JP2001122629A - Oxide electrode thin film and method for manufacturing the same - Google Patents

Oxide electrode thin film and method for manufacturing the same

Info

Publication number
JP2001122629A
JP2001122629A JP30574499A JP30574499A JP2001122629A JP 2001122629 A JP2001122629 A JP 2001122629A JP 30574499 A JP30574499 A JP 30574499A JP 30574499 A JP30574499 A JP 30574499A JP 2001122629 A JP2001122629 A JP 2001122629A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
oxide electrode
target member
electrode thin
maximum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP30574499A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Amamitsu Higuchi
天光 樋口
Setsuya Iwashita
節也 岩下
Hiroshi Miyazawa
弘 宮澤
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson 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 Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP30574499A priority Critical patent/JP2001122629A/en
Publication of JP2001122629A publication Critical patent/JP2001122629A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the difficulty in the strict composition control of an SrRuO3 thin film used as an electrode material effective for decreasing leak current in a ferroelectric capacitor as the lamination order of an SrO surface and RuO2 surface are easily alternated and a laminar structure SRn+1RUnO3n+1 ((n) is an integer of >=1) is resulted. SOLUTION: Two targets, SrOx(0x2) are used in a film making stage by laser abrasion and while the intensity vibration of a reflection high-velocity electron beam diffraction RHEED is observed, SrO-atom layers and RuO2-atom layers 3 are alternately deposited on a (100) Si substrate by alternating the targets at the point of the time the growth of one atom layer is completed, by which the Srn+1RUnO3n+1 ((n) is an integer of >=1) oxide electrode thin film subjected to the strict composition control is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体メモリな
どの酸化物デバイスに用いる一般式Srn+1Run3n+1
(nは1以上の整数)で表される酸化物電極薄膜および
その製造方法に関する。
The present invention relates in general formula Sr n + 1 used for the oxide devices such as ferroelectric memories Ru n O 3n + 1
The present invention relates to an oxide electrode thin film represented by (n is an integer of 1 or more) and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、強誘電体を用いた不揮発性メモリ
の開発が急速に進展している。強誘電体としては、Pb
Zr1-xTix3(PZT)、Ba1-xSrxTiO3(B
ST)、SrBi2Ta29(SBT)等の材料が注目
されており、中でも菱面体−正方晶相境界(MPB)付
近の組成のPZT材料が、その残留分極、抗電界特性に
優れており、最も実用化の進展している材料である。
2. Description of the Related Art In recent years, the development of nonvolatile memories using ferroelectrics has been rapidly progressing. Pb as ferroelectric
Zr 1-x Ti x O 3 (PZT), Ba 1-x Sr x TiO 3 (B
Materials such as ST) and SrBi 2 Ta 2 O 9 (SBT) have attracted attention. Among them, a PZT material having a composition near the rhombohedral-tetragonal phase boundary (MPB) has excellent remanent polarization and coercive electric field characteristics. It is the most practical material.

【0003】強誘電体メモリは、強誘電体をキャパシタ
として用い1T/1C構造などを形成する強誘電体キャ
パシタ型と、強誘電体をSiO2の代わりにゲート絶縁
膜として用いるMFSFET型とに分類される。1T/
1C型の強誘電体キャパシタ構造においては、シリコン
(Si)などの基板上に電極層を形成し、その上に強誘
電体層を形成することになるので、電極材料の選択が強
誘電体の特性に大きな影響を与える。強誘電体キャパシ
タの電極材料として要求される特性は、 (1)電気抵抗が十分低い。 (2)強誘電体材料との格子定数のミスマッチが小さ
い。 (3)耐熱性が高い。 (4)反応性が低い。 (5)拡散バリア性が高い。 (6)基板、強誘電体との密着性が良い。 などである。
[0003] Ferroelectric memories are classified into a ferroelectric capacitor type using a ferroelectric material as a capacitor to form a 1T / 1C structure or the like, and an MFSFET type using a ferroelectric material as a gate insulating film instead of SiO 2. Is done. 1T /
In the 1C-type ferroelectric capacitor structure, an electrode layer is formed on a substrate such as silicon (Si), and a ferroelectric layer is formed thereon. Significantly affects characteristics. The characteristics required as the electrode material of the ferroelectric capacitor are as follows: (1) The electric resistance is sufficiently low. (2) The mismatch between the lattice constant and the ferroelectric material is small. (3) High heat resistance. (4) Low reactivity. (5) High diffusion barrier properties. (6) Good adhesion to substrates and ferroelectrics. And so on.

