JP3496528B2 - Ferroelectric memory and method of manufacturing the same - Google Patents

Ferroelectric memory and method of manufacturing the same

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は不揮発性半導体装置
に好適な強誘電体メモリ及びその製造方法に関し、特
に、リーク電流が低く疲労特性が向上した強誘電体メモ
及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric memory suitable for a non-volatile semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a ferroelectric memory having a low leak current and improved fatigue characteristics and a manufacturing method thereof .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、強誘電体メモリ(FRAM(Ferr
oelectric Random Access Memory))中に強誘電体
膜に使用される強誘電体材料として鉛系酸化物強誘電体
材料及びビスマス層状構造強誘電体材料が使用されてい
る。前者の鉛系酸化物強誘電体材料の例としては、ペブ
ロスカイト型結晶構造を有するPZT(Pb(Zr、T
i)O3)系強誘電体材料が挙げられる。このPZT系
強誘電体材料は、自発分極は大きいが疲労特性が低いと
いう性質を有する。また、PZT系強誘電体材料にL
a、Nb又はBi等の陽イオンを添加すると、自発分極
及び比誘電率が変化すると共に、リーク電流が低減され
るという効果が得られることが公知である。一方、後者
のビスマス層状構造強誘電体材料の例としては、SBT
(SrBi2TaO9)が挙げられる。SBTは、疲労特
性は良好であるが自発分極は小さいという性質を有す
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a ferroelectric memory (FRAM (Ferr
The lead-based oxide ferroelectric material and the bismuth layered structure ferroelectric material are used as the ferroelectric material used in the ferroelectric film in the electrical electric random access memory). As an example of the former lead-based oxide ferroelectric material, PZT (Pb (Zr, T
i) O 3 ) based ferroelectric materials may be mentioned. This PZT-based ferroelectric material has a property of large spontaneous polarization but low fatigue characteristics. In addition, PZT-based ferroelectric materials have L
It is known that the addition of a cation such as a, Nb or Bi changes the spontaneous polarization and the relative permittivity, and has the effect of reducing the leak current. On the other hand, an example of the latter bismuth layered structure ferroelectric material is SBT.
(SrBi 2 TaO 9 ). SBT has a property that fatigue characteristics are good but spontaneous polarization is small.

【0003】強誘電体材料の疲労特性は、分極反転を多
数繰り返したときの自発分極の劣化を示すものである。
The fatigue property of a ferroelectric material shows deterioration of spontaneous polarization when a large number of polarization inversions are repeated.

【0004】近時、PZT系強誘電体材料からなる絶縁
膜をキャパシタ絶縁膜として使用したときのキャパシタ
電極の改良により疲労を軽減する方法が検討されてい
る。一般的にキャパシタ電極にはPt電極又はTi電極
等が使用されるが、RuOx電極及びIrO2電極がPZ
T系強誘電体膜の疲労特性を改善することができるとい
う点で注目されている。
Recently, a method of reducing fatigue by improving a capacitor electrode when an insulating film made of a PZT type ferroelectric material is used as a capacitor insulating film has been studied. Generally, a Pt electrode or a Ti electrode is used as the capacitor electrode, but the RuO x electrode and the IrO 2 electrode are PZ electrodes.
Attention has been paid to the fact that the fatigue characteristics of the T-based ferroelectric film can be improved.

【0005】また、PZT系強誘電体材料からなる絶縁
膜をキャパシタ絶縁膜として使用したときのキャパシタ
絶縁膜の改良により疲労を軽減する方法が検討されてい
る。例えば、PZT系強誘電体材料にLiを添加してP
ZT系強誘電体膜の疲労特性を改善したものが提案され
ている。
Further, a method of reducing fatigue by improving a capacitor insulating film when an insulating film made of a PZT type ferroelectric material is used as a capacitor insulating film is being studied. For example, by adding Li to a PZT type ferroelectric material, P
A ZT-based ferroelectric film having improved fatigue characteristics has been proposed.

【0006】さらには、PZT系強誘電体材料からなる
絶縁膜をキャパシタ絶縁膜として使用したときにキャパ
シタ電極とキャパシタ絶縁膜の間にバッファ層を設ける
ことによりリーク電流を小さくするとともに耐疲労特性
を改善する方法が検討されている。例えば、バッファ層
としてPbTiO3又は(Ba、Sr)TiO3等が用い
られており、リーク電流の発生及び耐疲労特性が改善さ
れている。
Further, when an insulating film made of a PZT type ferroelectric material is used as a capacitor insulating film, a leak current is reduced and a fatigue resistance characteristic is provided by providing a buffer layer between the capacitor electrode and the capacitor insulating film. Ways to improve are being studied. For example, PbTiO 3 or (Ba, Sr) TiO 3 is used as the buffer layer, and the generation of leak current and fatigue resistance are improved.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
強誘電体メモリでは、粒界からのリーク電流が大きく、
疲労特性を著しく向上させることができないという問題
点がある。また、アニール温度を高くしなければ強誘電
体メモリを作成することができないために他の材料にも
影響を与えるという問題点もある。
However, in the above-mentioned ferroelectric memory, the leakage current from the grain boundary is large,
There is a problem that the fatigue characteristics cannot be significantly improved. There is also a problem that other materials are affected because a ferroelectric memory cannot be produced unless the annealing temperature is raised.

【0008】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、アニール温度を下げて結晶粒径を小さくす
ることによりリーク電流を小さくすると共に、耐疲労特
性を向上させることができる強誘電体メモリ及びその製
造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to reduce leakage current and improve fatigue resistance by decreasing the annealing temperature to reduce the crystal grain size. Body memory and its manufacture
The purpose is to provide a manufacturing method .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る強誘電体メ
モリは、Liを添加したPb(Zr、Ti)O3層から
なるキャパシタ絶縁層と、このPb(Zr、Ti)O3
層の上面及び下面の少なくともいずれか一方の上に積層
されたPbTiO3層からなるバッファ層とを有し、前
記PbTiO 3 層は、Liを添加したものであり、前記
バッファ層及びキャパシタ絶縁層は結晶化していること
を特徴とする。
The ferroelectric memory according to the present invention SUMMARY OF THE INVENTION comprises a Pb (Zr, Ti) made of O 3 layer capacitor insulating layer with added Li, the Pb (Zr, Ti) O 3
It has a buffer layer made of PbTiO 3 layers laminated on at least one top of the other upper and lower surfaces of the layer, prior to
The PbTiO 3 layer is one in which Li is added, and
The buffer layer and the capacitor insulating layer are characterized by being crystallized .

