JPH06291272A - 強誘電体素子 - Google Patents
強誘電体素子Info
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- JPH06291272A JPH06291272A JP5096815A JP9681593A JPH06291272A JP H06291272 A JPH06291272 A JP H06291272A JP 5096815 A JP5096815 A JP 5096815A JP 9681593 A JP9681593 A JP 9681593A JP H06291272 A JPH06291272 A JP H06291272A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、電極又は絶縁膜と強誘電体膜との反
応を防止し、分極特性の劣化のない安定した強誘電体素
子を得ることを主要な目的とする。 【構成】基板(11)上にＢＰＳＧ膜(12)を介して設けら
れ、前記ＢＰＳＧ膜(12)上に形成されかつ２つ以上の組
成からなる下層膜(17)及び該下層膜(17)上の上層膜(18)
から構成される第１の電極(13)と、この第１の電極(13)
上に形成された強誘電体膜(14)と、この強誘電体膜(14)
上に形成された第２の電極(15)とを具備した強誘電体素
子において、前記第１の電極(13)内の前記下層膜(17)の
組成比に勾配もたせたことを特徴とする強誘電体素子。
応を防止し、分極特性の劣化のない安定した強誘電体素
子を得ることを主要な目的とする。 【構成】基板(11)上にＢＰＳＧ膜(12)を介して設けら
れ、前記ＢＰＳＧ膜(12)上に形成されかつ２つ以上の組
成からなる下層膜(17)及び該下層膜(17)上の上層膜(18)
から構成される第１の電極(13)と、この第１の電極(13)
上に形成された強誘電体膜(14)と、この強誘電体膜(14)
上に形成された第２の電極(15)とを具備した強誘電体素
子において、前記第１の電極(13)内の前記下層膜(17)の
組成比に勾配もたせたことを特徴とする強誘電体素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電体素子の改良に
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、強誘電体素子としては、図４に示
すものが知られている。図中の符号１は、ｐ型のシリコ
ン基板である。この基板１の上には、リン，ボロン等の
不純物を含んだ酸化シリコンからなる絶縁膜２が被膜さ
れている。この絶縁膜２上には、前記絶縁膜２上に形成
された第１の電極３と、この第１の電極３の上に形成さ
れたジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる強誘電
体膜４と、この強誘電体膜４上に形成された第２の電極
５とから構成される強誘電体素子６が形成されている。
ここで、前記第１の電極３は、前記絶縁膜２との接着層
として設けられたＴｉ，Ｔａ，ＴｉＮ等からなる下層膜
７と、Ｐｔ等からなる上層膜８とから構成されている。
すものが知られている。図中の符号１は、ｐ型のシリコ
ン基板である。この基板１の上には、リン，ボロン等の
不純物を含んだ酸化シリコンからなる絶縁膜２が被膜さ
れている。この絶縁膜２上には、前記絶縁膜２上に形成
された第１の電極３と、この第１の電極３の上に形成さ
れたジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる強誘電
体膜４と、この強誘電体膜４上に形成された第２の電極
５とから構成される強誘電体素子６が形成されている。
ここで、前記第１の電極３は、前記絶縁膜２との接着層
として設けられたＴｉ，Ｔａ，ＴｉＮ等からなる下層膜
７と、Ｐｔ等からなる上層膜８とから構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
強誘電体素子によれば、第１の電極３を成膜後にＰＺＴ
等の強誘電体膜４を成膜するため、強誘電体膜４に熱処
理を施さなければならない状況が生じた時に、熱により
第１の電極３の下層膜７もしくは絶縁膜２の強誘電体膜
４への影響が問題になっている。例えば、下層膜７とし
てＴｉ、上層膜８としてＰｔ、強誘電体膜４としてＰＺ
Ｔ、第２電極５としてＰｔを用いて強誘電体素子６を作
成した場合、強誘電体膜４を成膜後に約８００℃の熱処
理が施されるために、下層膜７のＴｉもしくは絶縁膜２
中のリン，ボロン等が上層膜８のＰｔ内を拡散して強誘
電体膜であるＰＺＴと反応し、強誘電体素子の分極特性
を劣化させる原因となっている。また、下層膜７として
Ｔａを用いても同様なことが起きる。更に、ＴｉＮを下
層膜として用いた場合には、絶縁膜２との界面では膜剥
がれが発生するという問題点が生じる。
強誘電体素子によれば、第１の電極３を成膜後にＰＺＴ
等の強誘電体膜４を成膜するため、強誘電体膜４に熱処
理を施さなければならない状況が生じた時に、熱により
第１の電極３の下層膜７もしくは絶縁膜２の強誘電体膜
４への影響が問題になっている。例えば、下層膜７とし
てＴｉ、上層膜８としてＰｔ、強誘電体膜４としてＰＺ
Ｔ、第２電極５としてＰｔを用いて強誘電体素子６を作
成した場合、強誘電体膜４を成膜後に約８００℃の熱処
理が施されるために、下層膜７のＴｉもしくは絶縁膜２
中のリン，ボロン等が上層膜８のＰｔ内を拡散して強誘
電体膜であるＰＺＴと反応し、強誘電体素子の分極特性
を劣化させる原因となっている。また、下層膜７として
Ｔａを用いても同様なことが起きる。更に、ＴｉＮを下
層膜として用いた場合には、絶縁膜２との界面では膜剥
がれが発生するという問題点が生じる。
【０００４】本発明はこうした事情を考慮してなされた
もので、電極又は絶縁膜と強誘電体膜との反応を防止
し、分極特性の劣化のない安定した強誘電体素子を提供
することを目的とする。
もので、電極又は絶縁膜と強誘電体膜との反応を防止
し、分極特性の劣化のない安定した強誘電体素子を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に絶縁
膜を介して設けられ、前記絶縁膜上に形成されかつ２つ
以上の組成からなる下層膜及び該下層膜上の上層膜から
構成される第１の電極と、この第１の電極上に形成され
た強誘電体膜と、この強誘電体膜上に形成された第２の
電極とを具備した強誘電体素子において、前記第１の電
極内の前記下層膜の組成比に勾配もたせたことを特徴と
する強誘電体素子である。
膜を介して設けられ、前記絶縁膜上に形成されかつ２つ
以上の組成からなる下層膜及び該下層膜上の上層膜から
構成される第１の電極と、この第１の電極上に形成され
た強誘電体膜と、この強誘電体膜上に形成された第２の
電極とを具備した強誘電体素子において、前記第１の電
極内の前記下層膜の組成比に勾配もたせたことを特徴と
する強誘電体素子である。
【０００６】
【作用】本発明によれば、第１の電極と絶縁膜間の密着
（膜剥がれが発生しない状態）を保ちつつ、第１の電極
の下層膜成分もしくは絶縁膜中のリン，ボロン等の第１
の電極の上層膜への拡散を防止することができ、安定し
た強誘電体膜を形成できる。また、下層膜を成膜した後
でかつ上層膜を成膜する前に熱処理を施す製造方法によ
り、上記同様に下層成分もしくは絶縁膜中のリン，ボロ
ン等の上層膜への拡散を防止することができ、安定した
強誘電体膜を形成できる。
（膜剥がれが発生しない状態）を保ちつつ、第１の電極
の下層膜成分もしくは絶縁膜中のリン，ボロン等の第１
の電極の上層膜への拡散を防止することができ、安定し
た強誘電体膜を形成できる。また、下層膜を成膜した後
でかつ上層膜を成膜する前に熱処理を施す製造方法によ
り、上記同様に下層成分もしくは絶縁膜中のリン，ボロ
ン等の上層膜への拡散を防止することができ、安定した
強誘電体膜を形成できる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。図中の符号11は、ｐ型のシリコン基板である。
この基板１の上には、例えばリン，ボロン等の不純物を
含んだホウ素−リンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）膜12が被
膜されている。このＢＰＳＧ膜12上には、前記ＢＰＳＧ
膜12上に形成された第１の電極13と、この第１の電極13
の上に形成されたジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）から
なる強誘電体膜14と、この強誘電体膜14上に形成された
Ｐｔからなる第２の電極15とから構成される強誘電体素
子16が形成されている。ここで、前記第１の電極13は、
ＴｉＮx からなる厚み１００nmの下層膜17と、Ｐｔから
なる厚み２００nmの上層膜18とから構成されている。ま
た、前記強誘電体膜14は厚さ２００〜４００nm、第２の
電極15の厚さは約２００nmである。前記下層膜17は、Ｂ
ＰＳＧ膜12との界面では窒素がほとんど含まれていない
組成からなり、上層膜18に近づくほど窒素リッチな組成
勾配をもつ構造になっている。図２は、下層膜17の厚み
とＴｉＮx のｘ値との関係を示す特性図である。次に、
こうした構成の強誘電体素子の製造方法について説明す
る。まず、基板11上にＢＰＳＧ膜12を形成する。つづい
て、Ｔｉもしくは窒素量の少ないＴｉＮx ターゲットを
用いて、Ｎ2 ガスを反応ガスとして反応性スパッタ法に
より、Ｎ2 ガスの量を制御しながら厚み方向にｘ値が大
きくなるようにＴｉＮx からなる下層膜17を成膜した。
次に、８００℃，３０分間のアニール処理を施した後、