【0004】従来、PZT系強誘電体の電極材料として
用いられてきたのはPtである。Ptは最密充填構造で
ある面心立方格子(FCC)構造をとるため自己配向性
が強く、SiO2のようなアモルファス上に成膜すると
(111)に強く配向し、その上の強誘電体膜も配向性
が良い。しかし、配向性が強いため柱状結晶が成長し、
粒界に沿ってPbなどが下地に拡散しやすくなるといっ
た問題があった。またPtとSiO2との密着性にも問
題があった。
Conventionally, Pt has been used as an electrode material for PZT-based ferroelectrics. Pt has a strong self-orientation property because it has a face-centered cubic lattice (FCC) structure, which is a close-packed structure. When Pt is formed on an amorphous material such as SiO 2 , it is strongly oriented to (111) and a ferroelectric substance thereon The film also has good orientation. However, because of the strong orientation, columnar crystals grow,
There is a problem that Pb and the like are easily diffused into the base along the grain boundaries. There was also a problem in the adhesion between Pt and SiO 2 .

【0005】さらに、PtとSiO2との密着性の改善
のためにTi、さらにPbなどの拡散バリア層としてT
iNなどを用いても、複雑な電極構造になる上、Tiの
酸化、TiのPt中への拡散、それに伴うPZTの結晶
性の低下が起こり、P−Eヒステリシス特性、リーク電
流特性、ファティーグ特性などの電気特性が劣化する。
In order to improve the adhesion between Pt and SiO 2 , a diffusion barrier layer made of Ti or Pb is used as a diffusion barrier layer.
Even if iN or the like is used, the electrode structure becomes complicated, Ti is oxidized, Ti diffuses into Pt, and the crystallinity of PZT is reduced, resulting in PE hysteresis characteristics, leak current characteristics, and fatigue characteristics. Electrical characteristics such as deterioration.

【0006】このようにPt電極には多くの問題がある
ため、RuOxやIrO2をはじめ、導電性酸化物電極材
料が研究されている。中でも、ペロブスカイト構造を有
するSrRuO3は、PZTと同じ結晶構造を有してい
るので、界面での接合性に優れ、PZTのエピタキシャ
ル成長を実現しやすく、Pbの拡散バリア層としての特
性にも優れている。従って、SrRuO3を電極として
用いた強誘電体キャパシタの研究が盛んに行われてい
る。((1) Appl. Phys. Lett., 63 2570-2572 (199
3))。
As described above, since there are many problems with the Pt electrode, conductive oxide electrode materials such as RuO x and IrO 2 have been studied. Above all, SrRuO 3 having a perovskite structure has the same crystal structure as PZT, so it has excellent bonding properties at the interface, easily realizes epitaxial growth of PZT, and also has excellent characteristics as a diffusion barrier layer of Pb. I have. Therefore, ferroelectric capacitors using SrRuO 3 as electrodes have been actively studied. ((1) Appl. Phys. Lett., 63 2570-2572 (199
3)).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、SrRuO3
を酸化物電極薄膜として用いた場合、以下のような問題
があった。
However, SrRuO 3
When used as an oxide electrode thin film, there were the following problems.

【0008】SrRuO3は、ペロブスカイト構造、す
なわちSrO層とRuO2層が交互に積層した構造をと
る。このSrO層はNaCl構造ともみなすことがで
き、ペロブスカイト構造とNaCl構造がc軸方向に周
期的に交代して積層することにより、層状ペロブスカイ
ト構造Srn+1Run3n+1(nは1以上の整数)を形成
する。n=1のときはK2NiF4構造ともいわれるSr
2RuO4となり、n=2のときはSr3Ru27とな
り、n=∞のときにSrRuO3となる。
SrRuO 3 has a perovskite structure, that is, a structure in which SrO layers and RuO 2 layers are alternately stacked. The SrO layer can be also viewed as a NaCl structure, by perovskite structure and NaCl structure is laminated by periodically alternating the c-axis direction, layered perovskite structure Sr n + 1 Ru n O 3n + 1 (n is 1 Above integer). When n = 1, Sr also called K 2 NiF 4 structure
2 RuO 4 , Sr 3 Ru 2 O 7 when n = 2, and SrRuO 3 when n = ∞.

【0009】SrRuO3薄膜は、比較的高い酸素分圧
下で作製した場合に金属導電性を示す((2) Jpn. J. Ap
pl. Phys., 35 6212 (1996))。一方、Sr2RuO
4は、その結晶構造が異方的であるのを反映して電気伝
導性も異方性を有し、c面の面内方向では金属導電性を
示すにも関わらず面間方向には半導体的な温度依存性を
示す((3) Appl. Phys. Lett., 60 1138 (1992))。す
なわちRu4d−O2p軌道の共有結合に関与する電子
の遍歴性によって金属導電性が発現されているものと考
えられる。Sr3Ru27もX線回折からの結果から層
状構造であることが明らかになっており((4) Mater. R
es. Bull., 26 763 (1991))、従って同様に異方的な電
気伝導性を示すものと予想される。
The SrRuO 3 thin film shows metal conductivity when produced under a relatively high oxygen partial pressure ((2) Jpn. J. Ap.
pl. Phys., 35 6212 (1996)). On the other hand, Sr 2 RuO
No. 4 has anisotropy in electric conductivity, reflecting its anisotropic crystal structure, and shows semiconductor conductivity in the interplane direction despite showing metal conductivity in the in-plane direction of c-plane. (3) Appl. Phys. Lett., 60 1138 (1992). That is, it is considered that metal conductivity is expressed by the itinerary nature of electrons involved in the covalent bond of the Ru4d-O2p orbital. X-ray diffraction revealed that Sr 3 Ru 2 O 7 also had a layered structure ((4) Mater. R
es. Bull., 26 763 (1991)), and is therefore expected to exhibit anisotropic electrical conductivity as well.

【0010】以上の考察から、酸化物電極薄膜としてS
n+1Run3n+1(nは1以上の整数)を用いる場合、
3次元的に等方的な電気伝導性が必要な場合はSrRu
3が最も望ましく、2次元的に異方的な電気伝導性が
必要な場合はSr2RuO4などの層状構造が最も望まし
い。逆に組成と積層構造を厳密に制御することにより、
任意の方向に任意の電気伝導率を有する酸化物電極を作
製することができるはずである。
From the above considerations, it was found that S
If r n + 1 Ru n O 3n + 1 (n is an integer of 1 or more) used,
If three-dimensional isotropic electrical conductivity is required, SrRu
O 3 is most desirable, and when two-dimensional anisotropic electric conductivity is required, a layered structure such as Sr 2 RuO 4 is most desirable. Conversely, by strictly controlling the composition and the laminated structure,
It should be possible to make an oxide electrode with any electrical conductivity in any direction.

【0011】ところが、ターゲットと生成物の組成ずれ
が少ないという利点をもつ薄膜作製法のレーザーアブレ
ーションにおいてさえも、Srn+1Run3n+1(nは1
以上の整数)の組成を厳密に制御することは難しかっ
た。すなわちSrO層とRuO 2層の積層される順番は
容易に交代されやすく、しかも低酸素分圧下で行う通常
の製膜条件の場合には、Ru成分が還元されてできた金
属Ruがターゲットに残りやすく、SrRuO3ターゲ
ットを用いた場合でも、堆積される酸化物電極薄膜はS
r過剰組成になりやすい。
However, the composition deviation between the target and the product
Laser abrasion of thin film production method, which has the advantage of less
Even in the Sr.n + 1RunO3n + 1(N is 1
It is difficult to strictly control the composition of
Was. That is, the SrO layer and RuO TwoThe order in which the layers are stacked
It is easy to be replaced easily and usually under low oxygen partial pressure
In the case of the film forming conditions of
Genus Ru tends to remain on target, SrRuOThreeTarget
Even when a pit is used, the deposited oxide electrode thin film is S
r Excessive composition is likely.

【0012】そこで、本発明は、種々の基板上に一般式
Srn+1Run3n+1(nは1以上の整数)からなる化合
物を厳密に組成制御しながら(001)方向にエピタキ
シャル成長させて得られる酸化物電極薄膜およびその製
造方法を提供することを目的とする。
[0012] Therefore, the present invention has the general formula Sr n + 1 Ru n O 3n + 1 (n is an integer of 1 or more) while strictly control the composition of the compound consisting of (001) direction in the epitaxial growth on a variety of substrates An object of the present invention is to provide an oxide electrode thin film obtained by the above method and a method for manufacturing the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の酸化物電
極薄膜は、強誘電体メモリなどの酸化物デバイスに用い
る酸化物電極薄膜において、一般式Srn+1Run3n+1
(nは1以上の整数)で表される化合物からなることを
特徴とする。
Oxide electrode film according to claim 1, wherein Means for Solving the Problems], in oxide electrode film used for the oxide devices such as ferroelectric memory, the general formula Sr n + 1 Ru n O 3n + 1
(N is an integer of 1 or more).

【0014】請求項2記載の酸化物電極薄膜は、SrR
uO3、Sr2RuO4、Sr3Ru27であって、前記化
合物のうち少なくとも1つからなることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an oxide electrode thin film comprising:
uO 3 , Sr 2 RuO 4 , and Sr 3 Ru 2 O 7 , characterized by being made of at least one of the above compounds.

【0015】請求項3記載の酸化物電極薄膜の作製方法
は、強誘電体メモリなどの酸化物デバイスに用いる酸化
物電極薄膜の製造方法において、前記酸化物電極薄膜が
Sr n+1Run3n+1(nは1以上の整数)であって、S
rOx(0x2)からなる第1のターゲット部材と、R
uOx(0x2)からなる第2のターゲット部材とを用
いることを特徴とする。
A method for producing an oxide electrode thin film according to claim 3.
Is the oxidation used in oxide devices such as ferroelectric memories.
In the method for manufacturing an object electrode thin film, the oxide electrode thin film
Sr n + 1RunO3n + 1(N is an integer of 1 or more) and S
rOxA first target member made of (0x2);
uOx(0x2) and a second target member
It is characterized by being.

