JP2001358303A - 薄膜キャパシタおよびその製造方法 - Google Patents
薄膜キャパシタおよびその製造方法Info
- Publication number
- JP2001358303A JP2001358303A JP2000178685A JP2000178685A JP2001358303A JP 2001358303 A JP2001358303 A JP 2001358303A JP 2000178685 A JP2000178685 A JP 2000178685A JP 2000178685 A JP2000178685 A JP 2000178685A JP 2001358303 A JP2001358303 A JP 2001358303A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- film capacitor
- dielectric
- crystal grain
- dielectric constant
- 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
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高誘電率の誘電体膜を用いた薄膜キャパシタ
の絶縁破壊に至る時間を長くする。 【解決手段】 基板１上の任意の層に下部電極２、高誘
電率の誘電体３、上部電極４が積層された薄膜キャパシ
タにおいて、該高誘電率の誘電体が結晶粒と結晶粒界か
らなる多結晶であって、複数の原子価を取りうる金属イ
オンを不純物として含有し、該結晶粒内部５よりも該結
晶粒界６近傍に高濃度の該不純物を含有していることを
特徴とする薄膜キャパシタ。
の絶縁破壊に至る時間を長くする。 【解決手段】 基板１上の任意の層に下部電極２、高誘
電率の誘電体３、上部電極４が積層された薄膜キャパシ
タにおいて、該高誘電率の誘電体が結晶粒と結晶粒界か
らなる多結晶であって、複数の原子価を取りうる金属イ
オンを不純物として含有し、該結晶粒内部５よりも該結
晶粒界６近傍に高濃度の該不純物を含有していることを
特徴とする薄膜キャパシタ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高誘電率の誘電体を
用いた薄膜キャパシタおよびその製造方法に関するもの
である。
用いた薄膜キャパシタおよびその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】ＳｉやＧａＡｓなどの基板上に集積回路
を作製するプロセス技術の発達によって電子機器の小型
化や軽量化がますます進展している。これらの集積回路
において必須の回路素子であるキャパシタの小型化も一
段と重要となっており、誘電体薄膜を用いた薄膜キャパ
シタが広く用いられている。Ｓｉ基板を用いた半導体集
積回路として代表的なメモリ素子であるＤＲＡＭにおい
ては、情報を記憶するメモリセルがトランジスタとキャ
パシタから構成されており、そのキャパシタの誘電体薄
膜にはＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ4などが用いられている。しか
しながら、これらの材料の誘電率はＳｉＯ2で約４、Ｓ
ｉ3Ｎ4で約７と小さく、さらに大容量・高集積なＤＲＡ
Ｍの実現を目指し、化学式ＡＢＯ3で表される誘電率の
大きなペロブスカイト型酸化物薄膜が検討されている。
例えばＳｒＴｉＯ3は室温で約３００近い誘電率を有
し、ＡサイトのＳｒの一部をＢａで置換した（Ｂａ，Ｓ
ｒ）ＴｉＯ3では５００以上の誘電率を有し、ＳｉＯ2や
Ｓｉ3Ｎ4の１０倍以上の高容量密度が実現可能である。
このようなペロブスカイト型酸化物薄膜に代表される高
誘電率薄膜を用いることによって、ギガビット級ＤＲＡ
Ｍのキャパシタ構造を単純化し、集積回路の実現を可能
とする報告がTechnical Digest of International Elec
tron Devices Meeting 1996, pp.675-678に記載されて
いる。また同じペロブスカイト型酸化物薄膜であるＰｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3に代表されるような強誘電体薄膜
を、メモリセルのキャパシタ絶縁膜として用いることに
より、電源を切っても情報が失われず低電圧で高速な読
み書きが可能な不揮発性メモリも作製することができ
る。例えばTechnical Digest of International Electr
on Devices Meeting 1997, pp.613-616に報告例があ
る。
を作製するプロセス技術の発達によって電子機器の小型
化や軽量化がますます進展している。これらの集積回路
において必須の回路素子であるキャパシタの小型化も一
段と重要となっており、誘電体薄膜を用いた薄膜キャパ
シタが広く用いられている。Ｓｉ基板を用いた半導体集
積回路として代表的なメモリ素子であるＤＲＡＭにおい
ては、情報を記憶するメモリセルがトランジスタとキャ
パシタから構成されており、そのキャパシタの誘電体薄
膜にはＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ4などが用いられている。しか
しながら、これらの材料の誘電率はＳｉＯ2で約４、Ｓ
ｉ3Ｎ4で約７と小さく、さらに大容量・高集積なＤＲＡ
Ｍの実現を目指し、化学式ＡＢＯ3で表される誘電率の
大きなペロブスカイト型酸化物薄膜が検討されている。
例えばＳｒＴｉＯ3は室温で約３００近い誘電率を有
し、ＡサイトのＳｒの一部をＢａで置換した（Ｂａ，Ｓ
ｒ）ＴｉＯ3では５００以上の誘電率を有し、ＳｉＯ2や
Ｓｉ3Ｎ4の１０倍以上の高容量密度が実現可能である。
このようなペロブスカイト型酸化物薄膜に代表される高
誘電率薄膜を用いることによって、ギガビット級ＤＲＡ
Ｍのキャパシタ構造を単純化し、集積回路の実現を可能
とする報告がTechnical Digest of International Elec
tron Devices Meeting 1996, pp.675-678に記載されて
いる。また同じペロブスカイト型酸化物薄膜であるＰｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3に代表されるような強誘電体薄膜
を、メモリセルのキャパシタ絶縁膜として用いることに
より、電源を切っても情報が失われず低電圧で高速な読
み書きが可能な不揮発性メモリも作製することができ
る。例えばTechnical Digest of International Electr
on Devices Meeting 1997, pp.613-616に報告例があ
る。
【０００３】さらに携帯電話や無線通信などの高周波回
路用スイッチや増幅器としてはＧａＡｓ基板を用いた半
導体素子が実用化されており、現在ではＳｉ3Ｎ4などを
絶縁膜として用いた薄膜キャパシタが搭載されている。
しかしこのＳｉ3Ｎ4を高誘電率のＳｒＴｉＯ3に置き換
えることにより、ノイズ特性を向上させチップ面積を縮
小化してコストを低減する技術が検討されており、例え
ばIEICE Transactions, Vol.E81-C No.6 pp.898-903, 1
998に報告例がある。
路用スイッチや増幅器としてはＧａＡｓ基板を用いた半
導体素子が実用化されており、現在ではＳｉ3Ｎ4などを
絶縁膜として用いた薄膜キャパシタが搭載されている。
