JP2000232206A - 強誘電体メモリ - Google Patents
強誘電体メモリInfo
- Publication number
- JP2000232206A JP2000232206A JP11031068A JP3106899A JP2000232206A JP 2000232206 A JP2000232206 A JP 2000232206A JP 11031068 A JP11031068 A JP 11031068A JP 3106899 A JP3106899 A JP 3106899A JP 2000232206 A JP2000232206 A JP 2000232206A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- electrode layer
- tacr
- ferroelectric
- alloy thin
- 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.)
- Pending
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229910004525 TaCr Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 14
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 32
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 229910001924 platinum group oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VNSWULZVUKFJHK-UHFFFAOYSA-N [Sr].[Bi] Chemical compound [Sr].[Bi] VNSWULZVUKFJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006386 memory function Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い耐酸化性を有してあり、安価で加工性に
優れた電極材料を実現する。 【解決手段】 Ｓｉ基板１０の表面に、ＳｉＯ2 膜１２
が熱酸化処理によって形成されている。このＳｉ基板上
に下部電極層１４、強誘電体層１６および上部電極層１
８が順次に積層してキャパシタ構造２０が形成されてい
る。強誘電体層は、材料としてチタン酸ジルコン酸鉛を
用いている。下部電極層および上部電極層としてそれぞ
れＴａＣｒ合金薄膜を用いている。好ましくは、ＴａＣ
ｒ合金薄膜がＴａＣｒ2 からなると良い。
優れた電極材料を実現する。 【解決手段】 Ｓｉ基板１０の表面に、ＳｉＯ2 膜１２
が熱酸化処理によって形成されている。このＳｉ基板上
に下部電極層１４、強誘電体層１６および上部電極層１
８が順次に積層してキャパシタ構造２０が形成されてい
る。強誘電体層は、材料としてチタン酸ジルコン酸鉛を
用いている。下部電極層および上部電極層としてそれぞ
れＴａＣｒ合金薄膜を用いている。好ましくは、ＴａＣ
ｒ合金薄膜がＴａＣｒ2 からなると良い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、強誘電体メモリ
に用いられる電極材料、特に、高い耐酸化性を有し、安
価で加工性に優れた電極材料に関する。
に用いられる電極材料、特に、高い耐酸化性を有し、安
価で加工性に優れた電極材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】パーソナルコンピュータに搭載されるＩ
Ｃメモリの大容量化が進み、卓上で大きなプログラムを
高速で処理することができるようになってきた。しか
し、ＩＣメモリに記憶させた情報は、電源スイッチを切
ってしまうと消失してしまい、また、初めから立ち上げ
る必要がある。これを一挙に解決するのが高密度な不揮
発性ＩＣメモリであり、その本命が強誘電体メモリであ
ると言われている。
Ｃメモリの大容量化が進み、卓上で大きなプログラムを
