JPH07153643A - 積層誘電体素子 - Google Patents
積層誘電体素子Info
- Publication number
- JPH07153643A JPH07153643A JP5341107A JP34110793A JPH07153643A JP H07153643 A JPH07153643 A JP H07153643A JP 5341107 A JP5341107 A JP 5341107A JP 34110793 A JP34110793 A JP 34110793A JP H07153643 A JPH07153643 A JP H07153643A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric
- thin film
- orientated
- metal oxide
- conductive thin
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ペロブスカイト型酸化物を電極として、低温
で誘電性能の優れた配向性膜を形成する。 【構成】 結晶軸に配向性を有する基板の表面に、ペロ
ブスカイト型酸型結晶と類似構造をもつ（００１）配向
したＲｅＯ３型金属酸化物の導電性薄膜を設ける。この
導電性薄膜の表面に、ペロブスカイト型酸化物誘電体の
（００１）配向した誘電体薄膜を積層する。これにより
導電性薄膜の表面に、低温下でしかも配向性よくペロブ
スカイト型酸化物誘電体を積層することができる。
で誘電性能の優れた配向性膜を形成する。 【構成】 結晶軸に配向性を有する基板の表面に、ペロ
ブスカイト型酸型結晶と類似構造をもつ（００１）配向
したＲｅＯ３型金属酸化物の導電性薄膜を設ける。この
導電性薄膜の表面に、ペロブスカイト型酸化物誘電体の
（００１）配向した誘電体薄膜を積層する。これにより
導電性薄膜の表面に、低温下でしかも配向性よくペロブ
スカイト型酸化物誘電体を積層することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は積層誘電体素子に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】集積化された電子回路に使用される誘電
体素子として薄膜化が要求されているが、優れた特性を
もつ薄膜素子を得るためには、誘電体薄膜の結晶軸を配
向させることが重要である。誘電体薄膜の配向膜を得る
ためには、ＭｇＯなどの単結晶基板を用いて、スパッタ
リング法などでエピタキシャル成長させる方法が多く採
られている。
体素子として薄膜化が要求されているが、優れた特性を
もつ薄膜素子を得るためには、誘電体薄膜の結晶軸を配
向させることが重要である。誘電体薄膜の配向膜を得る
ためには、ＭｇＯなどの単結晶基板を用いて、スパッタ
リング法などでエピタキシャル成長させる方法が多く採
られている。
【０００３】しかし多くの誘電体薄膜素子は、誘電体を
はさんで配置される電極を必要とするため、単結晶基板
と誘電体との間に、電極として金属層などを設ける必要
がある。このため誘電体薄膜の配向性を減ずることにな
り、また配向性誘電体膜を得るための成膜温度は６００
℃以上の高温を必要とする。
はさんで配置される電極を必要とするため、単結晶基板
と誘電体との間に、電極として金属層などを設ける必要
がある。このため誘電体薄膜の配向性を減ずることにな
り、また配向性誘電体膜を得るための成膜温度は６００
℃以上の高温を必要とする。
【０００４】更に金属酸化物誘電体と電極金属との界面
においては、誘電体側の酸素欠陥の存在により、半導体
障壁を生じ易く、極薄膜においてはそま界面の影響が無
視しがたいものとなる。特にメモリへの応用について
は、５００ｋＶ／ｃｍにも相当する高電界のなかで、界
面の酸素欠陥の生成が進行することが、メモリ誘電体膜
の拾うに関わっている。
においては、誘電体側の酸素欠陥の存在により、半導体
障壁を生じ易く、極薄膜においてはそま界面の影響が無
視しがたいものとなる。特にメモリへの応用について
は、５００ｋＶ／ｃｍにも相当する高電界のなかで、界
面の酸素欠陥の生成が進行することが、メモリ誘電体膜
の拾うに関わっている。
【０００５】これらの問題点を回避する方策として、従
来では電極を金属に替えて、導電性のペロブスカイト型
酸化物、たとえばＢａＯ，５ＳｒＯ，５ＭｏＯ３−δな
どを用いる試みの提案も散見される。しかし金属複合酸
化物薄膜を形成する上で、組成制御が容易ではなく、均
質で安定した成膜が困難であり、また導電性が金属に比
較して１〜２桁低く、薄膜コンデンサへの応用には望ま
しくない。
来では電極を金属に替えて、導電性のペロブスカイト型
酸化物、たとえばＢａＯ，５ＳｒＯ，５ＭｏＯ３−δな
どを用いる試みの提案も散見される。しかし金属複合酸
化物薄膜を形成する上で、組成制御が容易ではなく、均
質で安定した成膜が困難であり、また導電性が金属に比
較して１〜２桁低く、薄膜コンデンサへの応用には望ま
しくない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ペロブスカ
イト型酸化物をもって電極とする積層誘電体素子におい
て、低温で誘電性能の優れた配向性膜を形成することを
目的とする。
イト型酸化物をもって電極とする積層誘電体素子におい
て、低温で誘電性能の優れた配向性膜を形成することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、結晶軸に配向
性を有する基板の表面に、ペロブスカイト型酸型結晶と
類似構造をもつ（００１）配向したＲｅＯ３型金属酸化
物の導電性薄膜を設け、前記導電性薄膜の表面にペロブ
スカイト型酸化物誘電体の（００１）配向した誘電体薄
膜を形成してなることを特徴とする。
性を有する基板の表面に、ペロブスカイト型酸型結晶と
類似構造をもつ（００１）配向したＲｅＯ３型金属酸化
物の導電性薄膜を設け、前記導電性薄膜の表面にペロブ
スカイト型酸化物誘電体の（００１）配向した誘電体薄
膜を形成してなることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明において導電性薄膜として使用される金
属酸化物としては、ＲｅＯ３、ＭｏＯ３、ＷＯ３などが
利用できる。この種金属酸化物は立方晶で、極めてペロ
ブスカイト型結晶構造に類似している、いわゆるＲｅＯ
３結晶構造である。
属酸化物としては、ＲｅＯ３、ＭｏＯ３、ＷＯ３などが
利用できる。この種金属酸化物は立方晶で、極めてペロ
ブスカイト型結晶構造に類似している、いわゆるＲｅＯ
３結晶構造である。
【０００９】またＲｅＯ３の格子定数ａは３．７５１
で、ペロブスカイト型酸化物の誘電体として使用するＳ
ｒＴｉＯ３，ＰｂＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３などとの格子
のミスフットは１０％にも満たない僅かなものである。
また固有抵抗値ρは、ＲｅＯ３において１×１０−５Ω
・ｃｍであり、金属に匹敵する導電性を有している。
で、ペロブスカイト型酸化物の誘電体として使用するＳ
ｒＴｉＯ３，ＰｂＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３などとの格子
のミスフットは１０％にも満たない僅かなものである。
また固有抵抗値ρは、ＲｅＯ３において１×１０−５Ω
・ｃｍであり、金属に匹敵する導電性を有している。
【００１０】
【実施例】本発明の実施例による積層誘電体素子の断面
図を図１に示す。１は配向性の基板、２は基板１の表面
に形成されたペロブスカイト型結晶構造と類似する構造
をもつＲｅＯ３型の金属酸化物からなる導電層、３は導
電層２の表面に形成されたペロブスカイト型酸化物誘電
体からなる誘電体層、４は誘電体層３の表面に形成され
た上部電極である。
図を図１に示す。１は配向性の基板、２は基板１の表面
に形成されたペロブスカイト型結晶構造と類似する構造
をもつＲｅＯ３型の金属酸化物からなる導電層、３は導
電層２の表面に形成されたペロブスカイト型酸化物誘電
体からなる誘電体層、４は誘電体層３の表面に形成され
た上部電極である。
【００１１】図の実施例の構成は、基板１として、Ｍｇ
Ｏ（１００）単結晶基板を、導電層２としてＲｅＯ３
を、誘電体層３として、ＳｒＴｉＯ３を、上部電極４と
してＰｔを使用し、これらをそれぞれイオンスパッタ法
で形成した。その各形成条件を表１に示す。
Ｏ（１００）単結晶基板を、導電層２としてＲｅＯ３
を、誘電体層３として、ＳｒＴｉＯ３を、上部電極４と
してＰｔを使用し、これらをそれぞれイオンスパッタ法
で形成した。その各形成条件を表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１に示す条件の下で得られた導電層２
は、Ｘ線回折によってＲｅＯ３単一層であることが確認
された。また誘電体層３は、１５０〜２５０℃で非晶質
であって、それ以上の基板温度で立方晶ペロブスカイト
型構造の単一層であり、温度が高い程結晶化が進む。
は、Ｘ線回折によってＲｅＯ３単一層であることが確認
された。また誘電体層３は、１５０〜２５０℃で非晶質
であって、それ以上の基板温度で立方晶ペロブスカイト
型構造の単一層であり、温度が高い程結晶化が進む。
【００１４】図２の特性線Ａはこの実施例による積層誘
電体素子の誘電率を各成膜基板温度について示したもの
である。基板温度が３５０℃以上で図３のＸ線回析パタ
ーンに示すように（００１）に配向し、バルクのＳｒＴ
ｉＯ３の誘電率２５０以上に達する。なおこの素子のＴ
ａｎδは、０．５±０．２％であった。これらの結果
は、導電層としてＭｏＯ３，ＷＯ３を使用した場合でも
同等であった。
電体素子の誘電率を各成膜基板温度について示したもの
である。基板温度が３５０℃以上で図３のＸ線回析パタ
ーンに示すように（００１）に配向し、バルクのＳｒＴ
ｉＯ３の誘電率２５０以上に達する。なおこの素子のＴ
ａｎδは、０．５±０．２％であった。これらの結果
は、導電層としてＭｏＯ３，ＷＯ３を使用した場合でも
同等であった。
【００１５】比較のために、ＭｇＯ（１００）単結晶の
基板の表面にＰｔを７００℃で配向成膜し、その表面に
前記実施例と同様に導電層２、誘電体層３および上部電
極４を順次積層して積層誘電体素子を構成した。この誘
電体の成膜温度と誘電率の相関を示したのが図２の特性
線Ｂである。これを特性線Ａと比較すれば明らかなよう
に、誘電率は前記実施例によるものの方が極めて高い値
を呈している。
基板の表面にＰｔを７００℃で配向成膜し、その表面に
前記実施例と同様に導電層２、誘電体層３および上部電
極４を順次積層して積層誘電体素子を構成した。この誘
電体の成膜温度と誘電率の相関を示したのが図２の特性
線Ｂである。これを特性線Ａと比較すれば明らかなよう
に、誘電率は前記実施例によるものの方が極めて高い値
を呈している。
【００１６】なお本発明においてペロブスカイト型酸化
物誘電体としては、前記したＳｒＴｉＯ３のほか、Ｓｒ
に代えてＰｂ，Ｂａ，Ｌａ，Ｃａのうちの少なくとも１
種を、またＴｉに代えてＴａ，Ｎｂ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｚｒ
のうちの少なくとも１種を使用したものが適宜利用でき
る。
物誘電体としては、前記したＳｒＴｉＯ３のほか、Ｓｒ
に代えてＰｂ，Ｂａ，Ｌａ，Ｃａのうちの少なくとも１
種を、またＴｉに代えてＴａ，Ｎｂ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｚｒ
のうちの少なくとも１種を使用したものが適宜利用でき
る。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、導
電膜として、制御性がよく、しかも容易に形成できるペ
ロブスカイト型酸型結晶と類似構造をもつ（００１）配
向したＲｅＯ３型金属酸化物の導電性薄膜を用いるよう
にしたので、この導電性薄膜の表面に低温下でしかも配
向性よくペロブスカイト型酸化物誘電体を積層すること
ができる効果を奏する。
電膜として、制御性がよく、しかも容易に形成できるペ
ロブスカイト型酸型結晶と類似構造をもつ（００１）配
向したＲｅＯ３型金属酸化物の導電性薄膜を用いるよう
にしたので、この導電性薄膜の表面に低温下でしかも配
向性よくペロブスカイト型酸化物誘電体を積層すること
ができる効果を奏する。
【図１】本発明の実施例を示す断面図である。
【図２】基板温度に対する誘電率を示す特性図である。
【図３】Ｘ線回折パターン図である。
１ 基板 ２ 導電層 ３ 誘電体層 ４ 上部電極
Claims (1)
- 【請求項１】 結晶軸に配向性を有する基板の表面に、
ペロブスカイト型酸型結晶と類似構造をもつ（００１）
配向したＲｅＯ３型金属酸化物の導電性薄膜を設け、前
記導電性薄膜の表面にペロブスカイト型酸化物誘電体の
（００１）配向した誘電体薄膜を形成してなる積層誘電
体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5341107A JPH07153643A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 積層誘電体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5341107A JPH07153643A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 積層誘電体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153643A true JPH07153643A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=18343325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5341107A Pending JPH07153643A (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 積層誘電体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07153643A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7153705B2 (en) | 2001-10-26 | 2006-12-26 | Fujitsu Limited | Electronic device with electrode and its manufacture |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP5341107A patent/JPH07153643A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7153705B2 (en) | 2001-10-26 | 2006-12-26 | Fujitsu Limited | Electronic device with electrode and its manufacture |
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