JP2002367985A - 酸化イリジウム薄膜上の成膜方法とその応用 - Google Patents
酸化イリジウム薄膜上の成膜方法とその応用Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 均質な表面モホロジーを有する微細でかつ均
一な鉛含有ペロブスカイト単層膜を酸化イリジウム電極
膜の上に白金層を介在せずに形成する。 【解決手段】 酸化イリジウムの薄膜上にシード層を設
けて結晶化し、その上に鉛系ペロブスカイト型酸化物を
成膜することを特徴とし、シード層として、ＴｉＯx、
ＰＴ、ＰＺＴなどを用いる成膜方法ないしその成膜体。
一な鉛含有ペロブスカイト単層膜を酸化イリジウム電極
膜の上に白金層を介在せずに形成する。 【解決手段】 酸化イリジウムの薄膜上にシード層を設
けて結晶化し、その上に鉛系ペロブスカイト型酸化物を
成膜することを特徴とし、シード層として、ＴｉＯx、
ＰＴ、ＰＺＴなどを用いる成膜方法ないしその成膜体。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化イリジウム(I
rO2)薄膜を電極とし、鉛を含有するペロブスカイト型構
造の金属酸化物（以下、鉛系ペロブスカイト型酸化物ま
たはＰＺＴ等と云う）の薄膜を用いた電極構造におい
て、ＰＺＴ等の結晶性に優れた成膜方法とその成膜方法
によって製造したキャパシタ等に関する。
rO2)薄膜を電極とし、鉛を含有するペロブスカイト型構
造の金属酸化物（以下、鉛系ペロブスカイト型酸化物ま
たはＰＺＴ等と云う）の薄膜を用いた電極構造におい
て、ＰＺＴ等の結晶性に優れた成膜方法とその成膜方法
によって製造したキャパシタ等に関する。
【０００２】
【従来技術】鉛系ペロブスカイト型酸化物の薄膜はその
優れた強誘電性、常誘電性特性から種々の誘電体デバイ
スへの応用が期待されている。その成膜用基板としてシ
リコン基板表面に白金電極を設けたもの（Pt/SiO2/Si）
が一般に用いられており、さらに結晶性や成膜性を高め
るためにシリコン基板と白金電極の間にチタンや酸化チ
タンの薄膜を介在させたもの（Pt/Ti/SiO2/Si、Pt/TiO2
/SiO2/Si）などが用いられている。ところが、従来の上
記薄膜構造は、ＰＺＴ等の鉛と電極の白金とが反応しや
すいために鉛が基板側に拡散し、キャパシタの信頼特性
が十分ではなかった。
優れた強誘電性、常誘電性特性から種々の誘電体デバイ
スへの応用が期待されている。その成膜用基板としてシ
リコン基板表面に白金電極を設けたもの（Pt/SiO2/Si）
が一般に用いられており、さらに結晶性や成膜性を高め
るためにシリコン基板と白金電極の間にチタンや酸化チ
タンの薄膜を介在させたもの（Pt/Ti/SiO2/Si、Pt/TiO2
/SiO2/Si）などが用いられている。ところが、従来の上
記薄膜構造は、ＰＺＴ等の鉛と電極の白金とが反応しや
すいために鉛が基板側に拡散し、キャパシタの信頼特性
が十分ではなかった。
【０００３】鉛の拡散を防ぐために酸化イリジウム(IrO
2)を電極に用いることも知られているが、酸化イリジウ
ムにＰＺＴ等を直接に成膜すると結晶核密度の低さから
ＰＺＴ等の結晶組織が不均質となり、微小キャパシタと
して使う場合には特性のバラツキが大きい。また、ＰＺ
Ｔ等の結晶配向性も白金電極の場合とは異なるために特
性自体も劣化すると云う問題があった。そこで、酸化イ
リジウム薄膜上に白金層を重ね、その上にＰＺＴ等を積
層することにより、白金層による高配向性、高結晶核密
度性をＰＺＴ等の成膜に利用し、さらに鉛の拡散を酸化
イリジウムによって遮断した基板構造（Pt/IrO2/SiO2/S
i）を有する鉛系ペロブスカイト型酸化物キャパシタが
知られている。
2)を電極に用いることも知られているが、酸化イリジウ
ムにＰＺＴ等を直接に成膜すると結晶核密度の低さから
ＰＺＴ等の結晶組織が不均質となり、微小キャパシタと
して使う場合には特性のバラツキが大きい。また、ＰＺ
Ｔ等の結晶配向性も白金電極の場合とは異なるために特
性自体も劣化すると云う問題があった。そこで、酸化イ
リジウム薄膜上に白金層を重ね、その上にＰＺＴ等を積
層することにより、白金層による高配向性、高結晶核密
度性をＰＺＴ等の成膜に利用し、さらに鉛の拡散を酸化
イリジウムによって遮断した基板構造（Pt/IrO2/SiO2/S
i）を有する鉛系ペロブスカイト型酸化物キャパシタが
知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般にデバイスの集積
度を高めるには、キャパシタのサイズが出来るだけ小さ
いことが必要であり、キャパシタ自体の厚みも薄くして
アスペクト比を低減することも重要な課題となる。上記
酸化イリジウム電極を用いた鉛系ペロブスカイト型酸化
物キャパシターにおいて、酸化イリジウム薄膜上に良好
なＰＺＴ等の薄膜を直接に成膜できれば、白金層が不要
となり、積層数の低減やキャパシタの薄膜化が実現し、
集積度を高めるうえで非常に大きな利点となる。また、
白金の微細加工性についても難しい問題があるので、白
金層抜きで良好なキャパシタが得られれば加工信頼性に
おいても大きなメリットとなる。しかし、従来の基板構
造では、先に述べたように、酸化イリジウム薄膜上に良
好なＰＺＴ等の薄膜を直接に形成することは非常に困難
であった。
度を高めるには、キャパシタのサイズが出来るだけ小さ
いことが必要であり、キャパシタ自体の厚みも薄くして
アスペクト比を低減することも重要な課題となる。上記
酸化イリジウム電極を用いた鉛系ペロブスカイト型酸化
物キャパシターにおいて、酸化イリジウム薄膜上に良好
なＰＺＴ等の薄膜を直接に成膜できれば、白金層が不要
となり、積層数の低減やキャパシタの薄膜化が実現し、
集積度を高めるうえで非常に大きな利点となる。また、
白金の微細加工性についても難しい問題があるので、白
金層抜きで良好なキャパシタが得られれば加工信頼性に
おいても大きなメリットとなる。しかし、従来の基板構
造では、先に述べたように、酸化イリジウム薄膜上に良
好なＰＺＴ等の薄膜を直接に形成することは非常に困難
であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の上記課
題を解決した成膜方法とその成膜方法によって作成した
デバイス基板の構造体を提供する。すなわち、本発明は
以下の構成からなる成膜とその応用に関する。 （１）酸化イリジウムの薄膜上にシード層を積層し、こ
のシード層を結晶化した後に、その上に鉛系ペロブスカ
イト型酸化物を成膜することを特徴とする酸化イリジウ
ム薄膜上の成膜方法。 （２）シード層が酸化チタン(TiOx)、チタン酸鉛(PT)、
またはチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の何れかである上記
(1)の成膜方法。 （３）鉛系ペロブスカイト型酸化物が、チタン酸ジルコ
ン酸鉛ランタン(PLZT)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、
チタン酸鉛ランタン(PLT)、またはチタン酸鉛(PT)の一
種または二種以上である上記(1)または(2)の成膜方法。 （４）成膜方法が化学溶液堆積(CSD)法である上記(1)、
(2)または(3)に記載する成膜方法。 （５） シリコン基板表面に酸化イリジウム薄膜の電極
層を設け、この酸化イリジウム薄膜上にシード層を積層
し、このシード層を結晶化した後に、その上に鉛系ペロ
ブスカイト型酸化物薄膜と電極層とを成膜したことを特
徴とする基板積層体。 （６）上記(5)に記載する基板積層体からなる電極構造
を有するキャパシタ。 （７）上記(6)に記載するキャパシタを有する不揮発性
メモリ。
題を解決した成膜方法とその成膜方法によって作成した
デバイス基板の構造体を提供する。すなわち、本発明は
以下の構成からなる成膜とその応用に関する。 （１）酸化イリジウムの薄膜上にシード層を積層し、こ
のシード層を結晶化した後に、その上に鉛系ペロブスカ
イト型酸化物を成膜することを特徴とする酸化イリジウ
ム薄膜上の成膜方法。 （２）シード層が酸化チタン(TiOx)、チタン酸鉛(PT)、
またはチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の何れかである上記
(1)の成膜方法。 （３）鉛系ペロブスカイト型酸化物が、チタン酸ジルコ
ン酸鉛ランタン(PLZT)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、
チタン酸鉛ランタン(PLT)、またはチタン酸鉛(PT)の一
種または二種以上である上記(1)または(2)の成膜方法。 （４）成膜方法が化学溶液堆積(CSD)法である上記(1)、
(2)または(3)に記載する成膜方法。 （５） シリコン基板表面に酸化イリジウム薄膜の電極
層を設け、この酸化イリジウム薄膜上にシード層を積層
