JPH04206871A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH04206871A JPH04206871A JP2337978A JP33797890A JPH04206871A JP H04206871 A JPH04206871 A JP H04206871A JP 2337978 A JP2337978 A JP 2337978A JP 33797890 A JP33797890 A JP 33797890A JP H04206871 A JPH04206871 A JP H04206871A
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Landscapes
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (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（よ 強誘電体膜を用いたメモリ素Ｌ キャパシ
久 焦電形赤外線センサ、圧電素Ｌ 電気光学素子等の
半導体装置およびその製造方法に関する。
久 焦電形赤外線センサ、圧電素Ｌ 電気光学素子等の
半導体装置およびその製造方法に関する。
従来の技術
強誘電体の応用には上記の素子等さまざまなものがある
。近年の半導体技術の進歩による電子部品の小型（Ｌ
集積化にともなし＼ これらの素子も小型（Ｌ 薄
膜化が進みつつある。
。近年の半導体技術の進歩による電子部品の小型（Ｌ
集積化にともなし＼ これらの素子も小型（Ｌ 薄
膜化が進みつつある。
強誘電体をメモリやキャパシ久 赤外線センサ等に応用
する場合の最適な材料にＬＬ ＰｂＴｉ０３（チタン
酸鉛）、 Ｐ ｂ（Ｔ ｉＺ ｒ）Ｏｓ（チタン酸ジ
ルコン酸ｇ ＰＺＴ）、（ＰｂＬａ）Ｔｉｅｓ（ＰＬ
Ｔ）、ＢａＴｉ、０３（チタン酸バリウム）、５ｒＴｉ
○３等がある。
する場合の最適な材料にＬＬ ＰｂＴｉ０３（チタン
酸鉛）、 Ｐ ｂ（Ｔ ｉＺ ｒ）Ｏｓ（チタン酸ジ
ルコン酸ｇ ＰＺＴ）、（ＰｂＬａ）Ｔｉｅｓ（ＰＬ
Ｔ）、ＢａＴｉ、０３（チタン酸バリウム）、５ｒＴｉ
○３等がある。
薄膜はスパッタ法で作製されることが多く、結晶性や配
向性を良くするために基板の温度を上昇させる。
向性を良くするために基板の温度を上昇させる。
これらの強誘電体を半導体デバイスとして応用するには
半導体」−に作製した電極が必要になる。
半導体」−に作製した電極が必要になる。
これらの酸化物の薄膜（よ 酸素ガスを含んだ雰囲気中
で作製されるた八 電極材料が限定される。
で作製されるた八 電極材料が限定される。
よく用いられるのは白金（Ｐｔ）や金（Ａｕ）などであ
る。
る。
一例としてＰｔ、Ａｕのみの電極上に 上記強誘電体を
高周波（ＲＦ）マグネトロンスパッタ法によって作製し
た場合について述べる。
高周波（ＲＦ）マグネトロンスパッタ法によって作製し
た場合について述べる。
基板にはＳｉの表面を熱酸化によって作製した５ｉ０２
／Ｓｉを用いた ＰｂＴｉＯ３，ＰｂＺｒ１１．ａｌ］Ｔｉ１１．５ｌＩ
０３（ＰＺＴ）、 （Ｐｂｓ、ｅｅＬａｅ、２Ｑ）Ｔ
ｉａ、ｏ５０３（ＰＬＴ）、 ＢａＴｊ、０３、Ｓｒ
ＴｉＯ３のターゲットは粉末である。
／Ｓｉを用いた ＰｂＴｉＯ３，ＰｂＺｒ１１．ａｌ］Ｔｉ１１．５ｌＩ
０３（ＰＺＴ）、 （Ｐｂｓ、ｅｅＬａｅ、２Ｑ）Ｔ
ｉａ、ｏ５０３（ＰＬＴ）、 ＢａＴｊ、０３、Ｓｒ
ＴｉＯ３のターゲットは粉末である。
原料のＰｂＯ，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，Ｌａａ０３．
ＢａＣＯ５，５ｒＣＯｓを適当量配合、湿式混合後ｐ
ｂ’Ｉ’ ｉ。
ＢａＣＯ５，５ｒＣＯｓを適当量配合、湿式混合後ｐ
ｂ’Ｉ’ ｉ。
ｓ、ＰＺＴ、 ＰＬＴは７５０℃で２時間空気中で、
ＢａＴｉＱｓ、５ｒＴｉ○３は１２００℃で２時間仮焼
した それを湿式粉砕してターゲットとした これらの強誘電体薄膜（戴 基板温度が４００〜７００
℃ガス圧が５ｍＴｏｒｒ、 Ａｒ１０２＝９０／１０
で作製した厚みは２００〜５００ｎｍである。
ＢａＴｉＱｓ、５ｒＴｉ○３は１２００℃で２時間仮焼
した それを湿式粉砕してターゲットとした これらの強誘電体薄膜（戴 基板温度が４００〜７００
℃ガス圧が５ｍＴｏｒｒ、 Ａｒ１０２＝９０／１０