【0016】請求項4記載の酸化物電極薄膜の製造方法
は、レーザーアブレーション法を用い、ターゲット表面
でのレーザーエネルギー密度を0.5〜3.0J/cm
2とすることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an oxide electrode thin film, wherein a laser energy density on a target surface is 0.5 to 3.0 J / cm by using a laser ablation method.
Characterized by two.

【0017】請求項5記載の酸化物電極薄膜の製造方法
は、レーザー光照射開始後、反射高速電子線回折RHE
EDの強度振動が極大から極小になって再び極大となる
ときに行うレーザー光照射中断とターゲット部材の交換
を、第1および第2のターゲット部材について周期的に
繰返すことによって、ペロブスカイト構造SrRuO 3
を得ることを特徴とする。
A method for producing an oxide electrode thin film according to claim 5.
Means that reflection high-speed electron diffraction RHE
The intensity vibration of the ED changes from the maximum to the minimum and then to the maximum again
Laser beam irradiation and replacement of target material
Periodically for the first and second target members.
By repeating, the perovskite structure SrRuO Three
It is characterized by obtaining.

【0018】請求項6記載の酸化物電極薄膜の製造方法
は、レーザー光照射開始後、反射高速電子線回折RHE
EDの強度振動が極大から極小になって再び極大となる
ときに行うレーザー光照射中断とターゲット部材の交換
を、第1のターゲット部材について2回および第2のタ
ーゲット部材について1回行う工程を、周期的に繰返す
ことによって、層状ペロブスカイト構造Sr2RuO4
得ることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an oxide electrode thin film, comprising the steps of: starting reflection of a laser beam;
Interrupting the laser beam irradiation and exchanging the target member when the intensity vibration of the ED is reduced from the maximum to the minimum and becomes the maximum again, a step of performing twice for the first target member and once for the second target member, It is characterized by obtaining a layered perovskite structure Sr 2 RuO 4 by repeating periodically.

【0019】請求項7記載の酸化物電極薄膜の製造方法
は、レーザー光照射開始後、反射高速電子線回折RHE
EDの強度振動が極大から極小になって再び極大となる
ときに行うレーザー光照射中断とターゲット部材の交換
を、第1のターゲット部材について2回、第2のターゲ
ット部材について1回、第1のターゲット部材について
1回、第2のターゲット部材について1回行う工程を、
周期的に繰返すことによって、層状ペロブスカイト構造
Sr3Ru27を得ることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for producing an oxide electrode thin film, comprising the steps of: starting reflection of a laser beam;
The interruption of the laser beam irradiation and the replacement of the target member performed when the intensity vibration of the ED changes from the maximum to the minimum and then to the maximum again are performed twice for the first target member, once for the second target member, and once for the first target member. Performing the process once for the target member and once for the second target member,
It is characterized by obtaining a layered perovskite structure Sr 3 Ru 2 O 7 by repeating periodically.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】(実施例1)図1は本発明の酸化物電極薄
膜の第1の実施例を示す図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a view showing a first embodiment of an oxide electrode thin film according to the present invention.

【0022】SrOターゲットを用いたレーザーアブレ
ーション法により、ターゲット表面でのレーザーエネル
ギー密度1J/cm2、基板温度700℃、酸素分圧3
mTorrの条件で、TiO2終端させた(100)S
TO基板1上にSrO一原子層2を一層堆積した。ただ
し、ターゲット組成、基板温度、酸素分圧、基板面方位
は、これに限るものではない。ここで、レーザーエネル
ギー密度、RHEED振動がいったん極小点を過ぎ再び
極大になる時点でアブレーションを中断した。
By a laser ablation method using an SrO target, a laser energy density on the target surface is 1 J / cm 2 , a substrate temperature is 700 ° C., and an oxygen partial pressure is 3
(100) S terminated with TiO 2 under the condition of mTorr
A single atomic layer of SrO 2 was deposited on the TO substrate 1. However, the target composition, the substrate temperature, the oxygen partial pressure, and the substrate plane orientation are not limited to these. Here, the ablation was stopped when the laser energy density and the RHEED oscillation once passed the minimum point and reached the maximum again.

【0023】ターゲットを交換し、RuO2ターゲット
を用いたレーザーアブレーション法により、ターゲット
表面でのレーザーエネルギー密度1J/cm2、基板温
度700℃、酸素分圧3mTorrの条件で、RuO2
一原子層3を一層堆積した。ただし、レーザーエネルギ
ー密度、ターゲット組成、基板温度、酸素分圧、基板面
方位は、これに限るものではない。ここでも、RHEE
D振動がいったん極小点を過ぎ再び極大になる時点でア
ブレーションを中断した。
[0023] Replace the target, the laser ablation method using RuO 2 target, the laser energy density 1 J / cm 2 on the target surface, a substrate temperature of 700 ° C., under conditions of oxygen partial pressure 3 mTorr, RuO 2
One monolayer 3 was deposited. However, the laser energy density, target composition, substrate temperature, oxygen partial pressure, and substrate plane orientation are not limited to these. Again, RHEE
Ablation was interrupted when the D-vibration once passed the minimum point and reached a maximum again.

【0024】上記のようにRHEED振動の極大点ごと
にターゲットを交換し、SrO一原子層2、RuO2
原子層3を順次一層ずつ堆積する行程を100回繰り返
して、約50nm厚の薄膜を形成した。
As described above, the process of exchanging the target at each maximum point of the RHEED oscillation and sequentially depositing one atomic layer of SrO and one atomic layer of RuO 2 one by one is repeated 100 times to form a thin film having a thickness of about 50 nm. Formed.

【0025】得られたSrRuO3薄膜は、表面に垂直
に(001)SrRuO3/(001)STO配向、面
内に[100]SrRuO3//[100]STO配向
しているエピタキシャル膜であり、表面内での抵抗を4
端子法によって電気抵抗率を測定したところ、室温で=
200μcmオーダーの値が得られ、100Kから室温
までの広い温度範囲にわたって金属的な抵抗温度依存性
を示した。また、ICPによる組成分析の結果、Sr:
Ruも1:1であった。すなわち、組成を制御すること
ができた。
The obtained SrRuO 3 thin film is an epitaxial film having (001) SrRuO 3 / (001) STO orientation perpendicular to the surface and [100] SrRuO 3 // [100] STO orientation in the plane. 4 resistance in the surface
When the electrical resistivity was measured by the terminal method,
A value on the order of 200 μcm was obtained, and exhibited a metallic resistance temperature dependency over a wide temperature range from 100 K to room temperature. Further, as a result of the composition analysis by ICP, Sr:
Ru was also 1: 1. That is, the composition could be controlled.

【0026】上述のように、RHEED振動が極大にな
る時点でSrOx(0x2)とRuOx(0x2)の二つ
のターゲットを交代させて一原子層ごとの堆積を行うこ
とにより、SrRuO3の厳密な組成制御が可能とな
る。
As described above, when the RHEED oscillation reaches a maximum, two targets of SrO x (0x2) and RuO x (0x2) are alternately deposited to perform the deposition for each atomic layer, so that SrRuO 3 is strictly contained. It is possible to control the composition appropriately.

【0027】(実施例2)図2は本発明の酸化物電極薄
膜の第2の実施例を示す図である。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a view showing a second embodiment of the oxide electrode thin film of the present invention.

【0028】SrOターゲットを用いたレーザーアブレ
ーション法により、ターゲット表面でのレーザーエネル
ギー密度1J/cm2、基板温度700℃、酸素分圧3
mTorrの条件で、TiO2終端させた(100)S
TO基板上21上にSrO一原子層22を二層堆積し
た。ただし、レーザーエネルギー密度、ターゲット組
成、基板温度、酸素分圧、基板面方位は、これに限るも
のではない。ここで、RHEED振動が二回目に極大に
なる時点でアブレーションを中断した。
By a laser ablation method using an SrO target, a laser energy density on the target surface is 1 J / cm 2 , a substrate temperature is 700 ° C., and an oxygen partial pressure is 3
(100) S terminated with TiO 2 under the condition of mTorr
Two SrO atomic layers 22 were deposited on the TO substrate 21. However, the laser energy density, target composition, substrate temperature, oxygen partial pressure, and substrate plane orientation are not limited to these. Here, the ablation was stopped when the RHEED vibration reached the second maximum.

【0029】ターゲットを交換し、RuO2ターゲット
を用いたレーザーアブレーション法により、ターゲット
表面でのレーザーエネルギー密度1J/cm2、基板温
度700℃、酸素分圧3mTorrの条件で、RuO2
一原子層23を一層堆積した。ただし、レーザーエネル
ギー密度、ターゲット組成、基板温度、酸素分圧、基板
面方位は、これに限るものではない。ここでも、RHE
ED振動が極大になる時点でアブレーションを中断し
た。
The target was exchanged, and a laser ablation method using a RuO 2 target was used under the conditions of a laser energy density on the target surface of 1 J / cm 2 , a substrate temperature of 700 ° C., and an oxygen partial pressure of 3 mTorr to obtain RuO 2.
One monolayer 23 was deposited. However, the laser energy density, target composition, substrate temperature, oxygen partial pressure, and substrate plane orientation are not limited to these. Again, RHE
Ablation was stopped when the ED oscillation reached a maximum.

