JP2002289804A - 強誘電体薄膜デバイスの回復処理方法 - Google Patents
強誘電体薄膜デバイスの回復処理方法Info
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- JP2002289804A JP2002289804A JP2001088832A JP2001088832A JP2002289804A JP 2002289804 A JP2002289804 A JP 2002289804A JP 2001088832 A JP2001088832 A JP 2001088832A JP 2001088832 A JP2001088832 A JP 2001088832A JP 2002289804 A JP2002289804 A JP 2002289804A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】プロセスダメージを受けた強誘電体薄膜デバイ
スの電気特性を回復させ、電気的な疲労に対する分極値
の安定性を高めるための手段を提供する。 【解決手段】ダメージが回復するまで繰り返しパルスを
加える。また、パルスの極性を双極にしたり、強誘電体
薄膜デバイスが破壊されない範囲で回復処理用のパルス
の電圧を上げたりすることで、回復処理の効率を上げ
る。
スの電気特性を回復させ、電気的な疲労に対する分極値
の安定性を高めるための手段を提供する。 【解決手段】ダメージが回復するまで繰り返しパルスを
加える。また、パルスの極性を双極にしたり、強誘電体
薄膜デバイスが破壊されない範囲で回復処理用のパルス
の電圧を上げたりすることで、回復処理の効率を上げ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体デバイス
および圧電体デバイスなどのセラミックス薄膜デバイス
に関するものである。特に、キャパシタ構造を持つ強誘
電体薄膜デバイスの回復処理方法に関するものである。
および圧電体デバイスなどのセラミックス薄膜デバイス
に関するものである。特に、キャパシタ構造を持つ強誘
電体薄膜デバイスの回復処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】強誘電体材料は、比誘電率の高さからＣ
ＭＯＳなどの記憶素子の絶縁体キャパシタ、自発分極を
持つことから不揮発性記憶素子、圧電性から圧力センサ
やアクチュエータ、などに応用されている。多くの場
合、強誘電体材料は薄膜の形で利用される。強誘電体薄
膜の作製方法としては、溶液塗布法、スパッタリング
法、気相蒸着法、レーザーアブレーション法などが用い
られている。
ＭＯＳなどの記憶素子の絶縁体キャパシタ、自発分極を
持つことから不揮発性記憶素子、圧電性から圧力センサ
やアクチュエータ、などに応用されている。多くの場
合、強誘電体材料は薄膜の形で利用される。強誘電体薄
膜の作製方法としては、溶液塗布法、スパッタリング
法、気相蒸着法、レーザーアブレーション法などが用い
られている。
【０００３】強誘電体薄膜をデバイスに組み込む場合、
強誘電体薄膜形成後のエッチングや絶縁膜形成などの加
工処理によるダメージがもたらす、強誘電体薄膜の電気
的特性の劣化が問題となる。このような電気的特性の劣
化を解決するための方法として、熱処理により回復処理
を行う回復アニール工程を入れることは一般的に行なわ
れており、これにより電気的特性はある程度回復する。
ただし、電気的特性の劣化の原因には熱処理により解決
されないものもあり、回復アニール工程後においても電
気的特性が完全に解決しないことは多々ある。
強誘電体薄膜形成後のエッチングや絶縁膜形成などの加
工処理によるダメージがもたらす、強誘電体薄膜の電気
的特性の劣化が問題となる。このような電気的特性の劣
化を解決するための方法として、熱処理により回復処理
を行う回復アニール工程を入れることは一般的に行なわ
れており、これにより電気的特性はある程度回復する。
ただし、電気的特性の劣化の原因には熱処理により解決
されないものもあり、回復アニール工程後においても電
気的特性が完全に解決しないことは多々ある。
【０００４】この場合の強誘電体薄膜デバイスの特徴と
問題点については、岡村らにより指摘されている（「第
１７回強誘電体応用会議予稿集」ｐ．１５（２００
０））。それによると、この場合の強誘電体薄膜デバイ
スは疲労試験のためにパルスを加えるほど分極は大きく
なるという特徴を有し、インプリント特性が悪いという
問題を持つ。この問題の解決方法として、プロセスを改
善することが提案されている。
問題点については、岡村らにより指摘されている（「第
１７回強誘電体応用会議予稿集」ｐ．１５（２００
０））。それによると、この場合の強誘電体薄膜デバイ
スは疲労試験のためにパルスを加えるほど分極は大きく
なるという特徴を有し、インプリント特性が悪いという
問題を持つ。この問題の解決方法として、プロセスを改
善することが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プロセ
