JP2006313833A - 強誘電体キャパシタの形成方法、強誘電体キャパシタおよび電子デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の強誘電体キャパシタの形成方法は、
(a)基体10の上方に第1導電層20aを形成すること、
(b)前記第1導電層20a上に、酸素を有する強誘電体物質を含む強誘電体層30aを形成すること、
(c)前記強誘電体層30a上に第2導電層40aを形成すること、
(d)前記第2導電層40a上にマスクM1を形成すること、
(e)前記マスクM1を用いて、少なくとも前記第2導電層40aをエッチングすることにより、前記第1導電層20、前記強誘電体層30、及び該第2導電層40からなるキャパシタを形成すること、
(f)前記(e)の工程の後、前記エッチングにより露出した前記強誘電体層30の露出面にフッ素を付着させること、
(g)前記キャパシタに熱処理を施すこと、を含む。
【選択図】 図4
Description
(a)基体の上方に第1導電層を形成すること、
(b)前記第1導電層上に、酸素を有する強誘電体物質を含む強誘電体層を形成すること、
(c)前記強誘電体層上に第2導電層を形成すること、
(d)前記第2導電層上にマスクを形成すること、
(e)前記マスクを用いて、少なくとも前記第2導電層をエッチングすることにより、前記第1導電層、前記強誘電体層、及び該第2導電層からなるキャパシタを形成すること、
(f)前記(e)の工程の後、前記エッチングにより露出した前記強誘電体層の露出面にフッ素を付着させること、
(g)前記キャパシタに熱処理を施すこと、を含む。
(a)基体の上方に第1導電層を形成すること、
(b)前記第1導電層上に、酸素を有する強誘電体物質を含む強誘電体層を形成すること、
(c)前記強誘電体層上に第2導電層を形成すること、
(d)前記第2導電層上にマスクを形成すること、
(e)前記マスクを用いて、少なくとも前記第2導電層をエッチングすることにより、前記第1導電層、前記強誘電体層、及び該第2導電層からなるキャパシタを形成すること、
(f)前記(e)の工程の後、前記強誘電体物質が有する前記酸素の少なくとも一部をフッ素と置換すること、
(g)前記キャパシタに熱処理を施すこと、を含む。
前記(f)の工程の前に、酸素プラズマ処理により前記マスクを除去すること、を含むことができる。
前記(f)の工程は、前記基体をフッ素を含むプラズマ雰囲気にさらすこと、を含むことができる。
前記フッ素プラズマの原料ガスは、CF4、C2F6およびNF3の少なくとも1種を含むことができる。
前記強誘電体層は、Pb(Zr,Ti)O3、SrBi2Ta2O9、Bi4Ti3O12、(Bi,La)4Ti3O12の少なくとも1種を含むことができる。
強誘電体キャパシタを含み、
前記強誘電体キャパシタは、上記の強誘電体キャパシタの形成方法により形成されたものである。
基体と、
前記基体上方に形成された下部電極と、
前記下部電極上に形成された、酸素を有する強誘電体物質を含む強誘電体層と、
前記強誘電体層上に形成された上部電極と、を含み、
前記強誘電体物質が有する前記酸素の少なくとも一部は、フッ素と置換されている。
前記強誘電体層は、Pb(Zr,Ti)O3−XFXであって、0<X<3であることができる。
以下、本発明の実施の形態の一例について、図1〜4を参照しつつ説明する。図1〜4は、本実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの形成方法を模式的に示す断面図である。
む)などを挙げることができる。
また、本実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの形成方法の変形例について、図5を参照しつつ説明する。図5は、変形例にかかる強誘電体キャパシタの形成方法を模式的に示す断面図である。変形例は、上述の実施の形態と比して、強誘電体膜30のパターンが異なる例である。
以下、本実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの実験例について説明する。
第1の実験例では、下部電極20、強誘電体膜30および上部電極40が積層された積層体を形成し、これに、フッ素プラズマ処理を行った強誘電体キャパシタ1と、塩素プラズマ処理を行った強誘電体キャパシタ2と、処理を行わなかった強誘電体キャパシタ3とを形成した。その後、ヒステリシス特性を測定し分極値を求めた。図6には、強誘電体キャパシタ1〜3のヒステリシス曲線を示し、図7には、分極値の測定結果を示す。
基体の上に下部電極層20aとして、膜厚が40nmのTiO2層と膜厚が200nmのPt層の積層体をスパッタ法により形成した。ついで、下部電極層20aの上に、強誘電体層30aとして、膜厚が、150nmのPZTN膜をスピンコート法により成膜、熱処理して形成した。ついで、強誘電体層30aの上に上部電極層40aとして、膜厚が200nmのPt層をスパッタ法により形成した。ついで、マスク層M1として、レジスト層を形成し公知の方法でパターニングを行った。
次に、形成された積層体の強誘電体膜の表面にフッ素を付着させた。具体的には、積層体が形成された基板をフッ素プラズマ雰囲気中に60秒間曝した。フッ素ブラズマの発生条件は、原料ガスとして、たとえばCF4ガスを100sccm、圧力は、1、0Pa、また、ソースにかけるパワーは、900Wであり、バイアスパワーは0Wであった。特にバイアス側にパワーをかけると下地のエッチングが進んでしまうため好ましくない。
次に、結晶回復の熱処理として、酸素雰囲気で、725℃で5分間の熱処理を行った。
次に、第2の実験について説明する。第2の実験では、工程(b)を終えた後、工程(c)を行うまで酸素プラズマによりアッシングの有無や、工程(c)の熱処理の温度を様々に変更して各種サンプルを形成した。具体的には、表1に示す通りである。また、工程(a)および工程(b)(c)のうち表1に示されていない事項は、第1の実験と同様に行った。
次に、本実施形態にかかる強誘電体キャパシタを含む電子デバイスについて説明する。
次に、本実施の形態にかかる強誘電体キャパシタを含む強誘電体メモリについて説明する。
3.2 圧電素子
次に、本実施の形態にかかる強誘電体キャパシタを圧電素子として適用した例について説明する。つまり、強誘電体膜を圧電体膜として用いた例である。
Claims (10)
- (a)基体の上方に第1導電層を形成すること、
(b)前記第1導電層上に、酸素を有する強誘電体物質を含む強誘電体層を形成すること、
(c)前記強誘電体層上に第2導電層を形成すること、
(d)前記第2導電層上にマスクを形成すること、
(e)前記マスクを用いて、少なくとも前記第2導電層をエッチングすることにより、前記第1導電層、前記強誘電体層、及び該第2導電層からなるキャパシタを形成すること、
(f)前記(e)の工程の後、前記エッチングにより露出した前記強誘電体層の露出面にフッ素を付着させること、
(g)前記キャパシタに熱処理を施すこと、を含む、強誘電体キャパシタの形成方法。 - (a)基体の上方に第1導電層を形成すること、
(b)前記第1導電層上に、酸素を有する強誘電体物質を含む強誘電体層を形成すること、
(c)前記強誘電体層上に第2導電層を形成すること、
(d)前記第2導電層上にマスクを形成すること、
(e)前記マスクを用いて、少なくとも前記第2導電層をエッチングすることにより、前記第1導電層、前記強誘電体層、及び該第2導電層からなるキャパシタを形成すること、
(f)前記(e)の工程の後、前記強誘電体物質が有する前記酸素の少なくとも一部をフッ素と置換すること、
(g)前記キャパシタに熱処理を施すこと、を含む、強誘電体キャパシタの形成方法。 - 請求項1または2において、
前記(f)の工程の前に、酸素プラズマ処理により前記マスクを除去すること、を含む、強誘電体キャパシタの形成方法。 - 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
前記(f)の工程は、前記基体をフッ素を含むプラズマ雰囲気にさらすこと、を含む、強誘電体キャパシタの形成方法。 - 請求項4において、
前記フッ素を含むプラズマの原料ガスは、CF4、C2F6およびNF3の少なくとも1種を含む、強誘電体キャパシタの形成方法。 - 請求項1ないし5のいずれかにおいて、
前記強誘電体層は、Pb(Zr,Ti)O3、SrBi2Ta2O9、Bi4Ti3O12、(Bi,La)4Ti3O12の少なくとも1種を含む、強誘電体キャパシタの形成方法。 - 強誘電体キャパシタを含む電子デバイスにおいて、
前記強誘電体キャパシタは、請求項1ないし6のいずれかに記載の強誘電体キャパシタの形成方法により形成されている、電子デバイス。 - 基体と、
前記基体の上方に形成された下部電極と、
前記下部電極上に形成された、酸素を有する強誘電体物質を含む強誘電体層と、
前記強誘電体層上に形成された上部電極と、を含み、
前記強誘電体物質が有する前記酸素の少なくとも一部は、フッ素と置換されている、強誘電体キャパシタ。 - 請求項8において、前記強誘電体層は、Pb(Zr,Ti)O3−XFXであって、0<X<3である、強誘電体キャパシタ。
- 請求項8または9に記載の強誘電体キャパシタを含む、電子デバイス。
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