し、このシード層を結晶化した後に、その上に鉛系ペロ
ブスカイト型酸化物薄膜と電極層とを成膜したことを特
徴とする基板積層体。 （６）上記(5)に記載する基板積層体からなる電極構造
を有するキャパシタ。 （７）上記(6)に記載するキャパシタを有する不揮発性
メモリ。
【０００６】本発明の成膜方法によれば、酸化イリジウ
ム薄膜上にシード層を設け、このシード層を結晶化し、
この上にＰＺＴ等を成膜するので、シード層の結晶配向
性がＰＺＴ膜等に利用され、酸化イリジウム薄膜上に白
金層を設けなくても、結晶配向性が良く、均質な表面モ
ホロジーを有する鉛系ペロブスカイト型酸化物薄膜を形
成することができる。しかも、鉛の拡散は酸化イリジウ
ム層によって遮断されるので、誘電体特性等の劣化を防
止することができ、信頼性の高いキャパシタを得ること
ができる。
ム薄膜上にシード層を設け、このシード層を結晶化し、
この上にＰＺＴ等を成膜するので、シード層の結晶配向
性がＰＺＴ膜等に利用され、酸化イリジウム薄膜上に白
金層を設けなくても、結晶配向性が良く、均質な表面モ
ホロジーを有する鉛系ペロブスカイト型酸化物薄膜を形
成することができる。しかも、鉛の拡散は酸化イリジウ
ム層によって遮断されるので、誘電体特性等の劣化を防
止することができ、信頼性の高いキャパシタを得ること
ができる。
【０００７】
【発明の実施形態】以下、本発明を実施例と共に具体的
に説明する。本発明の成膜方法は、基板表面の酸化イリ
ジウム薄膜の上にシード層を設け、このシード層を結晶
化した後に、その上に鉛系ペロブスカイト型酸化物を成
膜する方法である。基板にはシリコン基板等が用いられ
る。通常、シリコン基板表面には酸化被膜(二酸化珪素
被膜)が存在するが、本発明の成膜方法の対象は、この
酸化物被膜表面に酸化イリジウム薄膜を設けたもの、あ
るいは基板表面の酸化物被膜の上にチタン薄膜や二酸化
チタン薄膜の下地層を設け、その上に酸化イリジウム膜
を設けたものなど何れでも良く、基板表面と酸化イリジ
ウム薄膜との間の下地層は限定されない。この酸化イリ
ジウム薄膜は薄膜積層体の電極となる。
に説明する。本発明の成膜方法は、基板表面の酸化イリ
ジウム薄膜の上にシード層を設け、このシード層を結晶
化した後に、その上に鉛系ペロブスカイト型酸化物を成
膜する方法である。基板にはシリコン基板等が用いられ
る。通常、シリコン基板表面には酸化被膜(二酸化珪素
被膜)が存在するが、本発明の成膜方法の対象は、この
酸化物被膜表面に酸化イリジウム薄膜を設けたもの、あ
るいは基板表面の酸化物被膜の上にチタン薄膜や二酸化
チタン薄膜の下地層を設け、その上に酸化イリジウム膜
を設けたものなど何れでも良く、基板表面と酸化イリジ
ウム薄膜との間の下地層は限定されない。この酸化イリ
ジウム薄膜は薄膜積層体の電極となる。
【０００８】酸化イリジウム薄膜上にシード層を設けて
結晶化させる。シード層はこの上に設けるＰＺＴ膜等に
対して結晶化度を高めるものが用いられる。具体的に
は、例えば、酸化チタン(TiOx)、チタン酸鉛(PT)、また
はチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)などが用いられる。シー
ド層の膜厚は１０ナノメータ(nm)程度であれば良いが、この
膜厚に限定されない。このシード層を結晶化温度で加熱
処理することにより結晶化させる。結晶化温度はシード
層の組成にもよるが概ね４５０〜７５０℃で１〜１０分
加熱すれば良く、これに限定されず膜組成および成膜条
件に応じて定められる。シード層を設けて結晶化させ、
この上にＰＺＴ等を成膜することによってシード膜が結
晶核としての機能を果たし、ＰＺＴ膜等は十分な初期核
密度を確保することができるので非常に均質な膜とな
り、酸化イリジウム薄膜上に直接にＰＺＴ膜等を設ける
よりもＰＺＴ膜等の結晶化度が格段に向上する。
結晶化させる。シード層はこの上に設けるＰＺＴ膜等に
対して結晶化度を高めるものが用いられる。具体的に
は、例えば、酸化チタン(TiOx)、チタン酸鉛(PT)、また
はチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)などが用いられる。シー
ド層の膜厚は１０ナノメータ(nm)程度であれば良いが、この
膜厚に限定されない。このシード層を結晶化温度で加熱
処理することにより結晶化させる。結晶化温度はシード
層の組成にもよるが概ね４５０〜７５０℃で１〜１０分