【0010】本発明に係る強誘電体メモリの製造方法
は、基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、第1及び第
2の導電膜を形成する工程と、キャパシタ絶縁層用のゾ
ルゲル液を用意する工程と、バッファ層用のゾルゲル液
を用意する工程と、前記バッファ層用のゾルゲル液をス
ピンコートした後プリベークする工程と、前記キャパシ
タ絶縁層用のゾルゲル液をスピンコートした後、プリベ
ーク及びアニールを行い、結晶化したバッファ層及びキ
ャパシタ絶縁層を形成する工程と、上部電極を形成する
工程とを有することを特徴とする。
Method for manufacturing a ferroelectric memory according to the present invention
Is a process of forming an interlayer insulating film on the substrate,
2 step of forming the conductive film, and a step for forming the capacitor insulating layer.
Process for preparing Rugel liquid and sol-gel liquid for buffer layer
And the sol-gel solution for the buffer layer.
Pre-baking after pin coating, and
After spin coating the sol-gel solution for the insulating layer,
And anneal to form a crystallized buffer layer and key.
Forming a capacitor insulating layer and forming an upper electrode
And a process.

【0011】 本発明に係る強誘電体メモリの製造方法
は、基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、第1及び第
2の導電膜を形成する工程と、Liを添加したPb(Z
r、Ti)O 3 層からなるキャパシタ絶縁層用のゾルゲ
ル液を用意する工程と、Liを添加したPbTiO 3
からなるバッファ層用のゾルゲル液を用意する工程と、
前記バッファ層用のゾルゲル液をスピンコートした後プ
リベークする工程と、前記キャパシタ絶縁層用のゾルゲ
ル液をスピンコートした後、プリベーク及びアニールを
行い、結晶化したバッファ層及びキャパシタ絶縁層を形
成する工程と、上部電極を形成する工程とを有すること
を特徴とする。
A method of manufacturing a ferroelectric memory according to the present invention includes a step of forming an interlayer insulating film on a substrate, a step of forming first and second conductive films, and a Pb (Z) layer containing Li.
r, Ti) a step of preparing a sol-gel solution for a capacitor insulating layer composed of an O 3 layer , and a PbTiO 3 layer added with Li
A step of preparing a sol-gel solution for a buffer layer consisting of
Pre-baking after spin-coating the sol-gel solution for the buffer layer, and spin-coating the sol-gel solution for the capacitor insulating layer, followed by pre-baking and annealing to form a crystallized buffer layer and capacitor insulating layer And a step of forming an upper electrode.

【0012】更に、前記バッファ層は、PbαTiO3
にLiを添加した組成を有し、αの値は0.8乃至1.
2であることが好ましい。この場合、前記Liの含有量
はPbαTiO3の含有量に対して20モル%以下であ
ることが好ましい。
Further, the buffer layer is made of Pb α TiO 3
And a value of α is 0.8 to 1.
It is preferably 2. In this case, the Li content is preferably 20 mol% or less with respect to the Pb α TiO 3 content.

【0013】更にまた、前記キャパシタ絶縁層の膜厚が
50乃至500nmであること及び前記バッファ層の膜
厚が0.5乃至30nmであることが好ましい。
Furthermore, it is preferable that the thickness of the capacitor insulating layer is 50 to 500 nm and the thickness of the buffer layer is 0.5 to 30 nm.

【0014】本発明においては、キャパシタ絶縁層を構
成するPb(Zr、Ti)O3層にLiを添加したの
で、そのアニール温度を低くすることができ、また、疲
労特性も向上させることができる。
In the present invention, since Li is added to the Pb (Zr, Ti) O 3 layer constituting the capacitor insulating layer, the annealing temperature can be lowered and the fatigue characteristics can be improved. .

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
べく、鋭意実験研究を重ねた結果、PbxZr(1-y)Ti
y(以下、PZTともいう。)及びLiを含有する組成
を有するPZT強誘電体材料の上下いずれか一方に
αTiO3(以下、PTOともいう。)Liを添加
した組成を有するバッファ層を設けることにより、リー
ク電流を低くでき、耐疲労特性が向上させることができ
ることを見出した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The inventors of the present invention have conducted extensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, Pb x Zr (1-y) Ti
y (hereinafter, also referred to as PZT) and PZT ferroelectric material having a composition containing Li , P
b alpha TiO 3 (hereinafter also referred to as PTO.) in by providing a buffer layer having a composition prepared by adding Li, the leakage current can be lowered, fatigue resistance has been found that it is possible to improve.

【0016】以下、添付の図面を参照して本発明を具体
化した実施例について説明する。図1(a)乃至(d)
は、本実施例に係る強誘電体メモリを示す断面図であ
る。
Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 (a) to 1 (d)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a ferroelectric memory according to this example.

【0017】図1(a)に示す実施例においては、シリ
コン基板1上にSiO2膜からなる層間絶縁層2が設け
られ、その上にTi膜からなる第1導電膜3、Pt膜か
らなる第2導電膜4が形成されている。更に、第2導電
膜4の上に、PbZr0.52Ti0.48にLiを1%添加し
た組成のキャパシタ絶縁層6a、PbTiLi0.0053
からなるバッファ層5a及びPt膜からなる上部導電膜
7が順次形成されて強誘電体メモリは構成されている。
In the embodiment shown in FIG. 1A, an interlayer insulating layer 2 made of a SiO 2 film is provided on a silicon substrate 1, and a first conductive film 3 made of a Ti film and a Pt film are formed thereon. The second conductive film 4 is formed. Further, on the second conductive film 4, a capacitor insulating layer 6a having a composition in which 1% of Li is added to PbZr 0.52 Ti 0.48 , PbTiLi 0.005 O 3
A ferroelectric memory is formed by sequentially forming a buffer layer 5a made of Pt and an upper conductive film 7 made of Pt film.

【0018】図1(b)に示す実施例においては、シリ
コン基板1上にSiO2膜からなる層間絶縁層2が設け
られ、その上にTi膜からなる第1導電膜3、Pt膜か
らなる第2導電膜4が形成されている。更に、第2導電
膜4の上に、PbTiLi0. 0053からなるバッファ層
5a、PbZr0.52Ti0.48にLiを1%添加した組成
のキャパシタ絶縁層6a及びPt膜からなる上部導電膜
7が順次形成されて強誘電体メモリは構成されている。
In the embodiment shown in FIG. 1B, an interlayer insulating layer 2 made of a SiO 2 film is provided on a silicon substrate 1, and a first conductive film 3 made of a Ti film and a Pt film are provided thereon. The second conductive film 4 is formed. Further, on the second conductive film 4, a buffer layer 5a made of PbTiLi 0. 005 O 3, an upper conductive film 7 consisting of a capacitor insulating layer 6a and the Pt film having a composition by adding Li 1% to PbZr 0.52 Ti 0.48 is The ferroelectric memory is formed by being sequentially formed.

