JP2013211328A - Pzt系強誘電体薄膜及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の強誘電体薄膜と同等の誘電特性を備えつつ、更に高い寿命信頼性を備えるPZT系強誘電体薄膜及びその製造方法を提供する。
【解決手段】結晶面が(111)軸方向に配向した下部電極を有する基板の下部電極上に形成されるPZT系強誘電体薄膜において、下部電極上に形成されかつ(100)面に優先的に結晶配向が制御された層厚が45nm〜150nmの範囲内にある配向制御層と、配向制御層上に形成されかつ配向制御層の結晶配向と同じ結晶配向を有する膜厚調整層とを備え、配向制御層と膜厚調整層との間に界面を形成する。
【選択図】図1
【解決手段】結晶面が(111)軸方向に配向した下部電極を有する基板の下部電極上に形成されるPZT系強誘電体薄膜において、下部電極上に形成されかつ(100)面に優先的に結晶配向が制御された層厚が45nm〜150nmの範囲内にある配向制御層と、配向制御層上に形成されかつ配向制御層の結晶配向と同じ結晶配向を有する膜厚調整層とを備え、配向制御層と膜厚調整層との間に界面を形成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、キャパシタ、圧電素子等の電子部品に適用可能なPZT系強誘電体薄膜及びその製造方法に関し、更に詳細には寿命信頼性を改善したPZT系強誘電体薄膜及びその製造方法に関するものである。
近年、電子部品の更なる縮小化の要求から、強誘電体薄膜を、キャパシタ、圧電素子等の電子部品に適用するための研究開発、実用化が進んでいる。(100)面を優先的に結晶配向させた強誘電体薄膜は、大きなe31圧電定数を保有するため、アクチュエータ等の用途に適する。
チタン酸ジルコニウム酸鉛(PZT)はペロブスカイト構造を有し、優れた誘電特性を示す強誘電体である。このPZTを誘電体薄膜材料とすれば優れたキャパシタや圧電素子を得ることができる。そこで、成膜プロセスが安価でありかつ基板内で均一な膜組成が得られるゾルゲル液を用いたCSD(Chemical Solution Deposition)法を適用してPZT系強誘電体薄膜を成膜することが普及している。一方、PZT系強誘電体薄膜を含む電子部品が長期の使用に耐えることも必要でありより高い寿命信頼性が必要となってきている。そこで、従来よりPZTにLa、Nb等の元素を添加して寿命信頼性を改善する方法が示されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。また、PZT系強誘電体薄膜の膜組織に着目し、PZT系強誘電体薄膜の微細組織を制御した構造を採用して寿命信頼性を改善する方法が示されている(例えば、特許文献3参照)
しかし、特許文献1〜3に記載された寿命信頼性の改善方法により、ある程度の長寿命のキャパシタ、圧電素子等の電子部品が提供されるけれども、従来の誘電体薄膜と同等の誘電特性を維持しながら、更に高い寿命信頼性を確保するという要請に応えるべく、鋭意検討した結果、発明者らは本発明に到達した。
本発明の目的は、従来の誘電体薄膜と同等の誘電特性を維持しつつ、更に高い寿命信頼性を備えるPZT系強誘電体薄膜及びその製造方法を提供することにある。
本発明の第1の観点は、図1に示すように、結晶面が(111)軸方向に配向した下部電極11を有する基板10の下部電極11上に形成されるPZT系強誘電体薄膜において、PZT系強誘電体薄膜が、下部電極11上に形成されかつ(100)面に優先的に結晶配向が制御された層厚が45nm〜150nmの範囲内にある配向制御層12と、配向制御層12上に形成されかつ配向制御層12の結晶配向と同じ結晶配向を有する膜厚調整層13とを備え、配向制御層12と膜厚調整層13との間に界面14を有することを特徴とする。
本発明の第2の観点は、第1の観点に基づくPZT系強誘電体薄膜であって、更に前記配向制御層12に存在する結晶粒の定方向最大径の平均値が200nm〜5000nmの範囲内にあることを特徴とする。
本発明の第3の観点は、第1又は第2の観点に基づくPZT系強誘電体薄膜であって、更にPZT系強誘電体薄膜の膜厚が100nm〜5000nmの範囲内にあることを特徴とする。
本発明の第4の観点は、第3の観点に基づくPZT系強誘電体薄膜であって、更にPZT系強誘電体薄膜がキャパシタ用であってかつPZT系強誘電体薄膜の膜厚が100nm〜500nmの範囲内にあることを特徴とする。
本発明の第5の観点は、第3の観点に基づくPZT系強誘電体薄膜であって、更にPZT系強誘電体薄膜が圧電素子用であってかつPZT系強誘電体薄膜の膜厚が1000nm〜5000nmの範囲内にあることを特徴とする。
本発明の第6の観点は、結晶面が(111)軸方向に配向した下部電極11を有する基板10の下部電極11上に、PZT系強誘電体薄膜形成用組成物を塗布し、仮焼成した後、本焼成して結晶化させることにより下部電極11上にPZT系強誘電体薄膜を製造する方法において、PZT系強誘電体薄膜形成用組成物の一部を下部電極11上に塗布、仮焼成、本焼成して配向制御層12を形成し、PZT系強誘電体薄膜形成用組成物の残部を配向制御層12上に塗布、仮焼成、本焼成して前記配向制御層の結晶配向と同じ結晶配向を有する膜厚調整層13を形成し、かつ配向制御層12と膜厚調整層13との間に界面11を有するように配向制御層12形成時の仮焼成と本焼成を制御し、PZT系強誘電体薄膜形成用組成物の一部の塗布量を配向制御層12の結晶化後の層厚が45nm〜150nmの範囲内になるように設定して配向制御層12の優先的な結晶配向を(100)面にすることを特徴とする。
本発明の第7の観点は、第6の観点に基づく方法により製造されたPZT系強誘電体薄膜を有する薄膜コンデンサ、キャパシタ、IPD、DRAMメモリ用コンデンサ、積層コンデンサ、トランジスタのゲート絶縁体、不揮発性メモリ、焦電型赤外線検出素子、圧電素子、電気光学素子、アクチュエータ、共振子、超音波モータ、又はLCノイズフィルタ素子の複合電子部品を提供することを特徴とする。
本発明の第1の観点のPZT系強誘電体薄膜では、結晶面が(111)軸方向に配向した下部電極を有する基板の下部電極上に形成されるPZT系強誘電体薄膜において、PZT系強誘電体薄膜が、下部電極上に形成されかつ(100)面に優先的に結晶配向が制御された層厚が45nm〜150nmの範囲内にある配向制御層と、配向制御層上に形成されかつ配向制御層の結晶配向と同じ結晶配向を有する膜厚調整層とを備え、配向制御層と膜厚調整層との間に界面を形成することで、PZT系強誘電体薄膜の膜内に導入した界面が酸素欠陥の移動度を抑制するトラップとしての役割を果たす。これにより、酸素欠陥の移動低下に伴うリーク電流最大値の遅延減少を生じさせることができ、更に高い寿命信頼性を備えることを可能とする。
本発明の第2の観点のPZT系強誘電体薄膜では、第1の観点に基づくPZT系強誘電体薄膜であって、更に前記配向制御層12に存在する結晶粒の定方向最大径の平均値が200nm〜5000nmの範囲内にあるため、更に高い寿命信頼性を備えることを可能とする。
本発明の第3の観点のPZT系強誘電体薄膜では、第1又は第2の観点に基づくPZT系強誘電体薄膜であって、更にPZT系強誘電体薄膜の膜厚が100nm〜5000nmの範囲内にあるため、更に高い寿命信頼性を備えるPZT系強誘電体薄膜であって全膜厚が比較的厚いものを提供することを可能とする。
本発明の第4の観点のPZT系強誘電体薄膜では、第3の観点に基づくPZT系強誘電体薄膜であって、更にPZT系強誘電体薄膜がキャパシタ用であってかつPZT系強誘電体薄膜の膜厚が100nm〜500nmの範囲内にあるため、更に高い寿命信頼性を備えるキャパシタを提供することを可能とする。
本発明の第5の観点のPZT系強誘電体薄膜では、第3の観点に基づくPZT系強誘電体薄膜でありかつ前記PZT系強誘電体薄膜の膜厚が1000nm〜5000nmの範囲内にあるため、更に高い寿命信頼性を備える圧電素子を提供することを可能とする。
本発明の第6の観点のPZT系強誘電体薄膜の製造方法では、第1の観点のPZT系強誘電体薄膜を製造することができ、もって、PZT系強誘電体薄膜が、下部電極11上に形成されかつ(100)面に優先的に結晶配向が制御された層厚が45nm〜150nmの範囲内にある配向制御層12と、配向制御層12上に形成されかつ配向制御層12の結晶配向と同じ結晶配向を有する膜厚調整層13とを備え、配向制御層12と膜厚調整層13との間に界面14を有するため、配向制御層と膜厚調整層との間に界面を形成することで、PZT系強誘電体薄膜の膜内に導入した界面が酸素欠陥の移動度を抑制するトラップとしての役割を果たす。これにより、酸素欠陥の移動度低下に伴うリーク電流最大値の遅延現象を生じさせることができ、更に高い寿命信頼性を備えるPZT系強誘電体薄膜を提供することを可能とする。
