JP2000077612A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JP2000077612A JP2000077612A JP11187571A JP18757199A JP2000077612A JP 2000077612 A JP2000077612 A JP 2000077612A JP 11187571 A JP11187571 A JP 11187571A JP 18757199 A JP18757199 A JP 18757199A JP 2000077612 A JP2000077612 A JP 2000077612A
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- JP
- Japan
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- electrode
- film
- dielectric
- platinum
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- Pending
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- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】誘電体が２つの電極によって挟まれた構造を有
する誘電体素子において、製造過程における熱処理工程
あるいは経時変化による前記電極と前記誘電体との界面
に発生する応力を緩和し、素子の信頼性を向上させる。 【構成】前記誘電体を構成する物質と前記電極を構成す
る物質との組成比が、０対１から１対０まで連続的に変
化することを特徴とする。 【効果】誘電体と電極との界面の応力が緩和されるた
め、、前記応力に起因する膜の密着性、膜疲労特性、分
極保持特性の劣化を防ぎ、信頼性を向上させる。
する誘電体素子において、製造過程における熱処理工程
あるいは経時変化による前記電極と前記誘電体との界面
に発生する応力を緩和し、素子の信頼性を向上させる。 【構成】前記誘電体を構成する物質と前記電極を構成す
る物質との組成比が、０対１から１対０まで連続的に変
化することを特徴とする。 【効果】誘電体と電極との界面の応力が緩和されるた
め、、前記応力に起因する膜の密着性、膜疲労特性、分
極保持特性の劣化を防ぎ、信頼性を向上させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘電体素子あるいは誘電
体素子の構造に関する。
体素子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】誘電体が２つの電極によって挟まれた構
造を有する誘電体装置において、小面積の大容量誘電素
子、あるいは強誘電性容量素子を得るために、従来は例
えばジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス
（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ）、１９９１年、第７０巻、
第１号、３８２頁〜３８８頁に記載されていたように、
前記電極材料として白金（Pt）、誘電体材料としては強
誘電体であるＰＺＴ（Pb(ZrxTi1-x)O3）を用いていた。
造を有する誘電体装置において、小面積の大容量誘電素
子、あるいは強誘電性容量素子を得るために、従来は例
えばジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス
（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ）、１９９１年、第７０巻、
第１号、３８２頁〜３８８頁に記載されていたように、
前記電極材料として白金（Pt）、誘電体材料としては強
誘電体であるＰＺＴ（Pb(ZrxTi1-x)O3）を用いていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、製造工
程における熱処理あるいは経時変化によって、ＰＺＴと
電極との界面で膜はがれを起こしたり、また、ＰＺＴと
電極界面での応力により膜疲労特性や分極保持特性を劣
化させるため、信頼性に悪影響を及ぼしていた。そこで
本発明はこのような問題を解決するもので、誘電体と電
極との界面の応力に起因する、膜の密着性、膜疲労特
性、分極保持特性の劣化を防ぎ、信頼性を向上させるも
のである。
程における熱処理あるいは経時変化によって、ＰＺＴと
電極との界面で膜はがれを起こしたり、また、ＰＺＴと
電極界面での応力により膜疲労特性や分極保持特性を劣
化させるため、信頼性に悪影響を及ぼしていた。そこで
本発明はこのような問題を解決するもので、誘電体と電
極との界面の応力に起因する、膜の密着性、膜疲労特
性、分極保持特性の劣化を防ぎ、信頼性を向上させるも
のである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明における誘電体素
子は、誘電体が２つの電極によって挟まれた構造を有す
る誘電体素子において、前記誘電体と前記２つの電極の
うち少なくとも一方との接触する領域における、前記誘
電体を構成する物質と前記電極を構成する物質との組成
比が、０対１から１対０まで連続的に変化することを特
徴とする。
子は、誘電体が２つの電極によって挟まれた構造を有す
る誘電体素子において、前記誘電体と前記２つの電極の
うち少なくとも一方との接触する領域における、前記誘
電体を構成する物質と前記電極を構成する物質との組成
比が、０対１から１対０まで連続的に変化することを特
徴とする。
【０００５】
【作用】本発明の誘電体素子の構成によれば、前記誘電
体素子の製造過程における熱処理工程あるいは経時変化
による、誘電体と電極との界面の応力が緩和され、前記
応力に起因する膜の密着性、膜疲労特性、分極保持特性
の劣化を防ぎ、信頼性を向上させるものである。
体素子の製造過程における熱処理工程あるいは経時変化
による、誘電体と電極との界面の応力が緩和され、前記
応力に起因する膜の密着性、膜疲労特性、分極保持特性
の劣化を防ぎ、信頼性を向上させるものである。
【０００６】
【実施例】本実施例においては、半導体基板上に本発明
の趣旨による薄膜容量素子を形成した場合について説明
する。
の趣旨による薄膜容量素子を形成した場合について説明
する。
【０００７】図１は本発明による誘電体素子の一実施例
を、製造工程順に説明したものである。
を、製造工程順に説明したものである。
【０００８】まず、シリコン基板１０１の表面を酸化し
て二酸化シリコンの絶縁層１０２を形成し、容量素子の
下地とする。その上に、絶縁膜１０２と容量素子の電極
との密着強化膜１０３として、チタンを例えばスパッタ
法により５００Å形成する。（図１（ａ）） 次に、例えば電極材料として白金、誘電体材料としてＰ
ＺＴのターゲットを用いたマルチターゲット・スパッタ
法により、容量素子の一方の電極１０４（以下下部電極
とする）と誘電体膜１０６を形成する。この時図２
（ａ）に示すように、白金ターゲットにかけるＲＦパワ
ー２０１とＰＺＴターゲットにかけるＲＦパワー２０２
を変化させれば、下部電極１０４と誘電体膜１０６との
間に、下部電極１０４を構成する白金と誘電体膜１０６
を構成するＰＺＴとの比が連続的に変化する領域（以下
これを組成遷移領域とする）１０５が形成される。本実
施例においては、例えば下部電極１０４を３０００Å、
組成遷移領域１０５を約８００Å、誘電体膜１０６を３
０００Åとする。（図１（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）） 最後に、容量素子の残る一方の電極１０７（以下上部電
極とする）として、例えば白金を通常のスパッタ法によ
り３０００Å形成し、所定のパターンを形成して本実施
例の構造を得る。（図１（ｅ）） 本実施例における誘電体素子は誘電体膜として強誘電体
であるＰＺＴを使用しているため、圧電素子あるいは焦
電素子としても利用できる。
て二酸化シリコンの絶縁層１０２を形成し、容量素子の
下地とする。その上に、絶縁膜１０２と容量素子の電極
との密着強化膜１０３として、チタンを例えばスパッタ
法により５００Å形成する。（図１（ａ）） 次に、例えば電極材料として白金、誘電体材料としてＰ
ＺＴのターゲットを用いたマルチターゲット・スパッタ
法により、容量素子の一方の電極１０４（以下下部電極
とする）と誘電体膜１０６を形成する。この時図２
（ａ）に示すように、白金ターゲットにかけるＲＦパワ
ー２０１とＰＺＴターゲットにかけるＲＦパワー２０２
を変化させれば、下部電極１０４と誘電体膜１０６との
間に、下部電極１０４を構成する白金と誘電体膜１０６
を構成するＰＺＴとの比が連続的に変化する領域（以下
これを組成遷移領域とする）１０５が形成される。本実
施例においては、例えば下部電極１０４を３０００Å、
組成遷移領域１０５を約８００Å、誘電体膜１０６を３
０００Åとする。（図１（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）） 最後に、容量素子の残る一方の電極１０７（以下上部電
極とする）として、例えば白金を通常のスパッタ法によ
り３０００Å形成し、所定のパターンを形成して本実施
例の構造を得る。（図１（ｅ）） 本実施例における誘電体素子は誘電体膜として強誘電体
であるＰＺＴを使用しているため、圧電素子あるいは焦
電素子としても利用できる。
【０００９】なお、本実施例においては誘電体膜１０６
と下部電極１０４との間にのみ組成遷移領域１０５を形
成したが、マルチターゲット・スパッタ法を用いて、上
部電極１０７形成時に、図２（ｂ）に示すように白金タ
ーゲットにかけるＲＦパワー２０１とＰＺＴターゲット
にかけるＲＦパワー２０２を変化させれば、誘電体膜１
０６と上部電極１０７との間にも組成遷移領域を形成す
ることができる。
と下部電極１０４との間にのみ組成遷移領域１０５を形
成したが、マルチターゲット・スパッタ法を用いて、上
部電極１０７形成時に、図２（ｂ）に示すように白金タ
ーゲットにかけるＲＦパワー２０１とＰＺＴターゲット
にかけるＲＦパワー２０２を変化させれば、誘電体膜１
０６と上部電極１０７との間にも組成遷移領域を形成す
ることができる。
【００１０】なお、本実施例においては、誘電体膜とし
てＰＺＴを使用したが、酸化タンタル（Ta2O5）を用い
た場合でも、また、他にも金属酸化物誘電体としてペロ
ブスカイト型の結晶構造を持つ、チタン酸バリウム（Ba
TiO3）、チタン酸鉛（PbTiO3）、ジルコン酸鉛（PbZr
O3）、ランタン含有のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺ
Ｔ）、チタン酸ストロンチウム（SrTiO3）等でもよい。
てＰＺＴを使用したが、酸化タンタル（Ta2O5）を用い
た場合でも、また、他にも金属酸化物誘電体としてペロ
ブスカイト型の結晶構造を持つ、チタン酸バリウム（Ba
TiO3）、チタン酸鉛（PbTiO3）、ジルコン酸鉛（PbZr
O3）、ランタン含有のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺ
Ｔ）、チタン酸ストロンチウム（SrTiO3）等でもよい。
【００１１】また、本実施例においては電極材料として
白金を用いたが、他にも白金族元素の、パラジウム（P
d）、イリジウム（Ir）、ロジウム（Rh）、オスミウム
（Os）、ルテニウム（Ru）やその合金、あるいは導電性
をもつ酸化ルテニウム（RuO2）等の化合物でもよい。
白金を用いたが、他にも白金族元素の、パラジウム（P
d）、イリジウム（Ir）、ロジウム（Rh）、オスミウム
（Os）、ルテニウム（Ru）やその合金、あるいは導電性
をもつ酸化ルテニウム（RuO2）等の化合物でもよい。
【００１２】また、本実施例においては本発明の趣旨に
よる組成遷移領域の形成方法として、マルチターゲット
・スパッタ法を用いたが、他にも分子線エピタキシー法
（ＭＢＥ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）等が利用でき
る。
よる組成遷移領域の形成方法として、マルチターゲット
・スパッタ法を用いたが、他にも分子線エピタキシー法
（ＭＢＥ）、化学気相成長法（ＣＶＤ）等が利用でき
る。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の誘電体素子
の構成によれば、前記誘電体素子の製造過程における熱
処理工程あるいは経時変化による、誘電体と電極との界
面の応力が緩和されるため、、前記応力に起因する膜の
密着性、膜疲労特性、分極保持特性の劣化を防ぎ、信頼
性を向上させることができた。
の構成によれば、前記誘電体素子の製造過程における熱
処理工程あるいは経時変化による、誘電体と電極との界
面の応力が緩和されるため、、前記応力に起因する膜の
密着性、膜疲労特性、分極保持特性の劣化を防ぎ、信頼
性を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における一実施例の工程断面図。
【図２】本発明における一実施例の組成遷移領域形成時
の、マルチターゲット・スパッタにおけるターゲットに
印加するＲＦパワーを示した図。
の、マルチターゲット・スパッタにおけるターゲットに
印加するＲＦパワーを示した図。
１０１ シリコン半導体基板 １０２ 絶縁膜 １０３ 密着強化膜 １０４ 下部電極 １０５ 組成遷移領域 １０６ 誘電体膜 １０７ 上部電極 ２０１ 白金ターゲットに印加するＲＦパワー ２０２ ＰＺＴターゲットに印加するＲＦパワー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月２日（１９９９．８．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 半導体装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明における半導体装
置は、電極及び誘電体膜からなるキャパシタを有する半
導体装置であって、前記電極には白金属元素を含む化合
物が用いられてなることを特徴とする。また、本発明に
おける他の半導体装置は、電極及び誘電体膜からなるキ
ャパシタを有する半導体装置であって、前記電極には白
金属元素を含む酸化物が用いられてなることを特徴とす
る。また、前記電極は、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）で
ある事を特徴とする。
置は、電極及び誘電体膜からなるキャパシタを有する半
導体装置であって、前記電極には白金属元素を含む化合
物が用いられてなることを特徴とする。また、本発明に
おける他の半導体装置は、電極及び誘電体膜からなるキ
ャパシタを有する半導体装置であって、前記電極には白
金属元素を含む酸化物が用いられてなることを特徴とす
る。また、前記電極は、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2）で
ある事を特徴とする。
Claims (3)
- 【請求項１】 誘電体が２つの電極によって挟まれた構
造を有する誘電体素子において、前記誘電体と前記２つ
の電極のうち少なくとも一方との接触する領域におけ
る、前記誘電体を構成する物質と前記電極を構成する物
質との組成比が、０対１から１対０まで連続的に変化す
ることを特徴とする誘電体素子。 - 【請求項２】 前記誘電体がペロブスカイト型の結晶構
造を有する、金属酸化物誘電体であることを特徴とす
る、請求項１記載の誘電体素子。 - 【請求項３】 前記電極が、白金族元素のうち１もしく
は２種類以上を主成分とすることを特徴とする、請求項
１記載の誘電体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11187571A JP2000077612A (ja) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11187571A JP2000077612A (ja) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | 半導体装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4175378A Division JPH0620866A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 誘電体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077612A true JP2000077612A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=16208437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11187571A Pending JP2000077612A (ja) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000077612A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008258535A (ja) * | 2007-04-09 | 2008-10-23 | Choshu Industry Co Ltd | 積層型コンデンサの製造方法 |
-
1999
- 1999-07-01 JP JP11187571A patent/JP2000077612A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008258535A (ja) * | 2007-04-09 | 2008-10-23 | Choshu Industry Co Ltd | 積層型コンデンサの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030701 |