【0030】上記のような手順に従ってRHEED振動
の極大点でターゲットを交換し、SrO一原子層22、
RuO2一原子層23をそれぞれ二層、一層ずつ堆積し
ていく行程を100回繰り返し、約70nm厚の薄膜を
形成した。
According to the above procedure, the target is exchanged at the maximum point of the RHEED oscillation, and the SrO monolayer 22,
The process of depositing two RuO 2 atomic layers 23 one by one was repeated 100 times to form a thin film having a thickness of about 70 nm.

【0031】得られたSr2RuO4薄膜は、表面に垂直
に(001)Sr2RuO4/(001)STO配向、面
内に[100]Sr2RuO4//[100]STO配向
しているエピタキシャル膜であり、表面内での抵抗を4
端子法によって電気抵抗率を測定したところ、室温で=
200μcmオーダーの値が得られ、100Kから室温
までの広い温度範囲にわたって金属的な抵抗温度依存性
を示した。このとき図2のAu電極24、25間の室温
での抵抗は=30mcmであり、100Kから室温まで
の広い温度範囲にわたって半導体的な抵抗温度依存性を
示した。また、ICPによる組成分析の結果、Sr:R
uは2:1であった。すなわち、組成を制御することが
できた。
The obtained Sr 2 RuO 4 thin film is oriented (001) Sr 2 RuO 4 / (001) STO perpendicular to the surface and [100] Sr 2 RuO 4 // [100] STO in the plane. Is an epitaxial film having a resistance within the surface of 4
When the electrical resistivity was measured by the terminal method,
A value on the order of 200 μcm was obtained, and exhibited a metallic resistance temperature dependency over a wide temperature range from 100 K to room temperature. At this time, the resistance between the Au electrodes 24 and 25 in FIG. 2 at room temperature was = 30 mcm, and showed semiconductor-like resistance temperature dependence over a wide temperature range from 100K to room temperature. Further, as a result of composition analysis by ICP, Sr: R
u was 2: 1. That is, the composition could be controlled.

【0032】同様な方法でSr3Ru27も作製が可能
である。この場合、RHEED振動の極大点でターゲッ
トを交換し、SrO一原子層を二層、RuO2一原子層
を一層、SrO一原子層を一層、RuO2一原子層を一
層堆積していく行程を繰り返せばよい。
Sr 3 Ru 2 O 7 can be produced in a similar manner. In this case, the process of exchanging the target at the maximum point of the RHEED oscillation, depositing two SrO atomic layers, one RuO 2 monolayer, one SrO monoatomic layer, and one RuO 2 monoatomic layer is performed. Just repeat.

【0033】また、図2のようなデバイスにおいて、S
rRuO3、Sr2RuO4、Sr3Ru27を組合わせる
ことにより、基板に平行な面内も面間もともに低抵抗で
あるような酸化物電極薄膜を作製可能である。
In the device as shown in FIG.
By combining rRuO 3 , Sr 2 RuO 4 , and Sr 3 Ru 2 O 7 , an oxide electrode thin film having low resistance both in the plane parallel to the substrate and between the planes can be manufactured.

【0034】上述のように、RHEED振動が極大にな
る時点でSrOx(0x2)とRuOx(0x2)の二つ
のターゲットを交代させて一原子層ごとの堆積を行うこ
とにより、Sr2RuO4およびSr3Ru27の厳密な
組成制御が可能となる。
As described above, when the RHEED oscillation reaches a maximum, the two targets SrO x (0x2) and RuO x (0x2) are alternately deposited to perform deposition for each atomic layer, thereby obtaining Sr 2 RuO 4. Strict composition control of Sr 3 Ru 2 O 7 is possible.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の酸化物電極
薄膜およびその作製方法によれば、RHEED振動が極
大になる時点でSrOx(0x2)とRuOx(0x2)
の二つのターゲットを交代させて一原子層ごとの堆積を
行うので、種々の基板上に(001)配向Srn+1Run
3n+1(nは1以上の整数)酸化物電極薄膜を厳密に組
成制御された状態でエピタキシャル成長させることがで
きる。本発明の酸化物電極薄膜およびその製造方法によ
って、電極層の電気伝導率、酸素欠損を局所的に制御す
ることができ、誘電体キャパシタメモリ、強誘電体キャ
パシタメモリ、MFSFETなどの電子デバイスを最適
な構造で実現することができる。
As described above, according to the oxide electrode thin film and the method of manufacturing the same of the present invention, SrO x (0x2) and RuO x (0x2) at the time when the RHEED oscillation is maximized.
Since then alternating the two targets performing deposition for each one atomic layer, on a variety of substrates (001) orientation Sr n + 1 Ru n
O 3n + 1 (n is an integer of 1 or more) oxide electrode thin film can be epitaxially grown under strict composition control. The oxide electrode thin film and the method of manufacturing the same of the present invention can locally control the electrical conductivity and oxygen deficiency of the electrode layer, and optimize electronic devices such as a dielectric capacitor memory, a ferroelectric capacitor memory, and an MFSFET. It can be realized with a simple structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示すSrRuO3酸化物電
極薄膜の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an SrRuO 3 oxide electrode thin film showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示すSr2RuO4酸化物電
極薄膜の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an Sr 2 RuO 4 oxide electrode thin film showing one embodiment of the present invention.

【符号の説明】 1.TiO2終端させた(100)STO基板 2.SrO一原子層 3.RuO2一原子層 21.TiO2終端させた(100)STO基板 22.SrO一原子層 23.RuO2一原子層 24.Au電極 25.Au電極[Explanation of Codes] 1. TiO 2 terminated (100) STO substrate SrO monolayer 3. RuO 2 monoatomic layer 21. 22. (100) STO substrate terminated with TiO 2 SrO monoatomic layer 23. RuO 2 monoatomic layer 24. Au electrode 25. Au electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮澤 弘 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 Fターム(参考) 4G048 AA05 AB01 AC02 AD02 AD08 AE05 4K029 BA50 BB07 BD00 CA01 DB05 DB14 DB20 5G301 CA02 CA21 CD02 CE01 5G307 GA08 GC02  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Miyazawa 3-3-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano F-term in Seiko Epson Corporation (reference) 4G048 AA05 AB01 AC02 AD02 AD08 AE05 4K029 BA50 BB07 BD00 CA01 DB05 DB14 DB20 5G301 CA02 CA21 CD02 CE01 5G307 GA08 GC02

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強誘電体メモリなどの酸化物デバイスに
用いる酸化物電極薄膜において、前記酸化物電極薄膜
は、一般式Srn+1Run3n+1(nは1以上の整数)で
表される化合物からなることを特徴とする酸化物電極薄
膜。
1. A oxide electrode film used for the oxide devices such as ferroelectric memory, wherein the oxide electrode films, the general formula Sr n + 1 Ru n O 3n + 1 (n is an integer of 1 or more) An oxide electrode thin film comprising a compound represented by the formula:
【請求項2】 一般式Srn+1Run3n+1(nは1以上
の整数)で表される化合物は、SrRuO3、Sr2Ru
4、Sr3Ru27であって、前記化合物のうち少なく
とも1つからなることを特徴とする請求項1記載の酸化
物電極薄膜。
2. A compound represented by the general formula Sr n + 1 Ru n O 3n + 1 (n is an integer of 1 or more) is, SrRuO 3, Sr 2 Ru
2. The oxide electrode thin film according to claim 1, wherein O 4 and Sr 3 Ru 2 O 7 are formed of at least one of the compounds.
【請求項3】 強誘電体メモリなどの酸化物デバイスに
用いる酸化物電極薄膜の作製方法において、前記酸化物
電極薄膜はSrn+1Run3n+1(nは1以上の整数)で
あって、SrOx(0x2)からなる第1のターゲット
部材と、RuOx(0x2)からなる第2のターゲット
部材とを用いることを特徴とする酸化物電極薄膜の製造
方法。
3. A strong manufacturing method of an oxide electrode film used for the oxide devices such as ferroelectric memory, the oxide electrode film is Sr n + 1 Ru n O 3n + 1 (n 1 or more integer) A method of manufacturing an oxide electrode thin film, comprising using a first target member made of SrO x (0x2) and a second target member made of RuO x (0x2).
【請求項4】 レーザーアブレーション法を用い、ター
ゲット表面でのレーザーエネルギー密度を0.5〜3.
0J/cm2とすることを特徴とする請求項3記載の酸
化物電極薄膜の製造方法。
4. A laser energy density on a target surface of 0.5 to 3.
4. The method for producing an oxide electrode thin film according to claim 3, wherein the thickness is 0 J / cm 2 .
【請求項5】 レーザー光照射開始後、反射高速電子線
回折RHEEDの強度振動が極大から極小になって再び
極大となるときに行うレーザー光照射中断とターゲット
部材の交換を、第1および第2のターゲット部材につい
て周期的に繰返すことによって、ペロブスカイト構造S
rRuO3を得ることを特徴とする請求項3記載の酸化
物電極薄膜の製造方法。
5. The method according to claim 1, further comprising: interrupting the laser beam irradiation and exchanging the target member when the intensity oscillation of the reflection high-energy electron diffraction RHEED is changed from a maximum to a minimum after the start of the laser beam irradiation, and then returns to a maximum again. The perovskite structure S
The method for producing an oxide electrode thin film according to claim 3 , wherein rRuO 3 is obtained.
【請求項6】 レーザー光照射開始後、反射高速電子線
回折RHEEDの強度振動が極大から極小になって再び
極大となるときに行うレーザー光照射中断とターゲット
部材の交換を、第1のターゲット部材について2回およ
び第2のターゲット部材について1回行う工程を、周期
的に繰返すことによって、層状ペロブスカイト構造Sr
2RuO4を得ることを特徴とする請求項3記載の酸化物
電極薄膜の製造方法。
6. The method according to claim 1, further comprising the step of interrupting the laser beam irradiation and exchanging the target member when the intensity oscillation of the reflection high-energy electron beam diffraction RHEED is changed from a maximum to a minimum and becomes a maximum again after the start of the laser beam irradiation. Is performed twice and the second target member is performed once, and the layered perovskite structure Sr is periodically repeated.
4. The method for producing an oxide electrode thin film according to claim 3, wherein 2 RuO 4 is obtained.
【請求項7】 レーザー光照射開始後、反射高速電子線
回折RHEEDの強度振動が極大から極小になって再び
極大となるときに行うレーザー光照射中断とターゲット
部材の交換を、第1のターゲット部材について2回、第
2のターゲット部材について1回、第1のターゲット部
材について1回、第2のターゲット部材について1回行
う工程を、周期的に繰返すことによって、層状ペロブス
カイト構造Sr3Ru27を得ることを特徴とする請求
項3記載の酸化物電極薄膜の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein after the laser beam irradiation is started, the interruption of the laser beam irradiation and the replacement of the target member performed when the intensity oscillation of the reflection high-energy electron diffraction RHEED is reduced from a maximum to a minimum and becomes a maximum again. Is repeated twice, once for the second target member, once for the first target member, and once for the second target member, to thereby obtain a layered perovskite structure Sr 3 Ru 2 O 7. 4. The method for producing an oxide electrode thin film according to claim 3, wherein
JP30574499A 1999-10-27 1999-10-27 Oxide electrode thin film and method for manufacturing the same Withdrawn JP2001122629A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30574499A JP2001122629A (en) 1999-10-27 1999-10-27 Oxide electrode thin film and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30574499A JP2001122629A (en) 1999-10-27 1999-10-27 Oxide electrode thin film and method for manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001122629A true JP2001122629A (en) 2001-05-08

