JPH04367211A - Ｉｃにおける強誘電性キャパシタおよびその製造方法 - Google Patents
Ｉｃにおける強誘電性キャパシタおよびその製造方法Info
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- JPH04367211A JPH04367211A JP3327767A JP32776791A JPH04367211A JP H04367211 A JPH04367211 A JP H04367211A JP 3327767 A JP3327767 A JP 3327767A JP 32776791 A JP32776791 A JP 32776791A JP H04367211 A JPH04367211 A JP H04367211A
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Classifications
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- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
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- Y10T29/43—Electric condenser making
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＩＣコンデンサーに関す
るものであり、特に導電性酸化物からなる層を有する強
誘電性コンデンサーおよびその製造方法に関する。
るものであり、特に導電性酸化物からなる層を有する強
誘電性コンデンサーおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】強誘電性コンデンサー
は、今日では注目を浴びている。これは強誘電性コンデ
ンサーが強誘電性記憶装置に使用できること、および個
別の薄膜状であることに起因している（米国特許４，８
７３，６６４；４，８０９，２２５；４，８５３，８９
３；４，９１８，６５４；４，９１０，７０８；４，９
１４，６２７；４，８９３，２７２；４，８８８，７３
３；これら全ての特許は米国、コロラドのＲａｍｔｒｏ
ｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｌｏｒａｄｏ
Ｓｐｒｉｎｇｓによって出願されている。）。
は、今日では注目を浴びている。これは強誘電性コンデ
ンサーが強誘電性記憶装置に使用できること、および個
別の薄膜状であることに起因している（米国特許４，８
７３，６６４；４，８０９，２２５；４，８５３，８９
３；４，９１８，６５４；４，９１０，７０８；４，９
１４，６２７；４，８９３，２７２；４，８８８，７３
３；これら全ての特許は米国、コロラドのＲａｍｔｒｏ
ｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｌｏｒａｄｏ
Ｓｐｒｉｎｇｓによって出願されている。）。
【０００３】白金（Ｐｔ）電極は、しばしば強誘電性コ
ンデンサーの製造に使用される。しかし残念ながら、今
日では白金電極を強誘電性コンデンサーに使用するに際
しては多くの問題が生じている。これらの問題の中の一
つは、ＵＳＳＮ−３６８，６６８を基本にしているＥＰ
Ｏ−４０４，２９５（Ａｌ）、米国特許Ｎｏ．５，５０
０５，１０２（ＩＣコンデンサー用多分子層電極）に開
示されている。
ンデンサーの製造に使用される。しかし残念ながら、今
日では白金電極を強誘電性コンデンサーに使用するに際
しては多くの問題が生じている。これらの問題の中の一
つは、ＵＳＳＮ−３６８，６６８を基本にしているＥＰ
Ｏ−４０４，２９５（Ａｌ）、米国特許Ｎｏ．５，５０
０５，１０２（ＩＣコンデンサー用多分子層電極）に開
示されている。
【０００４】今日、強誘電性コンデンサーは”ＰＺＴ”
と称されている酸化物を使用して製造されている。この
”ＰＺＴ”は鉛、ジルコニウム、そしてチタンの酸化物
を含有するものであり、一般にその形状は溶液もしくは
混合物である。ＰＺＴは一般的には貴金属からなる下部
電極と上部電極とに挟まれて使用されている。そして下
部電極は、酸化シリコンまたは他の適当な誘電体上に直
接積層されている。強誘電性コンデンサーの製造に白金
（もしくは他の貴金属）を使用すると、白金または他の
貴金属と誘電体との界面の粘着力が不十分となる。界面
の粘着力が不十分であると、電極と誘電体との間に亀裂
が生じるという不安がある。
と称されている酸化物を使用して製造されている。この
”ＰＺＴ”は鉛、ジルコニウム、そしてチタンの酸化物
を含有するものであり、一般にその形状は溶液もしくは
混合物である。ＰＺＴは一般的には貴金属からなる下部
電極と上部電極とに挟まれて使用されている。そして下
部電極は、酸化シリコンまたは他の適当な誘電体上に直
接積層されている。強誘電性コンデンサーの製造に白金
（もしくは他の貴金属）を使用すると、白金または他の
貴金属と誘電体との界面の粘着力が不十分となる。界面
の粘着力が不十分であると、電極と誘電体との間に亀裂
が生じるという不安がある。
【０００５】現在、この粘着力の問題を解決するための
一つの手段として、白金の下に”接着剤”の役割を有す
る層をチタン（Ｔｉ）またはクロム（Ｃｒ）により形成
することが検討されている。しかしながら、チタンとク
ロムの両方とも容易に白金に拡散してしまう。チタンま
たはクロムが白金に拡散し、ＰＺＴとの界面にまでその
拡散が及ぶのであれば、チタンまたはクロムは酸化され
、そして結果的にはそのコンデンサーの電気的な特性は
低下してしまうであろう。
一つの手段として、白金の下に”接着剤”の役割を有す