ス側からの解決方法は、材料あるいはデバイスの構造に
より異なった対策が必要なことが一般的であり、汎用性
に欠ける。
ス側からの解決方法は、材料あるいはデバイスの構造に
より異なった対策が必要なことが一般的であり、汎用性
に欠ける。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明の請求項１による強誘電体薄膜デバイスの
回復処理方法では、繰り返しパルスを加えることを特徴
とする。
めに、本発明の請求項１による強誘電体薄膜デバイスの
回復処理方法では、繰り返しパルスを加えることを特徴
とする。
【０００７】前記の特徴によれば、強誘電体薄膜デバイ
スの電気的特性、特に分極が回復する効果を有する。
スの電気的特性、特に分極が回復する効果を有する。
【０００８】また、本発明の請求項２による強誘電体薄
膜デバイスの回復処理方法は、双極の方形波の繰り返し
パルスを加えることを特徴とする。
膜デバイスの回復処理方法は、双極の方形波の繰り返し
パルスを加えることを特徴とする。
【０００９】前記の特徴によれば、強誘電体薄膜デバイ
スの分極が回復すると同時に非対称性が解消され、イン
プリント特性が改善される効果を有する。
スの分極が回復すると同時に非対称性が解消され、イン
プリント特性が改善される効果を有する。
【００１０】また、本発明の請求項３による強誘電体薄
膜デバイスの回復処理方法は、繰り返しパルスの電圧が
強誘電体薄膜デバイスの動作電圧以上であり、かつ強誘
電体薄膜デバイスの動作電圧の２倍以下であることを特
徴とする。
膜デバイスの回復処理方法は、繰り返しパルスの電圧が
強誘電体薄膜デバイスの動作電圧以上であり、かつ強誘
電体薄膜デバイスの動作電圧の２倍以下であることを特
徴とする。
【００１１】前記の特徴によれば、回復処理の時間を短
縮し、かつ強誘電体薄膜デバイスの破壊を防ぐことがで
きる効果を有する。
縮し、かつ強誘電体薄膜デバイスの破壊を防ぐことがで
きる効果を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図を
用いて説明する。
用いて説明する。
【００１３】２００ｎｍの厚さのチタン酸ジルコン酸鉛
（以下、「ＰＺＴ」とする）を上部電極および下部電極
で挟んだ構造の強誘電体薄膜デバイスについて、５Ｖで
パルス幅が５００ｎｓの双極の方形波を１０９サイクル
加えて、回復処理を行った。
（以下、「ＰＺＴ」とする）を上部電極および下部電極
で挟んだ構造の強誘電体薄膜デバイスについて、５Ｖで
パルス幅が５００ｎｓの双極の方形波を１０９サイクル
加えて、回復処理を行った。
【００１４】図１および図２は、回復処理中の分極の変
化を示す曲線、および回復処理前後のＤ−Ｅヒステリシ
ス曲線である。回復処理中に分極が増大している。これ
は回復処理前の状態ではパルスにより分極が変化されや
すい状態であることを示しており、これは動的インプリ
ントの原因になり易い。また、回復処理前と比べると回
復処理後には、Ｄ−Ｅヒステリシス曲線の先端が細くな
っている。これは、回復処理によりＰＺＴのリーク成分
が減少したことを示す。
化を示す曲線、および回復処理前後のＤ−Ｅヒステリシ
ス曲線である。回復処理中に分極が増大している。これ
は回復処理前の状態ではパルスにより分極が変化されや
すい状態であることを示しており、これは動的インプリ
ントの原因になり易い。また、回復処理前と比べると回
復処理後には、Ｄ−Ｅヒステリシス曲線の先端が細くな
っている。これは、回復処理によりＰＺＴのリーク成分
が減少したことを示す。
【００１５】図３および図４は、回復処理を行った後の
強誘電体薄膜デバイスについて、５Ｖでパルス幅が５０
０ｎｓの方形波を用いて１０１０サイクルの疲労試験を
行ったときの疲労曲線、および疲労試験前後のＤ−Ｅヒ
ステリシス曲線である。疲労試験中の各測定ポイントで
の分極の変化はほとんどない。また、疲労試験の前後で
Ｄ−Ｅヒステリシス曲線の形状にはほとんど違いがな
い。このことから、回復処理後のＰＺＴの電気特性は電
気的な疲労に対して安定であることがわかる。
強誘電体薄膜デバイスについて、５Ｖでパルス幅が５０
０ｎｓの方形波を用いて１０１０サイクルの疲労試験を
行ったときの疲労曲線、および疲労試験前後のＤ−Ｅヒ
ステリシス曲線である。疲労試験中の各測定ポイントで
の分極の変化はほとんどない。また、疲労試験の前後で
Ｄ−Ｅヒステリシス曲線の形状にはほとんど違いがな
い。このことから、回復処理後のＰＺＴの電気特性は電
気的な疲労に対して安定であることがわかる。
【００１６】
【発明の効果】本発明から得られる強誘電体薄膜デバイ
スの回復処理方法によれば、強誘電体薄膜デバイスの電
気特性のうち、リーク成分を減少させ、また、繰り返し
パルスによる電気的な疲労に対する安定性を高めること
ができるという効果が得られる。
スの回復処理方法によれば、強誘電体薄膜デバイスの電
気特性のうち、リーク成分を減少させ、また、繰り返し
パルスによる電気的な疲労に対する安定性を高めること
