JPH03227052A - 高誘電体薄膜を形成した単結晶ウエハ - Google Patents
高誘電体薄膜を形成した単結晶ウエハInfo
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- JPH03227052A JPH03227052A JP2355790A JP2355790A JPH03227052A JP H03227052 A JPH03227052 A JP H03227052A JP 2355790 A JP2355790 A JP 2355790A JP 2355790 A JP2355790 A JP 2355790A JP H03227052 A JPH03227052 A JP H03227052A
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- Semiconductor Integrated Circuits (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】
［産業上の利用分野コ
本発明は、集積回路のキャパシタに供すべくシリコン（
Ｓｌ）単結晶基板上に高誘電体薄膜を形成した単結晶ウ
ェハに関する。
Ｓｌ）単結晶基板上に高誘電体薄膜を形成した単結晶ウ
ェハに関する。
［従来の技術］
従来における集積回路のキャパシタは、Ｓｉ単結晶基板
上に酸化シリコン（Ｓｉ０２）、窒化シリコン（ＳｉＮ
）等の薄膜を形成し、この薄膜上に電極を形成すること
により製造していた。
上に酸化シリコン（Ｓｉ０２）、窒化シリコン（ＳｉＮ
）等の薄膜を形成し、この薄膜上に電極を形成すること
により製造していた。
ここに、集積回路のキャパシタンスの増大を図るべく、
上記５ｉ０２、ＳｉＮ等の薄膜に代えてチタン酸バリウ
ム（ＢａＴｉ０３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴ
ｉ０３）、ＰＺＴ （Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）０３）等の高
誘電体材料から成る薄膜をＳｉ単結晶基板上に形成する
ことが検討されている。
上記５ｉ０２、ＳｉＮ等の薄膜に代えてチタン酸バリウ
ム（ＢａＴｉ０３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴ
ｉ０３）、ＰＺＴ （Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）０３）等の高
誘電体材料から成る薄膜をＳｉ単結晶基板上に形成する
ことが検討されている。
また、集積回路製造プロセスの簡略化に供すべく、第２
図に示すように、Ｓｉ単結晶基板１上に予め上記高誘電
体薄膜３を形成した単結晶ウェハ５の実現が要望されて
いる。
図に示すように、Ｓｉ単結晶基板１上に予め上記高誘電
体薄膜３を形成した単結晶ウェハ５の実現が要望されて
いる。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、Ｓｉ単結晶基板１上に高誘電体ＨＨ３を
形成すると、高誘電体材料がＳｉと反応してしまい、高
誘電体薄膜３の耐圧が劣化して所期のキャパシタ性能す
なわち性能指数（＝耐圧×誘電率）を得られないという
問題があった。
形成すると、高誘電体材料がＳｉと反応してしまい、高
誘電体薄膜３の耐圧が劣化して所期のキャパシタ性能す
なわち性能指数（＝耐圧×誘電率）を得られないという
問題があった。
本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもので、高誘電
体材料とＳｉ基板との反応を防止して、Ｓｉ単結晶基板
上に予め高誘電体薄膜を形成した単結晶ウェハを提供す
ることを目的とする。
体材料とＳｉ基板との反応を防止して、Ｓｉ単結晶基板
上に予め高誘電体薄膜を形成した単結晶ウェハを提供す
ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明に係る高誘電体薄膜を形成した単結晶ウェハは、
Ｓｉ単結晶基板上に高誘電率を有する材料から成る高誘
電体薄膜を形成した単結晶ウェハにおいて、Ｓ１単結晶
基板と高誘電体薄膜との間に、Ｓｉによる高誘電体薄膜
の性能指数低下を阻止する絶縁材から成る中間層を介装
したことを特徴とする。
Ｓｉ単結晶基板上に高誘電率を有する材料から成る高誘
電体薄膜を形成した単結晶ウェハにおいて、Ｓ１単結晶
基板と高誘電体薄膜との間に、Ｓｉによる高誘電体薄膜
の性能指数低下を阻止する絶縁材から成る中間層を介装
したことを特徴とする。
本発明における高誘電体薄膜は、例えば、ＢａＴｉＯ３
、°５ｒＴｉ０３、ＰＺＴ等の高誘電体材料から形成す
る。
、°５ｒＴｉ０３、ＰＺＴ等の高誘電体材料から形成す
る。
また、本発明における中間層は、Ｓｌと高誘電体材料と
の反応を阻止して高誘電体薄膜の性能指数低下を阻止す
る絶縁材から成り、例えば、スピネル（ＭｇＯ−Ａｌ２
Ｏ２）、フォルステライト（２Ｍｇ Ｏ−５ｉ ０２）
、ジルコン（ＺｒＯ２・５ｉ０２）、フッ化カルシウム
（ＣａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）等か
ら形成する。尚、本発明では、中間層がＳｉと全く反応
せずにＳｉの影響を基板と中間層の境で遮断することに
よりＳｊと高誘電体材料との反応を阻止する場合のみな
らず、中間層はＳｌと成る程度反応するがこの影響を中
間層内で食い止めることによりＳｌの影響を高誘電体薄
膜へは及ぼさないようにして反応を阻止する場合も含む
。
の反応を阻止して高誘電体薄膜の性能指数低下を阻止す
る絶縁材から成り、例えば、スピネル（ＭｇＯ−Ａｌ２
Ｏ２）、フォルステライト（２Ｍｇ Ｏ−５ｉ ０２）
、ジルコン（ＺｒＯ２・５ｉ０２）、フッ化カルシウム
（ＣａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）等か
ら形成する。尚、本発明では、中間層がＳｉと全く反応
せずにＳｉの影響を基板と中間層の境で遮断することに
よりＳｊと高誘電体材料との反応を阻止する場合のみな
らず、中間層はＳｌと成る程度反応するがこの影響を中
間層内で食い止めることによりＳｌの影響を高誘電体薄
膜へは及ぼさないようにして反応を阻止する場合も含む
。
また、本発明では、高誘電体材料はε＝１００以上の誘
電率を有するものを主に想定しているが、これ以下の誘
電率の範囲にあってもキャパシタとしての実用範囲であ
れば同等除外するものではなく、本発明の要旨は所期の
性能指数を得んとして高誘電体薄膜を形成するに際して
Ｓｌの影響を中間層で阻止するところにある。さらに、
本発明では、高誘電体薄膜と中間層との誘電率が同程度
となる場合も含んでおり、Ｓｉの反応拡散を阻止でき且
つある程度大きな誘電率を有する材料、例えば、酸化マ
グネシウム（ＭｇＯ）、酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ２）
、チタニア（Ｔｉ０２）、酸化シリコン（Ｓｉ０２）、
ジルコニア（Ｚｒ０２）、 （Ｔａ２０５）等の内から
任意に選択して中間層と高誘電体薄膜とを形成するよう
にしてもよい。
電率を有するものを主に想定しているが、これ以下の誘
電率の範囲にあってもキャパシタとしての実用範囲であ
れば同等除外するものではなく、本発明の要旨は所期の
性能指数を得んとして高誘電体薄膜を形成するに際して
Ｓｌの影響を中間層で阻止するところにある。さらに、
本発明では、高誘電体薄膜と中間層との誘電率が同程度
となる場合も含んでおり、Ｓｉの反応拡散を阻止でき且
つある程度大きな誘電率を有する材料、例えば、酸化マ
グネシウム（ＭｇＯ）、酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ２）
、チタニア（Ｔｉ０２）、酸化シリコン（Ｓｉ０２）、
ジルコニア（Ｚｒ０２）、 （Ｔａ２０５）等の内から
任意に選択して中間層と高誘電体薄膜とを形成するよう
にしてもよい。
［作用］
本発明に係る単結晶ウェハにあっては、Ｓｉ単結晶基板
上に単結晶基板と反応を生じない絶縁材から成る中間層
を形成し、この中間層上に高誘電率を有する材料から成
る高誘電体薄膜を形成しである。 従って、Ｓｉ単結晶
基板と高誘電体薄膜とはこれらの間ζ＝介在する中間層
によって反応が防止され、高誘電体薄膜の耐圧劣化が防
止される。
上に単結晶基板と反応を生じない絶縁材から成る中間層
を形成し、この中間層上に高誘電率を有する材料から成
る高誘電体薄膜を形成しである。 従って、Ｓｉ単結晶
基板と高誘電体薄膜とはこれらの間ζ＝介在する中間層
によって反応が防止され、高誘電体薄膜の耐圧劣化が防
止される。
この結果、本発明に係る単結晶ウェハによれば、集積回
路製造プロセスにおいて高誘電体薄膜上に電極を形成す
ることにより、高耐圧でキャパシタンスの大きなキャパ
シタを容易に得ることがてき［実施例］ 以下、本発明に係る単結晶ウェハの実施例について説明
する。
路製造プロセスにおいて高誘電体薄膜上に電極を形成す
ることにより、高耐圧でキャパシタンスの大きなキャパ
シタを容易に得ることがてき［実施例］ 以下、本発明に係る単結晶ウェハの実施例について説明
する。
まず、本発明の実施例に係る単結晶ウェハの構造を第１
図に基づいて説明する。
図に基づいて説明する。
同図に示すように、本実施例の単結晶ウェハ４は、Ｓｉ
単結晶基板１上にこの単結晶基板と反応を生じない絶縁
材から成る中間層２を形成し、この中間層２上に高誘電
率を有する材料から成る高誘電体薄膜３を形成して構成
されている。この単結晶ウェハ４は集積回路製造プロセ
スにおいてキャパシタの製作に供せられ、高誘電体薄膜
３上に白金（Ｐｔ）等から成る電極６を形成することに
よって、電極６とＳ１単結晶基板１との間に誘電体Ｎ２
．３を挟んだ形のキャパシタが製作される。
単結晶基板１上にこの単結晶基板と反応を生じない絶縁
材から成る中間層２を形成し、この中間層２上に高誘電
率を有する材料から成る高誘電体薄膜３を形成して構成
されている。この単結晶ウェハ４は集積回路製造プロセ
スにおいてキャパシタの製作に供せられ、高誘電体薄膜
３上に白金（Ｐｔ）等から成る電極６を形成することに
よって、電極６とＳ１単結晶基板１との間に誘電体Ｎ２
．３を挟んだ形のキャパシタが製作される。
次に、本発明に係る実施例として、Ｓｉ基板１上に、中
間Ｎ２を下表に示す材料を用いて下表に示す厚さに形成
し、高誘電体薄膜３を下表に示す材料を用いて下表に示
す厚さに形成して単結晶つエバ４を構成した。そして、
ｐｔて電極６を形成してキャパシタを製作した。これら
キャパシタ素子の性能指数と耐圧を測定したところ下表
に示すような結果が得られた。
間Ｎ２を下表に示す材料を用いて下表に示す厚さに形成
し、高誘電体薄膜３を下表に示す材料を用いて下表に示
す厚さに形成して単結晶つエバ４を構成した。そして、
ｐｔて電極６を形成してキャパシタを製作した。これら
キャパシタ素子の性能指数と耐圧を測定したところ下表
に示すような結果が得られた。
く衷〉
ネ
ＰＺＴ：
Ｐｂ＋、ｓ＠Ｚｒｅ、５４ｉｌ！
５・０３
上記の表に示した各実施例（例１〜例９）から判るよう
に、本発明に係る単結晶ウェハによれば、性能指数、耐
圧の優れたキャパシタを製作することができる。
に、本発明に係る単結晶ウェハによれば、性能指数、耐
圧の優れたキャパシタを製作することができる。
一方、Ｓｉ基板１上に中間層２を形成しない従来構造の
ものでは反応が生じてキャパシタを構成することができ
ず、測定不能であった。
ものでは反応が生じてキャパシタを構成することができ
ず、測定不能であった。
［発明の効果コ
本発明に係る単結晶ウェハにあっては、Ｓ１単結晶基板
と高誘電体薄膜との間にＳｉによる高誘電体薄膜の性能
指数低下を阻止する絶縁材から成る中間層を形成したた
め、Ｓｉ単結晶基板と高誘電体薄膜との反応を防止でき
、高誘電体薄膜の耐圧劣化を防止できる。この結果、本
発明に係る単結晶ウェハによれば、集積回路製造プロセ
スにおいて高誘電体薄膜上に電極を形成することにより
、性能指数の高い、すなわち高耐圧でキャパシタンスの
大きなキャパシタを容易に得ることができる。
と高誘電体薄膜との間にＳｉによる高誘電体薄膜の性能
指数低下を阻止する絶縁材から成る中間層を形成したた
め、Ｓｉ単結晶基板と高誘電体薄膜との反応を防止でき
、高誘電体薄膜の耐圧劣化を防止できる。この結果、本
発明に係る単結晶ウェハによれば、集積回路製造プロセ
スにおいて高誘電体薄膜上に電極を形成することにより
、性能指数の高い、すなわち高耐圧でキャパシタンスの
大きなキャパシタを容易に得ることができる。
第１図は本発明に係る単結晶ウェハの一実施例を示す断
面図、第２図は従来の単結晶ウェハを示す断面図である
。 １はＳ１単結晶基板、 ２は中間層、 ３は高誘電体薄膜、 ４は単結晶ウェハである。
面図、第２図は従来の単結晶ウェハを示す断面図である
。 １はＳ１単結晶基板、 ２は中間層、 ３は高誘電体薄膜、 ４は単結晶ウェハである。
Claims (1)
- シリコン単結晶基板上に高誘電率を有する材料から成る
高誘電体薄膜を形成した単結晶ウェハにおいて、シリコ
ン単結晶基板と高誘電体薄膜との間に、シリコンによる
高誘電体薄膜の性能指数低下を阻止する絶縁材から成る
