JP3021165B2 - キャパシタ - Google Patents
キャパシタInfo
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- JP3021165B2 JP3021165B2 JP4036026A JP3602692A JP3021165B2 JP 3021165 B2 JP3021165 B2 JP 3021165B2 JP 4036026 A JP4036026 A JP 4036026A JP 3602692 A JP3602692 A JP 3602692A JP 3021165 B2 JP3021165 B2 JP 3021165B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、キャパシタに関し、
より詳しくは、半導体分野で用いられるキャパシタに関
する。
より詳しくは、半導体分野で用いられるキャパシタに関
する。
【０００２】
【従来の技術】最近、この種のキャパシタとして、図１
に示すように、Ｐtからなる電極２に対して、ＰＺＴ(Ｐ
bＺrxＴi1-xＯ3),ＰＬＺＴ((Ｐb1-xＬax)(ＺryＴi1-y)
1-x/4Ｏ3)など、Ｐbを組成に含むペロブスカイト型強誘
電体膜３を被着したものが検討されている(実際には、
この上にさらに電極が設けられる)。上記Ｐt電極２は、
Ｓi系電極(ポリシリコンなど)と異なり、強誘電体膜３
との界面にＳiＯ2を生じて実効的な誘電率を低下させる
ようなことがなく、また、上記ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３
は、比誘電率εrが３００〜５０００と大きいので、Ｓi
系絶縁膜(ＳiＯ2膜など)に比して単位面積当たりの静電
容量を増大することができる。
に示すように、Ｐtからなる電極２に対して、ＰＺＴ(Ｐ
bＺrxＴi1-xＯ3),ＰＬＺＴ((Ｐb1-xＬax)(ＺryＴi1-y)
1-x/4Ｏ3)など、Ｐbを組成に含むペロブスカイト型強誘
電体膜３を被着したものが検討されている(実際には、
この上にさらに電極が設けられる)。上記Ｐt電極２は、
Ｓi系電極(ポリシリコンなど)と異なり、強誘電体膜３
との界面にＳiＯ2を生じて実効的な誘電率を低下させる
ようなことがなく、また、上記ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３
は、比誘電率εrが３００〜５０００と大きいので、Ｓi
系絶縁膜(ＳiＯ2膜など)に比して単位面積当たりの静電
容量を増大することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体分野
では、キャパシタはＳi系材料(Ｓi,ＳiＯ2など)１の上
に設けられることが多い。このような場合、上記キャパ
シタは、図２に示すように、所定の熱処理(温度５５０
〜６５０℃,３０分間)後にＰt電極２がＳi系材料１と反
応して変質したり、Ｓi系材料１との密着性が悪く剥が
れたりするという問題がある。また、酸素雰囲気中で
は、Ｐt電極２が不安定となり、ＰtがＰＺＴ膜,ＰＬＺ
Ｔ膜３側へ拡散するという問題がある。さらに、Ｐt電
極２がＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３中の酸素と反応して、膜
３の電極側界面に酸素が欠乏した領域を形成するという
問題がある。このような領域(n型)は、空間電荷を生じ
て異常電界を発生し、実効的な飽和分極値,残留分極値
および誘電率を低下させる。
では、キャパシタはＳi系材料(Ｓi,ＳiＯ2など)１の上
に設けられることが多い。このような場合、上記キャパ
シタは、図２に示すように、所定の熱処理(温度５５０
〜６５０℃,３０分間)後にＰt電極２がＳi系材料１と反
応して変質したり、Ｓi系材料１との密着性が悪く剥が
れたりするという問題がある。また、酸素雰囲気中で
は、Ｐt電極２が不安定となり、ＰtがＰＺＴ膜,ＰＬＺ
Ｔ膜３側へ拡散するという問題がある。さらに、Ｐt電
極２がＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３中の酸素と反応して、膜
３の電極側界面に酸素が欠乏した領域を形成するという
問題がある。このような領域(n型)は、空間電荷を生じ
て異常電界を発生し、実効的な飽和分極値,残留分極値
および誘電率を低下させる。
【０００４】そこで、この発明の目的は、電極とＰbを
組成に含むペロブスカイト型強誘電体膜とで構成される
キャパシタであって、電極とＳi系材料とが反応せず、
かつ、密着性が良く、しかも、上記強誘電体膜の組成を
化学量論的組成比に保って良好な特性を示すことができ
るキャパシタを提供することにある。
組成に含むペロブスカイト型強誘電体膜とで構成される
キャパシタであって、電極とＳi系材料とが反応せず、
かつ、密着性が良く、しかも、上記強誘電体膜の組成を
化学量論的組成比に保って良好な特性を示すことができ
るキャパシタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のキャパシタは、導電性を有するぺロブス
カイト型酸化物の下部電極と、該下部電極に直接接して
形成され、Ｐｂを組成に含むぺロブスカイト型強誘電体
膜とを有することを特徴としている。
め、この発明のキャパシタは、導電性を有するぺロブス
カイト型酸化物の下部電極と、該下部電極に直接接して
形成され、Ｐｂを組成に含むぺロブスカイト型強誘電体
膜とを有することを特徴としている。
【０００６】
【実施例】以下、この発明のキャパシタを実施例により
詳細に説明する。なお、簡単のため、既に示した図１を
用いて説明する。
詳細に説明する。なお、簡単のため、既に示した図１を
用いて説明する。
【０００７】このキャパシタは、本発明者による次の実
験により創出されたものである。本発明者は、実際に、
Ｓi系材料１上に、スパッタリング法により、電極２
と、Ｐbを組成に含むペロブスカイト型強誘電体膜３と
を設けてキャパシタを構成した。上記電極２の材料とし
て、導電性を有するペロブスカイト型酸化物、すなわ
ち、ＬaＴiＯ3,ＣaＶＯ3,ＳrＶＯ3,Ｌa1-xＳrＶＯ3(x≧
０.２３),ＣaＣrＯ3,ＳrＣrＯ3,Ｌa1-xＳrxＭnＯ3(０.
２＜x＜０.４),ＣaＦeＯ3,ＳrＦeＯ3,ＳrＣoＯ3,ＬaＣo
Ｏ3,ＬaＮiＯ3,ＬaＣuＯ3,ＣaＲuＯ3,ＳrＲuＯ3,ＳrＩr
Ｏ3,ＬuＮiＯ3,ＢaＰbＯ3,ＢaＰb1-xＢixＯ3（０＜ｘ＜
１）,Ｎd1-xＳrＣoＯ3,ＲeＯ3を個々に採用した。強誘
電体膜３は、ＰＺＴ(ＰbＺrxＴi1-xＯ3)膜またはＰＬＺ
Ｔ((Ｐb1-xＬax)(ＺryＴi1-y)1-x/4Ｏ3)膜)を採用し
た。なお、電極２のスパッタリング条件はＡr:Ｏ2＝８:
２、圧力１０〜２０mmＴorrとし、膜厚は３０００Åと
した。また、ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３のスパッタリング
条件は、Ａr:Ｏ2＝８:２、圧力１０〜１００mmＴorrと
し、膜厚は３０００〜５０００Åとした。
験により創出されたものである。本発明者は、実際に、
Ｓi系材料１上に、スパッタリング法により、電極２
と、Ｐbを組成に含むペロブスカイト型強誘電体膜３と
を設けてキャパシタを構成した。上記電極２の材料とし
て、導電性を有するペロブスカイト型酸化物、すなわ
ち、ＬaＴiＯ3,ＣaＶＯ3,ＳrＶＯ3,Ｌa1-xＳrＶＯ3(x≧
０.２３),ＣaＣrＯ3,ＳrＣrＯ3,Ｌa1-xＳrxＭnＯ3(０.
２＜x＜０.４),ＣaＦeＯ3,ＳrＦeＯ3,ＳrＣoＯ3,ＬaＣo
Ｏ3,ＬaＮiＯ3,ＬaＣuＯ3,ＣaＲuＯ3,ＳrＲuＯ3,ＳrＩr
Ｏ3,ＬuＮiＯ3,ＢaＰbＯ3,ＢaＰb1-xＢixＯ3（０＜ｘ＜
１）,Ｎd1-xＳrＣoＯ3,ＲeＯ3を個々に採用した。強誘
電体膜３は、ＰＺＴ(ＰbＺrxＴi1-xＯ3)膜またはＰＬＺ
Ｔ((Ｐb1-xＬax)(ＺryＴi1-y)1-x/4Ｏ3)膜)を採用し
た。なお、電極２のスパッタリング条件はＡr:Ｏ2＝８:
２、圧力１０〜２０mmＴorrとし、膜厚は３０００Åと
した。また、ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３のスパッタリング
条件は、Ａr:Ｏ2＝８:２、圧力１０〜１００mmＴorrと
し、膜厚は３０００〜５０００Åとした。
【０００８】所定の熱処理(温度５５０〜６５０℃,３０
分間)の後、劈開によって断面を観察したところ、電極
２とＳi系材料１とが反応しておらず、しかも、密着性
が良く剥がれていないことを確認した。また、上記ペロ
ブスカイト型酸化物からなる電極２は、酸素雰囲気中で
も安定であり、ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３中に拡散するこ
とがない。さらに、電極２が酸化物であることから、膜
３中の酸素が電極に取り込まれることがない。したがっ
て、ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３の組成を化学量論的組成比
に保つことができ、良好な特性を示すことができる。
分間)の後、劈開によって断面を観察したところ、電極
２とＳi系材料１とが反応しておらず、しかも、密着性
が良く剥がれていないことを確認した。また、上記ペロ
ブスカイト型酸化物からなる電極２は、酸素雰囲気中で
も安定であり、ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３中に拡散するこ
とがない。さらに、電極２が酸化物であることから、膜
３中の酸素が電極に取り込まれることがない。したがっ
て、ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３の組成を化学量論的組成比
に保つことができ、良好な特性を示すことができる。
【０００９】上記電極２の材料として採用した各種のペ
ロブスカイト型酸化物うち、ＢaＰbＯ3,ＢaＰb1-xＢix
Ｏ3は、ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３の化学量論的組成比を保
つために特に有効である。一般に、ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ
膜３を電極２上に成長するとき、成長初期に膜３の構成
元素であるＰbが他の構成元素よりも電極面に付着しに
くいため、膜３の電極側界面にＰbプアな層が形成され
る。このＰbプアな層はキャパシタの特性を著しく悪化
させる(ＰＺＴ,ＰＬＺＴを薄膜化したとき特に顕著であ
る)。しかしながら、電極２の材料としてＢaＰbＯ3また
はＢaＰb1-xＢixＯ3（０＜ｘ＜１）を用いた場合、電極
側にＰbを含んでいるので、ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３の初
期成長が化学量論的組成比通りに円滑に行なわれる。し
たがって、上記Ｐbプアな層が形成されるのを避けるこ
とができる。
ロブスカイト型酸化物うち、ＢaＰbＯ3,ＢaＰb1-xＢix
Ｏ3は、ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３の化学量論的組成比を保
つために特に有効である。一般に、ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ
膜３を電極２上に成長するとき、成長初期に膜３の構成
元素であるＰbが他の構成元素よりも電極面に付着しに
くいため、膜３の電極側界面にＰbプアな層が形成され
る。このＰbプアな層はキャパシタの特性を著しく悪化
させる(ＰＺＴ,ＰＬＺＴを薄膜化したとき特に顕著であ
る)。しかしながら、電極２の材料としてＢaＰbＯ3また
はＢaＰb1-xＢixＯ3（０＜ｘ＜１）を用いた場合、電極
側にＰbを含んでいるので、ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３の初
期成長が化学量論的組成比通りに円滑に行なわれる。し
たがって、上記Ｐbプアな層が形成されるのを避けるこ
とができる。
【００１０】なお、上記ペロブスカイト型酸化物からな
る電極２に代えて、ＲuＯ2からなる電極を用いた場合も
同様に良好な結果を得ることができた。すなわち、電極
とＳi系材料とが反応せず、かつ、密着性が良く、しか
も、上記ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３の組成を化学量論的組
成比に保つことができた。
る電極２に代えて、ＲuＯ2からなる電極を用いた場合も
同様に良好な結果を得ることができた。すなわち、電極
とＳi系材料とが反応せず、かつ、密着性が良く、しか
も、上記ＰＺＴ膜,ＰＬＺＴ膜３の組成を化学量論的組
成比に保つことができた。
【００１１】
【発明の効果】 以上より明らかなように、この発明の
キャパシタは、導電性を有するぺロブスカイト型酸化物
の下部電極と、該下部電極に直接接して形成され、Ｐｂ
を組成に含むぺロブスカイト型強誘電体膜とを有してい
るので、電極とＳｉ系材料との反応を防ぎ、かつ、密着
性を高めることができる。しかも、電極側にＰｂを含ん
でいるので、上記強誘電体膜の初期成長を化学量論的組
成比通りに円滑に行なうことができ、上記強誘電体膜の
組成を化学量論的組成比に保つことができる。したがっ
て、良好な特性を示すことができる。
キャパシタは、導電性を有するぺロブスカイト型酸化物
の下部電極と、該下部電極に直接接して形成され、Ｐｂ
を組成に含むぺロブスカイト型強誘電体膜とを有してい
るので、電極とＳｉ系材料との反応を防ぎ、かつ、密着
性を高めることができる。しかも、電極側にＰｂを含ん
でいるので、上記強誘電体膜の初期成長を化学量論的組
成比通りに円滑に行なうことができ、上記強誘電体膜の
組成を化学量論的組成比に保つことができる。したがっ
て、良好な特性を示すことができる。
【図１】 この発明の一実施例のキャパシタおよび従来
のキャパシタの要部を示す断面図である。
のキャパシタの要部を示す断面図である。
【図２】 従来のキャパシタの熱処理後の状態を示す図
である。
である。
１ Ｓi系材料 ２ 電極 ３ ＰＺＴ膜またはＰＬＺＴ膜
Claims (2)
- 【請求項１】 導電性を有するぺロブスカイト型酸化物
の下部電極と、該下部電極に直接接して形成され、Ｐｂ
を組成に含むぺロブスカイト型強誘電体膜とを有するこ
とを特徴とするキャパシタ。 - 【請求項２】 上記下部電極がＳｒＲｕＯ 3 であること
を特徴とする、請求項１に記載のキャパシタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4036026A JP3021165B2 (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | キャパシタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4036026A JP3021165B2 (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | キャパシタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234809A JPH05234809A (ja) | 1993-09-10 |
| JP3021165B2 true JP3021165B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=12458216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4036026A Expired - Fee Related JP3021165B2 (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | キャパシタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3021165B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69331538T2 (de) * | 1992-12-01 | 2002-08-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Dünnschicht |
| SI9800124B (sl) * | 1998-04-24 | 2007-04-30 | Institut "Jozef Stefan" | Feroelektricne debeloplastne strukture na osnovi svincevih perovskitov in postopek njihove izdelave |
-
1992
- 1992-02-24 JP JP4036026A patent/JP3021165B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05234809A (ja) | 1993-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080114 Year of fee payment: 8 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |