JP2022538678A - 誘電層を有する半導体部品 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの誘電層（２３０）と、少なくとも１つの第１（２０２）および第２の電極（２０１）とを含む半導体部品（２００）に関する。これに加えて、少なくとも２つの互いに異なる欠陥種（２１２、２１５、２１７）が誘電層（２３０）中に存在している。この少なくとも２つの互いに異なる欠陥種（２１２、２１５、２１７）が、第１（２０２）と第２の電極（２０１）との間に印加される動作電圧および存在している動作温度に依存して、それぞれ平均有効間隔ａ０（２１０）をあけて局限された欠陥状態（２３５）に沿って、両方の電極（２０１、２０２）の一方の方向に移動する。この場合、平均有効間隔ａ０（２１０）には、これが３．２ｎｍより大きいことが当てはまる。

Description

本発明は、請求項１による半導体部品に関する。

「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｈｉｇｈ ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｏｘｉｄｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ ｕｎｄｅｒ ｈｉｇｈ ｄｃ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄｓ ｗｉｔｈ ｏｘｙｇｅｎ ｖａｃａｎｃｙ ｉｎｄｕｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎ」Ｃ．Ａ．Ｒａｎｄａｌｌ、Ｒ．Ｍａｉｅｒ、Ｗ．Ｑｕ、Ｋ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ、Ｋ．Ｍｏｒｉｔａ、Ｙ．Ｍｉｚｕｎｏ、Ｎ．Ｉｎｏｕｅ、およびＴ．Ｏｇｕｎｉ：Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ １１３、０１４１０１（２０１３）では、誘電層内での破壊の理由として、誘電層中に存在している例えば酸素空孔のような欠陥種のホッピングが記載されている。ここでは中心的なモデルパラメータは、物理的に理由付けされてはいるが、経験的に、１つの活性な欠陥種だけと仮定しての故障時間へのフィットによって確定されている。これらのパラメータが、より正確にどのように材料と関連があるかは記載されていない。ここでは、半導体層中に複数の欠陥種が存在している複雑な故障メカニズムは、完全にはまたはまったく表現されていない。ここに記載された寿命予測が有効なのは、ある特定の温度およびある特定の電場による１つの負荷状態が存在している場合に１つの欠陥種が支配的であり、かつ不全も、１つの境界層へのこの１つの欠陥種の集積によってのみ引き起こされる場合だけである。

本発明の課題は、複数の活性な欠陥種を有する半導体部品の寿命を、この半導体部品の適用事例（動作電圧、動作温度）に依存せずに最善化することである。

この課題を解決するために、請求項１による半導体部品が提案される。この半導体部品は、薄膜技術を使ってシリコン基板上で製造され、例えば、マイクロミラーなどのような、ＭＥＭＳ部品での圧電アクチュエータとして使用され得る。この場合、半導体部品は少なくとも１つの誘電層を有する。そのうえ半導体部品は少なくとも１つの第１および第２の電極を有し、これらの電極を介して動作電圧が誘電層に印加される。そのうえ誘電層中には、少なくとも２つの互いに異なる欠陥種が一緒に存在している。これらの欠陥種は、空孔（例えば酸素空孔または鉛空孔）、格子間位置の占有による格子歪み（例えば水素による）、フレンケル欠陥、さらには置換型欠陥（例えば意図的にまたは意図せず持ち込まれた不純物原子による）であり得る。これらの欠陥種は、例えばその電荷数が互いに異なる。この少なくとも２つ互いに異なる欠陥種は、第１と第２の電極の間に印加される動作電圧および存在している動作温度に依存して、それぞれ同じ平均有効間隔ａ_０をあけて局限された欠陥状態（lokalisierter Defektzustande）に沿って、両方の電極の一方の方向に移動するために形成されている。欠陥種のこの移動状態はホッピングとも言う。この場合、局限された欠陥状態の平均有効間隔ａ_０は、説得力があって、測定可能で、かつ影響を及ぼし得る材料特性であり、この材料特性は、製造プロセスの終わりに寿命に関する半導体部品の品質を特徴づけている。平均有効間隔ａ_０は、誘電層中での欠陥の移動性と相関関係にある。

ホッピング中心の間隔が比較的大きい半導体部品は、異なる欠陥種が誘電層中で移動し難く、したがって比較的遅く境界層に蓄積されて、その結果として誘電破壊を起こし得る。これに関しては、３．２ｎｍより大きな平均有効間隔ａ_０が、半導体部品のその後の適用事例、したがって存在している動作状態に依存せずに、誘電層中に複数の欠陥種が存在しているにもかかわらず半導体部品の寿命最善化をもたらす値であることが分かった。

とりわけ、最大電圧１０Ｖおよび最大動作温度１００℃では、平均有効間隔ａ_０＝３．２ｎｍの場合、故障時間が約１２時間となる。この故障時間は、娯楽用電子機器類の製品用の例えばマイクロミラーのようなＰＺＴアクチュエータの連続動作に適している。

請求項１による部品は、誘電的不全までの負荷期間中、ＣｒｏｗｅｌｌおよびＳｚｅによる熱電子放出拡散理論の方程式

によって説明されるリーク電流密度Ｊ_ＴＥＤの経時的推移を示す。式中、ｑは単位電荷、Ｎ_Ｃは伝導帯内の有効状態密度、ｖ_Ｒは有効再結合速度、ｖ_Ｄは有効拡散速度、φ_Ｂ ^ｅｆｆは有効ショットキー障壁、ｋ_Ｂはボルツマン定数、Ｔは周囲温度、およびＵは誘電層を横断する電位差を表す。つまりＵは、半導体部品の両方の電極に印加される動作電圧を表す。

リーク電流密度の経時的推移は、有効ショットキー障壁φ_Ｂ ^ｅｆｆ（ｔ）の変化によって引き起こされる。この変化は、両方の電極と誘電層との間にある両方の境界層の、リーク電流密度への影響を特徴づけている。有効ショットキー障壁は、以下に略してφ（ｔ）と言い、かつ半導体－電極材料移行、印加される動作電圧による変化、および欠陥の集塊による変化のすべての成分を含んでいる。リーク電流密度の対数は、方程式（１）を、時間的な定数Ｋと、経時的に変化する項とに簡略化する。この経時的に変化する項は、材料中に含まれるすべての移動可能な欠陥の移動によって引き起こされる材料内部の現象を反映している。

式中

この場合、欠陥という名称は、構造内の構造的変化も一緒に含意している。
欠陥の変位は、電極に接近すると誘電層内での欠陥集積を生じさせ、この欠陥集積が有効障壁高さφを変化させる。方程式２．１をφに従って解くと、
Φ（ｔ）＝［ｌｎ（Ｋ）－ｌｎ（Ｊ_ＴＥＤ（ｔ））］ｋ_ＢＴ （２．２）
となる。