<PZT系強電体薄膜の構成>
先ず、本発明を実施するための形態となるPZT系強誘電体薄膜の構成を図1を参照して説明する。本発明に係るPZT系強電体薄膜は、図1に示すように、結晶面が(111)軸方向に配向した下部電極11を有する基板10の下部電極11上に、PZT系強誘電体薄膜形成用組成物を塗布し、加熱して結晶化させることにより下部電極11上に配向制御層12と膜厚調整層13を有するPZT系強誘電体薄膜の改良である。本発明の特徴ある構成は、配向制御層12と膜厚調整層13との間において、PZT系強電体薄膜の用途に応じた全厚膜に応じた適切な位置、より具体的には、配向制御層の層厚に実質的に一致する下部電極11上から45nm〜150nmの位置に界面14を形成する点にある。
先ず、本発明を実施するための形態となるPZT系強誘電体薄膜の構成を図1を参照して説明する。本発明に係るPZT系強電体薄膜は、図1に示すように、結晶面が(111)軸方向に配向した下部電極11を有する基板10の下部電極11上に、PZT系強誘電体薄膜形成用組成物を塗布し、加熱して結晶化させることにより下部電極11上に配向制御層12と膜厚調整層13を有するPZT系強誘電体薄膜の改良である。本発明の特徴ある構成は、配向制御層12と膜厚調整層13との間において、PZT系強電体薄膜の用途に応じた全厚膜に応じた適切な位置、より具体的には、配向制御層の層厚に実質的に一致する下部電極11上から45nm〜150nmの位置に界面14を形成する点にある。
以下、PZT系強電体薄膜が形成される下部電極11を備えた基板10、並びにPZT系強電体薄膜の基本層となる配向制御層12及び膜厚調整層13について説明し、その次に界面14について説明する。
基板10は、シリコン基板やサファイア基板などの耐熱性基板からなる。また、下部電極11は、この基板10上にPtやIr、Ruなどの導電性を有し、PZT系強誘電体薄膜と反応しない材料をスパッタリング等により蒸着させて形成する。下部電極11はその結晶面が(111)軸方向に配向している。
配向制御層12は、上述した基板10の結晶面が(111)軸方向に配向した下部電極11上に形成されかつ(100)面に優先的に結晶配向が制御されたPb含有ペロブスカイト型のPZT系強電体の層である。また配向制御層12は、結晶化後の層厚を45nm〜150nmの範囲内とする。このよう範囲内に形成する配向制御層12の結晶化後の層厚を規定すると(100)面に優先的に結晶配向が制御されたPZT系強誘電体薄膜を簡便に得ることができる。
配向制御層12は、上述した基板10の結晶面が(111)軸方向に配向した下部電極11上に形成されかつ(100)面に優先的に結晶配向が制御されたPb含有ペロブスカイト型のPZT系強電体の層である。また配向制御層12は、結晶化後の層厚を45nm〜150nmの範囲内とする。このよう範囲内に形成する配向制御層12の結晶化後の層厚を規定すると(100)面に優先的に結晶配向が制御されたPZT系強誘電体薄膜を簡便に得ることができる。
配向制御層12を(100)面に優先的に結晶配向させることができるのは、表面エネルギーが最小になるように自己配向することによるものと推察される。上述のように配向制御層12の結晶化後の層厚は45nm〜150nmである。45nm未満では均一な連続膜が得にくくなる不具合があり、150nmを超えると(111)配向などの他の配向となるため不具合があるからである。更に、配向制御層12に存在する結晶粒の定方向最大径の平均値は200nm〜5000nmの範囲内にあることが好ましい。この理由は、200nm未満であると(111)配向などの他の配向となるため不具合があり、500nmを超えると均一な膜の作製が難しくなる不具合があるからである。なお、配向制御層中に存在する結晶粒の定方向最大径の平均値は、強誘電体薄膜表面を走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope;以下、SEMという。)により撮影し、撮影したSEM像の任意の結晶粒子100個に対して、結晶粒子径を定方向最大径(Krummbein径)にて測定し、その平均を算出することにより求められる値である。
次に、上記配向制御層12の上に形成される膜厚調整層13について説明する。膜厚調整層13には、配向制御層12の優先配向面に倣って、配向制御層12と同じ傾向の結晶配向面が形成される。膜厚調整層13の層厚を変えるとPZT系強誘電体薄膜の全膜厚を増減できるが、同時に、配向制御層12の優先配向面が(100)面であるときには(100)面に優先的に結晶配向が制御されたPZT系強誘電体薄膜を作製することができる。膜厚調整層13は、配向制御層12と同種のPb含有ペロブスカイト型のPZT系強誘電体の膜である。膜厚調整層13の層厚は5000nm未満が好ましい。膜厚調整層13の層厚を上記のように規定したのは、5000nm以上ではプロセス時間が長くなることと、配向制御層12の優先配向面に倣う傾向が小さくなり、結果として、(100)面の配向度が小さくなるためである。
<PZT系強誘電体薄膜形成用組成物>
次に、配向制御層12及び膜厚調整層の原料となるPZT系強誘電体薄膜形成用組成物を説明する。PZT系強誘電体薄膜形成用組成物は、複合金属酸化物を構成するための原料が所望の金属原子比を与えるような割合となるように、有機溶媒中に溶解している有機金属化合物溶液によって調製される。製造するPZT系強誘電体薄膜はPb含有ペロブスカイト型酸化物であることが好適であり、PZT以外にPLZT、PMnZT、PNbZTなどが挙げられる。
次に、配向制御層12及び膜厚調整層の原料となるPZT系強誘電体薄膜形成用組成物を説明する。PZT系強誘電体薄膜形成用組成物は、複合金属酸化物を構成するための原料が所望の金属原子比を与えるような割合となるように、有機溶媒中に溶解している有機金属化合物溶液によって調製される。製造するPZT系強誘電体薄膜はPb含有ペロブスカイト型酸化物であることが好適であり、PZT以外にPLZT、PMnZT、PNbZTなどが挙げられる。
複合金属酸化物原料は、Pb、La、Zr及びTiの各金属元素に、有機基がその酸素又は窒素原子を介して結合している化合物が好適である。例えば、金属アルコキシド、金属ジオール錯体、金属トリオール錯体、金属カルボン酸塩、金属β−ジケトネート錯体、金属β−ジケトエステル錯体、金属β−イミノケト錯体、及び金属アミノ錯体からなる群より選ばれた1種又は2種以上が例示される。特に好適な化合物は、金属アルコキシド、その部分加水分解物、有機酸塩である。このうち、Pb化合物、La化合物としては、酢酸塩(酢酸鉛:Pb(OAc)2、酢酸ランタン:La(OAc)3)、鉛ジイソプロポキシド:Pb(OiPr)2、ランタントリイソプロポキシド:La(OiPr)3などが挙げられる。Ti化合物としては、チタンテトラエトキシド:Ti(OEt)4、チタンテトライソプロポキシド:Ti(OiPr)4、チタンテトラn−ブトキシド:Ti(OiBu)4、チタンテトライソブトキシド:Ti(OiBu)4、チタンテトラt−ブトキシド:Ti(OtBu)4、チタンジメトキシジイソプロポキシド:Ti(OMe)2(OiPr)2などのアルコキシドが挙げられる。Zr化合物としては、上記Ti化合物と同様なアルコキシド類が好ましい。金属アルコキシドはそのまま使用しても良いが、分解を促進させるためにその部分加水分解物を使用しても良い。
これらの原料を用いたPZT系強誘電体薄膜形成用組成物の調製は以下のようになる。先ず所望のPZT系強誘電体薄膜組成に相当する比率で適当な溶媒に溶解して、塗布に適した濃度に調製する。この調製は、典型的には以下のような液合成フローにより前駆溶液となるPZT系強誘電体薄膜形成用組成物を得ることができる。反応容器に、Zr源(例えばZrテトラn−ブトキシド)と、Ti源(例えばTiイソプロポキシド)と、安定化剤(例えばアセチルアセトン)を入れて、窒素雰囲気中で還流する。その次に還流後の化合物にPb源(例えば酢酸鉛三水和物)を添加するとともに、溶剤(例えばプロピレングリコール)を添加し、窒素雰囲気中で還流し、減圧蒸留して副生成物を除去した後、この溶液に更にプロピレングリコールを添加して濃度を調節し、更に、この溶液に1−ブタノールを添加する。この結果、当該PZT系強誘電体薄膜形成用組成物を得る。
ここで用いる溶媒は、使用する原料に応じて適宜決定されるが、一般的には、カルボン酸、アルコール(例えば、多価アルコールであるプロピレングリコール)、エステル、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル類(例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル)、シクロアルカン類(例えば、シクロヘキサン、シクロヘキサノール)、芳香族系(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン)、その他テトラヒドロフランなど、或いはこれらの2種以上の混合溶媒を用いることができる。
カルボン酸としては、具体的には、n−酪酸、α−メチル酪酸、i−吉草酸、2−エチル酪酸、2,2−ジメチル酪酸、3,3−ジメチル酪酸、2,3−ジメチル酪酸,3−メチルペンタン酸、4−メチルペンタン酸、2−エチルペンタン酸、3−エチルペンタン酸、2,2−ジメチルペンタン酸、3,3−ジメチルペンタン酸、2,3−ジメチルペンタン酸、2−エチルヘキサン酸、3−エチルヘキサン酸を用いるのが好ましい。
また、エステルとしては、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸tert−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸n−アミル、酢酸sec−アミル、酢酸tert−アミル、酢酸イソアミルを用いるのが好ましく、アルコールとしては、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソ−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、2−メチル−2−ペンタノール、2−メトキシエタノールを用いるのが好適である。
なお、PZT系強誘電体薄膜形成用組成物の有機金属化合物溶液中の有機金属化合物の合計濃度は、金属酸化物換算量で0.1〜20質量%程度とすることが好ましい。
この有機金属化合物溶液中には、必要に応じて安定化剤として、β−ジケトン類(例えば、アセチルアセトン、ヘプタフルオロブタノイルピバロイルメタン、ジピバロイルメタン、トリフルオロアセチルアセトン、ベンゾイルアセトン等)、β−ケトン酸類(例えば、アセト酢酸、プロピオニル酢酸、ベンゾイル酢酸等)、β−ケトエステル類(例えば、上記ケトン酸のメチル、プロピル、ブチル等の低級アルキルエステル類)、オキシ酸類(例えば、乳酸、グリコール酸、α−オキシ酪酸、サリチル酸等)、上記オキシ酸の低級アルキルエステル類、オキシケトン類(例えば、ジアセトンアルコール、アセトイン等)、ジオール、トリオール、高級カルボン酸、アルカノールアミン類(例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエタノールアミン)、多価アミン等を、(安定化剤分子数)/(金属原子数)で0.2〜3程度添加しても良い。
PZT系強誘電体薄膜形成用組成物はβ−ジケトン類及び多価アルコール類を含んでいることが好適である。このうち、β−ジケトン類としてはアセチルアセトンが、多価アルコール類としてはプロピレングリコールが特に好ましい。
尚、上記調製された有機金属化合物溶液を濾過処理等によって当該溶液に内在しうるパーティクルを必要に応じて除去するようにしてもよい。これは有機金属化合物溶液の長期保存安定性を確保するためである。
<PZT系強誘電体薄膜の成膜方法>
次に、上記で調製されたPZT系強誘電体薄膜形成用組成物を含む溶液を用いて、配向制御層12及び膜厚制御層13の基板10の下部電極11上への塗布、仮焼成、本焼成によるPZT系強誘電体薄膜の成膜方法を以下説明する。
次に、上記で調製されたPZT系強誘電体薄膜形成用組成物を含む溶液を用いて、配向制御層12及び膜厚制御層13の基板10の下部電極11上への塗布、仮焼成、本焼成によるPZT系強誘電体薄膜の成膜方法を以下説明する。
先ず、配向制御層12は、当該調製されたPZT系強誘電体薄膜形成用組成物を含む溶液をスピンコート、ディップコート、LSMCD(Liquid Source Misted Chemical Deposition)法等の塗布法を用いて下部電極11上に塗布し、ホットプレートなどを用いて乾燥・仮焼成を行い、本焼成後に45nm〜150nmの層厚となるようにゲル膜を形成し、その後に本焼成することにより形成される。
次に、上記配向制御層12上に、膜厚調整層13を以下のように形成する。同溶液を上記と同様の塗布法を用いて塗布し、ホットプレートなどを用いて乾燥・仮焼成を行い、塗布から乾燥・仮焼成までの工程を繰り返して、所望の範囲内の層厚のゲル膜を形成してから、一括で本焼成することにより、若しくは必要な全膜厚に応じて、この塗布から本焼成までの工程を繰り返すことにより形成される。例えば、図1の概略断面図では、3本の点線部があるが、1本の点線部は塗布から乾燥・仮焼成までの工程の1回分に相当する。即ち図1の膜厚調整層3は塗布から乾燥・仮焼成までの工程を4回繰り返したものを例示するものである。膜厚調整層3によりPZT系強誘電体薄膜の全膜厚が調整されるが、同薄膜の用途、例えばキャパシタ用若しくは圧電素子用であるかに応じて膜厚調整層3の層厚を調整するようにする。
次に、配向制御層12及び膜厚制御層13に共通する乾燥・仮焼成、本焼成について以下説明する。
乾燥・仮焼成は、溶媒を除去するとともに有機金属化合物を熱分解又は加水分解して複合酸化物に転化させるために行う。そのため、空気中、酸化雰囲気中、又は含水蒸気雰囲気中で行うようにする。空気中での加熱でも、加水分解に必要な水分は空気中の湿気により十分に確保される。この加熱は、溶媒の除去のための低温加熱と、有機金属化合物の分解のための高温加熱の2段階で実施しても良い。乾燥・仮焼成は、処理温度は150℃〜550℃、処理時間は1分間〜10分間程度行われる。本焼成は、乾燥・仮焼成で得られた薄膜を結晶化温度以上の温度で加熱して結晶化させるための工程であり、これによりPZT系強誘電体薄膜が得られる。この結晶化工程の焼成雰囲気はO2、N2、Ar、N2O又はH2等或いはこれらの混合ガス等が好適である。本焼成は処理温度450〜800℃で処理時間1〜60分間程度行われる。本焼成は、急速加熱処理[RTA(Rapid Thermal Annealing)処理]で行ってもよい。RTA処理で本焼成する場合、その昇温速度を10℃/秒〜100℃/秒とすることが好ましい。
本発明の特徴とする界面14は、上述した、配向制御層12が形成される工程と膜厚調整層13が形成される工程の間で形成される。この界面14の存在により、より高い寿命信頼性を備えるようになる。これは、PZT系強誘電体薄膜の膜内に導入した界面が酸素欠陥の移動度を抑制するトラップとしての役割を果たし、酸素欠陥の移動度低下に伴うリーク電流最大値の遅延現象を生じさせるため高い寿命信頼性を備えるものになると推察される。
以上のようにして製造されるPZT系強誘電体は、その全膜厚が100nm〜500nmの範囲内にすることが好ましい。この範囲の理由は、100nm未満であるとPZT系強誘電体薄膜の絶縁耐圧性が低下する不具合があり、500nmを超えたものであるとキャパシタとしての静電容量が低下する不具合があるからである。また同様にして製造されるPZT系強誘電体は、圧電素子用としては、その全膜厚が1000nm〜5000nmの範囲内にすることが好ましい。この範囲の理由は、1000nm未満であると圧電素子として必要な圧電駆動力を確保できない不具合があり、5000nmを超えたものであるとプロセス時間が長くなる不具合があるからである。
以上、本実施形態で述べたように、本発明のPZT系強誘電体薄膜は、従来の強誘電体薄膜と同等の誘電特性を備えつつ、更に高い寿命信頼性を備えることができる。
また、本発明の強誘電体薄膜は、薄膜コンデンサ、キャパシタ、IPD、DRAMメモリ用コンデンサ、積層コンデンサ、トランジスタのゲート絶縁体、不揮発性メモリ、焦電型赤外線検出素子、圧電素子、電気光学素子、アクチュエータ、共振子、超音波モータ、又はLCノイズフィルタ素子の複合電子部品の構成材料として好適に適用することができる。
次に、本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