加熱すれば良く、これに限定されず膜組成および成膜条
件に応じて定められる。シード層を設けて結晶化させ、
この上にＰＺＴ等を成膜することによってシード膜が結
晶核としての機能を果たし、ＰＺＴ膜等は十分な初期核
密度を確保することができるので非常に均質な膜とな
り、酸化イリジウム薄膜上に直接にＰＺＴ膜等を設ける
よりもＰＺＴ膜等の結晶化度が格段に向上する。
【０００９】結晶化したシード層の上に鉛系ペロブスカ
イト型酸化物の薄膜を設け、結晶化温度で加熱処理する
ことにより結晶化させる。鉛系ペロブスカイト型酸化物
としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛ランタン(PLZ
T)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸鉛ランタン
(PLT)、チタン酸鉛(PT)、マグネシウム酸ニオプ酸鉛(PM
N）、ニッケル酸ニオプ酸鉛(PNN）などの一種または二
種以上を用いることができる。これは微量のドープ元素
を含むものでも良い。この鉛系ペロブスカイト型酸化物
薄膜の膜厚は誘電体デバイス等の電子材料として用いる
通常の膜厚であれば良い。
イト型酸化物の薄膜を設け、結晶化温度で加熱処理する
ことにより結晶化させる。鉛系ペロブスカイト型酸化物
としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛ランタン(PLZ
T)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸鉛ランタン
(PLT)、チタン酸鉛(PT)、マグネシウム酸ニオプ酸鉛(PM
N）、ニッケル酸ニオプ酸鉛(PNN）などの一種または二
種以上を用いることができる。これは微量のドープ元素
を含むものでも良い。この鉛系ペロブスカイト型酸化物
薄膜の膜厚は誘電体デバイス等の電子材料として用いる
通常の膜厚であれば良い。
【００１０】上記鉛系ペロブスカイト型酸化物薄膜の上
にさらに酸化イリジウムやイリジウム、白金等の薄膜か
らなる電極層を積層して電極構造が形成される。この電
極構造を有する基板積層体は誘電体デバイスのキャパシ
タ材料となり、これを用いて不揮発性メモリが得られ
る。
にさらに酸化イリジウムやイリジウム、白金等の薄膜か
らなる電極層を積層して電極構造が形成される。この電
極構造を有する基板積層体は誘電体デバイスのキャパシ
タ材料となり、これを用いて不揮発性メモリが得られ
る。
【００１１】本発明において、酸化イリジウム薄膜の上
にシード層および鉛系ペロブスカイト型酸化物薄膜を積
層する成膜方法はゾルゲル法などの化学溶液堆積(ＣＳ
Ｄ)法を用いることができる。なお、スパッタリング法
を用いても良い。ゾルゲル法による例を示すと、基板の
酸化イリジウム薄膜上に、シード層の溶液をスピンコー
ト等により約５ナノメータ(nm)程度の膜厚に塗布し、約２０
０〜４００℃で１〜１０分間程度まで仮焼して溶媒を除
去する。これをさらに結晶化温度で加熱処理してシード
層を結晶化させる。結晶化温度はシード層の組成にもよ
るが概ね４５０〜７５０℃で約１〜１０分加熱すれば良
い。この結晶化処理の後に、シード層の表面に鉛系ペロ
ブスカイト型酸化物(PT,PZT,PLZT等)の溶液をスピンコ
ート等により約１００ナノメータ(nm)程度の膜厚に塗布し、
約４５０〜７５０℃で１〜１０分間程度まで仮焼して溶
媒を除去し、さらに結晶化温度で加熱して結晶化させ
る。ＰＺＴ等の成膜工程は必要に応じて数回繰り返して
もよい。同様の手順により、さらにこの表面に酸化イリ
ジウムやイリジウム、白金等の薄膜からなる電極層を設
け、電極構造を有する積層体を製造することができる。
にシード層および鉛系ペロブスカイト型酸化物薄膜を積
層する成膜方法はゾルゲル法などの化学溶液堆積(ＣＳ
Ｄ)法を用いることができる。なお、スパッタリング法
を用いても良い。ゾルゲル法による例を示すと、基板の
酸化イリジウム薄膜上に、シード層の溶液をスピンコー
ト等により約５ナノメータ(nm)程度の膜厚に塗布し、約２０
０〜４００℃で１〜１０分間程度まで仮焼して溶媒を除
去する。これをさらに結晶化温度で加熱処理してシード
層を結晶化させる。結晶化温度はシード層の組成にもよ
るが概ね４５０〜７５０℃で約１〜１０分加熱すれば良
い。この結晶化処理の後に、シード層の表面に鉛系ペロ
ブスカイト型酸化物(PT,PZT,PLZT等)の溶液をスピンコ
