DE69628129T2 - Dünne ferroelektrische Schicht, mit einer dünnen ferroelektrischen Schicht überdecktes Substrat, Anordnung mit einer Kondensatorstruktur und Verfahren zur Herstellung einer dünnen ferroelektrischen Schicht - Google Patents

Dünne ferroelektrische Schicht, mit einer dünnen ferroelektrischen Schicht überdecktes Substrat, Anordnung mit einer Kondensatorstruktur und Verfahren zur Herstellung einer dünnen ferroelektrischen Schicht Download PDF

Info

Publication number
DE69628129T2
DE69628129T2 DE69628129T DE69628129T DE69628129T2 DE 69628129 T2 DE69628129 T2 DE 69628129T2 DE 69628129 T DE69628129 T DE 69628129T DE 69628129 T DE69628129 T DE 69628129T DE 69628129 T2 DE69628129 T2 DE 69628129T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thin film
ferroelectric thin
ferroelectric
substrate
composition ratio
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69628129T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69628129D1 (de
Inventor
Takeshi Kijima
Hironori Matsunaga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE69628129D1 publication Critical patent/DE69628129D1/de
Publication of DE69628129T2 publication Critical patent/DE69628129T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02197—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides the material having a perovskite structure, e.g. BaTiO3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/405—Oxides of refractory metals or yttrium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
    • H01L21/02175—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal
    • H01L21/02183—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides characterised by the metal the material containing tantalum, e.g. Ta2O5
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02304—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment formation of intermediate layers, e.g. buffer layers, layers to improve adhesion, lattice match or diffusion barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/316—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/31691—Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass with perovskite structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40—Capacitors
    • H01L28/55—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material
    • H01L28/56—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material the dielectric comprising two or more layers, e.g. comprising buffer layers, seed layers, gradient layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition

Description

  • Die Erfindung betrifft einen ferroelektrischen Dünnfilm, ein mit einem derartigen ferroelektrischen Dünnfilm versehenes Substrat, ein Bauteil mit Kondensatorstruktur, das z. B. für einen ferroelektrischen Speicher, einen pyroelektrischen Sensor oder ein piezoelektrisches Bauteil verwendbar ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen ferroelektrischen Dünnfilms.
  • Ferroelektrika wurden in weitem Umfang zur Entwicklung von Bauteilen wie Kondensatoren, Oszillatoren, optischen Modulatoren und Infrarotlichtsensoren verwendet, da Ferroelektrika zahlreiche Funktionen wie spontane Polarisation, eine hohe Dielektrizitätskonstante, elektrooptische, piezoelektrische und pyroelektrische Effekte zeigen.
  • Die Entwicklung von Techniken zum Herstellen von Dünnfilmen hat das Anwendungsgebiet ferroelektrischer Dünnfilme erweitert. Z. B. wurden eine Verringerung der Kondensatorfläche für hohe Integration von Bauteilen sowie eine Verbesserung der Zuverlässigkeit dadurch erzielt, dass die starken ferroelektrischen Eigenschaften bei verschiedenen Arten von Halbleiterbauteilen, wie DRAMs, angewandt wurden. Auch wurde die Entwicklung ferroelektrischer nicht flüchtiger Speicher (FRAM) mit hoher Dichte und hoher Betriebsgeschwindigkeit in jüngerer Zeit durch eine Kombination mit Halbleiter-Speicherbauteilen wie DRAMs erzielt. Ferroelektrische nicht flüchtige Speicher beseitigen das Erfordernis der Zufuhr einer Aufrechterhaltespannung unter Ausnutzung der ferroelektrischen Eigenschaften (Hystereseeffekt) von Ferroelektrika. Zur Entwicklung derartiger Bauteile ist es erforderlich, ein Material mit Eigenschaften wie großer remanenter spontaner Polarisation (Pr), kleiner Koerzitivfeldstärke (Ec), kleinen Leckströmen und großer Beständigkeit gegen wiederholte Polarisationsumkehr zu verwenden. Ferner ist es erwünscht, die obigen Eigenschaften mit einem Dünnfilm mit einer Dicke von 200 nm oder weniger zu realisieren, um die Betriebsspannung abzusenken und eine Anpassung an die Feinverarbeitung von Halbleitern zu erzie len.
  • Um Dünnfilme bei FRAMs oder dergleichen anzuwenden, werden derzeit Dünnfilme aus ferroelektrischen Blei(Pb)oxidverbindungen wie PbTiO3, Pb(Zr1–xTix)O3 (PZT), PLZT durch Prozeduren wie Sputtern, Dampfabscheidung, das Sol-Gel-Verfahren und MOCVD hergestellt.
  • Unter den obigen ferroelektrischen Materialien wurde in jüngerer Zeit Pb(Zr1–xTix)O3 (PZT) intensiv untersucht, und es wurden Dünnfilme mit guten ferroelektrischen Eigenschaften durch Sputtern oder durch das Sol-Gel-Verfahren erhalten. Z. B. wurde ein Dünnfilm mit einer remanenten spontanen Polarisation Pr vom großen Wert von 10 μC/cm2 bis 26 μC/cm2 erhalten. Jedoch treten Leckströme auf und die Beständigkeit gegen Polarisationsumkehr nimmt ab, wenn die Dicke des Films verringert wird. Dies beruht auf der Tatsache, dass die ferroelektrischen Eigenschaften von PZT, die stark von der Zusammensetzung x abhängen, zu Veränderungen neigen, da PZT Pb mit hohem Dampfdruck enthält und daher die Tendenz besteht, dass sich die Filmzusammensetzung beim Herstellen oder bei der Wärmebehandlung des Films ändert, und auch aufgrund der Erzeugung feiner Löcher und der Erzeugung von Schichten mit niedriger Dielektrizitätskonstante aufgrund einer Reaktion zwischen der unteren Schicht und Pb. Demgemäß ist die Entwicklung anderer Materialien mit hervorragenden ferroelektrischen Eigenschaften und Beständigkeit gegen Polarisationsumkehr erwünscht. Auch wird angesichts der Anwendung bei integrierten Bauteilen ein Dünnfilm hoher Dichte für eine feine Verarbeitung benötigt.
  • Als andere Oxid-Ferroelektrika ist eine Gruppe von Bismutoxiden mit kristalliner Schichtstruktur bekannt, wie
    Bi2Am–1BmO3m+3 ,
    wobei A aus Na1+, K1+, Pb2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+ und Bi3+ ausgewählt ist und B auf Fe3+, Ti4+, Nb5+, Ta5+, W6+ und Mo6+ ausgewählt ist und M eine positive ganze Zahl ist. Die Kristallgrundstruktur dieser Ferroelektrika ist dergestalt, dass eine Schicht eines Schichtperowskits aus einer Reihe von Perowskitgittern aus (m – 1) ABO3 zwischen (Bi2O2)2+-Schichten eingefügt ist. Zahlreiche Materialien, bei denen A aus Sr, Ba und Bi ausgewählt ist und B aus Ti, Ta und Nb ausgewählt ist, zeigen ferroelektrische Eigenschaften.
  • Unter diesen Ferroelektrika ist Bi4Ti3O12 (Bismuttitanat) ein Ferroelektri kum mit Schichtperowskitstruktur (rhombische Kristall/Gitterkonstanten: a = 5,411 Å, c = 32,83 Å) mit starker Anisotropie. Die ferroelektrischen Eigenschaften des zugehörigen Einkristalls sind dergestalt, dass die remanente spontane Polarisation entlang der A-Achse den Wert Pr = 50 μC/cm2 hat und die Koerzitivfeldstärke Ec = 50 kV/cm beträgt; außerdem beträgt die remanente spontane Polarisation entlang der C-Achse Pr = 4 μC/cm2, und die Koerzitivfeldstärke beträgt Ec = 4 kV/cm. Bi4Ti3O12 weist im Vergleich mit anderen Bismutoxid-Ferroelektrika die stärkste A-Achsenkomponente der spontanen Polarisation und eine sehr kleine C-Achsenkomponente der Koerzitivfeldstärke auf.
  • Es ist möglich, diesen ferroelektrischen Effekt bei elektronischen Bauteilen wie ferroelektrischen nicht flüchtigen Speichern anzuwenden, wenn die Orientierung der Dünnfilme kontrolliert werden kann, um die Eigenschaften großer spontaner Polarisation und kleiner Koerzitivfeldstärke, über die Bi4Ti3O12 verfügt, zu nutzen. Jedoch wird in Fällen, über die bisher berichtet wurde, nur die C-Achsenorientierung genutzt, entlang der die spontane Polarisation klein ist, oder die Zufallsorientierung, so dass die große spontane Polarisation entlang der A-Achse bisher nicht in vollem Ausmaß genutzt wurde.
  • Andererseits wurde die Herstellung eines Dünnfilms aus Bi4Ti3O12 durch MOCVD oder das Sol-Gel-Verfahren versucht, sh. z. B. J. Crystal Growth, 107 (1991), 713, Wills et al. Das herkömmliche Sol-Gel-Verfahren erfordert eine Wärmebehandlungsverarbeitung von 650°C oder mehr, um gute ferroelektrische Eigenschaften zu erzielen und ferner war es schwierig, den Dünnfilm auf hoch integrierte Bauteile aufzutragen, die eine Feinverarbeitung benötigen, da die Morphologie der Filmoberfläche aus Kristallteilchen von ungefähr 0,5 μm besteht. Darüber hinaus kann, da ein Bi4Ti3O12-Dünnfilm mit C-Achsenorientierung auf einer Pt-Elektrodenschicht/SiO2-Isolierfilm/Si-Subtrat oder einem Pt-Substrat hergestellt wird, wobei die Substrattemperatur 600°C oder mehr beträgt, die Herstellung ferroelektrischer Dünnfilme durch MOCVD nicht direkt bei tatsächlichen Bauteilstrukturen angewandt werden. Im Fall eines Pt/SiO2/Si-Substrats muss eine Verbindungsschicht wie ein Ti-Film zwischen der Pt-Elektrodenschicht und dem darunter liegenden SiO2-Film hergestellt werden, um für Verbindungsfestigkeit zwischen der Pt-Elektrodenschicht und dem SiO2-Film zu sorgen. Jedoch wurde berichtet, dass dann, wenn ein Bi4Ti3O12-Dünnfilm durch MOCVD auf einem Pt-Elektrodensubstrat mit dieser Verbindungsschicht hergestellt wird, die Morphologie der Filmoberfläche aus groben Kristallteilchen besteht und die Tendenz vorliegt, dass eine Pyrochlorphase (Bi2Ti2O7) entsteht (sh. Jpn. J. Appl. Phys., 32, 1993, S. 4086, und J. Ceramic Soc. Japan, 102, 1994, S. 512). Wenn die Morphologie der Filmoberfläche aus groben Kristallteilchen besteht, kann der Dünnfilm nicht bei hoch integrierten Bauteilen angewandt werden, die eine Feinverarbeitung benötigen, und darüber hinaus werden durch die Dünnfilme feine Löcher erzeugt, die zu Leckströmen führen. Demgemäß ist es schwierig, einen ferroelektrischen Dünnfilm mit guten ferroelektrischen Eigenschaften mit einer Dicke von 200 nm oder weniger durch eine derartige herkömmliche Technik herzustellen.