スパッタリング法により上層膜18を成膜した。更に、ス
パッタリング法，ゾルーゲル法，ＣＶＤ法などの手法を
用いて強誘電体膜14を成膜した。更に、強誘電体膜14上
にスパッタリング法により第２の電極15を成膜した。
明する。図中の符号11は、ｐ型のシリコン基板である。
この基板１の上には、例えばリン，ボロン等の不純物を
含んだホウ素−リンケイ酸ガラス（ＢＰＳＧ）膜12が被
膜されている。このＢＰＳＧ膜12上には、前記ＢＰＳＧ
膜12上に形成された第１の電極13と、この第１の電極13
の上に形成されたジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）から
なる強誘電体膜14と、この強誘電体膜14上に形成された
Ｐｔからなる第２の電極15とから構成される強誘電体素
子16が形成されている。ここで、前記第１の電極13は、
ＴｉＮx からなる厚み１００nmの下層膜17と、Ｐｔから
なる厚み２００nmの上層膜18とから構成されている。ま
た、前記強誘電体膜14は厚さ２００〜４００nm、第２の
電極15の厚さは約２００nmである。前記下層膜17は、Ｂ
ＰＳＧ膜12との界面では窒素がほとんど含まれていない
組成からなり、上層膜18に近づくほど窒素リッチな組成
勾配をもつ構造になっている。図２は、下層膜17の厚み
とＴｉＮx のｘ値との関係を示す特性図である。次に、
こうした構成の強誘電体素子の製造方法について説明す
る。まず、基板11上にＢＰＳＧ膜12を形成する。つづい
て、Ｔｉもしくは窒素量の少ないＴｉＮx ターゲットを
用いて、Ｎ2 ガスを反応ガスとして反応性スパッタ法に
より、Ｎ2 ガスの量を制御しながら厚み方向にｘ値が大
きくなるようにＴｉＮx からなる下層膜17を成膜した。
次に、８００℃，３０分間のアニール処理を施した後、
スパッタリング法により上層膜18を成膜した。更に、ス
パッタリング法，ゾルーゲル法，ＣＶＤ法などの手法を
用いて強誘電体膜14を成膜した。更に、強誘電体膜14上
にスパッタリング法により第２の電極15を成膜した。
【０００８】上記実施例に係る強誘電体素子によれば、
第１の電極13の下層膜17がＢＰＳＧ膜12との界面では窒
素がほとんど含まれていない組成からなり、上層膜18に
近づくほど窒素リッチな組成勾配をもつ構造になってい
るため、下層膜17として ＴｉＮを使用した時に発生し
たＢＰＳＧ膜12界面での膜剥がれを防止でき、かつ下層
膜17としてＴｉもしくはＴａを使用した時に発生した下
層膜材料または絶縁膜材料のＰｔ膜への拡散をＴｉＮ膜
によって防止でき、安定した強誘電体素子を実現でき
る。
第１の電極13の下層膜17がＢＰＳＧ膜12との界面では窒
素がほとんど含まれていない組成からなり、上層膜18に
近づくほど窒素リッチな組成勾配をもつ構造になってい
るため、下層膜17として ＴｉＮを使用した時に発生し
たＢＰＳＧ膜12界面での膜剥がれを防止でき、かつ下層
膜17としてＴｉもしくはＴａを使用した時に発生した下
層膜材料または絶縁膜材料のＰｔ膜への拡散をＴｉＮ膜
によって防止でき、安定した強誘電体素子を実現でき
る。
【０００９】図３は、本発明及び従来例に係る第１の電
極の下層膜から強誘電体膜のアニール処理までのプロセ
スチャートを示す。従来のプロセスでは下層膜と上層膜
を連続で成膜していたが、本発明によるプロセスでは上
層膜を成膜する前に強誘電体膜のアニール処理と同じ条
件のアニール処理工程（８００℃，３０分間）を追加し
た。この結果、従来プロセスで発生していた下層膜材料
又は絶縁膜材料のＰｔ膜への拡散を防止でき、安定した
強誘電体素子が可能となった。
極の下層膜から強誘電体膜のアニール処理までのプロセ
スチャートを示す。従来のプロセスでは下層膜と上層膜
を連続で成膜していたが、本発明によるプロセスでは上
層膜を成膜する前に強誘電体膜のアニール処理と同じ条
件のアニール処理工程（８００℃，３０分間）を追加し
た。この結果、従来プロセスで発生していた下層膜材料
又は絶縁膜材料のＰｔ膜への拡散を防止でき、安定した
強誘電体素子が可能となった。
【００１０】なお、上記実施例では、第１の電極の下層
膜がＴｉＮx 、上層膜がＰｔ、強誘電体膜がＰＺＴ、第
２の電極がＰｔからなる場合について述べたが、これに
限らず、他の材料を用いてもよいことはもちろんのこと
である。
膜がＴｉＮx 、上層膜がＰｔ、強誘電体膜がＰＺＴ、第
２の電極がＰｔからなる場合について述べたが、これに
限らず、他の材料を用いてもよいことはもちろんのこと
である。
【００１１】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
電極又は絶縁膜と強誘電体膜との反応を防止し、分極特
性の劣化のない安定した強誘電体素子を提供できる。
電極又は絶縁膜と強誘電体膜との反応を防止し、分極特
性の劣化のない安定した強誘電体素子を提供できる。