しかしこのＳｉ3Ｎ4を高誘電率のＳｒＴｉＯ3に置き換
えることにより、ノイズ特性を向上させチップ面積を縮
小化してコストを低減する技術が検討されており、例え
ばIEICE Transactions, Vol.E81-C No.6 pp.898-903, 1
998に報告例がある。
【０００４】このような様々な応用に用いられる薄膜キ
ャパシタの誘電体薄膜において、なによりも第一に求め
られるのは高い絶縁性であり、動作電圧におけるリーク
電流が小さいことが重要である。一般に絶縁膜のリーク
電流は、膜中のクラックやトラップなどの様々な欠陥を
通して流れたり、膜厚が薄い場合は電子のトンネル現象
によって電極間を流れる。このリーク電流を低減するた
めに、ペロブスカイト型酸化物薄膜に各種の不純物を導
入する技術が検討されている。なかでもＭｎ不純物はリ
ーク電流の低減に有効であり、例えば特開平２−１９７
１０８号公報には（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3膜にＭｎを添
加する効果が記載されている。さらに特開平７−１７７
１３号公報には、（Ｂａ，Ｓｒ）ｙＴｉＯ3（１．００
＜ｙ≦１．２０）においてもＭｎ添加によりリーク電流
を低減できることが示されている。また、特開昭６１−
２８５６０９号公報においては、ＰｂＴｉＯ3をベース
とした強誘電体薄膜にＭｎＯxの他にＬａ2Ｏ3やＳｉＯ2
を添加することにより、クラックの発生を抑制し欠陥の
少ない良好なＰｂＴｉＯ3薄膜が得られるとされてい
る。また特開平１０−２４２４０５号公報においてはＺ
ｒとＴｉを構成材料として含む強誘電体にＭｎを添加す
ることにより、分極特性を劣化させず誘電率を小さくす
ることができると記載されている。他の不純物の例とし
ては、特開平６−１６２８５７号公報においては不純物
としてＢｉやＷ、Ｚｎなどが示されている。
ャパシタの誘電体薄膜において、なによりも第一に求め
られるのは高い絶縁性であり、動作電圧におけるリーク
電流が小さいことが重要である。一般に絶縁膜のリーク
電流は、膜中のクラックやトラップなどの様々な欠陥を
通して流れたり、膜厚が薄い場合は電子のトンネル現象
によって電極間を流れる。このリーク電流を低減するた
めに、ペロブスカイト型酸化物薄膜に各種の不純物を導
入する技術が検討されている。なかでもＭｎ不純物はリ
ーク電流の低減に有効であり、例えば特開平２−１９７
１０８号公報には（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3膜にＭｎを添
加する効果が記載されている。さらに特開平７−１７７
１３号公報には、（Ｂａ，Ｓｒ）ｙＴｉＯ3（１．００
＜ｙ≦１．２０）においてもＭｎ添加によりリーク電流
を低減できることが示されている。また、特開昭６１−
２８５６０９号公報においては、ＰｂＴｉＯ3をベース
とした強誘電体薄膜にＭｎＯxの他にＬａ2Ｏ3やＳｉＯ2
を添加することにより、クラックの発生を抑制し欠陥の
少ない良好なＰｂＴｉＯ3薄膜が得られるとされてい
る。また特開平１０−２４２４０５号公報においてはＺ
ｒとＴｉを構成材料として含む強誘電体にＭｎを添加す
ることにより、分極特性を劣化させず誘電率を小さくす
ることができると記載されている。他の不純物の例とし
ては、特開平６−１６２８５７号公報においては不純物
としてＢｉやＷ、Ｚｎなどが示されている。
【０００５】リーク電流の低減を図る別の手法として
は、特開平４−２４９５８号公報に記載されているよう
に、酸化物薄膜に生じる微小なクラックや結晶粒界など
の主たるリーク電流の経路をＳｉ系絶縁膜によって充填
することにより、結晶粒界に沿って流れるリーク電流を
低減してキャパシタ全体のリーク電流を抑制する方法が
提案されている。
は、特開平４−２４９５８号公報に記載されているよう
に、酸化物薄膜に生じる微小なクラックや結晶粒界など
の主たるリーク電流の経路をＳｉ系絶縁膜によって充填
することにより、結晶粒界に沿って流れるリーク電流を
低減してキャパシタ全体のリーク電流を抑制する方法が
提案されている。
【０００６】又、特開平８−１７９３９号公報にも、Ｐ
ｔ電極上に（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3膜を形成すると、こ
の膜の結晶が柱状に成長し、その際、誘電体薄膜の結晶
粒界を通じてリーク電流が発生することが開示されてお
り、これを解決する手段として、誘電体薄膜の形成途中
又は形成初期段階にこの膜を構成する金属の構成要素を
含む金属若しくはその酸化物を島状に核として形成し
て、その後目的の膜の形成を行うことで、柱状結晶の形
成が抑制され、リーク電流を低減して、ＤＲＡＭのリフ
レッシュ・サイクルを長期にすることができると記載さ
れている。
ｔ電極上に（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3膜を形成すると、こ
の膜の結晶が柱状に成長し、その際、誘電体薄膜の結晶
粒界を通じてリーク電流が発生することが開示されてお
り、これを解決する手段として、誘電体薄膜の形成途中
又は形成初期段階にこの膜を構成する金属の構成要素を
含む金属若しくはその酸化物を島状に核として形成し
て、その後目的の膜の形成を行うことで、柱状結晶の形
成が抑制され、リーク電流を低減して、ＤＲＡＭのリフ
レッシュ・サイクルを長期にすることができると記載さ
れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来例は、薄
膜キャパシタを作製し、ただちに評価を行った初期特性
におけるリーク電流について改善した例である。しかし
ながら、実際の回路においては、初期特性のみならず、
長期間回路を動かした場合の素子の寿命、すなわち長期
信頼性を保証することも非常に重要である。薄膜キャパ
シタにおける長期信頼性の中で第一に評価すべき項目は
絶縁破壊に至るまでの時間であり、集積回路素子の動作
電圧と動作温度において、数年から品種によっては２０
年以上にわたって絶縁破壊が発生しないという特性を保
証しなければいけない。この絶縁破壊時間の保証のため
に、一般には、動作電圧よりも大きな電圧を一定時間キ
ャパシタに印加し絶縁破壊に至る時間を評価して実際の
動作電圧まで外挿する電圧加速方式の時間依存絶縁破壊
試験（Time-Dependent-Dielectric-Breakdown、以下、
「ＴＤＤＢ試験」と略す）や、印加電圧を回路の動作電
圧とし、試験温度を実際の動作温度よりも高温にして評
価する温度加速方式のＴＤＤＢ試験などが行われる。
膜キャパシタを作製し、ただちに評価を行った初期特性
におけるリーク電流について改善した例である。しかし
ながら、実際の回路においては、初期特性のみならず、
長期間回路を動かした場合の素子の寿命、すなわち長期
信頼性を保証することも非常に重要である。薄膜キャパ
シタにおける長期信頼性の中で第一に評価すべき項目は
絶縁破壊に至るまでの時間であり、集積回路素子の動作
電圧と動作温度において、数年から品種によっては２０
年以上にわたって絶縁破壊が発生しないという特性を保
証しなければいけない。この絶縁破壊時間の保証のため
に、一般には、動作電圧よりも大きな電圧を一定時間キ
ャパシタに印加し絶縁破壊に至る時間を評価して実際の
動作電圧まで外挿する電圧加速方式の時間依存絶縁破壊
試験（Time-Dependent-Dielectric-Breakdown、以下、
