JPH06162825A - 誘電体膜とそのデバイス - Google Patents
誘電体膜とそのデバイスInfo
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- JPH06162825A JPH06162825A JP30400592A JP30400592A JPH06162825A JP H06162825 A JPH06162825 A JP H06162825A JP 30400592 A JP30400592 A JP 30400592A JP 30400592 A JP30400592 A JP 30400592A JP H06162825 A JPH06162825 A JP H06162825A
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- film
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 非晶質のＴａ2 Ｏ5 およびＴａ2 Ｏ5 以外の
誘電体添加物を含有した誘電体膜と、その誘電体膜を備
えたデバイス。 【効果】 熱処理後もＴａ2 Ｏ5 誘電体が非晶質を保つ
ことができるため、熱処理後の誘電体としての絶縁性を
上げることができる。またこの誘電体をデバイスに用い
ることにより、熱処理を施した場合においても単位面積
当たりの容量が大きく、抵抗の大きい誘電体を備えたデ
バイスを提供することができるため、デバイスの性能を
向上させることができる。
誘電体添加物を含有した誘電体膜と、その誘電体膜を備
えたデバイス。 【効果】 熱処理後もＴａ2 Ｏ5 誘電体が非晶質を保つ
ことができるため、熱処理後の誘電体としての絶縁性を
上げることができる。またこの誘電体をデバイスに用い
ることにより、熱処理を施した場合においても単位面積
当たりの容量が大きく、抵抗の大きい誘電体を備えたデ
バイスを提供することができるため、デバイスの性能を
向上させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＴａ2 Ｏ5 を含む誘電体
膜およびそれを備えたデバイスに関するものである。
膜およびそれを備えたデバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来主にＳｉＯ2 やＳｉＮX の様な誘電
体膜材料が、ＤＲＡＭをはじめとするメモリー用キャパ
シター絶縁膜あるいは薄膜トランジスター（以後ＴＦＴ
と略す）やＭＯＳＦＥＴなどのトランジスター用ゲート
絶縁膜として、また電界を印加することによって発光す
る薄膜エレクトロルミネッセンス素子（以後ＴＦＥＬと
略す）の絶縁層として用いられている。
体膜材料が、ＤＲＡＭをはじめとするメモリー用キャパ
シター絶縁膜あるいは薄膜トランジスター（以後ＴＦＴ
と略す）やＭＯＳＦＥＴなどのトランジスター用ゲート
絶縁膜として、また電界を印加することによって発光す
る薄膜エレクトロルミネッセンス素子（以後ＴＦＥＬと
略す）の絶縁層として用いられている。
【０００３】これらデバイスの誘電体膜としては、単位
面積あたりの容量を大きくすることが課題であり、誘電
体膜材料を改善してその課題を達成することにより、デ
バイスの性能を向上させることができる。すなわち、デ
バイスの誘電体膜の単位面積あたりの容量を大きくする
ことにより、例えばＤＲＡＭに関してはデバイスの高集
積化につながり、またＴＦＴやＭＯＳＦＥＴに関しては
低電圧駆動化とトランジスタのｏｎ電流の増加につなが
り、またＴＦＥＬに関しては高輝度化や高電圧に対する
安定化をにつながる。
面積あたりの容量を大きくすることが課題であり、誘電
体膜材料を改善してその課題を達成することにより、デ
バイスの性能を向上させることができる。すなわち、デ
バイスの誘電体膜の単位面積あたりの容量を大きくする
ことにより、例えばＤＲＡＭに関してはデバイスの高集
積化につながり、またＴＦＴやＭＯＳＦＥＴに関しては
低電圧駆動化とトランジスタのｏｎ電流の増加につなが
り、またＴＦＥＬに関しては高輝度化や高電圧に対する
安定化をにつながる。
【０００４】誘電体の単位体積あたりの容量を大きくす
る手段として、誘電体の薄膜化が行われてきたが、誘電
体の薄膜化が進むと、例えば６０ＡのＳｉＯ2 膜に５Ｖ
の電圧を印加すると膜を通してトンネル電流が流れるた
め、原理的に絶縁層として使用できないという問題があ
る。さらに、誘電体膜を薄くすれば、ピンホールによる
短絡の確率が高くなり、絶縁体としての機能が低下する
という問題もあり、薄膜化によって誘電体の容量を大き
くするには限界がある。
る手段として、誘電体の薄膜化が行われてきたが、誘電
体の薄膜化が進むと、例えば６０ＡのＳｉＯ2 膜に５Ｖ
の電圧を印加すると膜を通してトンネル電流が流れるた
め、原理的に絶縁層として使用できないという問題があ
る。さらに、誘電体膜を薄くすれば、ピンホールによる
短絡の確率が高くなり、絶縁体としての機能が低下する