Family

ID=17948828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30574499A Withdrawn JP2001122629A (en) 1999-10-27 1999-10-27 Oxide electrode thin film and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001122629A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006233232A (en) * 2005-02-22 2006-09-07 Shinshu Univ Layered film of ruthenate compound

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006233232A (en) * 2005-02-22 2006-09-07 Shinshu Univ Layered film of ruthenate compound

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4578774B2 (en) Method for manufacturing ferroelectric capacitor
JP4734823B2 (en) Film multilayer structure and actuator element, capacitive element, and filter element using the same
KR100671375B1 (en) Thin film multilayer body, electronic device using such thin film multilayer body, actuator, and method for manufacturing actuator
JP2008227216A (en) Ferroelectric capacitor and manufacturing method thereof
JP2001007299A (en) Lead germanate ferroelectric structure of multilayer electrode and deposition method thereof
JP3891603B2 (en) Ferroelectric thin film coated substrate, capacitor structure element, and method for manufacturing ferroelectric thin film coated substrate
US7095067B2 (en) Oxidation-resistant conducting perovskites
JP3435633B2 (en) Thin film laminate, thin film capacitor, and method of manufacturing the same
JP4164700B2 (en) Ferroelectric memory and manufacturing method thereof
JP3608459B2 (en) Thin film laminate, ferroelectric thin film element, and manufacturing method thereof
JP2001122698A (en) Oxide electrode thin film
JP2018081974A (en) Film structure and manufacturing method thereof
JP3983091B2 (en) Vapor phase growth method of oxide dielectric film
JPH10200069A (en) Thin film capacitor
JP3705695B2 (en) Method for producing dielectric thin film with layered perovskite structure, dielectric thin film with layered perovskite structure and electronic component having dielectric thin film with layered perovskite structure
JP4928098B2 (en) Method for manufacturing ferroelectric capacitor
JP3732631B2 (en) Ferroelectric element and semiconductor device
JPH11261028A (en) Thin film capacitor
JP2001122629A (en) Oxide electrode thin film and method for manufacturing the same
JP3583638B2 (en) Ferroelectric capacitor and method of manufacturing the same
US8692443B2 (en) Electrical component comprising a material with a perovskite structure and optimized electrodes and fabrication process
JPWO2017221649A1 (en) Membrane structure and manufacturing method thereof
JP4513193B2 (en) Thin film laminate manufacturing method and ferroelectric thin film element manufacturing method
JP6282735B2 (en) Manufacturing method of PZT thin film laminate
JP3085285B2 (en) Method of forming ferroelectric film

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070109