「ＴＤＤＢ試験」と略す）や、印加電圧を回路の動作電
圧とし、試験温度を実際の動作温度よりも高温にして評
価する温度加速方式のＴＤＤＢ試験などが行われる。
【０００８】前記列記した従来技術では、ペロブスカイ
ト型酸化物薄膜の長期信頼性やＴＤＤＢ試験に関する不
純物添加の影響を詳細に述べた例はなく、長期信頼性を
向上させる手段としては、前述のようなリーク電流を低
減する手段がそのまま用いられ、初期特性におけるリー
ク電流を低減することが、結果的に絶縁破壊などの長期
信頼性も向上させることができるとされている。
ト型酸化物薄膜の長期信頼性やＴＤＤＢ試験に関する不
純物添加の影響を詳細に述べた例はなく、長期信頼性を
向上させる手段としては、前述のようなリーク電流を低
減する手段がそのまま用いられ、初期特性におけるリー
ク電流を低減することが、結果的に絶縁破壊などの長期
信頼性も向上させることができるとされている。
【０００９】しかしながら、本発明者の検討によれば、
これらの従来技術になるペロブスカイト型酸化物薄膜の
長期信頼性は必ずしも十分とはいえず、更なる長期信頼
性の達成が望まれていた。したがって、本発明の解決す
べき課題は、高誘電率の誘電体薄膜を用いた薄膜キャパ
シタにおいて、絶縁破壊によって引き起こされる長期信
頼性の低下を抑制し、信頼性の高い薄膜キャパシタを提
供するために必要とされる構造と製造方法を明らかにす
ることである。
これらの従来技術になるペロブスカイト型酸化物薄膜の
長期信頼性は必ずしも十分とはいえず、更なる長期信頼
性の達成が望まれていた。したがって、本発明の解決す
べき課題は、高誘電率の誘電体薄膜を用いた薄膜キャパ
シタにおいて、絶縁破壊によって引き起こされる長期信
頼性の低下を抑制し、信頼性の高い薄膜キャパシタを提
供するために必要とされる構造と製造方法を明らかにす
ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】先に挙げた従来の技術で
は、いずれも、リーク電流の低減を主眼においており、
特に、特開平８−１７９３９号公報に開示されているよ
うに、結晶粒界におけるリーク電流を抑制するために、
柱状結晶を形成しないように成膜する、あるいは特開平
４−２４９５８号公報に開示されているように、配向性
微小クラックを絶縁性の充填材料で埋めてリーク電流経
路である結晶粒界を遮断することが重要と考えられてい
た。これに対して、本発明者は、ペロブスカイト型酸化
物薄膜の絶縁破壊に関して、実動作電圧である低電圧で
温度加速方式のＴＤＤＢ特性を詳細に調べた結果、添加
する不純物の量と添加部位によっては、初期的なリーク
電流が増大するものの、絶縁破壊に至る時間が逆に長く
なるという現象を見い出した。これは従来報告されてき
た例とはむしろ逆の傾向であり、初期特性におけるリー
ク電流が集積回路素子に求められる特性を満足している
ならば、適度にリーク電流が多い方が絶縁破壊に至る時
間を長くすることができるという結論に至った。この
際、リーク電流がペロブスカイト型酸化物薄膜の結晶粒
内部を流れると、絶縁破壊の要因である欠陥の発生と蓄
積が進行してしまうので、リーク電流の経路は欠陥発生
の少ない結晶粒界であることが望ましいことも明らかと
なった。
は、いずれも、リーク電流の低減を主眼においており、
特に、特開平８−１７９３９号公報に開示されているよ
うに、結晶粒界におけるリーク電流を抑制するために、
柱状結晶を形成しないように成膜する、あるいは特開平
４−２４９５８号公報に開示されているように、配向性
微小クラックを絶縁性の充填材料で埋めてリーク電流経
路である結晶粒界を遮断することが重要と考えられてい
た。これに対して、本発明者は、ペロブスカイト型酸化
物薄膜の絶縁破壊に関して、実動作電圧である低電圧で
温度加速方式のＴＤＤＢ特性を詳細に調べた結果、添加
する不純物の量と添加部位によっては、初期的なリーク
電流が増大するものの、絶縁破壊に至る時間が逆に長く
なるという現象を見い出した。これは従来報告されてき
た例とはむしろ逆の傾向であり、初期特性におけるリー
ク電流が集積回路素子に求められる特性を満足している
ならば、適度にリーク電流が多い方が絶縁破壊に至る時
間を長くすることができるという結論に至った。この
際、リーク電流がペロブスカイト型酸化物薄膜の結晶粒
内部を流れると、絶縁破壊の要因である欠陥の発生と蓄
積が進行してしまうので、リーク電流の経路は欠陥発生
の少ない結晶粒界であることが望ましいことも明らかと
なった。
【００１１】この様な知見に基づき、鋭意検討した結
果、下記の本発明に到達した。
果、下記の本発明に到達した。
【００１２】すなわち本発明は、基板上の任意の層に下
部電極、高誘電率の誘電体、上部電極が積層された薄膜
キャパシタにおいて、該高誘電率の誘電体が結晶粒と結
晶粒界からなる多結晶であって、複数の原子価を取りう
る金属イオンを不純物として含有し、該結晶粒内部より
も該結晶粒界近傍に高濃度の該不純物を含有しているこ
とを特徴とする薄膜キャパシタである。
部電極、高誘電率の誘電体、上部電極が積層された薄膜
キャパシタにおいて、該高誘電率の誘電体が結晶粒と結
晶粒界からなる多結晶であって、複数の原子価を取りう
る金属イオンを不純物として含有し、該結晶粒内部より
も該結晶粒界近傍に高濃度の該不純物を含有しているこ
とを特徴とする薄膜キャパシタである。
【００１３】本発明においては、複数の原子価を取りう
る金属イオンとしてＭｎイオンを用いることが好まし
く、また、該高誘電率の誘電体薄膜が（Ｂａ1-xＳｒx）
ＴｉＯ 3（０≦ｘ≦１．０）あるいは（Ｂａ，Ｓｒ）yＴ
ｉＯ3（１．００＜ｙ≦１．２０）であることが好まし
い。該Ｍｎの総添加量として、０．５モル％以上５モル
％以下であることは好ましい態様である。
る金属イオンとしてＭｎイオンを用いることが好まし
く、また、該高誘電率の誘電体薄膜が（Ｂａ1-xＳｒx）
ＴｉＯ 3（０≦ｘ≦１．０）あるいは（Ｂａ，Ｓｒ）yＴ
ｉＯ3（１．００＜ｙ≦１．２０）であることが好まし
い。該Ｍｎの総添加量として、０．５モル％以上５モル
％以下であることは好ましい態様である。
【００１４】また本発明は基板上の任意の層に下部電
極、複数の原子価を取りうる金属イオンを不純物として
添加した高誘電率の誘電体、上部電極を順次形成する工
程を有する薄膜キャパシタの製造方法であって、該不純
物を添加した高誘電率の誘電体の粉末あるいはセラミク
スをターゲットとして用い、スパッタリング法によって
該高誘電率の誘電体を結晶粒と結晶粒界からなる多結晶
膜として成膜し、該結晶粒内部よりも該結晶粒界近傍に
高濃度の該不純物を含有させることを特徴とする薄膜キ
ャパシタの製造方法である。
極、複数の原子価を取りうる金属イオンを不純物として
添加した高誘電率の誘電体、上部電極を順次形成する工
程を有する薄膜キャパシタの製造方法であって、該不純
物を添加した高誘電率の誘電体の粉末あるいはセラミク
スをターゲットとして用い、スパッタリング法によって
該高誘電率の誘電体を結晶粒と結晶粒界からなる多結晶
膜として成膜し、該結晶粒内部よりも該結晶粒界近傍に
高濃度の該不純物を含有させることを特徴とする薄膜キ
ャパシタの製造方法である。
【００１５】上記の製造方法においては、前記複数の原
子価を取りうる金属イオンはＭｎイオンであることは好
ましい態様である。
子価を取りうる金属イオンはＭｎイオンであることは好
ましい態様である。
【００１６】また本発明は前記不純物を添加したターゲ
ットとして（Ｂａ,Ｓｒ）ＴｉＯ3の粉末あるいはセラミ
クスをターゲットとし、且つ成膜温度３５０℃以下での