【図１】本発明の一実施例に係る強誘電体素子の断面
図。
図。
【図２】本発明及び従来に係る下層膜の成膜から強誘電
体膜のアニール処理までのプロセスチャート。
体膜のアニール処理までのプロセスチャート。
【図３】下層膜の厚みとＴｉＮx のｘ値との関係を示す
特性図。
特性図。
【図４】従来の強誘電体素子の断面図。
11…シリコン基板、 12…ＢＰＳＧ膜、 13…
第１の電極、14…強誘電体膜、 15…第２の電
極、 16…強誘電体素子、17…下層膜、
18…上層膜。
第１の電極、14…強誘電体膜、 15…第２の電
極、 16…強誘電体素子、17…下層膜、
18…上層膜。
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に絶縁膜を介して設けられ、前記
絶縁膜上に形成されかつ２つ以上の組成からなる下層膜
及び該下層膜上の上層膜から構成される第１の電極と、
この第１の電極上に形成された強誘電体膜と、この強誘
電体膜上に形成された第２の電極とを具備した強誘電体
素子において、前記第１の電極内の前記下層膜の組成比
に勾配もたせたことを特徴とする強誘電体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09681593A JP3244336B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 強誘電体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09681593A JP3244336B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 強誘電体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06291272A true JPH06291272A (ja) | 1994-10-18 |
| JP3244336B2 JP3244336B2 (ja) | 2002-01-07 |
Family
ID=14175090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09681593A Expired - Fee Related JP3244336B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 強誘電体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3244336B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011052354A1 (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-05 | キヤノンアネルバ株式会社 | 不揮発性記憶素子およびその製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101647432B (zh) * | 2008-08-11 | 2012-08-08 | 漳州市英格尔农业科技有限公司 | 人工合成的豆荚螟性信息素 |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP09681593A patent/JP3244336B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011052354A1 (ja) * | 2009-10-27 | 2011-05-05 | キヤノンアネルバ株式会社 | 不揮発性記憶素子およびその製造方法 |
| US8324608B2 (en) | 2009-10-27 | 2012-12-04 | Canon Anelva Corporation | Nonvolatile storage element and manufacturing method thereof |
| KR101347233B1 (ko) * | 2009-10-27 | 2014-01-07 | 캐논 아네르바 가부시키가이샤 | 비휘발성 기억 소자 및 이의 제조 방법 |
| JP5390631B2 (ja) * | 2009-10-27 | 2014-01-15 | キヤノンアネルバ株式会社 | 不揮発性記憶素子およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3244336B2 (ja) | 2002-01-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20011002 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |