JP2004006948A - 誘電体キャパシタおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【構成】 基板と、前記基板の上に絶縁化された表面に形成された柱状結晶からなるイリジウム層と、前記イリジウム層の酸化により、前記柱状結晶間に形成された酸化イリジウム層とで構成された下部電極と、前記下部電極上に形成され、強誘電体または高誘電率を有する誘電体によって構成される誘電体層と、誘電体層上に形成された上部電極とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図23
Description
白金は酸素を透過しやすいため、強誘電体(PZT)内の酸素の抜け出し、経年変化および分極反転の繰り返しによって強誘電性が低下するという問題があった。つまり、図30に示すように、白金の柱状結晶の間から、強誘電体中の酸素が抜け出すおそれがあった。
また、このような問題は高誘電率を有する誘電体を用いたキャパシタにおいても同様に生じていた。
この発明は、上記の問題点を解決して、経年劣化および分極反転の繰り返しによる劣化の少ない強誘電体キャパシタまたは高誘電率を有する誘電体キャパシタを提供することを目的とする。
前記下部電極は、前記誘電体層に接する配向性の良い導電体層を含むとともに、
前記下部電極は、前記酸化シリコン層に接する接合層を含む。
また本発明では、前記誘電体キャパシタにおいて、前記下部電極は、前記酸化シリコン層上に形成されたイリジウムを酸化して形成された酸化イリジウムを含む。
更に本発明では、基板上に酸化シリコン層を形成するステップ、前記酸化シリコン層上に接合層を形成するステップ、前記接合層上にスパッタリングによってイリジウム層を形成するステップ、前記イリジウム層の表面を酸化して酸化イリジウム層を形成するステップ、前記酸化イリジウム層の上に配向性の良い導電体層を形成するステップ、前記配向性の良い導電体層の上に強誘電体膜または高誘電率を有する誘電体膜を誘電体層として形成するステップ、および前記誘電体層の上に上部電極を形成するステップ、を備える。
なお、この発明において、「キャパシタ」とは絶縁体の両側に電極が設けられた構造を指すものであり、電気の蓄積に用いられると否とにかかわらず、この構造を有するものを含む概念である。
少なくとも酸化イリジウム層を有する下部電極、下部電極の上に形成され、強誘電体または高誘電率を有する誘電体によって構成される誘電体層、誘電体層の上に形成された上部電極、を備えている。
望ましくは、前記下部電極は、スパッタリングによって形成された酸化イリジウム層によって構成されていることを特徴としている。
望ましくは、前記酸化イリジウム層の上に結晶配向性の良い導電体層が形成されて下部電極が構成されており、当該導電体層の上に強誘電体層が形成されていることを特徴としている。
望ましくは、前記導電体層は、白金層であることを特徴としている。
望ましくは、前記導電体層は、イリジウム層であることを特徴としている。
望ましくは、前記導電体層は、白金とイリジウムの合金層であることを特徴としている。
望ましくは、前記下部電極は、基板の上に形成された酸化シリコン層の上に形成されており、前記下部電極は、前記酸化シリコン層に接する接合層を有していることを特徴としている。
望ましくは、前記下部電極は、イリジウム層およびその上に形成された酸化イリジウム層によって構成されていることを特徴としている。
望ましくは、前記下部電極は、イリジウム層の表面を酸化して形成されたものであることを特徴としている。
望ましくは、前記酸化イリジウム層の上に結晶配向性の良い導電体層が形成されて下部電極が構成されて望ましくは、おり、当該導電体層の上に強誘電体層が形成されていることを特徴としている。
望ましくは、前記導電体層は、白金層であることを特徴としている。
望ましくは、前記導電体層は、イリジウム層であることを特徴としている。
望ましくは、前記導電体層は、白金とイリジウムの合金層であることを特徴としている。
望ましくは、前記下部電極は、基板の上に形成された酸化シリコン層の上に形成されており、前記下部電極は、前記酸化シリコン層に接する接合層を有していることを特徴としている。
望ましくは、下部電極、下部電極の上に形成され、強誘電体または高誘電率を有する誘電体によって構成される誘電体層、誘電体層の上に形成された上部電極、を備えた誘電体キャパシタにおいて、前記下部電極は、イリジウム層の表面に結晶配向性の良い導電性薄膜を形成した後、酸化して形成したものであることを特徴としている。
望ましくは、前記導線性薄膜は、白金であることを特徴としている。
望ましくは、前記導線性薄膜は、イリジウムおよび白金の合金であることを特徴としている。
望ましくは、下部電極、下部電極の上に形成され、強誘電体または高誘電率を有する誘電体によって構成される誘電体層、誘電体層の上に形成され、少なくとも酸化イリジウム層を有する上部電極、を備えている。
望ましくは、前記上部電極は、スパッタリングによって形成された酸化イリジウム層によって構成されていることを特徴としている。
望ましくは、前記上部電極は、イリジウム層およびその上に形成された酸化イリジウム層によって構成されていることを特徴としている。
望ましくは、前記上部電極は、イリジウム層の表面を酸化して形成されたものであることを特徴としている。
望ましくは、少なくとも酸化イリジウム層を有する下部電極、下部電極の上に形成され、強誘電体または高誘電率を有する誘電体によって構成される誘電体層、誘電体層の上に形成され、少なくとも酸化イリジウム層を有する上部電極、を備えている。
すなわち、酸化イリジウム層は下地層が配向しているか否かにかかわらず配向性を有しないが、この酸化イリジウム層上に更にイリジウム層を設けて形成した場合、イリジウム層が配向性をもつため、この上層に形成される誘電体層は良好に配向し、電流積分値がほとんど変化せず良好な特性を得ることが出来る。
また、酸化イリジウム層上にイリジウムを形成しているため、酸素の抜け出しを防止しつつ、強誘電体層の配向性を良好にすることができる。
さらにまた、強誘電体層中の鉛成分が下部電極の方に浸透することがないため、インプリント特性が向上する。
また、下部電極が、基板表面に酸化シリコン膜を介して形成されたイリジウム層およびその上に形成された酸化イリジウム層によって構成されている。
したがって、誘電体層が下部電極上に形成されているため、誘電体層は下層側表面全体を下部電極と接しており、誘電体層からの酸素の透過が問題となるが、かかる電極構造により、イリジウムの柱状結晶の結晶間を埋めるように酸化イリジウムが形成される。したがって、誘電体層からの酸素の透過を極めて良好に防止することができる。
またこのため、酸素の透過防止を図ることが可能となり、残留分極特性に優れた誘電体キャパシタを提供することが可能となる。
さらにまた、基板と、前記基板の上に絶縁化された表面に形成された柱状結晶からなるイリジウム層と、前記イリジウム層の酸化により、前記柱状結晶間に形成された酸化イリジウム層とで構成された下部電極を有しているため、イリジウムの柱状結晶の結晶間を埋めるように酸化イリジウムが形成される。したがって、誘電体層からの酸素の透過を極めて良好に防止することができる。
またこのため、酸素の透過防止を図ることが可能となり、残留分極特性に優れた誘電体キャパシタを提供することが可能となる。
また、上部電極が柱状結晶からなるイリジウム層と、前記イリジウム層の酸化により、前記柱状結晶間に形成された酸化イリジウム層とで構成された上部電極を有しているため、イリジウムの柱状結晶の結晶間を埋めるように酸化イリジウムが形成される。したがって、誘電体層からの酸素の透過を極めて良好に防止することができる。
またこのため、酸素の透過防止を図ることが可能となり、残留分極特性に優れた誘電体キャパシタを提供することが可能となる。
さらにまたこの誘電体キャパシタは、酸化イリジウム層の上に結晶配向性の良い導電層を設け、この導電層の上に誘電体層を設けている。したがって、誘電体層の配向性が良くなり、誘電特性の経年変化を抑えることができる。
またこの誘電体キャパシタは、酸化イリジウム層の上にイリジウム層を設け、このイリジウム層の上に誘電体層を設けている。したがって、誘電体層の配向性がさらに良くなり、誘電特性の経年変化を抑えることができる。
この誘電体キャパシタは、イリジウム表面に結晶配向性の良い薄膜導電体を設けた後、酸化処理を行って形成している。したがって、誘電体層の酸素の抜け出しを防止できるとともに、良好な配向性を持つ誘電体層を得ることができる。したがって、誘電特性の経年変化を極めてかなり抑えることができる。
この誘電体キャパシタは、上部電極に酸化イリジウム層を有している。したがって、誘電体層からの酸素の抜け出しを防止することができ、誘電特性の経年変化を抑えることができる。
この誘電体キャパシタは、上部電極および下部電極の双方に酸化イリジウム層を有している。したがって、誘電体層からの酸素の抜け出しを確実に防止することができ、誘電特性の経年変化を抑えることができる。
すなわち、強誘電性、高誘電性の良好な誘電体キャパシタを提供することができる。
4...酸化シリコン層
8...強誘電体層
12...下部電極
15...上部電極
90...高誘電率を有する誘電体層
Claims (3)
- 基板と、
前記基板の上に形成された酸化シリコン層と、
前記酸化シリコン層の上に形成された少なくとも酸化イリジウムを含む下部電極と、
前記下部電極上に形成され、強誘電体または高誘電率を有する誘電体によって構成される誘電体層と、
前記誘電体層上に形成された上部電極とを備えた誘電体キャパシタであって、
前記下部電極は、前記誘電体層に接する配向性の良い導電体層を含むとともに、
前記下部電極は、前記酸化シリコン層に接する接合層を含むことを特徴とする誘電体キャパシタ。 - 請求項1記載の誘電体キャパシタにおいて、
前記下部電極は、前記酸化シリコン層上に形成されたイリジウムを酸化して形成された酸化イリジウムを含むことを特徴とする誘電体キャパシタ。 - 基板上に酸化シリコン層を形成するステップ、
前記酸化シリコン層上に接合層を形成するステップ、
前記接合層上にスパッタリングによってイリジウム層を形成するステップ、
前記イリジウム層の表面を酸化して酸化イリジウム層を形成するステップ、
前記酸化イリジウム層の上に配向性の良い導電体層を形成するステップ、
前記配向性の良い導電体層の上に強誘電体膜または高誘電率を有する誘電体膜を誘電体層として形成するステップ、および
前記誘電体層の上に上部電極を形成するステップ、
を備えた誘電体キャパシタの製造方法。
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