ート等により約１００ナノメータ(nm)程度の膜厚に塗布し、
約４５０〜７５０℃で１〜１０分間程度まで仮焼して溶
媒を除去し、さらに結晶化温度で加熱して結晶化させ
る。ＰＺＴ等の成膜工程は必要に応じて数回繰り返して
もよい。同様の手順により、さらにこの表面に酸化イリ
ジウムやイリジウム、白金等の薄膜からなる電極層を設
け、電極構造を有する積層体を製造することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に示
す。
す。
【００１３】〔実施例１〕シリコン基板表面の酸化被膜
上に酸化イリジウム薄膜を有する二種の基板を用いた。
一方は基板表面のシリカ表面に酸化イリジウム薄膜を有
する基板であり、他方は酸化イリジウム薄膜とシリカ表
面被膜の間にチタン薄膜を有する基板である。各基板の
膜厚等は各々〔IrO2(500Å)／SiO2(5000Å)／Si〕、〔I
rO2(500Å)／Ti／SiO2(5000Å)／Si〕である。成膜はゾ
ルゲル溶液を用いたＣＳＤ法によって行った。この基板
表面にシード層として濃度１％の酸化チタン溶液をそれ
ぞれ塗布し、ホットプレート上で３００℃、５分間加熱
した。膜厚は約５mmであった。その後、急速加熱炉(RT
A)で６５０℃、１分間、酸素雰囲気中で加熱し、結晶化
した酸化チタン(TiO2)シード層を有する基板とした。一
方、これとは別にＲＴＡ処理を行わずに非晶質酸化チタ
ン(TiO2)シード層を有する基板を形成した。
上に酸化イリジウム薄膜を有する二種の基板を用いた。
一方は基板表面のシリカ表面に酸化イリジウム薄膜を有
する基板であり、他方は酸化イリジウム薄膜とシリカ表
面被膜の間にチタン薄膜を有する基板である。各基板の
膜厚等は各々〔IrO2(500Å)／SiO2(5000Å)／Si〕、〔I
rO2(500Å)／Ti／SiO2(5000Å)／Si〕である。成膜はゾ
ルゲル溶液を用いたＣＳＤ法によって行った。この基板
表面にシード層として濃度１％の酸化チタン溶液をそれ
ぞれ塗布し、ホットプレート上で３００℃、５分間加熱
した。膜厚は約５mmであった。その後、急速加熱炉(RT
A)で６５０℃、１分間、酸素雰囲気中で加熱し、結晶化
した酸化チタン(TiO2)シード層を有する基板とした。一
方、これとは別にＲＴＡ処理を行わずに非晶質酸化チタ
ン(TiO2)シード層を有する基板を形成した。
【００１４】上記方法で作製した４種のシード層付き基
板上に１０％濃度のＰＺＴ溶液(Pb:115/Zr:40/Ti:60)を
塗布し、ホットプレート上で３００℃、５分間加熱し
た。この塗布とホットプレート処理を同一条件でもう一
度繰り返し、その後にＲＴＡで６５０℃、１分間、酸素
雰囲気中で加熱処理して膜厚約９５nmのＰＺＴ薄膜を形
成した。
板上に１０％濃度のＰＺＴ溶液(Pb:115/Zr:40/Ti:60)を
塗布し、ホットプレート上で３００℃、５分間加熱し
た。この塗布とホットプレート処理を同一条件でもう一
度繰り返し、その後にＲＴＡで６５０℃、１分間、酸素
雰囲気中で加熱処理して膜厚約９５nmのＰＺＴ薄膜を形
成した。
【００１５】このＰＺＴ薄膜表面をＳＥＭによって観察
したところ、何れの基板でも結晶化したシード層の上に
成膜したＰＺＴ膜は非常に均質な表面モフォロジーを示
し、４０〜２００nmの粒径を有するペロブスカイト型単
一結晶相からなる膜組織であることが確認された。一
方、非晶質シード層上に成膜したＰＺＴ膜は何れの基板
でも不均質な表面モフォロジーを示し、ロゼッタと云わ
れる１〜６μmの粗大ペロブスカイト相と非ペロブスカ
イト相の混合層からなる膜組織であった。
したところ、何れの基板でも結晶化したシード層の上に
成膜したＰＺＴ膜は非常に均質な表面モフォロジーを示
し、４０〜２００nmの粒径を有するペロブスカイト型単
一結晶相からなる膜組織であることが確認された。一
方、非晶質シード層上に成膜したＰＺＴ膜は何れの基板
でも不均質な表面モフォロジーを示し、ロゼッタと云わ
れる１〜６μmの粗大ペロブスカイト相と非ペロブスカ
イト相の混合層からなる膜組織であった。
【００１６】〔実施例２〕実施例１と同様にして製作し
た結晶化した酸化チタン(TiO2)シード層を有する基板
と、非晶質酸化チタン(TiO2)シード層を有する４種の基
板を用い、この基板上に１０％濃度のＰＺＴ溶液(Pb:11
5/Zr:40/Ti:60)を塗布し、ホットプレート上で３００
℃、５分間加熱し、引き続きＲＴＡで６５０℃、１分
間、酸素雰囲気中で加熱処理して膜厚約９５nmのＰＺＴ