で作製した厚みは２００〜５００ｎｍである。
ＰｔおよびＡｕもスパッタ法で、基板温度が６００℃ガ
ス圧が１５ｍ’Ｔｏｒｒで、Ａｒガス中で厚みが約２０
０ｎｍになるように作製し池 第１表にＰｔ上に作製した各種強誘電体の基板温度（１
）と誘電率ε、ペロブスカイト率ｐ（％）の関係を示づ
１ 誘電率は表面に０．６ｍｍφのｐｔ電極をつけ、１
ｋＨｚで、２５ｋＶ／ｃｍの電場で、ＬＣＲメータで測
定しｆ−ｏ ｐはＸ線回折パターンの２θ−１５〜５
０度に存在するペロブスカイト型構造の反射強度の和を
（ＰＥ）とし ペロブスカイト以外の反射強度の和を（
ＮＰＥ）としたとき、（ＰＥ）／［（ＰＥ）＋（ＮＰＥ
）］である。
ス圧が１５ｍ’Ｔｏｒｒで、Ａｒガス中で厚みが約２０
０ｎｍになるように作製し池 第１表にＰｔ上に作製した各種強誘電体の基板温度（１
）と誘電率ε、ペロブスカイト率ｐ（％）の関係を示づ
１ 誘電率は表面に０．６ｍｍφのｐｔ電極をつけ、１
ｋＨｚで、２５ｋＶ／ｃｍの電場で、ＬＣＲメータで測
定しｆ−ｏ ｐはＸ線回折パターンの２θ−１５〜５
０度に存在するペロブスカイト型構造の反射強度の和を
（ＰＥ）とし ペロブスカイト以外の反射強度の和を（
ＮＰＥ）としたとき、（ＰＥ）／［（ＰＥ）＋（ＮＰＥ
）］である。
第１表
磁器のεはＰｂＴｉＯ３が約２５０．ＰＺＴが約１．０
００゜ＰＬＴが約４００． ＢａＴｉ０＊が約２００
０． Ｓ ｒＴ ｉＯｓが約２００である。
００゜ＰＬＴが約４００． ＢａＴｉ０＊が約２００
０． Ｓ ｒＴ ｉＯｓが約２００である。
第１表からＰｂＴｉＯ３，ＰＺＴ、 ＰＬＴ、 Ｓ
ｒＴｉｔ３は基板温度が約６００℃でεはピークにな
り、ＢａＴｉＱｓは５００〜６００℃でピークになって
いる。
ｒＴｉｔ３は基板温度が約６００℃でεはピークにな
り、ＢａＴｉＱｓは５００〜６００℃でピークになって
いる。
これらの温度以下では低温拡 εが小さくなっている。
しかし 全ての試料で、７００℃ではεが下がっている
。
。
一方、ペロブスカイト率ｐは高温になる程下がる傾向が
ある。
ある。
このようにある温度より高温で作製すると、 ｐが下が
り、 εも小さくなる。 これはＰｔ電極中に強誘電体
の組成の元素が入り、強誘電体が変化するものと思われ
る。
り、 εも小さくなる。 これはＰｔ電極中に強誘電体
の組成の元素が入り、強誘電体が変化するものと思われ
る。
強誘電体を作製してから、電極の化学分析を行なりへ
その結果 予想通り、 ＰｂＴｉ０ａではＰｔ中に相当
量のＰｂとＴｉが検出された 他の強誘電体でも同様で
あっ九 Ａｕを電極に用いた場合もＰｔと定性的には同様の結果
が得られた このように主成分のＰｈ Ｂａ、 Ｌａ、 Ｓｒ
、 Ｔｉ。
その結果 予想通り、 ＰｂＴｉ０ａではＰｔ中に相当
量のＰｂとＴｉが検出された 他の強誘電体でも同様で
あっ九 Ａｕを電極に用いた場合もＰｔと定性的には同様の結果
が得られた このように主成分のＰｈ Ｂａ、 Ｌａ、 Ｓｒ
、 Ｔｉ。
Ｚｒは高温ではｐｔやＡｕと合金をつくる。もしｐｔや
ＡｕにＰｂ、Ｂａ等が吸収されると、上記のような強誘
電体は組成変化を起こし 本来の特性を失ってしまう。
ＡｕにＰｂ、Ｂａ等が吸収されると、上記のような強誘
電体は組成変化を起こし 本来の特性を失ってしまう。
発明が解決しようとする課題
このような従来の半導体装置でＬＩＬ、ＰｔあるいはＡ
ｕ電極上にＰｂＴｉＯｓ、ＰＺＴ、 ＢａＴｉ０ａ、
５ｒＴｉｅ３等のＰｉ Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｔ
ｉ等を多量に含んだ強誘電体の薄膜を比較的高温で作製
するので、強誘電体の構成元素が電極である白金（Ｐｔ
）や金（Ａｕ）に拡散して強誘電体は組成変化を起こし
誘電率の低下等をもたらすという課題があっ池 本発明は上記課題を解決するもので、高誘電率で、ペロ
ブスカイト率の高し＼ 良質の強誘電体膜を有する半導
体装置を提供することを目的としている。
ｕ電極上にＰｂＴｉＯｓ、ＰＺＴ、 ＢａＴｉ０ａ、
５ｒＴｉｅ３等のＰｉ Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｔ
ｉ等を多量に含んだ強誘電体の薄膜を比較的高温で作製
するので、強誘電体の構成元素が電極である白金（Ｐｔ
）や金（Ａｕ）に拡散して強誘電体は組成変化を起こし
誘電率の低下等をもたらすという課題があっ池 本発明は上記課題を解決するもので、高誘電率で、ペロ
ブスカイト率の高し＼ 良質の強誘電体膜を有する半導
体装置を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
本発明は上記目的を達成するために 基板上に形成され
た第１の電極と、その第１の電極上に形成された強誘電
体膜と、その強誘電体膜上に形成された第２の電極とを
少なくとも有する半導体装置において、前記第１および
第２の電極のうち少なくとも１つの電極が鉛、バリウム
ランタン、ストロンチウム チタス ジルコニウムの
うち少なくとも１種類の元素を含有する白金電極または
金電極で構成されたものである。
た第１の電極と、その第１の電極上に形成された強誘電
体膜と、その強誘電体膜上に形成された第２の電極とを
少なくとも有する半導体装置において、前記第１および
第２の電極のうち少なくとも１つの電極が鉛、バリウム
ランタン、ストロンチウム チタス ジルコニウムの
うち少なくとも１種類の元素を含有する白金電極または
金電極で構成されたものである。
作用
本発明は上記構成により、電極中に強誘電体の光点 例
えばＰｂＴｉ０ａではｐｂやＴｉあるいはその両方、Ｂ
ａＴｉ０ａではＢａやＴｉあるいはその両方を含ませて
いるので、電極上にＰｂＴｉＯ３やＢ ａＴ ｉ。
えばＰｂＴｉ０ａではｐｂやＴｉあるいはその両方、Ｂ
ａＴｉ０ａではＢａやＴｉあるいはその両方を含ませて
いるので、電極上にＰｂＴｉＯ３やＢ ａＴ ｉ。
３の強誘電体を高温で作製してＬ Ｐ ｂＴ ｉｏ
３やＢａＴｉ０ａの組成変化が生じなｔ、％ 従って、良質の強誘電体膜がＳｉ上に作製できる。
３やＢａＴｉ０ａの組成変化が生じなｔ、％ 従って、良質の強誘電体膜がＳｉ上に作製できる。
実施例
以下、本発明の一実施例について説明すゑ 基板には従
来例と同じくシリコン基板の表面に熱酸化膜を形成した
ものを用いた その基板の上に予め強誘電体の構成元素を白金（Ｐｔ）
や金（Ａｕ）中に入れておいた場合について調べた 強誘電体薄膜の作製は全て基板温度７００℃で行なつ池 第２表にはＰｔを主成分とした混合ターゲットを用いて
作製したときの誘電率εとペロブスカイト率ｐが、 電
極がＰｔのみの従来例の場合とどのように変化するかを
比較し九 （以下余白） Ｑ− 第２表 第２表つづき 第２表のようにＰｔ以外に１０〜４０％の強誘電体の構
成元素を含んでいると、７００℃で作製しても良好な結
果が得られた 高温で作製した方が、 電極に問題がな
ければ良質の強誘電体が得られる。
来例と同じくシリコン基板の表面に熱酸化膜を形成した
ものを用いた その基板の上に予め強誘電体の構成元素を白金（Ｐｔ）
や金（Ａｕ）中に入れておいた場合について調べた 強誘電体薄膜の作製は全て基板温度７００℃で行なつ池 第２表にはＰｔを主成分とした混合ターゲットを用いて
作製したときの誘電率εとペロブスカイト率ｐが、 電
極がＰｔのみの従来例の場合とどのように変化するかを
比較し九 （以下余白） Ｑ− 第２表 第２表つづき 第２表のようにＰｔ以外に１０〜４０％の強誘電体の構
成元素を含んでいると、７００℃で作製しても良好な結
果が得られた 高温で作製した方が、 電極に問題がな
ければ良質の強誘電体が得られる。
εは十分に大きく、磁器と同程度あるいはそれ以」二の
値か得られた ｐはいずれもＰｔのみの場合よりも大きくなっにな抵
表では省略した力＜、 ＰＺＴ、 ＰＬＴの場合λ
構成元素の３種類を含んでいても同様であった また５ｒＴｉＯｓの結果ｉ淑Ｂ ａＴ ｉＯｓの結果と
傾向は同じであった 一方、Ａｕの場合についても定性的には同様の結果が得
られ九 次にｐｔあるいはＡｕを先に 第２表の割合で基板につ
けておき、その上に強誘電体の構成元素をつける力＼
先に強誘電体の構成元素をつけておいて、その上にＰｔ
あるいはＡｕをつけて３００〜７００℃で熱処理して電
極を作製し九 その電極の上に強誘電体をつけて、 εとｐについて評
価した力＜、第２表と定性的には同様な結果が得られμ また本実施例では強誘電体膜の下地電極 すなわち第１
電極に強誘電体膜の構成元素を含有させた場合について
述べた力交 強誘電体膜の上部電極すなわち第２電極も
同様の構成にすることも当然できる。
値か得られた ｐはいずれもＰｔのみの場合よりも大きくなっにな抵
表では省略した力＜、 ＰＺＴ、 ＰＬＴの場合λ
構成元素の３種類を含んでいても同様であった また５ｒＴｉＯｓの結果ｉ淑Ｂ ａＴ ｉＯｓの結果と
傾向は同じであった 一方、Ａｕの場合についても定性的には同様の結果が得
られ九 次にｐｔあるいはＡｕを先に 第２表の割合で基板につ
けておき、その上に強誘電体の構成元素をつける力＼
先に強誘電体の構成元素をつけておいて、その上にＰｔ
あるいはＡｕをつけて３００〜７００℃で熱処理して電
極を作製し九 その電極の上に強誘電体をつけて、 εとｐについて評
価した力＜、第２表と定性的には同様な結果が得られμ また本実施例では強誘電体膜の下地電極 すなわち第１
電極に強誘電体膜の構成元素を含有させた場合について
述べた力交 強誘電体膜の上部電極すなわち第２電極も
同様の構成にすることも当然できる。
発明の効果
以上の実施例から明らかなように本発明によれば 強誘
電体膜を挟む電極のうち少なくとも一方の電極力（舷
バリウム ランタン、ストロンチウ入 チタン、 ジル
コニウムのうち少なくとも１種類の元素を含有する白金
電極または金電極で構成されているから、高誘電率で、
ペロブスカイト率の高い良質の強誘電体膜を有する半導
体装置を提供できる。
電体膜を挟む電極のうち少なくとも一方の電極力（舷
バリウム ランタン、ストロンチウ入 チタン、 ジル
コニウムのうち少なくとも１種類の元素を含有する白金
電極または金電極で構成されているから、高誘電率で、
ペロブスカイト率の高い良質の強誘電体膜を有する半導
体装置を提供できる。
Claims (4)
- （１）基板上に形成された第１の電極と、前記第１の電
極上に形成された強誘電体膜と、前記強誘電体膜上に形
成された第２の電極とも少なくとも有する半導体装置に
おいて、前記第１および第２の電極のうち少なくとも１
つの電極が、鉛、バリウム、ランタン、ストロンチウム
、チタン、ジルコニウムのうち少なくとも１種類の元素
を含有する白金電極または金電極で構成されていること
を特徴とする半導体装置。 - （２）鉛、バリウム、ランタン、ストロンチウム、チタ
ン、ジルコニウムのうち少なくとも１種類の元素を含有
する白金または金のターゲットを用いて、スパッタリン
グ法により基板上に電極を形成する工程を少なくとも有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - （３）基板上に鉛、バリウム、ランタン、ストロンチウ
ム、チタン、ジルコニウムのうち少なくとも１種類の元
素からなる薄膜を形成する工程と、前記薄膜の上に白金
または金の薄膜を形成する工程と、前記基板上に形成さ
れた二層の薄膜を熱処理する工程とを有することを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - （４）鉛、バリウム、ランタン、ストロンチウム、チタ
ン、ジルコニウムのうち少なくとも１種類の元素からな
る薄膜を形成する工程と、白金または金の薄膜を形成す
る工程の順序に入れ換えたことを特徴とする請求項３記
載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33797890A JP3144799B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33797890A JP3144799B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206871A true JPH04206871A (ja) | 1992-07-28 |
| JP3144799B2 JP3144799B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=18313792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33797890A Expired - Fee Related JP3144799B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144799B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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