スパッタリング法によって該高誘電率の誘電体を成膜す
ることを特徴とする薄膜キャパシタの製造方法である。
ットとして（Ｂａ,Ｓｒ）ＴｉＯ3の粉末あるいはセラミ
クスをターゲットとし、且つ成膜温度３５０℃以下での
スパッタリング法によって該高誘電率の誘電体を成膜す
ることを特徴とする薄膜キャパシタの製造方法である。
【００１７】ターゲット中へのＭｎ添加量は、１モル％
以上１０モル％以下であることが好ましい。
以上１０モル％以下であることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。
図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実
施の形態の構成を説明するための薄膜キャパシタの断面
図である。ＧａＡｓ基板１上に下部電極Ｐｔ／Ｔｉ薄膜
２、Ｍｎ不純物を添加した高誘電率（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ3薄膜３、上部電極Ｐｔ薄膜４が積層された薄膜キャ
パシタである。Ｍｎ添加（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜は
ひとつひとつの結晶粒が柱状構造であり、多結晶膜とな
っている。図１（ａ）における領域Ｘの拡大図が図１
（ｂ）である。Ｍｎ添加（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜は
結晶粒内部５と結晶粒界部６の２つの領域から成り立っ
ており、Ｍｎの添加量は結晶粒界部６のほうが結晶粒内
部５よりも大きくなっている。
施の形態の構成を説明するための薄膜キャパシタの断面
図である。ＧａＡｓ基板１上に下部電極Ｐｔ／Ｔｉ薄膜
２、Ｍｎ不純物を添加した高誘電率（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ3薄膜３、上部電極Ｐｔ薄膜４が積層された薄膜キャ
パシタである。Ｍｎ添加（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜は
ひとつひとつの結晶粒が柱状構造であり、多結晶膜とな
っている。図１（ａ）における領域Ｘの拡大図が図１
（ｂ）である。Ｍｎ添加（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜は
結晶粒内部５と結晶粒界部６の２つの領域から成り立っ
ており、Ｍｎの添加量は結晶粒界部６のほうが結晶粒内
部５よりも大きくなっている。
【００２０】図２（ａ）及び（ｂ）は従来の技術による
薄膜キャパシタの断面図である。ＧａＡｓ基板１上に下
部電極Ｐｔ／Ｔｉ薄膜２、Ｍｎ不純物を添加した高誘電
率（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜７、上部電極Ｐｔ薄膜４
が積層された薄膜キャパシタであるが、Ｍｎの添加量は
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜内部でほぼ均一である。図
２（ａ）における領域Ｙの拡大図が図２（ｂ）である。
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ 3薄膜中のＭｎ不純物は、（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜の結晶状態がアモルファスであ
るか多結晶であるかに関わらず、ほぼ均一な濃度で分布
している。
薄膜キャパシタの断面図である。ＧａＡｓ基板１上に下
部電極Ｐｔ／Ｔｉ薄膜２、Ｍｎ不純物を添加した高誘電
率（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜７、上部電極Ｐｔ薄膜４
が積層された薄膜キャパシタであるが、Ｍｎの添加量は
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜内部でほぼ均一である。図
２（ａ）における領域Ｙの拡大図が図２（ｂ）である。
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ 3薄膜中のＭｎ不純物は、（Ｂ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜の結晶状態がアモルファスであ
るか多結晶であるかに関わらず、ほぼ均一な濃度で分布
している。
【００２１】上記図１，図２に係る薄膜キャパシタにお
ける高誘電率薄膜は、下記表１に示す条件で成膜したも
のである。
ける高誘電率薄膜は、下記表１に示す条件で成膜したも
のである。
【００２２】
【表１】
【００２３】図３は図１（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面
と、図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ’断面を、透過型電子顕
微鏡による断面ＴＥＭ観察とエネルギー分散型Ｘ線分析
装置を用いた分析径１ｎｍ程度の微小領域における組成
分析が可能な局所ＥＤＸ分析によって調べたＭｎ不純物
の濃度分布である。従来例によるＢ−Ｂ’断面において
は、Ｍｎ不純物はほぼ１．３モル％程度の濃度で膜中に
均一に存在しているのに対し、本発明の薄膜キャパシタ
のＡ−Ａ’断面においては、結晶粒界部においてＭｎ濃
度が２．５モル％と高く、結晶粒内部では１モル％程度
に小さいことがわかる。尚、本発明において、結晶粒内
部と結晶粒界部とのＭｎ濃度の差は、一概に規定はでき
ないが、０．５モル％以上あることが好ましい。
と、図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ’断面を、透過型電子顕
微鏡による断面ＴＥＭ観察とエネルギー分散型Ｘ線分析
装置を用いた分析径１ｎｍ程度の微小領域における組成
分析が可能な局所ＥＤＸ分析によって調べたＭｎ不純物
の濃度分布である。従来例によるＢ−Ｂ’断面において
は、Ｍｎ不純物はほぼ１．３モル％程度の濃度で膜中に
均一に存在しているのに対し、本発明の薄膜キャパシタ
のＡ−Ａ’断面においては、結晶粒界部においてＭｎ濃
度が２．５モル％と高く、結晶粒内部では１モル％程度
に小さいことがわかる。尚、本発明において、結晶粒内
部と結晶粒界部とのＭｎ濃度の差は、一概に規定はでき
ないが、０．５モル％以上あることが好ましい。
【００２４】図２に示した従来例の薄膜キャパシタと、
図１に示した本発明の薄膜キャパシタの３．５Ｖ印加、
２００℃のＴＤＤＢ試験の比較を示したのが図４であ
る。本発明の薄膜キャパシタにおいては、ＴＤＤＢ試験
の初期リーク電流は従来例の薄膜キャパシタよりも大き
い。しかし、従来例の薄膜キャパシタでは短い時間でリ
ーク電流が増加し始め絶縁破壊に至るのに対し、本発明
の薄膜キャパシタでは初期に大きかったリーク電流は数
日の試験を経ても増加することはなく、さらに長い時間
を経過した後にようやく絶縁破壊に至った。結晶粒界部
のＭｎ不純物濃度が高いために、リーク電流は過剰なＭ
ｎイオンを通してある一定量流れてしまうが、そのため
に結晶粒内部に流れ込んだリーク電流によって生成され
ると考えられる結晶欠陥の生成が遅くなり、結果的に絶
縁破壊に至る時間が長くなる。
図１に示した本発明の薄膜キャパシタの３．５Ｖ印加、
２００℃のＴＤＤＢ試験の比較を示したのが図４であ
る。本発明の薄膜キャパシタにおいては、ＴＤＤＢ試験
の初期リーク電流は従来例の薄膜キャパシタよりも大き
い。しかし、従来例の薄膜キャパシタでは短い時間でリ
ーク電流が増加し始め絶縁破壊に至るのに対し、本発明
の薄膜キャパシタでは初期に大きかったリーク電流は数
日の試験を経ても増加することはなく、さらに長い時間
を経過した後にようやく絶縁破壊に至った。結晶粒界部
のＭｎ不純物濃度が高いために、リーク電流は過剰なＭ
ｎイオンを通してある一定量流れてしまうが、そのため
に結晶粒内部に流れ込んだリーク電流によって生成され
ると考えられる結晶欠陥の生成が遅くなり、結果的に絶
縁破壊に至る時間が長くなる。
【００２５】図５（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実
施の形態の構成を説明するための薄膜キャパシタの断面
図である。ＧａＡｓ基板１上に下部電極Ｐｔ／Ｔｉ薄膜
２、Ｍｎ不純物を添加した高誘電率（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ3薄膜３、上部電極Ｐｔ薄膜４が積層された薄膜キャ
パシタである。Ｍｎ添加（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜は
ひとつひとつの結晶粒が膜厚方向に複数存在する粒状構
造を呈しており、多結晶膜となっている。図５（ａ）に
おける領域Ｚの拡大図が図５（ｂ）である。Ｍｎ添加
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜３は結晶粒内部５と結晶粒
界部６の２つの領域から成り立っていて、Ｍｎの添加量
は結晶粒界部６のほうが結晶粒内部５よりも大きくなっ
ている。このような構造においても図４に示した長期信
頼性の向上効果が同様に得られた。
施の形態の構成を説明するための薄膜キャパシタの断面
図である。ＧａＡｓ基板１上に下部電極Ｐｔ／Ｔｉ薄膜
２、Ｍｎ不純物を添加した高誘電率（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ3薄膜３、上部電極Ｐｔ薄膜４が積層された薄膜キャ
パシタである。Ｍｎ添加（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜は
ひとつひとつの結晶粒が膜厚方向に複数存在する粒状構
造を呈しており、多結晶膜となっている。図５（ａ）に
おける領域Ｚの拡大図が図５（ｂ）である。Ｍｎ添加
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜３は結晶粒内部５と結晶粒
界部６の２つの領域から成り立っていて、Ｍｎの添加量
は結晶粒界部６のほうが結晶粒内部５よりも大きくなっ
ている。このような構造においても図４に示した長期信
頼性の向上効果が同様に得られた。
【００２６】結晶の構造は、膜の組成に依存しており、
上記（Ｂａ1-xＳｒx）yＴｉＯ3の場合、３５０℃以下の
成膜温度条件下では、ｘが０．５であり、ｙが１の組成
では柱状構造になりやすく、該組成からずれるに従い、
粒状構造に変化していく傾向がある。又、本発明では、
柱状構造と粒状構造とを本発明の効果を損ねない範囲で
あれば複合させて使用することも可能であり、その場合
は、２度に分けて成膜するなどの手法を採ればよい。
上記（Ｂａ1-xＳｒx）yＴｉＯ3の場合、３５０℃以下の
成膜温度条件下では、ｘが０．５であり、ｙが１の組成
では柱状構造になりやすく、該組成からずれるに従い、
粒状構造に変化していく傾向がある。又、本発明では、
柱状構造と粒状構造とを本発明の効果を損ねない範囲で
あれば複合させて使用することも可能であり、その場合
は、２度に分けて成膜するなどの手法を採ればよい。
【００２７】次に３．５Ｖ印加、２００℃のＴＤＤＢ試
験における絶縁破壊時間をＭｎの総添加量に対してプロ
ットした結果を図６に示す。図より明らかなように、本
発明の効果は膜中のＭｎの総添加量が０．５モル％以上
５モル％以下の場合において特に顕著に得られる。尚、
Ｍｎの総添加量が７．５モル％の場合に、絶縁破壊時間
は０．５モル％の場合とほぼ同等であるが、この場合、
初期リーク電流が大きくなりすぎ、キャパシタとしての
動作そのものに不具合を生じていた。初期リーク電流と
しては、例えば３．５Ｖの時に、１０-6Ａ／ｃｍ2以下
となるように選択するのが好ましく、５モル％以下であ
れば、初期リーク電流値として上記条件を満たすことが
できる。
験における絶縁破壊時間をＭｎの総添加量に対してプロ
ットした結果を図６に示す。図より明らかなように、本
発明の効果は膜中のＭｎの総添加量が０．５モル％以上
５モル％以下の場合において特に顕著に得られる。尚、
Ｍｎの総添加量が７．５モル％の場合に、絶縁破壊時間
は０．５モル％の場合とほぼ同等であるが、この場合、
初期リーク電流が大きくなりすぎ、キャパシタとしての
動作そのものに不具合を生じていた。初期リーク電流と
しては、例えば３．５Ｖの時に、１０-6Ａ／ｃｍ2以下
となるように選択するのが好ましく、５モル％以下であ
れば、初期リーク電流値として上記条件を満たすことが
できる。
【００２８】また本発明の構造を実現するためには、Ｍ
ｎを添加した（Ｂａ1-xＳｒx）ＴｉＯ3の粉末あるいは
セラミクスをターゲットとして用いたスパッタリング法
によって（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜を成膜すれば良
く、その場合、ターゲットへのＭｎ添加量の約半分が膜
中の総添加量となるため、スパッタリングターゲットへ
のＭｎ添加量は１モル％以上１０モル％以下の場合が本
発明の効果が最も顕著である。さらにスパッタリング時
の成膜温度が低ければ低いほど、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ
3の結晶粒界へのＭｎ不純物の析出の度合いが大きくな
るため、成膜温度が３５０℃以下である場合に本発明の
効果は顕著になる。尚、成膜温度の下限については特に
限定されるものではないが、加熱を行わない状態（常
温）から実施することができる。成膜温度は、形成する
膜の組成、不純物の種類等により一概に限定することは
できず、本発明の構成、すなわち、高誘電率の誘電体を
結晶粒と結晶粒界からなる多結晶膜として成膜でき、該
結晶粒内部よりも該結晶粒界近傍に高濃度の該不純物を
含有させることができるよう適宜選択すればよい。
ｎを添加した（Ｂａ1-xＳｒx）ＴｉＯ3の粉末あるいは
セラミクスをターゲットとして用いたスパッタリング法
によって（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄膜を成膜すれば良
く、その場合、ターゲットへのＭｎ添加量の約半分が膜
中の総添加量となるため、スパッタリングターゲットへ
のＭｎ添加量は１モル％以上１０モル％以下の場合が本
発明の効果が最も顕著である。さらにスパッタリング時
の成膜温度が低ければ低いほど、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ
3の結晶粒界へのＭｎ不純物の析出の度合いが大きくな
るため、成膜温度が３５０℃以下である場合に本発明の
効果は顕著になる。尚、成膜温度の下限については特に
限定されるものではないが、加熱を行わない状態（常
温）から実施することができる。成膜温度は、形成する
膜の組成、不純物の種類等により一概に限定することは
できず、本発明の構成、すなわち、高誘電率の誘電体を