高速で処理することができるようになってきた。しか
し、ＩＣメモリに記憶させた情報は、電源スイッチを切
ってしまうと消失してしまい、また、初めから立ち上げ
る必要がある。これを一挙に解決するのが高密度な不揮
発性ＩＣメモリであり、その本命が強誘電体メモリであ
ると言われている。
【０００３】強誘電体メモリは、現在最も広く使われて
いるＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）のキャ
パシタ部分を強誘電体薄膜で置き換えたものである。こ
のメモリは、強誘電体の分極反転とそのヒステリシス特
性とを利用したものであり、高速および低消費電力で動
作し、しかも高繰返し特性を有した不揮発性のＩＣメモ
リである。
いるＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）のキャ
パシタ部分を強誘電体薄膜で置き換えたものである。こ
のメモリは、強誘電体の分極反転とそのヒステリシス特
性とを利用したものであり、高速および低消費電力で動
作し、しかも高繰返し特性を有した不揮発性のＩＣメモ
リである。
【０００４】ところで、強誘電体薄膜材料を強誘電体メ
モリに応用する場合は、薄膜を単独で使用することはな
く、必ず上部電極と下部電極との間に挟まれたサンドイ
ッチ構造の容量の形で用いられる。すなわち、強誘電体
容量は、電極／強誘電体／電極の複合系として考えなく
てはならない。従って、高性能な強誘電体メモリの実現
には、強誘電体材料はもちろん、高性能な電極材料の開
発も重要である。特に、強誘電性を発現するための酸素
雰囲気中の高温熱処理に耐えられる電極材料を開発する
必要がある。このような材料の中で取扱いやすい材料
は、白金族およびその酸化物であり、強誘電体の特性も
多くの場合は最も良好である。白金族金属にはＰｔ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、ＯｓおよびＩｒがあり、このうちのＰ
ｔおよびＩｒと、ＲｕＯ2 およびＩｒＯ2 とが電極材料
として多用されている（例えば、文献１『「強誘電体メ
モリ」，ｐｐ．８６−８８，（株）サイエンスフォーラ
ム発行』および文献２『「消えないＩＣメモリ−ＦＲＡ
Ｍのすべて」，ｐｐ．５０−５８，（株）工業調査会発
行』）。
モリに応用する場合は、薄膜を単独で使用することはな
く、必ず上部電極と下部電極との間に挟まれたサンドイ
ッチ構造の容量の形で用いられる。すなわち、強誘電体
容量は、電極／強誘電体／電極の複合系として考えなく
てはならない。従って、高性能な強誘電体メモリの実現
には、強誘電体材料はもちろん、高性能な電極材料の開
発も重要である。特に、強誘電性を発現するための酸素
雰囲気中の高温熱処理に耐えられる電極材料を開発する
必要がある。このような材料の中で取扱いやすい材料
は、白金族およびその酸化物であり、強誘電体の特性も
多くの場合は最も良好である。白金族金属にはＰｔ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、ＯｓおよびＩｒがあり、このうちのＰ
ｔおよびＩｒと、ＲｕＯ2 およびＩｒＯ2 とが電極材料
として多用されている（例えば、文献１『「強誘電体メ
モリ」，ｐｐ．８６−８８，（株）サイエンスフォーラ
ム発行』および文献２『「消えないＩＣメモリ−ＦＲＡ
Ｍのすべて」，ｐｐ．５０−５８，（株）工業調査会発
行』）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
白金族金属を用いた電極材料には、以下のような問題点
がある。
白金族金属を用いた電極材料には、以下のような問題点
がある。
【０００６】Ｐｔは、単体の強酸や強アルカリには侵さ
れず、酸素中や大気中での高温熱処理でも酸化されるこ
とはなく、強誘電体メモリの電極材料として優れた特性
を有している。但し、Ｓｉあるいは強誘電体材料の構成
元素であるＰｂ、Ｂｉ、Ｓｒと４００℃〜７００℃程度
の温度で反応してしまう。また、結晶粒が柱状構造とな
るために下地層へ酸素が拡散しやすいといった問題があ
る。
れず、酸素中や大気中での高温熱処理でも酸化されるこ
とはなく、強誘電体メモリの電極材料として優れた特性