る層をチタン（Ｔｉ）またはクロム（Ｃｒ）により形成
することが検討されている。しかしながら、チタンとク
ロムの両方とも容易に白金に拡散してしまう。チタンま
たはクロムが白金に拡散し、ＰＺＴとの界面にまでその
拡散が及ぶのであれば、チタンまたはクロムは酸化され
、そして結果的にはそのコンデンサーの電気的な特性は
低下してしまうであろう。
【０００６】他方、一般的な物質の析出技術を用いた場
合には、白金はミラー指数が（１１１）で示される結晶
面が基板と平行となるように原子配向する傾向がある。 しかしながら、これら従来の技術を使用すると、白金の
原子配向を制御または変化させることができなかった。 それ故、基板に平行な原子配向を制御する層が必要とな
る。
合には、白金はミラー指数が（１１１）で示される結晶
面が基板と平行となるように原子配向する傾向がある。 しかしながら、これら従来の技術を使用すると、白金の
原子配向を制御または変化させることができなかった。 それ故、基板に平行な原子配向を制御する層が必要とな
る。
【０００７】白金に加えて他の物質を強誘電性コンデン
サー用の電極として使用することは従来から考えられて
いた。例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）は研究
の分野では電極として一般に使用可能であろうとされて
いた。しかしながら、ＩＴＯの導電率はＩＣに使用する
には余りに小さすぎた。さらに、ＩＴＯとエピタクシー
の可能性は研究の分野において検討されていない。アル
ミニウムは強誘電性コンデンサーの上部電極として従来
から使用されている金属の一つである。（Ｒａｍｔｒｏ
ｎ’ｓ ＥＰＯ ４０４，２９５（Ａ１）， ｓｕｐｒ
ａを参照。）酸化アルミニウムはＰＺＴとアルミニウム
界面を形成するが、残念ながら薄膜（１ミクロン以下）
の電気的特性に対して明かに悪影響を及ぼしていた。
サー用の電極として使用することは従来から考えられて
いた。例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）は研究
の分野では電極として一般に使用可能であろうとされて
いた。しかしながら、ＩＴＯの導電率はＩＣに使用する
には余りに小さすぎた。さらに、ＩＴＯとエピタクシー
の可能性は研究の分野において検討されていない。アル
ミニウムは強誘電性コンデンサーの上部電極として従来
から使用されている金属の一つである。（Ｒａｍｔｒｏ
ｎ’ｓ ＥＰＯ ４０４，２９５（Ａ１）， ｓｕｐｒ
ａを参照。）酸化アルミニウムはＰＺＴとアルミニウム
界面を形成するが、残念ながら薄膜（１ミクロン以下）
の電気的特性に対して明かに悪影響を及ぼしていた。
【０００８】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
、上記従来のデバイスが有していた欠点を有することの
ない導電性電極層を備えた強誘電性コンデンサーおよび
その製造方法を提供することを目的とする。
、上記従来のデバイスが有していた欠点を有することの
ない導電性電極層を備えた強誘電性コンデンサーおよび
その製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の強誘電性コンデ
ンサーの導電性電極では、貴金属からなる第１層と、上
記第１層上に形成され導電性酸化物層からなる第２層と
、上記第２層上に形成され強誘電性酸化物からなる第３
層と、上記第３層上に形成され導電性酸化物層からなる
第４層と、上記第４層上に形成され貴金属層からなる第
５層とから構成することにより前記問題の解決を図った
。
ンサーの導電性電極では、貴金属からなる第１層と、上
記第１層上に形成され導電性酸化物層からなる第２層と
、上記第２層上に形成され強誘電性酸化物からなる第３
層と、上記第３層上に形成され導電性酸化物層からなる
第４層と、上記第４層上に形成され貴金属層からなる第
５層とから構成することにより前記問題の解決を図った
。
【００１０】本発明の強誘電性コンデンサーの導電性電
極の製造方法では、貴金属からなる第１層を形成し、上
記貴金属を焼鈍し、上記第１層上に導電性酸化物からな
る第２層を形成し、上記導電性酸化物を焼鈍し、上記第
２層上に強誘電性物質からなる第３層を形成し、上記第
３層を焼鈍し、上記第３層上に導電性酸化物からなる第
４層を形成し、上記導電性酸化物を焼鈍し、上記第４層
上に貴金属からなる第５層を形成し、上記貴金属を焼鈍
することにより前記問題の解決を図った。
極の製造方法では、貴金属からなる第１層を形成し、上
記貴金属を焼鈍し、上記第１層上に導電性酸化物からな
る第２層を形成し、上記導電性酸化物を焼鈍し、上記第
２層上に強誘電性物質からなる第３層を形成し、上記第
３層を焼鈍し、上記第３層上に導電性酸化物からなる第
４層を形成し、上記導電性酸化物を焼鈍し、上記第４層
上に貴金属からなる第５層を形成し、上記貴金属を焼鈍
することにより前記問題の解決を図った。
【００１１】本発明は強誘電性コンデンサーにおける酸
化界面の粘着力に関する問題を解決するための貴金属か
らなる層（以下、貴金属層と略称する。）と導電性酸化
物からなる層（以下、導電性酸化物層と略称する。）と
の使用方法に関する。
化界面の粘着力に関する問題を解決するための貴金属か
らなる層（以下、貴金属層と略称する。）と導電性酸化
物からなる層（以下、導電性酸化物層と略称する。）と
の使用方法に関する。
【００１２】本発明の第一の具体例は、以下の通りであ
る。まず、強誘電性コンデンサーの第１層は貴金属から
なり、その上には導電性酸化層が形成されている。さら
に、強誘電性物質が上記導電性酸化物層上に（コンデン
サー誘電体として）載置され、この強誘電性物質層上に
は導電性酸化物からなる他の層と、貴金属からなる他の
