JPH02208937A - 強誘電体膜の製造方法 - Google Patents
強誘電体膜の製造方法Info
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- JPH02208937A JPH02208937A JP1028942A JP2894289A JPH02208937A JP H02208937 A JPH02208937 A JP H02208937A JP 1028942 A JP1028942 A JP 1028942A JP 2894289 A JP2894289 A JP 2894289A JP H02208937 A JPH02208937 A JP H02208937A
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、強誘電体膜を膜を用いた、電気的に書き換え
可能な不揮発性メモリの製造方法、特にスパッタ方によ
り強誘電体膜を形成する場合の製造方法に関するもので
ある。
可能な不揮発性メモリの製造方法、特にスパッタ方によ
り強誘電体膜を形成する場合の製造方法に関するもので
ある。
本発明は、強誘電体を用いた、不揮発性メモリの製造方
法において、強誘電体膜をスパッタする際に、構成元素
がＰｂを含む気体雰囲気中でスパッタすることを特徴と
する。
法において、強誘電体膜をスパッタする際に、構成元素
がＰｂを含む気体雰囲気中でスパッタすることを特徴と
する。
従来の半導体不揮発性メモリとしては、絶縁ゲート中の
トラップまたは浮遊ゲートにシリコン基板からの電荷を
注入することによりシリコン基板の表面ポテンシャルが
変調される現象を用いた、ＭｌＳ型トランジスタが一般
に使用されており、ＥＰＲＯＭ （紫外線消去型不揮発
性メモリ）やＥＥＰＲＯＭ （電気的書き換え可能型不
揮発性メモリ）などとして実用化されている。
トラップまたは浮遊ゲートにシリコン基板からの電荷を
注入することによりシリコン基板の表面ポテンシャルが
変調される現象を用いた、ＭｌＳ型トランジスタが一般
に使用されており、ＥＰＲＯＭ （紫外線消去型不揮発
性メモリ）やＥＥＰＲＯＭ （電気的書き換え可能型不
揮発性メモリ）などとして実用化されている。
しかしこれらの不揮発性メモリは、情報の書き換え電圧
が、通常約２０Ｖ前後と高いことや、書き換え時間が非
常に長い（例えばＥＥＰＲＯＭの場合数十ｍｓ ｅ ｃ
）などの欠点を有す。また、情報の書き換え回数が、約
１０５回程度であり、非常に少なく、繰り返し使用する
場合には問題が多い。 電気的に分極が反転可能である
強誘電体を用いた、不揮発性メモリについては、書き込
み時間と読み出し時間が原理的にほぼ同じであり、また
電源を切っても分極は保持されるため、理想的な不揮発
性メモリとなる可能性を有する。このような強誘電体を
用いた不揮発性メモリについては、例えば米国特許４１
４９３０２の様に、シリコン基板上に強誘電体からなる
キャパシタを集積した構造や、米国特許３８３２７００
のようにＭＩＳ型トランジスタのゲート部分に強誘電体
膜を配置した不揮発性メモリなどの提案がなされている
。
が、通常約２０Ｖ前後と高いことや、書き換え時間が非
常に長い（例えばＥＥＰＲＯＭの場合数十ｍｓ ｅ ｃ
）などの欠点を有す。また、情報の書き換え回数が、約
１０５回程度であり、非常に少なく、繰り返し使用する
場合には問題が多い。 電気的に分極が反転可能である
強誘電体を用いた、不揮発性メモリについては、書き込
み時間と読み出し時間が原理的にほぼ同じであり、また
電源を切っても分極は保持されるため、理想的な不揮発
性メモリとなる可能性を有する。このような強誘電体を
用いた不揮発性メモリについては、例えば米国特許４１
４９３０２の様に、シリコン基板上に強誘電体からなる
キャパシタを集積した構造や、米国特許３８３２７００
のようにＭＩＳ型トランジスタのゲート部分に強誘電体
膜を配置した不揮発性メモリなどの提案がなされている
。
しかし、実際には、強誘電体膜の安定性がなかったり、
集積化に適さなかったりしたために実用化にはいまだ、
至っていない。特に強誘電体膜をスパッタ法により形成
する場合には、その構成元素の比率が、スパッタターゲ
ットの構成元素の比率と異なってしまい、結晶性が十分
で無い膜となることが多い。例えば、ＰｂＴｉＯｓをス
パッタにより形成しようとした場合、Ｐｂが少なくなり
、化学量論的組成からずれてしまう。このため、例えば
、ターゲット組成においてＰｂを５〜１０％程度、余分
にいれることがよく行なわれている。
集積化に適さなかったりしたために実用化にはいまだ、
至っていない。特に強誘電体膜をスパッタ法により形成
する場合には、その構成元素の比率が、スパッタターゲ
ットの構成元素の比率と異なってしまい、結晶性が十分
で無い膜となることが多い。例えば、ＰｂＴｉＯｓをス
パッタにより形成しようとした場合、Ｐｂが少なくなり
、化学量論的組成からずれてしまう。このため、例えば