先ず実施例及び比較例で共通するPZT系強誘電体組成物の溶液の調製について言及する。反応容器にジルコニウムテトラn−ブトキシドと安定化剤としてアセチルアセトンを添加し、窒素雰囲気下、150℃の温度で還流した。これにチタンテトライソプロポキシドと安定化剤としてアセチルアセトンを添加し、窒素雰囲気下、150℃の温度で還流した。次いで、これに酢酸鉛三水和物と溶媒としてプロピレングリコールを添加し、窒素雰囲気下、150℃の温度で還流した。その後、150℃で減圧蒸留して副生成物を除去し、更に、稀釈アルコールを添加することで、Pb/Zr/Ti組成比が110/52/48の金属化合物を酸化物換算で所望の濃度を含有するように調整されたPZT系強誘電体組成物の溶液を得た。
<実施例1>
基板として、表面にスパッタリング法にてPt下部電極膜を形成したシリコン基板を用意した。この基板のPt下部電極膜上に、スピンコート法により、500rpmで3秒間、その後2000rpmで20秒間の条件で、上記調製した12質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した(以下「配向制御層塗布段階」とする)。続いて、ホットプレートを用い、大気雰囲気中、175℃で5分間加熱して乾燥・仮焼成を行った(以下「配向制御層仮焼成段階」とする)。この配向制御層用のPZT系強誘電体組成物の塗布、仮焼成の工程を2回繰り返した後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させ、層厚150nmの配向制御層を得た(以下「配向制御層本焼成段階」)。次に、配向制御層上に、スピンコート法により、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の条件で、上記調製した10質量%濃度の膜厚調整層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した(以下「膜厚調整層塗布段階」)。続いて、ホットプレートを用い、大気雰囲気中、350℃で5分間加熱して乾燥・仮焼成を行った(膜厚調整層仮焼成段階)。この膜厚調整層用のPZT系強誘電体組成物の塗布、仮焼成の工程を3回繰り返した後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させ、層厚135nmの膜厚調整層を得た(以下「膜厚調整層本焼成段階」)。このようにして全膜厚285nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
基板として、表面にスパッタリング法にてPt下部電極膜を形成したシリコン基板を用意した。この基板のPt下部電極膜上に、スピンコート法により、500rpmで3秒間、その後2000rpmで20秒間の条件で、上記調製した12質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した(以下「配向制御層塗布段階」とする)。続いて、ホットプレートを用い、大気雰囲気中、175℃で5分間加熱して乾燥・仮焼成を行った(以下「配向制御層仮焼成段階」とする)。この配向制御層用のPZT系強誘電体組成物の塗布、仮焼成の工程を2回繰り返した後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させ、層厚150nmの配向制御層を得た(以下「配向制御層本焼成段階」)。次に、配向制御層上に、スピンコート法により、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の条件で、上記調製した10質量%濃度の膜厚調整層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した(以下「膜厚調整層塗布段階」)。続いて、ホットプレートを用い、大気雰囲気中、350℃で5分間加熱して乾燥・仮焼成を行った(膜厚調整層仮焼成段階)。この膜厚調整層用のPZT系強誘電体組成物の塗布、仮焼成の工程を3回繰り返した後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させ、層厚135nmの膜厚調整層を得た(以下「膜厚調整層本焼成段階」)。このようにして全膜厚285nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
<実施例2>
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後2000rpmで20秒間の条件で、上記調整した12質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では175℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った。配向制御層仮焼成段階では175℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った。以上により層厚75nmの配向制御層を得た。膜厚調整層塗布段階では500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の塗布条件とした。膜厚調整層仮焼成段階では350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記膜厚調整層塗布段階及び膜厚調整層仮焼成段階を5回繰り返した。以上により層厚225nmの膜厚調整層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚300nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後2000rpmで20秒間の条件で、上記調整した12質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では175℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った。配向制御層仮焼成段階では175℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った。以上により層厚75nmの配向制御層を得た。膜厚調整層塗布段階では500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の塗布条件とした。膜厚調整層仮焼成段階では350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記膜厚調整層塗布段階及び膜厚調整層仮焼成段階を5回繰り返した。以上により層厚225nmの膜厚調整層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚300nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
<実施例3>
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の条件で、上記調整した10質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、250℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った。以上により層厚45nmの配向制御層を得た。膜厚調整層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15分間の乾燥・仮焼成条件とした。膜厚調整層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記膜厚調整層塗布段階及び膜厚調整層仮焼成段階を5回繰り返した。以上により層厚225nmの膜厚調整層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚270nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の条件で、上記調整した10質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、250℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った。以上により層厚45nmの配向制御層を得た。膜厚調整層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15分間の乾燥・仮焼成条件とした。膜厚調整層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記膜厚調整層塗布段階及び膜厚調整層仮焼成段階を5回繰り返した。以上により層厚225nmの膜厚調整層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚270nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
<比較例1>
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の条件で、上記調整した10質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を6回繰り返した。以上により層厚270nmの配向制御層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚270nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。尚、比較例1の同薄膜には膜厚制御層はなく、即ち界面はない。
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の条件で、上記調整した10質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を6回繰り返した。以上により層厚270nmの配向制御層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚270nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。尚、比較例1の同薄膜には膜厚制御層はなく、即ち界面はない。
<実施例4>
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の条件で、上記調整した10質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、250℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を2回繰り返した。以上により層厚90nmの配向制御層を得た。膜厚調整層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の塗布条件とした。膜厚調整層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記膜厚調整層塗布段階及び膜厚調整層仮焼成段階を1回だけ繰り返した。以上により層厚45nmの膜厚調整層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚135nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の条件で、上記調整した10質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、250℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を2回繰り返した。以上により層厚90nmの配向制御層を得た。膜厚調整層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の塗布条件とした。膜厚調整層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記膜厚調整層塗布段階及び膜厚調整層仮焼成段階を1回だけ繰り返した。以上により層厚45nmの膜厚調整層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚135nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
<比較例2>
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後2000rpmで20秒間の条件で、上記調整した12質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、175℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を2回繰り返した。以上により層厚150nmの配向制御層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚150nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。尚、比較例2の同薄膜には膜厚制御層はなく、即ち界面はない。
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後2000rpmで20秒間の条件で、上記調整した12質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、175℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を2回繰り返した。以上により層厚150nmの配向制御層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚150nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。尚、比較例2の同薄膜には膜厚制御層はなく、即ち界面はない。
<比較例3>
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の条件で、上記調整した10質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を3回繰り返した。以上により層厚135nmの配向制御層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚135nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。尚、比較例3の同薄膜には膜厚制御層はなく、即ち界面はない。
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の条件で、上記調整した10質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を3回繰り返した。以上により層厚135nmの配向制御層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚135nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。尚、比較例3の同薄膜には膜厚制御層はなく、即ち界面はない。
<実施例5>
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後2000rpmで20秒間の条件で、上記調整した12質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、175℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った。以上により層厚75nmの配向制御層を得た。膜厚調整層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の塗布条件とした。膜厚調整層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を6回繰り返した後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させ、層厚270nmの結晶層を得た。この結晶層を作製する工程を18回繰り返した後、再び上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させた。以上により層厚4905nmの膜厚調整層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚4980nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後2000rpmで20秒間の条件で、上記調整した12質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、175℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った。以上により層厚75nmの配向制御層を得た。膜厚調整層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の塗布条件とした。膜厚調整層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を6回繰り返した後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させ、層厚270nmの結晶層を得た。この結晶層を作製する工程を18回繰り返した後、再び上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させた。以上により層厚4905nmの膜厚調整層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚4980nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
<比較例4>
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後2000rpmで20秒間の条件で、上記調整した12質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った。以上により層厚75nmの配向制御層を得た。膜厚調整層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の塗布条件とした。膜厚調整層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を6回繰り返した後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させ、層厚270nmの結晶層を得た。この結晶層を作製する工程を18回繰り返した後、再び上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させた。以上により層厚4905nmの膜厚調整層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚4980nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後2000rpmで20秒間の条件で、上記調整した12質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った。以上により層厚75nmの配向制御層を得た。膜厚調整層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の塗布条件とした。膜厚調整層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を6回繰り返した後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させ、層厚270nmの結晶層を得た。この結晶層を作製する工程を18回繰り返した後、再び上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を1回だけ行った後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させた。以上により層厚4905nmの膜厚調整層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚4980nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
<比較例5>
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の条件で、上記調整した10質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を6回繰り返した。以上により層厚270nmの配向制御層を得た。膜厚調製層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の塗布条件とした。膜厚調製層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を6回繰り返した後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させ、層厚270nmの結晶層を得た。この結晶層を作製する工程を17回繰り返した後、再び上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を3回繰り返した後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させた。以上により層厚4725nmの膜厚調整層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚4995nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
配向制御層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の条件で、上記調整した10質量%濃度の配向制御層用のPZT系強誘電体組成物を塗布した。配向制御層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を6回繰り返した。以上により層厚270nmの配向制御層を得た。膜厚調製層塗布段階では、500rpmで3秒間、その後3000rpmで15秒間の塗布条件とした。膜厚調製層仮焼成段階では、350℃で5分間の乾燥・仮焼成条件とした。上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を6回繰り返した後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させ、層厚270nmの結晶層を得た。この結晶層を作製する工程を17回繰り返した後、再び上記配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階を3回繰り返した後、昇温速度10℃/秒で酸素雰囲気中700℃、1分間加熱する本焼成を行って結晶化させた。以上により層厚4725nmの膜厚調整層を得た。これ以外は実施例1と同様にして全膜厚4995nmのPZT系強誘電体薄膜を作製した。
<比較試験>
上記の実施例1〜5、比較例1〜5のPZT系強誘電体薄膜を比較する試験を以下のように行った。
上記の実施例1〜5、比較例1〜5のPZT系強誘電体薄膜を比較する試験を以下のように行った。
先ず、SEM(Hitachi Science System社製S-4300SE、分解能1.5nm)を用い、加速電圧15kV、倍率1万倍〜10万倍でPZT系強誘電薄膜を断面から観察し、配向制御層と膜厚調整層との間に界面が存在することを確認するとともに、配向制御層及び膜厚調整層の層厚並びにPZT系強誘電薄膜の全膜厚を測定した。また、PZT系強誘電薄膜の優先配向面の結晶方向をX線回折装置(BrukerAXS社製 MXP18VAHF)を用い測定した。また、PZT系強誘電薄膜の上面をSEM(同Hitachi Science System社製S-4300SE)により撮影し、撮影したSEM像の中で任意の結晶粒子100個に対して、結晶粒子径を定方向最大径(Krummbein径)にて測定し、その平均をPZT系強誘電薄膜の粒径とした。
また、実施例1〜5、比較例1〜5で得られたPZT系強誘電体薄膜の上に、ドット状(面積:3.5×10-2mm2)のPt薄膜をスパッタリング法にて成膜し上部Pt電極を形成して同一基板上に複数のキャパシタ構造を形成した後、酸素雰囲気中700℃で1分間再加熱を行った。このようにして得られた薄膜キャパシタについての寿命特性評価を、通常使用される条件よりも高負荷(高温・高電圧)な環境下に晒した加速試験(HALT:highly accelerated lifetime testing)により行った。先ず、薄膜キャパシタの上部Pt電極と下部Pt電極とを電気的に接続した。次に、実施例1〜4、比較例1〜3の薄膜キャパシタを160℃まで加熱した状態で14Vの電圧を印加しながら、並びに、実施例5並びに比較例4、5の薄膜キャパシタを225℃まで加熱した状態で100Vの電圧を印加しながら、電圧印加時間と各キャパシタに流れるリーク電流値を計測した。
時間が経過するとキャパシタ劣化に伴う絶縁破壊が生じ、リーク電流が急激に増大する様子が確認される。このときの測定データから各キャパシタが絶縁破壊に至るまでの時間を読み取った(TDDB[time-dependent dielectric breakdown、経時絶縁破壊]評価)。具体的には、リーク電流値が100μAを超えた時点で絶縁破壊が起きたとみなし、複数の絶縁破壊時間データに対してWeibull分布解析による統計処理を行い、キャパシタ全数の63.2%が絶縁破壊した時間を平均破壊時間(mean time to failure;以下、MTFという。)とした(特許文献3の段落0033〜0038参照)。上記のように加熱温度と印加電圧を2通りとしたのは、全膜厚に関し、実施例1〜4、比較例1〜3(グループ1とする)が130nm〜300nmに対し、実施例5、比較例4、5(グループ2とする)が5000nm弱のものであり、両グループ間で全膜厚に大きな差があり、グループ1に対してグループ2の加速条件を厳しくしないとグループ2の薄膜キャパシタは破壊モードに至りにくく加速試験として意味をなさないからである。
表1〜3の最右欄の比誘電率は、各実施例、各比較例で試験した、PZT系強誘電体薄膜の上面と下面に備わるPt上部電極とPt下部電極との間にてC−V特性(静電容量の電圧依存性)を周波数1kHzにて−5〜5Vの範囲で評価し、静電容量の最大値より算出した初期の比誘電率である。いずれの間にも顕著な有意差はなかった。なお、C−V特性の測定にはLCRメーター(Hewlett-Packard社製4284A)を用い、Bias step 0.1V、Frequency 1kHz、OSC level 30mv、Delay time 0.2sec、Temperature 23℃、Hygrometry 50±10%の条件で測定した。
<比較試験の結果>
表1から表3は、以上の評価結果をまとめたものである。表1は実施例1から実施例3並びに比較例1をまとめた比較試験1の結果である。表2は実施例4並びに比較例2及び比較例3をまとめた比較試験2の結果である。表3は実施例5並びに比較例4及び比較例5をまとめた比較試験3の結果である。
<比較試験の結果>
表1から表3は、以上の評価結果をまとめたものである。表1は実施例1から実施例3並びに比較例1をまとめた比較試験1の結果である。表2は実施例4並びに比較例2及び比較例3をまとめた比較試験2の結果である。表3は実施例5並びに比較例4及び比較例5をまとめた比較試験3の結果である。
表1を参照し、比較試験1から得られた実施例1〜3並びに比較例1のPZT系強誘電体薄膜(以下「PZT膜」と略す)を評価する。実施例1〜3のPZT膜はいずれも配向制御層、膜厚調整層があり、両層の間に界面がある。一方、比較例1のPZT膜は、配向制御層のみであり界面がない
優先配向面が(100)であり界面のある実施例1〜3のPZT膜のいずれも、優先配向面が(111)であり界面のない比較例1のPZT膜に対し、全膜厚が双方とも270nm〜300nmの範囲にあり略同一であるが、MTFに関し、約4倍から約8倍、長寿命であることが分かった。
また、実施例1〜3の間で比較すると、実施例1〜3のPZT膜は全膜厚が270nm〜300nmの範囲にあり略同一であるが、配向制御層に関し実施例1、2、3の順に150nm、75nm、45nmとなっている。この大小の順と顕著に相関があるのはPZT膜の粒径であり、実施例1、2、3の順に200nm、600nm、4500nmとなっている。よって同一の全膜厚で配向制御層の層厚が薄いほどPZT膜の粒径が大きくなっていることが分かった。
<比較試験2の評価>
表2を参照し、比較試験2から得られた実施例4並びに比較例1、2のPZT膜を評価する。実施例4のPZT膜は優先配向面が(100)であり、配向制御層、膜厚調整層があり、配向制御層の間に界面がある。一方、比較例2のPZT膜は優先配向面が(100)であり、配向制御層のみであり界面がない。また、比較例3のPZT膜は優先配向面が(111)であり、配向制御層のみであり界面がない。
表2を参照し、比較試験2から得られた実施例4並びに比較例1、2のPZT膜を評価する。実施例4のPZT膜は優先配向面が(100)であり、配向制御層、膜厚調整層があり、配向制御層の間に界面がある。一方、比較例2のPZT膜は優先配向面が(100)であり、配向制御層のみであり界面がない。また、比較例3のPZT膜は優先配向面が(111)であり、配向制御層のみであり界面がない。
界面のある実施例4のPZT膜は、界面のない比較例2及び3のPZT膜に対し、MTFに関し、約8倍から約11倍、長寿命であることが分かった。
比較例2と比較例3のPZT膜は配向制御層の厚さが略等しいが、比較例2の優先配向面は(100)であり、比較例3の優先配向面は(111)であった。これは、製造条件に関し、比較例2と比較例3とで配向制御層の作製条件が異なっているためである。より具体的には、比較例2では配向制御層塗布段階での2段目のスピンコート条件が2000rpmで20秒間、配向制御層用のPZT系強誘電体組成物の濃度が12質量%、配向制御層仮焼段階での温度条件が175℃、配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階の繰り返し回数が2回である。これに対し、比較例3では配向制御層塗布段階での2段階目のスピンコート条件が3000rpmで15秒間、配向制御層用のPZT系強誘電体組成物の濃度が10質量%、配向制御層仮焼成段階での温度条件が350℃、配向制御層塗布段階及び配向制御層仮焼成段階の繰り返し回数が3回である。
<比較試験3の評価>
表3を参照し、比較試験3から得られた実施例5並びに比較例4、5のPZT膜を評価する。実施例5のPZT膜は優先配向面が(100)であり、配向制御層、膜厚制御層があり、両層の間に界面がある。一方、比較例4及び5のPZT膜はいずれも優先配向面が(111)であり配向制御層、膜厚調製層があり、両層の間に界面がある。
表3を参照し、比較試験3から得られた実施例5並びに比較例4、5のPZT膜を評価する。実施例5のPZT膜は優先配向面が(100)であり、配向制御層、膜厚制御層があり、両層の間に界面がある。一方、比較例4及び5のPZT膜はいずれも優先配向面が(111)であり配向制御層、膜厚調製層があり、両層の間に界面がある。
優先配向面が(100)である実施例5のPZT膜は、優先配向面が(111)である比較例4及び5のPZT膜に対し、MTFに関し、約3倍から約4倍、長寿命であることが分かった。
粒径に関し、実施例5のPZT膜は600nmであり、一方、比較例4のPZT膜は400nmであり、粒径に多少の有意差があるが、顕著な差ではない。ところが優先配向面に関し実施例5のPZT膜の優先配向面は(100)であり、一方、比較例4のPZT膜の優先配向面は(111)であった。これは、製造条件に関し、実施例5では配向制御層仮焼段階での温度条件が175℃であるのに対し、比較例4では350℃であり、配向制御層の作製条件が異なっているためである。
<総合評価>
以上の評価結果から、本発明に係るPZT系強誘電体薄膜及びその製造方法によれば、(100)面に優先的に結晶配向が制御された層厚が45nm〜150nmの範囲内にある配向制御層と、配向制御層の結晶配向と同じ結晶配向を有する膜厚調製層を含むようにし、かつ配向制御層と膜厚調製層との間に界面を形成すると、従来の強誘電体薄膜と同等の誘電特性を備えつつ、更に高い寿命信頼性を備えるPZT系強誘電体薄膜を提供することができることが分かった。
以上の評価結果から、本発明に係るPZT系強誘電体薄膜及びその製造方法によれば、(100)面に優先的に結晶配向が制御された層厚が45nm〜150nmの範囲内にある配向制御層と、配向制御層の結晶配向と同じ結晶配向を有する膜厚調製層を含むようにし、かつ配向制御層と膜厚調製層との間に界面を形成すると、従来の強誘電体薄膜と同等の誘電特性を備えつつ、更に高い寿命信頼性を備えるPZT系強誘電体薄膜を提供することができることが分かった。
本発明のPZT系強誘電体薄膜、及びその製造方法は、より高い寿命信頼性が要求される、PZT系強誘電体薄膜を含む薄膜コンデンサ、キャパシタ、IPD、DRAMメモリ用コンデンサ、積層コンデンサ、圧電素子等の電子部品や電子デバイスに利用できる。
10 基板
11 下部電極
12 配向制御層
13 膜厚調整層
14 界面
11 下部電極
12 配向制御層
13 膜厚調整層
14 界面
Claims (7)
- 結晶面が(111)軸方向に配向した下部電極を有する基板の前記下部電極上に形成されるPZT系強誘電体薄膜において、
前記PZT系強誘電体薄膜が、前記下部電極上に形成されかつ(100)面に優先的に結晶配向が制御された層厚が45nm〜150nmの範囲内にある配向制御層と、前記配向制御層上に形成されかつ前記配向制御層の結晶配向と同じ結晶配向を有する膜厚調整層とを備え、