を有している。但し、Ｓｉあるいは強誘電体材料の構成
元素であるＰｂ、Ｂｉ、Ｓｒと４００℃〜７００℃程度
の温度で反応してしまう。また、結晶粒が柱状構造とな
るために下地層へ酸素が拡散しやすいといった問題があ
る。
【０００７】また、一般に、ＲｕＯ2 およびＩｒＯ2 と
いった白金族酸化物は他の金属と反応を起こさないた
め、基板や強誘電体材料や層間絶縁膜等との結合力が極
めて弱く、何らかの接着層が必要である。もちろん、こ
の接着層も、強誘電体の結晶化温度まで安定であり、し
かも特に酸素に対するバリア性を有する必要がある。通
常、これらの白金族酸化物はＰｔやＩｒ等の白金族金属
と組み合わせて使用される。従って、多層化により、電
極層の構造が複雑になってしまう。
いった白金族酸化物は他の金属と反応を起こさないた
め、基板や強誘電体材料や層間絶縁膜等との結合力が極
めて弱く、何らかの接着層が必要である。もちろん、こ
の接着層も、強誘電体の結晶化温度まで安定であり、し
かも特に酸素に対するバリア性を有する必要がある。通
常、これらの白金族酸化物はＰｔやＩｒ等の白金族金属
と組み合わせて使用される。従って、多層化により、電
極層の構造が複雑になってしまう。
【０００８】さらに、白金族金属は、耐熱性が高く化学
的反応性が乏しいため、化学的な反応のみによるエッチ
ングを用いた微細加工は一般的に困難である。そして、
これら白金族材料は非常に高額であるため、デバイスコ
ストが高くなってしまう。
的反応性が乏しいため、化学的な反応のみによるエッチ
ングを用いた微細加工は一般的に困難である。そして、
これら白金族材料は非常に高額であるため、デバイスコ
ストが高くなってしまう。
【０００９】従って、従来より、高い耐酸化性を有して
あり、安価で加工性に優れた電極材料を用いた強誘電体
メモリの出現が望まれていた。
あり、安価で加工性に優れた電極材料を用いた強誘電体
メモリの出現が望まれていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明の強誘
電体メモリによれば、基板上に下部電極層、強誘電体層
および上部電極層が順次積層したキャパシタ構造を具え
る強誘電体メモリにおいて、下部電極層および上部電極
層としてＴａＣｒ合金薄膜を用いていることを特徴とす
る。
電体メモリによれば、基板上に下部電極層、強誘電体層
および上部電極層が順次積層したキャパシタ構造を具え
る強誘電体メモリにおいて、下部電極層および上部電極
層としてＴａＣｒ合金薄膜を用いていることを特徴とす
る。
【００１１】この発明の強誘電体メモリにおいて、好ま
しくは、ＴａＣｒ合金薄膜中のＣｒに対するＴａの含有
率が５原子％以上および６０原子％以下の範囲であると
良い。
しくは、ＴａＣｒ合金薄膜中のＣｒに対するＴａの含有
率が５原子％以上および６０原子％以下の範囲であると
良い。
【００１２】また、この発明の強誘電体メモリにおい
て、好ましくは、ＴａＣｒ合金薄膜は、ＴａとＣｒとの
金属間化合物であるＴａＣｒ2 からなると良い。
て、好ましくは、ＴａＣｒ合金薄膜は、ＴａとＣｒとの
金属間化合物であるＴａＣｒ2 からなると良い。
【００１３】このようなＴａＣｒ合金膜は、例えば６５
０℃以上の高温下における酸素雰囲気中での熱処理に対
して高い耐酸化性を有しており、しかも反応性イオンエ
ッチング法による微細加工が可能である。もちろん、Ｔ
ａおよびＣｒは従来の電極材料である白金族材料に比較
して安価であり、デバイスコストを低減することも可能
になる。
０℃以上の高温下における酸素雰囲気中での熱処理に対
して高い耐酸化性を有しており、しかも反応性イオンエ
ッチング法による微細加工が可能である。もちろん、Ｔ
ａおよびＣｒは従来の電極材料である白金族材料に比較
して安価であり、デバイスコストを低減することも可能
になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明が理解
できる程度に形状、大きさおよび配置関係を概略的に示
しているに過ぎない。また、以下に記載される数値等の
条件や材料等は単なる一例に過ぎない。従って、この発
明は、この実施の形態に何ら限定されることがない。
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明が理解
できる程度に形状、大きさおよび配置関係を概略的に示
しているに過ぎない。また、以下に記載される数値等の
条件や材料等は単なる一例に過ぎない。従って、この発
明は、この実施の形態に何ら限定されることがない。
【００１５】図１は、この実施の形態の強誘電体メモリ
の構成を示す断面図である。Ｓｉ基板１０の表面には、
１．０μｍ程度の厚さのシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）
１２が熱酸化処理によって形成されている。強誘電体メ
モリは、このＳｉ基板１０上に下部電極層１４、強誘電
体層１６および上部電極層１８が順次積層したキャパシ
タ構造２０を具えている。強誘電体層１６は、材料とし
てチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ0.4 Ｔｉ0.6 ）Ｏ
3 、以下、ＰＺＴと略称する。）を用い、ゾルゲル法に
より形成された層である。また、下部電極層１４および
上部電極層１８としてそれぞれＴａＣｒ合金薄膜を用い
ている。
の構成を示す断面図である。Ｓｉ基板１０の表面には、
１．０μｍ程度の厚さのシリコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）
１２が熱酸化処理によって形成されている。強誘電体メ
モリは、このＳｉ基板１０上に下部電極層１４、強誘電
体層１６および上部電極層１８が順次積層したキャパシ
タ構造２０を具えている。強誘電体層１６は、材料とし
てチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ0.4 Ｔｉ0.6 ）Ｏ
3 、以下、ＰＺＴと略称する。）を用い、ゾルゲル法に
より形成された層である。また、下部電極層１４および
上部電極層１８としてそれぞれＴａＣｒ合金薄膜を用い
ている。
【００１６】この強誘電体メモリの製造方法につき、図
２を参照して説明する。図２は、強誘電体メモリの製造
工程を示す断面図である。
２を参照して説明する。図２は、強誘電体メモリの製造
工程を示す断面図である。
【００１７】先ず、Ｓｉ基板１０に対して熱処理を施
し、ＳｉＯ2 膜１２を形成する（図２（Ａ））。次に、
ＳｉＯ2 膜１２の上面に、スパッタ法によりＴａＣｒ合
金薄膜１４ａを成膜する（図２（Ｂ））。次に、ＴａＣ
ｒ合金薄膜１４ａの上面にスピンコート法によりＰＺＴ
溶液を塗布する。続いて、塗布したＰＺＴ溶液に対し、
６５０℃の温度の酸素雰囲気中で１時間の熱処理を行
い、ＰＺＴ層１６ａを形成する（図２（Ｃ））。次に、
ＰＺＴ層１６ａの上面に、スパッタ法によりＴａＣｒ合
金薄膜１８ａを成膜する（図２（Ｄ））。次に、ＰＺＴ
層１６ａに対し、６５０℃の温度の酸素雰囲気中で１時
間の熱処理を行い、ＰＺＴ層１６ｂを形成する（図２
（Ｅ））。２回の熱処理によって、ＰＺＴ層に強誘電性
が発現する。最後に、反応性イオンエッチング法によ
り、ＴａＣｒ合金薄膜１４ａ、ＰＺＴ層１６ｂおよびＴ
ａＣｒ合金薄膜１８ａの加工を行い、下部電極層１４、
強誘電体層１６および上部電極層１８から構成されるキ
ャパシタ構造２０を形成する（図２（Ｆ））。
し、ＳｉＯ2 膜１２を形成する（図２（Ａ））。次に、
ＳｉＯ2 膜１２の上面に、スパッタ法によりＴａＣｒ合
金薄膜１４ａを成膜する（図２（Ｂ））。次に、ＴａＣ
ｒ合金薄膜１４ａの上面にスピンコート法によりＰＺＴ
溶液を塗布する。続いて、塗布したＰＺＴ溶液に対し、
６５０℃の温度の酸素雰囲気中で１時間の熱処理を行
い、ＰＺＴ層１６ａを形成する（図２（Ｃ））。次に、
ＰＺＴ層１６ａの上面に、スパッタ法によりＴａＣｒ合
金薄膜１８ａを成膜する（図２（Ｄ））。次に、ＰＺＴ
層１６ａに対し、６５０℃の温度の酸素雰囲気中で１時
間の熱処理を行い、ＰＺＴ層１６ｂを形成する（図２
（Ｅ））。２回の熱処理によって、ＰＺＴ層に強誘電性
が発現する。最後に、反応性イオンエッチング法によ
り、ＴａＣｒ合金薄膜１４ａ、ＰＺＴ層１６ｂおよびＴ
ａＣｒ合金薄膜１８ａの加工を行い、下部電極層１４、
強誘電体層１６および上部電極層１８から構成されるキ
ャパシタ構造２０を形成する（図２（Ｆ））。
【００１８】上述したように、６５０℃の高温度で熱処
理を施す必要があるため、下部電極層１４および上部電
極層１８の材料にはこのような高温環境下でも絶縁化し
ない高い耐酸化性が要求される。この実施の形態では、
電極材料としてＴａおよびＣｒの合金を使用している
が、この材料は上記要求にかなうものである。以下、Ｔ
ａＣｒ合金の特性につき説明する。
理を施す必要があるため、下部電極層１４および上部電
極層１８の材料にはこのような高温環境下でも絶縁化し
ない高い耐酸化性が要求される。この実施の形態では、
電極材料としてＴａおよびＣｒの合金を使用している
が、この材料は上記要求にかなうものである。以下、Ｔ
ａＣｒ合金の特性につき説明する。
【００１９】ここでは、試料として、ＴａおよびＣｒの
組成比がＴａ：Ｃｒ＝３４：６６となるＴａＣｒ合金薄
膜をスパッタ法により作成した。図３は、このＴａＣｒ
合金薄膜のＸ線回折パタンを示すグラフである。図中、
横軸に２θ（θは回折角）をｄｅｇｒｅｅ（ｄｅｇ．と
略称する。）単位で取り、３０．０ｄｅｇ．から５０．
０ｄｅｇ．の範囲を１ｄｅｇ．ごとに目盛って示す。ま
た、図中、縦軸にＸ線回折強度を任意単位（ａ．ｕ．）
で取り、０から２５００の範囲を１００ごとに目盛って
示す。図３に示すように、Ｓｉ基板（Ｓｉ−Ｓｕｂ．）
のＳｉに対応するピークの他に、ＴａとＣｒとの金属間
化合物であるＴａＣｒ2 に対応する回折ピークが確認で
きる。
組成比がＴａ：Ｃｒ＝３４：６６となるＴａＣｒ合金薄
膜をスパッタ法により作成した。図３は、このＴａＣｒ
合金薄膜のＸ線回折パタンを示すグラフである。図中、
横軸に２θ（θは回折角）をｄｅｇｒｅｅ（ｄｅｇ．と
略称する。）単位で取り、３０．０ｄｅｇ．から５０．
０ｄｅｇ．の範囲を１ｄｅｇ．ごとに目盛って示す。ま
た、図中、縦軸にＸ線回折強度を任意単位（ａ．ｕ．）
で取り、０から２５００の範囲を１００ごとに目盛って
示す。図３に示すように、Ｓｉ基板（Ｓｉ−Ｓｕｂ．）
のＳｉに対応するピークの他に、ＴａとＣｒとの金属間
化合物であるＴａＣｒ2 に対応する回折ピークが確認で
きる。
【００２０】次に、ＴａＣｒ合金薄膜の酸素雰囲気中で
の熱処理による比抵抗の変化を調べた。図４は、酸素中
熱処理による比抵抗の変化を示すグラフである。図中、
横軸に熱処理温度を℃単位で取り、未熱処理状態から８
００℃までの温度範囲を示してある。また、図中、縦軸
に比抵抗ρをμΩｃｍ単位で取り、１０1 μΩｃｍから
１０3 μΩｃｍの範囲を対数表示で示してある。比抵抗
の測定は、各熱処理温度で１時間保持した後に行うよう
にする。比較のため、ＴａＣｒ合金薄膜の他に、Ｔａ薄
膜およびＣｒ薄膜についても測定を行う。各薄膜の厚さ
は全て２００ｎｍに統一してある。図中、ＴａＣｒ合金
薄膜、Ｔａ薄膜およびＣｒ薄膜の測定結果をそれぞれ黒
丸印、白丸印および白四角印で示してある。また、Ｔａ
Ｃｒ合金薄膜、Ｔａ薄膜およびＣｒ薄膜の測定結果をそ
れぞれ曲線ａ、ｂおよびｃにより結んで示してある。
の熱処理による比抵抗の変化を調べた。図４は、酸素中
熱処理による比抵抗の変化を示すグラフである。図中、
横軸に熱処理温度を℃単位で取り、未熱処理状態から８
００℃までの温度範囲を示してある。また、図中、縦軸
に比抵抗ρをμΩｃｍ単位で取り、１０1 μΩｃｍから
１０3 μΩｃｍの範囲を対数表示で示してある。比抵抗
の測定は、各熱処理温度で１時間保持した後に行うよう
にする。比較のため、ＴａＣｒ合金薄膜の他に、Ｔａ薄
膜およびＣｒ薄膜についても測定を行う。各薄膜の厚さ
は全て２００ｎｍに統一してある。図中、ＴａＣｒ合金
薄膜、Ｔａ薄膜およびＣｒ薄膜の測定結果をそれぞれ黒
丸印、白丸印および白四角印で示してある。また、Ｔａ
Ｃｒ合金薄膜、Ｔａ薄膜およびＣｒ薄膜の測定結果をそ
れぞれ曲線ａ、ｂおよびｃにより結んで示してある。
【００２１】成膜直後の未熱処理状態では、ＴａＣｒ合
金薄膜、Ｔａ薄膜およびＣｒ薄膜の比抵抗は、それぞれ
４７．６μΩｃｍ、１８５μΩｃｍおよび２８．４μΩ
ｃｍである。各薄膜の比抵抗はある温度で急激に上昇す
る。図４に示すように、Ｔａ薄膜およびＣｒ薄膜の耐熱
温度は、それぞれ４５０℃および６５０℃である。Ｔａ
薄膜はもちろん、Ｃｒ薄膜も実際の素子作製プロセスで
のマージンを考慮すると、電極材料への利用は困難であ
ると考えられる。これに対して、ＴａＣｒ合金薄膜は、
７２０℃の熱処理温度でも絶縁化しておらず、電極材料
として利用可能である。
金薄膜、Ｔａ薄膜およびＣｒ薄膜の比抵抗は、それぞれ
４７．６μΩｃｍ、１８５μΩｃｍおよび２８．４μΩ
ｃｍである。各薄膜の比抵抗はある温度で急激に上昇す
る。図４に示すように、Ｔａ薄膜およびＣｒ薄膜の耐熱
温度は、それぞれ４５０℃および６５０℃である。Ｔａ
薄膜はもちろん、Ｃｒ薄膜も実際の素子作製プロセスで
のマージンを考慮すると、電極材料への利用は困難であ
ると考えられる。これに対して、ＴａＣｒ合金薄膜は、
７２０℃の熱処理温度でも絶縁化しておらず、電極材料
として利用可能である。
【００２２】次に、熱処理により比抵抗が成膜直後の１
０倍になるときの温度を臨界温度とし、この臨界温度の
Ｔａ組成比依存性を調べた。図５は、臨界温度のＴａ組
成比依存性を示すグラフである。図中、横軸にＴａ組成
比を原子％（ａｔｍ．％）単位で取り、１００ａｔｍ．
％から０ａｔｍ．％の範囲を５ａｔｍ．％ごとに目盛っ
て示す。また、図中、縦軸に臨界温度を℃単位で取り、
４００℃から８００℃の範囲を５０℃ごとに目盛って示
す。
０倍になるときの温度を臨界温度とし、この臨界温度の
Ｔａ組成比依存性を調べた。図５は、臨界温度のＴａ組
成比依存性を示すグラフである。図中、横軸にＴａ組成
比を原子％（ａｔｍ．％）単位で取り、１００ａｔｍ．
％から０ａｔｍ．％の範囲を５ａｔｍ．％ごとに目盛っ
て示す。また、図中、縦軸に臨界温度を℃単位で取り、
４００℃から８００℃の範囲を５０℃ごとに目盛って示
す。
【００２３】図５に示すように、ＴａＣｒ合金薄膜中の
Ｃｒに対するＴａの含有率が５原子％以上および６０原
子％以下の範囲では、臨界温度が６５０℃より大きい。
そして、ＴａＣｒ2 に対応する組成比近傍（Ｔａ：Ｃｒ
＝１：２）において臨界温度が最も大きくなっている。
実際に、図１に示した強誘電体メモリの下部電極層１４
および上部電極層１８にＴａＣｒ2 薄膜を用いたとこ
ろ、不揮発性のメモリ機能を確認することができた。
Ｃｒに対するＴａの含有率が５原子％以上および６０原
子％以下の範囲では、臨界温度が６５０℃より大きい。
そして、ＴａＣｒ2 に対応する組成比近傍（Ｔａ：Ｃｒ
＝１：２）において臨界温度が最も大きくなっている。
実際に、図１に示した強誘電体メモリの下部電極層１４
および上部電極層１８にＴａＣｒ2 薄膜を用いたとこ
ろ、不揮発性のメモリ機能を確認することができた。
【００２４】尚、ＴａＣｒ合金薄膜の作成方法はスパッ
タ法に限られるものではない。他にも、真空蒸着法や化
学的気相成長法等の薄膜形成手法を利用することが可能
である。
タ法に限られるものではない。他にも、真空蒸着法や化
学的気相成長法等の薄膜形成手法を利用することが可能
である。
【００２５】また、この実施の形態では、強誘電体材料
としてＰＺＴを使用したが、この材料に限られることは
ない。例えば、チタン酸バリウムストロンチウム（（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 ）やタンタル酸ニオブ酸ストロンチ
ウムビスマス（ＳｒＢｉ2 （Ｎｂ，Ｔａ）2 Ｏ9 ）等を
用いることができる。
としてＰＺＴを使用したが、この材料に限られることは
ない。例えば、チタン酸バリウムストロンチウム（（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 ）やタンタル酸ニオブ酸ストロンチ
ウムビスマス（ＳｒＢｉ2 （Ｎｂ，Ｔａ）2 Ｏ9 ）等を
用いることができる。
【００２６】
【発明の効果】この発明の強誘電体メモリによれば、下
部電極層および上部電極層としてＴａＣｒ合金薄膜を用
いている。ＴａＣｒ合金膜は、例えば６５０℃以上の高
温下における酸素雰囲気中での熱処理に対して高い耐酸
化性を有しており、しかも反応性イオンエッチング法に
よる微細加工が可能である。ＴａおよびＣｒは従来の電
極材料である白金族材料に比較して安価であり、デバイ
スコストを低減することも可能になる。
部電極層および上部電極層としてＴａＣｒ合金薄膜を用
いている。ＴａＣｒ合金膜は、例えば６５０℃以上の高
温下における酸素雰囲気中での熱処理に対して高い耐酸
化性を有しており、しかも反応性イオンエッチング法に
よる微細加工が可能である。ＴａおよびＣｒは従来の電
極材料である白金族材料に比較して安価であり、デバイ
スコストを低減することも可能になる。
【図１】実施の形態の強誘電体メモリの構成を示す図で
ある。
ある。
【図２】強誘電体メモリの製造工程を示す図である。
【図３】ＴａＣｒ合金薄膜のＸ線回折パタンを示す図で
ある。
ある。
【図４】酸素中熱処理による比抵抗の変化を示す図であ
る。
る。
【図５】臨界温度のＴａ組成比依存性を示す図である。
１０：Ｓｉ基板 １２：ＳｉＯ2 膜 １４：下部電極層（ＴａＣｒ合金薄膜） １６：強誘電体層 １８：上部電極層（ＴａＣｒ合金薄膜） ２０：キャパシタ構造 １４ａ，１８ａ：ＴａＣｒ合金薄膜 １６ａ，１６ｂ：ＰＺＴ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 博代 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F083 FR00 JA14 JA15 JA31
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に下部電極層、強誘電体層および
上部電極層が順次積層したキャパシタ構造を具える強誘
電体メモリにおいて、 前記下部電極層および上部電極層としてＴａＣｒ合金薄
膜を用いていることを特徴とする強誘電体メモリ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の強誘電体メモリにおい
て、 前記ＴａＣｒ合金薄膜中のＣｒに対するＴａの含有率が
５原子％以上および６０原子％以下の範囲であることを
特徴とする強誘電体メモリ。 - 【請求項３】 請求項１に記載の強誘電体メモリにおい
て、 前記ＴａＣｒ合金薄膜は、ＴａとＣｒとの金属間化合物
であるＴａＣｒ2 からなることを特徴とする強誘電体メ
モリ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11031068A JP2000232206A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 強誘電体メモリ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11031068A JP2000232206A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 強誘電体メモリ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000232206A true JP2000232206A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12321145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11031068A Pending JP2000232206A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 強誘電体メモリ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000232206A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006500785A (ja) * | 2002-09-26 | 2006-01-05 | レイセオン・カンパニー | 温度補償された強誘電キャパシタ装置およびその製造方法 |
| CN100449687C (zh) * | 2005-03-21 | 2009-01-07 | 三星电子株式会社 | 制造图案化的铁电介质的方法 |
| KR100968428B1 (ko) | 2003-04-30 | 2010-07-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 강유전체 캐패시터의 면적감소를 방지한 캐패시터 제조방법 |
| WO2019159856A1 (ja) * | 2018-02-19 | 2019-08-22 | 山陽特殊製鋼株式会社 | スパッタリングターゲット材 |
-
1999
- 1999-02-09 JP JP11031068A patent/JP2000232206A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006500785A (ja) * | 2002-09-26 | 2006-01-05 | レイセオン・カンパニー | 温度補償された強誘電キャパシタ装置およびその製造方法 |
| KR100968428B1 (ko) | 2003-04-30 | 2010-07-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 강유전체 캐패시터의 면적감소를 방지한 캐패시터 제조방법 |
| CN100449687C (zh) * | 2005-03-21 | 2009-01-07 | 三星电子株式会社 | 制造图案化的铁电介质的方法 |
| WO2019159856A1 (ja) * | 2018-02-19 | 2019-08-22 | 山陽特殊製鋼株式会社 | スパッタリングターゲット材 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3103916B2 (ja) | 強誘電体キャパシタおよびその製造方法並びにそれを用いたメモリセル | |
| US5358889A (en) | Formation of ruthenium oxide for integrated circuits | |
| JPH07111318A (ja) | 強誘電体メモリ | |
| US6274454B1 (en) | Method for fabricating dielectric capacitor | |
| JP4539844B2 (ja) | 誘電体キャパシタおよびその製造方法ならびに半導体装置 | |
| JP2000208725A (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
| US5293075A (en) | Semiconductor device with PZT/PLZT film and lead-containing electrode | |
| CN101714579B (zh) | 铁电体电容器、铁电体电容器的制造方法、铁电体存储器 | |
| JP2003298027A (ja) | 強誘電体薄膜素子およびその製造方法、これを用いた薄膜コンデンサ並びに圧電アクチュエータ | |
| JP3182909B2 (ja) | 強誘電体キャパシタの製造方法及び強誘電体メモリ装置の製造方法 | |
| JPH11297942A (ja) | 強誘電体メモリ装置およびその製造方法 | |
| JPH07245237A (ja) | 誘電体キャパシタおよびその製造方法 | |
| JPH07245236A (ja) | 誘電体キャパシタおよびその製造方法 | |
| JP2000232206A (ja) | 強誘電体メモリ | |
| JPH09102587A (ja) | 強誘電体薄膜素子 | |
| JPH1056140A (ja) | 強誘電体メモリ素子及びその製造方法 | |
| JPH09129827A (ja) | 強誘電体キャパシタ | |
| JP3297794B2 (ja) | 強誘電体容量素子及びこれを備えた半導体装置 | |
| JP2002151654A (ja) | 誘電体キャパシタ素子及びその製造方法 | |
| JP3924928B2 (ja) | 強誘電体材料及び強誘電体メモリ | |
| JP2003100993A (ja) | 半導体メモリ素子 | |
| JP2006108291A (ja) | 強誘電体キャパシタ及びその製造方法、並びに強誘電体メモリ装置 | |
| JP3294214B2 (ja) | 薄膜キャパシタ | |
| JP3239852B2 (ja) | 高誘電率キャパシタ及びその製造方法 | |
| JP2001036025A (ja) | 強誘電体メモリ素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021105 |