynamic Random Access Memory）では、既に１６メガ
ビットメモリの量産が始まっているが、素子の微細化に
伴う蓄積容量の減少のために信号対雑音（ＳＮ）比の低
下や、α線の入射による信号反転等の弊害が顕在化し、
信頼性の確保が大きな問題となっている。この問題を解
決するため、キャパシタ絶縁膜の薄膜化を進めるととも
に、３次元化によって小さな平面面積のなかに大きなキ
ャパシタ面積を持ったメモリセルが開発されているが、
このような方法によっても、メモリセルの微細化と構造
の複雑化が進行し製造技術が非常に難しくなるととも
に、開発・製造コストが著しく増大するという経済性の
問題がある。このため、小さな面積に大きな電荷を蓄積
することのできる誘電率の大きな材料を用いたキャパシ
タが必要とされている。
の素子は微細化の一途をたどっている。たとえば、３年
で４倍のペ−スで高集積化を実現してきているＤＲＡＭ
(Dynamic Random Access Memory）では、既に１６メガ
ビットメモリの量産が始まっているが、素子の微細化に
伴う蓄積容量の減少のために信号対雑音（ＳＮ）比の低
下や、α線の入射による信号反転等の弊害が顕在化し、
信頼性の確保が大きな問題となっている。この問題を解
決するため、キャパシタ絶縁膜の薄膜化を進めるととも
に、３次元化によって小さな平面面積のなかに大きなキ
ャパシタ面積を持ったメモリセルが開発されているが、
このような方法によっても、メモリセルの微細化と構造
の複雑化が進行し製造技術が非常に難しくなるととも
に、開発・製造コストが著しく増大するという経済性の
問題がある。このため、小さな面積に大きな電荷を蓄積
することのできる誘電率の大きな材料を用いたキャパシ
タが必要とされている。
【０００３】チタン酸ジルコン酸鉛を代表とする強誘電
体は、従来のキャパシタ用の誘電体膜ＳｉＯ2 やＳｉ3
Ｎ4に比較し１００〜１０００倍の誘電率を持つため、
比較的簡単なキャパシタ構造と組み合わせるだけで静電
容量の大きなキャパシタを実現できる可能性がある。例
えば、強誘電体薄膜をキャパシタ絶縁膜に用いたDRAMと
しては特開平3−165557号や、特開平3−256358号，特開
平3−296262 号公報に記載されているものがある。
体は、従来のキャパシタ用の誘電体膜ＳｉＯ2 やＳｉ3
Ｎ4に比較し１００〜１０００倍の誘電率を持つため、
比較的簡単なキャパシタ構造と組み合わせるだけで静電
容量の大きなキャパシタを実現できる可能性がある。例
えば、強誘電体薄膜をキャパシタ絶縁膜に用いたDRAMと
しては特開平3−165557号や、特開平3−256358号，特開
平3−296262 号公報に記載されているものがある。
【０００４】強誘電体は永久双極子間の相互作用が強
く、外部電場を印加しない状態でも自発分極と呼ばれる
電気分極を生じており、この自発分極を外部電場により
反転することができ、電場をかけるとヒステリシス曲線
を描く。一旦、高い電圧を印加したあとには電場が零に
なっても残留分極＋Ｐｒ、または−Ｐｒが保持されてい
る。これらの状態をそれぞれ“１”と“０”と定義すれ
ば、外部電場の方向によって“１”，“０”の情報を書
き込むことができる。
く、外部電場を印加しない状態でも自発分極と呼ばれる
電気分極を生じており、この自発分極を外部電場により
反転することができ、電場をかけるとヒステリシス曲線
を描く。一旦、高い電圧を印加したあとには電場が零に
なっても残留分極＋Ｐｒ、または−Ｐｒが保持されてい
る。これらの状態をそれぞれ“１”と“０”と定義すれ
ば、外部電場の方向によって“１”，“０”の情報を書
き込むことができる。
【０００５】スイッチ用トランジスタと強誘電体キャパ
シタを組み合わせたメモリセルを用いた分極反転型不揮
発性メモリは自発分極の方向によって情報を記憶してい
るため、放射線耐性に優れており、宇宙用，軍事用とし
て重要である。また、高集積化することができれば読み
だし書き込みともに高速な不揮発性のＲＡＭという理想
的なメモリとなる可能性がある。スイッチ用トランジス
タと強誘電体キャパシタを組み合わせたメモリセルを用
いた分極反転型不揮発性メモリとしては例えば特開平1
−158691 号公報に記載されているものがある。
シタを組み合わせたメモリセルを用いた分極反転型不揮
発性メモリは自発分極の方向によって情報を記憶してい
るため、放射線耐性に優れており、宇宙用，軍事用とし
て重要である。また、高集積化することができれば読み
だし書き込みともに高速な不揮発性のＲＡＭという理想
的なメモリとなる可能性がある。スイッチ用トランジス
タと強誘電体キャパシタを組み合わせたメモリセルを用
いた分極反転型不揮発性メモリとしては例えば特開平1
−158691 号公報に記載されているものがある。
【０００６】このように優れた特性を持つ強誘電体チタ
ン酸ジルコン酸鉛系薄膜は、従来主としてスパッタ法，
ＣＶＤ法，Sol−Gel法であるなどにより形成されてい
た。
ン酸ジルコン酸鉛系薄膜は、従来主としてスパッタ法，
ＣＶＤ法，Sol−Gel法であるなどにより形成されてい
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の成膜技術
では、鉛が十分に酸化されず、膜中に酸素欠損が存在し
たり、また、酸化されない鉛が電極中に拡散したり再蒸
発したりして組成ずれを起こしてしまう。このため、リ
ーク電流が増大したり、分極反転の繰り返しによって残
留分極値が減少するという問題があった。特開平2−249
278 号公報に記載されているように高圧酸素雰囲気中で
熱処理する方法が考案されているが、酸化の進行と同時
に鉛の拡散や再蒸発も起こるため、本質的解決とはなら
ない。また、高圧酸化中に下地電極を透過した酸素がそ
の下にある拡散防止膜や多結晶シリコンを酸化してしま
うという問題もある。
では、鉛が十分に酸化されず、膜中に酸素欠損が存在し
たり、また、酸化されない鉛が電極中に拡散したり再蒸
発したりして組成ずれを起こしてしまう。このため、リ
ーク電流が増大したり、分極反転の繰り返しによって残
留分極値が減少するという問題があった。特開平2−249
278 号公報に記載されているように高圧酸素雰囲気中で
熱処理する方法が考案されているが、酸化の進行と同時
に鉛の拡散や再蒸発も起こるため、本質的解決とはなら
ない。また、高圧酸化中に下地電極を透過した酸素がそ
の下にある拡散防止膜や多結晶シリコンを酸化してしま
うという問題もある。
【０００８】本発明の目的は膜中に酸化されない金属元
素や酸素欠陥がなく、信頼性の高い強誘電体薄膜の製造
方法を提供することにある。
素や酸素欠陥がなく、信頼性の高い強誘電体薄膜の製造
方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、高
濃度オゾンガスを基板に照射しながら金属蒸気を基板に
蒸着し非晶質の鉛系強誘電体薄膜し、成膜後急速熱処理
法を用いて結晶化を行うことによって達成される。ま
た、非晶質薄膜を蒸着する際、基板温度は３００℃以下
とし、基板に入射するオゾンの分子数を、鉛の原子数と
同数以上、好ましくは、５倍以上にする。
濃度オゾンガスを基板に照射しながら金属蒸気を基板に
蒸着し非晶質の鉛系強誘電体薄膜し、成膜後急速熱処理
法を用いて結晶化を行うことによって達成される。ま
た、非晶質薄膜を蒸着する際、基板温度は３００℃以下
とし、基板に入射するオゾンの分子数を、鉛の原子数と
同数以上、好ましくは、５倍以上にする。
【００１０】
【作用】基板に入射するオゾンの分子数を、鉛の原子数
と同数以上とし、オゾン過剰の雰囲気で蒸着を行うこと
により、３００℃以下の基板温度でも鉛は十分に酸化さ
れ、複合酸化物となる。十分に酸化された複合酸化物の
非晶質鉛系強誘電体薄膜は緻密かつ一様で、析出物等が
なく、結晶化後には欠陥のない鉛系強誘電体薄膜が得ら
れる。さらに、基板温度を低く保つため、オゾンの熱分
解が少なく、基板からの金属元素の再蒸発がないので組
成制御が容易となり、また、加熱成膜中の鉛の電極への
拡散を抑制できる。
と同数以上とし、オゾン過剰の雰囲気で蒸着を行うこと
により、３００℃以下の基板温度でも鉛は十分に酸化さ
れ、複合酸化物となる。十分に酸化された複合酸化物の
非晶質鉛系強誘電体薄膜は緻密かつ一様で、析出物等が
なく、結晶化後には欠陥のない鉛系強誘電体薄膜が得ら
れる。さらに、基板温度を低く保つため、オゾンの熱分
解が少なく、基板からの金属元素の再蒸発がないので組
成制御が容易となり、また、加熱成膜中の鉛の電極への
拡散を抑制できる。
【００１１】
（実施例１）基板にはシリコン基板上に密着層として窒
化チタンを５０ｎｍ形成し、その上に下部電極の白金を
ＤＣスパッタ法により形成した物を用いた。鉛はクヌー
ドセンセルから、チタンとジルコニウムはそれぞれ電子
線加熱蒸発源から蒸発させた。基板は−２０℃〜２０℃
に冷却し、オゾンを基板に吹き付けながら反応性同時蒸
着により非晶質のチタン酸ジルコン酸鉛薄膜を形成し
た。非晶質のチタン酸ジルコン酸鉛薄膜に赤外線加熱炉
を用いて６５０℃で２分間の急速熱処理(ＲＴＡ)を施
し、結晶化チタン酸ジルコン酸鉛薄膜を得た。熱処理雰
囲気は１気圧酸素とした。
化チタンを５０ｎｍ形成し、その上に下部電極の白金を
ＤＣスパッタ法により形成した物を用いた。鉛はクヌー
ドセンセルから、チタンとジルコニウムはそれぞれ電子
線加熱蒸発源から蒸発させた。基板は−２０℃〜２０℃
に冷却し、オゾンを基板に吹き付けながら反応性同時蒸
着により非晶質のチタン酸ジルコン酸鉛薄膜を形成し
た。非晶質のチタン酸ジルコン酸鉛薄膜に赤外線加熱炉
を用いて６５０℃で２分間の急速熱処理(ＲＴＡ)を施
し、結晶化チタン酸ジルコン酸鉛薄膜を得た。熱処理雰
囲気は１気圧酸素とした。
【００１２】高濃度オゾンガスの供給には特開平4−872
45号公報に記載されているオゾンビーム発生装置を用い
た。オゾンは、オゾンビーム発生装置より１／４インチ
SUSパイプにより成膜室に導かれ基板に吹き付けられ
る。４インチ基板全面にオゾンが吹き付けられ、基板回
転時に基板上でオゾンの分布が均一になるようにパイプ
の先端を設置した。オゾンは分解して酸素になりやすい
ため、パイプ内面はすべて電解研磨を施し、また、成膜
室内の蒸発元や、基板加熱によりパイプが加熱されない
よう水冷し、分解を最小限に押さえるよう工夫されてい
る。本装置により貯蔵される液体オゾンの濃度は９８モ
ル％以上、供給されるオゾンガスの濃度は７０％以上で
ある。
45号公報に記載されているオゾンビーム発生装置を用い
た。オゾンは、オゾンビーム発生装置より１／４インチ
SUSパイプにより成膜室に導かれ基板に吹き付けられ
る。４インチ基板全面にオゾンが吹き付けられ、基板回
転時に基板上でオゾンの分布が均一になるようにパイプ
の先端を設置した。オゾンは分解して酸素になりやすい
ため、パイプ内面はすべて電解研磨を施し、また、成膜
室内の蒸発元や、基板加熱によりパイプが加熱されない
よう水冷し、分解を最小限に押さえるよう工夫されてい
る。本装置により貯蔵される液体オゾンの濃度は９８モ
ル％以上、供給されるオゾンガスの濃度は７０％以上で
ある。
【００１３】オゾンガスの供給量はオゾンの飽和蒸気圧
で決まるのでオゾン室の温度ＴO3を調整することにより
制御する。オゾン室の温度と基板に入射するオゾン分子
数，鉛原子数、そして形成された膜の結晶構造の関係を
表１に示した。
で決まるのでオゾン室の温度ＴO3を調整することにより
制御する。オゾン室の温度と基板に入射するオゾン分子
数，鉛原子数、そして形成された膜の結晶構造の関係を
表１に示した。
【００１４】
【表１】
【００１５】非晶質チタン酸ジルコン酸鉛薄膜の堆積速
度は３ｎｍ／分の場合、ＴO3≧９４Ｋでは基板に入射す
るオゾンが鉛よりも多く、図１に示したように結晶化熱
処理によってペロブスカイト構造単相のＰＺＴ薄膜が得
られる。これらの薄膜は、成膜直後（as−depo）では、
緻密で均一な非晶質薄膜であり、熱処理後も均質で平坦
な膜となっている。一方、ＴO3＝９０ＫではＴO3＝９４
Ｋ、９８Ｋと比べてピーク強度が小さく半値幅が拡がっ
ており、チタン酸ジルコン酸鉛の結晶性が劣化している
ことを示している。またペロブスカイト構造のピークの
他にパイロクロア相のピークが観測される。この薄膜に
は直径１００ｎｍ程度の析出物が見られ、膜の表面は直
径２０ｎｍ程度の小さな粒が敷詰められているような構
造をしており、熱処理後もこの析出物は残存している。
度は３ｎｍ／分の場合、ＴO3≧９４Ｋでは基板に入射す
るオゾンが鉛よりも多く、図１に示したように結晶化熱
処理によってペロブスカイト構造単相のＰＺＴ薄膜が得
られる。これらの薄膜は、成膜直後（as−depo）では、
緻密で均一な非晶質薄膜であり、熱処理後も均質で平坦
な膜となっている。一方、ＴO3＝９０ＫではＴO3＝９４
Ｋ、９８Ｋと比べてピーク強度が小さく半値幅が拡がっ
ており、チタン酸ジルコン酸鉛の結晶性が劣化している
ことを示している。またペロブスカイト構造のピークの
他にパイロクロア相のピークが観測される。この薄膜に
は直径１００ｎｍ程度の析出物が見られ、膜の表面は直
径２０ｎｍ程度の小さな粒が敷詰められているような構
造をしており、熱処理後もこの析出物は残存している。
【００１６】これらの膜をＸ線光電子分光により分析し
た結果、表２に示したように、ＴO3≧９４Ｋではas−de
poの状態でＰｂ ４ｆ7/2，Ｚｒ ３ｄ5/2，Ｔｉ ２
ｐ3/2，Ｏ １ｓ の各結合エネルギが酸素雰囲気中６５
０℃，２分間熱処理を行いペロブスカイト層となってい
る試料と測定誤差の範囲内で同一の結合エネルギとなっ
ていることがわかった。
た結果、表２に示したように、ＴO3≧９４Ｋではas−de
poの状態でＰｂ ４ｆ7/2，Ｚｒ ３ｄ5/2，Ｔｉ ２
ｐ3/2，Ｏ １ｓ の各結合エネルギが酸素雰囲気中６５
０℃，２分間熱処理を行いペロブスカイト層となってい
る試料と測定誤差の範囲内で同一の結合エネルギとなっ
ていることがわかった。
【００１７】
【表２】
【００１８】複合酸化物の非晶質チタン酸ジルコン酸鉛
ができていることを示している。一方、ＴO3＝９０Ｋの
試料については、as−depo，ＲＴＡ後ともＺｒ ３ｄ の
結合エネルギが高エネルギ側にシフトしており、ＺｒＯ
2 の析出を示した。
ができていることを示している。一方、ＴO3＝９０Ｋの
試料については、as−depo，ＲＴＡ後ともＺｒ ３ｄ の
結合エネルギが高エネルギ側にシフトしており、ＺｒＯ
2 の析出を示した。
【００１９】以上、堆積速度３ｎｍ／分の場合について
詳しく述べたが、表１に示した堆積速度４.５ｎｍ／分
，６ｎｍ／分の場合も考え合わせると、基板に入射す
るオゾン分子数が鉛原子と同数以上、好ましくは５倍以
上であれば、急速熱処理によって十分に酸化され酸素欠
陥のないペロブスカイト構造のチタン酸ジルコン酸鉛薄
膜が得られることがわかる。
詳しく述べたが、表１に示した堆積速度４.５ｎｍ／分
，６ｎｍ／分の場合も考え合わせると、基板に入射す
るオゾン分子数が鉛原子と同数以上、好ましくは５倍以
上であれば、急速熱処理によって十分に酸化され酸素欠
陥のないペロブスカイト構造のチタン酸ジルコン酸鉛薄
膜が得られることがわかる。
【００２０】なお、比較として酸素を基板に照射しなが
ら成膜した膜には酸化されない金属の鉛が残存している
ことがＸ線光電子分光分析より明らかになった。また、
基板を３００℃以上に加熱した場合には輻射熱でオゾン
が分解してしまうため、成膜室へのオゾン供給量を同じ
にしても、基板でのオゾン分子数が減少してしまい、膜
中から金属鉛が検出された。
ら成膜した膜には酸化されない金属の鉛が残存している
ことがＸ線光電子分光分析より明らかになった。また、
基板を３００℃以上に加熱した場合には輻射熱でオゾン
が分解してしまうため、成膜室へのオゾン供給量を同じ
にしても、基板でのオゾン分子数が減少してしまい、膜
中から金属鉛が検出された。
【００２１】（実施例２）図２は、本実施例のキャパシ
タの断面を模式的に表わしたものである。シリコン基板
上２１上に窒化チタン膜２２を５０ｎｍをスパッタ法に
より形成し、次に、厚さ２００ｎｍの白金の下部電極２
３をスパッタ法により形成した。次に、厚さ７５ｎｍの
非晶質膜チタン酸ジルコン酸鉛薄膜２４をオゾン照射反
応性蒸着法により形成した。堆積速度は３ｎｍ／分と
し、オゾンと鉛の供給量比は約５倍とした。次に、赤外
線加熱炉を用いて６５０℃で２分間の急速熱処理を行っ
た。熱処理は１気圧の酸素雰囲気中で行った。次にＤＣ
スパッタ法により厚さ約５０ｎｍの白金膜２５,２５０
ｎｍ タングステン膜２６を順次被着する。フォトレジ
スト２７をマスクに最上層のタングステン膜２６をドラ
イエッチング法によりパターンニングする。フォトレジ
スト２７を除去した後、タングステン２６をマスクに用
いたスパッタエッチング法により白金膜２５，チタン酸
ジルコン酸鉛薄膜２４，下地白金膜２３をパターンニン
グする。次にドライエッチング法により最下層の窒化チ
タン膜２２とマスクに用いたタングステン膜２６を同時
に除去しキャパシタを完成する。本実施例ではドライエ
ッチングのマスクにタングステンを用いたが窒化チタン
膜を用いても良い。また、目的の用途に応じてチタン酸
ジルコン酸鉛薄膜中の鉛の一部をＬａやＢａなどの元素
で置換してもよい。
タの断面を模式的に表わしたものである。シリコン基板
上２１上に窒化チタン膜２２を５０ｎｍをスパッタ法に
より形成し、次に、厚さ２００ｎｍの白金の下部電極２
３をスパッタ法により形成した。次に、厚さ７５ｎｍの
非晶質膜チタン酸ジルコン酸鉛薄膜２４をオゾン照射反
応性蒸着法により形成した。堆積速度は３ｎｍ／分と
し、オゾンと鉛の供給量比は約５倍とした。次に、赤外
線加熱炉を用いて６５０℃で２分間の急速熱処理を行っ
た。熱処理は１気圧の酸素雰囲気中で行った。次にＤＣ
スパッタ法により厚さ約５０ｎｍの白金膜２５,２５０
ｎｍ タングステン膜２６を順次被着する。フォトレジ
スト２７をマスクに最上層のタングステン膜２６をドラ
イエッチング法によりパターンニングする。フォトレジ
スト２７を除去した後、タングステン２６をマスクに用
いたスパッタエッチング法により白金膜２５，チタン酸
ジルコン酸鉛薄膜２４，下地白金膜２３をパターンニン
グする。次にドライエッチング法により最下層の窒化チ
タン膜２２とマスクに用いたタングステン膜２６を同時
に除去しキャパシタを完成する。本実施例ではドライエ
ッチングのマスクにタングステンを用いたが窒化チタン
膜を用いても良い。また、目的の用途に応じてチタン酸
ジルコン酸鉛薄膜中の鉛の一部をＬａやＢａなどの元素
で置換してもよい。
【００２２】このようにして得られた強誘電体キャパシ
タは７５ｎｍ程度の膜厚で１.５Ｖ印加時の蓄積電荷密
度が２８０ｆＣ／μｍ2 と大きく、リーク電流密度が１
×１０-7［Ａ／cm2］以下と小さい。
タは７５ｎｍ程度の膜厚で１.５Ｖ印加時の蓄積電荷密
度が２８０ｆＣ／μｍ2 と大きく、リーク電流密度が１
×１０-7［Ａ／cm2］以下と小さい。
【００２３】図３は従来技術により製造したキャパシタ
と本実施例によるキャパシタの膜疲労特性の比較であ
る。本実施例によるキャパシタは１０12回の分極反転の
後も残留分極がほとんど減少しない。
と本実施例によるキャパシタの膜疲労特性の比較であ
る。本実施例によるキャパシタは１０12回の分極反転の
後も残留分極がほとんど減少しない。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、十分に酸化され酸素欠
陥のないペロブスカイト構造の鉛系強誘電体薄膜が得ら
れる。本発明により形成した強誘電体薄膜を用いたキャ
パシタはリーク電流，膜疲労が小さく高い信頼性を有す
る。この強誘電体薄膜を用いれば、たとえば、２５６メ
ガビットレベル以上高集積ダイナミックランダムアクセ
スメモリに必要とされる構造が簡単で大きな蓄積電荷量
を持った微細なキャパシタや、分極反転型不揮発性メモ
リに必要とされる強誘電体キャパシタが実現できる。
陥のないペロブスカイト構造の鉛系強誘電体薄膜が得ら
れる。本発明により形成した強誘電体薄膜を用いたキャ
パシタはリーク電流，膜疲労が小さく高い信頼性を有す
る。この強誘電体薄膜を用いれば、たとえば、２５６メ
ガビットレベル以上高集積ダイナミックランダムアクセ
スメモリに必要とされる構造が簡単で大きな蓄積電荷量
を持った微細なキャパシタや、分極反転型不揮発性メモ
リに必要とされる強誘電体キャパシタが実現できる。
【図１】本発明の有効性を示すスペクトル図。
【図２】本発明による強誘電体を用いたキャパシタ製造
工程を示す断面図。
工程を示す断面図。
【図３】本発明による強誘電体を用いたキャパシタの膜
疲労特性の測定図。
疲労特性の測定図。
２１…半導体基板、２２…窒化チタン膜、２３…白金膜
（下部電極）、２４…チタン酸ジルコン酸鉛薄膜、２５
…白金膜（上部電極）、２６…タングステン膜、２７…
フォトレジスト。
（下部電極）、２４…チタン酸ジルコン酸鉛薄膜、２５
…白金膜（上部電極）、２６…タングステン膜、２７…
フォトレジスト。
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/8242 21/8247 29/788 29/792 (72)発明者 櫛田 恵子 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 三木 浩史 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 松井 裕一 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 矢野 史子 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 藤崎 芳久 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】鉛系ペロブスカイト型強誘電体を構成する
金属元素を酸化しながら蒸着する強誘電体薄膜の製造方
法において、基板に照射するオゾン分子数を鉛原子数と
同数以上とすることを特徴とする強誘電体薄膜の製造方
法。 - 【請求項２】請求項１において、基板温度を３００℃以
下とした強誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項３】請求項２において、成膜後急速熱処理法に
より強誘電体薄膜を結晶化させる強誘電体薄膜の製造方
法。 - 【請求項４】請求項３において、熱処理前の金属元素の
化学結合エネルギと熱処理後の金属元素の化学結合エネ
