JPH1197637A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置及び半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH1197637A JPH1197637A JP9250921A JP25092197A JPH1197637A JP H1197637 A JPH1197637 A JP H1197637A JP 9250921 A JP9250921 A JP 9250921A JP 25092197 A JP25092197 A JP 25092197A JP H1197637 A JPH1197637 A JP H1197637A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- lower layer
- upper layer
- ferroelectric thin
- semiconductor device
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 下層と上層との２層構造の金属電極上に，薄
くかつ誘電体特性の優れた強誘電体薄膜を形成する。 【解決手段】 下層２ａにイオン注入した後，上層２ｂ
を堆積して上下層からなる金属電極２を形成し，その上
に強誘電体薄膜４をスパッタ又は気相堆積法により堆積
する。下層２ａ表面が粗面化して上層２ｂの結晶配向性
が弱まるため，強誘電体薄膜４の特性が向上する。な
お，エッチングで下層２ａ表面を粗面化してもよい。さ
らに，上下層を堆積後に，熱処理して上下層の界面を荒
らすことで同様の効果を奏することもできる。
くかつ誘電体特性の優れた強誘電体薄膜を形成する。 【解決手段】 下層２ａにイオン注入した後，上層２ｂ
を堆積して上下層からなる金属電極２を形成し，その上
に強誘電体薄膜４をスパッタ又は気相堆積法により堆積
する。下層２ａ表面が粗面化して上層２ｂの結晶配向性
が弱まるため，強誘電体薄膜４の特性が向上する。な
お，エッチングで下層２ａ表面を粗面化してもよい。さ
らに，上下層を堆積後に，熱処理して上下層の界面を荒
らすことで同様の効果を奏することもできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＴｉ層上にＰｔ層を
積層した電極上に堆積された強誘電体薄膜を有する半導
体装置，及びその製造方法に関し，とくに強誘電体特性
が優れた強誘電体薄膜をＰｔ層上に堆積する方法，及び
かかる強誘電体薄膜の構造に関する。
積層した電極上に堆積された強誘電体薄膜を有する半導
体装置，及びその製造方法に関し，とくに強誘電体特性
が優れた強誘電体薄膜をＰｔ層上に堆積する方法，及び
かかる強誘電体薄膜の構造に関する。
【０００２】強誘電体薄膜，例えばＰＺＴ（チタン酸ジ
ルコン酸鉛）は，不揮発性メモリの記憶素子に使用され
ている。かかる強誘電体薄膜は，強誘電体特性が優れた
強誘電体薄膜を堆積することができるゾルゲル法により
製造されるのが通常である。
ルコン酸鉛）は，不揮発性メモリの記憶素子に使用され
ている。かかる強誘電体薄膜は，強誘電体特性が優れた
強誘電体薄膜を堆積することができるゾルゲル法により
製造されるのが通常である。
【０００３】しかし，ゾルゲル法では薄い薄膜を堆積す
ることが難しい。このため，強誘電体薄膜を薄くして微
細な素子を形成することができず，半導体装置の集積度
が制約されていた。そこで，微細な素子を形成するため
に，薄くかつ強誘電体特性が優れた強誘電体薄膜が必要
とされている。
ることが難しい。このため，強誘電体薄膜を薄くして微
細な素子を形成することができず，半導体装置の集積度
が制約されていた。そこで，微細な素子を形成するため
に，薄くかつ強誘電体特性が優れた強誘電体薄膜が必要
とされている。
【０００４】
【従来の技術】従来，不揮発性メモリの記憶素子に使用
される強誘電体薄膜，例えばＰＺＴ薄膜は，第一の金属
例えばＴｉからなる下層上に第二の金属例えばＰｔから
なる上層を積層して構成される電極上に，ゾルゲル法に
より堆積することで製造されていた。ところが，ゾルゲ
ル法では，優れた強誘電体特性の強誘電体薄膜を堆積で
きるものの，薄い強誘電体薄膜を堆積することは難し
い。このため，１００nm以下の強誘電体薄膜を，スパッ
タ法又は気相堆積法により製造する試みがなされた。し
かし，スパッタ法又は気相堆積法では，優れた強誘電体
特性を有する強誘電体薄膜を常に安定して堆積すること
が困難である。
される強誘電体薄膜，例えばＰＺＴ薄膜は，第一の金属
例えばＴｉからなる下層上に第二の金属例えばＰｔから
なる上層を積層して構成される電極上に，ゾルゲル法に
より堆積することで製造されていた。ところが，ゾルゲ
ル法では，優れた強誘電体特性の強誘電体薄膜を堆積で
きるものの，薄い強誘電体薄膜を堆積することは難し
い。このため，１００nm以下の強誘電体薄膜を，スパッ
タ法又は気相堆積法により製造する試みがなされた。し
かし，スパッタ法又は気相堆積法では，優れた強誘電体
特性を有する強誘電体薄膜を常に安定して堆積すること
が困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように，第一
の金属からなる下層上に第二の金属からなる上層を積層
した電極上に強誘電体薄膜をゾルゲル法により堆積した
のでは，薄い強誘電体薄膜を形成することができないと
いう問題がある。また，スパッタ法又は気相堆積法で
は，薄い強誘電体薄膜を形成できるが強誘電体特性が劣
るという欠点がある。
の金属からなる下層上に第二の金属からなる上層を積層
した電極上に強誘電体薄膜をゾルゲル法により堆積した
のでは，薄い強誘電体薄膜を形成することができないと
いう問題がある。また，スパッタ法又は気相堆積法で
は，薄い強誘電体薄膜を形成できるが強誘電体特性が劣
るという欠点がある。
【０００６】本発明は，薄い強誘電体薄膜を形成できる
スパッタ法又は気相堆積法を用いて，第一の金属からな
る下層上に第二の金属からなる上層を積層した積層構造
を有する電極上に強誘電体特性が優れた薄い強誘電体薄
膜を堆積する方法，及びかかる薄く優れた強誘電体特性
を有する強誘電体薄膜を用いた半導体装置を提供するこ
とを目的とする。
スパッタ法又は気相堆積法を用いて，第一の金属からな
る下層上に第二の金属からなる上層を積層した積層構造
を有する電極上に強誘電体特性が優れた薄い強誘電体薄
膜を堆積する方法，及びかかる薄く優れた強誘電体特性
を有する強誘電体薄膜を用いた半導体装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１，図２及び図３は，
それぞれ本発明の第一，第二及び第三実施形態例断面工
程図であり，強誘電体薄膜が形成される部分の基板断面
を表している。なお，図２は，図１（ｂ）及び（ｃ）の
工程を置き換えた工程を表し，図３は，図１（ｃ），
（ｄ）及び（ｅ）の工程を置き換えた工程を表してい
る。
それぞれ本発明の第一，第二及び第三実施形態例断面工
程図であり，強誘電体薄膜が形成される部分の基板断面
を表している。なお，図２は，図１（ｂ）及び（ｃ）の
工程を置き換えた工程を表し，図３は，図１（ｃ），
（ｄ）及び（ｅ）の工程を置き換えた工程を表してい
る。
【０００８】上述した課題を解決するための本発明の第
一の構成は，図１及び図３を参照して，第一の金属から
なる下層２ａ上に第二の金属からなる上層２ｂを積層し
た電極２上に，強誘電体薄膜４を堆積して製造される半
導体装置の製造方法において，基板１上に該下層２ａを
形成する工程と，該下層２ａにイオン注入する工程と次
いで，該下層２ａ上に該上層２ｂを堆積する工程と，該
上層２ｂ上に該強誘電体薄膜４を堆積する工程とを有す
ることを特徴として構成し，及び，第二の構成は，図１
及び図２を参照して，第一の金属からなる下層２ａ上に
第二の金属からなる上層２ｂを積層した電極２上に，強
誘電体薄膜４を堆積して製造される半導体装置の製造方
法において，該下層２ａの表面を粗面化する工程と，次
いで，該下層２ａ上に該上層２ｂを堆積する工程と，該
上層２ｂ上に該強誘電体薄膜４を堆積する工程とを有す
ることを特徴として構成し，及び，第三の構成は，図２
を参照して，第一の金属からなる下層２ａ上に第二の金
属からなる上層２ｂを積層した電極２上に，強誘電体薄
膜４を堆積して製造される半導体装置の製造方法におい
て，基板１上に該下層２ａを形成する工程と，該下層２
ａ表面をエッチングして，該下層２ａ表面を粗面とする
工程と，次いで，該下層２ａ上に該上層２ｂを堆積する
工程と，該上層２ｂ上に該強誘電体薄膜４を堆積する工
程とを有することを特徴として構成し，及び，第四の構
成は，第一，第二又は第三の構成の半導体装置の製造方
法において，該第一の金属をＴｉとし，該第二の金属を
Ｐｔとしたことを特徴として構成し，及び，第五の構成
は，図１及び図３を参照して，第一の金属からなる下層
２ａ上に第二の金属からなる上層２ｂを積層した電極２
上に堆積された強誘電体薄膜４を有する半導体装置にお
いて，該上層２ｂは，イオン注入された該下層２ａ上に
堆積されたことを特徴として構成し，及び，第六の構成
は，図１及び図２を参照して，第一の金属からなる下層
２ａ上に第二の金属からなる上層２ｂを積層した電極２
上に堆積された強誘電体薄膜４を有する半導体装置にお
いて，該上層２ｂは，表面に凹凸を有する該下層２ａ上
に堆積されたことを特徴として構成し，及び，第七の構
成は，第五又は第六の構成の半導体装置の製造方法にお
いて，該第一の金属をＴｉとし，該第二の金属をＰｔと
したことを特徴として構成する。
一の構成は，図１及び図３を参照して，第一の金属から
なる下層２ａ上に第二の金属からなる上層２ｂを積層し
た電極２上に，強誘電体薄膜４を堆積して製造される半
導体装置の製造方法において，基板１上に該下層２ａを
形成する工程と，該下層２ａにイオン注入する工程と次
いで，該下層２ａ上に該上層２ｂを堆積する工程と，該
上層２ｂ上に該強誘電体薄膜４を堆積する工程とを有す
ることを特徴として構成し，及び，第二の構成は，図１
及び図２を参照して，第一の金属からなる下層２ａ上に
第二の金属からなる上層２ｂを積層した電極２上に，強
誘電体薄膜４を堆積して製造される半導体装置の製造方
法において，該下層２ａの表面を粗面化する工程と，次
いで，該下層２ａ上に該上層２ｂを堆積する工程と，該
上層２ｂ上に該強誘電体薄膜４を堆積する工程とを有す
ることを特徴として構成し，及び，第三の構成は，図２
を参照して，第一の金属からなる下層２ａ上に第二の金
属からなる上層２ｂを積層した電極２上に，強誘電体薄
膜４を堆積して製造される半導体装置の製造方法におい
て，基板１上に該下層２ａを形成する工程と，該下層２
ａ表面をエッチングして，該下層２ａ表面を粗面とする
工程と，次いで，該下層２ａ上に該上層２ｂを堆積する
工程と，該上層２ｂ上に該強誘電体薄膜４を堆積する工
程とを有することを特徴として構成し，及び，第四の構
成は，第一，第二又は第三の構成の半導体装置の製造方
法において，該第一の金属をＴｉとし，該第二の金属を
Ｐｔとしたことを特徴として構成し，及び，第五の構成
は，図１及び図３を参照して，第一の金属からなる下層
２ａ上に第二の金属からなる上層２ｂを積層した電極２
上に堆積された強誘電体薄膜４を有する半導体装置にお
いて，該上層２ｂは，イオン注入された該下層２ａ上に
堆積されたことを特徴として構成し，及び，第六の構成
は，図１及び図２を参照して，第一の金属からなる下層
２ａ上に第二の金属からなる上層２ｂを積層した電極２
上に堆積された強誘電体薄膜４を有する半導体装置にお
いて，該上層２ｂは，表面に凹凸を有する該下層２ａ上
に堆積されたことを特徴として構成し，及び，第七の構
成は，第五又は第六の構成の半導体装置の製造方法にお
いて，該第一の金属をＴｉとし，該第二の金属をＰｔと
したことを特徴として構成する。
【０００９】本発明の発明者は，強誘電体薄膜の強誘電
体特性が強誘電体薄膜の結晶配向に強く依存することを
以下に述べる実験により確認した。即ち，シリコン基板
上に熱酸化膜を形成した後，Ｔｉ層とＰｔ層とをこの順
で続けてスパッタ法により堆積した。次いで，そのＰｔ
層上に，ＰＺＴを，ゾルゲル法，スパッタ法及びＣＶＤ
法を用いて堆積し，その後，熱処理を施した試料につい
て，ＰＺＴの強誘電体特性を測定した。なお，ＰＺＴは
組成の異なる数種類の薄膜をそれぞれの方法について堆
積し，また熱処理は，いくつかの異なる温度でおこなっ
た。
体特性が強誘電体薄膜の結晶配向に強く依存することを
以下に述べる実験により確認した。即ち，シリコン基板
上に熱酸化膜を形成した後，Ｔｉ層とＰｔ層とをこの順
で続けてスパッタ法により堆積した。次いで，そのＰｔ
層上に，ＰＺＴを，ゾルゲル法，スパッタ法及びＣＶＤ
法を用いて堆積し，その後，熱処理を施した試料につい
て，ＰＺＴの強誘電体特性を測定した。なお，ＰＺＴは
組成の異なる数種類の薄膜をそれぞれの方法について堆
積し，また熱処理は，いくつかの異なる温度でおこなっ
た。
【００１０】この実験の結果，強誘電体特性の優劣は，
堆積方法及び熱処理温度に直接依存するのではなく，Ｐ
ＺＴの結晶配向性に強く依存することが明らかにされ
た。図４は強誘電体特性と回折パターンの関係を表す図
であり，図４（ａ）は優れた強誘電体特性を有する強誘
電体薄膜の，図４（ｂ）は劣悪な強誘電体特性を有する
強誘電体薄膜の微小角入射Ｘ線回折パターンを表してい
る。図４（ａ）を参照して，強誘電体特性が優れた強誘
電体薄膜では，ＰＺＴの（１１１）ピークの他，ＰＺＴ
の（１００）／（００１）及び（２００）／（００２）
ピークが観測された。これに対して，図４（ｂ）を参照
して，強誘電体特性が劣る強誘電体薄膜では，ＰＺＴの
（１１１）ピークが観測され，ＰＺＴの他の回折ピーク
は観測されない。この事実は，強誘電体特性が劣る強誘
電体薄膜は（１１１）配向をしており，強誘電体特性が
優れる強誘電体薄膜は結晶配向性が弱いことを明らかに
している。
堆積方法及び熱処理温度に直接依存するのではなく，Ｐ
ＺＴの結晶配向性に強く依存することが明らかにされ
た。図４は強誘電体特性と回折パターンの関係を表す図
であり，図４（ａ）は優れた強誘電体特性を有する強誘
電体薄膜の，図４（ｂ）は劣悪な強誘電体特性を有する
強誘電体薄膜の微小角入射Ｘ線回折パターンを表してい
る。図４（ａ）を参照して，強誘電体特性が優れた強誘
電体薄膜では，ＰＺＴの（１１１）ピークの他，ＰＺＴ
の（１００）／（００１）及び（２００）／（００２）
ピークが観測された。これに対して，図４（ｂ）を参照
して，強誘電体特性が劣る強誘電体薄膜では，ＰＺＴの
（１１１）ピークが観測され，ＰＺＴの他の回折ピーク
は観測されない。この事実は，強誘電体特性が劣る強誘
電体薄膜は（１１１）配向をしており，強誘電体特性が
優れる強誘電体薄膜は結晶配向性が弱いことを明らかに
している。
【００１１】このような結晶配向性は，強誘電体薄膜の
下地であるスパッタ法で形成された下部電極のＰｔ層が
結晶配向性を有するため，その上に堆積する多結晶から
なる強誘電体薄膜がＰｔ層の配向に沿って結晶配向する
ためである。かかる考察に基づき本発明は考案された。
下地であるスパッタ法で形成された下部電極のＰｔ層が
結晶配向性を有するため，その上に堆積する多結晶から
なる強誘電体薄膜がＰｔ層の配向に沿って結晶配向する
ためである。かかる考察に基づき本発明は考案された。
【００１２】本発明の第一の構成では，図１を参照し
て，電極の下層２ａ，例えばＴｉ層にイオン注入した
後，その下層２ａ上に電極の上層２ｂ，例えばＰｔ層を
堆積する。かかる構成では，図１（ｃ）を参照して，イ
オン注入された下層２ａの表面に微小な凹凸が形成され
るため，その上に堆積された上層２ｂを構成する多結晶
のそれぞれは異なる結晶方位を有して成長し，上層２ｂ
全体として結晶方位が揃わず優先方位が現れない。従っ
て，上層２ｂ上に堆積される強誘電体薄膜４にも結晶配
向性が出現しない。このため，強誘電体薄膜４の強誘電
体特性は優れたものとなる。
て，電極の下層２ａ，例えばＴｉ層にイオン注入した
後，その下層２ａ上に電極の上層２ｂ，例えばＰｔ層を
堆積する。かかる構成では，図１（ｃ）を参照して，イ
オン注入された下層２ａの表面に微小な凹凸が形成され
るため，その上に堆積された上層２ｂを構成する多結晶
のそれぞれは異なる結晶方位を有して成長し，上層２ｂ
全体として結晶方位が揃わず優先方位が現れない。従っ
て，上層２ｂ上に堆積される強誘電体薄膜４にも結晶配
向性が出現しない。このため，強誘電体薄膜４の強誘電
体特性は優れたものとなる。
【００１３】なお，イオン注入により下層２ａ表面に上
層２ｂの結晶優先方位の発生を阻止する程の凹凸を発生
させない場合であっても，図３を参照して，上層２ｂを
堆積した後の熱処理により，上層２ｂと下層２ａとの界
面に凹凸を発生させることにより，上層２ｂの結晶配向
をランダムにすることができる。さらに，下層２ａ表面
に凹凸がない場合でも，上層２ｂと下層２ａとの界面に
凹凸を発生させる熱処理が可能であれば上層２ｂの結晶
配向をランダムにすることができ，その場合はイオン注
入工程は必ずしも必要としない。
層２ｂの結晶優先方位の発生を阻止する程の凹凸を発生
させない場合であっても，図３を参照して，上層２ｂを
堆積した後の熱処理により，上層２ｂと下層２ａとの界
面に凹凸を発生させることにより，上層２ｂの結晶配向
をランダムにすることができる。さらに，下層２ａ表面
に凹凸がない場合でも，上層２ｂと下層２ａとの界面に
凹凸を発生させる熱処理が可能であれば上層２ｂの結晶
配向をランダムにすることができ，その場合はイオン注
入工程は必ずしも必要としない。
【００１４】第二の構成では，下層２ａの表面を粗面化
して，その上に上層２ｂを堆積する。従って，第一の構
成と同様の機構で上層２ｂの結晶配向性が阻害され，そ
の上層２ｂ上に堆積された強誘電体薄膜４は結晶配向性
がランダムになり優れた強誘電体特性を有する。かかる
下層２ａの粗面化は，例えば，下層２ａ表面のエッチン
グによりなすことができる。
して，その上に上層２ｂを堆積する。従って，第一の構
成と同様の機構で上層２ｂの結晶配向性が阻害され，そ
の上層２ｂ上に堆積された強誘電体薄膜４は結晶配向性
がランダムになり優れた強誘電体特性を有する。かかる
下層２ａの粗面化は，例えば，下層２ａ表面のエッチン
グによりなすことができる。
【００１５】第五の構成では，イオン注入された下層２
ａ層上に上層２ｂが堆積されるので，上層２ｂの結晶配
向性がランダムとなり，その上に堆積される強誘電体薄
膜４の強誘電体特性が優れたものとなる。なお，イオン
注入により下層２ａ表面の凹凸が生じない場合であって
も，後の熱処理により下層２ａと上層２ｂとの界面に凹
凸が発生すれば優れた強誘電体特性を有する強誘電体薄
膜４を形成することができる。
ａ層上に上層２ｂが堆積されるので，上層２ｂの結晶配
向性がランダムとなり，その上に堆積される強誘電体薄
膜４の強誘電体特性が優れたものとなる。なお，イオン
注入により下層２ａ表面の凹凸が生じない場合であって
も，後の熱処理により下層２ａと上層２ｂとの界面に凹
凸が発生すれば優れた強誘電体特性を有する強誘電体薄
膜４を形成することができる。
【００１６】第五の構成では，粗面化した下層２ａ上に
上層２ｂが堆積されるから，上層２ｂの結晶配向性がラ
ンダムとなり，その上に堆積された強誘電体薄膜４は優
れた強誘電体特性を有する。なお，上述した第一〜第二
の構成において，下層２ａをＴｉとし，上層２ｂをＰｔ
とすることができる。
上層２ｂが堆積されるから，上層２ｂの結晶配向性がラ
ンダムとなり，その上に堆積された強誘電体薄膜４は優
れた強誘電体特性を有する。なお，上述した第一〜第二
の構成において，下層２ａをＴｉとし，上層２ｂをＰｔ
とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の第一実施形態例は，Ｔｉ
層とＰｔ層との２層からなる電極上に堆積した強誘電体
薄膜を誘電体とするコンデンサを強誘電体記憶素子とし
て利用した半導体装置の製造に関する。
層とＰｔ層との２層からなる電極上に堆積した強誘電体
薄膜を誘電体とするコンデンサを強誘電体記憶素子とし
て利用した半導体装置の製造に関する。
【００１８】図１（ａ）を参照して，先ず，シリコン基
板１上にスパッタ法により厚さ３０nmのＴｉ層を下層２
ａとして堆積する。このシリコン基板１のコンデンサ形
成領域の表面にはシリコン酸化膜が形成されており，ま
た，コンデンサ形成領域外の領域には予め半導体回路が
形成されている。
板１上にスパッタ法により厚さ３０nmのＴｉ層を下層２
ａとして堆積する。このシリコン基板１のコンデンサ形
成領域の表面にはシリコン酸化膜が形成されており，ま
た，コンデンサ形成領域外の領域には予め半導体回路が
形成されている。
【００１９】次いで，図１（ｂ）を参照して，下層２ａ
にドーズ量５×１０15／cm2 のＢイオンを加速電圧２０
keV でイオン注入した。その結果，図１（ｃ）を参照し
て，下層２ａの表面に高さ数nm〜数十nmの凹凸が発生
し，下層２ａ表面が粗面化した。
にドーズ量５×１０15／cm2 のＢイオンを加速電圧２０
keV でイオン注入した。その結果，図１（ｃ）を参照し
て，下層２ａの表面に高さ数nm〜数十nmの凹凸が発生
し，下層２ａ表面が粗面化した。
【００２０】次いで，図１（ｄ）を参照して，粗面化し
た下層２ａ表面上に，スパッタ法により厚さ１７０nmの
Ｐｔ層を上層２ｂとして堆積した。次いで，Ｐｔからな
る上層２ｂ及びＴｉからなる下層２ａをパターニングし
て，Ｔｉ／Ｐｔの２層からなる下部電極２パターンを形
成した。
た下層２ａ表面上に，スパッタ法により厚さ１７０nmの
Ｐｔ層を上層２ｂとして堆積した。次いで，Ｐｔからな
る上層２ｂ及びＴｉからなる下層２ａをパターニングし
て，Ｔｉ／Ｐｔの２層からなる下部電極２パターンを形
成した。
【００２１】次いで，図１（ｅ）を参照して，ＣＶＤ法
により厚さ２５０nmのＰＺＴを強誘電体薄膜４として堆
積し，その後，７００℃で熱処理を施した。さらに，下
部電極２上に対向する図外の上部電極を設けて，強誘電
体記憶素子となるコンデンサを形成した。
により厚さ２５０nmのＰＺＴを強誘電体薄膜４として堆
積し，その後，７００℃で熱処理を施した。さらに，下
部電極２上に対向する図外の上部電極を設けて，強誘電
体記憶素子となるコンデンサを形成した。
【００２２】本実施例により形成された強誘電体薄膜４
の強誘電体特性は，従来のゾルゲル法により製造された
ものと同等の特性を有する。また，強誘電体薄膜４の微
小入射角Ｘ線回折パターンは，ＰＺＴの（１１１）ピー
ク，ＰＺＴの（１００）／（００１）及び（２００）／
（００２）ピークが観測され，ＰＺＴの結晶配向性が弱
いことを示している。また，さらに，Ｘ線回折パターン
には，Ｐｔの（１１１）及び（２００）ピークが観測さ
れた。このことは，Ｐｔからなる上層２ｂの結晶配向性
がランダムに近いことを示しており，その結果その上に
堆積された，ＰＺＴからなる強誘電体薄膜４の結晶配向
性が弱くなったことを示唆している。
の強誘電体特性は，従来のゾルゲル法により製造された
ものと同等の特性を有する。また，強誘電体薄膜４の微
小入射角Ｘ線回折パターンは，ＰＺＴの（１１１）ピー
ク，ＰＺＴの（１００）／（００１）及び（２００）／
（００２）ピークが観測され，ＰＺＴの結晶配向性が弱
いことを示している。また，さらに，Ｘ線回折パターン
には，Ｐｔの（１１１）及び（２００）ピークが観測さ
れた。このことは，Ｐｔからなる上層２ｂの結晶配向性
がランダムに近いことを示しており，その結果その上に
堆積された，ＰＺＴからなる強誘電体薄膜４の結晶配向
性が弱くなったことを示唆している。
【００２３】本発明の第二実施形態例は，下層の粗面化
をエッチングにより行う方法に関する。本実施例では，
図１（ａ）を参照して，基板１上にＴｉからなる下層２
ａを堆積する工程までは第一実施形態例と同様である。
をエッチングにより行う方法に関する。本実施例では，
図１（ａ）を参照して，基板１上にＴｉからなる下層２
ａを堆積する工程までは第一実施形態例と同様である。
【００２４】次いで，図２（ａ）を参照して，塩素系の
エッチングガスによりＴｉからなる下層２ａの表面をエ
ッチングする。その結果，図２（ｂ）を参照して，下層
２ａ表面に高さが略数十nmの凹凸が形成され，下層２ａ
表面が粗面化した。
エッチングガスによりＴｉからなる下層２ａの表面をエ
ッチングする。その結果，図２（ｂ）を参照して，下層
２ａ表面に高さが略数十nmの凹凸が形成され，下層２ａ
表面が粗面化した。
【００２５】次いで，図１（ｄ）及び（ｅ）を参照し
て，第一実施形態例と同様にしてＰｔからなる上層２ａ
及びＰＺＴからなる強誘電体薄膜４を堆積した。本実施
形態例により製造された強誘電体薄膜４の強誘電体特性
は第一実施形態例と同様であった。
て，第一実施形態例と同様にしてＰｔからなる上層２ａ
及びＰＺＴからなる強誘電体薄膜４を堆積した。本実施
形態例により製造された強誘電体薄膜４の強誘電体特性
は第一実施形態例と同様であった。
【００２６】本発明の第三実施形態例は，滑らかな表面
を有する下層上に上層を堆積した後，上層と下層との界
面を荒らして上層の結晶配向をランダムにする方法に関
する。
を有する下層上に上層を堆積した後，上層と下層との界
面を荒らして上層の結晶配向をランダムにする方法に関
する。
【００２７】図３（ａ）を参照して，表面にシリコン酸
化膜が形成されたシリコン基板１上に，厚さ３０nmのＴ
ｉからなる下層２ａ及び厚さ１７０nmのＰｔからなる上
層２ｂを順次スパッタ法により堆積した。次いで，６０
０℃で６０分間の熱処理を行った。その結果，Ｔｉから
なる下層２ａとＰｔからなる上層２ｂとの界面に高さが
略数nm〜数十nmの凹凸を生ずると同時に，上層２ｂの結
晶配向が堆積時の（１１１）配向からよりランダムな配
向に変化した。
化膜が形成されたシリコン基板１上に，厚さ３０nmのＴ
ｉからなる下層２ａ及び厚さ１７０nmのＰｔからなる上
層２ｂを順次スパッタ法により堆積した。次いで，６０
０℃で６０分間の熱処理を行った。その結果，Ｔｉから
なる下層２ａとＰｔからなる上層２ｂとの界面に高さが
略数nm〜数十nmの凹凸を生ずると同時に，上層２ｂの結
晶配向が堆積時の（１１１）配向からよりランダムな配
向に変化した。
【００２８】次いで，第一実施形態例と同様に，ＰＺＴ
からなる強誘電体薄膜を堆積して強誘電体メモリの記憶
素子となるコンデンサを形成した。本実施形態例により
製造された強誘電体薄膜は第一実施形態例と同様の強誘
電体特性を有する。
からなる強誘電体薄膜を堆積して強誘電体メモリの記憶
素子となるコンデンサを形成した。本実施形態例により
製造された強誘電体薄膜は第一実施形態例と同様の強誘
電体特性を有する。
【００２９】
【発明の効果】上述したように，本発明によれば，電極
上に堆積された強誘電体薄膜の結晶配向性を弱くするこ
とができるから，スパッタ法又は気相堆積法を用いて薄
くかつ優れた誘電体特性を有する強誘電体薄膜を有する
半導体装置を製造することができるので，半導体装置の
性能向上に寄与するところが大きい。
上に堆積された強誘電体薄膜の結晶配向性を弱くするこ
とができるから，スパッタ法又は気相堆積法を用いて薄
くかつ優れた誘電体特性を有する強誘電体薄膜を有する
半導体装置を製造することができるので，半導体装置の
性能向上に寄与するところが大きい。
【図１】 本発明の第一実施形態例断面工程図
【図２】 本発明の第二実施形態例断面工程図
【図３】 本発明の第三実施形態例断面工程図
【図４】 強誘電体特性と回折パターンの関係を表す図
１ 基板 ２ 電極 ２ａ 下層 ２ｂ 上層 ４ 強誘電体薄膜
Claims (7)
- 【請求項１】 第一の金属からなる下層上に第二の金属
からなる上層を積層した電極上に，強誘電体薄膜を堆積
して製造される半導体装置の製造方法において，基板上
に該下層を形成する工程と，該下層にイオン注入する工
程と，次いで，該下層上に該上層を堆積する工程と，該
上層上に該強誘電体薄膜を堆積する工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 第一の金属からなる下層上に第二の金属
からなる上層を積層した電極上に，強誘電体薄膜を堆積
して製造される半導体装置の製造方法において，該下層
の表面を粗面化する工程と，次いで，該下層上に該上層
を堆積する工程と，該上層上に該強誘電体薄膜を堆積す
る工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】 第一の金属からなる下層上に第二の金属
からなる上層を積層した電極上に，強誘電体薄膜を堆積
して製造される半導体装置の製造方法において，基板上
に該下層を形成する工程と，該下層表面をエッチングし
て，該下層表面を粗面とする工程と，次いで，該下層上
に該上層を堆積する工程と，該上層上に該強誘電体薄膜
を堆積する工程とを有することを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１，２又は３記載の半導体装置の
製造方法において，該第一の金属をＴｉとし，該第二の
金属をＰｔとしたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項５】 第一の金属からなる下層上に第二の金属
からなる上層を積層した電極上に堆積された強誘電体薄
膜を有する半導体装置において，該上層は，イオン注入
された該下層上に堆積されたことを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項６】 第一の金属からなる下層上に第二の金属
からなる上層を積層した電極上に堆積された強誘電体薄
膜を有する半導体装置において，該上層は，表面に凹凸
を有する該下層上に堆積されたことを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項７】 請求項５又は６記載の半導体装置の製造
方法において，該第一の金属をＴｉとし，該第二の金属
をＰｔとしたことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9250921A JPH1197637A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9250921A JPH1197637A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197637A true JPH1197637A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17215012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9250921A Withdrawn JPH1197637A (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1197637A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021150464A (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-27 | シチズンファインデバイス株式会社 | 電極構造および当該電極構造を備えた接合構造体 |
| CN119384210A (zh) * | 2024-12-30 | 2025-01-28 | 甬江实验室 | 半导体结构及其制备方法、电子设备 |
-
1997
- 1997-09-16 JP JP9250921A patent/JPH1197637A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021150464A (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-27 | シチズンファインデバイス株式会社 | 電極構造および当該電極構造を備えた接合構造体 |
| CN119384210A (zh) * | 2024-12-30 | 2025-01-28 | 甬江实验室 | 半导体结构及其制备方法、电子设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3319994B2 (ja) | 半導体記憶素子 | |
| JP4289641B2 (ja) | 強誘電体キャパシタおよびその製造方法 | |
| JP3549715B2 (ja) | Ｂｉ層状強誘電体薄膜の製造方法 | |
| JP3832617B2 (ja) | 多層状電極の鉛ゲルマネート強誘電体構造およびその堆積方法 | |
| KR100725690B1 (ko) | 반도체장치 및 그 제조방법 | |
| JP2000353787A (ja) | バリアを伴う酸化耐熱性金属を用いた複合イリジウムバリア構造およびその形成方法 | |
| JP2003007859A (ja) | 誘電膜を有するメモリ素子の製造方法 | |
| JPH11177051A (ja) | 薄膜キャパシタ及びその製造方法 | |
| US6303502B1 (en) | MOCVD metal oxide for one transistor memory | |
| JPH0625841A (ja) | 強誘電体膜の形成方法 | |
| JP4925494B2 (ja) | 高誘電率の誘電膜を有する半導体装置のキャパシタ製造方法 | |
| JP4164700B2 (ja) | 強誘電体メモリおよびその製造方法 | |
| JP3299909B2 (ja) | 酸化物導電体を用いた多層構造電極 | |
| JP2001237402A (ja) | 構造化された金属酸化物含有層および半導体構造素子の製造方法 | |
| JP2000208440A (ja) | 半導体素子のキャパシタ―電極用白金膜の形成方法 | |
| JP4778136B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH1197637A (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
| JP3381969B2 (ja) | 強誘電体薄膜作製方法 | |
| US7220598B1 (en) | Method of making ferroelectric thin film having a randomly oriented layer and spherical crystal conductor structure | |
| JP2002057223A (ja) | 半導体素子のキャパシタ及びその製造方法 | |
| JPH0945877A (ja) | 容量素子の製造方法 | |
| US6238932B1 (en) | Method for fabricating reliable multilayer bottom electrode for ferroelectric capacitors | |
| JP3914171B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP2000228507A (ja) | 半導体素子の高誘電体キャパシタ製造方法 | |
| US20010023951A1 (en) | Method of manufacturing a ferroelectric capacitor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041207 |