欠陥の集塊による有効障壁高さのこの経時的推移は、数式

・・・（３．２）
式中

によって説明される。この場合、一般的には、両方の境界層での集塊、それに伴う有効ショットキー障壁φ^＋（ｔ）およびφ^－（ｔ）の変化が起こる。これに関し添え字＋および－はそれぞれ、誘電層内への少数または多数電荷キャリアの移行を特徴づけている境界層での変化を表している。境界層は、初期障壁高さφ_０を有し、かつ欠陥種ｉによって引き起こされる障壁高さ変化Δφ_ｉを受ける。必要な電荷的中性に基づき、常に欠陥対または欠陥群が存在しなければならない。つまり、負電荷をもつ欠陥の発生の際には、同じように正電荷をもつ欠陥が材料中に存在している。電荷のそれぞれの作用は、添え字＋および－によって表されている。個々の欠陥は、印加された動作電圧の電場内で、個々の欠陥の電荷に相応して逆の方向に移動する。正電荷をもつ欠陥は、負電位をもつ電極へと動いて、誘電層内の、負電位をもつ電極の近傍で集塊する。負電荷をもつ欠陥は、正電位をもつ電極へと移動し、これもまた正電位をもつ電極の近傍で集塊する。

欠陥種ｉによって生成される障壁高さ変化Δφ_ｉは、その最大高さδφ_ｉと、障壁高さ変化が最も強く変わる特徴的な時定数τ_ｉとによって表される。

式中、項

は、この場合材料中に生じる欠陥分布の統計学的な集塊に関する近似である。これに関し、障壁変化の正と負の最大高さδφ_ｉ ^＋とδφ_ｉ ^－およびそれに帰属する時定数τ_ｉ ^＋とτ_ｉ ^－は、異なる欠陥および異なる境界層なので異なる量を有する。これは式（３．２）により、

となり、障壁変化の経時的に変化する部分に関しては

となる。
時定数τ_ｉ ^＋／－は、誘電層中での欠陥の移動性およびこの層中の進むべき経路によって定義される。欠陥種ｉは、誘電層の内部で移動する場合、重心分布の重心と境界層との間隔ｄ_ｉを進まなければならない。欠陥種ｉの集塊プロセスに関する特徴的な時定数は、速度ｖ_ｉと共に、

となる。
請求項１による部品は、印加された動作電圧の電場内での欠陥のホッピングによる移動を特色とする。欠陥種ｉは、平均有効間隔ａ_ｉをあけて局限された欠陥状態に沿って移動する。これは、可変領域ホッピングの既知の数式によって説明されるホッピング速度ｖ_ｉをもたらす。

・・・（７）
式中

この場合、Ｃ_０，ｉ（ａ_ｉ）は、場所的な欠陥分布の影響を示す関数である。この場合、可変領域ホッピングで通常であるように、ジャンプ試行周波数ν_ｉは、１つの欠陥が、存在する電位障壁にぶつかる周波数を意味する。さらに欠陥のジャンプ確率は、局限された欠陥状態の間隔ａ_ｉをあけた、減衰長さαをもつ２つの水素様の局限された欠陥の、波動関数の重なり積分

に比例する。動作温度と共に上昇するホッピング確率は、材料および欠陥に依存する真の活性化エネルギーＥ_{Ａ，０，ｉ}を含む指数項によって考慮されている。この場合、真の活性化エネルギーＥ_{Ａ，０，ｉ}は、動作電圧および動作温度に依存しない活性化エネルギーを意味する。ホッピングプロセス中のエネルギー障壁の方向づけられた低下は、欠陥ｉと結びついた電荷Ｎ_ｑ，ｉと、平均の局限された欠陥中心間距離ａ_ｉと、電場Ｅとの積を含む双曲線正弦が説明する。電場Ｅは、印加される動作電圧Ｕおよび誘電層の厚さｄからもたらされる。ごく一般的には、平均の局限された欠陥中心の間隔ａ_ｉが大きくなると、前述の欠陥ホッピングの事例に関しては欠陥ｉの移動性が低下する。大きなａ_ｉをもつ誘電層は、より小さなａ_ｉをもつ誘電層に対し、同じ動作条件、つまり同じ動作電圧Ｕおよび同じ動作温度Ｔでは、誘電層中で欠陥がより遅く変位することを特色とする。これは、誘電層と電極の間の境界層での欠陥の集塊に関するより大きな時定数τ_ｉを、およびより遅い障壁高さ変化Δφ_ｉをもたらす。

請求項１による部品は、誘電層中に含まれるｎ個の欠陥種が、同じ平均間隔ａ_０をあけて局限された欠陥状態を介して移動することを特徴とし、したがって
ａ_１＝ａ_２．．．＝ａ_ｎ＝ａ_０ （８）
が当てはまる。

局限された欠陥状態のこの間隔は、前述の物理的モデル化の知識により、リーク電流測定データＪ_ＴＥＤから抽出され得る。平均有効間隔は、温度負荷および電圧負荷下での誘電的不全にとって中心的な材料特性である。この材料特性は、動作電圧および動作温度に依存せず、かつ製造プロセスを介して影響を及ぼすことができる。この影響を及ぼすというのは、例えば、誘電層を堆積させる際の原材料の選択（例えばスパッタリングターゲットの選択）および／もしくは材料堆積中のプロセス条件のバリエーション（例えばガス、出力、温度）によって、ならびに／または後続プロセス（例えば熱処理、ガスの作用）によっても行われ得る。例えば、誘電層の堆積中の温度の上昇またはより低いプラズマ出力による成長速度の低下がより高い結晶品質をもたらす。この場合には加えて欠陥中心密度が低下し、これもまたａ_０を増大させる。それだけでなく、プロセス条件としてのターゲット組成の変更によって結晶構造を変えることができる。Ｐｂ_１．３（Ｚｒ_０．５２Ｔｉ_０．４８）Ｏ_３Ｎｉ_{０．００５}からＰｂ_１．３（Ｚｒ_０．５２Ｔｉ_０．４８）Ｏ_３へのターゲット組成の変更は、例えば誘電層の成長に関連して、原材料中のａ_０を増大させる。例えば水素含有プラズマプロセスでの不動態化部の堆積のような後続プロセスにおけるプロセス条件としての水素含有量の減少も、ａ_０を増大させる。このようなプロセスでは例えば、水素の比較的少ない前駆体を使用することにより、つまり例えばＰＥＣＶＤ－ＳｉＮ不動態化部の堆積の際に窒素源としてＮＨ_３の代わりにＮ_２を使用することにより、水素含有量を減らすことができる。ａ_０を増大させるために、ＰＥＣＶＤ不動態化部の堆積において水素を減少させるさらなる可能性は、水素含有ガス流の減少または水素の少ない前駆体の使用である。それだけでなく、ａ_０を増大させるために、水素含有後続プロセスの前にバリア（例えばスパッタリングされた金属酸化物：ＲｕＯ、ＴｉＯ、ＡｌＯｘなど）を使用することで誘電層が保護され得る。