という問題もあり、薄膜化によって誘電体の容量を大き
くするには限界がある。
【０００５】そこで、薄膜化以外の方法で単位体積あた
りの容量が大きい誘電体を得るために、誘電体材料とし
て比誘電率の高い材料の検討がなされている。中でも非
晶質のＴａ2 Ｏ5 は、比誘電率が比較的高く、リーク電
流が少ない上に絶縁破壊強度が大きいことから、注目さ
れている。誘電体材料として、実用化されているＳｉＮ
ｘやＳｉＯ2 は、比誘電率がそれぞれ６．４、３．８と
低いため、単位体積あたりの容量を誘電率によって得る
効果は少ない。これに対し、誘電体材料として比誘電率
の比較的高い非晶質のＴａ2 Ｏ5 （比誘電率：２５）を
用いた場合、前述のＳｉＮｘ、ＳｉＯ2 に比較して比誘
電率が約４倍と大きいので、単位面積あたりの容量も同
一膜厚なら約４倍となる。
りの容量が大きい誘電体を得るために、誘電体材料とし
て比誘電率の高い材料の検討がなされている。中でも非
晶質のＴａ2 Ｏ5 は、比誘電率が比較的高く、リーク電
流が少ない上に絶縁破壊強度が大きいことから、注目さ
れている。誘電体材料として、実用化されているＳｉＮ
ｘやＳｉＯ2 は、比誘電率がそれぞれ６．４、３．８と
低いため、単位体積あたりの容量を誘電率によって得る
効果は少ない。これに対し、誘電体材料として比誘電率
の比較的高い非晶質のＴａ2 Ｏ5 （比誘電率：２５）を
用いた場合、前述のＳｉＮｘ、ＳｉＯ2 に比較して比誘
電率が約４倍と大きいので、単位面積あたりの容量も同
一膜厚なら約４倍となる。
【０００６】この様に、非晶質のＴａ2 Ｏ5 は誘電体材
料として優れた特性を有することが知られているが、６
６０℃以上の温度で熱処理をすると多結晶構造化し、抵
抗が小さくなり絶縁膜としての機能が低下するという問
題がある。よって、デバイスの製造工程において、誘電
体膜形成後に６６０℃以上の温度で熱処理を必要とする
場合には、問題となる。
料として優れた特性を有することが知られているが、６
６０℃以上の温度で熱処理をすると多結晶構造化し、抵
抗が小さくなり絶縁膜としての機能が低下するという問
題がある。よって、デバイスの製造工程において、誘電
体膜形成後に６６０℃以上の温度で熱処理を必要とする
場合には、問題となる。
【０００７】ところが、ＤＲＡＭ，ＴＦＴ，ＭＯＳＦＥ
Ｔ、ＴＦＥＬ等の薄膜デバイスでは、それらデバイスの
製造工程において誘電体膜形成後に高い温度で熱処理を
必要とする場合が多くある。例えばＤＲＡＭ製造工程で
は、誘電体膜形成後にポリシリコンにリンをドープした
膜を電極として付けるが、その際リンをポリシリコン中
に均一に拡散させるために、１０００℃以下の熱処理を
行う必要がある。同様にして、ＴＦＴやＭＯＳＦＥＴに
おいても、誘電体膜形成後に高い温度での熱処理を必要
とする場合がある。また、ＴＦＥＬに関しても、熱処理
の温度を高くすることにより、発光層の結晶化が良くな
り、輝度が向上する事が、知られているが、誘電材料と
して有望な比誘電率の高い非晶質のＴａ2 Ｏ5 を誘電体
として用いた場合、多結晶構造化して抵抗が小さくな
り、発光輝度や絶縁耐圧が低くなるという問題がある。
さらにこれらＤＲＡＭ，ＴＦＴ，ＭＯＳＦＥＴ、ＴＦＥ
Ｌ等の薄膜デバイスに共通して、言えることであるが、
誘電体だけでなく半導体や電極の性能を向上させるため
に熱処理をすることがあり、熱処理を施しても絶縁性を
失わない非晶質のＴａ2 Ｏ5 が望まれている。
Ｔ、ＴＦＥＬ等の薄膜デバイスでは、それらデバイスの
製造工程において誘電体膜形成後に高い温度で熱処理を
必要とする場合が多くある。例えばＤＲＡＭ製造工程で
は、誘電体膜形成後にポリシリコンにリンをドープした
膜を電極として付けるが、その際リンをポリシリコン中
に均一に拡散させるために、１０００℃以下の熱処理を
行う必要がある。同様にして、ＴＦＴやＭＯＳＦＥＴに
おいても、誘電体膜形成後に高い温度での熱処理を必要
とする場合がある。また、ＴＦＥＬに関しても、熱処理
の温度を高くすることにより、発光層の結晶化が良くな
り、輝度が向上する事が、知られているが、誘電材料と
して有望な比誘電率の高い非晶質のＴａ2 Ｏ5 を誘電体
として用いた場合、多結晶構造化して抵抗が小さくな
り、発光輝度や絶縁耐圧が低くなるという問題がある。
さらにこれらＤＲＡＭ，ＴＦＴ，ＭＯＳＦＥＴ、ＴＦＥ
Ｌ等の薄膜デバイスに共通して、言えることであるが、
誘電体だけでなく半導体や電極の性能を向上させるため
に熱処理をすることがあり、熱処理を施しても絶縁性を
失わない非晶質のＴａ2 Ｏ5 が望まれている。
【０００８】上記した従来のＴａ2 Ｏ5 の誘電体を用い
たデバイスでは、６６０℃以上の温度で熱処理をする
と、誘電体の抵抗が小さくリーク電流が大きいという欠
点を有しているため、製造工程において誘電体膜に６６
０℃以上の熱処理を行う場合、絶縁性の良い誘電体とし
て使用できないという問題がある。このことは、例え
ば、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１３０
（１２）Ｐ．２４１４−２４１８（１９８３）に記載さ
れている。
たデバイスでは、６６０℃以上の温度で熱処理をする
と、誘電体の抵抗が小さくリーク電流が大きいという欠
点を有しているため、製造工程において誘電体膜に６６
０℃以上の熱処理を行う場合、絶縁性の良い誘電体とし
て使用できないという問題がある。このことは、例え
ば、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１３０
（１２）Ｐ．２４１４−２４１８（１９８３）に記載さ
れている。
【０００９】この原因は誘電体中のＴａ2 Ｏ5 が熱処理
により多結晶構造化したり、また誘電体と、例えばポリ
シリコン層等の伝導体層との間に反応が起きたりするた
めである。このことは、例えば、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃ
ｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１３３（７）Ｐ．１４０５−１４１
０（１９８６）に記載されている。従って、誘電体の多
結晶構造化を防止し、また誘電体と半導体または伝導体
との反応を防止すれば良好な電気特性を有する誘電体が
できると考えられる。
により多結晶構造化したり、また誘電体と、例えばポリ
シリコン層等の伝導体層との間に反応が起きたりするた
めである。このことは、例えば、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃ
ｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１３３（７）Ｐ．１４０５−１４１
０（１９８６）に記載されている。従って、誘電体の多
結晶構造化を防止し、また誘電体と半導体または伝導体
との反応を防止すれば良好な電気特性を有する誘電体が
できると考えられる。
【００１０】上記問題のうち、誘電体とシリコンとの反
応を防止するためには、ＳｉＯ2 等の第二の誘電体膜を
挟むことにより解決できる。しかし、誘電体内部で生ず
る多結晶化を防止できないという問題点がある。
応を防止するためには、ＳｉＯ2 等の第二の誘電体膜を
挟むことにより解決できる。しかし、誘電体内部で生ず
る多結晶化を防止できないという問題点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱処
理を施した場合においても単位面積当たりの容量が大き
く、リーク電流の小さい誘電体とその誘電体を備えたデ
バイスを提供することにある。
理を施した場合においても単位面積当たりの容量が大き
く、リーク電流の小さい誘電体とその誘電体を備えたデ
バイスを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、従来のＴ
ａ2 Ｏ5 の誘電体を用いた容量膜は、高い温度で熱処理
をすると、多結晶構造化して抵抗が小さくなりリーク電
流が大きいという問題点に鑑みて、鋭意研究したとこ
ろ、Ｔａ2 Ｏ5 が特定の誘電体添加物を含有することに
より、熱処理後においてもＴａ2 Ｏ5 が多結晶構造を取
らず非晶質のままであるために、熱処理を施した場合に
おいても単位面積当たりの容量が大きく、抵抗が大きく
リーク電流の小さい誘電体膜となることを見いだし本発
明を完成した。
ａ2 Ｏ5 の誘電体を用いた容量膜は、高い温度で熱処理
をすると、多結晶構造化して抵抗が小さくなりリーク電
流が大きいという問題点に鑑みて、鋭意研究したとこ
ろ、Ｔａ2 Ｏ5 が特定の誘電体添加物を含有することに
より、熱処理後においてもＴａ2 Ｏ5 が多結晶構造を取
らず非晶質のままであるために、熱処理を施した場合に
おいても単位面積当たりの容量が大きく、抵抗が大きく
リーク電流の小さい誘電体膜となることを見いだし本発
明を完成した。
【００１３】すなわち、本発明は、 １．Ｔａ2 Ｏ5 を含有する誘電体膜において、該誘電体
膜がＴａ2 Ｏ5 以外の誘電体添加物を含有し、かつ該Ｔ
ａ2 Ｏ5 が非晶質であることを特徴とする熱処理した誘
電体膜、 ２．Ｔａ2 Ｏ5 以外の誘電体添加物がＳｉＯ2 、Ａｌ2
Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 およびＡｌＮから選ばれた少なくとも
１つからなることを特徴とする請求項１記載の熱処理し
た誘電体膜、 ３．Ｔａ2 Ｏ5 を含む誘電体膜を有し、かつ製造工程で
該誘電体膜に６６０℃以上の温度で熱処理を施すデバイ
スにおいて、該誘電体膜がＴａ2 Ｏ5 以外の誘電体添加
物を含有し、かつ該Ｔａ2 Ｏ5 が非晶質であることを特
徴とするデバイス、 ４．Ｔａ2 Ｏ5 以外の誘電体添加物がＳｉＯ2 、Ａｌ2
Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 およびＡｌＮから選ばれた少なくとも