ルギが等しい強誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項５】上記強誘電体薄膜はチタン酸ジルコン酸鉛
からなる請求項１，２，３または４に記載の強誘電体薄
膜の製造方法。 - 【請求項６】上記強誘電体薄膜はチタン酸ジルコン酸バ
リウム鉛からなる請求項１，２，３または４に記載の強
誘電体薄膜の製造方法。 - 【請求項７】上記強誘電体薄膜はチタン酸ジルコン酸ラ
ンタン鉛からなる請求項１，２，３または４に記載の強
誘電体薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7241295A JPH0982902A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7241295A JPH0982902A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982902A true JPH0982902A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=17072156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7241295A Pending JPH0982902A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 強誘電体薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0982902A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6194228B1 (en) | 1997-10-22 | 2001-02-27 | Fujitsu Limited | Electronic device having perovskite-type oxide film, production thereof, and ferroelectric capacitor |
| KR100436059B1 (ko) * | 1997-12-30 | 2004-12-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | 강유전체 캐패시터 형성 방법 |
| US7768050B2 (en) | 2006-07-07 | 2010-08-03 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Ferroelectric thin films |
-
1995
- 1995-09-20 JP JP7241295A patent/JPH0982902A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6194228B1 (en) | 1997-10-22 | 2001-02-27 | Fujitsu Limited | Electronic device having perovskite-type oxide film, production thereof, and ferroelectric capacitor |
| KR100329533B1 (ko) * | 1997-10-22 | 2003-12-31 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | 페로브스카이트형산화물막을포함한전자장치와그제조방법및강유전체커패시터 |
| KR100436059B1 (ko) * | 1997-12-30 | 2004-12-17 | 주식회사 하이닉스반도체 | 강유전체 캐패시터 형성 방법 |
| US7768050B2 (en) | 2006-07-07 | 2010-08-03 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Ferroelectric thin films |
| US8022454B2 (en) | 2006-07-07 | 2011-09-20 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Ferroelectric thin films |
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