JP2003158309A - 圧電振動素子、容量素子、及び記憶装置 - Google Patents
圧電振動素子、容量素子、及び記憶装置Info
- Publication number
- JP2003158309A JP2003158309A JP2001356879A JP2001356879A JP2003158309A JP 2003158309 A JP2003158309 A JP 2003158309A JP 2001356879 A JP2001356879 A JP 2001356879A JP 2001356879 A JP2001356879 A JP 2001356879A JP 2003158309 A JP2003158309 A JP 2003158309A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode layer
- lower metal
- metal electrode
- film
- substrate
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電体膜の結晶配向性は、単結晶基板の結晶
方位情報を引き継ぐ方法を用いない限り良いものが得ら
れておらず、容易な製造プロセスで製作された圧電体膜
では充分な圧電特性が得られていない。また、残留分極
が大きく、その温度依存性の小さな強誘電体薄膜の結晶
配向性も同様であり、強誘電体メモリの記憶媒体として
の用途に適したものが無かった。 【解決手段】 基板上に形成された非晶質薄膜と、その
非晶質膜上に形成された下部電極と、その上部に形成さ
れた誘電体を積層したキャパシタおよび圧電振動子にお
いて、個々の下部電極は結晶方位が同一なほぼ単結晶と
見做しせる金属膜であり、かつ全領域では面内方向のみ
結晶方位が異なる。また、前記下部電極金属膜が、下部
電極の膜厚をｎとした場合、下部電極を構成する結晶の
平均粒径ｄが、ｄ≧４ｎの関係を満たす（１００）もし
くは（１１１）配向の金属膜である。
方位情報を引き継ぐ方法を用いない限り良いものが得ら
れておらず、容易な製造プロセスで製作された圧電体膜
では充分な圧電特性が得られていない。また、残留分極
が大きく、その温度依存性の小さな強誘電体薄膜の結晶
配向性も同様であり、強誘電体メモリの記憶媒体として
の用途に適したものが無かった。 【解決手段】 基板上に形成された非晶質薄膜と、その
非晶質膜上に形成された下部電極と、その上部に形成さ
れた誘電体を積層したキャパシタおよび圧電振動子にお
いて、個々の下部電極は結晶方位が同一なほぼ単結晶と
見做しせる金属膜であり、かつ全領域では面内方向のみ
結晶方位が異なる。また、前記下部電極金属膜が、下部
電極の膜厚をｎとした場合、下部電極を構成する結晶の
平均粒径ｄが、ｄ≧４ｎの関係を満たす（１００）もし
くは（１１１）配向の金属膜である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は結晶質誘電体膜を有
する容量素子、及びその容量素子に情報を記憶する記憶
装置並びに高周波回路に用いられる薄膜共振器用圧電振
動子に関する。
する容量素子、及びその容量素子に情報を記憶する記憶
装置並びに高周波回路に用いられる薄膜共振器用圧電振
動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】「圧電体の従来技術」圧電体中を伝搬す
る弾性波を利用したデバイスは、発振素子やフィルタ等
として電子通信システムに広く利用されてきた。最近、
通信量の加速度的な増加に伴い、通信システムの高周波
化が進められようとしている。この中で、弾性波デバイ
スについても超高周波で使用可能なものが求められてい
る。これまで広く用いられてきた弾性表面波（ＳＡＷ）
デバイスも、製造プロセスの改善による微細化により使
用周波数が引き上げられてきたが、電極パターンの微細
化限界、減衰の増大等の問題が顕在化してきている。
る弾性波を利用したデバイスは、発振素子やフィルタ等
として電子通信システムに広く利用されてきた。最近、
通信量の加速度的な増加に伴い、通信システムの高周波
化が進められようとしている。この中で、弾性波デバイ
スについても超高周波で使用可能なものが求められてい
る。これまで広く用いられてきた弾性表面波（ＳＡＷ）
デバイスも、製造プロセスの改善による微細化により使
用周波数が引き上げられてきたが、電極パターンの微細
化限界、減衰の増大等の問題が顕在化してきている。
【０００３】一方、圧電体の厚み振動を用いた圧電共振
子やフィルタは、圧電体膜厚が薄く、共振周波数が膜厚
に反比例するため、ＧＨｚ帯での動作が可能である。ま
た素子寸法が数百μｍ以下と極めて小さい為、近年盛ん
に研究されている。従来から、この用途に用いる圧電体
薄膜としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）が広く用いられている。 更に、セラミック
スフィルタで広く用いられている鉛系の圧電セラミック
スは、ＺｎＯやＡｌＮに比べて大きな電気機械結合係数
が得られる為、圧電薄膜として検討がなされてきた。特
にＰｂＴｉＯ3（チタン酸鉛、ＰＴ）やこれにＰｂＺｒ
Ｏ3を固溶させたＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3系固溶体
（チタン酸ジルコン酸鉛、ＰＺＴ）の利用が検討されて
おり、特にＰＺＴに関しては組成による相境界（ｍｏｒ
ｐｈｏｔｒｏｐｉｃ ｐｈａｓｅｂｏｕｎｄａｒｙ）近
傍の組成で大きな電気機械結合係数が得られることが発
見され、セラミックス圧電体として広く知られるように
なった。これらＰＴおよびＰＺＴの薄膜圧電体製作例と
しては、これまでにゾルゲル法を用いてＰＺＴ薄膜・Ｐ
Ｔ膜を形成した例や、ＲＦマグネトロンスパッタを用い
てＰＴを形成した例（電子情報通信学会論文誌 ｖＯｌ
８２−Ｃ−１，Ｎｏ．１２（１９９９）ｐｐ．７６９）
がある。
子やフィルタは、圧電体膜厚が薄く、共振周波数が膜厚
に反比例するため、ＧＨｚ帯での動作が可能である。ま
た素子寸法が数百μｍ以下と極めて小さい為、近年盛ん
に研究されている。従来から、この用途に用いる圧電体
薄膜としては、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）が広く用いられている。 更に、セラミック
スフィルタで広く用いられている鉛系の圧電セラミック
スは、ＺｎＯやＡｌＮに比べて大きな電気機械結合係数
が得られる為、圧電薄膜として検討がなされてきた。特
にＰｂＴｉＯ3（チタン酸鉛、ＰＴ）やこれにＰｂＺｒ
Ｏ3を固溶させたＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3系固溶体
（チタン酸ジルコン酸鉛、ＰＺＴ）の利用が検討されて
おり、特にＰＺＴに関しては組成による相境界（ｍｏｒ
ｐｈｏｔｒｏｐｉｃ ｐｈａｓｅｂｏｕｎｄａｒｙ）近
傍の組成で大きな電気機械結合係数が得られることが発
見され、セラミックス圧電体として広く知られるように
なった。これらＰＴおよびＰＺＴの薄膜圧電体製作例と
しては、これまでにゾルゲル法を用いてＰＺＴ薄膜・Ｐ
Ｔ膜を形成した例や、ＲＦマグネトロンスパッタを用い
てＰＴを形成した例（電子情報通信学会論文誌 ｖＯｌ
８２−Ｃ−１，Ｎｏ．１２（１９９９）ｐｐ．７６９）
がある。
【０００４】多結晶体からなる圧電体薄膜が圧電性を示
すのは、それを構成する圧電性微結晶の軸方向が完全に
乱雑ではなく、圧電性にとって有用な軸方向が多少なり
とも揃っているからである。結晶方位の完全にランダム
な多結晶体では、その為多軸性強誘電体、すなわち同一
温度において自発分極の発生可能な方位が多い強誘電体
が望ましい。例えば、正方晶系ペロブスカイト構造では
［００１］が分極軸であるが等価な方向の数は６方位が
あり、また斜方晶系では分極軸が［１１０］であり、等
価な方向は１２方位、菱面体晶では分極軸が［１１
１］、等価な方向は８方位となり、他の結晶と比較し、
多結晶圧電体としては最適である。しかし、これらのペ
ロブスカイト構造多結晶を完全に分極しても単結晶の自
発分極と比較すると３０％程度の分極量しか得られず、
より大きい圧電性を得るためには、分極軸を揃えること
が必要となる。
すのは、それを構成する圧電性微結晶の軸方向が完全に
乱雑ではなく、圧電性にとって有用な軸方向が多少なり
とも揃っているからである。結晶方位の完全にランダム
な多結晶体では、その為多軸性強誘電体、すなわち同一
温度において自発分極の発生可能な方位が多い強誘電体
が望ましい。例えば、正方晶系ペロブスカイト構造では
［００１］が分極軸であるが等価な方向の数は６方位が
あり、また斜方晶系では分極軸が［１１０］であり、等
価な方向は１２方位、菱面体晶では分極軸が［１１
１］、等価な方向は８方位となり、他の結晶と比較し、
多結晶圧電体としては最適である。しかし、これらのペ
ロブスカイト構造多結晶を完全に分極しても単結晶の自
発分極と比較すると３０％程度の分極量しか得られず、
より大きい圧電性を得るためには、分極軸を揃えること
が必要となる。
【０００５】一方、ＬｉＮｂＯ3等の圧電性は一軸性で
あり、等価な面が得られないことから、配向させること
が必須となる。また、従来から広く使われてきた圧電体
である酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）は励振される弾性波の粒子変位の違いによる複数の
弾性波のモードが存在する。これらの異なるモードは異
なる位相速度を有する為、結局フィルタを構成した場合
は異なる周波数に通過域を生ずることになる。所用の周
波数以外の通過域はスプリアスを生じ、フィルタの帯域
外減衰特性を劣化させる。従って、ＡｌＮ、ＺｎＯ等も
配向させる必要があった。
あり、等価な面が得られないことから、配向させること
が必須となる。また、従来から広く使われてきた圧電体
である酸化亜鉛（ＺｎＯ）や窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）は励振される弾性波の粒子変位の違いによる複数の
弾性波のモードが存在する。これらの異なるモードは異
なる位相速度を有する為、結局フィルタを構成した場合
は異なる周波数に通過域を生ずることになる。所用の周
波数以外の通過域はスプリアスを生じ、フィルタの帯域
外減衰特性を劣化させる。従って、ＡｌＮ、ＺｎＯ等も
配向させる必要があった。
【０００６】今までに振動子に用いられてきた圧電体薄
膜は、殆どが配向膜であり、多少なりとも圧電性にとっ
て有用な軸が揃っているものである。例えば、六方晶系
ウルツ鉱型のＡｌＮおよびＺｎＯは、圧電方向であるｃ
軸配向性を示しやすく、圧電体として用いられているも
のもｃ軸配向膜である。 「キャパシタの従来技術」一方、記憶媒体としては、最
近強誘電体薄膜を用いた記憶装置（強誘電体メモリ）の
開発が行われており、一部では既に実用化されている。
強誘電体メモリは不揮発性であり、電源を落とした後で
も記憶が失われない。しかも、膜厚が十分薄い場合には
自発分極の反転速度が速く、ＤＲＡＭ並に高速の書き込
み・読み出しが可能であるという特徴を持つ。また、１
ビットのメモリセルを１つのトランジスタと一つの強誘
電体キャパシタで作製することが可能な為、高集積・大
容量化にも適している。
膜は、殆どが配向膜であり、多少なりとも圧電性にとっ
て有用な軸が揃っているものである。例えば、六方晶系
ウルツ鉱型のＡｌＮおよびＺｎＯは、圧電方向であるｃ
軸配向性を示しやすく、圧電体として用いられているも
のもｃ軸配向膜である。 「キャパシタの従来技術」一方、記憶媒体としては、最
近強誘電体薄膜を用いた記憶装置（強誘電体メモリ）の
開発が行われており、一部では既に実用化されている。
強誘電体メモリは不揮発性であり、電源を落とした後で
も記憶が失われない。しかも、膜厚が十分薄い場合には
自発分極の反転速度が速く、ＤＲＡＭ並に高速の書き込
み・読み出しが可能であるという特徴を持つ。また、１
ビットのメモリセルを１つのトランジスタと一つの強誘
電体キャパシタで作製することが可能な為、高集積・大
容量化にも適している。
【０００７】強誘電体メモリに適した強誘電体薄膜に
は、残留分極が大きいこと、残留分極の温度依存性が小
さいこと、残留分極の長時間保持が可能であること等が
必要である。
は、残留分極が大きいこと、残留分極の温度依存性が小
さいこと、残留分極の長時間保持が可能であること等が
必要である。
【０００８】現在強誘電体材料としては、主としてチタ
ン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が用いられているが、キュ
リー温度の高さ（３００℃以上）や自発分極の大きさに
も関わらず、微細化には対応しにくいと言われている。
第一にＰＺＴの主成分である鉛は７７３Ｋ以上で蒸発し
やすく、そのため、組成の正確な制御が難しい。第二に
ＰＺＴがペロブスカイト結晶構造を有した時に初めて強
誘電特性が現れるが、このペロブスカイト型結晶構造を
もつＰＺＴは得にくく、パイロクロア型結晶構造の方が
容易に形成されるという問題がある。
ン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が用いられているが、キュ
リー温度の高さ（３００℃以上）や自発分極の大きさに
も関わらず、微細化には対応しにくいと言われている。
第一にＰＺＴの主成分である鉛は７７３Ｋ以上で蒸発し
やすく、そのため、組成の正確な制御が難しい。第二に
ＰＺＴがペロブスカイト結晶構造を有した時に初めて強
誘電特性が現れるが、このペロブスカイト型結晶構造を
もつＰＺＴは得にくく、パイロクロア型結晶構造の方が
容易に形成されるという問題がある。
【０００９】また、シリコンデバイスに応用した場合に
は、主成分であるＰｂの拡散および蒸発が比較的低温で
起こり易い等の点より、微細化には対応出来ないと言わ
れている。ＰＺＴ以外ではチタン酸バリウム（ＢａＴｉ
Ｏ3、以下ＢＴＯと略記する）が代表的な強誘電体とし
て知られている。ＢＴＯはＰＺＴと同じくペロブスカイ
ト型結晶を持ち、キュリー温度は３９３Ｋであることが
知られている。Ｐｂと比べるとＢａは蒸発し難いので、
ＢＴＯの薄膜作成においては組成の制御が比較的容易で
ある。また、ＢＴＯが結晶化した場合には、ペロブスカ
イト型以外の結晶構造をとることは殆どない。
は、主成分であるＰｂの拡散および蒸発が比較的低温で
起こり易い等の点より、微細化には対応出来ないと言わ
れている。ＰＺＴ以外ではチタン酸バリウム（ＢａＴｉ
Ｏ3、以下ＢＴＯと略記する）が代表的な強誘電体とし
て知られている。ＢＴＯはＰＺＴと同じくペロブスカイ
ト型結晶を持ち、キュリー温度は３９３Ｋであることが
知られている。Ｐｂと比べるとＢａは蒸発し難いので、
ＢＴＯの薄膜作成においては組成の制御が比較的容易で
ある。また、ＢＴＯが結晶化した場合には、ペロブスカ
イト型以外の結晶構造をとることは殆どない。
【００１０】上記したような長所を有するにも関わら
ず、ＢＴＯの薄膜キャパシタが強誘電体メモリの記憶媒
体としてさほど検討されていない理由は、ＰＺＴと比較
して残留分極が小さく、しかも残留分極の温度依存性が
大きいことが挙げられる。この原因は、ＢＴＯのキュリ
ー温度が低いことにあり、このため強誘電体メモリを製
作した場合、３７３Ｋ以上の高温に晒された場合に記憶
内容が失われる恐れがあるばかりでなく、通常電子回路
が使用される温度範囲（３５８Ｋ以下）でも残留分極の
温度依存性が大きく、動作が不安定である。したがっ
て、ＢＴＯからなる強誘電体薄膜を利用した薄膜キャパ
シタは、強誘電体メモリの記憶媒体としての用途に適さ
ないと考えられている。
ず、ＢＴＯの薄膜キャパシタが強誘電体メモリの記憶媒
体としてさほど検討されていない理由は、ＰＺＴと比較
して残留分極が小さく、しかも残留分極の温度依存性が
大きいことが挙げられる。この原因は、ＢＴＯのキュリ
ー温度が低いことにあり、このため強誘電体メモリを製
作した場合、３７３Ｋ以上の高温に晒された場合に記憶
内容が失われる恐れがあるばかりでなく、通常電子回路
が使用される温度範囲（３５８Ｋ以下）でも残留分極の
温度依存性が大きく、動作が不安定である。したがっ
て、ＢＴＯからなる強誘電体薄膜を利用した薄膜キャパ
シタは、強誘電体メモリの記憶媒体としての用途に適さ
ないと考えられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】「圧電振動子における
課題」これら圧電体膜の結晶配向性は、前記のように単
結晶基板を用いない限り良いものが得られておらず、Ｘ
線回折による配向半値幅：ＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄ
ｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）にして数度以
上であった。従って、圧電方向が揃っておらず、十分な
圧電性が得られなかった。これは具体的には、電気機械
結合係数の低下をもたらし、共振器を用いたフィルタで
は帯域幅の低下を生ずる。
課題」これら圧電体膜の結晶配向性は、前記のように単
結晶基板を用いない限り良いものが得られておらず、Ｘ
線回折による配向半値幅：ＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄ
ｔｈ ａｔ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）にして数度以
上であった。従って、圧電方向が揃っておらず、十分な
圧電性が得られなかった。これは具体的には、電気機械
結合係数の低下をもたらし、共振器を用いたフィルタで
は帯域幅の低下を生ずる。
【００１２】また、配向性の劣化は多くの場合、結晶性
の劣化も伴う。結晶性の劣化は、完全な周期的構造から
の逸脱、すなわち空格子・侵入原子等の欠陥や、転位、
積層欠陥等を含んでいる。これらは、結晶内で局所的な
応力を発生させ格子歪を誘起すること、電荷が中性条件
から外れることで局所的な電場を生じ、分極量を始めと
する誘電特性を変化させる等により、圧電特性を劣化さ
せる。これにより、フィルタを作製した場合では通過域
の減衰が大きくなり、また阻止域のエッジ部の急峻性が
悪くなる。
の劣化も伴う。結晶性の劣化は、完全な周期的構造から
の逸脱、すなわち空格子・侵入原子等の欠陥や、転位、
積層欠陥等を含んでいる。これらは、結晶内で局所的な
応力を発生させ格子歪を誘起すること、電荷が中性条件
から外れることで局所的な電場を生じ、分極量を始めと
する誘電特性を変化させる等により、圧電特性を劣化さ
せる。これにより、フィルタを作製した場合では通過域
の減衰が大きくなり、また阻止域のエッジ部の急峻性が
悪くなる。
【００１３】これらの特性を改善する為に、エピタキシ
ャル圧電体膜を用いた共振器も検討されてきた。しかし
ながら、従来ではエピタキシャル圧電体薄膜を得るため
には基板からの結晶方位情報を引き継ぐ必要がある。し
かし、基板上に直接圧電体薄膜が形成されている場合、
実質的に質量負荷となり、励振される振動周波数に大き
な影響を与える。この為、圧電体薄膜下部は音響反射面
を形成する必要があり、一般的には空気との間の音響イ
ンピーダンスの差が利用されている。
ャル圧電体膜を用いた共振器も検討されてきた。しかし
ながら、従来ではエピタキシャル圧電体薄膜を得るため
には基板からの結晶方位情報を引き継ぐ必要がある。し
かし、基板上に直接圧電体薄膜が形成されている場合、
実質的に質量負荷となり、励振される振動周波数に大き
な影響を与える。この為、圧電体薄膜下部は音響反射面
を形成する必要があり、一般的には空気との間の音響イ
ンピーダンスの差が利用されている。
【００１４】これを実現させる為に、従来方法では、特
開２００１−９４３７３に見られるように単結晶基板上
にエピタキシャル圧電体を形成した後、裏面を異方性も
しくは等方性エッチングにより取り去り（いわゆるｖｉ
ａ−ｈｏｌｅ）、後に電極を形成する等の方法を取らざ
るを得ない。この方法では、基板を裏面から取り去るこ
とで機械的な強度が減少すること、薄膜裏面の基板を全
て取り去る為エッチングが困難である等の問題点があっ
た。
開２００１−９４３７３に見られるように単結晶基板上
にエピタキシャル圧電体を形成した後、裏面を異方性も
しくは等方性エッチングにより取り去り（いわゆるｖｉ
ａ−ｈｏｌｅ）、後に電極を形成する等の方法を取らざ
るを得ない。この方法では、基板を裏面から取り去るこ
とで機械的な強度が減少すること、薄膜裏面の基板を全
て取り去る為エッチングが困難である等の問題点があっ
た。
【００１５】本発明は、上記した課題を解決する為に、
エピタキシャル成長技術を利用した圧電振動子を提供す
ることを目的とする。 「キャパシタにおける課題」半導体メモリとして実用化
するためには、Ｓｉ等の半導体からなる基板上に上記の
エピタキシャル・キャパシタとトランジスタを高密度に
製作することが必要である。
エピタキシャル成長技術を利用した圧電振動子を提供す
ることを目的とする。 「キャパシタにおける課題」半導体メモリとして実用化
するためには、Ｓｉ等の半導体からなる基板上に上記の
エピタキシャル・キャパシタとトランジスタを高密度に
製作することが必要である。
【００１６】代表的な公知例として、予めトランジスタ
を形成したＳｉ基板上に、トランジスタを覆う層間絶縁
膜を形成し、この層間絶縁膜にトランジスタの電極上に
開口部（コンタクトホール）を設け、開口部内に気相か
らの選択エピタキシャル成長により単結晶Ｓｉプラグを
作成し、その上にエピタキシャル薄膜キャパシタを形成
する方法（特開平８−１３９２９２）が挙げられる。こ
の方法は、トランジスタの電極直上に積層してエピタキ
シャル薄膜キャパシタを形成することが出来る為、構造
上は最も集積化に適する。
を形成したＳｉ基板上に、トランジスタを覆う層間絶縁
膜を形成し、この層間絶縁膜にトランジスタの電極上に
開口部（コンタクトホール）を設け、開口部内に気相か
らの選択エピタキシャル成長により単結晶Ｓｉプラグを
作成し、その上にエピタキシャル薄膜キャパシタを形成
する方法（特開平８−１３９２９２）が挙げられる。こ
の方法は、トランジスタの電極直上に積層してエピタキ
シャル薄膜キャパシタを形成することが出来る為、構造
上は最も集積化に適する。
【００１７】しかしながら、かかる方法により高集積化
した半導体記憶装置においては、トランジスタの電極上
に形成したコンタクトホールの深さと幅のアスペクト比
が大きくなると共に、トランジスタ上のワード線、その
上の層間絶縁膜、ビット線、その上の層間絶縁膜と、何
段にも渡ってコンタクトプラグを形成する必要がある。
更に、選択エピタキシャル成長においては、成長温度が
高温ほど選択性が高まるが、トランジスタの耐熱性から
７５０℃―８００℃程度以上には上げられないという問
題点もある。
した半導体記憶装置においては、トランジスタの電極上
に形成したコンタクトホールの深さと幅のアスペクト比
が大きくなると共に、トランジスタ上のワード線、その
上の層間絶縁膜、ビット線、その上の層間絶縁膜と、何
段にも渡ってコンタクトプラグを形成する必要がある。
更に、選択エピタキシャル成長においては、成長温度が
高温ほど選択性が高まるが、トランジスタの耐熱性から
７５０℃―８００℃程度以上には上げられないという問
題点もある。
【００１８】従って、このような大きなアスペクト比を
持つコンタクトホールの底面のみから、何段にも渡って
単結晶シリコンプラグを選択エピタキシャル成長もしく
は固相エピタキシャル成長させるためのプロセスウイン
ドウは非常に狭く、一つのメモリデバイスに数十メガ個
以上の数のプラグを形成する際の歩留まりを考慮する
と、クリアすべき技術課題が大きい。
持つコンタクトホールの底面のみから、何段にも渡って
単結晶シリコンプラグを選択エピタキシャル成長もしく
は固相エピタキシャル成長させるためのプロセスウイン
ドウは非常に狭く、一つのメモリデバイスに数十メガ個
以上の数のプラグを形成する際の歩留まりを考慮する
と、クリアすべき技術課題が大きい。
【００１９】本発明は、エピタキシャル成長技術により
誘電率を増大させた高誘電率薄膜を使用し、製造方法が
容易な容量素子を提供すること、及びその容量素子を使
用した記憶装置を提供することを目的とする。
誘電率を増大させた高誘電率薄膜を使用し、製造方法が
容易な容量素子を提供すること、及びその容量素子を使
用した記憶装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに請求項１に係る発明では、一主面を有する基板と、
前記基板の一主面上に形成され、膜厚の４倍以上大きい
結晶粒を有し、且つその結晶方位が略均一にされた振動
可能部を有する下部金属電極層と、前記下部金属電極層
の振動可能部上にエピタキシャル成長された結晶質誘電
体膜と、前記下部金属電極層との間の前記結晶質誘電体
膜に対して電界を印加しうるように前記結晶質誘電体膜
上に形成された上部電極層とを有する圧電振動素子を提
供する。
めに請求項１に係る発明では、一主面を有する基板と、
前記基板の一主面上に形成され、膜厚の４倍以上大きい
結晶粒を有し、且つその結晶方位が略均一にされた振動
可能部を有する下部金属電極層と、前記下部金属電極層
の振動可能部上にエピタキシャル成長された結晶質誘電
体膜と、前記下部金属電極層との間の前記結晶質誘電体
膜に対して電界を印加しうるように前記結晶質誘電体膜
上に形成された上部電極層とを有する圧電振動素子を提
供する。
【００２１】また、請求項２に係る発明では、前記圧電
振動素子の下部金属電極層を、（１００）又は（１１
１）に配向した圧電振動素子を提供する。
振動素子の下部金属電極層を、（１００）又は（１１
１）に配向した圧電振動素子を提供する。
【００２２】次に、請求項３に係る発明では、前記圧電
振動素子の前記下部金属電極層、前記結晶質誘電体膜、
及び前記上部電極層が、前記基板上に複数組み存在し、
それら前記下部金属電極層どうしの前記基板の一主面と
平行な面内方向の結晶方位は異ならせた圧電振動素子を
提供する。
振動素子の前記下部金属電極層、前記結晶質誘電体膜、
及び前記上部電極層が、前記基板上に複数組み存在し、
それら前記下部金属電極層どうしの前記基板の一主面と
平行な面内方向の結晶方位は異ならせた圧電振動素子を
提供する。
【００２３】更に、請求項４に係る発明では、前記圧電
振動素子の前記下部金属電極層が、白金（Ｐｔ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム
（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の
何れか一つを主成分とする圧電振動素子を提供する。
振動素子の前記下部金属電極層が、白金（Ｐｔ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム
（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の
何れか一つを主成分とする圧電振動素子を提供する。
【００２４】また、請求項５に係る発明では、前記圧電
振動素子の前記下部金属電極層と前記結晶質誘電体膜間
に、ＮａＣｌ型化合物の中間層が形成されている圧電振
動素子を提供する。
振動素子の前記下部金属電極層と前記結晶質誘電体膜間
に、ＮａＣｌ型化合物の中間層が形成されている圧電振
動素子を提供する。
【００２５】次に、請求項６に係る発明では、一主面を
有する基板と、前記基板の一主面上に形成された非晶質
薄膜と、記非晶質薄膜上に形成され、膜厚の４倍以上大
きい結晶粒を有し、且つその結晶方位が略均一な下部金
属電極層と、前記下部金属電極層上にエピタキシャル成
長された結晶質誘電体膜と、前記下部金属電極層との間
の前記結晶質誘電体膜に対して電界を印加しうるように
前記結晶質誘電体膜上に形成された上部電極層とを有す
る容量素子を提供する。
有する基板と、前記基板の一主面上に形成された非晶質
薄膜と、記非晶質薄膜上に形成され、膜厚の４倍以上大
きい結晶粒を有し、且つその結晶方位が略均一な下部金
属電極層と、前記下部金属電極層上にエピタキシャル成
長された結晶質誘電体膜と、前記下部金属電極層との間
の前記結晶質誘電体膜に対して電界を印加しうるように
前記結晶質誘電体膜上に形成された上部電極層とを有す
る容量素子を提供する。
【００２６】更に、請求項７に係る発明では、前記圧電
振動素子の下部金属電極層を、（１００）又は（１１
１）に配向した容量素子を提供する。
振動素子の下部金属電極層を、（１００）又は（１１
１）に配向した容量素子を提供する。
【００２７】また、請求項８に係る発明では、前記圧電
振動素子の前記下部金属電極層、前記結晶質誘電体膜、
及び前記上部電極層が、前記基板上に複数組み存在し、
それら前記下部金属電極層どうしの前記基板の一主面と
平行な面内方向の結晶方位は異ならせた容量素子を提供
する。
振動素子の前記下部金属電極層、前記結晶質誘電体膜、
及び前記上部電極層が、前記基板上に複数組み存在し、
それら前記下部金属電極層どうしの前記基板の一主面と
平行な面内方向の結晶方位は異ならせた容量素子を提供
する。
【００２８】次に、請求項９に係る発明では、前記圧電
振動素子の前記下部金属電極層が、白金（Ｐｔ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム
（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の
何れか一つを主成分とする容量素子を提供する。
振動素子の前記下部金属電極層が、白金（Ｐｔ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム
（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の
何れか一つを主成分とする容量素子を提供する。
【００２９】更に、請求項１０に係る発明では、前記圧
電振動素子の前記下部金属電極層と前記結晶質誘電体膜
間に、ＮａＣｌ型化合物の中間層が形成されている容量
素子を提供する。
電振動素子の前記下部金属電極層と前記結晶質誘電体膜
間に、ＮａＣｌ型化合物の中間層が形成されている容量
素子を提供する。
【００３０】最後に、請求項１１に係る発明では、一主
面を有する基板と、前記基板の一主面上に形成された非
晶質薄膜と、記非晶質薄膜上に形成され、膜厚の４倍以
上大きい結晶粒を有し、且つその結晶方位が略均一な下
部金属電極層と、前記下部金属電極層上にエピタキシャ
ル成長された結晶質誘電体膜と、前記下部金属電極層と
の間の前記結晶質誘電体膜に対して電界を印加しうるよ
うに前記結晶質誘電体膜上に形成された上部電極層と、
前記下部金属電極層又は前記上部電極層のいずれか一方
と接続されたスイッチング素子とを有する記憶装置を提
供する。
面を有する基板と、前記基板の一主面上に形成された非
晶質薄膜と、記非晶質薄膜上に形成され、膜厚の４倍以
上大きい結晶粒を有し、且つその結晶方位が略均一な下
部金属電極層と、前記下部金属電極層上にエピタキシャ
ル成長された結晶質誘電体膜と、前記下部金属電極層と
の間の前記結晶質誘電体膜に対して電界を印加しうるよ
うに前記結晶質誘電体膜上に形成された上部電極層と、
前記下部金属電極層又は前記上部電極層のいずれか一方
と接続されたスイッチング素子とを有する記憶装置を提
供する。
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明者等は、ＰｔまたはＳｒＲ
ｕＯ3（以下ＳＲＯと略記）を下部電極として選択し、
且つこれより大きな格子定数を持つＢａリッチ組成のＢ
ＳＴＯを誘電体膜として選択して、エピタキシャル成長
させることにより、誘電体膜はｃ軸方向に格子を伸長さ
せ、かつａ軸方向に収縮した状態を保つことができるこ
とを見出した。また、このような誘電体膜はキュリー温
度が高温側にシフトし、室温領域で大きな分極量を示す
ことが確認され、且つ３５８度Ｋ程度まで温度を上げて
も充分大きな残留分極量を保持できる強誘電体膜である
ことを確認した。
ｕＯ3（以下ＳＲＯと略記）を下部電極として選択し、
且つこれより大きな格子定数を持つＢａリッチ組成のＢ
ＳＴＯを誘電体膜として選択して、エピタキシャル成長
させることにより、誘電体膜はｃ軸方向に格子を伸長さ
せ、かつａ軸方向に収縮した状態を保つことができるこ
とを見出した。また、このような誘電体膜はキュリー温
度が高温側にシフトし、室温領域で大きな分極量を示す
ことが確認され、且つ３５８度Ｋ程度まで温度を上げて
も充分大きな残留分極量を保持できる強誘電体膜である
ことを確認した。
【００３２】同様に、Ｓｒリッチ組成のＢＳＴＯを使用
することにより、多結晶膜でキャパシタを形成した時の
誘電率（例えば、膜厚２０ｎｍで誘電率２００程度）の
数倍の８００以上に達する誘電率を持つキャパシタを作
成することができ、記憶装置として非常に好ましい誘電
特性を実現可能であることが実験的に確認された。
することにより、多結晶膜でキャパシタを形成した時の
誘電率（例えば、膜厚２０ｎｍで誘電率２００程度）の
数倍の８００以上に達する誘電率を持つキャパシタを作
成することができ、記憶装置として非常に好ましい誘電
特性を実現可能であることが実験的に確認された。
【００３３】以下、本発明の実施形態について図面を引
用し詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１は圧電振動素子の構造を示す断
面図および平面図である。圧電振動素子は、基板１、絶
縁層２．下部電極４、誘電体５、上部電極６、更に下部
電極４および上部電極６に挟まれた誘電体膜５からな
り、圧電体の振動部は、キャビティ７により基板１と離
間して保持された構造となっている。尚、図１では１個
の圧電振動素子を示しているが、高周波フィルタ等では
複数個が配置されている。
用し詳細に説明する。 （第１の実施形態）図１は圧電振動素子の構造を示す断
面図および平面図である。圧電振動素子は、基板１、絶
縁層２．下部電極４、誘電体５、上部電極６、更に下部
電極４および上部電極６に挟まれた誘電体膜５からな
り、圧電体の振動部は、キャビティ７により基板１と離
間して保持された構造となっている。尚、図１では１個
の圧電振動素子を示しているが、高周波フィルタ等では
複数個が配置されている。
【００３４】圧電振動素子の製造方法について、図２乃
至図５の工程断面図を参照して説明する。図２は、基板
１上に絶縁層２、及びＳｒＲｕＯ3層３を形成した後、
キャビティ７に相当する形状にＳｒＲｕＯ3層３をパタ
ーニングした状態を示している。ここで、基板１には、
面方位（１００）のｐ型Ｓｉ単結晶基板、絶縁層２には
熱酸化により形成したＳｉＯ2層を使用した。また、Ｓ
ｒＲｕＯ3層３は、ＲＦスパッタにより室温で形成し、
Ｘ線回折法によりアモルファス相に近い状態であること
を確認した。ＳｒＲｕＯ3層３は、公知のフォトリソグ
ラフィおよび硝酸セリウム・アンモニウム２％溶液によ
る湿式エッチングにより所望のパターンに形成した。
至図５の工程断面図を参照して説明する。図２は、基板
１上に絶縁層２、及びＳｒＲｕＯ3層３を形成した後、
キャビティ７に相当する形状にＳｒＲｕＯ3層３をパタ
ーニングした状態を示している。ここで、基板１には、
面方位（１００）のｐ型Ｓｉ単結晶基板、絶縁層２には
熱酸化により形成したＳｉＯ2層を使用した。また、Ｓ
ｒＲｕＯ3層３は、ＲＦスパッタにより室温で形成し、
Ｘ線回折法によりアモルファス相に近い状態であること
を確認した。ＳｒＲｕＯ3層３は、公知のフォトリソグ
ラフィおよび硝酸セリウム・アンモニウム２％溶液によ
る湿式エッチングにより所望のパターンに形成した。
【００３５】このＳｒＲｕＯ3層３は、図示しないが、
絶縁層２にあらかじめ穴を形成してから埋め込んでも良
い。この場合、平坦化の為にＳｒＲｕＯ3層を形成した
後ＣＭＰや機械研磨等により平坦化する必要がある。Ｃ
ＭＰや機械研磨をする場合は、研磨停止層を穴以外の絶
縁層２上に形成する必要があるが、研磨停止層として
は、酸化アルミニウム等の絶縁体膜が好適する。
絶縁層２にあらかじめ穴を形成してから埋め込んでも良
い。この場合、平坦化の為にＳｒＲｕＯ3層を形成した
後ＣＭＰや機械研磨等により平坦化する必要がある。Ｃ
ＭＰや機械研磨をする場合は、研磨停止層を穴以外の絶
縁層２上に形成する必要があるが、研磨停止層として
は、酸化アルミニウム等の絶縁体膜が好適する。
【００３６】次いで、図３に示すように、Ｐｔ層をＲＦ
スパッタ法により４００ｎｍ形成した。スパッタはアル
ゴン（以下Ａｒ）および酸素（以下Ｏ2）の混合雰囲気
中で行い、Ａｒ＋Ｏ2の全圧力に対するＯ2分圧比を１０
％とた。この比は、特に１０％に固定されるものではな
いが、２％〜２０％の範囲であることが好ましい。この
範囲以下では、後のアニ−ルによる大粒径化の為に要す
る、歪による弾性エネルギーが小さすぎる為、大粒径化
が起こらない。また２０％以上では、酸素の脱離が十分
に行われず、やはり大粒径化が起こらない。
スパッタ法により４００ｎｍ形成した。スパッタはアル
ゴン（以下Ａｒ）および酸素（以下Ｏ2）の混合雰囲気
中で行い、Ａｒ＋Ｏ2の全圧力に対するＯ2分圧比を１０
％とた。この比は、特に１０％に固定されるものではな
いが、２％〜２０％の範囲であることが好ましい。この
範囲以下では、後のアニ−ルによる大粒径化の為に要す
る、歪による弾性エネルギーが小さすぎる為、大粒径化
が起こらない。また２０％以上では、酸素の脱離が十分
に行われず、やはり大粒径化が起こらない。
【００３７】このＰｔ層を、リソグラフィおよび反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）により下部電極４の形状に
加工した。この後、大気中で７００℃、３０分の加熱を
行った。この時、絶縁層２およびＳｒＲｕＯ3層３上に
形成されたＰｔ層は、（１００）配向し、更に平均粒径
が約１ｍｍ以上に成長しており、下部電極４のパターン
が１ないし２個の結晶粒からなっており、ほぼ単結晶と
見做せる。
イオンエッチング（ＲＩＥ）により下部電極４の形状に
加工した。この後、大気中で７００℃、３０分の加熱を
行った。この時、絶縁層２およびＳｒＲｕＯ3層３上に
形成されたＰｔ層は、（１００）配向し、更に平均粒径
が約１ｍｍ以上に成長しており、下部電極４のパターン
が１ないし２個の結晶粒からなっており、ほぼ単結晶と
見做せる。
【００３８】次いで、下部電極４上にマグネトロンスパ
ッタ装置を使用し、ＡｒとＯ2の混合雰囲気中、基板温
度４５０℃で、ＢａＴｉＯ3の焼結体ターゲットを用い
て、厚さ１μｍのＢａＴｉＯ3膜を誘電体膜５として形
成した。これを、リソグラフィおよびアンモニア水、過
酸化水素水、エチレンジアミン四酢酸の混合溶液を用い
た湿式エッチングにより、ＳｒＲｕＯ3層３上の下部電
極４を覆う形状にパターニングし、図４の状態を得た。
ッタ装置を使用し、ＡｒとＯ2の混合雰囲気中、基板温
度４５０℃で、ＢａＴｉＯ3の焼結体ターゲットを用い
て、厚さ１μｍのＢａＴｉＯ3膜を誘電体膜５として形
成した。これを、リソグラフィおよびアンモニア水、過
酸化水素水、エチレンジアミン四酢酸の混合溶液を用い
た湿式エッチングにより、ＳｒＲｕＯ3層３上の下部電
極４を覆う形状にパターニングし、図４の状態を得た。
【００３９】更に、上部電極６としてＡｌ膜を、ＤＣマ
グネトロンスパッタにより室温で形成し、更にリソグラ
フィおよび反応性イオンエッチングによりＳｒＲｕＯ3
層３上で下部電極４と対抗する形状に加工した。その
後、硝酸セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸により
ＳｒＲｕＯ3層３を湿式エッチングにより除去し、中空
のキャビティ７を作成して図５に示される状態を得た。
グネトロンスパッタにより室温で形成し、更にリソグラ
フィおよび反応性イオンエッチングによりＳｒＲｕＯ3
層３上で下部電極４と対抗する形状に加工した。その
後、硝酸セリウムアンモニウム水溶液と過塩素酸により
ＳｒＲｕＯ3層３を湿式エッチングにより除去し、中空
のキャビティ７を作成して図５に示される状態を得た。
【００４０】以上の製造方法により得られる圧電振動素
子を、並列および直列に組み合わせ、２×２のラダ−
（はしご）型高周波フィルタを構成したものを図６
（ａ）に、また、平面電子顕微鏡観察により決定した下
部電極４のＰｔ層の結晶方位を図６（ｂ）乃至（ｄ）に
示した。夫々の圧電振動素子を実践円で囲み、その領域
をＡ乃至Ｄで示した。ここで、基板１として使用された
Ｓｉ単結晶基板の結晶方位は、（ｄ）と同一である。各
々圧電振動素子のＰｔ層の結晶方位は、ＡおよびＢの領
域が（ｂ）方位を、Ｃが（ｃ）方位を示し、Ｄはほぼ基
板の面方位（ｄ）と等しくなっていた。
子を、並列および直列に組み合わせ、２×２のラダ−
（はしご）型高周波フィルタを構成したものを図６
（ａ）に、また、平面電子顕微鏡観察により決定した下
部電極４のＰｔ層の結晶方位を図６（ｂ）乃至（ｄ）に
示した。夫々の圧電振動素子を実践円で囲み、その領域
をＡ乃至Ｄで示した。ここで、基板１として使用された
Ｓｉ単結晶基板の結晶方位は、（ｄ）と同一である。各
々圧電振動素子のＰｔ層の結晶方位は、ＡおよびＢの領
域が（ｂ）方位を、Ｃが（ｃ）方位を示し、Ｄはほぼ基
板の面方位（ｄ）と等しくなっていた。
【００４１】このような圧電振動素子、即ちフィルタを
４個含む高周波フィルタのチップについて、Ｘ線回折θ
−２θスキャンを行った結果を図７に示す。このよう
に、Ｐｔ層は（２００）ピークしか検出されず、更にＢ
ａＴｉＯ3も（００ｎ）面由来のピークのみが検出され
たのみであった。従って、面内方向では結晶方位がラン
ダムであるが、膜面に垂直な方向では全て（００ｎ）面
に配向しており、更に個々の圧電振動素子ではほぼ単結
晶と見做せる粒径であった。 （第２の実施形態）本実施形態が先に説明した第１の実
施形態と異なる点は、Ｐｔの下部電極４を形成する前
に、ＮａＣｌ型構造の化合物であるＴｉＮを形成してお
くことにある。本実施形態の製造方法について、図８乃
至図１１の工程断面図を参照して説明する。以下、図１
乃至図５に示される第１の実施形態と同一の部位には同
一符号を付して説明を省略する。
４個含む高周波フィルタのチップについて、Ｘ線回折θ
−２θスキャンを行った結果を図７に示す。このよう
に、Ｐｔ層は（２００）ピークしか検出されず、更にＢ
ａＴｉＯ3も（００ｎ）面由来のピークのみが検出され
たのみであった。従って、面内方向では結晶方位がラン
ダムであるが、膜面に垂直な方向では全て（００ｎ）面
に配向しており、更に個々の圧電振動素子ではほぼ単結
晶と見做せる粒径であった。 （第２の実施形態）本実施形態が先に説明した第１の実
施形態と異なる点は、Ｐｔの下部電極４を形成する前
に、ＮａＣｌ型構造の化合物であるＴｉＮを形成してお
くことにある。本実施形態の製造方法について、図８乃
至図１１の工程断面図を参照して説明する。以下、図１
乃至図５に示される第１の実施形態と同一の部位には同
一符号を付して説明を省略する。
【００４２】図８は第１の実施形態と同一であるため、
キャビティ７となるべき形状にパターニングされた犠牲
層としてのＳｒＲｕＯ3膜３が、基板１表面の絶縁層２
上に設けられている。図９ではＳｒＲｕＯ3膜３上に、
下部電極４の下地バッファ層８としてＳｒＲｕＯ3膜３
上及び絶縁層２上にＴｉＮ膜を２０ｎｍ形成し、更にそ
の上部に第１の実施形態と同様にして下部電極４のＰｔ
層を形成した。また、下部電極４上に誘電体膜５として
ＢａＴｉＯ3を形成すると図１０の状態となる。
キャビティ７となるべき形状にパターニングされた犠牲
層としてのＳｒＲｕＯ3膜３が、基板１表面の絶縁層２
上に設けられている。図９ではＳｒＲｕＯ3膜３上に、
下部電極４の下地バッファ層８としてＳｒＲｕＯ3膜３
上及び絶縁層２上にＴｉＮ膜を２０ｎｍ形成し、更にそ
の上部に第１の実施形態と同様にして下部電極４のＰｔ
層を形成した。また、下部電極４上に誘電体膜５として
ＢａＴｉＯ3を形成すると図１０の状態となる。
【００４３】更に、誘電体膜５の上部に上部電極６とし
てＡｌ膜を形成し、ＳｒＲｕＯ3膜３を除去すると図１
１の状態が得られる。図１２に、８００度Ｃおよび９０
０度Ｃの温度においてアニ−ルした後の、スパッタ時酸
素混合量によるＰｔ（２００）／（１１１）強度比の変
化を示す。比較例として、第１の実施形態に示した方法
による各アニール温度による強度比の変化を示す。
てＡｌ膜を形成し、ＳｒＲｕＯ3膜３を除去すると図１
１の状態が得られる。図１２に、８００度Ｃおよび９０
０度Ｃの温度においてアニ−ルした後の、スパッタ時酸
素混合量によるＰｔ（２００）／（１１１）強度比の変
化を示す。比較例として、第１の実施形態に示した方法
による各アニール温度による強度比の変化を示す。
【００４４】ここで見られる通り、下地バッファ層とし
てＴｉＮ膜を形成したものは、低温から（２００）／
（１１１）強度比の増大が見られ、かつ強度比の絶対値
も大きくなった。従って、本実施形態における方法によ
り、（２００）配向性を向上させることができる。 （第３の実施形態）図１３は第３の実施形態にかかる不
揮発性記憶装置の構造断面図である。スイッチング用の
１個のＭＯＳ−ＦＥＴと、エピタキシャル強誘電体を組
み合わせて、不揮発性メモリを構成している。また、図
では１セル部分を示しているが、メモリセルは通常のＤ
ＲＡＭと同様にマトリックス状に複数個配置され、メモ
リセルアレイを構成すると共にこれに隣接したセンスア
ンプ等も形成される。
てＴｉＮ膜を形成したものは、低温から（２００）／
（１１１）強度比の増大が見られ、かつ強度比の絶対値
も大きくなった。従って、本実施形態における方法によ
り、（２００）配向性を向上させることができる。 （第３の実施形態）図１３は第３の実施形態にかかる不
揮発性記憶装置の構造断面図である。スイッチング用の
１個のＭＯＳ−ＦＥＴと、エピタキシャル強誘電体を組
み合わせて、不揮発性メモリを構成している。また、図
では１セル部分を示しているが、メモリセルは通常のＤ
ＲＡＭと同様にマトリックス状に複数個配置され、メモ
リセルアレイを構成すると共にこれに隣接したセンスア
ンプ等も形成される。
【００４５】図中、１１は面方位（１００）のｐ型単結
晶Ｓｉの基板、１２は窒化膜などを含む素子分離絶縁
層、１３はゲート酸化膜、１４はポリＳｉのゲート電
極、１５，１６は層間絶縁膜、１７，１８はｎ型の夫々
ドレイン領域、及びソース領域、１９は平坦化絶縁層、
２０はビット線であり、これらの構成は、一般的なＤＲ
ＡＭと同様にして形成される。
晶Ｓｉの基板、１２は窒化膜などを含む素子分離絶縁
層、１３はゲート酸化膜、１４はポリＳｉのゲート電
極、１５，１６は層間絶縁膜、１７，１８はｎ型の夫々
ドレイン領域、及びソース領域、１９は平坦化絶縁層、
２０はビット線であり、これらの構成は、一般的なＤＲ
ＡＭと同様にして形成される。
【００４６】ついで、公知のフォトリソグラフィおよび
プラズマエッチングにより、平坦化絶縁層１９を選択的
に除去し、ソース領域１７へのコンタクトホールを形成
する。このコンタクトホールはポリＳｉの室温堆積形成
により充填され、プラグ２１が形成される。その後、研
磨停止層２２を形成した後、ＣＭＰまたは機械研磨によ
りプラグ２１頂面の平坦化処理を行う。
プラズマエッチングにより、平坦化絶縁層１９を選択的
に除去し、ソース領域１７へのコンタクトホールを形成
する。このコンタクトホールはポリＳｉの室温堆積形成
により充填され、プラグ２１が形成される。その後、研
磨停止層２２を形成した後、ＣＭＰまたは機械研磨によ
りプラグ２１頂面の平坦化処理を行う。
【００４７】次いで、研磨停止層２２の上部にＳｒＲｕ
Ｏ3の下部電極２３をＡｒとＯ2の混合雰囲気中４００℃
で厚さ５０ｎｍ形成する。更に、結晶質誘電体膜２４と
してジルコン・チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｎ0.5Ｔｉ0.5）Ｏ
3：以下、ＰＺＴと称す。）を膜厚３００ｎｍ形成し、
その表面に上部電極２５をＳｒＲｕＯ3電極２４を形成
した。尚、上部電極２５とプラグ２１とを接続するた
め、絶縁層２６を形成後、上部電極２５上とプラグ２１
上とに選択的にコンタクトホールを開口し、例えば、Ａ
ｌ膜でなる配線２７を形成した。
Ｏ3の下部電極２３をＡｒとＯ2の混合雰囲気中４００℃
で厚さ５０ｎｍ形成する。更に、結晶質誘電体膜２４と
してジルコン・チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｎ0.5Ｔｉ0.5）Ｏ
3：以下、ＰＺＴと称す。）を膜厚３００ｎｍ形成し、
その表面に上部電極２５をＳｒＲｕＯ3電極２４を形成
した。尚、上部電極２５とプラグ２１とを接続するた
め、絶縁層２６を形成後、上部電極２５上とプラグ２１
上とに選択的にコンタクトホールを開口し、例えば、Ａ
ｌ膜でなる配線２７を形成した。
【００４８】従来は、大きなアスペクト比を持つコンタ
クトホールの底面のみから、何段にも渡って単結晶シリ
コンプラグを選択エピタキシャル成長もしくは固相エピ
タキシャル成長させる必要があったが、上記構造では、
ＳｒＲｕＯ3の下部電極２３が、その下層にある絶縁層
等の結晶性に影響されずにＰＺＴの結晶配向性を引き出
すため、単結晶Ｓｉの基板１１からの結晶情報を引き継
ぐような構成をとる必要がなく、単結晶キャパシタ部を
いかなるところにも配置が可能であり、簡単なプロセス
によりエピタキシャルキャパシタを形成できる。 （実施例） 「電極材料」面心立方（ＦＣＣ）構造の金属は、膜厚が
薄い場合には、表面・界面エネルギーを最小化する為に
（１１１）配向を示す一方、膜厚が厚くなると弾性エネ
ルギー最小化が支配的となり（１００）配向性を示す。
更に、薄膜に導入された歪によっても弾性エネルギーの
異方性を増大させ、これにより配向を変化させることが
できる。これらの歪は、スパッタ成膜時雰囲気への酸素
または窒素混入による膜内部への「打ち込み」効果いわ
ゆるｐｅｅｎｉｎｇ効果や、基板との熱膨張係数差によ
る熱応力を用いることができる。
クトホールの底面のみから、何段にも渡って単結晶シリ
コンプラグを選択エピタキシャル成長もしくは固相エピ
タキシャル成長させる必要があったが、上記構造では、
ＳｒＲｕＯ3の下部電極２３が、その下層にある絶縁層
等の結晶性に影響されずにＰＺＴの結晶配向性を引き出
すため、単結晶Ｓｉの基板１１からの結晶情報を引き継
ぐような構成をとる必要がなく、単結晶キャパシタ部を
いかなるところにも配置が可能であり、簡単なプロセス
によりエピタキシャルキャパシタを形成できる。 （実施例） 「電極材料」面心立方（ＦＣＣ）構造の金属は、膜厚が
薄い場合には、表面・界面エネルギーを最小化する為に
（１１１）配向を示す一方、膜厚が厚くなると弾性エネ
ルギー最小化が支配的となり（１００）配向性を示す。
更に、薄膜に導入された歪によっても弾性エネルギーの
異方性を増大させ、これにより配向を変化させることが
できる。これらの歪は、スパッタ成膜時雰囲気への酸素
または窒素混入による膜内部への「打ち込み」効果いわ
ゆるｐｅｅｎｉｎｇ効果や、基板との熱膨張係数差によ
る熱応力を用いることができる。
【００４９】更に、横方向の結晶粒同士で同様な機構に
より粒界エネルギーおよび弾性エネルギーの最小化を起
こさせた場合、異常粒成長が生じ、膜厚の数倍にも達す
る平均粒径を持つ単結晶粒が生成することが確認され
た。
より粒界エネルギーおよび弾性エネルギーの最小化を起
こさせた場合、異常粒成長が生じ、膜厚の数倍にも達す
る平均粒径を持つ単結晶粒が生成することが確認され
た。
【００５０】前記異常配向および異常粒成長を用いるこ
とにより、単結晶基板を用いなくとも、実質的に単結晶
と見做しせる巨大粒径を持ちかつ配向を制御し任意の方
向に配向させることができる。これにより、ＢａＴｉＯ
3を圧電体として用いた場合は、下地電極を（１００）
に配向させ、ＢａＴｉＯ3の（１００）エピタキシャル
膜を得ることが可能となるし、ＡｌＮを圧電体として用
いた場合には、下地電極を（１１１）に配向させること
によりｃ軸（（０００１））方向のエピタキシャル膜が
容易に形成可能となる。
とにより、単結晶基板を用いなくとも、実質的に単結晶
と見做しせる巨大粒径を持ちかつ配向を制御し任意の方
向に配向させることができる。これにより、ＢａＴｉＯ
3を圧電体として用いた場合は、下地電極を（１００）
に配向させ、ＢａＴｉＯ3の（１００）エピタキシャル
膜を得ることが可能となるし、ＡｌＮを圧電体として用
いた場合には、下地電極を（１１１）に配向させること
によりｃ軸（（０００１））方向のエピタキシャル膜が
容易に形成可能となる。
【００５１】下部電極の金属膜の膜厚をｎとした場合、
下部電極を構成する結晶の平均粒径ｄが、ｄ≧４ｎの関
係を満たす（１００）もしくは（１１１）配向の金属膜
である場合、弾性エネルギー最小化による異常粒成長の
結果、実用上単結晶と見做しうる。
下部電極を構成する結晶の平均粒径ｄが、ｄ≧４ｎの関
係を満たす（１００）もしくは（１１１）配向の金属膜
である場合、弾性エネルギー最小化による異常粒成長の
結果、実用上単結晶と見做しうる。
【００５２】下部電極としては、面心立方格子を持つ金
属を用いることが好ましく、中でも白金（Ｐｔ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム
（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の
何れかおよびこれらを主成分とする合金からなることが
望ましいが、これは、これら貴金属および白金族の金属
は、酸化物の生成自由エネルギーΔＧ0が大きく、酸化
物が不安定である為、上部に酸化物の圧電体を形成した
際に下部電極の酸化が起こらず、電極の酸化による体積
膨張が起因となって起こる剥がれや、酸化による電極比
抵抗の上昇を防ぐことができる。 「バッファ層材料」下部電極下にはバッファ層としての
中間層を導入することができる。圧電体としてペロブス
カイトの（１００）配向膜を用いた場合、中間層として
は、ＮａＣｌ型の結晶構造を持つ化合物を用いることが
好ましい。ＮａＣｌ型構造は、６配位の化合物であり、
表面エネルギーは（１００）面が最も小さく、弾性エネ
ルギーは（１１１）が小さい。従って、膜厚が薄い場合
には（１００）配向が優勢となる。この（１００）配向
したＮａＣｌ型化合物を下地として用いることで、成膜
直後から下部電極の（１００）配向性が向上する。ま
た、一般的にＮａＣｌ型を取る化合物は表面エネルギー
が高い。
属を用いることが好ましく、中でも白金（Ｐｔ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム
（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の
何れかおよびこれらを主成分とする合金からなることが
望ましいが、これは、これら貴金属および白金族の金属
は、酸化物の生成自由エネルギーΔＧ0が大きく、酸化
物が不安定である為、上部に酸化物の圧電体を形成した
際に下部電極の酸化が起こらず、電極の酸化による体積
膨張が起因となって起こる剥がれや、酸化による電極比
抵抗の上昇を防ぐことができる。 「バッファ層材料」下部電極下にはバッファ層としての
中間層を導入することができる。圧電体としてペロブス
カイトの（１００）配向膜を用いた場合、中間層として
は、ＮａＣｌ型の結晶構造を持つ化合物を用いることが
好ましい。ＮａＣｌ型構造は、６配位の化合物であり、
表面エネルギーは（１００）面が最も小さく、弾性エネ
ルギーは（１１１）が小さい。従って、膜厚が薄い場合
には（１００）配向が優勢となる。この（１００）配向
したＮａＣｌ型化合物を下地として用いることで、成膜
直後から下部電極の（１００）配向性が向上する。ま
た、一般的にＮａＣｌ型を取る化合物は表面エネルギー
が高い。
【００５３】基板の表面エネルギーをγｓ、下部電極の
表面エネルギーをγｆ、基板−電極間の界面エネルギー
をγｉ、電極の基板に対する接触角をθとした場合、Ｙ
ｏｎｕｇの式から、γｓ＝γｉ＋γｆｃｏｓθとなる。
従って、γｓすなわち基板の表面エネルギーが大きいほ
どθは０に近くなり、すなわち濡れ易くなり、層状成長
が実現しやすい。これにより、下部電極のモフォロジー
劣化が抑制でき、ひいては圧電体の平坦性を向上させる
ことができる。
表面エネルギーをγｆ、基板−電極間の界面エネルギー
をγｉ、電極の基板に対する接触角をθとした場合、Ｙ
ｏｎｕｇの式から、γｓ＝γｉ＋γｆｃｏｓθとなる。
従って、γｓすなわち基板の表面エネルギーが大きいほ
どθは０に近くなり、すなわち濡れ易くなり、層状成長
が実現しやすい。これにより、下部電極のモフォロジー
劣化が抑制でき、ひいては圧電体の平坦性を向上させる
ことができる。
【００５４】しかしながら、中間層を下部電極の下部に
形成した場合は、圧電体に対しては質量負荷となり圧電
体の振動を妨げるため、中間層の膜厚は可能な限り薄い
方が良く、この点でも膜厚が薄い場合に（１００）配向
をとるＮａＣｌ型化合物が有効である。この観点から、
中間層の膜厚は、５〜１００ｎｍ以下とすることが望ま
しい。
形成した場合は、圧電体に対しては質量負荷となり圧電
体の振動を妨げるため、中間層の膜厚は可能な限り薄い
方が良く、この点でも膜厚が薄い場合に（１００）配向
をとるＮａＣｌ型化合物が有効である。この観点から、
中間層の膜厚は、５〜１００ｎｍ以下とすることが望ま
しい。
【００５５】ＮａＣｌ型をとる化合物としては、酸化物
ではＭｇＯ、炭化物ではＨｆＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｔｉ
Ｃ、ＶＣ、ＺｒＣ、更に窒化物では、ＺｒＮ、ＨｆＮ、
ＴｉＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、ＶＮが挙げられる。中間層と
しての化合物は、ＮａＣｌ型構造を有するような、これ
らが主成分のものであれば良い。また、こ金属原子と窒
素、酸素もしくは炭素の比が１：１の組成に限定される
ものではない。例えば、窒化物であるＴｉＮでは、Ａ
ｌ、Ｓｉ等が５０原子％まで混入してもＮａＣｌ型化合
物をとる。
ではＭｇＯ、炭化物ではＨｆＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｔｉ
Ｃ、ＶＣ、ＺｒＣ、更に窒化物では、ＺｒＮ、ＨｆＮ、
ＴｉＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、ＶＮが挙げられる。中間層と
しての化合物は、ＮａＣｌ型構造を有するような、これ
らが主成分のものであれば良い。また、こ金属原子と窒
素、酸素もしくは炭素の比が１：１の組成に限定される
ものではない。例えば、窒化物であるＴｉＮでは、Ａ
ｌ、Ｓｉ等が５０原子％まで混入してもＮａＣｌ型化合
物をとる。
【００５６】また、（１１１）配向は、前記ＮａＣｌ型
化合物の膜厚を１００ｎｍ以上形成するか、もしくはｐ
ｅｅｎｉｎｇ効果等を用いて歪を導入することで達せら
れる。これにより、中間層および下部電極双方を（１１
１）配向とし、更に上部に形成したＡｌＮやＺｎＯ、Ｌ
ｉＮｂＯ3等の六方晶系結晶を（０００１）配向、すな
わちｃ軸に配向させることが可能となる。 「誘電体材料」下部電極上に形成される誘電体および圧
電体材料としては、立方晶ペロブスカイトの（１００）
面か、または正方晶ペロブスカイトもしくは層状ペロブ
スカイト結晶の（００１）面、ＬｉＮｂＯ3構造の（０
００１）面もしくは（０１２１）面、ウルツ鉱型構造の
（０００１）面で構成されていることが好ましい。
化合物の膜厚を１００ｎｍ以上形成するか、もしくはｐ
ｅｅｎｉｎｇ効果等を用いて歪を導入することで達せら
れる。これにより、中間層および下部電極双方を（１１
１）配向とし、更に上部に形成したＡｌＮやＺｎＯ、Ｌ
ｉＮｂＯ3等の六方晶系結晶を（０００１）配向、すな
わちｃ軸に配向させることが可能となる。 「誘電体材料」下部電極上に形成される誘電体および圧
電体材料としては、立方晶ペロブスカイトの（１００）
面か、または正方晶ペロブスカイトもしくは層状ペロブ
スカイト結晶の（００１）面、ＬｉＮｂＯ3構造の（０
００１）面もしくは（０１２１）面、ウルツ鉱型構造の
（０００１）面で構成されていることが好ましい。
【００５７】更に前記ペロブスカイト結晶は、一般式Ａ
ＢＯ3で表されるペロブスカイト型結晶 （Ａは、Ｂ
ａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｐｂからなる群より選ばれる少なくと
も一種、Ｂは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｓｎ，（Ｍｇ1/3Ｎ
ｂ2/3），（Ｍｇ1/3Ｔａ2/3），（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3），
（Ｚｎ1/3Ｔａ2/3）， （Ｍｇ1/2Ｔｅ1/2）， （Ｃ
Ｏ1/2Ｗ1/2）， （Ｍｇ1/2Ｗ1/2）， （Ｍｎ
1/2Ｗ1/2）， （Ｓｃ1/2Ｎｂ1/2）， （Ｍｎ1/2Ｎｂ
1/2）， （Ｓｃ1/2Ｔａ1/2）， （Ｆｅ1/2Ｎ
ｂ1/2），（Ｉｎ1/2Ｎｂ1/2）， （Ｆｅ1/2Ｔ
ａ1/2）， （Ｃｄ1/3Ｎｂ2/3）， （ＣＯ 1/3Ｎ
ｂ2/3）， （Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）， （Ｃｏ1/3Ｔ
ａ2/3）， （Ｎｉ1/3Ｔａ2/3）からなる群から選ばれ
る少なくとも１種）であることが好ましい。
ＢＯ3で表されるペロブスカイト型結晶 （Ａは、Ｂ
ａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｐｂからなる群より選ばれる少なくと
も一種、Ｂは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｓｎ，（Ｍｇ1/3Ｎ
ｂ2/3），（Ｍｇ1/3Ｔａ2/3），（Ｚｎ1/3Ｎｂ2/3），
（Ｚｎ1/3Ｔａ2/3）， （Ｍｇ1/2Ｔｅ1/2）， （Ｃ
Ｏ1/2Ｗ1/2）， （Ｍｇ1/2Ｗ1/2）， （Ｍｎ
1/2Ｗ1/2）， （Ｓｃ1/2Ｎｂ1/2）， （Ｍｎ1/2Ｎｂ
1/2）， （Ｓｃ1/2Ｔａ1/2）， （Ｆｅ1/2Ｎ
ｂ1/2），（Ｉｎ1/2Ｎｂ1/2）， （Ｆｅ1/2Ｔ
ａ1/2）， （Ｃｄ1/3Ｎｂ2/3）， （ＣＯ 1/3Ｎ
ｂ2/3）， （Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）， （Ｃｏ1/3Ｔ
ａ2/3）， （Ｎｉ1/3Ｔａ2/3）からなる群から選ばれ
る少なくとも１種）であることが好ましい。
【００５８】また、前記ＬｉＮｂＯ3構造の化合物は、
ＬｉＮｂＯ3およびＬｉＴａＯ3を主成分とするものが好
ましく、更にウルツ鉱型構造の化合物はＡｌＮもしくは
ＺｎＯを主成分とする化合物であることが好ましい。
ＬｉＮｂＯ3およびＬｉＴａＯ3を主成分とするものが好
ましく、更にウルツ鉱型構造の化合物はＡｌＮもしくは
ＺｎＯを主成分とする化合物であることが好ましい。
【００５９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、単結晶基板の結晶方位情報を引き継がずに単結晶
化された強誘電体薄膜を有する圧電振動子を得ることが
できる。また、単結晶基板の結晶方位情報を引き継ぐこ
となしに単結晶化し、誘電率を増大させた高誘電率薄膜
を有する容量素子を得ることができる。更に、プロセス
的な制約の少ない結晶性高誘電率薄膜を有する容量素子
を使用した高速な記憶装置を得ることができる。
れば、単結晶基板の結晶方位情報を引き継がずに単結晶
化された強誘電体薄膜を有する圧電振動子を得ることが
できる。また、単結晶基板の結晶方位情報を引き継ぐこ
となしに単結晶化し、誘電率を増大させた高誘電率薄膜
を有する容量素子を得ることができる。更に、プロセス
的な制約の少ない結晶性高誘電率薄膜を有する容量素子
を使用した高速な記憶装置を得ることができる。
【図１】 第１の実施形態に係わる圧電振動素子の平面
構造および断面構造を示す図。
構造および断面構造を示す図。
【図２】 第１の実施形態に係わる圧電振動素子の製造
方法を示す断面図。
方法を示す断面図。
【図３】 第１の実施形態に係わる圧電振動素子の製造
方法を示す断面図。
方法を示す断面図。
【図４】 第１の実施形態に係わる圧電振動素子の製造
方法を示す断面図。
方法を示す断面図。
【図５】 第１の実施形態に係わる圧電振動素子の製造
方法を示す断面図。
方法を示す断面図。
【図６】 第１の実施形態に係わる圧電振動素子を複数
個用いて構成した高周波フィルタにおける平面構造と結
晶方位との関係図。
個用いて構成した高周波フィルタにおける平面構造と結
晶方位との関係図。
【図７】 第１の実施形態に係わる高周波フィルタ素子
のＸ線θ−２θスキャン回折図。
のＸ線θ−２θスキャン回折図。
【図８】 第２の実施形態に係わる圧電振動素子の製造
工程を示す断面図。
工程を示す断面図。
【図９】 第２の実施形態に係わる圧電振動素子の製造
工程を示す断面図。
工程を示す断面図。
【図１０】 第２の実施形態に係わる圧電振動素子の製
造工程を示す断面図。
造工程を示す断面図。
【図１１】 第２の実施形態に係わる圧電振動素子の製
造工程を示す断面図。
造工程を示す断面図。
【図１２】 第１の実施形態及び第２の実施形態に係わ
る圧電振動素子のＸ線回折における配向方位の温度およ
び酸素混合比依存性を示す図。
る圧電振動素子のＸ線回折における配向方位の温度およ
び酸素混合比依存性を示す図。
【図１３】 第３の実施形態に係わるエピタキシャル強
誘電体不揮発性メモリの断面図。
誘電体不揮発性メモリの断面図。
１，１１ … 基板
２，２６ … 絶縁層
３ … ＳｒＲｕＯ3層
４，２３ … 下部電極
５，２４ … 誘電体膜
６，２５ … 上部電極）
７ … キャビティ
８ … 下地バッファ層
２７ … 配線
１２ … 素子分離絶縁層
１３ … ゲート酸化膜
１４ … ゲート電極
１５，１６ … 層間絶縁膜
１７ … ドレイン領域
１８ … ソース領域
１９ … 平坦化絶縁層
２０ … ビット線
２１ … プラグ
２２ … 研磨停止層
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｈ０３Ｈ 9/17
Ｆターム(参考） 5F038 AC02 AC05 AC15 EZ20
5F083 FR02 JA14 JA15 JA16 JA38
JA43 MA06 MA17 PR40
5J108 AA06 AA07 BB08 FF03 FF05
JJ02 KK01 KK02
Claims (11)
- 【請求項１】一主面を有する基板と、 前記基板の一主面上に形成され、膜厚の４倍以上大きい
結晶粒を有し、且つその結晶方位が略均一にされた振動
可能部を有する下部金属電極層と、 前記下部金属電極層の振動可能部上にエピタキシャル成
長された結晶質誘電体膜と、 前記下部金属電極層との間の前記結晶質誘電体膜に対し
て電界を印加しうるように前記結晶質誘電体膜上に形成
された上部電極層とを具備することを特徴とする圧電振
動素子。 - 【請求項２】前記下部金属電極層は、（１００）又は
（１１１）に配向されていることを特徴とする請求項２
に記載の圧電振動素子。 - 【請求項３】前記下部金属電極層、前記結晶質誘電体
膜、及び前記上部電極層は、前記基板上に複数組み存在
し、それら前記下部金属電極層どうしの前記基板の一主
面と平行な面内方向の結晶方位は異なっていることを特
徴とする請求項２に記載の圧電振動素子。 - 【請求項４】前記下部金属電極層は、白金（Ｐｔ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム
（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の
何れか一つを主成分とすることを特徴とする請求項１乃
至請求項３に記載の圧電振動素子。 - 【請求項５】前記下部金属電極層と前記結晶質誘電体膜
間に、ＮａＣｌ型化合物の中間層が形成されていること
を特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の圧電振動素
子。 - 【請求項６】一主面を有する基板と、 前記基板の一主面上に形成された非晶質薄膜と、 記非晶質薄膜上に形成され、膜厚の４倍以上大きい結晶
粒を有し、且つその結晶方位が略均一な下部金属電極層
と、 前記下部金属電極層上にエピタキシャル成長された結晶
質誘電体膜と、 前記下部金属電極層との間の前記結晶質誘電体膜に対し
て電界を印加しうるように前記結晶質誘電体膜上に形成
された上部電極層とを具備することを特徴とする容量素
子。 - 【請求項７】前記下部金属電極層は、（１００）又は
（１１１）に配向されていることを特徴とする請求項６
に記載の容量素子。 - 【請求項８】前記下部金属電極層、前記結晶質誘電体
膜、及び前記上部電極層は、前記基板上に複数組み存在
し、それら前記下部金属電極層どうしの前記基板の一主
面と平行な面内方向の結晶方位は異なっていることを特
徴とする請求項７に記載の容量素子。 - 【請求項９】前記下部金属電極層は、白金（Ｐｔ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、レニウム
（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）の
何れか一つを主成分とすることを特徴とする請求項６乃
至請求項８に記載の容量素子。 - 【請求項１０】前記下部金属電極層と前記結晶質誘電体
膜間に、ＮａＣｌ型化合物の中間層が形成されているこ
とを特徴とする請求項６乃至請求項９に記載の容量素
子。 - 【請求項１１】一主面を有する基板と、 前記基板の一主面上に形成された非晶質薄膜と、 記非晶質薄膜上に形成され、膜厚の４倍以上大きい結晶
粒を有し、且つその結晶方位が略均一な下部金属電極層
と、 前記下部金属電極層上にエピタキシャル成長された結晶
質誘電体膜と、 前記下部金属電極層との間の前記結晶質誘電体膜に対し
て電界を印加しうるように前記結晶質誘電体膜上に形成
された上部電極層と前記下部金属電極層又は前記上部電
極層のいずれか一方と接続されたスイッチング素子とを
具備することを特徴とする記憶装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001356879A JP2003158309A (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | 圧電振動素子、容量素子、及び記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001356879A JP2003158309A (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | 圧電振動素子、容量素子、及び記憶装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003158309A true JP2003158309A (ja) | 2003-05-30 |
Family
ID=19168319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001356879A Pending JP2003158309A (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | 圧電振動素子、容量素子、及び記憶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003158309A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006211589A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Kyocera Kinseki Corp | 圧電薄膜デバイス及びその製造方法 |
| JP2006262473A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-28 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Private Ltd | 音響共振器および電子回路の垂直方向のモノリシック集積 |
| US7596840B2 (en) | 2004-08-23 | 2009-10-06 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing piezoelectric thin film resonator |
| US7701117B2 (en) | 2005-06-30 | 2010-04-20 | Panasonic Corporation | Acoustic resonator and filter |
| US8449083B2 (en) | 2008-08-12 | 2013-05-28 | Fujifilm Corporation | Multilayer body, piezoelectric element, and liquid ejecting device |
| JP2015065398A (ja) * | 2013-08-29 | 2015-04-09 | 日立金属株式会社 | ニオブ酸系強誘電体薄膜素子の製造方法 |
| JP2018186287A (ja) * | 2013-08-29 | 2018-11-22 | 住友化学株式会社 | ニオブ酸系強誘電体薄膜素子の製造方法 |
| JP2018190891A (ja) * | 2017-05-10 | 2018-11-29 | 株式会社サイオクス | 圧電膜を有する積層基板の製造方法、圧電膜を有する素子の製造方法および圧電膜を有する積層体 |
| WO2023153126A1 (ja) * | 2022-02-10 | 2023-08-17 | 富士フイルム株式会社 | 圧電素子および電気音響変換器 |
| JP7382988B2 (ja) | 2021-06-29 | 2023-11-17 | キヤノンアネルバ株式会社 | 積層構造体の製造方法 |
-
2001
- 2001-11-22 JP JP2001356879A patent/JP2003158309A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7596840B2 (en) | 2004-08-23 | 2009-10-06 | Seiko Epson Corporation | Method for manufacturing piezoelectric thin film resonator |
| JP2006211589A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Kyocera Kinseki Corp | 圧電薄膜デバイス及びその製造方法 |
| JP2006262473A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-28 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Private Ltd | 音響共振器および電子回路の垂直方向のモノリシック集積 |
| US7701117B2 (en) | 2005-06-30 | 2010-04-20 | Panasonic Corporation | Acoustic resonator and filter |
| US8449083B2 (en) | 2008-08-12 | 2013-05-28 | Fujifilm Corporation | Multilayer body, piezoelectric element, and liquid ejecting device |
| JP2015065398A (ja) * | 2013-08-29 | 2015-04-09 | 日立金属株式会社 | ニオブ酸系強誘電体薄膜素子の製造方法 |
| JP2018186287A (ja) * | 2013-08-29 | 2018-11-22 | 住友化学株式会社 | ニオブ酸系強誘電体薄膜素子の製造方法 |
| EP3333912B1 (en) * | 2013-08-29 | 2021-06-23 | Sumitomo Chemical Company, Ltd | Method for manufacturing niobate-system ferroelectric thin film device |
| JP2018190891A (ja) * | 2017-05-10 | 2018-11-29 | 株式会社サイオクス | 圧電膜を有する積層基板の製造方法、圧電膜を有する素子の製造方法および圧電膜を有する積層体 |
| JP7037892B2 (ja) | 2017-05-10 | 2022-03-17 | 住友化学株式会社 | 圧電膜を有する積層基板の製造方法、圧電膜を有する素子の製造方法および圧電膜を有する積層体 |
| JP7382988B2 (ja) | 2021-06-29 | 2023-11-17 | キヤノンアネルバ株式会社 | 積層構造体の製造方法 |
| WO2023153126A1 (ja) * | 2022-02-10 | 2023-08-17 | 富士フイルム株式会社 | 圧電素子および電気音響変換器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6709776B2 (en) | Multilayer thin film and its fabrication process as well as electron device | |
| EP1054460B1 (en) | Thin film piezoelectric device for acoustic resonators | |
| JP4103421B2 (ja) | 電子デバイス及び電子機器 | |
| JP5019247B2 (ja) | 電子デバイス用基板 | |
| JP2005005450A (ja) | 膜多層構造体及びこれを用いるアクチュエータ素子、容量素子、フィルタ素子 | |
| WO2004042836A1 (ja) | 薄膜積層体、その薄膜積層体を用いた電子装置、及びアクチュエータ、並びにアクチュエータの製造方法 | |
| US20020006733A1 (en) | Multilayer thin film and its fabrication process as well as electron device | |
| JP2001189430A (ja) | 強誘電体キャパシタ | |
| JP2003158309A (ja) | 圧電振動素子、容量素子、及び記憶装置 | |
| JP4427925B2 (ja) | 積層薄膜その製造方法および電子デバイス | |
| JP3435633B2 (ja) | 薄膜積層体、薄膜キャパシタ、およびその製造方法 | |
| JP2003163566A (ja) | 薄膜圧電共振器及びその製造方法 | |
| JP3474352B2 (ja) | 薄膜キャパシタ及び半導体装置 | |
| JP2002353421A (ja) | 強誘電体メモリ素子及びそれを備えた電子機器 | |
| JP4036544B2 (ja) | 電圧制御発振器 | |
| JP3608459B2 (ja) | 薄膜積層体、強誘電体薄膜素子およびそれらの製造方法 | |
| JPH08139292A (ja) | 薄膜キャパシタ及び半導体記憶装置 | |
| JP3595098B2 (ja) | 薄膜キャパシタ | |
| JPH10270653A (ja) | 酸化物積層構造およびその製造方法ならびに強誘電体不揮発性メモリ | |
| JPH11261028A (ja) | 薄膜キャパシタ | |
| JPH11233732A (ja) | 薄膜キャパシタ | |
| JPH11274419A (ja) | 薄膜キャパシタ | |
| JPH1187634A (ja) | 薄膜キャパシタ | |
| JP3480767B2 (ja) | 薄膜キャパシタ | |
| JPH08340087A (ja) | 強誘電体不揮発性メモリ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050414 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050606 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050616 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070316 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070703 |