層とが形成されている。
る。まず、強誘電性コンデンサーの第１層は貴金属から
なり、その上には導電性酸化層が形成されている。さら
に、強誘電性物質が上記導電性酸化物層上に（コンデン
サー誘電体として）載置され、この強誘電性物質層上に
は導電性酸化物からなる他の層と、貴金属からなる他の
層とが形成されている。
【００１３】本発明の第二の具体例は、強誘電性コンデ
ンサーの第１層が導電性酸化物によって構成されている
。そしてこの第１層は成長ＳｉＯ２ 層の上に形成され
ている。前記導電性酸化物層上には貴金属層が形成され
ている。さらに、貴金属層と導電性酸化物層との間には
混合物が存在するであろう。また、他の導電性酸化物層
は接着剤の役割をなす層として貴金属層上に形成されて
いる。この接着剤の役割をなす層は、最小限の量である
なら混合物が拡散してもなんら支障はきたさない。しか
し、上記強誘電性層の界面に存在する混合物は好ましい
ものではない。なぜならこの混合物は強誘電性に対して
悪影響を及ぼすからである。強誘電性層は導電性酸化物
層上に形成されている。導電性酸化物層の界面は機械的
にも、そして強誘電性物質に対しても優れた電気的性質
を有する。導電性酸化物層に挟まれた貴金属層はコンデ
ンサーに対して必要な導電性を有する層である。そのた
め、これらの層はインターコネクトとして使用されるで
あろう。強誘電体の上部には同じ様な構造からなる導電
性酸化物層、貴金属層、他の導電性酸化物層が形成され
ている。
ンサーの第１層が導電性酸化物によって構成されている
。そしてこの第１層は成長ＳｉＯ２ 層の上に形成され
ている。前記導電性酸化物層上には貴金属層が形成され
ている。さらに、貴金属層と導電性酸化物層との間には
混合物が存在するであろう。また、他の導電性酸化物層
は接着剤の役割をなす層として貴金属層上に形成されて
いる。この接着剤の役割をなす層は、最小限の量である
なら混合物が拡散してもなんら支障はきたさない。しか
し、上記強誘電性層の界面に存在する混合物は好ましい
ものではない。なぜならこの混合物は強誘電性に対して
悪影響を及ぼすからである。強誘電性層は導電性酸化物
層上に形成されている。導電性酸化物層の界面は機械的
にも、そして強誘電性物質に対しても優れた電気的性質
を有する。導電性酸化物層に挟まれた貴金属層はコンデ
ンサーに対して必要な導電性を有する層である。そのた
め、これらの層はインターコネクトとして使用されるで
あろう。強誘電体の上部には同じ様な構造からなる導電
性酸化物層、貴金属層、他の導電性酸化物層が形成され
ている。
【００１４】本発明はさらに、強誘電性コンデンサーの
製造方法にも関する。一般に、強誘電性コンデンサーの
製造方法は基板上に層を形成し、その層を焼鈍する工程
から構成されている。
製造方法にも関する。一般に、強誘電性コンデンサーの
製造方法は基板上に層を形成し、その層を焼鈍する工程
から構成されている。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照して本発明のＩＣにおける
強誘電性コンデンサーの導電性電極層およびその製造方
法を詳しく説明する。
強誘電性コンデンサーの導電性電極層およびその製造方
法を詳しく説明する。
【００１６】図１は本発明の第一実施例に即した強誘電
性コンデンサーの導電性酸化物層を示す断面図である。 図１中１０ａは貴金属層を示す。この貴金属層１０ａは
第１層を形成するものであり、白金、パラジウムもしく
は金のいずれかの貴金属によって形成されている。本実
施例では白金を使用した場合に付いて例示する。ついで
、導電性酸化物層２０ａを前記貴金属層１０ａ上に形成
する。この時の形成方法としては、例えば蒸着法を例示
できる。導電性酸化物層２０ａをなす素材としてはイン
ジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化ルテニウム、酸化レ
ニウム、もしくは導電性ペロブスカイト等を例示できる
が、ＩＴＯが望ましい。ついで例えば、レッドジルコネ
イトチタネイト（Ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉ
ｔａｎａｔｅ）からなる強誘電性物質層３０を上記導電
性酸化物層２０ａ上に形成する。この強誘電性物質層３
０はコンデンサーの誘電体の機能を有する。加えて、Ｐ
ＺＴのドーパントとしては、例えばランタン（Ｌａ）、
スズ（Ｓｎ）、またはニオブ（Ｎｂ）等を例示できる。 これらは導電体として使用されるものである。ついで、
強誘電性物質層３０上に前記導電性酸化物層２０ａでは
ない他の導電性酸化物層２０ｂを形成し、さらにその上
に貴金属層１０ｂを形成する。
性コンデンサーの導電性酸化物層を示す断面図である。 図１中１０ａは貴金属層を示す。この貴金属層１０ａは
第１層を形成するものであり、白金、パラジウムもしく
は金のいずれかの貴金属によって形成されている。本実
施例では白金を使用した場合に付いて例示する。ついで
、導電性酸化物層２０ａを前記貴金属層１０ａ上に形成
する。この時の形成方法としては、例えば蒸着法を例示
できる。導電性酸化物層２０ａをなす素材としてはイン
ジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化ルテニウム、酸化レ
ニウム、もしくは導電性ペロブスカイト等を例示できる
が、ＩＴＯが望ましい。ついで例えば、レッドジルコネ
イトチタネイト（Ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉ
ｔａｎａｔｅ）からなる強誘電性物質層３０を上記導電
性酸化物層２０ａ上に形成する。この強誘電性物質層３
０はコンデンサーの誘電体の機能を有する。加えて、Ｐ
ＺＴのドーパントとしては、例えばランタン（Ｌａ）、
スズ（Ｓｎ）、またはニオブ（Ｎｂ）等を例示できる。 これらは導電体として使用されるものである。ついで、
強誘電性物質層３０上に前記導電性酸化物層２０ａでは
ない他の導電性酸化物層２０ｂを形成し、さらにその上
に貴金属層１０ｂを形成する。
【００１７】図２は本発明の第二実施例に即した強誘電
性コンデンサーの導電性酸化物層を示す断面図である。 この導電性酸化物層を形成するにはまず、導電性酸化物
からなる追加層２０ｃを上記第２層である貴金属層１０
ｂの上（最上部でもある）に形成する。さらに、導電性
酸化物層２０ｄを上記第１層である貴金属層１０ａの下
に形成する。強誘電性物質層３０に隣接する位置に導電
性酸化物層２０ａ、２０ｂを形成したことにより、この
導電性酸化物層２０ａ、２０ｂは粘着層として機能する
。さらに、これら導電性酸化物層２０ａ、２０ｂは導電
性を有するので、絶縁性酸化物と同様に、コンデンサー
の電気的特性を低下させることはないであろう。また、
白金または他の貴金属に拡散することは、これらの導電
性酸化物層２０ａ、２０ｂにとっては不都合である。導
電性酸化物層２０ａ、２０ｂを他の導電性を有する層に
積層することは重要なことである。なぜなら、それ自体
が充分導電体として機能するからである。しかし、白金
からなる貴金属層１０ａ、１０ｂは優れた導体なので、
この貴金属層１０ａ、１０ｂを使用することによって上
記問題は解決できる。
性コンデンサーの導電性酸化物層を示す断面図である。 この導電性酸化物層を形成するにはまず、導電性酸化物
からなる追加層２０ｃを上記第２層である貴金属層１０
ｂの上（最上部でもある）に形成する。さらに、導電性
酸化物層２０ｄを上記第１層である貴金属層１０ａの下
に形成する。強誘電性物質層３０に隣接する位置に導電
性酸化物層２０ａ、２０ｂを形成したことにより、この
導電性酸化物層２０ａ、２０ｂは粘着層として機能する
。さらに、これら導電性酸化物層２０ａ、２０ｂは導電
性を有するので、絶縁性酸化物と同様に、コンデンサー
の電気的特性を低下させることはないであろう。また、
白金または他の貴金属に拡散することは、これらの導電
性酸化物層２０ａ、２０ｂにとっては不都合である。導
電性酸化物層２０ａ、２０ｂを他の導電性を有する層に
積層することは重要なことである。なぜなら、それ自体
が充分導電体として機能するからである。しかし、白金
からなる貴金属層１０ａ、１０ｂは優れた導体なので、
この貴金属層１０ａ、１０ｂを使用することによって上
記問題は解決できる。
【００１８】導電性酸化物からなる上記導電性酸化物層
２０ａ、２０ｂ、そして追加層２０ｃ，２０ｄの厚さは
、好ましくは各々２００オングストローム以上２０００
オングストローム以下がよい。これら導電性酸化物層２
０ａ，２０ｂおよび追加層２０ｃ，２０ｄは薄膜として
使用するので、薄膜として充分な厚さを有する方がよい
。もし、該膜厚が上記厚さの範囲内に形成されないと、
不都合が確実に生じるであろう。貴金属層１０ａ，１０
ｂの厚さは、好ましくは、５００オングストローム以上
３０００オングストローム以下がよい。上記強誘電性物
質層３０の厚さは５００オングストローム以上１０００
０オングストローム以下がよい。強誘電性物質層３０の
厚さは使用する電圧に依存している。さらに、強誘電性
コンデンサーを最小限の大きさにするためには、全ての
層ができるだけ薄く形成される必要がある。
２０ａ、２０ｂ、そして追加層２０ｃ，２０ｄの厚さは
、好ましくは各々２００オングストローム以上２０００
オングストローム以下がよい。これら導電性酸化物層２
０ａ，２０ｂおよび追加層２０ｃ，２０ｄは薄膜として
使用するので、薄膜として充分な厚さを有する方がよい
。もし、該膜厚が上記厚さの範囲内に形成されないと、
不都合が確実に生じるであろう。貴金属層１０ａ，１０
ｂの厚さは、好ましくは、５００オングストローム以上
３０００オングストローム以下がよい。上記強誘電性物
質層３０の厚さは５００オングストローム以上１０００
０オングストローム以下がよい。強誘電性物質層３０の
厚さは使用する電圧に依存している。さらに、強誘電性
コンデンサーを最小限の大きさにするためには、全ての
層ができるだけ薄く形成される必要がある。
【００１９】さらに、ＰＺＴからなる層のすぐ下にＩＴ
Ｏを形成する場合、導電性酸化物を使用する有用性は、
例えばＩＴＯを例示して説明すると、ＩＴＯの格子構造
がＰＺＴおよび白金の格子構造と非常に相性がよいこと
である。従って、エピタクシャル成長が起こる。表１は
、白金、ＩＴＯ、そしてＰＺＴの空間を比較したもので
ある。表１中、（ｈｋｌ）は結晶面のミラー指数を示す
。例えば、（１１１）はｈ＝１、ｋ＝１、ｌ＝１を示す
。
Ｏを形成する場合、導電性酸化物を使用する有用性は、
例えばＩＴＯを例示して説明すると、ＩＴＯの格子構造
がＰＺＴおよび白金の格子構造と非常に相性がよいこと
である。従って、エピタクシャル成長が起こる。表１は
、白金、ＩＴＯ、そしてＰＺＴの空間を比較したもので
ある。表１中、（ｈｋｌ）は結晶面のミラー指数を示す
。例えば、（１１１）はｈ＝１、ｋ＝１、ｌ＝１を示す
。
【００２０】
【００２１】さきに述べたように、ミラー指数が（１１
１）である白金の結晶面は基板や積層物に平行になるよ
うに形成されているので、白金は一般に配向し易い傾向
がある。例えば、被覆したり、成長させたりすることに
より形成し酸化シリコンを電極層の素材として使用する
ときには、ミラー指数が（１１１）を示す白金は（１０
０）を示すシリコンの基板に配向し易い傾向がある。し
かし、特別な積層工程によれば、（１１１）を示す白金
からなる面を有するＩＴＯ層の（４１１）面に配向する
ことも可能であるし、さらに（４１１）を示すＩＴＯ層
上に（１１１）を示すＰＺＴ誘電体に配向することも可
能である。この現象はコンデンサーの電気的特性が証明
している。
１）である白金の結晶面は基板や積層物に平行になるよ
うに形成されているので、白金は一般に配向し易い傾向
がある。例えば、被覆したり、成長させたりすることに
より形成し酸化シリコンを電極層の素材として使用する
ときには、ミラー指数が（１１１）を示す白金は（１０
０）を示すシリコンの基板に配向し易い傾向がある。し
かし、特別な積層工程によれば、（１１１）を示す白金
からなる面を有するＩＴＯ層の（４１１）面に配向する
ことも可能であるし、さらに（４１１）を示すＩＴＯ層
上に（１１１）を示すＰＺＴ誘電体に配向することも可
能である。この現象はコンデンサーの電気的特性が証明
している。
【００２２】本発明にかかる強誘電性コンデンサーのよ
り好ましい製造方法は焼鈍工程と、形成工程とによって
構成されている。本発明の特徴的な層は、例えば積層に
よって形成することができるが、より好ましい形成方法
はイオンクラスタービーム（ＩＣＢ）法であり、この方
法は全ての層に適用可能である。
り好ましい製造方法は焼鈍工程と、形成工程とによって
構成されている。本発明の特徴的な層は、例えば積層に
よって形成することができるが、より好ましい形成方法
はイオンクラスタービーム（ＩＣＢ）法であり、この方
法は全ての層に適用可能である。
【００２３】イオンクラスタービーム法による薄膜成長
の制御は可能である。さらにイオンクラスタービーム法
によれば、密度の改善、加えて配向制御も可能となる。 この方法によれば長期間に渡って信頼性を維持できる等
の優れた電気的特性を有する強誘電性コンデンサーを提
供することができる。スパッタリング、蒸着、分子線エ
ピタキシ法、そしてイオンプレーティング法等の他の積
層方法は他の層の形成時にも使用することができる。イ
オンプレーティングまたは分子線エピタキシ法を使用す
ることは可能なので、これらの方法は蒸着法またはスパ
ッタリング法より優れている。層の形成は各々の位置関
係を変えることなく行われることが望ましい。さらに、
予め洗浄工程がなされているなら、積層工程において真
空に引く作業を数回行うことも可能である。
の制御は可能である。さらにイオンクラスタービーム法
によれば、密度の改善、加えて配向制御も可能となる。 この方法によれば長期間に渡って信頼性を維持できる等
の優れた電気的特性を有する強誘電性コンデンサーを提
供することができる。スパッタリング、蒸着、分子線エ
ピタキシ法、そしてイオンプレーティング法等の他の積
層方法は他の層の形成時にも使用することができる。イ
オンプレーティングまたは分子線エピタキシ法を使用す
ることは可能なので、これらの方法は蒸着法またはスパ
ッタリング法より優れている。層の形成は各々の位置関
係を変えることなく行われることが望ましい。さらに、
予め洗浄工程がなされているなら、積層工程において真
空に引く作業を数回行うことも可能である。
【００２４】実施例１における各々の位置関係を変える
ことのない積層工程では、ＩＣＢを使用した場合、約０
ｋＶから６．０ｋＶまでの範囲の加速度ポテンシャル（
Ｖｍ）、約０ｍＡから２００ｍＡまでの範囲のイオン電
流（Ｉｃ ）、そして基板を約２５℃から９００℃の範
囲で加熱すること等の条件が必要である。実施例１にお
けるより好ましい積層工程は以下の通りである。
ことのない積層工程では、ＩＣＢを使用した場合、約０
ｋＶから６．０ｋＶまでの範囲の加速度ポテンシャル（
Ｖｍ）、約０ｍＡから２００ｍＡまでの範囲のイオン電
流（Ｉｃ ）、そして基板を約２５℃から９００℃の範
囲で加熱すること等の条件が必要である。実施例１にお
けるより好ましい積層工程は以下の通りである。
【００２５】（１） 最も効果的な加速度ポテンシャ
ル（Ｖｍ ）、イオン電流（Ｉｃ ）を使用し、さらに
配向を制御するための基板を加熱して、貴金属層１０ａ
を積層する。 （２） 必要な場合は上記貴金属層１０ａを焼鈍する
。 （３） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、さら
に配向を制御するために基板を加熱して導電性酸化物層
２０ａを積層する。 （４） 必要であるなら上記導電性酸化物層２０ａを
焼鈍する。 （５） Ｖｍ 、Ｉｃ を使用し、さらに基板を加熱
し、そして最も配向し易いオゾンガス雰囲気下で 強誘
電性物質層３０を形成する。 （６） 必要であるなら強誘電性物質層３０を焼鈍す
る。 （７） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、さら
に基板を加熱して導電性酸化物からなる他の導電性酸化
物層２０ｂを形成し、必要であるなら焼鈍する。 （８） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、さら
に基板を加熱して貴金属からなる他の貴金属層１０ｂを
形成し、ついで焼鈍する。より好ましくはこれらの作業
は一度の工程で行う。
ル（Ｖｍ ）、イオン電流（Ｉｃ ）を使用し、さらに
配向を制御するための基板を加熱して、貴金属層１０ａ
を積層する。 （２） 必要な場合は上記貴金属層１０ａを焼鈍する
。 （３） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、さら
に配向を制御するために基板を加熱して導電性酸化物層
２０ａを積層する。 （４） 必要であるなら上記導電性酸化物層２０ａを
焼鈍する。 （５） Ｖｍ 、Ｉｃ を使用し、さらに基板を加熱
し、そして最も配向し易いオゾンガス雰囲気下で 強誘
電性物質層３０を形成する。 （６） 必要であるなら強誘電性物質層３０を焼鈍す
る。 （７） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、さら
に基板を加熱して導電性酸化物からなる他の導電性酸化
物層２０ｂを形成し、必要であるなら焼鈍する。 （８） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、さら
に基板を加熱して貴金属からなる他の貴金属層１０ｂを
形成し、ついで焼鈍する。より好ましくはこれらの作業
は一度の工程で行う。
【００２６】本発明における実施例２のＩＣＢを使用し
た典型的な各々の層の位置関係を変えることのない積層
工程は、約０ｋＶから約６．０までの範囲の加速度ポテ
ンシャル（Ｖｍ ）、約０ｍＡから２００ｍＡまでの範
囲のイオン電流（Ｉｃ ）、そして基板を約２５℃から
９００℃の範囲で加熱すること等の条件が必要である。 実施例２におけるより好ましい積層工程は以下の通りで
ある。
た典型的な各々の層の位置関係を変えることのない積層
工程は、約０ｋＶから約６．０までの範囲の加速度ポテ
ンシャル（Ｖｍ ）、約０ｍＡから２００ｍＡまでの範
囲のイオン電流（Ｉｃ ）、そして基板を約２５℃から
９００℃の範囲で加熱すること等の条件が必要である。 実施例２におけるより好ましい積層工程は以下の通りで
ある。
【００２７】（１） 最も効果的な加速度ポテンシャ
ル（Ｖｍ ）、イオン電流（Ｉｃ ）を使用し、同時に
配向を制御するために基板を加熱して、導電性酸化物層
２０ｄを積層する。 （２） 必要であるなら上記導電性酸化物層２０ｄを
各々の位置関係を変えることなく焼鈍する。 （３） 真空破壊なしに、最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ
を使用し、さらに配向を制御するために基板を加熱し
て、上記導電性酸化物層２０ｄ上に貴金属層１０ａを積
層する。 （４） 必要であるなら上記貴金属層１０ａを焼鈍す
る。 （５） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、同時
に基板を加熱して他の導電性酸化物層２０ａを上記貴金
属層１０ａ上に形成する。 （６） 必要であるなら上記導電性酸化物層２０ａを
焼鈍する。 （７） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、同時
に基板を加熱し、さらにオゾンガス雰囲気下であり最も
配向し易い状況で強誘電性層３０を形成する。 （８） 必要であるなら上記強誘電性物質層３０を焼
鈍する。 （９） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、さら
に基板を加熱して他の導電性酸化物層２０ｂを上記強誘
電性物質層３０上に形成し、ついで焼鈍する。 （１０） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、さ
らに基板を加熱して他の貴金属層１０ｂを形成し、次に
必要であるなら焼鈍する。 （１１） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ により、さら
に基板を加熱して他の導電性酸化物層２０ｃを形成し、
ついで必要であるなら焼鈍する。より好ましくはこの工
程は１工程で行うことが望ましい。
ル（Ｖｍ ）、イオン電流（Ｉｃ ）を使用し、同時に
配向を制御するために基板を加熱して、導電性酸化物層
２０ｄを積層する。 （２） 必要であるなら上記導電性酸化物層２０ｄを
各々の位置関係を変えることなく焼鈍する。 （３） 真空破壊なしに、最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ
を使用し、さらに配向を制御するために基板を加熱し
て、上記導電性酸化物層２０ｄ上に貴金属層１０ａを積
層する。 （４） 必要であるなら上記貴金属層１０ａを焼鈍す
る。 （５） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、同時
に基板を加熱して他の導電性酸化物層２０ａを上記貴金
属層１０ａ上に形成する。 （６） 必要であるなら上記導電性酸化物層２０ａを
焼鈍する。 （７） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、同時
に基板を加熱し、さらにオゾンガス雰囲気下であり最も
配向し易い状況で強誘電性層３０を形成する。 （８） 必要であるなら上記強誘電性物質層３０を焼
鈍する。 （９） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、さら
に基板を加熱して他の導電性酸化物層２０ｂを上記強誘
電性物質層３０上に形成し、ついで焼鈍する。 （１０） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ を使用し、さ
らに基板を加熱して他の貴金属層１０ｂを形成し、次に
必要であるなら焼鈍する。 （１１） 最も効果的なＶｍ 、Ｉｃ により、さら
に基板を加熱して他の導電性酸化物層２０ｃを形成し、
ついで必要であるなら焼鈍する。より好ましくはこの工
程は１工程で行うことが望ましい。
【００２８】これら全ての層は各々の位置関係を変える
ことなく形成されることが望ましい。これによって界面
をよりコントロールできるし、さらに界面を最小限に形
成することが可能となる。真空破壊を避けることが特に
必要な工程がある。例えば、もし導電性酸化物と強誘電
性物質とが真空を維持した状態でかつ１工程で形成でき
るなら、その界面は最小限となり、不純物も除去できる
。しかしながら、全ての層を各々の位置関係を変えるこ
となく積層することが不可能なケースもいくつかある。 予め洗浄工程を行いさえすれば、数種の工程に渡っても
層を形成することができる。
ことなく形成されることが望ましい。これによって界面
をよりコントロールできるし、さらに界面を最小限に形
成することが可能となる。真空破壊を避けることが特に
必要な工程がある。例えば、もし導電性酸化物と強誘電
性物質とが真空を維持した状態でかつ１工程で形成でき
るなら、その界面は最小限となり、不純物も除去できる
。しかしながら、全ての層を各々の位置関係を変えるこ
となく積層することが不可能なケースもいくつかある。 予め洗浄工程を行いさえすれば、数種の工程に渡っても
層を形成することができる。
【００２９】本発明が以上例示した実施例によって限定
されないということは言うまでもない。
されないということは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】本発明の強誘電性コンデンサーの導電性
電極では、貴金属からなる第１層と、上記第１層上に形
成され導電性酸化物層からなる第２層と、上記第２層上
に形成され強誘電性酸化物からなる第３層と、上記第３
層上に形成され導電性酸化物層からなる第４層と、上記
第４層上に形成され貴金属層からなる第５層とから構成
するので、第１層の貴金属の拡散を第２層である導電性
酸化物層によって制御することができる。従って本発明
の強誘電性コンデンサーの導電性電極を用いれば、信頼
性等の優れた電気的特性を有する強誘電性コンデンサー
を提供することができる。
電極では、貴金属からなる第１層と、上記第１層上に形
成され導電性酸化物層からなる第２層と、上記第２層上
に形成され強誘電性酸化物からなる第３層と、上記第３
層上に形成され導電性酸化物層からなる第４層と、上記
第４層上に形成され貴金属層からなる第５層とから構成
するので、第１層の貴金属の拡散を第２層である導電性
酸化物層によって制御することができる。従って本発明
の強誘電性コンデンサーの導電性電極を用いれば、信頼
性等の優れた電気的特性を有する強誘電性コンデンサー
を提供することができる。
【００３１】本発明の強誘電性コンデンサーの導電性電
極の製造方法では、貴金属からなる第１層を形成し、上
記貴金属を焼鈍し、上記第１層上に導電性酸化物からな
る第２層を形成し、上記導電性酸化物を焼鈍し、上記第
２層上に強誘電性物質からなる第３層を形成し、上記第
３層を焼鈍し、上記第３層上に導電性酸化物からなる第
４層を形成し、上記導電性酸化物を焼鈍し、上記第４層
上に貴金属からなる第５層を形成し、上記貴金属を焼鈍
するので、第１層の貴金属の拡散を第２層である導電性
酸化物層を形成することによって制御することができる
。従って本発明の強誘電性コンデンサーの導電性電極の
製造方法によれば、信頼性等の優れた電気的特性を有す
る強誘電性コンデンサーを提供することができる。
極の製造方法では、貴金属からなる第１層を形成し、上
記貴金属を焼鈍し、上記第１層上に導電性酸化物からな
る第２層を形成し、上記導電性酸化物を焼鈍し、上記第
２層上に強誘電性物質からなる第３層を形成し、上記第
３層を焼鈍し、上記第３層上に導電性酸化物からなる第
４層を形成し、上記導電性酸化物を焼鈍し、上記第４層
上に貴金属からなる第５層を形成し、上記貴金属を焼鈍
するので、第１層の貴金属の拡散を第２層である導電性
酸化物層を形成することによって制御することができる
。従って本発明の強誘電性コンデンサーの導電性電極の
製造方法によれば、信頼性等の優れた電気的特性を有す
る強誘電性コンデンサーを提供することができる。
【図１】図１は実施例１の強誘電性コンデンサーを示す
断面図。
断面図。
【図２】図２は実施例２の強誘電性コンデンサーを示す
断面図。
断面図。
１０ａ 貴金属層
１０ｂ 貴金属層
２０ａ 導電性酸化物層
２０ｂ 導電性酸化物層
２０ｃ 追加層
３０ｄ 追加層
３０ａ 強誘電性物質層
３０ｂ 強誘電性物質層
３０ａ 強誘電性物質層
３０ｂ 強誘電性物質層
Claims (33)
- 【請求項１】 貴金属からなる第１層と、上記第１層
上に形成され導電性酸化物層からなる第２層と、上記第
２層上に形成され強誘電性酸化物からなる第３層と、上
記第３層上に形成され導電性酸化物層からなる第４層と
、上記第４層上に形成され貴金属層からなる第５層とか
ら構成されていることを特徴とする強誘電性コンデンサ
ー。 - 【請求項２】 前記第１層と第５層との厚さが約５０
０オングストローム以上３０００オングストローム以下
であることを特徴とする請求項１記載の強誘電性コンデ
ンサー。 - 【請求項３】 前記第２層と第４層との厚さが約２０
０オングストローム以上２０００オングストローム以下
であることを特徴とする請求項１記載の強誘電性コンデ
ンサー。 - 【請求項４】 前記第３層の厚さが約５００オングス
トローム以上約１００００オングストローム以下である
ことを特徴とする請求項１記載の強誘電性コンデンサー
。 - 【請求項５】 前記貴金属層が白金、パラジウム、ま
たは金を含有することを特徴とする請求項１記載の強誘
電性コンデンサー。 - 【請求項６】 前記貴金属がパラジウムを含有してい
ることを特徴とする請求項１記載の強誘電性コンデンサ
ー。 - 【請求項７】 前記強誘電性物質がレッドジルコネイ
トチタネイト（ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉｔ
ａｎａｔｅ ）であることを特徴とする請求項１記載の
強誘電性コンデンサー。 - 【請求項８】 前記レッドジルコネイトチタネイト（
ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉｔａｎａｔｅ ）
がランタン、スズ、またはニオブをドーパントとして含
有していることを特徴とする請求項７記載の強誘電性コ
ンデンサー。 - 【請求項９】 前記導電性酸化物がインジウムスズ酸
化物、酸化ルテニウム、または酸化レニウムを含有する
ことを特徴とする請求項１記載の強誘電性コンデンサー
。 - 【請求項１０】 前記導電性酸化物がインジウムスズ
酸化物を含有することを特徴とする請求項１記載の強誘
電性コンデンサー。 - 【請求項１１】 前記層が各々接触していることを特
徴とする請求項１記載の強誘電性コンデンサー。 - 【請求項１２】 導電性酸化物からなる第１層と、上
記第１層上に形成され貴金属からなる第２層と、上記第
２層上に形成され導電性酸化物からなる第３層と、上記
第３層上に形成され強誘電性物質からなる第４層と、上
記第４層上に形成されかつ導電性酸化物からなる第５層
と、上記第５層上に形成されかつ貴金属からなる第６層
と、上記第６層上に形成されかつ導電性酸化物からなる
第７層とから構成されていることを特徴とする強誘電性
コンデンサー。 - 【請求項１３】 前記第１層が成長ＳｉＯ２ からな
ることを特徴とする請求項１２記載の強誘電性コンデン
サー。 - 【請求項１４】 前記第１層、第３層、第５層、そし
て第７層との厚さが約２００オングストローム以上２０
００オングストローム以下であることを特徴とする請求
項１２記載の強誘電性コンデンサー。 - 【請求項１５】 前記第二層と第六層との厚さが約５
００オングストローム以上３０００オングストローム以
下であることを特徴とする請求項１２記載の強誘電性コ
ンデンサー。 - 【請求項１６】 前記第四層の厚さが約５００オング
ストローム以上１００００オングストローム以下である
ことを特徴とする請求項１２記載の強誘電性コンデンサ
ー。 - 【請求項１７】 前記貴金属が白金、パラジウム、ま
たは金を含有することを特徴とする請求項１２記載の強
誘電性コンデンサー。 - 【請求項１８】 前記貴金属が白金を含有することを
特徴とする請求項１２記載の強誘電性コンデンサー。 - 【請求項１９】 前記強誘電性物質がレッドジルコネ
イトチタネイト（ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉ
ｔａｎａｔｅ） であることを特徴とする請求項１２記
載の強誘電性コンデンサー。 - 【請求項２０】 前記レッドジルコネイトチタネイト
（ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉｔａｎａｔｅ）
がランタン、スズまたはニオブをドーパントとして含
有することを特徴とする請求項１９記載の強誘電性コン
デンサー。 - 【請求項２１】 前記強誘電性酸化物がインジウムス
ズ酸化物、酸化ルテニウム、または酸化レニウムを含有
することを特徴とする請求項１２記載の強誘電性コンデ
ンサー。 - 【請求項２２】 前記導電性酸化物がインジウムスズ
酸化物を含有することを特徴とする請求項１２記載の強
誘電性コンデンサー。 - 【請求項２３】 前記層が各々接触していることを特
徴とする請求項１２記載の強誘電性コンデンサー。 - 【請求項２４】 強誘電性コンデンサーを製造する方
法であって、貴金属からなる第１層を形成し、上記貴金
属を焼鈍し、上記第１層上に導電性酸化物からなる第２
層を形成し、上記導電性酸化物を焼鈍し、上記第２層上
に強誘電性物質からなる第３層を形成し、上記第３層を
焼鈍し、上記第３層上に導電性酸化物からなる第４層を
形成し、上記導電性酸化物を焼鈍し、上記第４層上に貴
金属からなる第５層を形成し、上記貴金属を焼鈍するこ
とを特徴とする強誘電性コンデンサーの製造方法。 - 【請求項２５】 前記層が蒸着によって形成されてい
ることを特徴とする請求項２４記載の強誘電性コンデン
サーの製造方法。 - 【請求項２６】 前記層が各々の位置関係を変えるこ
とのない蒸着法によって形成されていることを特徴とす
る請求項２５記載の強誘電性コンデンサーの製造方法。 - 【請求項２７】 前記層がイオンクラスタービームに
よって蒸着されていることを特徴とする請求項２５記載
の強誘電性コンデンサーの製造方法。 - 【請求項２８】 約０ｋＶ以上約６．０ｋＶ以下の加
速度ポテンシャル、約０ｍＡ以上２００ｍＡ以下のイオ
ン電流、そして約２５℃以上９００℃以下の範囲で基板
を加熱するという条件下で前記層を蒸着することを特徴
とする請求項２５記載の強誘電性コンデンサーの製造方
法。 - 【請求項２９】 強誘電性コンデンサーを製造する方
法であって、導電性酸化物からなる第１層を形成し、上
記導電性酸化物を焼鈍し、上記第１層上に貴金属を含有
する第二層を形成し、上記貴金属を焼鈍し、上記第二層
上に導電性酸化物を含有する第三層を形成し、上記第三
層を焼鈍し、上記第三層上に強誘電生物質を含有する第
四層を形成し、前記強誘電性物質を焼鈍し、上記第四層
上に導電性酸化物を含有する第五層を形成し、上記導電
性酸化物を焼鈍し、上記第五層上に貴金属含有する第六
層を形成し、上記第六層を焼鈍し、上記第六層上に導電
性酸化物含有する第七層を形成し、上記導電性酸化物を
焼鈍することを特徴とする強誘電性コンデンサーの製造
方法。 - 【請求項３０】 前記層を蒸着によって形成すること
を特徴とする請求項２９記載の強誘電性コンデンサーの
製造方法。 - 【請求項３１】 前記層が各々の位置関係を変えるこ
とのない蒸着法によって形成されることを特徴とする請
求項３０記載の強誘電性コンデンサーの製造方法。 - 【請求項３２】 前記層がイオンクラスタービームに
よって蒸着されていることを特徴とする請求項３０記載
の強誘電性コンデンサーの製造方法。 - 【請求項３３】 約０ｋＶ以上約６．０ｋＶ以下の加
速度ポテンシャル、約０ｍＡ以上２００ｍＡ以下のイオ
ン電流、そして約２５℃以上９００℃以下の範囲で基板
を加熱するという条件下で前記層を蒸着することを特徴
とする請求項３０記載の強誘電性コンデンサーの製造方
法。
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