、ターゲット組成においてＰｂを５〜１０％程度、余分
にいれることがよく行なわれている。
しかし、スパッタを繰り返している間に、構成元素のス
パッタ率の違いにより、組成が変わってしまい十分でな
い。ＰｂＴｉＯ３の場合には、Ｐｂのスパッタ率がＴｉ
より大きいため、次第に、Ｐｂが減っていってしまう。
パッタ率の違いにより、組成が変わってしまい十分でな
い。ＰｂＴｉＯ３の場合には、Ｐｂのスパッタ率がＴｉ
より大きいため、次第に、Ｐｂが減っていってしまう。
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、その
目的とする所は、強誘電体膜の安定性、特に強誘電体膜
の化学ｍ論的組成を改善した強誘電体膜の製造方法を提
供する所にある。
目的とする所は、強誘電体膜の安定性、特に強誘電体膜
の化学ｍ論的組成を改善した強誘電体膜の製造方法を提
供する所にある。
本発明の強誘電体膜の製造方法は、構成元素がＰｂを含
む気体雰囲気中でスパッタすることを特徴とする。
む気体雰囲気中でスパッタすることを特徴とする。
第１図は、本発明の製造装置の主要断面図を示す。１は
上部電極であり、２は例えばＳｉウェハが電極上には置
かれている。３は上部電極に対向する下部電極であり、
３の上にはターゲット４として例えば、ＰｂＴｉＯ３の
焼結体が設置されている。５はスパッタ用の高周波電源
である。、スパッタガスとしては、通常は、Ａｒ／酸素
−９０％／１０％のガスが用いられ、６のガス導入口よ
り導入される。本発明の製造方法の場合には、スパッタ
ガスとして、Ａ「／酸素のほかに、Ｐｂを含んだ化合物
を、気体状態にし、７の導入口より、導入する。Ｐｂを
含んだ化合物としては、Ｐｂ（Ｃ２Ｎ５ ）４ 、Ｐｂ
２Ｏ （ＯＨ）２などがあり、それぞれ沸点は、Ｐｂ（
Ｃ２Ｈ５）４、ＰｂＣｌ４ Φ・φ２００℃、ＰｂＣ１
４・・・１０５℃、Ｐｂ２０ （ＯＨ）２ ・・・１４
５℃であるため、常温ではガスの状態として導入出来な
い。そこで本発明の場合には、次のようにした。化合物
としては、例えばＰｂＣ１４を用い、８の加熱器の中に
設置する。９がＰｂＣ１４である。この過熱器は１０の
ヒーターにより過熱される。蒸発したＰｂＣ１４はキャ
リアガスとしてＮ２により７の導入口によりスパッタチ
ャンバー内に導入される。
上部電極であり、２は例えばＳｉウェハが電極上には置
かれている。３は上部電極に対向する下部電極であり、
３の上にはターゲット４として例えば、ＰｂＴｉＯ３の
焼結体が設置されている。５はスパッタ用の高周波電源
である。、スパッタガスとしては、通常は、Ａｒ／酸素
−９０％／１０％のガスが用いられ、６のガス導入口よ
り導入される。本発明の製造方法の場合には、スパッタ
ガスとして、Ａ「／酸素のほかに、Ｐｂを含んだ化合物
を、気体状態にし、７の導入口より、導入する。Ｐｂを
含んだ化合物としては、Ｐｂ（Ｃ２Ｎ５ ）４ 、Ｐｂ
２Ｏ （ＯＨ）２などがあり、それぞれ沸点は、Ｐｂ（
Ｃ２Ｈ５）４、ＰｂＣｌ４ Φ・φ２００℃、ＰｂＣ１
４・・・１０５℃、Ｐｂ２０ （ＯＨ）２ ・・・１４
５℃であるため、常温ではガスの状態として導入出来な
い。そこで本発明の場合には、次のようにした。化合物
としては、例えばＰｂＣ１４を用い、８の加熱器の中に
設置する。９がＰｂＣ１４である。この過熱器は１０の
ヒーターにより過熱される。蒸発したＰｂＣ１４はキャ
リアガスとしてＮ２により７の導入口によりスパッタチ
ャンバー内に導入される。
１１はスパッタチャンバー過熱用のヒーターであり、チ
ャンバー内が約２００℃になるように過熱した。ガス比
率としては、Ａ ｒ１０２ ／Ｎ２ （ＰｂＣ１４）
−８５％／１０％１５％とし、スパッタターゲートの構
成比率としてはＰｂＴｉＯ３の化学量論的組成とし、Ｒ
Ｆパワーとして、２００Ｗ１基板温度として５００℃で
スパッタした場合、化学ｍ論的組成に優れた強誘電体膜
の形成が出来た。また、このような強誘電体膜の電気的
特性を評価してみると、従来、問題であった情報の書き
換え回数が、従来の１０８回から、１０１０回へ改善さ
れると言うことも分った。
ャンバー内が約２００℃になるように過熱した。ガス比
率としては、Ａ ｒ１０２ ／Ｎ２ （ＰｂＣ１４）
−８５％／１０％１５％とし、スパッタターゲートの構
成比率としてはＰｂＴｉＯ３の化学量論的組成とし、Ｒ
Ｆパワーとして、２００Ｗ１基板温度として５００℃で
スパッタした場合、化学ｍ論的組成に優れた強誘電体膜
の形成が出来た。また、このような強誘電体膜の電気的
特性を評価してみると、従来、問題であった情報の書き
換え回数が、従来の１０８回から、１０１０回へ改善さ
れると言うことも分った。
以上述べてきた様に、本発明の半導体装置の製造方法に
よれば、強誘電体膜をスパッタで形成する工程において
構成元素がＰｂを含む気体雰囲気中でスパッタするよう
にしたため、強誘電体膜の化学量論的組成が可能となる
という効果を有する。
よれば、強誘電体膜をスパッタで形成する工程において
構成元素がＰｂを含む気体雰囲気中でスパッタするよう
にしたため、強誘電体膜の化学量論的組成が可能となる
という効果を有する。
また、本発明の製造方法による強誘電体膜を用いた場合
、電気特性も改善された、強誘電体膜を用いた不揮発性
メモリが製造出来るという効果も有する。
、電気特性も改善された、強誘電体膜を用いた不揮発性
メモリが製造出来るという効果も有する。
第１図は本発明の製造装置の主要断面図である。
１ 争 ・ φ
２１ φ
３・ ・ ・
４拳Φ・
５・ ・ ・
６、７φ
８１ ・
９１ ・
１０ ・ ｅ 奉
１１ ・ ・ φ
上部電極
ＳＬウェハ
下部電極
ターゲット
ＲＦｔ源
ガス導入口
過熱器
ＰｂＣ１＋
過熱用ヒーター
チャンバーヒーター
Claims (3)
- （１）構成元素がＰｂを含む気体雰囲気中でスパッタす
ることを特徴とする強誘電体膜の製造方法。 - （２）前記気体雰囲気が少なくともＰｂ（Ｃ＿２Ｈ＿５
）＿４、ＰｂＣｌ＿４、Ｐｂ＿２Ｏ（ＯＨ）＿２のうち
のいずれかを含むことを特徴とする請求項１記載の強誘
電体膜の製造方法。 - （３）強誘電体膜の主成分が、少なくともＰｂＴｉＯ＿
３、ＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ＿３／ＰｂＺｒＯ＿３）、ＰＬ
ＺＴ（Ｌａ／ＰｂＴｉＯ＿３／ ＰｂＺｒＯ＿３）のう
ちのいずれかであることを特徴とする請求項１、又は請
求項２記載の強誘電体膜の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1028942A JPH02208937A (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | 強誘電体膜の製造方法 |
| KR1019900000602A KR940006708B1 (ko) | 1989-01-26 | 1990-01-19 | 반도체 장치의 제조 방법 |
| US07/469,179 US5043049A (en) | 1989-01-26 | 1990-01-24 | Methods of forming ferroelectric thin films |
| DE69015216T DE69015216T2 (de) | 1989-01-26 | 1990-01-24 | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung. |
| EP90300752A EP0380326B1 (en) | 1989-01-26 | 1990-01-24 | Method of manufacturing a semi-conductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1028942A JPH02208937A (ja) | 1989-02-08 | 1989-02-08 | 強誘電体膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02208937A true JPH02208937A (ja) | 1990-08-20 |
Family
ID=12262462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1028942A Pending JPH02208937A (ja) | 1989-01-26 | 1989-02-08 | 強誘電体膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02208937A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6346424B1 (en) | 1996-09-30 | 2002-02-12 | Infineon Technologies Ag | Process for producing high-epsilon dielectric layer or ferroelectric layer |
-
1989
- 1989-02-08 JP JP1028942A patent/JPH02208937A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6346424B1 (en) | 1996-09-30 | 2002-02-12 | Infineon Technologies Ag | Process for producing high-epsilon dielectric layer or ferroelectric layer |
| KR100325439B1 (ko) * | 1996-09-30 | 2002-02-25 | 칼 하인쯔 호르닝어 | 고ε유전 또는 강유전 코팅의 제조 방법 |
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