結晶粒と結晶粒界からなる多結晶膜として成膜でき、該
結晶粒内部よりも該結晶粒界近傍に高濃度の該不純物を
含有させることができるよう適宜選択すればよい。
【００２９】上記の実施の形態の説明においては、高誘
電率の誘電体膜として（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3の例を述
べたが、本発明における高誘電率の誘電体膜とはＳｉＯ
2やＳｉ3Ｎ4よりも高い誘電率を有する膜のことであ
り、化学式ＡＢＯ3で表され、それぞれＡとしてＢａ、
Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｋのうち少なくとも１
種以上、ＢとしてＺｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｗのうち少なくとも１種以上を含むも
の、例えば、ＳｒＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、（Ｐｂ，Ｌ
ａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3、Ｐｂ
（Ｍｇ，Ｗ）Ｏ3、Ｐｂ（Ｚｎ，Ｎｂ）Ｏ3、ＬｉＴａＯ
3、ＬｉＮｂＯ3、ＫＴａＯ3、ＫＮｂＯ3など、あるいは
化学式（Ｂｉ2Ｏ2）（Ａm-1ＢmＯ3m+1）（ｍ＝１，２，
３，４，５）で表され、それぞれＡとしてＢａ、Ｓｒ、
Ｐｂ、Ｃａ、Ｋ、Ｂｉのうち少なくとも１種以上、Ｂと
して、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗの少なくとも１種以上を含
むもの、例えば、Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12、ＳｒＢｉ2Ｔａ
2Ｏ9、ＳｒＢｉ2Ｎｂ2Ｏ9、あるいはそれ以外の化学式
のＴａ2Ｏ5などを用いても同様の効果が得られる。中で
も特に（Ｂａ1-xＳｒx）ＴｉＯ3（０≦ｘ≦１．０）は
化学的に安定であり、薄膜キャパシタ作製後の熱処理耐
性に優れている点が有利である。また（Ｂａ，Ｓｒ）y
ＴｉＯ3（１．００＜ｙ≦１．２０）は１μｍ以下の膜
厚領域において比較的高い誘電率が得られる点で有利で
ある。
電率の誘電体膜として（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3の例を述
べたが、本発明における高誘電率の誘電体膜とはＳｉＯ
2やＳｉ3Ｎ4よりも高い誘電率を有する膜のことであ
り、化学式ＡＢＯ3で表され、それぞれＡとしてＢａ、
Ｓｒ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｋのうち少なくとも１
種以上、ＢとしてＺｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｗのうち少なくとも１種以上を含むも
の、例えば、ＳｒＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、（Ｐｂ，Ｌ
ａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3、Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ3、Ｐｂ
（Ｍｇ，Ｗ）Ｏ3、Ｐｂ（Ｚｎ，Ｎｂ）Ｏ3、ＬｉＴａＯ
3、ＬｉＮｂＯ3、ＫＴａＯ3、ＫＮｂＯ3など、あるいは
化学式（Ｂｉ2Ｏ2）（Ａm-1ＢmＯ3m+1）（ｍ＝１，２，
３，４，５）で表され、それぞれＡとしてＢａ、Ｓｒ、
Ｐｂ、Ｃａ、Ｋ、Ｂｉのうち少なくとも１種以上、Ｂと
して、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗの少なくとも１種以上を含
むもの、例えば、Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12、ＳｒＢｉ2Ｔａ
2Ｏ9、ＳｒＢｉ2Ｎｂ2Ｏ9、あるいはそれ以外の化学式
のＴａ2Ｏ5などを用いても同様の効果が得られる。中で
も特に（Ｂａ1-xＳｒx）ＴｉＯ3（０≦ｘ≦１．０）は
化学的に安定であり、薄膜キャパシタ作製後の熱処理耐
性に優れている点が有利である。また（Ｂａ，Ｓｒ）y
ＴｉＯ3（１．００＜ｙ≦１．２０）は１μｍ以下の膜
厚領域において比較的高い誘電率が得られる点で有利で
ある。
【００３０】又、結晶粒の大きさとしては特に限定され
るものではないが、前記成膜温度の範囲では、図１に示
す柱状構造となる場合は結晶粒の横方向のサイズは大凡
３０〜７０ｎｍ程度であり、図５に示す粒状構造となる
場合には１０〜４０ｎｍ程度となる。
るものではないが、前記成膜温度の範囲では、図１に示
す柱状構造となる場合は結晶粒の横方向のサイズは大凡
３０〜７０ｎｍ程度であり、図５に示す粒状構造となる
場合には１０〜４０ｎｍ程度となる。
【００３１】また上記の実施の形態の説明においては、
不純物としてＭｎの例を述べたが、本発明における不純
物としては複数の原子価を取りうる金属イオン、例えば
ＮｂやＶやＨｆや希土類元素などを用いても同様の効果
が得られる。中でも特にＭｎは多結晶の格子位置に入る
ことで酸素欠損などの欠陥を補償すると同時に、結晶粒
界に析出してもデバイス動作に問題となるような多大な
リーク電流を誘起せず長期信頼性を向上させることがで
きる点が優れている。
不純物としてＭｎの例を述べたが、本発明における不純
物としては複数の原子価を取りうる金属イオン、例えば
ＮｂやＶやＨｆや希土類元素などを用いても同様の効果
が得られる。中でも特にＭｎは多結晶の格子位置に入る
ことで酸素欠損などの欠陥を補償すると同時に、結晶粒
界に析出してもデバイス動作に問題となるような多大な
リーク電流を誘起せず長期信頼性を向上させることがで
きる点が優れている。
【００３２】また上記の実施の形態の説明においては、
基板としてＧａＡｓ基板の例を述べたが、本発明は他の
基板、ＳｉやＧａＮやガラス、さらにはポリイミドなど
の有機物上の薄膜キャパシタにおいても同様の効果が得
られる。
基板としてＧａＡｓ基板の例を述べたが、本発明は他の
基板、ＳｉやＧａＮやガラス、さらにはポリイミドなど
の有機物上の薄膜キャパシタにおいても同様の効果が得
られる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による薄膜
キャパシタの効果は、長期信頼性が高く絶縁破壊に至る
時間が長いことである。その理由としては、添加された
複数の原子価を取りうる不純物、なかでもＭｎが高誘電
率の誘電体薄膜の結晶粒界部に高濃度で存在するため、
リーク電流が回路の許容値範囲内で上昇するものの、絶
縁破壊を引き起こす原因となる結晶粒内部での結晶欠陥
の生成が遅くなるためである。
キャパシタの効果は、長期信頼性が高く絶縁破壊に至る
時間が長いことである。その理由としては、添加された
複数の原子価を取りうる不純物、なかでもＭｎが高誘電
率の誘電体薄膜の結晶粒界部に高濃度で存在するため、
リーク電流が回路の許容値範囲内で上昇するものの、絶
縁破壊を引き起こす原因となる結晶粒内部での結晶欠陥
の生成が遅くなるためである。
【図１】本発明の一実施形態になる薄膜キャパシタの断
面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の部分拡大図である。
面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の部分拡大図である。
【図２】従来の技術の薄膜キャパシタの断面図であり、
（ｂ）は同図（ａ）の部分拡大図である。
（ｂ）は同図（ａ）の部分拡大図である。
【図３】本発明と従来の技術の薄膜キャパシタの誘電体
部におけるＭｎ不純物の濃度を比較した図である。
部におけるＭｎ不純物の濃度を比較した図である。
【図４】本発明と従来の技術の薄膜キャパシタのＴＤＤ
Ｂ特性を比較した図である。
Ｂ特性を比較した図である。
【図５】本発明の他の実施形態になる薄膜キャパシタの
断面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の部分拡大図であ
る。
断面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の部分拡大図であ
る。
【図６】ＴＤＤＢ試験における絶縁破壊時間をＭｎの総
添加量に対してプロットした結果を示すグラフである。
添加量に対してプロットした結果を示すグラフである。
１ ＧａＡｓ基板 ２ 下部電極Ｐｔ／Ｔｉ ３ 本発明のＭｎ添加高誘電率（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3
薄膜 ４ 上部電極Ｐｔ ５ 結晶粒内部 ６ 結晶粒界 ７ 従来のＭｎ添加高誘電率（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄
膜 ８ 本発明のＭｎ添加高誘電率（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3
薄膜
薄膜 ４ 上部電極Ｐｔ ５ 結晶粒内部 ６ 結晶粒界 ７ 従来のＭｎ添加高誘電率（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3薄
膜 ８ 本発明のＭｎ添加高誘電率（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3
薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｇ 4/33 Ｈ０１Ｌ 21/316 Ｙ ５Ｆ１０３ 13/00 ３９１ 27/04 Ｃ Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｇ 4/06 １０２ 21/316 Ｈ０１Ｌ 27/10 ４４４Ｃ 27/105 Ｆターム(参考） 4K029 BA50 BB08 BB10 BD00 CA05 DC05 5E082 AB03 BC35 EE05 FG03 FG26 FG42 KK01 PP03 PP06 5F038 AC05 AC15 EZ02 EZ20 5F058 BA01 BA11 BB05 BC03 BC04 BF12 5F083 GA06 GA21 HA06 JA13 JA14 JA38 JA39 PR22 5F103 AA08 BB22 KK10 NN03 RR05
Claims (9)
- 【請求項１】 基板上の任意の層に下部電極、高誘電率
の誘電体、上部電極が積層された薄膜キャパシタにおい
て、該高誘電率の誘電体が結晶粒と結晶粒界からなる多
結晶であって、複数の原子価を取りうる金属イオンを不
純物として含有し、該結晶粒内部よりも該結晶粒界近傍
に高濃度の該不純物を含有していることを特徴とする薄
膜キャパシタ。 - 【請求項２】 請求項１における複数の原子価を取りう
る金属イオンがＭｎイオンであることを特徴とする薄膜
キャパシタ。 - 【請求項３】 高誘電率の誘電体が（Ｂａ1-xＳｒx）Ｔ
ｉＯ3（０≦ｘ≦１．０）であることを特徴とする請求
項１または２に記載の薄膜キャパシタ。 - 【請求項４】 高誘電率の誘電体が（Ｂａ，Ｓｒ）yＴ
ｉＯ3（１．００＜ｙ≦１．２０）であることを特徴と
する請求項１または２に記載の薄膜キャパシタ。 - 【請求項５】 Ｍｎの総添加量が０．５モル％以上５モ
ル％以下であることを特徴とする請求項２から４のいず
れか１項に記載の薄膜キャパシタ。 - 【請求項６】 基板上の任意の層に下部電極、複数の原
子価を取りうる金属イオンを不純物として添加した高誘
電率の誘電体、上部電極を順次形成する工程を有する薄
膜キャパシタの製造方法であって、該不純物を添加した
高誘電率の誘電体の粉末あるいはセラミクスをターゲッ
トとして用い、スパッタリング法によって該高誘電率の
誘電体を結晶粒と結晶粒界からなる多結晶膜として成膜
し、該結晶粒内部よりも該結晶粒界近傍に高濃度の該不
純物を含有させることを特徴とする薄膜キャパシタの製
造方法。 - 【請求項７】 請求項６における複数の原子価を取りう
る金属イオンがＭｎイオンであることを特徴とする薄膜
キャパシタの製造方法。 - 【請求項８】 請求項６又は７において、高誘電率の誘
電体の粉末あるいはセラミクスが、（Ｂａ,Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ3の粉末あるいはセラミクスであり、且つ成膜温度が
３５０℃以下であることを特徴とする薄膜キャパシタの
製造方法。 - 【請求項９】 ターゲットのＭｎ添加量が１モル％以上
１０モル％以下であることを特徴とする請求項７又は８
に記載の薄膜キャパシタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000178685A JP2001358303A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 薄膜キャパシタおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000178685A JP2001358303A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 薄膜キャパシタおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001358303A true JP2001358303A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=18680080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000178685A Pending JP2001358303A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 薄膜キャパシタおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001358303A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045987A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-14 | Taiyo Yuden Co Ltd | 誘電体積層薄膜及びそれを利用した電子部品 |
| WO2006075751A1 (ja) | 2005-01-17 | 2006-07-20 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | キャパシタ層形成材及びそのキャパシタ層形成材の製造方法並びにそのキャパシタ層形成材を用いて得られる内蔵キャパシタ層を備えたプリント配線板 |
| JP2007180176A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Fujitsu Ltd | 抵抗変化型記憶素子 |
| US7719818B2 (en) | 2005-04-28 | 2010-05-18 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Material for forming capacitor layer and method for manufacturing the material for forming capacitor layer |
| JP2014222751A (ja) * | 2014-05-07 | 2014-11-27 | アギア システムズ エルエルシーＡｇｅｒｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＬＬＣ | Ｓｎ膜におけるウイスカの軽減 |
-
2000
- 2000-06-14 JP JP2000178685A patent/JP2001358303A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003045987A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-14 | Taiyo Yuden Co Ltd | 誘電体積層薄膜及びそれを利用した電子部品 |
| WO2006075751A1 (ja) | 2005-01-17 | 2006-07-20 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | キャパシタ層形成材及びそのキャパシタ層形成材の製造方法並びにそのキャパシタ層形成材を用いて得られる内蔵キャパシタ層を備えたプリント配線板 |
| US7719818B2 (en) | 2005-04-28 | 2010-05-18 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Material for forming capacitor layer and method for manufacturing the material for forming capacitor layer |
| JP2007180176A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Fujitsu Ltd | 抵抗変化型記憶素子 |
| JP2014222751A (ja) * | 2014-05-07 | 2014-11-27 | アギア システムズ エルエルシーＡｇｅｒｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ ＬＬＣ | Ｓｎ膜におけるウイスカの軽減 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5882946A (en) | High-permittivity thin film capacitor for a semiconductor integrated circuit and a fabrication method thereof | |
| CN107134487B (zh) | 一种基于氧化铪的铁电栅结构及其制备工艺 | |
| EP1039525A1 (en) | Dielectric element and manufacturing method therefor | |
| JP3190011B2 (ja) | 強誘電体記憶素子およびその製造方法 | |
| EP0812021B1 (en) | Dielectric thin film capacitor element and manufacturing method of the same | |
| JP2013093589A (ja) | 誘電体材料を含む個別要素又は半導体デバイスを含む集積回路デバイス | |
| JPH1126706A (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 | |
| KR20170121082A (ko) | 반도체 강유전체 기억소자의 제조방법 및 반도체 강유전체 기억 트랜지스터 | |
| KR20050035887A (ko) | 반도체 강유전체 기억 디바이스와 그 제조방법 | |
| EP1150344A2 (en) | Semiconductor device having ferroelectric thin film and fabricating method therefor | |
| WO1998008255A1 (fr) | Procede de fabrication de dispositif a oxyde dielectrique et memoire et semi-conducteur utilisant ce dispositif | |
| JP2004319651A (ja) | メモリの素子及びその製造方法 | |
| KR102259923B1 (ko) | 유전박막, 이를 포함하는 멤커패시터, 이를 포함하는 셀 어레이, 및 그 제조 방법 | |
| KR20070089638A (ko) | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
| JP2001358303A (ja) | 薄膜キャパシタおよびその製造方法 | |
| JPH10214947A (ja) | 薄膜誘電体素子 | |
| US7307304B2 (en) | Ferroelectric materials and ferroelectric memory device made therefrom | |
| JP3914171B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JP3347010B2 (ja) | 薄膜誘電体素子 | |
| JP2001189422A (ja) | 薄膜キャパシタの製造方法 | |
| US20030151078A1 (en) | Ferroelectric film and semiconductor device | |
| JP4126093B2 (ja) | 薄膜電子部品 | |
| KR100363393B1 (ko) | 비파괴판독형 불휘발성 기억소자의 메모리 셀 소자 및 그제조 방법 | |
| JP3286218B2 (ja) | 薄膜誘電体素子 | |
| JPH10303376A (ja) | 半導体記憶装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041029 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20041115 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20041115 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050302 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050502 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050914 |