さらに、基本的には、後続プロセスでのプロセス条件としての温度負荷の軽減により、例えば温度負荷の時間短縮および／または使用温度の低下により、周囲の層からの誘電層内への水素の流出を減らすことができ、したがってａ_０が拡大され得る。

請求項１による部品では、両方の境界層にクリティカルな障壁高さφ_ｋｒｉｔ ^＋／－が存在する。この障壁高さの一方が、クリティカルな障壁高さ変化Δφ_ｋｒｉｔ ^＋／－の一方により、時点ｔ_ｋｒｉｔで局所的に到達または超過されると、誘電破壊が局所的に起こる。これは、φ_ｋｒｉｔ ^＋に到達すると、トンネルする少数電荷キャリアによる破壊（事例１）が起こることを意味する。

φ_ｋｒｉｔ ^＋＝φ_０ ^＋＋Σ_ｉΔφ_ｉ ^＋（ｔ_ｋｒｉｔ）＝φ_０ ^＋＋Δφ_ｋｒｉｔ ^＋ 式中Δφ_ｋｒｉｔ ^＋＝Σ_ｉΔφ_ｉ ^＋（ｔ_ｋｒｉｔ） （９．１）
これに対しφ_ｋｒｉｔ ^－に到達すると、トンネルする多数電荷キャリアによって破壊が起こる（事例２）。

φ_ｋｒｉｔ ^－＝φ_０ ^－＋Σ_ｉΔφ_ｉ ^－（ｔ_ｋｒｉｔ）＝φ_０ ^－＋Δφ_ｋｒｉｔ ^－ 式中Δφ_ｋｒｉｔ ^－＝Σ_ｉΔφ_ｉ ^－（ｔ_ｋｒｉｔ） （９．２）
φ_ｋｒｉｔに局所的に到達すると、電流密度の局所的な増加が起こり、半導体部品が局所的に破損する。これは、時点ｔ＝ｔ_ｋｒｉｔでのリーク電流密度Ｊ_ＴＥＤの推移において、短い上昇の後に上昇前のＪ_ＴＥＤ値にすぐ戻る（＜１ｓで）かまたは急増したままであることで認識できる。第１の事例では、伝導経路が熱で自壊する。第２の事例では、供給される電気出力が伝導経路を完全に破損させるには不十分である。ｔ_ｋｒｉｔを過ぎた後には、限定的な面で局所的に破損した半導体部品が後に残っている。ｔ＞ｔ_ｋｒｉｔで進行していく負荷により、絶えずさらなる局所的な誘電破壊が生じ、これが最終的に半導体部品を完全に破損させる。したがって最初の局所的な破壊は、半導体部品の寿命に関する重要な尺度である。

すなわち、ｎ個の欠陥種のホッピング輸送（６）および（７）による障壁高さ変化（５）の物理的説明により、リーク電流密度（１）の経時的推移から、局限された欠陥状態の平均有効間隔ａ_０が確定され得る。製造プロセスにおけるバリエーションの前後のこのａ_０の測定により、請求項１による半導体部品が狙い通りに改善され得る。このために最初に、１つの半導体部品に対し、少なくとも２つの動作電圧Ｕ_１およびＵ_２ならびに同じに保たれた温度で、時点ｔ_ｋｒｉｔでの誘電破壊までのリーク電流推移Ｊ_ＴＥＤが記録される。その後、上述の方程式（２．２）と（５）を同等と見なし、数値的フィットにより、Ｊ_ＴＥＤの経時的推移から、動作電圧の関数としての量τ_ｉがもたらされる。上述の式（６）、（７）、および（８）に相応して、一定の温度Ｔ＝Ｔ_０に対し、電場Ｅに依存したτ_ｉの関数がもたらされる。

リーク電流測定から確定された、一定の温度Ｔ＝Ｔ_０および可変の電圧Ｕ_１＝Ｅ_１／ｄ、Ｕ_２＝Ｅ_２／ｄでの特徴的な時定数τ_ｉに基づき、ｎ＞１個の欠陥が存在する場合に、数学的フィットにより、方程式（１０．１）から量Ｎ_ｑ，ｉおよびａ_０が決定され得る。ここでは物理的予測に相応して、Ｎ_ｑ，ｉに関し電気素量ｅの整数倍が得られる。測定されたＪ_ＴＥＤ推移は、製作変動と、使用される測定技術に起因する誤差との影響下にある。したがって、この測定から決定される材料特性ａ_０、Ｃ_０，ｉ（ａ_０）、Ｎ_ｑ，ｉ、およびＥ_{Ａ，０，ｉ}の精度は、試料数の増加によって、および２つより多い電圧での追加的な測定データによっても改善され得る。

欠陥移動性に中心的な影響をもつ材料特性ａ_０へのプロセス変化の物理的影響を示すため、プロセス条件を変化させた後にａ_０の決定が繰り返される。
ｌｎ（τ_ｉ（Ｅ；Ｔ_０））が電圧によって示されると、直感的なグラフ表示がもたらされる。この場合（１０．１）から、

により、および大きな独立変数ｘに関しては、

によって方程式（１０．２）が、大きな電場Ｅに関してさらに簡略化され得る。

したがって、動作電圧の関数としてのｌｎ（τ_ｉ（Ｅ；Ｔ_０）／ｓｅｋ）によるグラフ表示では、ｉの欠陥種に関し、勾配ｍ_ｉの直線が生じる。この勾配ｍ_ｉは、一定の温度Ｔ_０の場合、既知の定数ｋ_ＢＴ_０以外では、欠陥電荷Ｎ_ｑ，ｉおよび局限された欠陥中心の平均有効間隔ａ_０によって定義される。小さなＥにも（１０．２）が当てはまるが、ただしこの場合はグラフの推移が直線からは認識できるほど逸脱する。方程式（１０．３）では、直線はＫ_ｉ（ａ_０）により、Ｙ軸に沿って認識できるほどずれている。Ｋ_ｉ（ａ_０）は、ホッピング速度への、局限された欠陥中心の平均有効間隔ａ_０の（７．１）で説明された電圧および温度に依存しない局所的な影響を意味する。

半導体部品の誘電層の平均有効間隔ａ_０が３．２４ｎｍより大きな値を有することが好ましい。そのような材料は、平均有効間隔が３．２ｎｍの材料に比べて低い欠陥移動性を有する。これもまた半導体部品の寿命を上昇させる。

実際には、２つだけより多くの異なる欠陥種が存在している誘電層が生じることの方が多い。ＰＺＴ層の例示的な事例では、原子Ｐｂ、Ｔｉ、およびＺｒの少なくとも局所的な過剰または不足が生じる。さらに、２つより多い欠陥が誘電層の電気的不全への重要な寄与をもたらす動作状態が、つまり動作温度Ｔおよび動作電圧Ｕの組合せが、実際に生じる。これに相応して、ここで説明している半導体部品では、比較的多数の誘電層を使用でき、かつ比較的広範囲の動作条件で動作させ得る。

誘電層は、多結晶質で酸化物のｈｉｇｈ－κ誘電体として、とりわけＰＺＴ層（ＰＺＴ＝Ｐｂ［Ｚｒ_ｘＴｉ_１－ｘ］Ｏ_３）、ドープされたＰＺＴ層（Ｐｂ（Ｚｒ_ｘＴｉ_{１－ｘ－ｙ}）Ｏ_３Ｎｉ_ｙ）、ＫＮＮ層（ＫＮＮ＝［Ｋ_ｘＮａ_１－ｘ］ＮｂＯ_３）、ＨｆＯ_２、ＺｒＯ_２、またはＳｒＴｉＯ_３として形成されることが好ましい。半導体部品のスパッタリングされたＰＺＴ層が、Ｐｂ_１．３（Ｚｒ_０．５２Ｔｉ_０．４８）Ｏ_３またはＰｂ_１．３（Ｚｒ_０．５２Ｔｉ_０．４８）Ｏ_３Ｎｉ_{０．００５}の組成を有することが好ましい。さらに、障壁高さ変化ΔΦに影響を及ぼすため、追加的な欠陥がドーピングによってｈｉｇｈ－κ誘電体に持ち込まれ得ることが好ましい。

誘電層は、スパッタリングされたＰＺＴ層として形成されることが好ましい。この場合、いわゆるターゲット材料がプラズマ状態で基板上に堆積される。ターゲット材料として例えばＰＺＴが使用される。スパッタリングされたＰＺＴ層は、この関連では５００℃未満の堆積温度を有することが好ましい。このような誘電層では、スパッタリングされたＰＺＴ層中での存在している欠陥移動性が小さければ小さいほど、半導体部品の寿命がより長いという効果が明白に生じる。

３つの異なる誘電層でのリーク電流測定の推移を示すグラフである。 リーク電流測定からもたらされた有効障壁高さの経時的推移および存在している欠陥種の寄与度への分割を示すグラフである。 同じ動作温度での、ただし異なる動作電圧での、１つの誘電層で確定された４つのリーク電流測定の推移およびそれぞれ適合されたモデル曲線を示すグラフである。 電場に依存した関与する欠陥種の時定数の推移を示すグラフである。 ３つの異なる誘電層に関し、電場に依存した関与する欠陥種の時定数の推移を示すグラフである。 １つの平均有効間隔ａ_０をあけて局限された欠陥状態に沿った、誘電層中での異なる欠陥種の移動を概略的に示す図である。 １つの平均有効間隔ａ_０をあけて局限された欠陥状態に沿った、誘電層中での異なる欠陥種の移動を概略的に示す図である。 １つの平均有効間隔ａ_０をあけて局限された欠陥状態に沿った、誘電層中での異なる欠陥種の移動を概略的に示す図である。 １つの平均有効間隔ａ_０をあけて局限された欠陥状態に沿った、誘電層中での異なる欠陥種の移動を概略的に示す図である。 ４つの誘電層および２つの動作条件に関し、局限された欠陥中心の平均有効間隔ａ_０に依存した故障時間ｔ_ｋｒｉｔの変化を示すグラフである。 同じ動作温度での、ただし異なる動作電圧での、誘電層としてのＰｂ_１．３（Ｚｒ_０．５２Ｔｉ_０．４８）Ｏ_３Ｎｉ_{０．００５}で確定された３つのリーク電流測定の推移およびそれぞれ適合されたモデル曲線を示すグラフである。 電場に依存した関与する欠陥種の時定数の推移を示すグラフである。

図１ａは、以下に例示的実施形態１と言う半導体部品の誘電層のリーク電流測定の推移１４を示している。この場合、Ｘ軸１２では時間が対数で、単位：秒で、およびＹ軸１０ではリーク電流密度が対数で、単位：アンペア／平方センチメートルで示されている。このリーク電流測定に用いられた例示的実施形態１は、誘電性の不動態化層と、その上に堆積された第１の電極とを備えたシリコン基板を有した。この第１の電極は、１１０ｎｍ厚のＰＶＤ白金から成る二重層を有しており、この二重層は、導電性で１００ｎｍのランタンニッケル酸化物バッファ層（以下にＬＮＯ層と言う）によって覆われている。このＬＮＯ層もＰＶＤによって施された。第１の電極の上にある誘電層は、１μｍの厚さを有しており、かつ温度４８０℃およびターゲット組成Ｐｂ_１．３（Ｚｒ_０．５２Ｔｉ_０．４８）Ｏ_３でのＲＦ－ＰＶＤプロセスにおいて堆積された。前述の堆積の残りのプロセスパラメータは、誘電層が、多結晶質で、好ましくは（１００）ｃ軸配向で成長するように選択された。半導体要素の第２の電極、１１０ｎｍ厚の白金電極は、誘電層上にＰＶＤによって施された。例示的実施形態１に相応する半導体部品は、不動態化されており、かつ電気接触の後、熱による後処理を受けなかった。

図１ａはさらに、以下に例示的実施形態２と言うさらなる半導体部品の誘電層のリーク電流測定の推移１６を示している。
例示的実施形態２の製造は、例示的実施形態１に倣って行われたが、この部品は電気接触の後、熱による後処理を施された。この熱による後処理は、６０ｍｂａｒの窒素雰囲気中で、４５０℃で４０分間行われた。

図１ａはこれに加えて、以下に例示的実施形態３と言うさらなる半導体部品の誘電層のリーク電流測定の推移１８を示している。例示的実施形態３の製造は、例示的実施形態１に倣って行われたが、この部品は電気接触の後、熱による後処理を施された。この熱による後処理は、６０ｍｂａｒの窒素雰囲気中で、５００℃で４０分間行われた。

すべての前述の例示的実施形態１、２、および３が、リーク電流推移の測定前に、不動態化層で覆われ、かつアルミニウム導体路によって電気接触された。
すべての３つの例示的実施形態が、それぞれの誘電破壊１５、１７、および１９まで測定された。ここで認識できるように、誘電層の製造に依存して、異なる破壊時間１５、１７、および１９を有する非常に異なるリーク電流推移１４、１６、および１８が生じる。

図１ｂは、図１ａで測定された例示的実施形態２のリーク電流推移１６に基づくモデル量の抽出を例示的に示している。この場合、Ｘ軸３２ではここでも時間が対数で、単位：秒で、およびＹ軸３０では障壁高さ変化Δφが対数で、単位：電子ボルトで示されている。これに関し推移３８は、時間に依存して確定された初期障壁高さφ_０３４からの障壁高さ変化Δφ（ｔ）の推移を示している。

障壁高さ変化Δφ（ｔ）のこの推移３８は、式（上式２．２を参照）
Φ（ｔ）＝［ｌｎ（Ｋ）－ｌｎ（Ｊ_ＴＥＤ（ｔ））］ｋ_ＢＴ
によって確定される。

次いで、平均有効障壁高さφ（ｔ）の確定された経時的推移が、数値的に式（上式３．２を参照）

に適合される。
この数値的フィットから相応に、Δφ（ｔ）の推移を説明する異なるΔφ_ｉ ^＋／－（ｔ）が得られる。つまり示した事例では、Δφ（ｔ）３８は、合算推移Σ_ｉΔφ_ｉ ^＋３６と共にΔφ_ａ ^－（ｔ）３９の推移、Δφ_ｂ ^－（ｔ）４０の推移、およびΔφ_ｃ ^－（ｔ）４２の推移によって説明されている。

その後、下式（上式５．１を参照）

に相応して、異なる

が確定され得る。この事例では、多数電荷キャリアに割り当てられた障壁高さ変化Δφ_ｉ ^－３９、４０、および４２に関し、帰属の特徴的な時定数τ_ａ、τ_ｂ、およびτ_ｃが得られる。これらの時定数は、図１ｂではそれぞれ４７ａ、４７ｂ、および４７ｃによって表されており、かつ相応の障壁高さ変化が最も強く変わる時点である。少数電荷キャリアに関する障壁高さ変化Δφ_ｉ ^＋は、見易くするために明確に個々には示さなかった。その合算推移Σ_ｉΔφ_ｉ ^＋３６だけが、個々の時定数τ_ｄ、τ_ｅ、およびτ_ｆ４９ａ、４９ｂ、および４９ｃと共に示されている。これに関し、それぞれの特徴的な時定数は、層中に存在している１つの欠陥種ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、およびｆに割り当てられており、これに相応して、この誘電層中には６つの互いに異なる欠陥種が存在している。

図１ｂで示した事例では、トンネルする多数電荷キャリアによる誘電層の誘電破壊４７が、下式（上式９．２を参照）
φ_ｋｒｉｔ ^－＝φ_０ ^－＋Σ_ｉΔφ_ｉ ^－（ｔ_ｋｒｉｔ）＝φ_０ ^－＋Δφ_ｋｒｉｔ ^－ 式中 Δφ_ｋｒｉｔ ^－＝Σ_ｉΔφ_ｉ ^－（ｔ_ｋｒｉｔ）
に相応して起こっている。

つまり、前もって確定されたΔφ_ａ ^－（ｔ）３９、Δφ_ｂ ^－（ｔ）４０、およびΔφ_ｃ ^－（ｔ）４２の推移が合算され、かつその推移に相応して障壁高さ変化Σ_ｉΔφ_ｉ ^－４４がもたらされる。この場合、時点ｔ_ｋｒｉｔ４８で、誘電層の、多数電荷キャリアにとってのクリティカルな障壁高さ変化

に到達すると、誘電層と電極の間の境界層に集塊して存在している異なる欠陥種ａ、ｂ、およびｃにより、層の局所的な破壊が生じる。
図２ａは、異なる動作電圧および１００℃の一定の動作温度での、例示的実施形態２に関して測定されたリーク電流の推移を示している。ここでもＸ軸６２では時間が対数で、単位：秒で、およびＹ軸６０ではリーク電流密度が対数で、単位：アンペアで示されている。リーク電流推移１００は動作電圧５ボルトで、推移９２は動作電圧１０ボルトで、推移７６は動作電圧１５ボルトで、および推移６８は動作電圧２０ボルトで測定された。測定は、誘電層のそれぞれの誘電破壊６６、８２、９４、および１０２まで実施された。適用された熱電子放出拡散理論および移動可能な欠陥によって経時的に変化する有効障壁高さと、測定曲線とが良く一致していることが、測定された電流推移７６、９２、および１００と、帰属のモデル曲線７８、９０、および１０４との比較によって認識できる。

リーク電流推移１００において印のついた点１０６ａ、１０６ｂ、および１０６ｃは、図１ａおよび図１ｂで説明した方法に従って確定された、この推移の特徴的な時定数τ_ａ、τ_ｂ、およびτ_ｃである。これに相応してリーク電流推移９２において印のついた点９８ａ、９８ｂ、および９８ｃは、この推移の確定された特徴的な時定数τ_ａ、τ_ｂ、およびτ_ｃである。さらにリーク電流推移７６において印のついた点８０ａおよび８０ｂは、この推移の確定された特徴的な時定数τ_ａおよびτ_ｂである。リーク電流推移６８において印のついた点７２ａおよび７２ｂは、この推移の確定された特徴的な時定数τ_ａおよびτ_ｂである。当該の測定では、各特徴的な時定数τ_ａ、τ_ｂ、およびτ_ｃが、誘電層中に存在している欠陥種ａ、ｂ、およびｃのそれぞれ１つに割り当てられている。

図２ｂは、電場に依存した存在している欠陥種の秒で割った時定数τ_ｉの対数の推移を示している。この場合、Ｘ軸１１２では電場が単位：ボルト／メートルで、およびＹ軸１１０では特徴的な時定数τ_ｉの自然対数が無単位で示されている。この場合、Ｘ軸切片１４０は、動作電圧５ボルトで誘電層に印加された電場を表している。これに相応してこの軸切片１４０を通る垂直線上では、図２ａから識別されるリーク電流推移１００の特徴的な時定数１０６ａ、１０６ｂ、および１０６ｃが、それぞれの測定データの分散幅１０７ａ、１０７ｂ、および１０７ｃと共に見つけられる。Ｘ軸切片１４２は、動作電圧１０ボルトで誘電層に印加された電場を表している。これに相応してこの軸切片１４２を通る垂直線上では、図２ａから識別されるリーク電流推移９２の特徴的な時定数９８ａ、９８ｂ、および９８ｃが、それぞれの測定データの分散幅９９ａ、９９ｂ、および９９ｃと共に見つけられる。Ｘ軸切片１４４は、動作電圧１５ボルトで誘電層に印加された電場を表している。これに相応してこの軸切片１４４を通る垂直線上では、図２ａから識別されるリーク電流推移７６の特徴的な時定数８０ａおよび８０ｂが、それぞれの測定データの分散幅８１ａと共に見つけられる。Ｘ軸切片１４６は、動作電圧２０ボルトで誘電層に印加された電場を表している。これに相応してこの軸切片１４６を通る垂直線上では、図２ａから識別されるリーク電流推移６８の特徴的な時定数７２ａおよび７２ｂが、それぞれの測定データの分散幅７３ａと共に見つけられる。

上で導き出された式（１０．３）

に相応して、欠陥種ａ、ｂ、およびｃに関し、勾配ｍ_ａ、ｍ_ｂ、およびｍ_ｃの直線１１４、１１６、および１１８が生じ、これらの直線は、一定のａ_０に対し、整数の欠陥電荷Ｎ_ｑ，ａ、Ｎ_ｑ，ｂ、およびＮ_ｑ，ｃを生じさせる。直線１１４、１１６、および１１８は、ａ_０に依存する定数Ｋ_ａ、Ｋ_ｂ、およびＫ_ｃにより、Ｙ軸に沿ってずれている。

図３は、３つの誘電層に関し、１００℃での、電場に依存した存在している欠陥種の時定数の対数の推移を示している。この場合、Ｘ軸１１２では電場が単位：ボルト／メートルで、およびＹ軸１７０では特徴的な時定数の自然対数が無単位で示されている。Ｘ軸切片１４２は、動作電圧１０ボルトで誘電層に印加された電場を表している。この軸切片１４２を通る垂直線上では、図２ｂに相応して、例示的実施形態２に関する識別された特徴的な時定数τ_ａ９８ａおよびτ_ｂ９８ｂが、帰属の測定データの分散幅９９ａおよび９９ｂと共に見つけられる。この軸切片１４２での垂直線上では、例示的実施形態３に関する識別された特徴的な時定数τ_ａ１２８ａおよびτ_ｂ１３４ａも、帰属の測定データの分散幅１３５ａと共に見つけられる。軸切片１４２での垂直線上ではこれに加え、例示的実施形態１に関する識別された特徴的な時定数τ_ａ１３０ｂおよびτ_ｂ１３６ｂが、帰属の測定データの分散幅１６１ｂおよび１３７ｂと共に見つけられる。Ｘ軸切片１４４は、動作電圧１５ボルトで誘電層に印加された電場を表している。この軸切片１４４を通る垂直線上では、図２ｂに相応して、例示的実施形態２に関する識別された特徴的な時定数τ_ａ８０ａおよびτ_ｂ８０ｂが、帰属の測定データの分散幅８１ａと共に見つけられる。この軸切片１４４での垂直線上では、例示的実施形態３に関する識別された特徴的な時定数τ_ａ１２９ａおよびτ_ｂ１３５ａも、帰属の測定データの分散幅１５１ａおよび１５２ａと共に見つけられる。軸切片１４４での垂直線上ではこれに加え、例示的実施形態１に関する識別された特徴的な時定数τ_ａ１３１ｂおよびτ_ｂ１３７ｂが、帰属の測定データの分散幅１６２ｂおよび１５３ｂと共に見つけられる。欠陥種ａに関しては、例示的実施形態３に対し直線１２０が、例示的実施形態２に対し直線１１４が、および例示的実施形態１に対し直線１２２がもたらされる。これらの直線１１４、１２０、および１２２の各々が、それぞれ異なる平均有効間隔ａ_０に起因する異なる勾配ｍ_ａおよびＹ軸に沿ったずれＫ_ａ（ａ_０）を有している。欠陥種ｂに関しては、例示的実施形態３に対し直線１２４が、例示的実施形態２に対し直線１１６が、および例示的実施形態１に対し直線１２６がもたらされる。これらの直線１１６、１２４、および１２６の各々も、それぞれ異なる平均有効間隔ａ_０に起因する異なる勾配ｍ_ｂおよびＹ軸に沿ったずれＫ_ｂ（ａ_０）を有している。

図４ａは、第１の時点ｔ_０での半導体部品２００を概略的に示している。この場合、半導体部品２００は、層厚２０８をもつ誘電層２３０を含んでいる。誘電層２３０は、例えばＰＺＴ層であり得る。半導体部品２００はこれに加え、互いに向かい合って配置された第１の電極２０２および第２の電極２０１を有している。加えて、それぞれの電極２０１または２０２と誘電層２３０との間に境界層２０３または２０４が配置されている。誘電層２３０中には、ここでは例示的に一価の正電荷２１４をもつ欠陥種２１２ならびに一価の負電荷２１６をもつ欠陥種２１５および２１７として表された異なる欠陥種が存在している。これに関し添え字＋および－はそれぞれ、相応の欠陥種の電荷キャリアの数を表している。誘電層２３０中での必要な電荷的中性に基づき、欠陥対または欠陥群が存在している。つまり、負電荷をもつ欠陥２１５および２１７の発生の際には、同じように正電荷をもつ欠陥２１２が材料中に存在している。異なる欠陥種２１２、２１５、および２１７は、局限された欠陥２３５上に配置されている。図４ａに示した第１の時点ｔ_０では、電極２０１と２０２の間の電圧は、したがって電場も、まだ印加されていない。

図４ｂは、第１の時点ｔ_０の後の第２の時点ｔ_１での半導体部品２００を示している。この時点ｔ_１では、第１の電極２０２と第２の電極２０１の間に電圧が印加されており、したがって誘電層２３０中に電場２２０が生成されている。ここでは、異なる欠陥種２１２、２１５、および２１７が、第１の電極２０１と第２の電極２０２の間に印加された動作電圧および存在している動作温度に依存して、局限された欠陥状態２３５に沿って移動する。欠陥種２１２、２１５、および２１７のこの移動状態はホッピングとも言う。局限された欠陥状態２３５は、それぞれ同じ平均有効間隔ａ_０２１０を有している。この事例では、平均有効間隔ａ_０２１０は３．２ｎｍより大きい。正電荷２１４をもつ欠陥種２１２は、負電位をもつ電極（この事例では第１の電極２０２）へと動いて、ドープされた境界層２０３内で集塊する。これに対し負電荷２１６をもつ欠陥種２１５および２１７は、正電位をもつ電極（この事例では第２の電極２０１）へと移動し、ドープされた境界層２０４内で集塊する。リーク電流Ｊ_ＴＥＤの、一方の電極からもう一方の電極に達しようとする電荷キャリアは、境界層２０３および２０４によって影響を及ぼされるショットキー障壁φ（ｔ）を克服しなければならない。この障壁は、初期障壁高さφ_０を有し、かつそこに集まっている欠陥種による障壁高さ変化Δφ_ｉを受ける。

図４ｃは、第２の時点ｔ_１の後の第３の時点ｔ_２での半導体部品２００を示している。ここでは、既に多数の異なる欠陥種２１２、２１５、および２１７が、誘電層２３０の境界層２０２および２０３に集まっており、かつそこで障壁高さ変化Δφ_ｉを引き起こした。第３の時点の後の第４の時点ｔ_３では、境界層の一方２０２または２０３でクリティカルな障壁高さφ_ｋｒｉｔに到達する。この場合、図４ｄで認識できるように、誘電層２３０の局所的な誘電破壊２２５が起こる。ｔ_ｋｒｉｔを過ぎた後には、局所的に限定的な面で破損した半導体部品２００が後に残っている。ｔ＞ｔ_ｋｒｉｔで進行していく負荷により、絶えずさらなる局所的な誘電破壊２２５が生じ、これが最終的に半導体部品２００を完全に破損させる。

図５は、３つの誘電層および３つの動作条件に関し、局限された欠陥中心の平均有効間隔ａ_０に依存した故障時間ｔ_ｋｒｉｔの変化を示している。Ｙ軸３００では故障時間ｔ_ｋｒｉｔが指数関数的に、単位：時間（ｈ）で、およびＸ軸では平均有効間隔ａ_０が線形に、単位：ナノメートル（ｎｍ）で示されている。印３３５は、例示的実施形態３に関し、当該のａ_０３．２４ｎｍおよび動作電圧－２０ボルトならびに動作温度１５０℃で確定された故障時間ｔ_ｋｒｉｔ＝４６ｓを表している。印３３６は、例示的実施形態２に関し、当該のａ_０３．４９ｎｍおよび動作電圧－２０ボルトならびに動作温度１５０℃で確定された故障時間ｔ_ｋｒｉｔ＝１９２ｓを表している。印３３７は、例示的実施形態１に関し、当該のａ_０３．６５ｎｍおよび動作電圧－２０ボルトならびに動作温度１５０℃で確定された故障時間ｔ_ｋｒｉｔ＝３０５ｓを表している。

印３３５、３３６、および３３７を繋ぐことで直線３４０が得られ、この直線３４０は、例示的実施形態の相応に異なる熱処理により平均有効間隔ａ_０がどのように変化するかを認識させ、かつより大きな平均有効間隔ａ_０がより大きな故障時間ｔ_ｋｒｉｔを生じさせることも認識させる。

印３４５は、例示的実施形態３に関し、当該のａ_０３．２４ｎｍおよび動作電圧－２．５ボルトならびに動作温度１７５℃で確定された故障時間ｔ_ｋｒｉｔ＝２．９５×１０^４ｓを表している。印３４６は、例示的実施形態２に関し、当該のａ_０３．４９ｎｍおよび動作電圧－２．５ボルトならびに動作温度１７５℃で確定された故障時間ｔ_ｋｒｉｔ＝１．１１×１０^５ｓを表している。印３４７は、例示的実施形態１に関し、当該のａ_０３．６５ｎｍおよび動作電圧－２．５ボルトならびに動作温度１７５℃で確定された故障時間ｔ_ｋｒｉｔ＝３．９９×１０^５ｓを表している。

印３４５、３４６、および３４７は、３３５、３３６、および３３７とは異なる動作条件に基づき、著しく高い故障時間を有している。しかしながらここでも印３４５、３４６、および３４７を繋ぐことで直線３５０が生じ、この直線３５０は、上で既に説明した関連性を証明しており、すなわち存在している動作条件に関係なく、平均有効間隔ａ_０と故障時間ｔ_ｋｒｉｔの関連性が当てはまることを示している。

印３６５は、例示的実施形態３に関し、当該のａ_０３．２４ｎｍおよび動作電圧－１０ボルトならびに動作温度１００℃で確定された故障時間ｔ_ｋｒｉｔ＝５．２５×１０^４ｓを表している。印３６６は、例示的実施形態２に関し、当該のａ_０３．４９ｎｍおよび動作電圧－１０ボルトならびに動作温度１００℃で確定された故障時間ｔ_ｋｒｉｔ＝１．１×１０^５ｓを表している。印３６７は、例示的実施形態１に関し、当該のａ_０３．６５ｎｍおよび動作電圧－１０ボルトならびに動作温度１００℃で確定された故障時間ｔ_ｋｒｉｔ＝２．４２×１０^５ｓを表している。

印３６５、３６６、および３６７は、繋ぐことで直線３７０を生じさせ、この直線３７０は、前述の関連性を改めて証明しており、すなわち存在している動作条件に関係なく、平均有効間隔ａ_０と故障時間ｔ_ｋｒｉｔの関連性が当てはまることを示している。ａ_０＝３．２ｎｍでは、直線３７０に関して１２時間の故障時間が生じている。ＰＺＴアクチュエータの設計に関し、娯楽用電子機器類の製品（例えばマイクロミラー）のための現実に即した要求は、最大電圧１０Ｖおよび最大動作温度１００℃での１２時間超の連続動作である。

試験した例示的実施形態１、２、および３に関しては、それぞれ３つの異なる欠陥種ａ、ｂ、およびｃが識別できており、これらの欠陥種は寄与Σ_ｉΔφ_ｉ ^－を担っている。１つの欠陥種ａは、当該の電荷が１ｅおよび当該の真の活性化エネルギーが０．９２ｅＶである。この欠陥種は、本明細書の例示的実施形態では、誘電層の内部の水素またはＯＨ基と結びつけられ得る。もう１つの欠陥種ｂは、当該の電荷が３ｅおよび当該の真の活性化エネルギーが０．９５ｅＶである。この欠陥種は、本明細書の例示的実施形態では、誘電層の内部の鉛および／またはチタンと結びつけられ得る。欠陥種ｃは、当該の電荷が４ｅおよび真の活性化エネルギーが０．８５５ｅＶである。この欠陥種は、本明細書の例示的実施形態では、誘電層の内部の鉛、チタン、および／またはジルコンと結びつけられ得る。

試験した例示的実施形態１、２、および３に関しては、さらにそれぞれ３つの異なる欠陥種ｄ、ｅ、およびｆが識別できており、これらの欠陥種は寄与Σ_ｉΔφ_ｉ ^＋を担っている。１つの欠陥種ｄは、電荷が１ｅおよび当該の真の活性化エネルギーが０．８ｅＶ未満である。この欠陥種は、本明細書の例示的実施形態では、誘電層の内部の水素と結びつけられ得る。もう１つの欠陥種ｅは、当該の電荷が２ｅおよび当該の真の活性化エネルギーが１．０４ｅＶである。この欠陥種は、本明細書の例示的実施形態では、誘電層の内部の酸素または鉛と結びつけられ得る。欠陥種ｅは、当該の電荷が２ｅおよび真の活性化エネルギーが１．２２ｅＶである。この欠陥種は、本明細書の例示的実施形態では、誘電層の内部の鉛と結びつけられ得る。

図６ａは、以下に例示的実施形態４と言う半導体部品の誘電層としてのＰｂ_１．３（Ｚｒ_０．５２Ｔｉ_０．４８）Ｏ_３Ｎｉ_{０．００５}のリーク電流測定の推移４０４、４０６、および４０８を示している。例示的実施形態４の製造は、例示的実施形態１に倣って行われたが、ただしターゲット組成Ｐｂ_１．３（Ｚｒ_０．５２Ｔｉ_０．４８）Ｏ_３Ｎｉ_{０．００５}の誘電層が堆積された。

図６ａに示したリーク電流の推移は、異なる動作電圧および１５０℃の一定の動作温度で測定された。この場合、Ｘ軸４０２では時間が対数で、単位：秒で、およびＹ軸４００ではリーク電流が対数で、単位：アンペアで示されている。リーク電流推移４０８は動作電圧５ボルトで、推移４０６は動作電圧１０ボルトで、および推移４０４は動作電圧１５ボルトで測定された。測定は、誘電層のそれぞれの誘電破壊４１０、４１２、および４１４まで実施された。適用された熱電子放出拡散理論および移動可能な欠陥によって経時的に変化する有効障壁高さと、測定曲線とが良く一致していることが、測定された電流推移４０４、４０６、および４０８と、帰属のモデル曲線４２２、４３０、および４３８との比較によって認識できる。

リーク電流推移４０８において印のついた点４３２、４３４、および４３６は、例示的実施形態１～３に関して図１ａおよび図１ｂで説明した方法に倣って確定された、この推移の特徴的な時定数τ_ｇ、τ_ｈ、およびτ_ｊである。これに相応してリーク電流推移４０６において印のついた点４２４、４２６、および４２８は、この推移の確定された特徴的な時定数τ_ｇ、τ_ｈ、およびτ_ｊである。さらにリーク電流推移４０４において印のついた点４１６、４１８、および４２０は、この推移の確定された特徴的な時定数τ_ｇ、τ_ｈ、およびτ_ｊである。当該の測定では、各特徴的な時定数τ_ｇ、τ_ｈ、およびτ_ｊが、誘電層中に存在している欠陥種ｇ、ｈ、およびｊのそれぞれ１つに割り当てられている。

図６ｂは、電場に依存した存在している欠陥種の秒で割った時定数τ_ｉの対数の推移を示している。この場合、Ｘ軸４５１では電場が単位：ボルト／メートルで、およびＹ軸４５０では特徴的な時定数τ_ｉの自然対数が無単位で示されている。この場合、Ｘ軸切片４５５は、動作電圧５ボルトで誘電層に印加された電場を表している。これに相応してこの軸切片４５５を通る垂直線上では、図６ａから識別されるリーク電流推移４０８の特徴的な時定数４３２、４３４、および４３６が、それぞれの測定データの分散幅４８１、４８４、および５０８と共に見つけられる。Ｘ軸切片４６０は、動作電圧１０ボルトで誘電層に印加された電場を表している。これに相応してこの軸切片４６０を通る垂直線上では、図６ａから識別されるリーク電流推移４０６の特徴的な時定数４２４、４２６、および４２８が、それぞれの測定データの分散幅４８８、４９８、および５１２と共に見つけられる。Ｘ軸切片４６５は、動作電圧１５ボルトで誘電層に印加された電場を表している。これに相応してこの軸切片４６５を通る垂直線では、図６ａから識別されるリーク電流推移４０４の特徴的な時定数４１６、４１８、および４２０が、それぞれの測定データの分散幅４９２、４８２、および５１６と共に見つけられる。

式（１０．３）に相応して、欠陥種ｇ、ｈ、およびｊに関し、勾配ｍ_ｇ、ｍ_ｈ、およびｍ_ｊの直線４８０、４９４、および５０４が生じ、これらの直線は、一定のａ_０＝３．１ｎｍに対し、整数の欠陥電荷Ｎ_ｑ，ｇ＝２、Ｎ_ｑ，ｈ＝３、およびＮ_ｑ，ｊ＝４を生じさせる。直線４８０、４９４、および５０４は、ａ_０に依存する定数Ｋ_ｇ、Ｋ_ｈ、およびＫ_ｊにより、Ｙ軸に沿ってずれている。

Claims (7)

1. － 少なくとも１つの誘電層（２３０）と、
   － 少なくとも１つの第１（２０２）および第２の電極（２０１）と
   を含む半導体部品（２００）であって、
   少なくとも２つの互いに異なる欠陥種（２１２、２１５、２１７）が前記誘電層（２３０）中に存在しており、前記少なくとも２つの異なる欠陥種（２１２、２１５、２１７）が、前記第１（２０２）と第２の電極（２０１）との間に印加される動作電圧および存在している動作温度に依存して、それぞれ平均有効間隔ａ_０（２１０）をあけて局限された欠陥状態（２３５）に沿って、前記両方の電極（２０１、２０２）の一方の方向に移動し、この場合、ａ_０（２１０）＞３．２ｎｍが当てはまる半導体部品（２００）。
2. ａ_０（２１０）＞３．２４ｎｍが当てはまることを特徴とする請求項１に記載の半導体部品（２００）。
3. 少なくとも３つの互いに異なる欠陥種（２１２、２１５、２１７）が前記誘電層（２３０）中に存在していることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体部品（２００）。
4. 前記誘電層（２３０）が、多結晶質で酸化物のｈｉｇｈ－κ誘電体として、とりわけＰＺＴ層またはＫＮＮ層として形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体部品（２００）。
5. 前記誘電層（２３０）が、スパッタリングされたＰＺＴ層として形成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体部品（２００）。
6. 前記スパッタリングされたＰＺＴ層が、５００℃未満の堆積温度を有することを特徴とする請求項５に記載の半導体部品（２００）。
7. 前記スパッタリングされたＰＺＴ層が、Ｐｂ_１．３（Ｚｒ_０．５２Ｔｉ_０．４８）Ｏ_３の組成を有することを特徴とする請求項５または６に記載の半導体部品（２００）。
   

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