１つからなることを特徴とする請求項３記載のデバイス
を提供するものである。
膜がＴａ2 Ｏ5 以外の誘電体添加物を含有し、かつ該Ｔ
ａ2 Ｏ5 が非晶質であることを特徴とする熱処理した誘
電体膜、 ２．Ｔａ2 Ｏ5 以外の誘電体添加物がＳｉＯ2 、Ａｌ2
Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 およびＡｌＮから選ばれた少なくとも
１つからなることを特徴とする請求項１記載の熱処理し
た誘電体膜、 ３．Ｔａ2 Ｏ5 を含む誘電体膜を有し、かつ製造工程で
該誘電体膜に６６０℃以上の温度で熱処理を施すデバイ
スにおいて、該誘電体膜がＴａ2 Ｏ5 以外の誘電体添加
物を含有し、かつ該Ｔａ2 Ｏ5 が非晶質であることを特
徴とするデバイス、 ４．Ｔａ2 Ｏ5 以外の誘電体添加物がＳｉＯ2 、Ａｌ2
Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 およびＡｌＮから選ばれた少なくとも
１つからなることを特徴とする請求項３記載のデバイス
を提供するものである。
【００１４】本発明において熱処理とは、高温炉等の高
温を達成できる装置を用いて、６６０℃以上１５００℃
以下の温度で１分間以上１０００時間以下の処理をする
ことを言う。デバイスとは、電子材料を用いた装置を示
すが、主にはＤＲＡＭ、ＴＦＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＴＦＥ
Ｌを示す。非晶質とはＸ線回折法により分析を行った場
合、結晶のＴａ2 ０5 のピークが明瞭でないものを言
う。
温を達成できる装置を用いて、６６０℃以上１５００℃
以下の温度で１分間以上１０００時間以下の処理をする
ことを言う。デバイスとは、電子材料を用いた装置を示
すが、主にはＤＲＡＭ、ＴＦＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＴＦＥ
Ｌを示す。非晶質とはＸ線回折法により分析を行った場
合、結晶のＴａ2 ０5 のピークが明瞭でないものを言
う。
【００１５】誘電体添加物としては、バンドギャップが
２．５ｅＶ以上の酸化物や窒化物から選ばれる。好まし
くは４ｅＶ以上のバンドギャップを持つものである。特
に好ましくはＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、およ
びＡｌＮのうち少なくとも一つが選ばれる。これらのう
ち少なくとも一つを用いた場合は、Ｔａ2 Ｏ5 の多結晶
構造化を防止する効果が大きく、誘電体膜熱処理後の抵
抗が大きく好ましい。ここで多結晶とは、結晶方位が一
定でない結晶を言う。
２．５ｅＶ以上の酸化物や窒化物から選ばれる。好まし
くは４ｅＶ以上のバンドギャップを持つものである。特
に好ましくはＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、およ
びＡｌＮのうち少なくとも一つが選ばれる。これらのう
ち少なくとも一つを用いた場合は、Ｔａ2 Ｏ5 の多結晶
構造化を防止する効果が大きく、誘電体膜熱処理後の抵
抗が大きく好ましい。ここで多結晶とは、結晶方位が一
定でない結晶を言う。
【００１６】誘電体膜中の誘電体添加物の含有量は、多
ければ多いほどＴａ2 Ｏ5 の多結晶化を防止する効果は
大きいが、単位面積当たりの容量が大きく、抵抗が大き
い誘電体膜という条件を満たすためには、添加物の種類
により、適切な含有量は異なる。例えば誘電体添加物と
してＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、およびＡｌＮ
の群からなら少なくとも一つを用いた場合、それら添加
物単独の比誘電率がいずれも１０以下と小さいため、単
位面積当たりの容量が小さくなる。よって誘電体添加物
としてＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、およびＡｌ
Ｎの群からなら少なくとも一つを用いた場合には、誘電
性添加物の含有量として５０モル％から２モル％の範囲
が好ましく、より好ましくは３０モル％から５モル％の
範囲である。また誘電体添加物としてＮｂ2 Ｏ5 および
ＴｉＯ2 の群からなら少なくとも一つを用いた場合、比
誘電率は大きくなるが、抵抗も低下するため、２０モル
％から８０モル％が好ましい。
ければ多いほどＴａ2 Ｏ5 の多結晶化を防止する効果は
大きいが、単位面積当たりの容量が大きく、抵抗が大き
い誘電体膜という条件を満たすためには、添加物の種類
により、適切な含有量は異なる。例えば誘電体添加物と
してＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、およびＡｌＮ
の群からなら少なくとも一つを用いた場合、それら添加
物単独の比誘電率がいずれも１０以下と小さいため、単
位面積当たりの容量が小さくなる。よって誘電体添加物
としてＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 、およびＡｌ
Ｎの群からなら少なくとも一つを用いた場合には、誘電
性添加物の含有量として５０モル％から２モル％の範囲
が好ましく、より好ましくは３０モル％から５モル％の
範囲である。また誘電体添加物としてＮｂ2 Ｏ5 および
ＴｉＯ2 の群からなら少なくとも一つを用いた場合、比
誘電率は大きくなるが、抵抗も低下するため、２０モル
％から８０モル％が好ましい。
【００１７】非晶質のＴａ2 Ｏ5 を含む誘電体の成膜方
法としては、抵抗加熱式蒸着、電子線ビーム蒸着、スパ
ッタ蒸着、ＣＶＤ、塗布法など多くの方法が選択できる
が、各種成膜法の中でもスパッタ蒸着法やＣＶＤ法は抵
抗の大きい誘電体膜が得られて好ましい。また誘電体添
加物を成膜時に同時に添加することにより、成膜時のＴ
ａ2 Ｏ5 の多結晶構造化を防ぐ効果があり、蒸着法やＣ
ＶＤ法における基板温度は従来の非晶質のＴａ2 Ｏ5 成
膜に通常用いられている、室温〜４００℃の範囲を上回
ることもできるが、その誘電体添加物による成膜時のＴ
ａ2 Ｏ5 の多結晶構造化を防ぐ効果にも限界があるた
め、基板温度は８００℃以下が好ましい。さらに誘電体
の膜厚は薄過ぎるとトンネル電流により絶縁性が失われ
るため、４ｎｍ以上が好ましい。
法としては、抵抗加熱式蒸着、電子線ビーム蒸着、スパ
ッタ蒸着、ＣＶＤ、塗布法など多くの方法が選択できる
が、各種成膜法の中でもスパッタ蒸着法やＣＶＤ法は抵
抗の大きい誘電体膜が得られて好ましい。また誘電体添
加物を成膜時に同時に添加することにより、成膜時のＴ
ａ2 Ｏ5 の多結晶構造化を防ぐ効果があり、蒸着法やＣ
ＶＤ法における基板温度は従来の非晶質のＴａ2 Ｏ5 成
膜に通常用いられている、室温〜４００℃の範囲を上回
ることもできるが、その誘電体添加物による成膜時のＴ
ａ2 Ｏ5 の多結晶構造化を防ぐ効果にも限界があるた
め、基板温度は８００℃以下が好ましい。さらに誘電体
の膜厚は薄過ぎるとトンネル電流により絶縁性が失われ
るため、４ｎｍ以上が好ましい。
【００１８】
【実施例】以下に、本発明を実施例をもって具体的に説
明する。
明する。
【００１９】
【実施例１】誘電体膜の実施例を示す。図１は本発明の
一実施例の断面図である。以下図１に従って説明する。
ガラス基板上（ＨＯＹＡ株式会社製、ＮＡ−４０）に、
反応性スパッタ法により、厚さ約１００ｎｍのＩＴＯ透
明電極２を形成した。
一実施例の断面図である。以下図１に従って説明する。
ガラス基板上（ＨＯＹＡ株式会社製、ＮＡ−４０）に、
反応性スパッタ法により、厚さ約１００ｎｍのＩＴＯ透
明電極２を形成した。
【００２０】透明電極２の上に誘電体添加物として１２
モル％のＡｌ2 Ｏ3 を含むＴａ2 Ｏ 5 膜からなる誘電体
膜３を膜厚３００ｎｍ程度になるように形成した。誘電
体膜３はスパッタ蒸着法で形成し、その条件は、反応ガ
スとしてＡｒと３０重量％Ｏ 2 の混合ガスを用い、ター
ゲットにＴａとＡｌの混合物を用いて、リアクテイブス
パッタを行った。
モル％のＡｌ2 Ｏ3 を含むＴａ2 Ｏ 5 膜からなる誘電体
膜３を膜厚３００ｎｍ程度になるように形成した。誘電
体膜３はスパッタ蒸着法で形成し、その条件は、反応ガ
スとしてＡｒと３０重量％Ｏ 2 の混合ガスを用い、ター
ゲットにＴａとＡｌの混合物を用いて、リアクテイブス
パッタを行った。
【００２１】その後、高温電気加熱炉を用いて、Ａｒガ
ス雰囲気にて温度７２５℃で４時間熱処理をした。以上
のようにして得られた誘電体膜のＸ線回折分析〔（株）
理学電機 ＲＵ−２００Ｂ〕を行った。その結果結晶の
Ｔａ2 Ｏ5 に相当するピークは観測されなかった。
ス雰囲気にて温度７２５℃で４時間熱処理をした。以上
のようにして得られた誘電体膜のＸ線回折分析〔（株）
理学電機 ＲＵ−２００Ｂ〕を行った。その結果結晶の
Ｔａ2 Ｏ5 に相当するピークは観測されなかった。
【００２２】次に実施例１の誘電体膜の電気特性を調べ
るために誘電体膜３の上にＡｌ電極４を膜厚１００ｎｍ
程度になるように形成した。電極３の形成方法として
は、抵抗加熱式蒸着法を用い、１×１０ー5Ｔｏｒｒの減
圧下でＡｌ粒を抵抗加熱して蒸着した。誘電体膜の電気
特性は透明電極２とＡｌ電極４間の抵抗とコンデンサー
容量から求めた。その結果比抵抗率が２×１０11Ωｃｍ
であり比誘電率が１８であった。
るために誘電体膜３の上にＡｌ電極４を膜厚１００ｎｍ
程度になるように形成した。電極３の形成方法として
は、抵抗加熱式蒸着法を用い、１×１０ー5Ｔｏｒｒの減
圧下でＡｌ粒を抵抗加熱して蒸着した。誘電体膜の電気
特性は透明電極２とＡｌ電極４間の抵抗とコンデンサー
容量から求めた。その結果比抵抗率が２×１０11Ωｃｍ
であり比誘電率が１８であった。
【００２３】以上のことから、実施例１の誘電体添加物
として１２モル％のＡｌ2 Ｏ3 を含むＴａ2 Ｏ5 膜から
なる誘電体膜３では、熱処理による結晶化が防止でき、
その結果、比抵抗率が大きくリーク電流の少ない誘電体
を得る事ができた。
として１２モル％のＡｌ2 Ｏ3 を含むＴａ2 Ｏ5 膜から
なる誘電体膜３では、熱処理による結晶化が防止でき、
その結果、比抵抗率が大きくリーク電流の少ない誘電体
を得る事ができた。
【００２４】
【比較例１】実施例１と同様にしてガラス基板１上にＩ
ＴＯ透明電極２を形成した。つぎに透明電極２の表面に
Ｔａ2 Ｏ5 単独組成よりなる誘電体膜３を作製し、実施
例１と同様に熱処理を行い、Ｘ線回折分析を行った。Ｔ
ａ2 Ｏ5 単独組成よりなる誘電体膜３はターゲットにＴ
ａを用いた以外は、実施例１の誘電体膜３と同様に形成
した。このＸ線回折分析では、Ｔａ2 Ｏ5 の結晶の（０
０１）面に相当するｄ＝３．８９Å、（２００）面に相
当するｄ＝３．１１Å、（２０１）面に相当するｄ＝
２．４３Å等のピークが明確に観測された。
ＴＯ透明電極２を形成した。つぎに透明電極２の表面に
Ｔａ2 Ｏ5 単独組成よりなる誘電体膜３を作製し、実施
例１と同様に熱処理を行い、Ｘ線回折分析を行った。Ｔ
ａ2 Ｏ5 単独組成よりなる誘電体膜３はターゲットにＴ
ａを用いた以外は、実施例１の誘電体膜３と同様に形成
した。このＸ線回折分析では、Ｔａ2 Ｏ5 の結晶の（０
０１）面に相当するｄ＝３．８９Å、（２００）面に相
当するｄ＝３．１１Å、（２０１）面に相当するｄ＝
２．４３Å等のピークが明確に観測された。
【００２５】このことから、Ｔａ2 Ｏ5 単独組成よりな
る誘電体膜３では熱処理によりＴａ 2 Ｏ5 が結晶化を起
こすことが分かった。次に誘電体膜の電気特性を調べる
ために実施例と同様にして誘電体膜３の上にＡｌ電極４
を膜厚１００ｎｍ程度になるように形成した。誘電体膜
の電気特性は透明電極２とＡｌ電極４間の抵抗とコンデ
ンサー容量から求めた。その結果、比抵抗率が１×１０
9 Ωｃｍであり比誘電率が２３であった。
る誘電体膜３では熱処理によりＴａ 2 Ｏ5 が結晶化を起
こすことが分かった。次に誘電体膜の電気特性を調べる
ために実施例と同様にして誘電体膜３の上にＡｌ電極４
を膜厚１００ｎｍ程度になるように形成した。誘電体膜
の電気特性は透明電極２とＡｌ電極４間の抵抗とコンデ
ンサー容量から求めた。その結果、比抵抗率が１×１０
9 Ωｃｍであり比誘電率が２３であった。
【００２６】
【実施例２〜３】誘電体膜３の添加物の種類と含有量お
よび熱処理温度を表１に示した。実施例２〜３は誘電体
膜３の熱処理温度を換えた以外は実施例１と同様に行っ
た。結果を表１に示す。なお表１に示したＴａ2 Ｏ5 結
晶化の有無は実施例１及び比較例１と同様にしてのＸ線
回折により結晶化Ｔａ2 Ｏ5 のピークの有無により求め
た。
よび熱処理温度を表１に示した。実施例２〜３は誘電体
膜３の熱処理温度を換えた以外は実施例１と同様に行っ
た。結果を表１に示す。なお表１に示したＴａ2 Ｏ5 結
晶化の有無は実施例１及び比較例１と同様にしてのＸ線
回折により結晶化Ｔａ2 Ｏ5 のピークの有無により求め
た。
【００２７】
【実施例４】誘電体膜３の添加物の種類と含有量および
熱処理温度を表１に示した。実施例４は誘電体膜３の添
加物の含有量および熱処理温度を換えた以外は実施例１
と同様に行った。更に実施例４の結果を表１に示す。な
お表１に示したＴａ2 Ｏ5 結晶化の有無は実施例１及び
比較例１と同様にしてのＸ線回折により結晶化Ｔａ2Ｏ
5 のピークの有無により求めた。
熱処理温度を表１に示した。実施例４は誘電体膜３の添
加物の含有量および熱処理温度を換えた以外は実施例１
と同様に行った。更に実施例４の結果を表１に示す。な
お表１に示したＴａ2 Ｏ5 結晶化の有無は実施例１及び
比較例１と同様にしてのＸ線回折により結晶化Ｔａ2Ｏ
5 のピークの有無により求めた。
【００２８】
【実施例５〜７】誘電体膜３の添加物の種類と含有量お
よび熱処理温度を表１に示した。実施例５〜７は誘電体
膜３の添加物とその含有量およびデバイスの熱処理温度
を換えた以外は実施例１と同様に行った。なお実施例５
〜７の誘電体膜３の添加物であるＳｉＯ2 は、ターゲト
をＴａとＳｉの混合物を用いる以外は、実施例１の誘電
体膜３と同様の方法で作製した。更に実施例５〜７の結
果を表１に示す。なお表１に示したＴａ2 Ｏ5 結晶化の
有無は実施例１及び比較例１と同様にしてのＸ線回折に
より結晶化Ｔａ2 Ｏ5 のピークの有無により求めた。
よび熱処理温度を表１に示した。実施例５〜７は誘電体
膜３の添加物とその含有量およびデバイスの熱処理温度
を換えた以外は実施例１と同様に行った。なお実施例５
〜７の誘電体膜３の添加物であるＳｉＯ2 は、ターゲト
をＴａとＳｉの混合物を用いる以外は、実施例１の誘電
体膜３と同様の方法で作製した。更に実施例５〜７の結
果を表１に示す。なお表１に示したＴａ2 Ｏ5 結晶化の
有無は実施例１及び比較例１と同様にしてのＸ線回折に
より結晶化Ｔａ2 Ｏ5 のピークの有無により求めた。
【００２９】
【比較例２〜５】誘電体膜３の熱処理温度を表１に示し
た。比較例２〜５は誘電体膜３の熱処理温度を換えた以
外は比較例１と同様に行った。更に比較例２〜５の結果
を表１に示す。なお表１に示したＴａ2 Ｏ5 結晶化の有
無は実施例１及び比較例１と同様にしてＸ線回折により
結晶化Ｔａ2 Ｏ5 のピークの有無により求めた。
た。比較例２〜５は誘電体膜３の熱処理温度を換えた以
外は比較例１と同様に行った。更に比較例２〜５の結果
を表１に示す。なお表１に示したＴａ2 Ｏ5 結晶化の有
無は実施例１及び比較例１と同様にしてＸ線回折により
結晶化Ｔａ2 Ｏ5 のピークの有無により求めた。
【００３０】
【実施例８】ＴＦＥＬ素子の実施例を示す。ガラス基板
上（ＨＯＹＡ株式会社製、ＮＡ−４０）に、反応性スパ
ッタ法により、厚さ約１００ｎｍのＩＴＯ電極を形成し
た。その上に、誘電体添加物として１２モル％のＡｌ2
Ｏ3 を含むＴａ2 Ｏ5 膜からなる第一誘電体膜を実施例
１と同様の方法で膜厚３００ｎｍ程度になるように形成
した。さらにその上に厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2 をスパ
ッタ蒸着法により順次形成し絶縁層とした。続いてバッ
ファ−層として、厚さ約１００ｎｍのＺｎＳ薄膜を、Ｚ
ｎＳターゲットを用いたアルゴンガス中のスパッタ蒸着
により作製した。次に、発光層として、１０体積％のＨ
2 Ｓガスを含むＡｒガス雰囲気中で８５０℃で４時間熱
処理を施したＳｒＳとＳｒＳに対して０．３ｍｏｌ％の
ＣｅＦ3及びＫＣｌを混合したターゲットを用い、基板
温度２５０℃に保ちながらスパッタ蒸着を行い、厚さ約
８００ｎｍの薄膜を形成した。作製した膜中の酸素濃度
をＸＰＳ法により測定したところ、５．５原子％であっ
た。その後２ｍｏｌ％の硫化水素を含むアルゴンガス雰
囲気中、７２５℃で４時間熱処理を行った。さらに発光
層の上には、上記の方法でＺｎＳ、ＳｉＯ2 の積層膜を
形成し、その上に比較例１と同様にＴａ2 Ｏ5 を積層し
て第二誘電体層を構築することにより二重絶縁構造とし
た。最後にＡｌ電極を抵抗加熱蒸着法により、金属マス
クを用いてストライプ状に形成した。下部電極は、発光
層及び絶縁層の一部を剥離させてＩＴＯ電極を露出さ
せ、これを用いた。
上（ＨＯＹＡ株式会社製、ＮＡ−４０）に、反応性スパ
ッタ法により、厚さ約１００ｎｍのＩＴＯ電極を形成し
た。その上に、誘電体添加物として１２モル％のＡｌ2
Ｏ3 を含むＴａ2 Ｏ5 膜からなる第一誘電体膜を実施例
１と同様の方法で膜厚３００ｎｍ程度になるように形成
した。さらにその上に厚さ１００ｎｍのＳｉＯ2 をスパ
ッタ蒸着法により順次形成し絶縁層とした。続いてバッ
ファ−層として、厚さ約１００ｎｍのＺｎＳ薄膜を、Ｚ
ｎＳターゲットを用いたアルゴンガス中のスパッタ蒸着
により作製した。次に、発光層として、１０体積％のＨ
2 Ｓガスを含むＡｒガス雰囲気中で８５０℃で４時間熱
処理を施したＳｒＳとＳｒＳに対して０．３ｍｏｌ％の
ＣｅＦ3及びＫＣｌを混合したターゲットを用い、基板
温度２５０℃に保ちながらスパッタ蒸着を行い、厚さ約
８００ｎｍの薄膜を形成した。作製した膜中の酸素濃度
をＸＰＳ法により測定したところ、５．５原子％であっ
た。その後２ｍｏｌ％の硫化水素を含むアルゴンガス雰
囲気中、７２５℃で４時間熱処理を行った。さらに発光
層の上には、上記の方法でＺｎＳ、ＳｉＯ2 の積層膜を
形成し、その上に比較例１と同様にＴａ2 Ｏ5 を積層し
て第二誘電体層を構築することにより二重絶縁構造とし
た。最後にＡｌ電極を抵抗加熱蒸着法により、金属マス
クを用いてストライプ状に形成した。下部電極は、発光
層及び絶縁層の一部を剥離させてＩＴＯ電極を露出さ
せ、これを用いた。
【００３１】この誘電体層を用いて発光層に熱処理をし
て作製したＥＬ素子の最高輝度は、５ｋＨｚ、サイン波
駆動で８７００ｃｄ／ｍ2 であった。
て作製したＥＬ素子の最高輝度は、５ｋＨｚ、サイン波
駆動で８７００ｃｄ／ｍ2 であった。
【００３２】
【比較例６】実施例８の第一誘電体層をＴａ2 Ｏ5 単独
組成層にした以外は実施例８と同様にして比較例６のＥ
Ｌ素子を作製した。第一誘電体層のＴａ2 Ｏ5 単独組成
層は比較例１と同様に作製した。このＥＬ素子の最高輝
度は、５ｋＨｚ サイン波駆動で５８００ｃｄ／ｍ2 で
あった。
組成層にした以外は実施例８と同様にして比較例６のＥ
Ｌ素子を作製した。第一誘電体層のＴａ2 Ｏ5 単独組成
層は比較例１と同様に作製した。このＥＬ素子の最高輝
度は、５ｋＨｚ サイン波駆動で５８００ｃｄ／ｍ2 で
あった。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【発明の効果】本発明の誘電体膜は、熱処理後もＴａ2
Ｏ5 誘電体が非晶質を保つことができるため、Ｔａ2 Ｏ
5 誘電体の多結晶構造化に伴っておこる抵抗の低下を防
ぎ、熱処理後の誘電体としての絶縁性を上げることがで
きる。またこの誘電体をデバイスに応用することによ
り、熱処理を施した場合においても単位面積当たりの容
量が大きく、抵抗の大きい誘電体を備えたデバイスを提
供することができるため、デバイスの性能を向上させる
ことができる。
Ｏ5 誘電体が非晶質を保つことができるため、Ｔａ2 Ｏ
5 誘電体の多結晶構造化に伴っておこる抵抗の低下を防
ぎ、熱処理後の誘電体としての絶縁性を上げることがで
きる。またこの誘電体をデバイスに応用することによ
り、熱処理を施した場合においても単位面積当たりの容
量が大きく、抵抗の大きい誘電体を備えたデバイスを提
供することができるため、デバイスの性能を向上させる
ことができる。
【図１】本発明の誘電体膜を用いたデバイスを示す断面
図である。
図である。
１．ガラス基板 ２．透明電極 ３．誘電体 ４．Ａｌ電極
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｔａ2 Ｏ5 を含有する誘電体膜におい
て、該誘電体膜がＴａ 2 Ｏ5 以外の誘電体添加物を含有
し、かつ該Ｔａ2 Ｏ5 が非晶質であることを特徴とする
熱処理した誘電体膜。 - 【請求項２】 Ｔａ2 Ｏ5 以外の誘電体添加物がＳｉＯ
2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 およびＡｌＮから選ばれた
少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１記載
の熱処理した誘電体膜。 - 【請求項３】 Ｔａ2 Ｏ5 を含む誘電体膜を有し、かつ
製造工程で該誘電体膜に６６０℃以上の温度で熱処理を
施すデバイスにおいて、該誘電体膜がＴａ2Ｏ5 以外の
誘電体添加物を含有し、かつ該Ｔａ2 Ｏ5 が非晶質であ
ることを特徴とするデバイス。 - 【請求項４】 Ｔａ2 Ｏ5 以外の誘電体添加物がＳｉＯ
2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 およびＡｌＮから選ばれた
少なくとも１つからなることを特徴とする請求項３記載
のデバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30400592A JPH06162825A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 誘電体膜とそのデバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30400592A JPH06162825A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 誘電体膜とそのデバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06162825A true JPH06162825A (ja) | 1994-06-10 |
Family
ID=17927917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30400592A Withdrawn JPH06162825A (ja) | 1992-11-13 | 1992-11-13 | 誘電体膜とそのデバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06162825A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004327607A (ja) * | 2003-04-23 | 2004-11-18 | Hitachi Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| US8928397B2 (en) | 2011-08-08 | 2015-01-06 | Spansion Llc | Semiconductor device and voltage divider |
-
1992
- 1992-11-13 JP JP30400592A patent/JPH06162825A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004327607A (ja) * | 2003-04-23 | 2004-11-18 | Hitachi Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP4563655B2 (ja) * | 2003-04-23 | 2010-10-13 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US8928397B2 (en) | 2011-08-08 | 2015-01-06 | Spansion Llc | Semiconductor device and voltage divider |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000201 |