薄膜を得た。この塗布、ホットプレート処理、ＲＴＡ処
理を同一条件でもう一度繰り返し、約１９０nm(約９５n
m×２回)のＰＺＴ薄膜を得た。このＰＺＴ薄膜表面をＳ
ＥＭによって観察したところ、結晶化したシード層の上
に成膜したＰＺＴ膜は何れの基板においても非常に均質
な表面モフォロジーを示し、４０〜２００nmの粒径を有
するペロブスカイト型単一結晶相からなる膜組織である
ことが確認された。一方、非晶質シード層上に成膜した
ＰＺＴ膜は何れの基板においても不均質な表面モフォロ
ジーを示し、１〜６μmの粗大ペロブスカイト相(ロゼッ
タ)と非ペロブスカイト相の混合層からなる膜組織であ
った。
た結晶化した酸化チタン(TiO2)シード層を有する基板
と、非晶質酸化チタン(TiO2)シード層を有する４種の基
板を用い、この基板上に１０％濃度のＰＺＴ溶液(Pb:11
5/Zr:40/Ti:60)を塗布し、ホットプレート上で３００
℃、５分間加熱し、引き続きＲＴＡで６５０℃、１分
間、酸素雰囲気中で加熱処理して膜厚約９５nmのＰＺＴ
薄膜を得た。この塗布、ホットプレート処理、ＲＴＡ処
理を同一条件でもう一度繰り返し、約１９０nm(約９５n
m×２回)のＰＺＴ薄膜を得た。このＰＺＴ薄膜表面をＳ
ＥＭによって観察したところ、結晶化したシード層の上
に成膜したＰＺＴ膜は何れの基板においても非常に均質
な表面モフォロジーを示し、４０〜２００nmの粒径を有
するペロブスカイト型単一結晶相からなる膜組織である
ことが確認された。一方、非晶質シード層上に成膜した
ＰＺＴ膜は何れの基板においても不均質な表面モフォロ
ジーを示し、１〜６μmの粗大ペロブスカイト相(ロゼッ
タ)と非ペロブスカイト相の混合層からなる膜組織であ
った。
【００１７】〔実施例３〕シード層として１％濃度のＰ
Ｔ溶液(Pb:115/Ti:100)を用い、シード層の膜厚を約４n
mとした以外は実施例１と同様にして、結晶化したＰＴ
シード層を有する基板と、非晶質ＰＴシード層を有する
基板とを形成した。この４種のシード層付き基板上に、
おのおの実施例１と同様にして膜厚約９５nmのＰＺＴ薄
膜を成膜した。このＰＺＴ薄膜表面をＳＥＭによって観
察したところ、何れの基板についても結晶化したシード
層の上に成膜したＰＺＴ膜は非常に均質な表面モフォロ
ジーを示し、４０〜２００nmの粒径を有するペロブスカ
イト型単一結晶相からなる膜組織であることが確認され
た。一方、非晶質シード層上に成膜したＰＺＴ膜は何れ
の基板でも不均質な表面モフォロジーを示し、１〜６μ
mの粗大ペロブスカイト相(ロゼッタ)と非ペロブスカイ
ト相の混合層からなる膜組織であった。
Ｔ溶液(Pb:115/Ti:100)を用い、シード層の膜厚を約４n
mとした以外は実施例１と同様にして、結晶化したＰＴ
シード層を有する基板と、非晶質ＰＴシード層を有する
基板とを形成した。この４種のシード層付き基板上に、
おのおの実施例１と同様にして膜厚約９５nmのＰＺＴ薄
膜を成膜した。このＰＺＴ薄膜表面をＳＥＭによって観
察したところ、何れの基板についても結晶化したシード
層の上に成膜したＰＺＴ膜は非常に均質な表面モフォロ
ジーを示し、４０〜２００nmの粒径を有するペロブスカ
イト型単一結晶相からなる膜組織であることが確認され
た。一方、非晶質シード層上に成膜したＰＺＴ膜は何れ
の基板でも不均質な表面モフォロジーを示し、１〜６μ
mの粗大ペロブスカイト相(ロゼッタ)と非ペロブスカイ
ト相の混合層からなる膜組織であった。
【００１８】〔実施例４〕シード層として１％濃度のＰ
ＺＴ溶液(P:115/Zr:40/Ti:60)を用い、シード層の膜厚
を約４nmとした以外は実施例１と同様にして、結晶化し
たＰＺＴシード層を有する基板と、非晶質ＰＺＴシード
層を有する基板とを形成した。この４種のシード層付き
基板上に、おのおの実施例１と同様にして膜厚約９５nm
のＰＺＴ薄膜を成膜した。このＰＺＴ薄膜表面をＳＥＭ
によって観察したところ、何れの基板についても結晶化
したシード層の上に成膜したＰＺＴ膜は非常に均質な表
面モフォロジーを示し、４０〜２００nmの粒径を有する
ペロブスカイト型単一結晶相からなる膜組織であること
が確認された。一方、非晶質シード層上に成膜したＰＺ
Ｔ膜は何れの基板でも不均質な表面モフォロジーを示
し、１〜６μmの粗大ペロブスカイト相(ロゼッタ)と非
ペロブスカイト相の混合層からなる膜組織であった。
ＺＴ溶液(P:115/Zr:40/Ti:60)を用い、シード層の膜厚
を約４nmとした以外は実施例１と同様にして、結晶化し
たＰＺＴシード層を有する基板と、非晶質ＰＺＴシード
層を有する基板とを形成した。この４種のシード層付き
基板上に、おのおの実施例１と同様にして膜厚約９５nm
のＰＺＴ薄膜を成膜した。このＰＺＴ薄膜表面をＳＥＭ
によって観察したところ、何れの基板についても結晶化
したシード層の上に成膜したＰＺＴ膜は非常に均質な表
面モフォロジーを示し、４０〜２００nmの粒径を有する
ペロブスカイト型単一結晶相からなる膜組織であること
が確認された。一方、非晶質シード層上に成膜したＰＺ
Ｔ膜は何れの基板でも不均質な表面モフォロジーを示
し、１〜６μmの粗大ペロブスカイト相(ロゼッタ)と非
ペロブスカイト相の混合層からなる膜組織であった。
【００１９】〔実施例５〕実施例３と同様にして、結晶
化したＰＴシード層を有する基板と、非晶質ＰＴシード
層を有する基板を形成した。この４種の基板上にスパッ
タ法により基板温度１００℃で約１００nmの膜厚でＰＺ
Ｔ膜を形成した。その後、ＲＴＡで６５０℃、１分間、
酸素雰囲気中で加熱処理し、約１００nmの結晶化したＰ
ＺＴ膜を形成した。このＰＺＴ薄膜表面をＳＥＭによっ
て観察したところ、何れの基板についても結晶化したシ
ード層の上に成膜したＰＺＴ膜は非常に均質な表面モフ
ォロジーを示し、４０〜２００nmの粒径を有するペロブ
スカイト型単一結晶相からなる膜組織であることが確認
された。一方、非晶質シード層上に成膜したＰＺＴ膜は
何れの基板でも不均質な表面モフォロジーを示し、１〜
６μmの粗大ペロブスカイト相(ロゼッタ)と非ペロブス
カイト相の混合層からなり、ボイドも混じる膜組織であ
った。
化したＰＴシード層を有する基板と、非晶質ＰＴシード
層を有する基板を形成した。この４種の基板上にスパッ
タ法により基板温度１００℃で約１００nmの膜厚でＰＺ
Ｔ膜を形成した。その後、ＲＴＡで６５０℃、１分間、
酸素雰囲気中で加熱処理し、約１００nmの結晶化したＰ
ＺＴ膜を形成した。このＰＺＴ薄膜表面をＳＥＭによっ
て観察したところ、何れの基板についても結晶化したシ
ード層の上に成膜したＰＺＴ膜は非常に均質な表面モフ
ォロジーを示し、４０〜２００nmの粒径を有するペロブ
スカイト型単一結晶相からなる膜組織であることが確認
された。一方、非晶質シード層上に成膜したＰＺＴ膜は
何れの基板でも不均質な表面モフォロジーを示し、１〜
６μmの粗大ペロブスカイト相(ロゼッタ)と非ペロブス
カイト相の混合層からなり、ボイドも混じる膜組織であ
った。
【００２０】上記実施例の結果を表１にまとめて示し
た。
た。
【表１】
【００２１】
【発明の効果】本発明の成膜方法によれば、電極となる
酸化イリジウム薄膜とこの上の鉛系ペロブスカイト酸化
物(ＰＺＴ等)薄膜との間にシード層を介在させ、結晶化
したシード層に上にＰＺＴ等を成膜するので、シード層
の結晶配向性がＰＺＴ等の薄膜に利用され、結晶配向性
が良く、均質な表面モホロジーを有する微細でかつ均一
な柱状晶からなるペロブスカイト単層膜を酸化イリジウ
ム薄膜の上に形成することができる。しかも、ＰＺＴ等
に含まれる鉛は酸化イリジウム層によってその拡散が遮
断されるので、誘電体特性等の劣化を防止することがで
き、信頼性の高いキャパシタを得ることができる。
酸化イリジウム薄膜とこの上の鉛系ペロブスカイト酸化
物(ＰＺＴ等)薄膜との間にシード層を介在させ、結晶化
したシード層に上にＰＺＴ等を成膜するので、シード層
の結晶配向性がＰＺＴ等の薄膜に利用され、結晶配向性
が良く、均質な表面モホロジーを有する微細でかつ均一
な柱状晶からなるペロブスカイト単層膜を酸化イリジウ
ム薄膜の上に形成することができる。しかも、ＰＺＴ等
に含まれる鉛は酸化イリジウム層によってその拡散が遮
断されるので、誘電体特性等の劣化を防止することがで
き、信頼性の高いキャパシタを得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 悟史 兵庫県三田市テクノパーク12−６ 三菱マ テリアル株式会社三田工場内 Ｆターム(参考） 5F038 AC05 AC15 DF05 EZ20 5F058 BA11 BC03 BF46 BH01 5F083 FR01 GA09 GA27 GA30 JA15 PR00 PR22 PR23 PR34
Claims (7)
- 【請求項１】 酸化イリジウムの薄膜上にシード層を積
層し、このシード層を結晶化した後に、その上に鉛系ペ
ロブスカイト型酸化物を成膜することを特徴とする酸化
イリジウム薄膜上の成膜方法。 - 【請求項２】 シード層が酸化チタン(TiOx)、チタン酸
鉛(PT)、またはチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の何れかで
ある請求項１の成膜方法。 - 【請求項３】 鉛系ペロブスカイト型酸化物が、チタン
酸ジルコン酸鉛ランタン(PLZT)、チタン酸ジルコン酸鉛
(PZT)、チタン酸鉛ランタン(PLT)、またはチタン酸鉛(P
T)の一種または二種以上である請求項１または２の成膜
方法。 - 【請求項４】 成膜方法が化学溶液堆積(CSD)法である
請求項１、２または３に記載する成膜方法。 - 【請求項５】 シリコン基板表面に酸化イリジウム薄膜
の電極層を設け、この酸化イリジウム薄膜上にシード層
を積層し、このシード層を結晶化した後に、その上に鉛
系ペロブスカイト型酸化物薄膜と電極層とを成膜したこ
とを特徴とする基板積層体。 - 【請求項６】 請求項５に記載する基板積層体からなる
電極構造を有するキャパシタ。 - 【請求項７】 請求項６に記載するキャパシタを有する
不揮発性メモリ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001169756A JP2002367985A (ja) | 2001-06-05 | 2001-06-05 | 酸化イリジウム薄膜上の成膜方法とその応用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001169756A JP2002367985A (ja) | 2001-06-05 | 2001-06-05 | 酸化イリジウム薄膜上の成膜方法とその応用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002367985A true JP2002367985A (ja) | 2002-12-20 |
Family
ID=19011791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001169756A Withdrawn JP2002367985A (ja) | 2001-06-05 | 2001-06-05 | 酸化イリジウム薄膜上の成膜方法とその応用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002367985A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005005387A (ja) * | 2003-06-10 | 2005-01-06 | Nec Electronics Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
| US11007780B2 (en) | 2014-03-18 | 2021-05-18 | Rohm Co., Ltd. | Device using a piezoelectric film |
-
2001
- 2001-06-05 JP JP2001169756A patent/JP2002367985A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005005387A (ja) * | 2003-06-10 | 2005-01-06 | Nec Electronics Corp | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
| JP4663216B2 (ja) * | 2003-06-10 | 2011-04-06 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
| US11007780B2 (en) | 2014-03-18 | 2021-05-18 | Rohm Co., Ltd. | Device using a piezoelectric film |
| US11565525B2 (en) | 2014-03-18 | 2023-01-31 | Rohm Co., Ltd. | Device using a piezoelectric film |
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