  • Wie oben beschrieben, existieren bei der herkömmlichen Technik Probleme dahingehend, dass die große spontane Polarisation von Bi4Ti3O12 entlang der A-Achse nicht in vollem Ausmaß genutzt wurde und dass die Dichte und die Ebenheit der Filmoberfläche, wie sie für eine Feinverarbeitung benötigt werden, und eine Verringerung von Leckströmen zum Anwenden dieser ferroelektrischen Dünnfilme bei hoch integrierten Bauteilen nicht erzielt wurden.
  • Durch die Erfindung ist nun ein ferroelektrischer Dünnfilm mit einem ferroelektrischen Kristall aus Bismuttitanat geschaffen, wobei das Bi/Ti-Verhältnis im Dünnfilm nicht-stöchiometrisch ist und von 0,9 bis 1,22 oder von 1,42 bis 1,5 beträgt.
  • Durch die Erfindung ist auch ein mit einem ferroelektrischen Dünnfilm versehenes Substrat geschaffen, mit: einem Halbleitersubstrat; einer auf dem Halbleitersubstrat hergestellten Pufferschicht aus Titanoxid; und einem ferroelektrischen Dünnfilm, wie oben beschrieben.
  • Ferner ist durch die Erfindung ein Kondensatorbauteil geschaffen, das mindestens ein Elektrodenpaar und einen derartigen, zwischen dieses eingefügten ferroelektrischen Dünnfilm aufweist.
  • Durch die Erfindung ist auch ein Kondensatorbauteil mit einem mit einem ferroelektrischen Dünnfilm, wie er oben beschrieben ist, versehenen Substrat, einer zwischen dem Substrat und der Pufferschicht angeordneten unteren Elektrode und einer auf dem ferroelektrischen Dünnfilm angeordneten oberen Elektrode geschaffen.
  • Auch ist durch die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen ferroelektrischen Dünnfilms geschaffen, bei dem eine Bi-Quelle und eine Ti- Quelle in den gasförmigen Zustand gebracht werden und ein ferroelektrischer Dünnfilm aus einem ferroelektrischen Kristall durch ein MOCVD-Verfahren hergestellt wird, wobei das Bi/Ti-Verhältnis im ferroelektrischen Dünnfilm dadurch kontrolliert wird, dass die Menge von in den gasförmigen Zustand gebrachtem Bi und/oder die Menge von in den gasförmigen Zustand gebrachtem Ti sowie die C-Achsenkomponente und die (117)-Orientierungskomponente dadurch kontrolliert werden, dass das Bi/Ti-Verhältnis von 0,9 bis 1,22 oder von 1,42 bis 1,5 reguliert wird.
  • In WO94/10702 sind ferroelektrische Dünnfilm aus SrBi (Ta, Nb/Ti, Zr)O beschrieben, wobei zur Verwendung eines stöchiometrischen Überschusses von Bi geraten ist, um die ferroelektrische Polarisierbarkeit zu verbessern. Jedoch macht es das Dokument US-A-5423285, mit gemeinsamen Ursprüngen mit WO94/10702, deutlich, dass Bi im Überschuss erforderlich ist, um Verdampfungsverluste während des Brennens/Temperns zu kompensieren. Außerdem beschreibt Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 243 (1992), 213 die Herstellung ferroelektrischer Dünnfilme aus Bismuttitanat durch MOCVD, und EP-A-0661754 beschreibt die Abscheidung von Dünnfilmen aus Bismuttitanat auf einem Halbleitersubstrat mit einer Pufferschicht, um Keimbildung zu unterstützen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend nur durch Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Schnittansicht, die die Struktur eines mit einem ferroelektrischen Dünnfilm gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung versehenen Substrats zeigt;
  • 2 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Stärke einer Gasflussrate einer Bi-Quelle (Bi-Flussrate) und dem Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Dünnfilm beim Herstellen des ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilms auf dem Substrat gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine Ansicht, die das Ergebnis einer Betrachtung durch Röntgenbeugung für den ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 4 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Röntgenbeugungs-Peakintensitätsverhältnis und dem Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis auf Grundlage des Ergebnisses einer Betrachtung durch Röntgenbeugung gemäß der
  • 3 für den ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 5 ist eine schematische Schnittansicht, die die Struktur eines Bauteils mit einer Kondensatorstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 6 ist eine Ansicht, die eine ferroelektrische Hysteresekurve des Bauteils mit Kondensatorstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 7 ist eine Ansicht, die zeigt, wie die Leckstromdichte im Bauteil mit der Kondensatorstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung von der angelegten Spannung abhängt;
  • 8 ist eine Ansicht, die eine ferroelektrische Hysteresekurve eines Bauteils mit Kondensatorstruktur gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 9 ist eine Ansicht, die zeigt, wie die Leckstromdichte beim Bauteil mit der Kondensatorstruktur gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung von der angelegten Spannung abhängt;
  • 10 ist eine Mikroskopansicht, die ein Betrachtungsergebnis durch ein REM für ein Substrat zeigt, das mit einem ferroelektrischen Dünnfilm (wobei das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm 1,0 beträgt) gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung versehen ist;
  • 11 ist eine Mikroskopansicht, die ein Betrachtungsergebnis durch ein REM für das Substrat zeigt, das mit dem ferroelektrischen Dünnfilm (wobei das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm 1,4 beträgt) gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung versehen ist;
  • 12 ist eine Mikroskopansicht, die ein Betrachtungsergebnis durch ein REM für den Bi4Ti3O12-Dünnfilm eines Vergleichsbeispiels zeigt;
  • 13 ist eine Mikroskopansicht, die ein Betrachtungsergebnis durch ein REM für die Oberfläche des Bi4Ti3O12-Dünnfilms des Vergleichsbeispiels zeigt;
  • 14 ist eine Ansicht, die ein Betrachtungsergebnis durch Röntgenbeugung für den Bi4Ti3O12-Dünnfilm des Vergleichsergebnisses zeigt;
  • 15 ist eine Ansicht, die zeigt, wie die remanente spontane Polarisation Pr vom Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis in einem Bauteil mit Kondensatorstruktur gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung abhängt; und
  • 16 ist eine Ansicht, die zeigt, wie die Koerzitivfeldstärke Ec vom Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im Bauteil mit Kondensatorstruktur gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung abhängt.
  • Bei der Erfindung wird ein ferroelektrischer Dünnfilm allgemein auf einem Halbleitersubstrat hergestellt. Als Halbleitersubstrat kann ein einkristallines Siliciumsubstrat, ein polykristallines Siliciumsubstrat oder z. B. ein GaAs-Substrat verwendet werden.
  • Der erfindungsgemäße ferroelektrische Dünnfilm besteht aus Bi, Ti und 0, wobei das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Dünnfilm nicht stöchiometrisch ist, d. h., es beträgt 0,9 bis 1,22 oder 1,42 bis 1,5.
  • Der erfindungsgemäße ferroelektrische Dünnfilm kann durch das MOCVD-Verfahren hergestellt werden. Der ferroelektrische Dünnfilm kann dadurch hergestellt werden, dass als Bi-Quellenmaterial eines der folgenden zugeführt wird: Triorthotolylbilylbismut (Bi(o-OC7H7)3), BiH3, BiCl3, BiBr3, BiI3, Bi(CH3)3, Bi(C2H5)3, Bi(n-C3H7)3, Bi(n-C4H9)3, Bi(i-C4H9)3, Bi(n-C5H11)3, Bi(C6H5)3, Bi(2-CH3C6H4)3, Bi(4-CH3C6H4)3, Bi(OCH2CH2N(CH3)2)3, Bi(OCHCH3CH2N(CH3)2)3, Bi(OC(CH3)2CH2CH3)3, wobei Bi(o-OC7H7)3 bevorzugt ist, und als Ti-Quellenmaterial eines der folgenden zugeführt wird: Titanisopropoxid (Ti(i-OC3H7)4), TiCl4, Ti(C5H5)Cl2, Ti(OCH3)4, Ti(OC2H5)4, Ti(O-n-C3H7)4, Ti(O-n-C4H9)4, Ti(O-t-C4H9)4, Ti(O-n-C5H11)4, TiOCH((CH3)2CCO)2, TiCl2CH((CH3)2CCO)2, wobei Ti(i-OCH3H7)4 bevorzugt ist, wobei die Quellenmaterialien durch Erwärmen in den gasförmigen Zustand gebracht werden.
  • Diese Quellenmaterialien werden dadurch in den gasförmigen Zustand gebracht, dass sie im Bereich von 100 bis 200°C bzw. von 30 bis 80°C erwärmt werden und ein inaktives Gas wie Argon (Ar), das ein Trägergas bildet, und ein O2 enthaltendes Gas wie Sauerstoffgas (O2), das ein Reaktionsgas bil det, in die Filmbildungskammer geleitet werden. Die Flussrate beim Zuführen des Bi-Quellengases liegt im Bereich von 100 bis 500 sccm, und das Ti-Quellengas liegt im Bereich von 10 bis 100 sccm. Die Flussrate beim Zuführen des O2-Gas enthaltenden Gases liegt im Bereich von 700 bis 1200 sccm. Der Vakuumgrad in der Filmbildungskammer beträgt vorzugsweise 1,3 Pa (10 Torr) oder weniger. Die Temperatur (Substrattemperatur) bei der Herstellung des ferroelektrischen Dünnfilms durch MOCVD beträgt vorzugsweise 400°C, jedoch ist die Temperatur nicht speziell hierauf beschränkt. Jedoch beträgt die Temperatur angesichts des Auftragens des ferroelektrischen Dünnfilms auf hoch integrierte Bauteile vorzugsweise weniger als 600°C. Ferner beträgt die Temperatur vorzugsweise mehr als 350°C, um gute Kristallinität des Dünnfilms zu erhalten. Wenn der ferroelektrische Dünnfilm dadurch hergestellt wird, dass das Quellengas mit konstanter Rate zugeführt wird, verfügt der ferroelektrische Dünnfilm über dieselbe Zusammensetzung und dieselben Eigenschaften über seine gesamte Dicke. Wenn jedoch der ferroelektrische Dünnfilm dadurch hergestellt wird, dass das Quellengas mit kontinuierlich oder schrittweise variierender Rate zugeführt wird, verfügt der ferroelektrische Dünnfilm über seine Dicke hinweg über variierende Zusammensetzung. Für die Dicke des ferroelektrischen Dünnfilms besteht keine spezielle Beschränkung, jedoch liegt sie vorzugsweise im Bereich von z. B. 50 bis 200 nm.
  • Im ferroelektrischen Dünnfilm wird Bismutoxid erzeugt, wenn das Bi-Quellengas mit weiter überschüssiger Flussrate beim Herstellen der Kristallkeimschicht und des ferroelektrischen Dünnfilms zugeführt wird, um einen ferroelektrischen Dünnfilm mit einem Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis über 1,5 zu erhalten. Genauer gesagt, wurde geklärt, dass in einem ferroelektrischen Dünnfilm mit einem Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis über 1,5 Bismutoxid erzeugt wird. Dies zeigt, dass ein Substrat, das mit einem Bismuttitanat enthaltenden ferroelektrischen Dünnfilm versehen wird, vorzugsweise ein Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis von weniger als 1,5 aufweisen sollte. Hierbei sollte das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis größer als 0,9 sein.
  • Beim mit dem ferroelektrischen Dünnfilm versehenen erfindungsgemäßen Substrat ist zwischen dem Halbleitersubstrat und dem ferroelektrischen Dünnfilm eine Pufferschicht angebracht. Für die Pufferschicht besteht keine spezielle Beschränkung, und sie kann vorzugsweise z. B. aus Titanoxid bestehen. Die Titanoxid-Pufferschicht kann mit demselben Material wie dem obigen Ti-Quellenmaterial und O2-Gas durch das MOCVD-Verfahren hergestellt werden. Die Flussrate beim Zuführen des Ti-Quellengases liegt im Bereich von 10 bis 100 sccm. Die Flussrate beim Zuführen des O2-Gases liegt im Bereich von 700 bis 1200 sccm. Der Vakuumgrad in der Filmbildungskammer beträgt vorzugsweise 1,3 Pa (10 Torr) oder weniger. Die Temperatur (Substrattemperatur) beim Herstellen der Pufferschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 350 bis 600°C. Die Dicke der Pufferschicht kann im Bereich von 1 nm bis 10 nm liegen, damit sie ihre Funktion ausübt.
  • Die Pufferschicht kann direkt auf dem Halbleitersubstrat hergestellt werden. Jedoch können wahlweise zwischen dem Halbleitersubstrat und der Pufferschicht z. B. eine Isolierschicht, eine Verbindungsschicht und eine Elektrodenschicht hergestellt werden. Für die zu verwendenden Materialien und die Dicken der herzustellenden Schichten besteht keine spezielle Beschränkung. Es ist möglich, für die Isolierschicht einen SiO2-Film oder einen Siliciumnitridfilm zu verwenden, die durch Sputtern, Dampfabscheidung im Vakuum oder MOCVD hergestellt werden. Das Material und die Dicke können beliebig gewählt werden, solange der Film für ausreichende Isolierung sorgen kann. Die Erfindung dient dazu, eine Ablösung (Abschälen) des Films durch die Differenz der Wärmeausdehnungen des Substrats und der Elektrodenschicht beim Herstellen des Films zu verhindern. Demgemäß kann die Dicke der Verbindungsschicht dergestalt sein, dass sie ein Ablösen des Films verhindern kann. Das Material für die Verbindungsschicht kann Titan (Ti) anstelle von Ta sein. Wenn jedoch als Elektrodenschicht eine Pt-Schicht verwendet wird, ist es bevorzugt, angesichts der Verbindungseigenschaften zur darauf herzustellenden Elektrodenschicht und angesichts des Wärmeexpansionskoeffizienten Ta zu verwenden. Für die Elektrodenschicht besteht keine Beschränkung, und sie kann aus einem normalen elektrisch leitenden Material bestehen, das für eine Elektrode verwendet wird, und sie kann geeignet in Beziehung zu den anderen Filmen ausgewählt werden. Die Dicke der Elektrodenschicht kann dergestalt sein, dass die untere Elektrode als Elektrode fungieren kann. Die Elektrodenschicht kann durch Sputtern, Dampfabscheidung im Vakuum oder MOCVD hergestellt werden.
  • Die Kristallkeimschicht kann zwischen der Pufferschicht und dem ferroelektrischen Dünnfilm angeordnet werden. Da die Kristallkeimschicht als Züchtungskeim im ferroelektrischen Dünnfilm wirkt, sollte das Material für sie, damit sie ihre Kristallinität fortsetzen kann, über eine Kristallstruktur (Schichtperowskitstruktur) verfügen, die derjenigen des darauf herzustellenden ferroelektrischen Dünnfilms ähnlich, bevorzugt damit identisch, ist. Es wurde geklärt, dass die Dicke der Kristallkeimschicht von 5 nm bis 10 nm betragen kann, damit sie diese Funktion ausüben kann. Wenn die Kristall keimschicht durch MOCVD herzustellen ist, sollte die Temperatur zum Herstellen der Schicht vorzugsweise von 450°C bis 650°C betragen. Dies aufgrund der Tatsache, dass eine Temperatur von mehr als 450°C bevorzugt ist, damit die Kristallkeimschicht einen Züchtungskeim zum Herstellen des ferroelektrischen Dünnfilms bildet, wobei eine Temperatur unter 650°C zu keinen speziellen Problemen beim Aufbringen des ferroelektrischen Dünnfilms auf hoch integrierte Bauteile führt, da die Kristallkeimschicht innerhalb sehr kurzer Zeit im Vergleich zum ferroelektrischen Dünnfilm selbst hergestellt werden kann.
  • Das Substrat mit dem ferroelektrischen Dünnfilm, mit der Isolierschicht, der Verbindungsschicht, der Elektrodenschicht und der Pufferschicht, wird als Bauteil mit Kondensatorstruktur verwendet, und auch als Bauteil mit einer Kondensatorstruktur, die weiter über eine obere Elektrode verfügt. In diesem Fall kann die Dicke der oberen Elektrode dergestalt sein, dass die obere Elektrode 8 (sh. die unten beschriebene 5) eine ausreichende Funktion als Elektrode ausüben kann. Für das Material für die obere Elektrode 8 besteht keine spezielle Beschränkung auf eine Pt, sondern es kann sich um jedes beliebige elektrisch leitende Material handeln, wie es für eine normale Elektrode verwendet wird, und es kann im Hinblick auf die anderen Filme geeignet ausgewählt werden. Für das Verfahren zum Herstellen des Films besteht keine Beschränkung alleine auf Sputtern, sondern es kann eine normale Technik wie Dampfabscheidung im Vakuum zum Herstellen eines Films verwendet werden.
  • Gemäß dem Vorstehenden werden Bauteile mit Kondensatorstruktur unter Verwendung eines Pt/Ta/SiO2/Si-Substrats als Substrat hergestellt. Jedoch ist die Erfindung nicht speziell hierauf beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, eine Struktur herzustellen, die Folgendes aufweist: eine integrierte Schaltung auf einem Si- oder GaAs-Substrat, einen Zwischenschicht-Isolierfilm wie einen solchen aus Siliciumoxid oder Siliciumnitrid, der auf einer Oberfläche der integrierten Schaltung hergestellt ist, einer auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm hergestellte Elektrodenschicht, die elektrisch über ein in einem Abschnitt des Zwischenschicht-Isolierfilms hergestelltes Kontaktloch mit Bauteilen in diesem verbunden ist, und einen ferroelektrischen Dünnfilm gemäß der Erfindung, der auf der Elektrodenschicht hergestellt ist. So kann die Erfindung bei integrierten Schaltungsbauteilen angewandt werden, die elektrisch mit Bauteilen in einer integrierten Schaltung verbunden sind und eine Kondensatorstruktur gemäß den obigen Ausführungsformen oder eine Transistorstruktur aufweisen, und bei anderen stark integrierten Bauteilen wie ferroelektrischen Speichern, pyroelektrischen Sensoren und piezoelektrischen Bauteilen.
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
  • Beispiel 1
  • Die 1 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Struktur eines Substrats mit einem ferroelektrischen Dünnfilm gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Gemäß der 1 verfügt dieses Bauteil mit Kondensatorstruktur über eine Schicht 2 aus Siliciumoxid (SiO2), eine Verbindungsschicht 3, eine untere Elektrode 4, eine Titanoxid-Pufferschicht 5, eine Kristallkeimschicht 6 und einen ferroelektrischen Dünnfilm 7, die sequenziell auf einem Silicium(Si)substrat 1 hergestellt sind, wobei der ferroelektrische Dünnfilm 7 einen ferroelektrischen Kristall aus Bi, Ti und 0 enthält, wobei das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Dünnfilm nicht-stöchiometrisch ist.
  • Bei der ersten Ausführungsform wurde als Siliciumsubstrat 1 ein einkristalliner Siliciumwafer verwendet, und für die SiO2-Schicht 2 wurde ein Siliciumoxid-Dünnfilm verwendet, der durch thermische Oxidation einer Oberfläche des einkristallinen Siliciumwafers erhalten wurde. Als Verbindungsschicht 3 wurde ein Dünnfilm aus Tantal (Ta) verwendet; als untere Elektrode 4 wurde ein Dünnfilm aus Platin (Pt) verwendet; als Kristallkeimschicht 6 wurde ein Bismuttitanat-Dünnfilm (Bi4Ti3O12-Dünnfilm) verwendet; und als ferroelektrischer Dünnfilm 7 wurde ein Bismuttitanat-Dünnfilm (Bi4Ti3O12-Dünnfilm) verwendet.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen des in der 1 dargestellten, mit dem ferroelektrischen Dünnfilm versehenen Substrats gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • Als Erstes wird die Herstellung des Pt/Ta/SiO2/Si-Substrats erläutert. Durch thermische Oxidation einer (100)-Fläche des einkristallinen Siliciumwafers, der das Siliciumsubstrat 1 bildet, wird eine SiO2-Schicht 2 mit einer Dicke von 200 nm hergestellt. Durch ein Sputterverfahren wurde ein die Verbindungsschicht 3 bildender Ta-Dünnfilm mit einer Dicke von 30 nm hergestellt, und durch Sputtern wurde ein die untere Elektrode 4 bildender Pt-(111)-Dünnfilm mit einer Dicke von 200 nm hergestellt.
  • Anschließend wurde auf dem auf die obige Weise hergestellten Pt/Ta/SiO2/Si-Substrat eine Titanoxid-Pufferschicht 5 mit einer Dicke von 50 nm dadurch hergestellt, dass die Substrattemperatur auf 400°C eingestellt wurde, wobei durch Erwärmen auf 50°C in den gasförmigen Zustand gebrachtes Titanisopropoxid (Ti(i-OC3H7)4, das in einem Ar-Trägergas (Flussrate: 50 sccm) transportiert wurde, als Ti-Quellenmaterial zugeführt wurde. Wenn der Vakuumgrad in der Filmbildungskammer mehr als 1,3 kPa (10 Torr) beträgt, besteht die Tendenz, dass ein Gasphasenreaktion auftritt, so dass bei diesem Filmbildungsprozess der Vakuumgrad auf 0,67 kPA (5 Torr) eingestellt wurde.
  • Nachdem Titanoxid-Pufferschicht 5 hergestellt war, wurden eine Kristallkeimschicht 6 aus Bi4Ti3O12 mit einer Dicke von 5 nm sowie ein ferroelektrischer Bi4Ti3O12-Dünnfilm 7 sequenziell bei den in der 1 angegebenen Bedingungen auf der Titanoxid-Pufferschicht 5 hergestellt, um dadurch ein mit dem ferroelektrischen Dünnfilm versehenes Substrat zu erhalten, wobei die Gesamtdicke der Titanoxid-Pufferschicht 5, der Kristallkeimschicht 6 und des ferroelektrischen Dünnfilms 7 100 nm betrug, wie es in der 1 dargestellt ist.
  • Tabelle 1
    Figure 00120001
  • Die Bi4Ti3O12-Kristallkeimschicht 6 und der ferroelektrische Bi4Ti3O12-Dünnfilm 7 wurden dadurch hergestellt, dass Triorthotolylbilylbismut (Bi(o-OC7H7)3) als Bi-Quellenmaterial zugeführt wurde und Titanisopropoxid (Ti(i-OC3H7)4) als Titanquellenmaterial zugeführt wurde, wobei diese Quellenmaterialien dadurch in den gasförmigen Zustand gebracht wurden, dass eine Erwärmung bis auf die in der Tabelle 1 angegebenen Quellentemperaturen er folgte (Bi-Quellentemperatur: 160°C, Ti-Quellentemperatur: 50°C), und wobei ein Trägergas bildendes Argongas (Ar) sowie ein Reaktionsgas bildendes Sauerstoffgas (O2) in die Filmbildungskammer geleitet wurden. Die Flussrate beim Zuführen des Ar-Gases wurde im Bereich von 150 bis 300 sccm relativ zum Bi-Quellenmaterial variiert und auf 50 sccm (konstant) relativ zum Ti-Quellenmaterial gehalten. Die Flussrate beim Zuführen des O2-Gases wurde auf 1000 sccm (konstant) gehalten. Der Vakuumgrad in der Filmbildungskammer wurde wie beim Herstellen der Titanoxid-Pufferschicht 5 auch bei diesen Filmbildungsprozessen auf 0,67 kPa (5 Torr) eingestellt.
  • Beim Herstellen des obigen, mit dem ferroelektrischen Dünnfilm 7 versehenen Substrats wurde die Zuführmenge des Bi-Quellenmaterialgases dadurch gesteuert, dass die Flussrate des Ar-Trägergases für das Bi-Quellenmaterialgas beim Herstellen der Bi4Ti3O12-Kristallkeimschicht 6 und des ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilms 7 von 150 bis 300 sccm variiert wurde. Durch Einstellen der Flussrate des Bi-Quellenmaterialgases (die Flussrate des Ar-Trägergases relativ zum Bi-Quellenmaterialgas) auf 150, 170, 180, 190, 200, 220, 230, 250 und 300 sccm wurden neun mit dem ferroelektrischen Dünnfilm 7 beschichtete Substrate hergestellt. Das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis jedes der erhaltenen ferroelektrischen Koerzitivfeldstärke-Dünnfilme 7 wurde unter Verwendung von EPMA analysiert. Das Ergebnis ist in der Tabelle 2 angegeben.
  • Tabelle 2
    Figure 00130001
  • Die 2 wurde dadurch erhalten, dass die Flussrate des Bi-Quellenmaterialgases (Bi-Flussrate) auf der Abszisse aufgetragen wurde und das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis auf der Ordinate aufgetragen wurde, um deren Beziehung gemäß dem Ergebnis der Tabelle 2 darzustellen. Die 2 zeigt, dass das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis ungefähr proportional zu einem Anstieg der Flussrate des Bi-Quellenmaterialgases ansteigt, wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis kleiner als das stöchiometrische Verhältnis von Bi4Ti3O12 (Bi/Ti = 4/3) ist, jedoch besteht die Tendenz, dass der Anstieg im Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis in Sättigung geht, wenn die Flussrate des Bi-Quellenmaterialgases weiter ansteigt und das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis größer als in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses von Bi4Ti3O12 {Bi/Ti = 4/3) ist.
  • Die 3 zeigt Röntgenbeugungsmuster für die obigen neun Substrate, die bei variierender Flussrate des Bi-Quellenmaterialgases, d. h. mit variierendem Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis, mit ferroelektrischen Dünnfilmen beschichtet wurden. In der 3 repräsentiert die X-Achse den Beugungswinkel 2θ (Grad); die Y-Achse repräsentiert die Röntgenbeugungsintensität (beliebige Einheit); und die Z-Achse repräsentiert das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis. Hierbei repräsentiert "(00n)" (wobei n eine ganze Zahl ist) einen Beugungspeak aufgrund der C-Achsenorientierung des Bi4Ti3O12 (Schichtperowskitphase); und "(117)" repräsentiert einen Beugungspeak aufgrund der (117)-Orientierung, die einen großen Umfang an A-Achsenkomponenten des Bi4Ti3O12 (Schichtperowskitphase) enthält. Das Symbol "pyro(nnn)" repräsentiert einen Beugungspeak aufgrund Von Bi2Ti2O7 (Pyrochlorphase) mit (111)-Orientierung; und das Symbol "pyro(n00)" repräsentiert einen Beugungspeak aufgrund von Bi2Ti2O7 (Pyrochlorphase) mit (100)-Orientierung. Der Beugungspeak (Pt(100)) nahe 2θ = 40° (Grad) beruht auf Pt der unteren Elektrode.
  • Die 3 zeigt, dass dann, wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis den Wert 0,9 oder einen kleineren Wert aufweist, ein Beugungspeak aufgrund von pyro(222) oder pyro(800) des Bi2Ti2O7 (Pyrochlorphase) beobachtet wird, und es ist ersichtlich, dass Bi4Ti3O12 (Schichtperowskitphase) und Bi2Ti2O7 (Pyrochlorphase) vermischt sind. Wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis 1,0 oder mehr beträgt, wird kein Beugungspeak aufgrund von pyro(222) oder pyro(800) von Bi2Ti2O7 (Pyrochlorphase) beobachtet, sondern es wird nur der Beugungspeak aufgrund von Bi4Ti3O12 (Schichtperowskitphase) beobachtet, so dass es ersichtlich ist, dass der ferroelektrische Dünnfilm aus einphasigem Bi4Ti3O12 besteht. Hierbei wurde geklärt, dass dann, wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis 0,5 oder kleiner ist, der ferroelektrische Dünnfilm nur aus Bi2Ti2O7 (Pyrochlorphase) besteht, was jedoch in der Figur nicht dargestellt ist.
  • Aus dem in der 3 dargestellten Ergebnis des Röntgenbeugungsmusters wurde die Reflexionsintensität (Beugungsintensität) aufgrund von Bi4Ti3O12 (Schichtperowskitphase) oder Bi2Ti2O7 (Pyrochlorphase) auf Grundlage der Summe der Reflexionsintensitäten der Beugungspeak (006), (008) und (117) aufgrund des Bi4Ti3O12 (Schichtperowskitphase) normiert, wie sie erhalten wurden, wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis 1,47 betrug. Die 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Röntgenbeugungspeak-Intensitätsverhältnis und dem Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis, wie sie dann erhalten wurde, wenn das Peakintensitätsverhältnis auf der Ordinatenachse relativ zum Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis auf der Abszissenachse aufgetragen wurde. In der 4 repräsentiert "006 + 008" die Summe der (006)-Reflexionsintensität und der (008)-Intensität, die C-Achsenorientierungskomponenten von Bi4Ti3O12 sind; "117" repräsentiert die (117)-Reflexionsintensität, die die (117)-Orientierungskomponente von Bi4Ti3O12 ist; "006 + 008 + 117" repräsentiert die Summe aus der (006)-, der (008)- und der (117)-Reflexionsintensität von Bi4Ti3O12; und "222" repräsentiert die (222)-Reflexionsintensität der (111)-Orientierungskomponente von Bi2Ti2O7.
  • Die 4 zeigt, dass, obwohl die (006)- und die (008)-Reflexionsintensität, die die C-Achsenkomponenten von Bi4Ti3O12 sind, unabhängig von einer Änderung des Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnisses des ferroelektrischen Dünnfilms näherungsweise konstant bleiben, die (117)-Reflexionsintensität dann auftritt, wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis des ferroelektrischen Dünnfilms 0,9 oder mehr beträgt, und dass sie schnell ansteigt, wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis das stöchiometrische Verhältnis (Bi/Ti = 4/3) überschreitet.
  • Wie oben angegeben, verfügt der ferroelektrische Dünnfilm über C-Achsenorientierung, wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis 0,8 oder weniger beträgt, und die (117)-Orientierungskomponente steigt entsprechend an, wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis ansteigt. Daher ist es möglich, die C-Achsenorientierungskomponente und die (117)-Orientierungskomponente des Bi4Ti3O12 im ferroelektrischen Dünnfilm dadurch zu kontrollieren, dass das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Dünnfilm gemäß der Erfindung variiert wird.
  • Beispiel 2
  • Als zweite Ausführungsform der Erfindung wurde ein Bauteil mit der in der 5 dargestellten Kondensatorstruktur dadurch hergestellt, dass auf dem ferroelektrischen Dünnfilm 7 des mit dem ferroelektrischen Dünnfilm versehenen Substrats gemäß der ersten Ausführungsform eine obere Elektrode 8 hergestellt wurde. Genauer gesagt, verfügte das Bauteil in solcher Weise über Kondensatorstruktur, dass der ferroelektrische Dünnfilm 7 zwischen der unteren Elektrode 4 und der oberen Elektrode 8 eingefügt war. Es wurden die elektrischen Eigenschaften des Bauteils bewertet. Das Bewertungsergebnis wird nachfolgend erläutert.
  • Beim Herstellen eines Bauteils mit Kondensatorstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind die Schritte bis zur Herstellung des ferroelektrischen Dünnfilms 7 gemäß der ersten Ausführungsform dieselben wie die zum Herstellen eines Substrats mit einem ferroelektrischen Dünnfilm, wobei das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm 1,0 beträgt. Genauer gesagt, wurde der ferroelektrische Dünnfilm 7 dadurch hergestellt, dass die Flussrate des Bi-Quellengases (Ar-Trägergasverhältnis relativ zum Bi-Quellengas) auf 200 sccm eingestellt wurde, wenn der ferroelektrische Bi4Ti3O12-Dünnfilm hergestellt wurde. Die Kondensatorstruktur wurde dadurch hergestellt, dass ein Dünnfilm aus Platin (Pt) mit einem Durchmesser von μmi und einer Dicke von 100 nm als obere Elektrode 8 durch ein Sputterverfahren auf dem ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm hergestellt wurde.
  • Es wurden die ferroelektrischen Eigenschaften des Bauteils mit Kondensatorstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform gemessen. Als Ergebnis der Messung wurde eine deutliche Hysteresekurve erhalten, wie sie in der 6 dargestellt ist. Genauer gesagt, wurde eine Hysteresekurve mit guter Form erhalten, wobei die remanente spontane Polarisation Pr = 5,6 μC/cm2 betrug und die Koerzitivfeldstärke Ec = 59 kV/cm betrug, wenn die zwischen die untere Elektrode 4 und die obere Elektrode 8 gelegte Spannung 3V betrug, und die remanente spontane Polarisation betrug Pr = 8,8 μC/cm2 und die Koerzitivfeldstärke betrug Ec = 66 kV/cm, wenn die zwischen die untere Elektrode 4 und die obere Elektrode 8 gelegte Spannung 5 V betrug. Wie es in dieser Hysteresekurve gezeigt ist, wurde eine remanente spontane Polarisation erhalten, die größer als die remanente spontane Polarisation Pr = 4 μC/cm2 in der C-Achsenrichtung von einkristallinem Bi4Ti3O12 ist. Dies scheint auf dem folgenden Grund zu beruhen. Ein ferroelektrischer Dünnfilm mit einem Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis von 1,0 verfügt über (117)-Reflexion, obwohl die C-Achsenkomponenten im Vergleich mit anderen stark sind, wie zuvor unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben, so dass die in großem Umfang in der (117)-Orientierung enthaltene A-Achsenorientierungskomponente großen Einfluss auf die remanente spontane Polarisation hat.
  • Es wurden die Leckstromeigenschaften (die Abhängigkeit der Leckstromdichte von der angelegten Spannung) des Bauteils mit Kondensatorstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform gemessen. Das Ergebnis ist in der 7 darge stellt. Aus der 7 ist es ersichtlich, dass die zweite Ausführungsform eine kleine und gute Leckstromcharakteristik zeigt. Z. B. wurde eine Leckstromdichte von 4 × 10–8 A/cm2 erzielt, wenn die zwischen die obere Elektrode 4 und die untere Elektrode 8 gelegte Spannung 3 V betrug, und es wurde eine Leckstromdichte von 1 × 10–7 A/cm2 erzielt, wenn die zwischen die obere Elektrode 4 und die untere Elektrode 8 gelegte Spannung 5 V betrug.
  • Beispiel 3
  • Als dritte Ausführungsform der Erfindung wurde ein Bauteil mit Kondensatorstruktur mit einer Struktur ähnlich der hergestellt, die gemäß der in der 5 dargestellten zweiten Ausführungsform hergestellt wurde, wobei das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm, der den ferroelektrischen Dünnfilm 7 bildet, 1,47 betrug. Es wurden die elektrischen Eigenschaften des Bauteils bewertet. Das Bewertungsergebnis wird unten erläutert.
  • Beim Herstellen eines Bauteils mit Kondensatorstruktur gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung sind die Schritte bis zur Herstellung des ferroelektrischen Dünnfilms 7 gemäß der ersten Ausführungsform dieselben wie die zum Herstellen eines Substrats, das mit einem, ferroelektrischen Dünnfilm versehen ist, wobei das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm 1,47 beträgt. D. h., dass der ferroelektrische Dünnfilm 7 dadurch hergestellt wurde, dass die Flussrate des Bi-Quellengases (Ar-Trägergasverhältnis relativ zum Bi-Quellengas) beim Herstellen des ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilms auf 300 sccm eingestellt wurde. Die Kondensatorstruktur wurde dadurch hergestellt, dass ein Dünnfilm aus Platin (Pt) als obere Elektrode 8 durch Sputtern auf dem ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm auf dieselbe Weise wie bei der zweiten Ausführungsform hergestellt wurde.
  • Es wurden die ferroelektrischen Eigenschaften des Bauteils mit Kondensatorstruktur gemäß der dritten Ausführungsform gemessen. Als Ergebnis der Messung wurde eine deutliche Hysteresekurve erhalten, wie sie in der 8 dargestellt ist. D. h., dass eine Hysteresekurve mit guter Form und extrem großer remanenter spontaner Polarisation erhalten wurde, wobei die remanen- te spontane Polarisation Pr = 12,0 μC/cm2 betrug und die Koerzitivfeldstärke Ec = 104 kV/cm betrug, wenn die zwischen die untere Elektrode 4 und die obere Elektrode 8 gelegte Spannung 3 V betrug; außerdem betrug die remanen te spontane Polarisation Pr = 23,6 μC/cm2 und die Koerzitivfeldstärke betrug Ec = 136 kV/cm, wenn die zwischen die untere Elektrode 4 und die obere Elektrode 8 gelegte Spannung 5 V betrug; und die remanente spontane Polarisation betrug Pr = 25,0 μC/cm2 und die Koerzitivfeldstärke betrug Ec = 138 kV/cm, wenn die zwischen die untere Elektrode 4 und die obere Elektrode 8 6 V betrug. Es scheint, dass eine große remanente spontane Polarisation wie diese in der Hysteresekurve aus dem folgenden Grund erzielt wurde. Ein ferroelektrischer Dünnfilm mit einem Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis von 1,47 verfügt im Vergleich mit anderen, wie bereits unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben, über die stärkste (117)-Reflexion, so dass der ferroelektrische Dünnfilm die stärkste (117)-Orientierung aufweist und die mit großem Umfang in dieser (117)-Orientierung enthaltene X-Achsenorientierungskomponente einen großen Einfluss auf die remanente spontane Polarisation hat.
  • Es wurde die Leckstromcharakteristik (Abhängigkeit der Leckstromdichte von der angelegten Spannung) des Bauteils mit Kondensatorstruktur gemäß der dritten Ausführungsform gemessen. Das Ergebnis ist in der 9 dargestellt. Aus der 9 ist es erkennbar, dass die dritte Ausführungsform eine kleine und gute Leckstromcharakteristik zeigt. Z. B. wurde eine Leckstromdichte von 8 × 10–9 A/cm2 erhalten, wenn die zwischen die obere Elektrode 4 und die untere Elektrode 8 gelegte Spannung 3 V betrug, und es wurde eine Leckstromdichte von 2 × 10–8 A/cm2 erzielt, wenn die zwischen die obere Elektrode 4 und die untere Elektrode 8 gelegte Spannung 5 V betrug. Diese Leckstromdichten sind näherungsweise um eine Größenordnung kleiner als diejenigen bei der zweiten Ausführungsform. Einer der Gründe dafür, dass die dritte Ausführungsform eine Verbesserung der Leckstromcharakteristik im Vergleich mit der zweiten Ausführungsform zeigte, scheint der zu sein, dass der ferroelektrische Dünnfilm bei der dritten Ausführungsform über hervorragende Kristallinität verfügt.
  • Demgemäß wurde gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung eine extrem große remanente spontane Polarisation erzielt. Dies zeigt, dass die X-Achsenorientierungskomponente von Bi4Ti3O12 in großem Ausmaß genutzt werden kann und dass eine extrem große remanente spontane Polarisation in einem ferroelektrischen Dünnfilm mit starker (117)-Orientierungskomponente erzielt werden kann. Daher kann, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, in einem ferroelektrischen Dünnfilm, in dem die (117)-Orientierungskomponente stark ist, eine große remanente spontane Polarisation erzielt werden. Eine große remanente spontane Polarisation kann dann erzielt wer den, wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm im Bereich von 1,42 bis 1,5 liegt, d. h., wenn es gegenüber der stöchiometrischen Zusammensetzung so verschoben ist, dass Bi im Überschuss zugeführt wird.
  • Beispiel 4
  • Das obige Auswertungsergebnis für die elektrischen Eigenschaften der zweiten und der dritten Ausführungsform zeigt, dass eine kleine und gute Leckstromcharakteristik und hervorragende ferroelektrische Eigenschaften selbst dann erzielt werden können, wenn die Gesamtdicke der Titanoxid-Pufferschicht, der Bi4Ti3O12-Kristallkeimschicht und des ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilms den kleinen Wert von 100 nm zeigt. Demgemäß wurde als vierte Ausführungsform die Oberflächenmorphologie dieser ferroelektrischen Dünnfilme untersucht. Das Ergebnis wird unten erläutert.