ができるという効果が得られる。
【図１】本発明の方法により強誘電体薄膜デバイスの回
復処理を行う場合の、回復処理中の分極の変化を示した
図である。
復処理を行う場合の、回復処理中の分極の変化を示した
図である。
【図２】本発明の方法により強誘電体薄膜デバイスの回
復処理を行う場合の、回復処理前後のＤ−Ｅヒステリシ
ス曲線の違いを示した図である。
復処理を行う場合の、回復処理前後のＤ−Ｅヒステリシ
ス曲線の違いを示した図である。
【図３】本発明の方法により回復処理を行った強誘電体
薄膜デバイスに１０１０サイクルの疲労を加えた場合の
分極の変化を示した図である。
薄膜デバイスに１０１０サイクルの疲労を加えた場合の
分極の変化を示した図である。
【図４】本発明の方法により回復処理を行った強誘電体
薄膜デバイスに１０１０サイクルの疲労を加えた場合
の、疲労試験前後のＤ−Ｅヒステリシス曲線の違いを示
した図である。
薄膜デバイスに１０１０サイクルの疲労を加えた場合
の、疲労試験前後のＤ−Ｅヒステリシス曲線の違いを示
した図である。
Claims (3)
- 【請求項１】強誘電体薄膜が上下の電極に挟まれたキャ
パシタ構造を持つ強誘電体薄膜素子が加工などのプロセ
スにより電気特性にダメージを受けた場合にそのダメー
ジを回復させることを目的とする強誘電体薄膜デバイス
の回復処理方法において、繰り返しパルスを加えること
を特徴とする、強誘電体薄膜デバイスの回復処理方法。 - 【請求項２】前記の繰り返しパルスが双極の方形波であ
ることを特徴とする、請求項１記載の強誘電体薄膜デバ
イスの回復処理方法。 - 【請求項３】前記の繰り返しパルスの電圧が強誘電体薄
膜デバイスの動作電圧以上であり、かつ強誘電体薄膜デ
バイスの動作電圧の２倍以下であることを特徴とする、
請求項１乃至２記載の強誘電体薄膜デバイスの回復処理
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001088832A JP2002289804A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 強誘電体薄膜デバイスの回復処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001088832A JP2002289804A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 強誘電体薄膜デバイスの回復処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002289804A true JP2002289804A (ja) | 2002-10-04 |
Family
ID=18943862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001088832A Withdrawn JP2002289804A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 強誘電体薄膜デバイスの回復処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002289804A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1582919A1 (en) | 2004-03-23 | 2005-10-05 | Fuji Photo Film Co. Ltd. | Silver halide photosensitive material and photothermographic material |
| EP1635216A1 (en) | 2004-09-14 | 2006-03-15 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Photothermographic material |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001088832A patent/JP2002289804A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1582919A1 (en) | 2004-03-23 | 2005-10-05 | Fuji Photo Film Co. Ltd. | Silver halide photosensitive material and photothermographic material |
| EP1635216A1 (en) | 2004-09-14 | 2006-03-15 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Photothermographic material |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080603 |