前記配向制御層と前記膜厚調整層との間に界面を有することを特徴とするPZT系強誘電体薄膜。 - 前記配向制御層に存在する結晶粒の定方向最大径の平均値が200nm〜5000nmの範囲内にある請求項1記載のPZT系強誘電体薄膜。
- 前記PZT系強誘電体薄膜の膜厚が100nm〜5000nmの範囲内にある請求項1又は2記載のPZT系強誘電体薄膜。
- 前記PZT系強誘電体薄膜がキャパシタ用であってかつ前記PZT系強誘電体薄膜の膜厚が100nm〜500nmの範囲内にある請求項3記載のPZT系強誘電体薄膜。
- 前記PZT系強誘電体薄膜が圧電素子用であってかつ前記PZT系強誘電体薄膜の膜厚が1000nm〜5000nmの範囲内にある請求項3記載のPZT系強誘電体薄膜。
- 結晶面が(111)軸方向に配向した下部電極を有する基板の前記下部電極上に、PZT系強誘電体薄膜形成用組成物を塗布し、仮焼成した後、本焼成して結晶化させることにより前記下部電極上にPZT系強誘電体薄膜を製造する方法において、
前記PZT系強誘電体薄膜形成用組成物の一部を前記下部電極上に塗布、仮焼成、本焼成して配向制御層を形成し、
前記PZT系強誘電体薄膜形成用組成物の残部を前記配向制御層上に塗布、仮焼成、本焼成して前記配向制御層の結晶配向と同じ結晶配向を有する膜厚調整層を形成し、
かつ前記配向制御層と前記膜厚調整層との間に界面を有するように前記配向制御層形成時の仮焼成と本焼成を制御し、
前記PZT系強誘電体薄膜形成用組成物の一部の塗布量を前記配向制御層の結晶化後の層厚が45nm〜150nmの範囲内になるように設定して前記配向制御層の優先的な結晶配向を(100)面にすることを特徴とするPZT系強誘電体薄膜の製造方法。 - 請求項6に記載された方法により製造されたPZT系強誘電体薄膜を有する薄膜コンデンサ、キャパシタ、IPD、DRAMメモリ用コンデンサ、積層コンデンサ、トランジスタのゲート絶縁体、不揮発性メモリ、焦電型赤外線検出素子、圧電素子、電気光学素子、アクチュエータ、共振子、超音波モータ、又はLCノイズフィルタ素子の複合電子部品。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015147259A1 (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-01 | 三菱マテリアル株式会社 | MnドープのPZT系圧電体膜形成用組成物及びMnドープのPZT系圧電体膜 |
JP2015191900A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 三菱マテリアル株式会社 | MnドープのPZT系圧電体膜形成用組成物 |
JP2016143806A (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 三菱マテリアル株式会社 | MnドープのPZT系圧電体膜 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013211329A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Mitsubishi Materials Corp | Pzt系強誘電体薄膜及びその製造方法 |
US9282601B2 (en) * | 2012-05-17 | 2016-03-08 | Ping Cheung Michael LAU | Method for improving operation lifetime of capacitor, capacitor control circuit structure and use thereof |
JP6347085B2 (ja) * | 2014-02-18 | 2018-06-27 | アドバンストマテリアルテクノロジーズ株式会社 | 強誘電体膜及びその製造方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10335596A (ja) | 1997-06-04 | 1998-12-18 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 強誘電体素子及びその製造方法 |
JP4662112B2 (ja) * | 2001-09-05 | 2011-03-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 強誘電体薄膜及びその製造方法 |
JP4182329B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2008-11-19 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電体薄膜素子およびその製造方法、ならびにこれを用いた液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
AU2002359979B2 (en) * | 2001-12-18 | 2004-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric element, ink jet head, angular velocity sensor, manufacturing method thereof, and ink jet type recording apparatus |
JP4224708B2 (ja) * | 2004-05-17 | 2009-02-18 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電素子、圧電アクチュエーター、インクジェット式記録ヘッド、インクジェットプリンター、表面弾性波素子、周波数フィルタ、発振器、電子回路、薄膜圧電共振器、および電子機器 |
JP5240807B2 (ja) * | 2004-09-24 | 2013-07-17 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 光電変換構造体及びその製造方法 |
JP5181649B2 (ja) * | 2007-09-18 | 2013-04-10 | 日立電線株式会社 | 圧電素子 |
JP2009170695A (ja) | 2008-01-17 | 2009-07-30 | Seiko Epson Corp | 強誘電体メモリの製造方法 |
JP5521957B2 (ja) | 2010-05-24 | 2014-06-18 | 三菱マテリアル株式会社 | 強誘電体薄膜及び該強誘電体薄膜を用いた薄膜キャパシタ |
JP5613910B2 (ja) * | 2011-05-17 | 2014-10-29 | 三菱マテリアル株式会社 | Pzt強誘電体薄膜の製造方法 |
-
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Cited By (6)
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WO2015147259A1 (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-01 | 三菱マテリアル株式会社 | MnドープのPZT系圧電体膜形成用組成物及びMnドープのPZT系圧電体膜 |
JP2015191900A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 三菱マテリアル株式会社 | MnドープのPZT系圧電体膜形成用組成物 |
KR20160138417A (ko) * | 2014-03-27 | 2016-12-05 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | Mn 도프의 PZT 계 압전체막 형성용 조성물 및 Mn 도프의 PZT 계 압전체막 |
US10411183B2 (en) | 2014-03-27 | 2019-09-10 | Mitsubishi Materials Corporation | Composition for forming Mn-doped PZT-based piezoelectric film and Mn-doped PZT-based piezoelectric film |
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