  • Bei der vierten Ausführungsform der Erfindung wurde die Morphologie der Filmoberfläche zweier Arten von Substraten betrachtet, die mit einem ferroelektrischen Dünnfilm beschichtet waren. Eines war ein Substrat, das gemäß der zweiten Ausführungsform ohne die obere Elektrode 8 hergestellt wurde, d. h. ein Substrat, das mit einem ferroelektrischen Dünnfilm gemäß der ersten Ausführungsform versehen war, der dadurch hergestellt wurde, dass die Flussrate des Bi-Quellengases (das Ar-Trägergasverhältnis relativ zum Bi-Quellengas) beim Herstellen des ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilms auf 200 sccm eingestellt wurde, wobei das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm 1,0 betrug.
  • Da andere war ein Substrat, das gemäß der dritten Ausführungsform ohne die obere Elektrode 8 hergestellt wurde, d. h. ein Substrat, das mit einem ferroelektrischen Dünnfilm gemäß der ersten Ausführungsform versehen war, der dadurch hergestellt wurde, dass die Flussrate des Bi-Quellengases (das Ar-Trägergasverhältnis relativ zum Bi-Quellengas) beim Herstellen des ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilms auf 300 sccm eingestellt wurde, wobei das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm 1,47 betrug.
  • Die Oberflächenmorphologie der mit einem ferroelektrischen Dünnfilm, der eine mit einem Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis von 1,0 und der andere mit einem Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis von 1,47, beschichteten Substrate wurde durch ein REM aus einer Richtung betrachtet, in der die Oberfläche des ferroelektrischen Dünnfilms und der Querschnitt des mit diesem beschichteten Substrats beobachtet werden konnten. Das Ergebnis ist in der 10 (Bi/Ti = 1,0) und in der 11 (Bi/Ti = 1,47) dargestellt. Obwohl in der 11 der Maßstab nicht dargestellt ist, ist dort das Vergrößerungsverhältnis identisch mit dem in der 10 dargestellten Maßstab. Die 10 und 11 zeigen, dass beide ferroelektrische Filme dicht gepackte, winzige Teilchen mit einem Teilchendurchmesser in der Größenordnung von 10 nm enthalten, so dass ihre Oberflächen extrem flach sind. Es scheint, dass, teilweise weil ein hervorragender Dünnfilm hergestellt war, wie oben bei den Ausführungsformen der Erfindung angegeben, in den ferroelektrischen Dünnfilmen gemäß der zweiten und der dritten Ausführungsform keine feinen Löcher erzeugt waren, sie eine hervorragend kleine Leckstromcharakteristik zeigten und sie extrem hervorragende ferroelektrische Eigenschaften selbst dann zeigen, wenn die Gesamtdicke der Titanoxid-Pufferschicht, der Kristallkeimschicht und des ferroelektrischen Dünnfilms den kleinen Wert von 100 nm hatte.
  • Bei der Anwendung bei Bauteilen ist ein ferroelektrischer Dünnfilm mit derartig hervorragender Dichte und Ebenheit dazu geeignet, die Dicke des Films kleiner zu machen, und er ist für eine winzige Verarbeitung von Bauteilen geeignet, wodurch das Anwendungsfeld für verschieden hoch integrierte Bauteile stark vergrößert ist.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Als Vergleichsbeispiel wurde ein Bi4Ti3O12-Dünnfilm mit einer Dicke von 100 nm auf einem Pt/Ta/SiO2/Si-Substrat, das dem bei der ersten Ausführungsform ähnlich war, durch MOCVD auf dieselbe Weise wie bei der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme hergestellt, dass der Film bei einer Temperatur (Substrattemperatur) von 600°C hergestellt wurde, wobei die Flussrate des Bi-Quellengases (die Flussrate des Ar-Trägergases relativ zum Bi-Quellengas) 230 sccm betrug und die Flussrate des Ti-Quellengases (die Flussrate des Ar-Trägergases relativ zum Ti-Quellengas) 50 sccm betrug. Das Vergleichsbeispiel wird unten erläutert.
  • Die 12 zeigt die Oberflächenmorphologie des Bi4Ti3O12-Dünnfilms des Vergleichsbeispiels, die in schräger Richtung durch ein REM auf dieselbe Weise wie bei der vierten Ausführungsform betrachtet wurde. Die 13 zeigt den Bi4Ti3O12-Dünnfilm, der näherungsweise in vertikaler Richtung betrachtet wurde. Diese Figuren zeigen, dass der Bi4Ti3O12-Dünnfilm des Vergleichsbeispiels aus riesigen, plattenähnlichen Kristallen mit einem Teilchendurchmesser von 200 bis 500 nm besteht und eine extrem unregelmäßige (unebene) Oberflächenmorphologie aufweist. Es wird angenommen, dass im Fall eines derartigen Dünnfilms wie beim Vergleichsbeispiel eine kleine Dicke von ungefähr 100 nm zur Erzeugung feiner Löcher führt und die Leckstromcharakteristik stark beeinträchtigt ist.
  • Der Vergleich der Oberflächenmorphologie der obigen vierten Ausführungsform mit derjenigen des Vergleichsbeispiels zeigt deutlich, dass der Dünnfilm gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung hinsichtlich der Dichte und Ebenheit extrem hervorragend ist.
  • Die 14 zeigt ein Röntgenbeugungsmuster, das für den Bi4Ti3O12-Dünnfilm des Vergleichsbeispiels beobachtet wurde. Aus der 14 ist es ersichtlich, dass zwar (117)-Reflexion von Bi4Ti3O12 (Schichtperowskitphase) beobachtet wird, jedoch starke Reflexionspeaks für (006) und (008) erscheinen, die C-Achsenorientierungskomponenten des Bi4Ti3O12 (Schichtperowskitphase) sind, so dass der Film über starke C-Achsenorientierung verfügt. Auch ist ersichtlich, dass vergleichsweise große Reflexionspeaks für (222) und (444) von Bi2Ti2O7 erscheinen, die die (111)-Orientierungskomponenten von Bi2Ti2O7 (Pyrochlorphase) sind, so dass der Film eine große Menge der Pyrochlorphase enthält.
  • Anschließend wurde auf dem Bi4Ti3O12-Dünnfilm des Vergleichsbeispiels auf dieselbe Weise wie bei der obigen zweiten und dritten Ausführungsform eine obere Elektrode hergestellt. Es wurden die zugehörigen elektrischen Eigenschaften gemessen, und das Ergebnis wird unten erläutert.
  • Es erfolgte ein Versuch zum Messen der ferroelektrischen Eigenschaften des Bi4Ti3O12-Dünnfilms gemäß dem Vergleichsbeispiel. Jedoch konnten keine Hystereseeigenschaften bestätigt werden. Eine Messung der Leckstromcharakteristik zeigte, dass dann, wenn die angelegte Spannung 3 bis 5 V betrug, die Leckstromdichte 10–3 bis 10–4 A/cm2 betrug, was um vier bis fünf Größenordnungen größer als bei der obigen zweiten und dritten Ausführungsform ist. Dieses Ergebnis entspricht der Beobachtung der Oberflächenmorphologie, und es ist deutlich, dass der erfindungsgemäße Film über hervorragendere elektrische Eigenschaften verfügt. Darüber hinaus scheint es beim Vergleichsbeispiel, dass die Dicke des Bi4Ti3O12-Dünnfilms weiter vergrößert werden muss, damit der Film ferroelektrische Eigenschaften zeigt. Dies zeigt, dass der erfindungsgemäße Dünnfilm selbst dann hervorragende ferro elektrische Eigenschaften zeigt, wenn die Filmdicke den kleinen Wert von 100 nm aufweist.
  • Ein Vergleich zwischen den obigen Ausführungsformen und dem Vergleichsbeispiel zeigt, dass, da der ferroelektrische Dünnfilm aufgrund des Vorliegens einer Titanoxid-Pufferschicht und einer Kristallkeimschicht bei einer extrem niedrigen Temperatur von 400°C hergestellt werden konnte, der erhaltene ferroelektrische Dünnfilm hervorragende Dichte, Ebenheit und Kristallinität zeigte.
  • Beispiel 5
  • Als fünfte Ausführungsform wurden Bauteile mit Kondensatorstruktur dadurch hergestellt, dass eine obere Elektrode 8 (sh. die 5) auf dieselbe Weise wie bei der zweiten und dritten Ausführungsform auf dem ferroelektrischen Dünnfilm 7 (sh. die 1) jedes der Substrate hergestellt wurde, die mit einem ferroelektrischen Dünnfilm mit variierendem Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis auf dieselbe Weise wie bei der ersten Ausführungsform beschichtet waren. Es wurden elektrische Eigenschaften der Bauteile gemessen, und das Ergebnis wird unten erläutert.
  • Als Erstes wird die Herstellung der mit einem ferroelektrischen Dünnfilm beschichteten Substrate erläutert. Bei der ersten Ausführungsform wurden neun Arten von mit einem ferroelektrischen Dünnfilm beschichteten Substraten durch Variieren der Flussrate des Bi-Quellengases (die Flussrate des Ar-Trägergases relativ zum Bi-Quellengas), wie in der o. g. Tabelle 2 angegeben, beim Herstellen der Bi4Ti3O12-Kristallkeimschicht und des ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilms hergestellt. Jedoch wurden bei der fünften Ausführungsform neun Arten von mit einem ferroelektrischen Dünnfilm beschichteten Substraten dadurch hergestellt, dass die Flussrate des Bi-Quellengases so variiert wurde, wie es in der Tabelle 3 angegeben ist, wobei die Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnisse im ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,22, 4/3, 1,42 und 1,47 betrugen.
  • Tabelle 3
    Figure 00230001
  • Bei der fünften Ausführungsform wurden die mit einem ferroelektrischen Dünnfilm beschichteten Substrate auf dieselbe Weise wie bei der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der Bedingung der Flussrate des Bi-Quellengases hergestellt.
  • Ferner wurden neun Arten von Bauteilen mit Kondensatorstruktur durch Herstellen einer oberen Elektrode 8 (sh. die 5) auf dieselbe Weise wie bei der zweiten und der dritten Ausführungsform auf dem ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilm jedes der neun Arten von mit einem ferroelektrischen Dünnfilm beschichteten Substrate hergestellt.
  • Es wurden elektrische Eigenschaften der auf die obige Weise gemäß der fünften Ausführungsform hergestellten Bauteile mit Kondensatorstruktur gemessen, und die Ergebnisse werden unten erläutert. Die 15 zeigt das Messergebnis dazu, wie die remanente spontane Polarisation Pr bei einer angelegten Spannung von 5 V vom Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis (Bi/Ti) des ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilms abhängt. Die 15 beinhaltet die Daten der zweiten und dritten Ausführungsform. Die 15 zeigt, dass dann, wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis zunimmt, die remanente spontane Polarisation Pr allmählich zunimmt, wenn sich das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im Bereich von 0,7 bis 1,0 befindet, und dass sie stark ansteigt, wenn sich das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im Bereich von 1,0 bis 1,1 befindet, und dass sie erneut allmählich ansteigt, wenn sich das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im Bereich von 1,0 bis zum stöchiometrischen Verhältnis (Bi/Ti = 4/3) befindet. Wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im Bereich vom stöchiometrischen Verhältnis bis zu 1,47 liegt, steigt die remanente spontane Polarisation Pr erneut stark an, wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis zunimmt. Dies zeigt, dass, um einen ferroelektrischen Dünnfilm mit großer remanenter spontaner Polarisation zu erhalten, das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis desselben größer als 4/3 sein kann.
  • Angesichts der Betrachtung (sh. die 3) des Röntgenbeugungsmusters gemäß der ersten Ausführungsform zeigt diese Abhängigkeit der remanenten spontanen Polarisation vom Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis deutlich, dass eine große remanente spontane Polarisation dann erzielt werden kann, wenn sich das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis in demjenigen Bereich befindet, in dem die (117)-Orientierungskomponente, d. h. die A-Achsenkomponente, von Bi4Ti3O12 genutzt werden kann.
  • Die 16 zeigt das Messergebnis dazu, wie die Koerzitivfeldstärke Ec bei einer angelegten Spannung von 5 V vom Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis (Bi/Ti) des ferroelektrischen Bi4Ti3O12-Dünnfilms abhängt. Die 16 beinhaltet die Daten der zweiten und dritten Ausführungsform. Die 16 zeigt, dass dann, wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis zunimmt, die Koerzitivfeldstärke Ec abnimmt, wenn sich das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im Bereich von 0,7 bis 1,0 befindet, und dass sie zunimmt, wenn sich das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im Bereich von 1,0 bis 1,47 befindet. Dies zeigt, dass, um einen ferroelektrischen Dünnfilm mit kleiner Koerzitivfeldstärke zu erhalten, das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis desselben nahe 1,0 eingestellt werden sollte.
  • Wie oben angegeben, kann durch die Erfindung ein ferroelektrischen Dünnfilm mit extrem hervorragenden ferroelektrischen Eigenschaften realisiert werden, der selbst dann hervorragende Dichte und Ebenheit aufzeigt, wenn die Filmdicke kleiner als 200 μm ist. Daher kann durch die Erfindung die Leckstromcharakteristik stark verbessert werden, sie ist für verschiedene Mikrominiaturisierungsprozesse geeignet, und sie ist bei der Anwendung auf hoch integrierte Bauteile effektiv.
  • Auch ist es gemäß der Erfindung möglich, die Eigenschaften (die remanente spontane Polarisation und die Koerzitivfeldstärke) des ferroelektrischen Dünnfilms dadurch, dass das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Dünnfilm gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis verschoben wird, so einzustellen, dass sie für ein gewünschtes Anwendungsbauteil passen, wodurch großer Freiheitsgrad für das Design des ferroelektrischen Dünnfilms entsprechend den Eigenschaften realisiert ist, die bei elektronischen Bauteilen benötigt werden, bei denen der ferroelektrische Dünnfilm angewandt wird. Wenn das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Dünnfilm im Bereich von 0,7 bis 1,5 liegt, können die C-Achsenkomponente und die A-Achsenkomponente der Orientierung eines ferroelektrischen Dünnfilms aus Bismuttitanat gesteuert werden.
  • Genauer gesagt, ist eine größere Koerzitivfeldstärke zulässig, vorausgesetzt, dass die spontane Polarisation groß ist, da die an kommerziell verfügbare FRAMs vom Kondensatortyp für Speicherbetrieb angelegte Spannung den hohen Wert von 3 bis 5 V aufweist. Daher ist es möglich, wenn der erfindungsgemäße ferroelektrische Dünnfilm bei einem derartigen FRAM angewandt wird, die Eigenschaften so zu kontrollieren, dass große spontane Polarisation vorliegt. Wenn eine große spontane Polarisation erzielt wird, ist dies auch wirkungsvoll, um Fehler beim Auslesen von Daten zu verringern. Darüber hinaus ist es selbst dann, wenn die aktuell verwendeten Bauteile für Ansteuerung mit niedriger Spannung verbessert werden, möglich, einen ferroelektrischen Dünnfilm mit großer spontaner Polarisation dadurch zu realisieren, dass die Dicke des erfindungsgemäßen ferroelektrischen Dünnfilms halbiert wird, selbst wenn dann das Koerzitivfeld geringfügig größer ist.
  • Insbesondere wurde eine extrem große remanente spontane Polarisation von 23,6 μC/cm2 (angelegte Spannung 5 V) in einem ferroelektrischen Dünnfilm aus Bismuttitanat mit extrem geringer Dicke von 100 nm dadurch erzielt, dass das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Dünnfilm so eingestellt wurde, dass es im Bereich von 1,42 bis 1,5 lag, d. h., dass es gegenüber der stöchiometrischen Zusammensetzung so verschoben ist, dass Bi mit Überschussmenge zugeführt wird.
  • Auch ist es durch Verschieben des Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnisses zur Bi-reichen Seite möglich, einen unerwarteten Effekt dahingehend zu erzielen, dass die Leckstromdichte verringert ist, zusätzlich zur vergrößerten spontanen Polarisation aufgrund einer Zunahme innerhalb der A-Achsenorientierungskomponente.
  • Mit einem Substrat, das mit dem o. g. ferroelektrischen Dünnfilm versehen ist, ist es möglich, die ferroelektrischen Eigenschaften eines ferroelektrischen Films dadurch zu verbessern, dass eine Pufferschicht aus Titanoxid angebracht wird, um dadurch einen ferroelektrischen Dünnfilm mit den obigen hervorragenden Eigenschaften zu realisieren. Ferner ist es, wenn zwischen der Pufferschicht und dem ferroelektrischen Dünnfilm eine Kristallkeimschicht angeordnet wird, möglich, die Kristallinität des ferroelektrischen Dünnfilms durch Anbringen dieser Kristallkeimschicht zu verbessern, um dadurch einen ferroelektrischen Dünnfilm mit den obigen hervorragenden Eigenschaften zu realisieren.
  • Darüber hinaus ist es betreffend ein Bauteil mit Kondensatorstruktur mög lich, ein solches Bauteil mit Kondensatorstruktur zu realisieren, das hinsichtlich verschiedener Eigenschaften hervorragend ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines ferroelektrischen Dünnfilms ermöglicht es, die Eigenschaften desselben dadurch so einzustellen, dass sie für ein gewünschtes Anwendungsbauteil passen, dass das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im ferroelektrischen Dünnfilm gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis verschoben wird, um die Orientierung des ferroelektrischen Dünnfilms zu steuern. Anders gesagt, werden die C-Achsenkomponente und die (117)-Komponente der Orientierung dadurch kontrolliert, dass das Bi/Ti-Zusammensetzungsverhältnis im Bereich von 0,9 bis 1,22 oder von 1,42 bis 1,5 in einem ferroelektrischen Dünnfilm aus Bismut-titanat eingestellt wird. Da die (117)-Komponente einen großen Anteil einer A-Achsenkomponente enthält, ermöglicht es die Erfindung, die remanente spontane Polarisation und die Koerzitivfeldstärke im ferroelektrischen Dünnfilm dadurch zu steuern, dass die Orientierung gesteuert wird, wodurch betreffend das Design eines ferroelektrischen Dünnfilms entsprechend Eigenschaften, wie sie bei elektronischen Bauteilen benötigt werden, bei denen der ferroelektrischen Dünnfilm angewandt wird, ein großer Freiheitsgrad realisiert wird.
  • Ferner kann, da die Erfindung ein MOCVD-Verfahren anstelle eines herkömmlichen Beschichtungsverfahrens wie eines MOD-Verfahrens oder eines Sol-Gel-Verfahrens verwendet, ein Dünnfilm mit großer Fläche mit guter Steuerbarkeit der Filmdicke und hoher Geschwindigkeit hergestellt werden. Dies verbessert nicht nur die Produktivität in starker Weise, sondern dadurch ist es auch möglich, die Eigenschaften eines ferroelektrischen Dünnfilms dadurch auf extrem einfache Weise zu kontrollieren, dass einfach die Menge des zugeführten Quellengases gesteuert wird. Darüber hinaus zeigt, da der ferroelektrische Dünnfilm in einem Niedertemperaturprozess hergestellt werden kann, der erhaltene ferroelektrische Dünnfilm gute ferroelektrische Eigenschaften, und er zeigt hervorragende Dichte und Ebenheit, die für die Anwendung bei hoch integrierten Bauteilen geeignet sind.

Claims (11)

  1. Ferroelektrischer Dünnfilm aus einem ferroelektrischen Bismuttitanatkristall, wobei das Bi/Ti-Verhältnis im ferroelektrischen Dünnfilm nicht-stöchiometrisch ist und von 0,9 bis 1,22 oder von 1,42 bis 1,5 beträgt.
  2. Ferroelektrischer Dünnfilm nach Anspruch 1, bei dem 1,42 < Bi/Ti ≤ 1,5 gilt.
  3. Ferroelektrischer Dünnfilm nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 mit einer Dicke von 200 nm oder weniger.
  4. Substrat mit einem ferroelektrischen Dünnfilm, mit: – einem Halbleitersubstrat; – einer Pufferschicht aus Titanoxid, die auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist; und – einem ferroelektrischen Dünnfilm gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
  5. Mit einem ferroelektrischen Dünnfilm versehenes Substrat nach Anspruch 4, bei dem zwischen der Pufferschicht und dem ferroelektrischen Dünnfilm eine als Wachstumskeim für den den ferroelektrischen Dünnfilm bildenden ferroelektrischen Kristall dienende Kristallkeimschicht vorhanden ist.
  6. Kondensatorbauteil mit einem Paar von Elektroden und einem zwischen diesen eingefügten ferroelektrischen Dünnfilm gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
  7. Kondensatorbauteil mit einem Substrat, das mit einem ferroelektrischen Dünnfilm gemäß dem Anspruch 4, einer zwischen dem Substrat und der Pufferschicht angeordneten unteren Elektrode und einer auf dem ferroelektrischen Dünnfilm angeordneten oberen Elektrode versehen ist.
  8. Verfahren zum Herstellen eines ferroelektrischen Dünnfilms gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine Bi-Quelle und eine Ti-Quelle in den gasförmigen Zustand gebracht werden und ein ferroelektrischer Dünnfilm aus einem ferroelektrischen Kristall durch ein MOCVD-Verfahren hergestellt wird, wobei das Bi/Ti-Verhältnis im ferroelektrischen Dünnfilm dadurch kontrolliert wird, dass die Menge an in den gasförmigen Zustand versetztem Bi und/oder die Menge von in den gasförmigen Zustand versetztem Ti reguliert werden und die C-Achsenkomponente und die (117)-Komponente der Orien tierung durch Regulieren des Bi/Ti-Verhältnisses von 0,9 bis 1,22 oder von 1,42 bis 1,5 gesteuert werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der ferroelektrische Dünnfilm auf einem Substrat hergestellt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der ferroelektrische Dünnfilm auf einer Pufferschicht aus Titanoxid auf dem Substrat hergestellt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem auf der Pufferschicht eine Kristallkeimschicht durch ein MOCVD-Verfahren bei 450 bis 650°C hergestellt wird und der ferroelektrische Dünnfilm auf der Kristallkeimschicht hergestellt wird.
DE69628129T 1995-12-27 1996-12-24 Dünne ferroelektrische Schicht, mit einer dünnen ferroelektrischen Schicht überdecktes Substrat, Anordnung mit einer Kondensatorstruktur und Verfahren zur Herstellung einer dünnen ferroelektrischen Schicht Expired - Lifetime DE69628129T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35304995 1995-12-27
JP35304995A JP3891603B2 (ja) 1995-12-27 1995-12-27 強誘電体薄膜被覆基板、キャパシタ構造素子、及び強誘電体薄膜被覆基板の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69628129D1 DE69628129D1 (de) 2003-06-18
DE69628129T2 true DE69628129T2 (de) 2004-02-19

Family

ID=18428226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69628129T Expired - Lifetime DE69628129T2 (de) 1995-12-27 1996-12-24 Dünne ferroelektrische Schicht, mit einer dünnen ferroelektrischen Schicht überdecktes Substrat, Anordnung mit einer Kondensatorstruktur und Verfahren zur Herstellung einer dünnen ferroelektrischen Schicht

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6165622A (de)
EP (1) EP0781736B1 (de)
JP (1) JP3891603B2 (de)
DE (1) DE69628129T2 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10182291A (ja) * 1996-12-20 1998-07-07 Sharp Corp 強誘電体薄膜の製造方法、強誘電体薄膜被覆基板及びキャパシタ
JPH10313097A (ja) 1997-05-13 1998-11-24 Sharp Corp 強誘電体薄膜、製造方法及び強誘電体薄膜を含んでなる素子
KR100275121B1 (ko) 1997-12-30 2001-01-15 김영환 강유전체 캐패시터 제조방법
WO2000034550A2 (en) * 1998-12-09 2000-06-15 Infineon Technologies Ag Cvd processes using bi aryl
EP1143501A4 (de) * 1998-12-16 2005-02-02 Tokyo Electron Ltd Verfahren zur herstellung einer dünnschicht
US6451464B1 (en) * 2000-01-03 2002-09-17 Idatech, Llc System and method for early detection of contaminants in a fuel processing system
US6562678B1 (en) * 2000-03-07 2003-05-13 Symetrix Corporation Chemical vapor deposition process for fabricating layered superlattice materials
US6705708B2 (en) * 2001-02-09 2004-03-16 Seiko Espon Corporation Piezoelectric thin-film element, ink-jet head using the same, and method for manufacture thereof
JP4182329B2 (ja) 2001-09-28 2008-11-19 セイコーエプソン株式会社 圧電体薄膜素子およびその製造方法、ならびにこれを用いた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
JP2003258202A (ja) * 2002-02-28 2003-09-12 Nec Electronics Corp 半導体装置の製造方法
JP3894554B2 (ja) * 2002-08-07 2007-03-22 松下電器産業株式会社 容量素子及びその製造方法
KR100570586B1 (ko) * 2002-12-17 2006-04-13 (주)아이블포토닉스 강유전성 단결정 막 구조물 제조 방법
JP4422678B2 (ja) * 2002-12-17 2010-02-24 イブル・フォトニクス・インコーポレイテッド 蒸着法を用いた強誘電性単結晶膜構造物の製造方法
JP4315676B2 (ja) * 2002-12-26 2009-08-19 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 半導体記憶装置およびその製造方法
US20060219655A1 (en) * 2003-08-21 2006-10-05 Yasuo Cho Ferroelectric thin-film production method, voltage-application etching apparatus, ferroelectric crystal thin-film substrate, and ferroelectric crystal wafer
US20060110669A1 (en) * 2004-11-23 2006-05-25 Maty David J Electrophotographic image member
JP4348547B2 (ja) * 2005-04-14 2009-10-21 セイコーエプソン株式会社 ペロブスカイト型酸化物層の製造方法、強誘電体メモリの製造方法および表面波弾性波素子の製造方法
US9876018B2 (en) * 2015-12-03 2018-01-23 Micron Technology, Inc. Ferroelectric capacitor, ferroelectric field effect transistor, and method used in forming an electronic component comprising conductive material and ferroelectric material

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5423285A (en) * 1991-02-25 1995-06-13 Olympus Optical Co., Ltd. Process for fabricating materials for ferroelectric, high dielectric constant, and integrated circuit applications
JPH0524994A (ja) * 1991-07-18 1993-02-02 Olympus Optical Co Ltd 強誘電体素子
WO1994010704A1 (en) * 1992-10-23 1994-05-11 Symetrix Corporation Integrated circuit with layered superlattice material and method of fabricating same
JP3113141B2 (ja) * 1993-12-28 2000-11-27 シャープ株式会社 強誘電体結晶薄膜被覆基板、その製造方法及び強誘電体結晶薄膜被覆基板を用いた強誘電体薄膜デバイス
JP3476932B2 (ja) * 1994-12-06 2003-12-10 シャープ株式会社 強誘電体薄膜及び強誘電体薄膜被覆基板並びに強誘電体薄膜の製造方法
US5780886A (en) * 1996-05-30 1998-07-14 Oki Electric Industry Co., Ltd. Non-volatile semiconductor memory cell and method for production thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09186376A (ja) 1997-07-15
JP3891603B2 (ja) 2007-03-14
EP0781736A3 (de) 1997-09-10
US6165622A (en) 2000-12-26
EP0781736A2 (de) 1997-07-02
DE69628129D1 (de) 2003-06-18
EP0781736B1 (de) 2003-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69633423T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines mit einer dünnen ferroelektrischen Schicht überdeckten Substrats
DE69628129T2 (de) Dünne ferroelektrische Schicht, mit einer dünnen ferroelektrischen Schicht überdecktes Substrat, Anordnung mit einer Kondensatorstruktur und Verfahren zur Herstellung einer dünnen ferroelektrischen Schicht
DE60224379T2 (de) Methode, eine dielektrische Schicht abzuscheiden
DE69632769T2 (de) Verfahren zum Fertigen eines ferroelektrischen Schichtelements und das ferroelektrische Schichtelement sowie das ferroelektrische Speicherelement, die mit Hilfe dieses Verfahrens gefertigt werden
DE69633367T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines in einer Halbleitervorrichtung integrierten Kondensators
Desu et al. Novel fatigue-free layered structure ferroelectric thin films
DE60035311T2 (de) Ferroelektrische Struktur aus Bleigermanat mit mehrschichtiger Elektrode
US5811181A (en) Ferroelectric thin film, ferroelectric thin film covering substrate and manufacturing method of ferroelectric thin film
DE69931276T2 (de) Ferroelektrisches material für verbesserte speicherung und sein herstellungsverfahren
US5821005A (en) Ferroelectrics thin-film coated substrate and manufacture method thereof and nonvolatile memory comprising a ferroelectrics thinfilm coated substrate
US6162293A (en) Method for manufacturing ferroelectric thin film, substrate covered with ferroelectric thin film, and capacitor
US6922351B2 (en) Ferroelectric memory device and method of manufacturing the same
DE10100695B4 (de) Halbleitervorrichtung
EP0676384B1 (de) Perowskithaltiger Verbundwerkstoff, Verfahren zu seiner Herstellung, elektronisches Bauelement und Modul
Hase et al. Difference in microstructure between PZT thin films on Pt/Ti and those on Pt
Klee et al. Structure-property relations in polycrystalline titanate thin films
DE60034616T2 (de) Iridium-Verbundsbarrierestruktur und Verfahren zu deren Herstellung
EP0914677B1 (de) Schichtaufbau mit einer ferroelektrischen schicht und herstellverfahren
EP1138065A1 (de) Verfahren zum herstellen einer strukturierten metalloxidhaltigen schicht
DE60033601T2 (de) Herstellungsmethode für einen ferroelektrischen dünnen Film, einen ferroelektrischen Kondensator und einen ferroelektrischen Speicher
DE60130858T2 (de) Verfahren zur herstellung von keramik
DE10243468A1 (de) Verfahren zum Kristallisieren von Metalloxid-Dielektrikum-Schichten bei niedriger Temperatur
DE69632890T2 (de) Mit einer dünnen ferroelektrischen Schicht überdecktes Substrat, Verfahren zu seiner Herstellung und dieses enthaltendes Kondensatorstrukturelement
WO2000028584A1 (de) Verfahren zum herstellen einer strukturierten metalloxidhaltigen schicht
DE19549129C2 (de) Verfahren zur Ausbildung einer (100)-orientierten PLT Dünnschicht

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition