DE4143405C2 - Ceramic electronic components - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen permanenten ferroelektrischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (FRAM), umfassend einen ferroelektrischen Kondensator mit an beiden Hauptflächen der ferroelektrischen keramischen Dünnschicht ausgebildeten Elektroden. Ein derartiger FRAM kann der DE-A- 39 22 423 entnommen werden.The invention relates to a permanent ferroelectric memory random access (FRAM) comprising a ferroelectric capacitor with on both main surfaces of the ferroelectric ceramic thin film trained electrodes. Such a FRAM can be found in DE-A- 39 22 423 can be taken.
Bei der Herstellung elektronischer Bauteile mit einer kristallinen funktionellen keramischen Dünnschicht wurde in den letzten Jahren versucht, eine funktionelle keramische Dünnschicht auf ein Substrat so aufzubringen, oder niederzuschlagen, daß die Struktur des Bauteils vereinfacht wurde. Falls die kristalline keramische Dünnschicht in Form einer Niederschlagsschicht ausgebildet ist, muß das Substrat, auf dem die Dünnschicht ausgebildet ist, in einer vorher bestimmten Atmosphäre der Schichtbildung erhitzt werden. When manufacturing electronic components with a crystalline functional ceramic thin film has been tried in recent years to apply a functional ceramic thin film to a substrate or to precipitate that the structure of the component is simplified has been. If the crystalline ceramic thin film is in the form of a precipitate is formed, the substrate on which the thin layer is trained in a predetermined atmosphere of Layer formation are heated.
Andererseits müssen zur Ausbildung ihrer Funktion, beispielsweise der elektrischen Eigenschaften der funktionellen keramischen Dünnschicht die Elektroden so ausgebildet sein, daß sie in Kontakt mit der keramischen Dünnschicht stehen. Daher ist es notwendig, daß Dünnschichtelektroden auf einem Substrat ausgebildet sind, wonach eine kristalline funktionelle keramische Dünnschicht als Niederschlagsschicht auf den Dünnschichtelektroden ausgebildet wird. In einem solchen Fall werden die Dünnschichtelektroden, die selbst unterhalb der keramischen Dünnschicht ausgebildet sind, während der Ausbildung der funktionellen keramischen Dünnschicht ebenfalls einer hohen Temperatur ausgesetzt. Demgemäß muß ein für diese Anwendungsart verwendbares Elektrodenmaterial bei hoher Temperatur eine ausgezeichnete Stabilität aufweisen.On the other hand, in order to develop their function, for example the electrical one Properties of the functional ceramic thin film the electrodes be designed so that they are in contact with the ceramic thin film stand. Therefore, it is necessary that thin film electrodes on a Are formed substrate, after which a crystalline functional ceramic Thin film formed as a precipitation layer on the thin film electrodes becomes. In such a case, the thin film electrodes themselves are formed below the ceramic thin film during the training the functional ceramic thin layer also a high one Exposed to temperature. Accordingly, one that can be used for this type of application Electrode material at high temperature excellent stability exhibit.
Des weiteren kann eine funktionelle keramische Dünnschicht mit einer Dicke von mehreren µm mit den Dünnschichtelektroden reagieren, die eine Dicke von Submikrons haben, während die keramische Dünnschicht ausgebildet wird unter Verschlechterung der Funktionalität der keramischen Dünnschicht. Daher ist es auch notwendig, ein Elektrodenmaterial auszuwählen, das eine sehr geringe Reaktivität gegenüber der keramischen Dünnschicht besitzt.Furthermore, a functional ceramic thin film with a thickness of several µm react with the thin film electrodes, which have a thickness of Have submicrons while the ceramic thin film is being formed deteriorating the functionality of the ceramic thin film. Therefore it is also necessary to select an electrode material that is very has low reactivity towards the ceramic thin film.
Zusätzlich ist es notwendig, falls eine funktionelle keramische Dünnschicht aus einem Oxid oder einem komplexen Oxidmaterial ausgebildet wird, zur Zeit der Filmbildung Sauerstoffgas einzuführen. Daher ist es notwendig, ein Elektrodenmaterial zu verwenden, das nicht nur bei hoher Temperatur eine ausgezeichnete Stabilität besitzt sowie eine niedrige Reaktivität mit der keramischen Dünnschicht aufweist, sondern auch bei hoher Temperatur eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit hat.In addition, it is necessary if a functional ceramic thin layer is currently formed from an oxide or a complex oxide material to introduce oxygen gas into film formation. Therefore, it is necessary to use an electrode material to use, which is not only excellent at high temperature Stability and low reactivity with the ceramic Has thin film, but also excellent at high temperature Has oxidation resistance.
Da das vorstehend beschriebene Elektrodenmaterial so ausgebildet ist, daß es als Elektrode wirkt, ist es wesentlich, daß seine elektrische Leitfähigkeit gut ist.Since the electrode material described above is formed so that it acts as an electrode, it is essential that its electrical conductivity is good is.
Als Elektrodenmaterialien mit ausgezeichneter Oxidationsbeständigkeit bei hoher Temperatur werden herkömmliche Pt, Au, Ta, Ti und ähnliche Materialien verwendet.As electrode materials with excellent oxidation resistance high temperature are conventional Pt, Au, Ta, Ti and similar materials used.
Beispielsweise werden ein PbTiO₃-Film und ein Pb(Zr,Ti)O₃-Film, die aktives Pb für die Reaktion enthalten, gebildet durch Sputtern der Elektroden aus Pt, Au, Ta und Ti, die herkömmlich als Elektrodenmaterialien mit ausgezeichneter Oxidationsbeständigkeit bei hoher Temperatur bekannt sind, um die Eignung von Pt, au, Ta und Ti als Elektrodenmaterialien zu prüfen. Die Ergebnisse der Prüfung sind in Tabelle 1 aufgeführt.For example, a PbTiO₃ film and a Pb (Zr, Ti) O₃ film that are active Contain Pb for the reaction, formed by sputtering the Pt electrodes, Au, Ta and Ti, which are traditionally used as electrode materials with excellent Oxidation resistance at high temperature are known to the Check the suitability of Pt, au, Ta and Ti as electrode materials. The results the test are listed in Table 1.
Wie sich aus Tabelle 1 ergibt, haben Pt und Au eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit bei hoher Temperatur und eine niedrige Reaktivität mit der keramischen Dünnschicht, während die Elektrodenkosten sehr hoch sind.As can be seen from Table 1, Pt and Au have excellent oxidation resistance at high temperature and having low reactivity the ceramic thin film, while the electrode cost is very high are.
Umgekehrt liegen die Elektrodenkosten für Ta und Ti nicht so hoch, wogegen die Reaktivität mit der keramischen Dünnschicht hoch ist, so daß diese nicht verwendbar sind.Conversely, the electrode costs for Ta and Ti are not as high as what the reactivity with the ceramic thin film is high, so that this are not usable.
Die US-A-4 707 897 beschreibt einen ferroelektrischen Speicher mit einer Schicht aus ferroelektrischem Kaliumnitrat. Aus der US-A-4 772 985, welche einen Dickfilm-Kondensator betrifft, sind verschiedene ferroelektrische anorganische Materialien zu entnehmen.US-A-4 707 897 describes a ferroelectric memory with one Ferroelectric potassium nitrate layer. From US-A-4,772,985, which Concerning a thick film capacitor, there are various ferroelectric ones refer to inorganic materials.
Aus der EP-A-0 289 221, welche eine auf Elektronenstrahlen ansprechende Aufzeichnungsvorrichtung betrifft, ist eine ferroelektrische Speichereinrichtung bekannt, die einen ferroelektrischen Kondensator mit einer durchgehenden Elektrode aus Cr-Au auf einer Hauptfläche der ferroelektrischen keramischen Dünnschicht und streifenförmigen, parallelen Elektroden auf der gegenüberliegenden Hauptfläche der keramischen Dünnschicht umfaßt.From EP-A-0 289 221, which describes an electron beam responsive Concerning the recording device, is a ferroelectric memory device known that a ferroelectric capacitor with a continuous electrode made of Cr-Au on a main surface of the ferroelectric ceramic thin film and strip-shaped, parallel Electrodes on the opposite major surface of the ceramic Includes thin film.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen permanenten ferroelektrischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff vorzusehen, wobei die an beiden Hauptflächen der ferroelektrischen keramischen Dünnschicht ausgebildeten Elektroden aus einem Material mit ausgezeichneter Oxidationsbeständigkeit bei hoher Temperatur hergestellt sein sollen, und die Elektroden eine niedrige Reaktivität mit der keramischen Dünnschicht aufweisen und kostengünstig herstellbar sind.The present invention has for its object a permanent provide ferroelectric random access memory, wherein that on both main surfaces of the ferroelectric ceramic thin film trained electrodes made of a material with excellent Resistance to oxidation should be produced at high temperature, and the electrodes have low reactivity with the ceramic thin film have and are inexpensive to manufacture.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen permanenten ferroelektrischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff der eingangs genannten Art, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß die Elektroden so ausgebildet sind, daß beide Hauptflächen der ferroelektrischen keramischen Dünnschicht als Speicher dienen und die Elektroden aus einer Legierung eines Ni-Al- oder Ni-Cr-Al-Systems hergestellt sind.According to the invention, this object is achieved by a permanent ferroelectric Random access memory of the aforementioned Type, which is characterized in that the electrodes are formed in this way are that both main surfaces of the ferroelectric ceramic Thin film serve as memory and the electrodes are made of an alloy a Ni-Al or Ni-Cr-Al system are produced.
Bei dem erfindungsgemäßen FRAM liegen folgende Gründe vor, daß die aus der Ni-Al-Legierung oder der Ni-Cr-Al-Legierung hergestellten Dünnschichtelektroden so ausgebildet sind, daß sie in Kontakt mit der keramischen Dünnschicht stehen. Insbesondere zeigt die Legierung vom Ni-Al- System oder vom Ni-Cr-Al-System eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit als auch eine ausgezeichnete Stabilität bei hoher Temperatur. Von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung konnte auch bestätigt werden, daß die Legierung vom Ni-Al-System oder Ni-Cr-Al-System eine sehr niedrige Reaktivität gegenüber der keramischen Dünnschicht besitzt, die als Niederschlagsschicht in der Oxidationsatmosphäre bei hoher Temperatur ausgebildet ist, so daß sie kristallin vorliegt.The FRAM according to the invention has the following Reasons for that made of the Ni-Al alloy or the Ni-Cr-Al alloy Thin film electrodes are formed so that they are in contact with the ceramic thin film. In particular, the alloy of Ni-Al System or from the Ni-Cr-Al system as an excellent heat resistance also excellent stability at high temperature. From the inventors The present application also confirmed that the alloy of the Ni-Al system or Ni-Cr-Al system has a very low reactivity towards of the ceramic thin layer, which acts as a precipitation layer in the Oxidation atmosphere is formed at a high temperature so that it is crystalline is present.
Als erfindungsgemäß zu verwendende Legierung des Ni-Al-Systems eignet sich beispielsweise eine, die 2,5 bis 8 Gew.-% Al und als Rest Ni und Spurenelemente enthält.Suitable as the alloy of the Ni-Al system to be used according to the invention for example one containing 2.5 to 8% by weight of Al and the remainder being Ni and trace elements contains.
Als erfindungsgemäß zu verwendende Legierung vom Ni-Cr-Al-System eignet sich beispielsweise eine, die aus 8 bis 25 Gew.-% Cr, 2,5 bis 8 Gew.-% Al sowie aus Ni und Spurenelementen als Rest besteht. Die Legierung vom Ni-Cr-Al-System mit einer derartigen Zusammensetzung ist aus der US-PS 4 439 248 als Legierung mit ausgezeichneter Hitzebeständigkeit bekannt.Suitable as the alloy of the Ni-Cr-Al system to be used according to the invention For example, one that consists of 8 to 25% by weight of Cr, 2.5 to 8% by weight of Al and consists of Ni and trace elements as the rest. The alloy of the Ni-Cr-Al system with such a composition is known from U.S. Patent 4,439,248 Alloy known for excellent heat resistance.
Erfindungsgemäß ist die vorstehend beschriebene Legierung eines Ni-Al-Systems oder Ni-Cr-Al-Systems so angeordnet, daß sie mit der kristallinen keramischen Dünnschicht in Kontakt steht. Demgemäß ist selbst dann, wenn die Elektroden aus einer Dünnschicht einer Legierung eines Ni-Al-Systems oder einer Dünnschicht einer Legierung eines Ni-Cr-Al-Systems zuvor als Unterschicht einer keramischen Dünnschicht ausgebildet sind und anschließend die keramische Dünnschicht als Niederschlagsschicht ausgebildet wird, so daß sie kristallin vorliegt, kaum eine Reaktionsmöglichkeit für die Schichtelektroden gegeben, mit der keramischen Dünnschicht zu reagieren. Weiterhin sind die Dünnschichtelektroden selbst bei hoher Temperatur stabil. Daher ist es möglich, einen FRAM mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten.According to the invention, the alloy described above is a Ni-Al system or Ni-Cr-Al systems arranged so that they match the crystalline ceramic Thin film is in contact. Accordingly, even if the Electrodes made of a thin layer of an alloy of a Ni-Al system or one Thin layer of an alloy of a Ni-Cr-Al system previously as an underlayer a ceramic thin layer are formed and then the ceramic thin film is formed as a precipitation layer, so that it Crystalline, hardly a reaction possibility for the layer electrodes given to react with the ceramic thin film. Furthermore, the Thin film electrodes stable even at high temperatures. It is therefore possible a FRAM with the desired properties receive.
Weiterhin ist die Legierung vom Ni-Al-System oder Ni-Cr-Al-System kostengünstiger als Pt oder Au, wodurch es ermöglicht wird, die Herstellungskosten des elektronischen Bauteils unter Verwendung der kristallinen keramischen Dünnschicht herabzusetzen. Furthermore, the alloy of the Ni-Al system or Ni-Cr-Al system is less expensive as Pt or Au, which enables the manufacturing cost of the electronic component using the crystalline ceramic To reduce thin film.
Gemäß der Erfindung wird somit ein permanenter oder nicht-selbstlöschender RAM mit ausgezeichneten Eigenschaften mit guter Stabilität und bei niedrigen Kosten geschaffen.According to the invention, a permanent or non-self-erasing RAM is thus awarded Properties created with good stability and at low cost.
Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen FRAMs umfaßt die Schritte: Ausbilden einer Dünnschicht einer Legierung eines Ni-Al-Systems oder eines Ni-Cr-Al-Systems, Erhitzen der Dünnschicht einer Legierung eines Ni-Al- oder Ni-Cr-Al-Systems in einer oxidierenden Atmosphäre und Ausbilden einer keramischen Dünnschicht auf der Dünnschicht der Legierung eines Ni-Al- oder Ni-Cr-Al-Systems nach dem Erhitzen.A suitable method for producing an FRAM according to the invention comprises the steps of: forming a thin layer of an alloy a Ni-Al system or a Ni-Cr-Al system, heating the thin film an alloy of a Ni-Al or Ni-Cr-Al system in an oxidizing Atmosphere and formation of a ceramic thin film on the thin film the alloy of a Ni-Al or Ni-Cr-Al system after heating.
Bei diesem Herstellungsverfahren wird die Dünnschicht einer Legierung eines Ni-Al- oder Ni-Cr-Al-Systems vorher ausgebildet, und anschließend wird die keramische Dünnschicht darauf ausgebildet, wobei dieselbe Wirkung erhalten wird wie bei dem vorstehend beschriebenen keramischen Elektronikbauteil. Darüber hinaus wird die Dünnschicht aus einer Legierung eines Ni-Al- oder Ni-Cr-Al-Systems in der Oxidationsatmosphäre erhitzt vor der Ausbildung der keramischen Dünnschicht. Demgemäß ist die hauptsächlich aus Al₂O₃ bestehende Oxidschicht auf der Oberfläche der Dünnschicht einer Legierung eines Ni-Al- oder Ni-Cr-Al-Systems ausgebildet. Die hauptsächlich aus Al₂O₃ bestehende Oxidschicht verhindert die Reaktion zwischen der Dünnschicht der Legierung und der keramischen Dünnschicht. Selbst falls feinste Löcher (pin holes) in der auf einer Dünnschicht einer Legierung ausgebildeten keramischen Dünnschicht vorhanden sind, kann die elektrische Leitung zwischen den Elektroden auf und unter der keramischen Dünnschicht mit dem Pinloch wirksam verhindert werden aufgrund einer Al₂O₃-Schicht als elektrische Isolierung.In this manufacturing process, the thin film becomes one Alloy of a Ni-Al or Ni-Cr-Al system previously formed, and then the ceramic thin film is formed thereon, the same Effect is obtained as in the ceramic described above Electronic component. In addition, the thin layer is made of an alloy of a Ni-Al or Ni-Cr-Al system in the oxidation atmosphere heated before Formation of the ceramic thin layer. Accordingly, it is mainly oxide layer consisting of Al₂O₃ on the surface of the thin layer Alloy of a Ni-Al or Ni-Cr-Al system is formed. The main one oxide layer consisting of Al₂O₃ prevents the reaction between the Thin layer of alloy and ceramic thin film. Even if finest holes (pin holes) in that formed on a thin layer of an alloy ceramic thin film are present, the electrical wire can between the electrodes on and under the ceramic thin film the pinhole can be effectively prevented due to an Al₂O₃ layer electrical insulation.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to a drawing, in that shows
Fig. 1 einen vergrößerten Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung mit den hauptsächlichen Bestandteilen eines keramischen Elektronikbauteils, an demjenigen Teil, der der Querschnittslinie I-I gemäß Fig. 2 entspricht, Fig. 1 is an enlarged cross section of an embodiment of the invention with the main components of a ceramic electronic component, at the portion corresponding to the cross-section line II of FIG. 2,
Fig. 2 einen vergrößerten Teilausschnitt einer Ausführungsform der Erfindung mit Teilen des keramischen Elektronikbauteils, Fig. 2 is an enlarged partial section of an embodiment of the invention with parts of the ceramic electronic component,
Fig. 3 ein Diagramm mit D-E-Hystereseschleife, Fig. 3 is a diagram DE hysteresis loop,
Fig. 4 einen Querschnitt zur Erläuterung der Funktion eines hauptsächlich aus Al₂O₃ zusammengesetzten Oxidfilms im Falle der Ausbildung eines Pinlochs im keramischen Dünnfilm, und Fig. 4 is a cross section to explain the function of a mainly composed of Al₂O₃ oxide film in the case of the formation of a pinhole in the ceramic thin film, and
Fig. 5 einen Querschnitt zur Erläuterung eines permanenten RAMs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 5 is a cross-sectional view showing a permanent RAMs according to an embodiment of the invention.
Im folgenden wird eine erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben. Diese Ausführungsform wird auf einen ferroelektrischen Kondensator mit einer ferroelektrischen keramischen Dünnschicht angewandt. Der ferroelektrische Kondensator wird, wie später beschrieben, als permanenter RAM verwendet.An embodiment of the invention is described below. These Embodiment is based on a ferroelectric capacitor ferroelectric ceramic thin film applied. The ferroelectric As described later, capacitor is used as permanent RAM.
Im Detail wird bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Kondensatorstruktur ausgebildet, bei der Dünnschichtelektroden 2 und 3, eine ferroelektrische keramische Dünnschicht 4 und Elektroden 5 und 6 auf einem Substrat in Schichtstruktur aufgebracht sind, wie dies im Querschnitt gemäß Fig. 1 und einem Teilausschnitt gemäß Fig. 2 gezeigt wird.In detail, in an embodiment according to the invention, a capacitor structure is formed in which thin-film electrodes 2 and 3 , a ferroelectric ceramic thin film 4 and electrodes 5 and 6 are applied on a substrate in a layered structure, as is shown in the cross section according to FIG. 1 and a partial section according to FIG. 2 is shown.
Zunächst wird ein aus einem MgO-Einkristall der Kristallorientierung [100] ausgebildetes Substrat 1 hergestellt. Anschließend wird eine Legierung vom Ni- Al-System, enthaltend 91 Gew.-% Ni, 4,5 Gew.-% Al und 4,5 Gew.-% eines Spurenelements, wie Fe, und eine Legierung vom Ni-Cr-Al-System, enthaltend 75 Gew.-% Ni, 16 Gew.-% Cr, 4,5 Gew.-% Al und 4,5 Gew.-% eines Spurenelements, wie Fe, aufgesputtert, wobei der MgO-Einkristall mit einer Metallmaske bedeckt wird zur Ausbildung der Dünnschichtelektroden 2 und 3 mit einer Dicke von nicht mehr als 1 µm unter folgenden Bedingungen:First, a substrate 1 formed from a MgO single crystal of crystal orientation [100] is produced. Then an alloy of the Ni-Al system containing 91% by weight of Ni, 4.5% by weight of Al and 4.5% by weight of a trace element such as Fe and an alloy of Ni-Cr-Al -System containing 75 wt .-% Ni, 16 wt .-% Cr, 4.5 wt .-% Al and 4.5 wt .-% of a trace element, such as Fe, sputtered on, the MgO single crystal with a metal mask is covered to form thin-film electrodes 2 and 3 with a thickness of not more than 1 μm under the following conditions:
Sputterbedingungen
Substrattemperatur Ts 400°C
Druck des Aufdampfgases 0,4 Pa (3,0×10-3 Torr)
Aufdampfgas Ar (100 Vol.-%)
RF Energie 400 W/(um ein Target mit einem Durchmesser von 10,2 cm (4 inch)
Aufdampfzeit einige MinutenSputtering conditions
Substrate temperature Ts 400 ° C
Evaporative gas pressure 0.4 Pa (3.0 × 10 -3 Torr)
Evaporation gas Ar (100 vol.%)
RF power 400 W / (around a 10.2 cm (4 inch) diameter target
Evaporation time a few minutes
Anschließend wird unter folgenden Bedingungen aufgedampft oder aufgesprüht unter Verwendung von PbTiO₃ Keramik als Target zur Ausbildung einer ferroelektrischen keramischen Dünnschicht 4, zusammengesetzt aus PbTiO₃ mit einer Dicke von 1 bis 2 µm.Subsequently, it is vapor-deposited or sprayed on using PbTiO₃ ceramic as a target to form a ferroelectric ceramic thin layer 4 composed of PbTiO₃ with a thickness of 1 to 2 µm.
Sputterbedingungen
Substrattemperatur Ts 600°C
Druck des Aufdampfgases 1,3 Pa (1,0×10-2 Torr)
Aufdampfgas Ar/O₂ = 90/10 Vol.-%)
RF Energie 200 W/(um ein Target mit einem Durchmesser von 5,6 cm (2 inch)
Aufdampfzeit einige StundenSputtering conditions
Substrate temperature Ts 600 ° C
Evaporative gas pressure 1.3 Pa (1.0 × 10 -2 Torr)
Evaporation gas Ar / O₂ = 90/10 vol .-%)
RF power 200 W / (around a 5.6 cm (2 inch) diameter target
Evaporation time a few hours
Kurz bevor das zweite Aufdampfen oder Aufsprühen beginnt und während die Substrattemperatur Ts 600°C erreicht, liegen folgende Bedingungen der Gasatmosphäre vor: Druck = 1,3 Pa (1,0×10-2 Torr) und Ar/O₂ = 90/10 Vol.-%, d. h. dieselben Bedingungen wie beim zweiten Aufdampfen oder Aufsprühen.Shortly before the second vapor deposition or spraying begins and while the substrate temperature Ts reaches 600 ° C, the following conditions of the gas atmosphere exist: pressure = 1.3 Pa (1.0 × 10 -2 Torr) and Ar / O₂ = 90/10 vol .-%, ie the same conditions as for the second vapor deposition or spraying.
In vorstehend beschriebener Weise werden die Dünnschichtelektroden 2 und 3 und die keramische Dünnschicht 4 auf das Substrat 1 laminiert und anschließend werden die Elektroden 5 und 6 auf der keramischen Dünnschicht 4 ausgebildet unter Verwendung des gleichen Materials, das für die Dünnschichtelektroden 2 und 3 bei Raumtemperatur Verwendung findet. As described above, the thin film electrodes 2 and 3 and the ceramic thin film 4 are laminated on the substrate 1, and then the electrodes 5 and 6 are formed on the ceramic thin film 4 using the same material as that used for the thin film electrodes 2 and 3 at room temperature finds.
Die Reaktivität der Dünnschichtelektroden 2 und 3 mit der keramischen Dünnschicht 4, die Ferroelektrizität der keramischen Dünnschicht 4 und das Verhältnis für die Leitung aufgrund des in der keramischen Dünnschicht 4 ausgebildeten Pinlochs werden geprüft. Das Verhältnis der Leitung aufgrund des Pinlochs ist ein Wert, bezogen auf eine Fläche von 1 mm² des überlappenden Gebiets der unteren Elektroden 2 und 3 und der oberen Elektroden 5 und 6. Zusätzlich wird die Ferroelektrizität bestätigt durch Messen der D-E-Hystereseschleife und der Dielektrizitätskonstante.The reactivity of the thin film electrodes 2 and 3 with the ceramic thin film 4 , the ferroelectricity of the ceramic thin film 4 and the ratio for the conduction due to the pinhole formed in the ceramic thin film 4 are checked. The ratio of the conduction due to the pin hole is a value based on an area of 1 mm 2 of the overlapping area of the lower electrodes 2 and 3 and the upper electrodes 5 and 6 . In addition, the ferroelectricity is confirmed by measuring the DE hysteresis loop and the dielectric constant.
Die D-E-Hystereseschleife einer PbTiO₃-Schicht mit Elektroden einer Legierung eines Ni-Cr-Al-Systems ist in Fig. 3 gezeigt. Fig. 3 zeigt die Eigenschaften in dem Fall, bei dem eine Dünnschichtelektrode einer Legierung eines Ni-Cr-Al- Systems mit einer Dicke von etwa 1 µm als obere und untere Elektrode und eine PbTiO₃-Dünnschicht mit einer Dicke von 1,5 µm als ferroelektrische keramische Dünnschicht verwendet werden, wobei die Meßergebnisse bei einer Frequenz von 60 Hz aufgenommen wurden.The DE hysteresis loop of a PbTiO₃ layer with electrodes of an alloy of a Ni-Cr-Al system is shown in Fig. 3. Fig. 3 shows the properties in the case where a thin film electrode of an alloy of a Ni-Cr-Al system with a thickness of about 1 micron as the upper and lower electrodes and a PbTiO₃ thin film with a thickness of 1.5 microns as Ferroelectric ceramic thin film can be used, the measurement results being recorded at a frequency of 60 Hz.
Als Vergleichsbeispiele werden die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Strukturen auf dieselbe Weise wie bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform erhalten, mit der Ausnahme, daß die Dünnschichtelektroden 2 und 3 aus Pt, Au, Ta und Ti hergestellt sind, wie sie schon herkömmlich als hitzebeständige Elektrodenmaterialien eingesetzt werden. Bei den Vergleichsbeispielen wurde die Reaktivität der Dünnschichtelektroden 2 und 3 mit der keramischen Dünnschicht 4, die Ferroelektrizität der keramischen Dünnschicht 4 und das Verhältnis der Leitung aufgrund des Pinlochs ergibt, geprüft. Die Ergebnisse der Prüfung sind in Tabelle 2 aufgeführt.As comparative examples, the structures shown in Figs. 1 and 2 are obtained in the same manner as in the embodiment of the present invention, except that the thin film electrodes 2 and 3 are made of Pt, Au, Ta and Ti, which are conventionally used as heat-resistant Electrode materials are used. In the comparative examples, the reactivity of the thin film electrodes 2 and 3 with the ceramic thin film 4 , the ferroelectricity of the ceramic thin film 4 and the ratio of the conduction due to the pinhole were examined. The results of the test are shown in Table 2.
Aus der in Fig. 3 gezeigten Hystereseschleife ergibt sich, daß der Wert der spontanen Polarisation (Ps) 28 µC/cm² beträgt, also weitgehend gleich mit demjenigen von keramischen Materialien ist. Die dielektrischen Eigenschaften der ferroelektrischen keramischen Dünnschicht sind: Dielektrizitätskonstante εr = 350 und tan δ = 0,04.From the hysteresis loop shown in Fig. 3 it follows that the value of the spontaneous polarization (Ps) is 28 µC / cm², that is largely the same as that of ceramic materials. The dielectric properties of the ferroelectric ceramic thin film are: dielectric constant εr = 350 and tan δ = 0.04.
Wie sich aus Tabelle 2 ergibt, tritt bei der Struktur einer erfindungsgemäßen Ausführung unter Verwendung der Dünnschichtelektroden, hergestellt aus der Legierung des Ni-Al- und Ni-Cr-Al-Systems, ebenso wie bei einer Dünnschichtelektrode aus Pt, keine Reaktion zwischen der keramischen Dünnschicht 4 und den Elektroden 2 und 3 auf; weiterhin ist die Ferroelektrizität der keramischen Dünnschicht 4 nicht verschlechtert.As can be seen from Table 2, in the structure of an embodiment according to the invention using the thin-film electrodes made of the alloy of the Ni-Al and Ni-Cr-Al system, as well as a thin-film electrode made of Pt, there is no reaction between the ceramic Thin film 4 and the electrodes 2 and 3 ; furthermore, the ferroelectricity of the ceramic thin film 4 is not deteriorated.
Andererseits tritt bei den Strukturen, die aus Au hergestellte Schichtelektroden verwenden, eine schwache Reaktion zwischen der keramischen Dünnschicht 4 und den Elektroden 2 und 3 auf. Bei den Strukturen, die aus Ta und Ti hergestellte Dünnschichtelektroden verwenden, tritt die Reaktion zwischen der keramischen Dünnschicht 4 und den Elektroden 2 und 3 auf, wobei die Ferroelektrizität der keramischen Dünnschicht 4 nicht meßbar ist.On the other hand, in the structures using layer electrodes made of Au, a weak reaction occurs between the ceramic thin film 4 and the electrodes 2 and 3 . In the structures using thin film electrodes made of Ta and Ti, the reaction occurs between the ceramic thin film 4 and the electrodes 2 and 3 , and the ferroelectricity of the ceramic thin film 4 cannot be measured.
In bezug auf das Verhältnis der Leitung aufgrund eines Pinlochs ist zu verstehen, daß die Zahl der Strukturen, bei denen die Leitung durch die keramische Dünnschicht auftritt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform Null, bezogen auf 100 Strukturen beträgt, während die Zahl der Isolationsdefektstrukturen 30 und 50, bezogen auf 100 Strukturen unter Verwendung von Pt und Au beträgt. Bei den Strukturen gemäß vorliegender Ausführungsform ist der Spannungswiderstand 10fach gegenüber dem in den Strukturen bei Verwendung von Pt oder Au verbessert. Der Grund ist darin zu sehen, daß bei aus Pt und Au hergestellten Elektroden das Verhältnis für die Leitung höher wird mit zunehmender Spannung, wenn das Pinloch oder der Spalt oder Riß in der keramischen Dünnschicht vorhanden ist, so daß der Spannungswiderstand niedrig wird.Regarding the ratio of the line due to a pinhole, it should be understood that the number of structures in which the line through the ceramic Thin film occurs zero according to the present embodiment to 100 structures, while the number of insulation defect structures 30 and 50 based on 100 structures using Pt and Au. In the structures according to the present embodiment, the voltage resistance is 10 times that in the structures when used improved by Pt or Au. The reason for this is that Pt and Au electrodes produced the ratio for the line becomes higher with increasing Tension when the pin hole or the crack or crack in the ceramic Thin film is present so that the voltage resistance is low becomes.
Der Grund, warum keine Leitung durch die keramische Dünnschicht aufgrund des Pinlochs und ähnlichen, in der keramischen Dünnschicht ausgebildeten Rissen oder Spalten bei vorliegender Ausführungsform auftritt, liegt darin, daß der hauptsächlich aus Al₂O₃ zusammengesetzte Oxidfilm auf den Oberflächen der Dünnschichtelektroden 2 und 3 ausgebildet ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die durch Bedampfen oder Aufsprühen der Legierung des Ni-Al- oder Ni-Cr-Al-Systems gebildeten Dünnschichtelektroden 2 oder 3 auf eine Temperatur von 600°C in der Oxidationsatmosphäre erhitzt, die 10 Vol.-% Sauerstoff enthält, bevor die keramische Dünnschicht 4 gebildet wird. Dieses Erhitzen in der Oxidationsatmosphäre bewirkt die Bildung einer im wesentlichen aus Al₂O₃ zusammengesetzten Oxidschicht auf den Oberflächen der Dünnschichtelektroden 2 und 3 und die in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen 7 versehen ist.The reason why there is no conduction through the ceramic thin film due to the pin hole and similar cracks or gaps formed in the ceramic thin film in the present embodiment is that the oxide film mainly composed of Al₂O₃ is formed on the surfaces of the thin film electrodes 2 and 3 . In the present embodiment, the thin-film electrodes 2 or 3 formed by vapor deposition or spraying on the alloy of the Ni-Al or Ni-Cr-Al system are heated to a temperature of 600 ° C. in the oxidation atmosphere which contains 10% by volume of oxygen before the ceramic thin film 4 is formed. This heating in the oxidation atmosphere causes the formation of an oxide layer composed essentially of Al₂O₃ on the surfaces of the thin-film electrodes 2 and 3 and which is provided in FIG. 4 with the reference numeral 7 .
Daher wird selbst dann, wenn ein Pinloch 4a gemäß Fig. 4 in der keramischen Dünnschicht 4, ausgebildet auf der Oxidschicht 7 der Elektrodenoberfläche, vorhanden ist und ein Elektrodenmaterial das Pinloch 4a bei einem Verfahren der Bildung der oberen Elektrode 6 besetzt, die Leitung zwischen den oberen und unteren Elektroden 2 und 6 aufgrund der Isolierungseigenschaften der Oxidschicht verhindert. Daher werden bei den vorstehend beschriebenen Strukturen gemäß der Ausführungsform die aus der Dünnschicht der Legierung des Ni-Al-Systems oder Ni-Cr-Al-Systems gebildeten Elektroden 2 und 3 auf dem Substrat ausgebildet, und anschließend werden die Dünnschichtelektroden 2 und 3 in der Oxidationsatmosphäre erhitzt. Die im wesentlichen aus isolierendem Al₂O₃ gebildete Oxidschicht 7 wird auf den Oberflächen der Dünnschichtelektroden 2 und 3 ausgebildet. Selbst im Falle der Ausbildung von Pinlöchern in der keramischen Dünnschicht, die auf der Oxidschicht 7 liegt, kann ein Isolierungsdefekt zwischen der oberen und unteren Elektrode 2 und 6 wirksam verhindert werden.Therefore, even if a pin hole 4 a as shown in FIG. 4 is present in the ceramic thin film 4 formed on the oxide layer 7 of the electrode surface and an electrode material occupies the pin hole 4 a in a method of forming the upper electrode 6 , the lead prevented between the upper and lower electrodes 2 and 6 due to the insulating properties of the oxide layer. Therefore, the embodiment with the above-described structures according formed, the electrode formed from the thin film of the alloy of the Ni-Al-system or Ni-Cr-Al-system 2 and 3 on the substrate and then the thin film electrodes 2 and 3 are in the Oxidation atmosphere heated. The oxide layer 7 formed essentially from insulating Al₂O₃ is formed on the surfaces of the thin-film electrodes 2 and 3 . Even in the case where pin holes are formed in the ceramic thin film overlying the oxide film 7 , an insulation defect between the upper and lower electrodes 2 and 6 can be effectively prevented.
Eine im wesentlichen aus Al₂O₃ zusammengesetzte Dünnschicht, die präzise ausgebildet ist, reagiert kaum mit der keramischen Dünnschicht 4. Daher wird selbst bei Ausbildung der aus Al₂O₃ hergestellten Oxidschicht 7 auf den Oberflächen der Dünnschichtelektroden 2 und 3 die Oxidschicht 7 kaum die Ferroelektrizität der keramischen Dünnschicht 4 beeinflußt, da die Oxidschicht mit 5 nm (50 Å) sehr dünn ist.A thin layer composed essentially of Al₂O₃, which is formed precisely, hardly reacts with the ceramic thin layer 4th Therefore, even when the oxide layer 7 made of Al₂O₃ is formed on the surfaces of the thin-film electrodes 2 and 3, the oxide layer 7 hardly affects the ferroelectricity of the ceramic thin layer 4 , since the 5 nm (50 Å) oxide layer is very thin.
Fig. 5 zeigt einen permanenten RAM 10 mit einer Kondensatorstruktur, wobei eine ferroelektrische keramische Dünnschicht als Niederschlagsschicht auf Dünnschichtelektroden ausgebildet ist, die, wie vorstehend, aus der Legierung des Ni-Al- oder Ni-Cr-Al-Systems hergestellt sind. FIG. 5 shows a permanent RAM 10 with a capacitor structure, a ferroelectric ceramic thin film being formed as a precipitation layer on thin-film electrodes which, as above, are made from the alloy of the Ni-Al or Ni-Cr-Al system.
Der permanente RAM unter Verwendung eines ferroelektrischen Kondensators hat Beachtung gefunden als Alternative zu einem DRAM (dynamischer Zufallszugriffsspeicher) oder SRAM (statischer Zufallszugriffsspeicher), bei dem die Speicherung beim Ausschalten der Energie verlorengeht. Der ferroelektrische Kondensator hat eine Struktur, bei der die ferroelektrische keramische Dünnschicht mit einer Dicke von mehreren µm oder weniger zwischen einem Paar Metallelektroden sandwichartig angeordnet ist. Diese ferroelektrische keramische Dünnschicht besitzt dieselbe Kristallstruktur wie eine gewöhnliche Perovskit- Verbindung, wenn sie aus beispielsweise PbTiO₃ oder Pb(Zr,Ti)O₃ hergestellt ist. Beim Anlegen eines elektrischen Feldes wird die ferroelektrische keramische Dünnschicht polarisiert. Das Polarisationsphänomen wird aufrechterhalten, selbst wenn das elektrische Feld abgeschaltet wird. Die Richtung der Polarisation wird umgekehrt durch Anwenden eines elektrischen Feldes umgekehrter Richtung. Falls ein ferroelektrischer Kondensator als Kondensator für eine Speicherzelle verwendet wird, ist es möglich, die Speicherung durch Ausnutzung des Polarisationsphänomens aufrechtzuerhalten.The permanent RAM using a ferroelectric capacitor has attracted attention as an alternative to a DRAM (dynamic random access memory) or SRAM (static random access memory), in which the Storage is lost when the power is switched off. The ferroelectric Capacitor has a structure in which the ferroelectric ceramic thin film with a thickness of several µm or less between a pair of metal electrodes is sandwiched. This ferroelectric ceramic Thin film has the same crystal structure as an ordinary perovskite Connection when made from, for example, PbTiO₃ or Pb (Zr, Ti) O₃ is. When an electrical field is applied, the ferroelectric ceramic Thin film polarized. The polarization phenomenon is maintained even if the electric field is turned off. The direction of the Polarization is reversed by applying an electric field Direction. If a ferroelectric capacitor is used as a capacitor for If a memory cell is used, it is possible to take advantage of the storage of the polarization phenomenon.
Gemäß Fig. 5 wird eine Wand vom P-Typ oder N-Typ 12 auf einem N-Typ- oder P- Typ-Siliconsubstrat 11 ausgebildet. Die Bezugszeichen 13 oder 14 bezeichnen eine Quelle oder einen Drainanschluß. Ein CMOS (komplementärer Metalloxidhalbleiter) mit den vorstehend beschriebenen Bauelementen wird unterhalb einer Laminatstruktur ausgebildet, umfassend eine ferroelektrische keramische Dünnschicht und Elektroden, wie in Fig. 5 gezeigt.According to Fig. 5 shows a wall P-type or N-type 12 is formed on an N-type or P-type silicon substrate 11. Reference numerals 13 or 14 designate a source or a drain connection. A CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) having the above-described devices is formed below a laminate structure comprising a ferroelectric ceramic thin film and electrodes as shown in FIG. 5.
Ein aus MgO hergestelltes Substrat wird über den CMOS aufgeschichtet und eine Dünnschichtelektrode 16 aus der Legierung des Ni-Al- oder Ni-Cr-Al-Systems gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird auf dem Substrat 15 ausgebildet. Eine ferroelektrische keramische Dünnschicht 17 aus Pb(Zr,Ti)O₃ wird auf die Dünnschichtelektrode 16 aufgeschichtet. Die keramische Dünnschicht 17 wird als Niederschlagsschicht auf der Dünnschichtelektrode 16 ausgebildet. Zusätzlich ist die andere Elektrode 18 auf der keramischen Dünnschicht 17 ausgebildet. Die Elektrode 18 kann aus demselben Material wie die Dünnschichtelektrode 16 oder den anderen Materialien hergestellt sein. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet eine Metallschicht, die einen leitenden Verbindungsteil bildet. A substrate made of MgO is laminated over the CMOS, and a thin film electrode 16 made of the alloy of the Ni-Al or Ni-Cr-Al system according to the embodiment described above is formed on the substrate 15 . A ferroelectric ceramic thin film 17 made of Pb (Zr, Ti) O₃ is layered on the thin film electrode 16 . The ceramic thin film 17 is formed as a precipitate on the thin film electrode 16 . In addition, the other electrode 18 is formed on the ceramic thin film 17 . The electrode 18 may be made of the same material as the thin film electrode 16 or the other materials. Reference numeral 19 denotes a metal layer which forms a conductive connection part.
Als keramische Materialien für eine keramische Dünnschicht, die so ausgebildet ist, daß ein Kontakt mit den Dünnschichtelektroden gemäß der Erfindung bewirkt wird, ist es möglich, zusätzlich zu keramischen Materialien vom Pb(Zr,Ti)O₃-System und keramischen Materialien vom PbTiO₃-System, keramische Materialien eines LiNbO₃- und LiTaO₃-Systems, keramische Materialien von größeren Wismuthstrukturen, wie eines Bi₄Ti₃O₁₂-Systems, keramische Materialien einer Wolfram-Bronze-Struktur, wie Bleimetaniobat PbNb₂O₆ oder Bleimetatantalit PbTa₂O₆, keramische Materialien eines Bleikomplexperovskits, wie Pb(Mg1/3Nb2/3)O₃-PbTiO₃ oder Pb(Ni1/3Nb2/3)O₃- PbTiO₃, das als Kondensatormaterial für das Sintern bei niedrigeren Temperaturen nützlich ist, keramische Materialien eines SiO₂-Systems, keramische Materialien eines TiO₂-Systems, keramische Materialien eines BaTiO₃-Systems, keramische Materialien eines SrTiO₃-Systems oder keramische Materialien eines CaTiO₃-Systems und keramische Materialien aus deren festen Lösungssystem zu verwenden.As ceramic materials for a ceramic thin film, which is designed so that a contact with the thin film electrodes is effected according to the invention, it is possible, in addition to ceramic materials from the Pb (Zr, Ti) O₃ system and ceramic materials from the PbTiO₃ system , ceramic materials and a LiNbO₃- LiTaO₃ system, ceramic materials of larger Wismuthstrukturen as a Bi₄Ti₃O₁₂ system, ceramic materials a tungsten-bronze structure, such as lead metaniobate PbNb₂O₆ or Bleimetatantalit PbTa₂O₆, ceramic materials a Bleikomplexperovskits, such as Pb (Mg 1 / 3 Nb 2/3 ) O₃-PbTiO₃ or Pb (Ni 1/3 Nb 2/3 ) O₃- PbTiO₃, which is useful as a capacitor material for sintering at lower temperatures, ceramic materials of an SiO₂ system, ceramic materials of a TiO₂ system , ceramic materials of a BaTiO₃ system, ceramic materials of a SrTiO₃ system or ceramic materials to use a CaTiO₃ system and ceramic materials from their solid solution system.
Als Verfahren zur Herstellung der funktionellen keramischen Dünnschicht, die durch die ferroelektrische Schicht charakterisiert wird, ist nicht nur das bei der Ausführungsform beschriebene Sputterverfahren, sondern auch andere Verfahren, wie Niederschlagsverfahren im Vakuum, Laserabschmelzung, Sol-Gel- Verfahren oder chemische Dampfbeschichtung einsetzbar.As a method of manufacturing the functional ceramic thin film, the is characterized by the ferroelectric layer, is not only that in the Sputtering method described embodiment, but also other methods, such as precipitation processes in a vacuum, laser melting, sol-gel Process or chemical vapor coating applicable.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10245554A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-15 | Infineon Technologies Ag | Nanoparticles as a charge sink in resistive storage elements |
| US6815351B2 (en) | 1998-06-08 | 2004-11-09 | Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg | Method for contacting a semiconductor configuration |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4439248A (en) * | 1982-02-02 | 1984-03-27 | Cabot Corporation | Method of heat treating NICRALY alloys for use as ceramic kiln and furnace hardware |
| US4707897A (en) * | 1976-02-17 | 1987-11-24 | Ramtron Corporation | Monolithic semiconductor integrated circuit ferroelectric memory device, and methods of fabricating and utilizing same |
| US4772985A (en) * | 1986-09-24 | 1988-09-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thick film capacitor |
| EP0289221A2 (en) * | 1987-04-29 | 1988-11-02 | Sony Corporation | Electron beam addressible recording devices |
| DE3922423A1 (en) * | 1988-07-08 | 1990-01-11 | Olympus Optical Co | FERROELECTRIC MEMORY, AND METHOD FOR DRIVING AND PRODUCING SUCH A |
-
1991
- 1991-03-25 DE DE4143405A patent/DE4143405C2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4707897A (en) * | 1976-02-17 | 1987-11-24 | Ramtron Corporation | Monolithic semiconductor integrated circuit ferroelectric memory device, and methods of fabricating and utilizing same |
| US4439248A (en) * | 1982-02-02 | 1984-03-27 | Cabot Corporation | Method of heat treating NICRALY alloys for use as ceramic kiln and furnace hardware |
| US4772985A (en) * | 1986-09-24 | 1988-09-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thick film capacitor |
| EP0289221A2 (en) * | 1987-04-29 | 1988-11-02 | Sony Corporation | Electron beam addressible recording devices |
| DE3922423A1 (en) * | 1988-07-08 | 1990-01-11 | Olympus Optical Co | FERROELECTRIC MEMORY, AND METHOD FOR DRIVING AND PRODUCING SUCH A |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6815351B2 (en) | 1998-06-08 | 2004-11-09 | Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg | Method for contacting a semiconductor configuration |
| DE10245554A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-15 | Infineon Technologies Ag | Nanoparticles as a charge sink in resistive storage elements |
| DE10245554B4 (en) * | 2002-09-30 | 2008-04-10 | Qimonda Ag | Nanoparticles as charge carrier sinks in resistive storage elements |
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