中間層を介装したことを特徴とする高誘電体薄膜を形成
した単結晶ウェハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2355790A JPH03227052A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 高誘電体薄膜を形成した単結晶ウエハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2355790A JPH03227052A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 高誘電体薄膜を形成した単結晶ウエハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03227052A true JPH03227052A (ja) | 1991-10-08 |
Family
ID=12113812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2355790A Pending JPH03227052A (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 高誘電体薄膜を形成した単結晶ウエハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03227052A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5338951A (en) * | 1991-11-06 | 1994-08-16 | Ramtron International Corporation | Structure of high dielectric constant metal/dielectric/semiconductor capacitor for use as the storage capacitor in memory devices |
| US5378905A (en) * | 1992-02-24 | 1995-01-03 | Rohm Co., Ltd. | Ferroelectric field effect transistor with fluoride buffer and IV-VI ferroelectric |
| US5436490A (en) * | 1991-10-26 | 1995-07-25 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device having ferroelectrics layer |
| WO2001024272A1 (de) * | 1999-09-28 | 2001-04-05 | Infineon Technologies Ag | Ferroelektrischer transistor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5745968A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-16 | Ibm | Capacitor with double dielectric unit |
| JPS6235562A (ja) * | 1985-08-08 | 1987-02-16 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2355790A patent/JPH03227052A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5745968A (en) * | 1980-08-29 | 1982-03-16 | Ibm | Capacitor with double dielectric unit |
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| US6707082B2 (en) | 1999-09-28 | 2004-03-16 | Infineon Technologies | Ferroelectric transistor |
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