【0019】図1(c)に示す実施例においては、シリ
コン基板1上にSiO2膜からなる層間絶縁層2が設け
られ、その上にTi膜からなる第1導電膜3、Pt膜か
らなる第2導電膜4が形成されている。更に、第2導電
膜4の上に、PbTiLi0. 0053からなるバッファ層
5a、PbZr0.52Ti0.48にLiを1%添加した組成
のキャパシタ絶縁層6a、PbTiLi0.0053からな
るバッファ層5a及びPt膜からなる上部導電膜7が順
次形成されて強誘電体メモリは構成されている。
In the embodiment shown in FIG. 1C, an interlayer insulating layer 2 made of a SiO 2 film is provided on a silicon substrate 1, and a first conductive film 3 made of a Ti film and a Pt film are provided thereon. The second conductive film 4 is formed. Further, on the second conductive film 4, PbTiLi 0. 005 consists O 3 buffer layer 5a, a composition obtained by adding Li 1% to PbZr 0.52 Ti 0.48 capacitor insulating layer 6a, a buffer layer 5a made of PbTiLi 0.005 O 3 And the upper conductive film 7 made of a Pt film are sequentially formed to form the ferroelectric memory.

【0020】図1(d)に示す実施例においては、シリ
コン基板1上にSiO2膜からなる層間絶縁層2が設け
られ、その上にTi膜からなる第1導電膜3、Pt膜か
らなる第2導電膜4が形成されている。更に、第2導電
膜4の上に、PbTiO3からなるバッファ層5b、P
bZr0.52Ti0.48にLiを1%添加した組成のキャパ
シタ絶縁層6a、PbTiO3からなるバッファ層5b
及びPt膜からなる上部導電膜7が順次形成されて強誘
電体メモリは構成されている。
In the embodiment shown in FIG. 1D, an interlayer insulating layer 2 made of a SiO 2 film is provided on a silicon substrate 1, and a first conductive film 3 made of a Ti film and a Pt film are formed thereon. The second conductive film 4 is formed. Further, on the second conductive film 4, the buffer layers 5b and P made of PbTiO 3 are formed.
bZr 0.52 Ti 0.48 , a capacitor insulating layer 6a having a composition in which 1% of Li is added, and a buffer layer 5b made of PbTiO 3
And the upper conductive film 7 made of a Pt film are sequentially formed to form the ferroelectric memory.

【0021】これらの実施例においては、Liを添加し
た組成を有するPZT強誘電体材料からなるキャパシタ
絶縁層の上下いずれか一方にPbαTiO3(以下、P
TOともいう。)、好ましくはPTOにLiを添加した
組成を有するバッファ層を設けているので、リーク電流
を低くでき、耐疲労特性が向上させることができる。
In these examples, Pb α TiO 3 (hereinafter, P
Also called TO. ), Preferably, since the buffer layer having the composition in which Li is added to PTO is provided, the leak current can be reduced and the fatigue resistance can be improved.

【0022】次に、上述のような組成を有するキャパシ
タ絶縁層及びバッファ層を備えた本発明に係る強誘電体
メモリの製造する方法について説明する。図2(a)乃
至(d)は本発明の実施例に係る強誘電体メモリを製造
する方法を工程順に示す断面図である。
Next, a method for manufacturing the ferroelectric memory according to the present invention, which includes the capacitor insulating layer and the buffer layer having the above composition, will be described. 2A to 2D are sectional views showing a method of manufacturing the ferroelectric memory according to the embodiment of the present invention in the order of steps.

【0023】図2(a)に示すように、従来の方法と同
様の方法により、例えば、6インチのシリコン基板1の
表面又は表面上に膜厚450nmのSiO2膜を層間絶
縁膜2として形成し、層間絶縁膜2の全面上に第1導電
膜3として、膜厚が20nmのTi膜、更に、第2導電
膜4として膜厚が200nmのPt膜を形成する。前述
の組成を有するキャパシタ絶縁層6及びバッファ層5の
具体的な形成方法については後述する。
As shown in FIG. 2A, a 450 nm-thickness SiO 2 film is formed as an interlayer insulating film 2 on the surface of the 6-inch silicon substrate 1 or on the surface by a method similar to the conventional method. Then, a Ti film having a film thickness of 20 nm is formed as the first conductive film 3 and a Pt film having a film thickness of 200 nm is formed as the second conductive film 4 on the entire surface of the interlayer insulating film 2. A specific method for forming the capacitor insulating layer 6 and the buffer layer 5 having the above composition will be described later.

【0024】なお、上記メモリの第1導電膜3として膜
厚が20nmのTi膜,第2導電膜4として膜厚が20
0nmのPt膜としたが、これに限定されるものではな
く、Ti膜の膜厚は5乃至50nm、Pt膜の膜厚は5
0乃至500nmであることが望ましい。好ましくは、
Ti膜の膜厚は5乃至20nmであり、Pt膜の膜厚は
100乃至300nmである。
A Ti film having a film thickness of 20 nm is used as the first conductive film 3 of the memory, and a film thickness of 20 is used as the second conductive film 4.
Although the Pt film has a thickness of 0 nm, the thickness is not limited to this, and the thickness of the Ti film is 5 to 50 nm and the thickness of the Pt film is 5 nm.
It is preferably 0 to 500 nm. Preferably,
The Ti film has a thickness of 5 to 20 nm, and the Pt film has a thickness of 100 to 300 nm.

【0025】次に、キャパシタ絶縁層6及びバッファ層
5の形成方法について具体的に説明する。キャパシタ絶
縁層6及びバッファ層5は種々の方法により形成するこ
とが可能であるが、ここではその一例として、ゾルゲル
液を使用する形成方法を示す。
Next, a method for forming the capacitor insulating layer 6 and the buffer layer 5 will be specifically described. The capacitor insulating layer 6 and the buffer layer 5 can be formed by various methods. Here, as an example, a forming method using a sol-gel solution will be shown.

【0026】はじめに、キャパシタ絶縁層6の形成方法
について説明する。先ず、2酢酸鉛・3水和物を溶媒で
あるメタキシエタノールに入れた後、80℃で30乃至
60分間加熱攪拌することにより、2酢酸鉛・3水和物
を溶解させる。
First, a method of forming the capacitor insulating layer 6 will be described. First, lead diacetate trihydrate is put in metaxyethanol which is a solvent, and then heated and stirred at 80 ° C. for 30 to 60 minutes to dissolve lead diacetate trihydrate.

【0027】次に、溶液を反応器に移し、124℃で1
2時間の加熱攪拌により脱水を行う。
Next, the solution was transferred to a reactor, and at 124 ° C. for 1 hour.
Dehydration is performed by heating and stirring for 2 hours.

【0028】次いで、反応系の温度を60℃まで降温し
た後、テトライソプロポキシジルコニウムとテトライソ
プロキシタン及びリチウムエトキサイドを反応系に加
え、124℃で6時間の加熱攪拌を行う。
Next, after the temperature of the reaction system is lowered to 60 ° C., tetraisopropoxyzirconium, tetraisoproxitane and lithium ethoxide are added to the reaction system, and the mixture is heated and stirred at 124 ° C. for 6 hours.

【0029】そして、攪拌終了後に溶液に溶媒を更に加
えて全量を1モル/リットルとする。これにより、リチ
ウムを含有するキャパシタ絶縁層6のPZTゾルゲル液
が作成される。コーティング使用時には上記ゾルゲル液
を0.3モル/リットルにして使用する。なお、全ての
加熱攪拌は窒素気流下で行われる。
After completion of stirring, a solvent is further added to the solution so that the total amount becomes 1 mol / liter. As a result, a PZT sol-gel solution of the capacitor insulating layer 6 containing lithium is created. When the coating is used, the sol-gel solution is used at 0.3 mol / liter. Note that all heating and stirring are performed under a nitrogen stream.

【0030】次に、バッファ層5の作成方法について説
明する。バッファ層5の作成方法が、上述のキャパシタ
絶縁層6の作成方法と異なる点は、キャパシタ絶縁層6
の場合は反応系に加える物質がテトライソプロポキシジ
ルコニウムとテトライソプロキシタン及びリチウムエト
キサイドであるのに対し、バッファ層5の場合は反応系
に加える物質がテトライソプロキシタンとリチウムエト
キサイドであることのみであり、その他はキャパシタ絶
縁層6の作成方法と同一であり、その説明は省略する。
Next, a method of forming the buffer layer 5 will be described. The difference between the method of forming the buffer layer 5 and the method of forming the capacitor insulating layer 6 is that the capacitor insulating layer 6
In the case of, the substance added to the reaction system is tetraisopropoxydiene.
Ruconium and tetraisoproxitan and lithium eth
In the case of the buffer layer 5, the substances added to the reaction system are only tetraisoproxitane and lithium ethoxide , whereas the others are the same as the method of forming the capacitor insulating layer 6. Is omitted.

【0031】上述のバッファ層の作成方法により、リ
チウムを含有するバッファ層5のPTOゾルゲル液が作
成される。コーティング使用時には上記PTOゾルゲル
液を0.01モル/リットルにして使用する。
[0031] By creating the above-described buffer layer 5, PTO sol-gel solution of the buffer layer 5 containing lithium is produced. When the coating is used, the PTO sol-gel solution is used at 0.01 mol / liter.

【0032】次に、図2(b)に示すように上述のよう
に作成されたリチウムを含むPTOゾルゲル液に所定量
のメトキシエタノールを室温で加えて、0.01モル/
リットルの濃度にして第2導電膜4の上に3000rp
mの回転数で30秒間スピンコーティングする。そし
て、400℃で10分間プリベークする。これによりバ
ッファ層5が形成される。
Next, as shown in FIG. 2 (b), a predetermined amount of methoxyethanol was added to the PTO sol-gel solution containing lithium prepared as described above at room temperature to obtain 0.01 mol / mol.
3000 rp on the second conductive film 4 with a concentration of liter
Spin-coat for 30 seconds at a rotation speed of m. Then, it is prebaked at 400 ° C. for 10 minutes. As a result, the buffer layer 5 is formed.

【0033】次いで、図2(c)に示すように上述のよ
うに作成されたリチウムを含むPZTゾルゲル液に所定
量のメトキシエタノールを室温で加えて、0.3モル/
リットルの濃度にしてバッファ層5の上に3000rp
mの回転数で30秒間スピンコーティングする。そし
て、400℃で10分間プリベークする。以降、スピン
コーティング及びプリベークを4回繰り返す。これによ
りキャパシタ絶縁層6が形成される。
Then, as shown in FIG. 2 (c), a predetermined amount of methoxyethanol was added to the PZT sol-gel solution containing lithium prepared as described above at room temperature to give 0.3 mol / mol.
3000 rp on the buffer layer 5 at a concentration of liter
Spin-coat for 30 seconds at a rotation speed of m. Then, it is prebaked at 400 ° C. for 10 minutes. Thereafter, spin coating and prebaking are repeated 4 times. As a result, the capacitor insulating layer 6 is formed.

【0034】次いで、酸素雰囲気の600℃のオーブン
中で1時間のアニールを行う。又は、酸素雰囲気の60
0℃の赤外線イメージ炉(RTA)中で1分間のアニー
ルを行う。これにより、アモルファス状の膜が結晶化
し、それぞれキャパシタ絶縁層6、バッファ層5が形成
される。なお、上述のようにキャパシタ絶縁層6、バッ
ファ層5の形成方法はゾルゲル液を使用する方法に限定
されるものではなく、スパッタリング法又はCVD法等
によっても形成可能である。
Next, annealing is performed in an oxygen atmosphere at 600 ° C. for 1 hour. Or 60 in oxygen atmosphere
Anneal for 1 minute in an infrared image furnace (RTA) at 0 ° C. As a result, the amorphous film is crystallized to form the capacitor insulating layer 6 and the buffer layer 5, respectively. As described above, the method for forming the capacitor insulating layer 6 and the buffer layer 5 is not limited to the method using the sol-gel solution, and it may be formed by the sputtering method or the CVD method.

【0035】更に、図2(d)に示すように形成された
キャパシタ絶縁層6の上に上部導電膜7としてPt膜を
スパッタリングにより膜厚200nm形成する。
Further, a Pt film having a thickness of 200 nm is formed as an upper conductive film 7 on the capacitor insulating layer 6 formed as shown in FIG. 2D by sputtering.

【0036】上述の形成方法においては、キャパシタ絶
縁層6を200nm形成したが、キャパシタ絶縁層6の
膜厚はこれに限定されるのものではなく、50乃至50
0nmであることが望ましい。好ましくは、膜厚は10
0乃至300nmである。
In the above-mentioned forming method, the capacitor insulating layer 6 is formed to a thickness of 200 nm, but the film thickness of the capacitor insulating layer 6 is not limited to this, and is 50 to 50.
It is preferably 0 nm. Preferably, the film thickness is 10
It is 0 to 300 nm.

【0037】キャパシタ絶縁層6の膜厚が50nm未満
であると、均一な膜を得ることが困難となり、リーク電
流が増大することがある。一方、キャパシタ絶縁層6の
膜厚が500nmを超えると、分極反転に必要な電圧が
高くなり、駆動電圧が不足することがある。従って、キ
ャパシタ絶縁膜の膜厚は50乃至500nmであること
が望ましい。
If the film thickness of the capacitor insulating layer 6 is less than 50 nm, it becomes difficult to obtain a uniform film, and the leak current may increase. On the other hand, when the film thickness of the capacitor insulating layer 6 exceeds 500 nm, the voltage required for polarization reversal becomes high and the drive voltage may be insufficient. Therefore, the thickness of the capacitor insulating film is preferably 50 to 500 nm.

【0038】上述の形成方法において、バッファ層5を
膜厚0.5nmに形成したが、バッファ層5の膜厚はこ
れに限定されるのものではなく、0.5乃至30nmで
あることが望ましい。好ましくは、膜厚は2乃至20n
mである。
In the above-mentioned forming method, the buffer layer 5 is formed to have a film thickness of 0.5 nm, but the film thickness of the buffer layer 5 is not limited to this, and it is preferably 0.5 to 30 nm. . Preferably, the film thickness is 2 to 20n
m.

【0039】上述のアニール温度は600℃に限定され
るものではなく、550乃至650℃であることが望ま
しい。
The annealing temperature is not limited to 600 ° C., but is preferably 550 to 650 ° C.

【0040】次に、他の実施例について説明する。この
他の実施例においては、前述の実施例とは、第1導電膜
3のTi膜の上に形成される第2導電膜3と上部導電部
7がIrO2及びIrであること以外は、同一であり、
その説明は省略する。
Next, another embodiment will be described. this
The other embodiment is the same as the above embodiment except that the second conductive film 3 and the upper conductive portion 7 formed on the Ti film of the first conductive film 3 are IrO 2 and Ir. And
The description is omitted.

【0041】本実施例において、IrO2の膜厚は10
乃至200nmであることが望ましく、20乃至100
nmであることが好ましい。また、Irの膜厚は50乃
至300nmであることが望ましく、100乃至250
nmであることが好ましい。
In this embodiment, the film thickness of IrO 2 is 10
To 200 nm, preferably 20 to 100
It is preferably nm. Further, the film thickness of Ir is preferably 50 to 300 nm, and 100 to 250
It is preferably nm.

【0042】また、本実施例の上部導電膜としては、I
r及びIrとその上にIrO2を形成したものでもよ
い。
Further, as the upper conductive film of this embodiment, I
It may be r and Ir with IrO 2 formed thereon.

【0043】いずれの実施例においても、バッファ層5
をキャパシタ絶縁層6の下部に設ける構成としたが、こ
れに限定されるものではなく、バッファ層5をキャパシ
タ絶縁層6の上部に設ける構成にしてもよく、更には、
キャパシタ絶縁層6の上下部にバッファ層5を設ける構
成としても良い。
In any of the embodiments, the buffer layer 5
Is provided below the capacitor insulating layer 6, but the present invention is not limited to this, and the buffer layer 5 may be provided above the capacitor insulating layer 6, and further,
The buffer layer 5 may be provided above and below the capacitor insulating layer 6.

【0044】[0044]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図1(a)
乃至(d)に示す実施例の構造の強誘電体及び図3
(a)乃至(d)に示す比較例の強誘電体を作成し、両
者の特性を比較した結果について説明する。
EXAMPLE An example of the present invention will be described below with reference to FIG.
3A to 3D and the ferroelectric substance having the structure of the embodiment shown in FIG.
The results of comparing the characteristics of the ferroelectrics of the comparative examples shown in (a) to (d) will be described.

【0045】図1(a)においては、シリコン基板1上
に層間絶縁膜2として、膜厚500nmのSiO2膜を
形成し、その上に第1導電膜3として膜厚15nmのT
i膜、第2導電膜4として膜厚200nmのPt膜を形
成する。第2導電膜4の上に膜厚200nmのPbZr
0.52Ti0.48にLiを1%添加した組成のキャパシタ絶
縁層6aを形成し、その上にバッファ層5aとして、膜
厚5nmのPbTiLi0.0053を形成し、バッファ層
5aの上に上部導電膜7として膜厚200nmのPt膜
を形成した。
In FIG. 1A, a SiO 2 film having a film thickness of 500 nm is formed as an interlayer insulating film 2 on a silicon substrate 1, and a T conductive film having a film thickness of 15 nm is formed as a first conductive film 3 thereon.
A Pt film having a film thickness of 200 nm is formed as the i film and the second conductive film 4. PbZr having a film thickness of 200 nm is formed on the second conductive film 4.
A capacitor insulating layer 6a having a composition in which 1% of Li is added to 0.52 Ti 0.48 is formed, PbTiLi 0.005 O 3 having a film thickness of 5 nm is formed thereon as a buffer layer 5a, and an upper conductive film 7 is formed on the buffer layer 5a. As a result, a Pt film having a film thickness of 200 nm was formed.

【0046】図1(b)においては、シリコン基板1上
に層間絶縁膜2として、膜厚500nmのSiO2膜を
形成し、その上に第1導電膜3として膜厚15nmのT
i膜、第2導電膜4として膜厚200nmのPt膜を形
成する。第2導電膜4の上にバッファ層5aとして、膜
厚5nmのPbTiLi0.0053を形成し、バッファ層
5aの上に膜厚200nmのPbZr0.52Ti0.48にL
iを1%添加した組成のキャパシタ絶縁層6aを形成
し、キャパシタ絶縁層6aの上に上部導電膜7として膜
厚200nmのPt膜を形成した。
In FIG. 1B, a SiO 2 film having a film thickness of 500 nm is formed as an interlayer insulating film 2 on a silicon substrate 1, and a T conductive film having a film thickness of 15 nm is formed as a first conductive film 3 thereon.
A Pt film having a film thickness of 200 nm is formed as the i film and the second conductive film 4. A 5 nm thick PbTiLi 0.005 O 3 film is formed on the second conductive film 4 as a buffer layer 5 a, and a 200 nm thick PbZr 0.52 Ti 0.48 L film is formed on the buffer layer 5 a.
A capacitor insulating layer 6a having a composition containing 1% of i was formed, and a Pt film having a film thickness of 200 nm was formed as an upper conductive film 7 on the capacitor insulating layer 6a.

【0047】図1(c)においては、シリコン基板1上
に層間絶縁膜2として、膜厚500nmのSiO2膜を
形成し、その上に第1導電膜3として膜厚15nmのT
i膜、第2導電膜4として膜厚200nmのPt膜を形
成する。第2導電膜4の上にバッファ層5aとして、膜
厚5nmのPbTiLi0.0053を形成し、バッファ層
5aの上に膜厚200nmのPbZr0.52Ti0.48にL
iを1%添加した組成のキャパシタ絶縁層6aを形成
し、その上にバッファ層5aとして、膜厚5nmのPb
TiLi0.0053を形成し、バッファ層5aの上に上部
導電膜7として膜厚200nmのPt膜を形成した。
In FIG. 1C, a SiO 2 film having a film thickness of 500 nm is formed as an interlayer insulating film 2 on a silicon substrate 1, and a T conductive film having a film thickness of 15 nm is formed as a first conductive film 3 thereon.
A Pt film having a film thickness of 200 nm is formed as the i film and the second conductive film 4. A 5 nm thick PbTiLi 0.005 O 3 film is formed on the second conductive film 4 as a buffer layer 5 a, and a 200 nm thick PbZr 0.52 Ti 0.48 L film is formed on the buffer layer 5 a.
A capacitor insulating layer 6a having a composition in which i is added by 1% is formed, and Pb having a film thickness of 5 nm is formed thereon as a buffer layer 5a.
TiLi 0.005 O 3 was formed, and a Pt film having a film thickness of 200 nm was formed as the upper conductive film 7 on the buffer layer 5a.

【0048】図1(d)においては、シリコン基板1上
に層間絶縁膜2として、膜厚500nmのSiO2膜を
形成し、その上に第1導電膜3として膜厚15nmのT
i膜、第2導電膜4として膜厚200nmのPt膜を形
成する。第2導電膜4の上にバッファ層5aとして、膜
厚5nmのPbTiO3を形成し、バッファ層5bの上
に膜厚200nmのPbZr0.52Ti0.48にLiを1%
添加した組成のキャパシタ絶縁層6aを形成し、その上
にバッファ層5aとして、膜厚5nmのPbTiO3
形成し、バッファ層5bの上に上部導電膜7として膜厚
200nmのPt膜を形成した。
In FIG. 1D, a SiO 2 film having a film thickness of 500 nm is formed as an interlayer insulating film 2 on a silicon substrate 1, and a first conductive film 3 having a film thickness of 15 nm is formed on the SiO 2 film.
A Pt film having a film thickness of 200 nm is formed as the i film and the second conductive film 4. A PbTiO 3 film having a thickness of 5 nm is formed as a buffer layer 5 a on the second conductive film 4, and PbZr 0.52 Ti 0.48 having a film thickness of 200 nm is formed on the buffer layer 5 b with 1% of Li.
A capacitor insulating layer 6a having the added composition was formed, a buffer layer 5a was formed of PbTiO 3 having a film thickness of 5 nm, and a Pt film having a film thickness of 200 nm was formed as an upper conductive film 7 on the buffer layer 5b. .

【0049】図3(a)においては、シリコン基板1上
に層間絶縁膜2として、膜厚500nmのSiO2膜を
形成し、その上に第1導電膜3として膜厚15nmのT
i膜、第2導電膜4として膜厚200nmのPt膜を形
成する。第2導電膜4の上に膜厚200nmのPbZr
0.52Ti0.48にLiを1%添加した組成のキャパシタ絶
縁層6aを形成し、その上に上部導電膜7として膜厚2
00nmのPt膜を形成した。
In FIG. 3A, a SiO 2 film having a film thickness of 500 nm is formed as an interlayer insulating film 2 on a silicon substrate 1, and a first conductive film 3 having a film thickness of 15 nm is formed on the SiO 2 film.
A Pt film having a film thickness of 200 nm is formed as the i film and the second conductive film 4. PbZr having a film thickness of 200 nm is formed on the second conductive film 4.
A capacitor insulating layer 6a having a composition obtained by adding 1% of Li to 0.52 Ti 0.48 is formed, and an upper conductive film 7 having a film thickness of 2 is formed thereon.
A Pt film of 00 nm was formed.

【0050】図3(b)においては、シリコン基板1上
に層間絶縁膜2として、膜厚500nmのSiO2膜を
形成し、その上に第1導電膜3として膜厚15nmのT
i膜、第2導電膜4として膜厚200nmのPt膜を形
成する。第2導電膜4の上に膜厚200nmのPbZr
0.52Ti0.48のキャパシタ絶縁層6bを形成し、キャパ
シタ絶縁層6bの上に上部導電膜7として膜厚200n
mのPt膜を形成した。
In FIG. 3B, a SiO 2 film having a film thickness of 500 nm is formed as an interlayer insulating film 2 on a silicon substrate 1, and a T conductive film having a film thickness of 15 nm is formed on the SiO 2 film as a first conductive film 3.
A Pt film having a film thickness of 200 nm is formed as the i film and the second conductive film 4. PbZr having a film thickness of 200 nm is formed on the second conductive film 4.
A capacitor insulating layer 6b of 0.52 Ti 0.48 is formed, and a film thickness of 200 n is formed as an upper conductive film 7 on the capacitor insulating layer 6b.
m Pt film was formed.

【0051】図3(c)においては、シリコン基板1上
に層間絶縁膜2として、膜厚500nmのSiO2膜を
形成し、その上に第1導電膜3として膜厚15nmのT
i膜、第2導電膜4として膜厚200nmのPt膜を形
成する。第2導電膜4の上にバッファ層5aとして、膜
厚5nmのPbTiLi0.0053を形成し、バッファ層
5aの上に膜厚200nmのPbZr0.52Ti0.48のキ
ャパシタ絶縁層6bを形成し、その上にバッファ層5a
として、膜厚5nmのPbTiLi0.0053を形成し、
バッファ層5aの上に上部導電膜7として膜厚200n
mのPt膜を形成した。
In FIG. 3C, a SiO 2 film having a film thickness of 500 nm is formed as an interlayer insulating film 2 on the silicon substrate 1, and a T conductive film having a film thickness of 15 nm is formed as a first conductive film 3 thereon.
A Pt film having a film thickness of 200 nm is formed as the i film and the second conductive film 4. A 5 nm thick PbTiLi 0.005 O 3 film is formed on the second conductive film 4 as a buffer layer 5 a, and a 200 nm thick PbZr 0.52 Ti 0.48 capacitor insulating layer 6 b is formed on the buffer layer 5 a. The buffer layer 5a
To form PbTiLi 0.005 O 3 with a thickness of 5 nm,
A film thickness of 200 n is formed as the upper conductive film 7 on the buffer layer 5a.
m Pt film was formed.

【0052】図3(d)においては、シリコン基板1上
に層間絶縁膜2として、膜厚500nmのSiO2膜を
形成し、その上に第1導電膜3として膜厚15nmのT
i膜、第2導電膜4として膜厚200nmのPt膜を形
成する。第2導電膜4の上にバッファ層5bとして、膜
厚5nmのPbTiO3を形成し、バッファ層5bの上
に膜厚200nmのPbZr0.52Ti0.48組成のキャパ
シタ絶縁層6bを形成し、その上にバッファ層5bとし
て、膜厚5nmのPbTiO3を形成し、バッファ層5
bの上に上部導電膜7として膜厚200nmのPt膜を
形成した。
In FIG. 3D, a SiO 2 film having a film thickness of 500 nm is formed as an interlayer insulating film 2 on the silicon substrate 1, and a first conductive film 3 having a film thickness of 15 nm is formed on the SiO 2 film as a T 2 film.
A Pt film having a film thickness of 200 nm is formed as the i film and the second conductive film 4. A PbTiO 3 film having a film thickness of 5 nm is formed on the second conductive film 4 as a buffer layer 5 b, and a capacitor insulating layer 6 b having a PbZr 0.52 Ti 0.48 composition film having a film thickness of 200 nm is formed on the buffer layer 5 b. As the buffer layer 5b, PbTiO 3 having a film thickness of 5 nm is formed, and the buffer layer 5
A Pt film having a film thickness of 200 nm was formed as an upper conductive film 7 on b.

【0053】第1実施例 上述の実施例(a)乃至(d)及び比較例(a)乃至
(d)を酸素雰囲気の600℃の赤外線イメージ炉(R
TA)中で1分間のアニール処理して得られた実施例1
乃至実施例4と比較例13乃至16の残留分極値Pr、
リーク電流、耐疲労特性を測定した。残留分極値Prの
測定においては、±5Vの電圧を印加した。リーク電流
の測定においては、5Vの電圧を印加したときのリーク
電流を測定した。耐疲労特性の測定においては、±5V
の電圧を25kHzの周波数で印加したとき、初期値P
0に対する残留分極値Prが初期値Pr0の半分になっ
たときのサイクル数Cを測定した。その結果を表1に示
す。
[0053]First embodiment Examples (a) to (d) and Comparative Examples (a) to
(D) is an infrared image furnace (R
Example 1 obtained by annealing in TA) for 1 minute
To the residual polarization value Pr of Example 4 and Comparative Examples 13 to 16,
Leakage current and fatigue resistance were measured. Of remanent polarization value Pr
In the measurement, a voltage of ± 5V was applied. Leakage current
In the measurement of, leakage when applying a voltage of 5V
The current was measured. ± 5V when measuring fatigue resistance
When the voltage of is applied at a frequency of 25 kHz, the initial value P
r0Remanent polarization value Pr for is the initial value Pr0Half of
The number of cycles C was measured. The results are shown in Table 1.
You

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】残留分極値Pr、リーク電流、耐疲労特性
ともに良好な結果が得られているのは、バッファ層があ
る実施例1乃至4だけである。
It is only in Examples 1 to 4 in which the buffer layer has a good result that the remanent polarization value Pr, the leak current, and the fatigue resistance are good.

【0056】第2実施例 上述の実施例(a)乃至(d)及び比較例(a)乃至
(d)を酸素雰囲気の650℃の赤外線イメージ炉(R
TA)中で1分間のアニール処理した実施例5乃至実施
例8と比較例17乃至20の残留分極値Pr、リーク電
流、耐疲労特性を第1実施例と同様に測定した。その結
果を表2に示す。
[0056]Second embodiment Examples (a) to (d) and Comparative Examples (a) to
(D) is an infrared image furnace (R
Example 5 to Example which was annealed in TA) for 1 minute
The remanent polarization value Pr and leakage current of Example 8 and Comparative Examples 17 to 20
Flow and fatigue resistance were measured in the same manner as in the first embodiment. That conclusion
The results are shown in Table 2.

【0057】[0057]

【表2】 [Table 2]

【0058】残留分極値Pr、リーク電流、耐疲労特性
ともに良好な結果が得られているのは、バッファ層があ
る実施例5乃至8だけである。
It is only in Examples 5 to 8 in which the buffer layer has a good result that the residual polarization value Pr, the leak current and the fatigue resistance are good.

【0059】第3実施例 上述の実施例(a)乃至(d)及び比較例(a)乃至
(d)を酸素雰囲気の700℃の赤外線イメージ炉(R
TA)中で1分間のアニール処理した実施例9乃至実施
例12と比較例21乃至24の残留分極値Pr、リーク
電流、耐疲労特性を第1実施例と同様に測定した。その
結果を表3に示す。
[0059]Third embodiment Examples (a) to (d) and Comparative Examples (a) to
(D) is an infrared image furnace (R
Example 9 to Example which was annealed in TA) for 1 minute
Remanent polarization value Pr and leak of Example 12 and Comparative Examples 21 to 24
The current and fatigue resistance were measured in the same manner as in the first embodiment. That
The results are shown in Table 3.

【0060】[0060]

【表3】 [Table 3]

【0061】残留分極値Pr、リーク電流、耐疲労特性
ともに良好な結果が得られているのは、バッファ層があ
る実施例9乃至12だけである。
Good results were obtained for the remanent polarization value Pr, the leakage current, and the fatigue resistance characteristics only in Examples 9 to 12 in which the buffer layer was provided.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
Liを添加した組成を有するPZT強誘電体材料からな
るキャパシタ絶縁層の上下いずれか一方にPTOにL
iを添加した組成を有するバッファ層を設けているの
で、リーク電流を低くでき、耐疲労特性が向上させるこ
とができる。また、Liを添加することによってアニー
ル温度を低くすることができるために他の部材への影響
が軽減される。
As described in detail above, according to the present invention,
Li vertically on one of the capacitor insulating layer made of PZT ferroelectric material having a composition obtained by adding, L the PTO
Since the buffer layer having the composition to which i is added is provided, the leak current can be reduced and the fatigue resistance can be improved. Moreover, since the annealing temperature can be lowered by adding Li, the influence on other members is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)乃至(d)は、実施例の強誘電体メモリ
の断面図である。
1A to 1D are cross-sectional views of a ferroelectric memory according to an embodiment.

【図2】(a)乃至(d)は本発明の実施例に係る強誘
電体メモリを製造する方法を工程順に示す断面図であ
る。
2A to 2D are cross-sectional views showing a method of manufacturing a ferroelectric memory according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

【図3】 (a)乃至(d)は、比較例の強誘電体メモ
リの断面図である。
3A to 3D are cross-sectional views of a ferroelectric memory of a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;シリコン基板、 2;層間絶縁層、 3;第1導電
膜、 4;第2導電膜、 5、5a、5b;バッファ
層、 6、6a、6b;キャパシタ絶縁層、 7;上部
導電膜
1; Silicon substrate, 2; Interlayer insulating layer, 3; First conductive film, 4; Second conductive film, 5, 5a, 5b; Buffer layer, 6, 6a, 6b; Capacitor insulating layer, 7; Upper conductive film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 27/04 H01L 29/78 371 27/10 451 29/788 29/792 (56)参考文献 特開 平9−139474(JP,A) 特開 平8−186235(JP,A) 特開 平10−173143(JP,A) 特開 昭54−25909(JP,A) 特開2000−7430(JP,A) 特公 昭40−24062(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01G 21/00 - 23/08 H01B 3/00 H01B 3/12 H01L 21/822 H01L 27/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 27/04 H01L 29/78 371 27/10 451 29/788 29/792 (56) Reference JP-A-9-139474 (JP , A) JP-A-8-186235 (JP, A) JP-A-10-173143 (JP, A) JP-A-54-25909 (JP, A) JP-A-2000-7430 (JP, A) JP-B-40 -24062 (JP, B1) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C01G 21/00-23/08 H01B 3/00 H01B 3/12 H01L 21/822 H01L 27/04

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 Liを添加したPb(Zr、Ti)O3
層からなるキャパシタ絶縁層と、このPb(Zr、T
i)O3層の上面及び下面の少なくともいずれか一方の
上に積層されたPbTiO3層からなるバッファ層とを
有し、前記PbTiO3層は、Liを添加したものであ
り、前記バッファ層及びキャパシタ絶縁層は結晶化して
いることを特徴とする強誘電体メモリ。
1. Pb (Zr, Ti) O 3 with addition of Li
And a capacitor insulating layer made of Pb (Zr, T
i) a buffer layer composed of a PbTiO 3 layer laminated on at least one of the upper surface and the lower surface of the O 3 layer, wherein the PbTiO 3 layer is one to which Li is added, and the buffer layer and the Ferroelectric memory characterized in that the capacitor insulating layer is crystallized.
【請求項2】 前記キャパシタ絶縁層は、PbxZr
(1-y)TiyにLiを添加した組成を有し、xの値は0.
9乃至1.2、yの値は0.3乃至0.7であることを
特徴とする請求項1に記載の強誘電体メモリ。
2. The capacitor insulating layer is made of Pb x Zr.
(1-y) Ti y has a composition in which Li is added, and the value of x is 0.
The ferroelectric memory according to claim 1, wherein the values of 9 to 1.2 and y are 0.3 to 0.7.
【請求項3】 前記Liの含有量はPbxZr(1-y)Ti
yの含有量に対して0.2乃至20モル%であることを
特徴とする請求項2に記載の強誘電体メモリ。
3. The content of Li is Pb x Zr (1-y) Ti
The ferroelectric memory according to claim 2, wherein the content of y is 0.2 to 20 mol%.
【請求項4】 前記バッファ層は、PbαTiO3にL
iを添加した組成を有し、αの値は0.8乃至1.2で
あることを特徴とする請求項1に記載の強誘電体メモ
リ。
4. The buffer layer comprises Pb α TiO 3 and L
The ferroelectric memory according to claim 1, wherein the ferroelectric memory has a composition to which i is added, and the value of α is 0.8 to 1.2.
【請求項5】 前記Liの含有量はPbαTiO3の含
有量に対して20モル%以下であることを特徴とする請
求項4に記載の強誘電体メモリ。
5. The ferroelectric memory according to claim 4, wherein the content of Li is 20 mol% or less with respect to the content of Pb α TiO 3 .
【請求項6】 前記キャパシタ絶縁層の膜厚が50乃至
500nmであることを特徴とする請求項1乃至5のい
ずれか1項に記載の強誘電体メモリ。
6. The ferroelectric memory according to claim 1, wherein the capacitor insulating layer has a film thickness of 50 to 500 nm.
【請求項7】 前記バッファ層の膜厚が0.5乃至30
nmであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか
1項に記載の強誘電体メモリ。
7. The buffer layer has a thickness of 0.5 to 30.
7. The ferroelectric memory according to claim 1, wherein the ferroelectric memory has a thickness of nm.
【請求項8】 基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、
第1及び第2の導電膜を形成する工程と、Liを添加し
たPb(Zr、Ti)O 3 層からなるキャパシタ絶縁層
用のゾルゲル液を用意する工程と、Liを添加したPb
TiO 3 層からなるバッファ層用のゾルゲル液を用意す
る工程と、前記バッファ層用のゾルゲル液をスピンコー
トした後プリベークする工程と、前記キャパシタ絶縁層
用のゾルゲル液をスピンコートした後、プリベーク及び
アニールを行い、結晶化したバッファ層及びキャパシタ
絶縁層を形成する工程と、上部電極を形成する工程とを
有することを特徴とする強誘電体メモリの製造方法。
8. A step of forming an interlayer insulating film on a substrate,
A step of forming the first and second conductive films, and adding Li
And a step of preparing a sol-gel solution for a capacitor insulating layer composed of a Pb (Zr, Ti) O 3 layer, and Pb added with Li
A step of preparing a sol-gel solution for a buffer layer composed of a TiO 3 layer, a step of spin-coating the sol-gel solution for the buffer layer and then pre-baking, and a spin-coating of the sol-gel solution for the capacitor insulating layer, followed by pre-baking and A method of manufacturing a ferroelectric memory, comprising a step of forming a crystallized buffer layer and a capacitor insulating layer by annealing, and a step of forming an upper electrode.
【請求項9】 前記キャパシタ絶縁層用のゾルゲル液を
用意する工程が、2酢酸鉛3水和物を溶媒に溶解し、1
24℃の加熱撹拌により脱水し、降温した後テトライソ
プロポキシジルコニウムとテトライソプロキシタン及び
リチウムエトキサイドを反応系に加え、124℃で加熱
撹拌し、溶媒を加える工程であることを特徴とする請求
項8に記載の強誘電体メモリの製造方法。
9. The step of preparing a sol-gel solution for the capacitor insulating layer comprises dissolving lead diacetate trihydrate in a solvent,
It is a step of dehydrating by heating and stirring at 24 ° C., lowering the temperature, and then adding tetraisopropoxyzirconium, tetraisoproxitane and lithium ethoxide to the reaction system, heating and stirring at 124 ° C., and adding a solvent. Item 9. A method of manufacturing a ferroelectric memory according to item 8.
【請求項10】 前記バッファ層用のゾルゲル液を用意
する工程が、2酢酸鉛3水和物を溶媒に溶解し、124
℃の加熱撹拌により脱水し、降温した後テトライソプロ
キシタン及びリチウムエトキサイドを反応系に加え、1
24℃で加熱撹拌し、溶媒を加える工程であることを特
徴とする請求項8又は9に記載の強誘電体メモリの製造
方法。
10. The step of preparing the sol-gel solution for the buffer layer comprises dissolving lead diacetate trihydrate in a solvent,
After dehydration by heating with stirring at ℃, and after cooling the temperature, tetraisoproxitan and lithium ethoxide were added to the reaction system.
The method for manufacturing a ferroelectric memory according to claim 8 or 9, which is a step of heating and stirring at 24 ° C and adding a solvent.
【請求項11】 前記アニールは、温度が550乃至6
50℃であるオーブン加熱又はRTAアニールであるこ
とを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1項に記載
の強誘電体メモリの製造方法。
11. The annealing is performed at a temperature of 550 to 6
11. The method of manufacturing a ferroelectric memory according to claim 8, wherein the heating is an oven heating at 50 ° C. or an RTA annealing.
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