JPH08274270A - 電子部品 - Google Patents
電子部品Info
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- JPH08274270A JPH08274270A JP7072677A JP7267795A JPH08274270A JP H08274270 A JPH08274270 A JP H08274270A JP 7072677 A JP7072677 A JP 7072677A JP 7267795 A JP7267795 A JP 7267795A JP H08274270 A JPH08274270 A JP H08274270A
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- ferroelectric thin
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強誘電体薄膜の信頼性・耐久性に優れた電子
部品を提供することを目的とする。 【構成】 ドレイン領域１３上にドレイン電極１５が形
成され、この上に下部電極１６・強誘電体薄膜１７・上
部電極１８が順に積層されている。下部電極１６は、Ｐ
ｔＳｉ膜１６1 ・ＰｔＯ2 膜１６2 ・Ｐｔ膜１６3 から
なり、上部電極１８はＰｔＯ2 膜１８1 ・Ｐｔ膜１８2
からなる。
部品を提供することを目的とする。 【構成】 ドレイン領域１３上にドレイン電極１５が形
成され、この上に下部電極１６・強誘電体薄膜１７・上
部電極１８が順に積層されている。下部電極１６は、Ｐ
ｔＳｉ膜１６1 ・ＰｔＯ2 膜１６2 ・Ｐｔ膜１６3 から
なり、上部電極１８はＰｔＯ2 膜１８1 ・Ｐｔ膜１８2
からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は強誘電体薄膜を備えた電
子部品に関する。
子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】強誘電体薄膜は、電子部品の高機能化・
小型化・高集積化に伴い、近年、焦電型赤外線センサ・
光スイッチ・ディスプレイデバイス・ＦＥＴ・強誘電体
メモリなどに用いられている。この強誘電体薄膜は通
常、ペロブスカイト型酸化物を用いる場合が多く、Ｐｂ
ＴｉＯ3 、ＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ3 とＰｂＺｒＯ3 の固溶
体）、ＰＺＬＴ（ＰＺＴにＬａを添加したもの）などが
代表的なものとして用いられている。
小型化・高集積化に伴い、近年、焦電型赤外線センサ・
光スイッチ・ディスプレイデバイス・ＦＥＴ・強誘電体
メモリなどに用いられている。この強誘電体薄膜は通
常、ペロブスカイト型酸化物を用いる場合が多く、Ｐｂ
ＴｉＯ3 、ＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ3 とＰｂＺｒＯ3 の固溶
体）、ＰＺＬＴ（ＰＺＴにＬａを添加したもの）などが
代表的なものとして用いられている。
【０００３】ここで例えば強誘電体メモリなどに用いら
れる、強誘電体薄膜を備えた従来の電子部品を図８に示
す。これは特開平２−２４８０８９号公報に示されたも
のである。
れる、強誘電体薄膜を備えた従来の電子部品を図８に示
す。これは特開平２−２４８０８９号公報に示されたも
のである。
【０００４】図中、１は半導体素子や配線などが既に形
成されているＳｉ基板である。２はＳｉ基板１上に堆積
されたＳｉＯ2 からなる絶縁膜であり、３は絶縁膜２上
にＲＦマグネトロンスパッタリング法により成膜された
ＭｇＯからなる酸化物絶縁層である。この酸化物絶縁層
３上にＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて成
膜、パターニングされたＹ2 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 （ＹＢＣ
Ｏ）膜からなる下部電極４が形成されている。下部電極
４に用いられるＹＢＣＯはその結晶がペロブスカイト構
造をとる。さらに下部電極４にＲＦマグネトロンスパッ
タリング法で成膜、パターニングされたＰｂＴｉＯ3 か
らなる強誘電体薄膜５が形成されている。また６は強誘
電体薄膜５上に成膜、パターニングされたＹＢＣＯから
なる上部電極である。
成されているＳｉ基板である。２はＳｉ基板１上に堆積
されたＳｉＯ2 からなる絶縁膜であり、３は絶縁膜２上
にＲＦマグネトロンスパッタリング法により成膜された
ＭｇＯからなる酸化物絶縁層である。この酸化物絶縁層
３上にＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いて成
膜、パターニングされたＹ2 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 （ＹＢＣ
Ｏ）膜からなる下部電極４が形成されている。下部電極
４に用いられるＹＢＣＯはその結晶がペロブスカイト構
造をとる。さらに下部電極４にＲＦマグネトロンスパッ
タリング法で成膜、パターニングされたＰｂＴｉＯ3 か
らなる強誘電体薄膜５が形成されている。また６は強誘
電体薄膜５上に成膜、パターニングされたＹＢＣＯから
なる上部電極である。
【０００５】この電子部品は以下のような利点を有す
る。絶縁膜２と下部電極４との間に酸化物絶縁層３が介
在されているため、強誘電体薄膜５の結晶化のための高
温熱処理過程において、強誘電体の構成成分であるＰｂ
などが下部電極４を通して絶縁膜２に拡散するのを防止
することができる。また強誘電体薄膜５の組成変動を抑
制することができ、強誘電特性を良好な状態に維持でき
る。
る。絶縁膜２と下部電極４との間に酸化物絶縁層３が介
在されているため、強誘電体薄膜５の結晶化のための高
温熱処理過程において、強誘電体の構成成分であるＰｂ
などが下部電極４を通して絶縁膜２に拡散するのを防止
することができる。また強誘電体薄膜５の組成変動を抑
制することができ、強誘電特性を良好な状態に維持でき
る。
【０００６】さらに下部電極４にペロブスカイト型酸化
物を用いているので、この上にペロブスカイト型酸化物
の強誘電体薄膜５を容易に形成でき、強誘電体特性、特
に残留分極特性が良好な強誘電体薄膜を得ることができ
る。
物を用いているので、この上にペロブスカイト型酸化物
の強誘電体薄膜５を容易に形成でき、強誘電体特性、特
に残留分極特性が良好な強誘電体薄膜を得ることができ
る。
【０００７】また電極の材料として、ペロブスカイト型
酸化物の代わりにルチル構造の結晶構造をとるＩｒＯ2
を用いる例が電子材料１９９４年８月号第２７頁〜第３
２頁に示されている。この電子部品はＳｉＯ2 ではなく
多結晶Ｓｉ上に電極が形成されている。多結晶Ｓｉ上に
ＩｒＯ2 を堆積してその上にＰＺＴを製膜することによ
り、非常に滑らかで膜質の良いＰＺＴを得ることが可能
となる。
酸化物の代わりにルチル構造の結晶構造をとるＩｒＯ2
を用いる例が電子材料１９９４年８月号第２７頁〜第３
２頁に示されている。この電子部品はＳｉＯ2 ではなく
多結晶Ｓｉ上に電極が形成されている。多結晶Ｓｉ上に
ＩｒＯ2 を堆積してその上にＰＺＴを製膜することによ
り、非常に滑らかで膜質の良いＰＺＴを得ることが可能
となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな、電極にペロブスカイト型酸化物やルチル構造のＩ
ｒＯ2 を用いた従来の電子部品には、まだ次のような問
題点があった。すなわちＹＢＣＯなどのペロブスカイト
型酸化物は、その形成温度が６００〜７００℃と決して
低くなく、特に強誘電体薄膜を形成した後の上部電極を
形成する際に、強誘電体薄膜からＰｂが拡散していき、
強誘電体薄膜の信頼性・耐久性が劣化してしまってい
た。またＩｒＯ2 を用いた場合にもその形成温度はペロ
ブカイト型導電性酸化物と同様であり、Ｐｂの拡散の問
題は解決されていなかった。本発明は上記の問題点に鑑
みなされたもので、強誘電体薄膜の信頼性・耐久性に優
れた電子部品を提供することを目的とする。
うな、電極にペロブスカイト型酸化物やルチル構造のＩ
ｒＯ2 を用いた従来の電子部品には、まだ次のような問
題点があった。すなわちＹＢＣＯなどのペロブスカイト
型酸化物は、その形成温度が６００〜７００℃と決して
低くなく、特に強誘電体薄膜を形成した後の上部電極を
形成する際に、強誘電体薄膜からＰｂが拡散していき、
強誘電体薄膜の信頼性・耐久性が劣化してしまってい
た。またＩｒＯ2 を用いた場合にもその形成温度はペロ
ブカイト型導電性酸化物と同様であり、Ｐｂの拡散の問
題は解決されていなかった。本発明は上記の問題点に鑑
みなされたもので、強誘電体薄膜の信頼性・耐久性に優
れた電子部品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】上記の問題点を解決する
ため、本発明は請求項１の発明として、半導体基板上
に、Ｐｂを含む強誘電体薄膜を介して形成された１対の
電極を備えた電子部品において、前記電極がＶ、Ｃｒ、
Ｒｈ、Ｐｔの少なくとも１種を含むルチル型導電性酸化
物を含有することを特徴とする電子部品を提供する。
ため、本発明は請求項１の発明として、半導体基板上
に、Ｐｂを含む強誘電体薄膜を介して形成された１対の
電極を備えた電子部品において、前記電極がＶ、Ｃｒ、
Ｒｈ、Ｐｔの少なくとも１種を含むルチル型導電性酸化
物を含有することを特徴とする電子部品を提供する。
【００１０】また請求項２の発明として、半導体基板上
に、Ｐｂを含む強誘電体薄膜を介して形成された１対の
電極を備えた電子部品において、前記電極がパイロクロ
ア型導電性酸化物を含有することを特徴とする電子部品
を提供する。
に、Ｐｂを含む強誘電体薄膜を介して形成された１対の
電極を備えた電子部品において、前記電極がパイロクロ
ア型導電性酸化物を含有することを特徴とする電子部品
を提供する。
【００１１】さらに請求項３の発明として、前記パイロ
クロア型導電性酸化物がＴｌ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｂｉ、Ｒ
ｕ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｔｃ、Ｌｕの少なくとも１種を
含むことを特徴とする請求項２記載の電子部品を提供す
る。
クロア型導電性酸化物がＴｌ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｂｉ、Ｒ
ｕ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｔｃ、Ｌｕの少なくとも１種を
含むことを特徴とする請求項２記載の電子部品を提供す
る。
【００１２】そして請求項４の発明として、前記ルチル
型導電性酸化物またはパイロクロア型導電性酸化物の比
抵抗が１０-3Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求
項１乃至３記載の電子部品を提供する。
型導電性酸化物またはパイロクロア型導電性酸化物の比
抵抗が１０-3Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求
項１乃至３記載の電子部品を提供する。
【００１３】
【作用】本発明によれば、電極にＶ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｔ
の少なくとも１種を含むルチル型導電性酸化物、あるい
はパイロクロア型導電性酸化物を用いているので、その
形成温度をペロブスカイト型導電性酸化物やＩｒＯ2 よ
りも低くでき、強誘電対薄膜からのＰｂの拡散を抑制で
きる。その結果、強誘電対薄膜の信頼性・耐久性が向上
する。
の少なくとも１種を含むルチル型導電性酸化物、あるい
はパイロクロア型導電性酸化物を用いているので、その
形成温度をペロブスカイト型導電性酸化物やＩｒＯ2 よ
りも低くでき、強誘電対薄膜からのＰｂの拡散を抑制で
きる。その結果、強誘電対薄膜の信頼性・耐久性が向上
する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。まず図１に本発明の実施例に用いられる電子部
品としての強誘電体メモリの概略断面図を示す。
明する。まず図１に本発明の実施例に用いられる電子部
品としての強誘電体メモリの概略断面図を示す。
【００１５】図中、１１はＳｉ基板であり、基板１１の
表面には所定の距離を隔ててソース領域１２・ドレイン
領域１３が形成されている。１４はソース領域１２上に
設けられたソース電極、１５はドレイン領域１３上に設
けられたドレイン電極である。またドレイン電極１５上
には下部電極１６・強誘電体薄膜１７・上部電極１８が
順に積層されている。基板１１表面のソース領域１２・
ドレイン領域１３の外側には素子を他の領域と分離する
ための酸化膜１９が形成されている。そしてこれらのソ
ース領域１２・ドレイン領域１３・酸化膜１９を覆うよ
うに酸化膜２０が形成されている。ソース電極１４・ド
レイン電極１５は酸化膜２０に埋７込まれた形となって
いる。さらにこの酸化膜２０に埋め込まれて、ソース領
域１２・ドレイン領域１３に挟まれた領域上にゲート電
極２１が形成されている。
表面には所定の距離を隔ててソース領域１２・ドレイン
領域１３が形成されている。１４はソース領域１２上に
設けられたソース電極、１５はドレイン領域１３上に設
けられたドレイン電極である。またドレイン電極１５上
には下部電極１６・強誘電体薄膜１７・上部電極１８が
順に積層されている。基板１１表面のソース領域１２・
ドレイン領域１３の外側には素子を他の領域と分離する
ための酸化膜１９が形成されている。そしてこれらのソ
ース領域１２・ドレイン領域１３・酸化膜１９を覆うよ
うに酸化膜２０が形成されている。ソース電極１４・ド
レイン電極１５は酸化膜２０に埋７込まれた形となって
いる。さらにこの酸化膜２０に埋め込まれて、ソース領
域１２・ドレイン領域１３に挟まれた領域上にゲート電
極２１が形成されている。
【００１６】図１のＡで示す点線で囲った領域の断面図
を図２に示す。図１と同一部分には同一符号を付けてあ
る。以下この部分の製造工程に従って説明する。まずド
レイン領域１３上に蒸着法によって多結晶Ｓｉからなる
ドレイン電極１５を約４００ｎｍ形成する。このドレイ
ン電極１５上にＰｔ膜（不図示）を約３０ｎｍ蒸着した
後、３００℃程度の熱処理を行う。これによりＰｔＳｉ
膜１６1が約５０ｎｍ形成される。ＰｔＳｉ膜１６1 上
に、ルチル型導電性酸化物としてＰｔＯ2 膜１６2 を約
５０ｎｍ形成する。ＰｔＯ2 膜１６2 の形成にはＲＦマ
グネトロンスパッタ法を用いた。このときの形成温度は
５５０℃程度であった。さらにＰｔＯ2 膜１６2 上に約
１００ｎｍのＰｔ膜１６3 を蒸着した。ＰｔＳｉ膜１６
1 ・ＰｔＯ2 膜１６2 ・Ｐｔ膜１６3 が下部電極１６を
構成する。次にゾルゲル法を用いて強誘電体薄膜１７と
して約３００ｎｍのＰＺＴ膜を堆積する。この際の最高
加熱温度は約７００℃であった。その後、上述と同様に
してＰｔＯ2膜１８1 を約５０ｎｍ形成し、続いて上述
と同様にしてＰｔ膜１８2 を約１００ｎｍ堆積して，上
部電極１８を形成する。これにより強誘電体薄膜１７を
介して下部電極１６・上部電極１８が形成された構造が
完成する。
を図２に示す。図１と同一部分には同一符号を付けてあ
る。以下この部分の製造工程に従って説明する。まずド
レイン領域１３上に蒸着法によって多結晶Ｓｉからなる
ドレイン電極１５を約４００ｎｍ形成する。このドレイ
ン電極１５上にＰｔ膜（不図示）を約３０ｎｍ蒸着した
後、３００℃程度の熱処理を行う。これによりＰｔＳｉ
膜１６1が約５０ｎｍ形成される。ＰｔＳｉ膜１６1 上
に、ルチル型導電性酸化物としてＰｔＯ2 膜１６2 を約
５０ｎｍ形成する。ＰｔＯ2 膜１６2 の形成にはＲＦマ
グネトロンスパッタ法を用いた。このときの形成温度は
５５０℃程度であった。さらにＰｔＯ2 膜１６2 上に約
１００ｎｍのＰｔ膜１６3 を蒸着した。ＰｔＳｉ膜１６
1 ・ＰｔＯ2 膜１６2 ・Ｐｔ膜１６3 が下部電極１６を
構成する。次にゾルゲル法を用いて強誘電体薄膜１７と
して約３００ｎｍのＰＺＴ膜を堆積する。この際の最高
加熱温度は約７００℃であった。その後、上述と同様に
してＰｔＯ2膜１８1 を約５０ｎｍ形成し、続いて上述
と同様にしてＰｔ膜１８2 を約１００ｎｍ堆積して，上
部電極１８を形成する。これにより強誘電体薄膜１７を
介して下部電極１６・上部電極１８が形成された構造が
完成する。
【００１７】この構造では、スパッタ法によりＰｔＯ2
膜を形成する際の温度は５００〜６００℃程度である。
一方、例えばスパッタ法によりＩｒＯ2 膜を形成する場
合の形成温度は６００〜７００℃程度である。ＩｒＯ2
膜を形成するよりも形成温度を低くできるため、ＰｔＯ
2 膜を用いる方が強誘電体薄膜からのＰｂの拡散を抑制
できる。これはＰｔの融点が１７７２℃とＩｒの融点２
４５７℃と比較して低いためと予想される。なおＩｒＯ
2 の代わりにルチル構造の酸化物としてＲｕＯ2 を用い
るものも公知であるが、ＲｕもＰｔと比較すると融点が
高く、ＲｕＯ2の形成温度は高くなってしまい、Ｐｂの
拡散は生じやすい。
膜を形成する際の温度は５００〜６００℃程度である。
一方、例えばスパッタ法によりＩｒＯ2 膜を形成する場
合の形成温度は６００〜７００℃程度である。ＩｒＯ2
膜を形成するよりも形成温度を低くできるため、ＰｔＯ
2 膜を用いる方が強誘電体薄膜からのＰｂの拡散を抑制
できる。これはＰｔの融点が１７７２℃とＩｒの融点２
４５７℃と比較して低いためと予想される。なおＩｒＯ
2 の代わりにルチル構造の酸化物としてＲｕＯ2 を用い
るものも公知であるが、ＲｕもＰｔと比較すると融点が
高く、ＲｕＯ2の形成温度は高くなってしまい、Ｐｂの
拡散は生じやすい。
【００１８】ここで、この構造におけるＰｂの２次イオ
ン強度をＳＩＭＳ分析法によって測定した。その結果を
図３に示す。図において横軸は素子上面からの深さ、縦
軸は２次イオン強度を示す。
ン強度をＳＩＭＳ分析法によって測定した。その結果を
図３に示す。図において横軸は素子上面からの深さ、縦
軸は２次イオン強度を示す。
【００１９】図から分かるようにＰＺＴ膜中からのＰｂ
の拡散が下部電極・上部電極中のＰｔＯ2 膜により止ま
っていることが分かる。一方、ＩｒＯ2 を用いた電極の
場合には、Ｐｂの拡散をある程度止めることはできる
が、図２におけるＰｔＯ2 膜に対応した曲線ピークの面
積が大きくなってしまう。このためＰｔＯ2 を電極に用
いた場合と比較すると、Ｐｂ拡散の抑制度合いが小さく
なってしまい、強誘電体薄膜の比誘電率が低下する。こ
れは特に上部電極の形成の場合に顕著である。そして、
これにより強誘電体薄膜の信頼性・耐久性の低下が起こ
る。
の拡散が下部電極・上部電極中のＰｔＯ2 膜により止ま
っていることが分かる。一方、ＩｒＯ2 を用いた電極の
場合には、Ｐｂの拡散をある程度止めることはできる
が、図２におけるＰｔＯ2 膜に対応した曲線ピークの面
積が大きくなってしまう。このためＰｔＯ2 を電極に用
いた場合と比較すると、Ｐｂ拡散の抑制度合いが小さく
なってしまい、強誘電体薄膜の比誘電率が低下する。こ
れは特に上部電極の形成の場合に顕著である。そして、
これにより強誘電体薄膜の信頼性・耐久性の低下が起こ
る。
【００２０】さらに図４に、図２のような構造の電極に
ついての信頼性・耐久性を表わす特性図を示す。図４は
分極反転回数に対する信号電荷量の変化を表したもので
ある。図中、横軸が分極反転回数、縦軸が信号電荷量で
ある。また図の１９で示す線が図２の構造の特性、２０
で示す線は、下部電極・上部電極としてＰｔ／Ｔｉ膜を
用い、この間に強誘電体薄膜を形成した構造の特性を示
す。
ついての信頼性・耐久性を表わす特性図を示す。図４は
分極反転回数に対する信号電荷量の変化を表したもので
ある。図中、横軸が分極反転回数、縦軸が信号電荷量で
ある。また図の１９で示す線が図２の構造の特性、２０
で示す線は、下部電極・上部電極としてＰｔ／Ｔｉ膜を
用い、この間に強誘電体薄膜を形成した構造の特性を示
す。
【００２１】図から分かるように２０で示す線の場合、
分極反転回数が増加し１０7 回程度よりも大きくなる
と、信号電荷量の減少度合いが大きくなる。これに対し
て１９で示す線の場合には、初期値の信号電荷量が２０
で示す線よりも大きいと同時に、分極反転回数１０12回
程度まで信号電荷量が減少せず、信頼性が向上している
ことが分かる。
分極反転回数が増加し１０7 回程度よりも大きくなる
と、信号電荷量の減少度合いが大きくなる。これに対し
て１９で示す線の場合には、初期値の信号電荷量が２０
で示す線よりも大きいと同時に、分極反転回数１０12回
程度まで信号電荷量が減少せず、信頼性が向上している
ことが分かる。
【００２２】またこれらの構造における強誘電体薄膜の
表面粗さＲａについての測定結果を図５に示す。図中、
縦軸が表面粗さを表す。２１で示す点が図２の構造、２
２で示す点は下部電極・上部電極にＰｔ／Ｔｉ膜を用い
た構造を示している。
表面粗さＲａについての測定結果を図５に示す。図中、
縦軸が表面粗さを表す。２１で示す点が図２の構造、２
２で示す点は下部電極・上部電極にＰｔ／Ｔｉ膜を用い
た構造を示している。
【００２３】図より２１で示す点はＲａが１０〜２０Ａ
の間であるのに対し、２２で示す点は２０Ａ以上と大き
くなってしまっていることが分かる。これより次の結論
が得られる。ＰｔＯ2 膜とＰｔ膜との整合性が良いた
め、ＰｔＯ2 膜の平坦性が良く、この平坦性の良さをそ
のままＰｔ膜に引き継ぐことができ、ひいてはＰＺＴ膜
の平坦性が良くなる。
の間であるのに対し、２２で示す点は２０Ａ以上と大き
くなってしまっていることが分かる。これより次の結論
が得られる。ＰｔＯ2 膜とＰｔ膜との整合性が良いた
め、ＰｔＯ2 膜の平坦性が良く、この平坦性の良さをそ
のままＰｔ膜に引き継ぐことができ、ひいてはＰＺＴ膜
の平坦性が良くなる。
【００２４】電極にＰｔ以外の金属を用いる場合は、導
電性酸化物との格子整合が良い金属を用いれば、平坦性
を向上させることができる。例えば導電性酸化物に含有
される金属、あるいはこの金属と格子定数が近い金属を
用いれば良い。
電性酸化物との格子整合が良い金属を用いれば、平坦性
を向上させることができる。例えば導電性酸化物に含有
される金属、あるいはこの金属と格子定数が近い金属を
用いれば良い。
【００２５】なお多結晶Ｓｉ上に形成する電極の比抵抗
は通常、１０-3Ω・ｃｍ程度であるため、ＰｔＯ2 膜の
比抵抗は１０-3Ω・ｃｍ以下が好ましい。またＰｔｏ2
膜の膜厚は、Ｐｂの拡散を抑制することを考えると、あ
る程度厚い方が良い。具体的には５０ｎｍ以上が好まし
い。
は通常、１０-3Ω・ｃｍ程度であるため、ＰｔＯ2 膜の
比抵抗は１０-3Ω・ｃｍ以下が好ましい。またＰｔｏ2
膜の膜厚は、Ｐｂの拡散を抑制することを考えると、あ
る程度厚い方が良い。具体的には５０ｎｍ以上が好まし
い。
【００２６】以上ではルチル型導電性酸化物としてＰｔ
Ｏ2 を用いたが、ＶＯ2 、ＣｒＯ2、ＲｈＯ2 を用いて
も同様な効果が得られる。これらも融点が、Ｖが１８９
０℃、Ｃｒが１８９０℃、Ｒｈが１９６３℃とＩｒ、Ｒ
ｕと比較して低いからである。
Ｏ2 を用いたが、ＶＯ2 、ＣｒＯ2、ＲｈＯ2 を用いて
も同様な効果が得られる。これらも融点が、Ｖが１８９
０℃、Ｃｒが１８９０℃、Ｒｈが１９６３℃とＩｒ、Ｒ
ｕと比較して低いからである。
【００２７】次に電極に用いる導電性酸化物としてルチ
ル型導電性酸化物ではなく、パイロクロア型導電性酸化
物のＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y を用いた例を示す。構造として
は図２のＰｔＯ2 膜をＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y 膜に変えた構
造である。
ル型導電性酸化物ではなく、パイロクロア型導電性酸化
物のＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y を用いた例を示す。構造として
は図２のＰｔＯ2 膜をＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y 膜に変えた構
造である。
【００２８】このＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y 膜もスパッタ法に
よる形成温度が５００〜６００℃と低いため、ＰｔＯ2
膜を用いたときと同様に強誘電体薄膜からのＰｂの拡散
を抑制できる。一方、例えばペロブスカイト型導電酸化
物の膜をスパッタ法によって形成する場合、その形成温
度は６００〜７００℃程度と高く、Ｐｂの拡散を抑制す
ることが困難となる。
よる形成温度が５００〜６００℃と低いため、ＰｔＯ2
膜を用いたときと同様に強誘電体薄膜からのＰｂの拡散
を抑制できる。一方、例えばペロブスカイト型導電酸化
物の膜をスパッタ法によって形成する場合、その形成温
度は６００〜７００℃程度と高く、Ｐｂの拡散を抑制す
ることが困難となる。
【００２９】またＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y 膜はゾルゲル法に
よって形成することも可能である。この場合は形成温度
が４００〜５００℃程度となる。これに対し、ペロブス
カイト型導電性酸化物の膜をゾルゲル法によって形成す
る場合には、形成温度が約７００℃となる。従ってスパ
ッタ法のときと同様にＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y 膜の方がＰｂ
の拡散を抑制できる。
よって形成することも可能である。この場合は形成温度
が４００〜５００℃程度となる。これに対し、ペロブス
カイト型導電性酸化物の膜をゾルゲル法によって形成す
る場合には、形成温度が約７００℃となる。従ってスパ
ッタ法のときと同様にＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y 膜の方がＰｂ
の拡散を抑制できる。
【００３０】ここで、この構造をＳＩＭＳ分析法によっ
て測定した結果を図６に示す。横軸・縦軸は図３と同様
である。図から分かるようにＰＺＴ膜中からのＰｂの拡
散が、図２の場合と同様に下部電極１６・上部電極１８
中のＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y 膜によって止まっていることが
分かる。
て測定した結果を図６に示す。横軸・縦軸は図３と同様
である。図から分かるようにＰＺＴ膜中からのＰｂの拡
散が、図２の場合と同様に下部電極１６・上部電極１８
中のＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y 膜によって止まっていることが
分かる。
【００３１】さらに図４と同様に分極反転回数に対する
信号電荷量の変化を図７に示す。図中、１９は電極にＴ
ｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y 膜を用いた構造、２０は電極にＰｔ／
Ｔｉ膜を用いた構造である。
信号電荷量の変化を図７に示す。図中、１９は電極にＴ
ｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y 膜を用いた構造、２０は電極にＰｔ／
Ｔｉ膜を用いた構造である。
【００３２】図７より図４と同様な結果が得られている
ことが分かる。なおＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y 膜の場合も、Ｐ
ｔＯ2 膜の場合と同様な理由で比抵抗１０-3Ω・ｃｍ以
下・膜厚５０ｎｍ以上が望ましい。
ことが分かる。なおＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y 膜の場合も、Ｐ
ｔＯ2 膜の場合と同様な理由で比抵抗１０-3Ω・ｃｍ以
下・膜厚５０ｎｍ以上が望ましい。
【００３３】以上ではパイロクロア型導電性酸化物とし
てＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y を用いたが、パイロクロア型構造
Ａ2 Ｂ2 Ｏ7-Y のＡとしてＢｉ、Ｌｕ、Ｔｉを、Ｂとし
てＲｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｔｃ、Ｉｒ、Ｏｓを用いて
も同様な効果が得られる。
てＴｌ2 Ｏｓ2 Ｏ7-Y を用いたが、パイロクロア型構造
Ａ2 Ｂ2 Ｏ7-Y のＡとしてＢｉ、Ｌｕ、Ｔｉを、Ｂとし
てＲｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｔｃ、Ｉｒ、Ｏｓを用いて
も同様な効果が得られる。
【００３４】以上に本発明の実施例を説明したが、本発
明の実施例は以上の実施例に限定されるものではない。
例えば、強誘電体薄膜からのＰｂ拡散の抑制ということ
を考えた場合、導電性酸化物の膜を図２に示した位置以
外の、下部電極１６・上部電極１８中に形成しても良
い。また図１の酸化膜２０上にドレイン電極１５を延在
させ、延在したドレイン電極１５上に下部電極１６・強
誘電体薄膜１７・上部電極１８を形成しても良い。また
強誘電体薄膜としてＰＺＴの他に、ＰｂＴｉＯ3、ＰＺ
ＬＴなどのＰｂを含む強誘電性を持つ物質を使うことも
可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変形が可能である。
明の実施例は以上の実施例に限定されるものではない。
例えば、強誘電体薄膜からのＰｂ拡散の抑制ということ
を考えた場合、導電性酸化物の膜を図２に示した位置以
外の、下部電極１６・上部電極１８中に形成しても良
い。また図１の酸化膜２０上にドレイン電極１５を延在
させ、延在したドレイン電極１５上に下部電極１６・強
誘電体薄膜１７・上部電極１８を形成しても良い。また
強誘電体薄膜としてＰＺＴの他に、ＰｂＴｉＯ3、ＰＺ
ＬＴなどのＰｂを含む強誘電性を持つ物質を使うことも
可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変形が可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、強
誘電体薄膜の信頼性・耐久性に優れた電子部品を提供す
ることが可能である。
誘電体薄膜の信頼性・耐久性に優れた電子部品を提供す
ることが可能である。
【図１】 本発明の実施例に係る電子部品の概略断面
図。
図。
【図２】 本発明の一実施例に係る電子部品の、主とし
て電極部分の断面図。
て電極部分の断面図。
【図３】 本発明の一実施例に係る電子部品の２次イオ
ン強度を示す特性図。
ン強度を示す特性図。
【図４】 本発明の一実施例に係る電子部品の信号電荷
量の変化を示す特性図。
量の変化を示す特性図。
【図５】 本発明の一実施例に係る電子部品の電極部分
の表面粗さを表わす図。
の表面粗さを表わす図。
【図６】 本発明の他の実施例に係る電子部品の２次イ
オン強度を示す特性図。
オン強度を示す特性図。
【図７】 本発明の他の実施例に係る電子部品の信号電
荷量の変化を示す特性図。
荷量の変化を示す特性図。
【図８】 従来の電子部品の断面図。
１１；Ｓｉ基板 １３；ドレイン領域 １５；ドレイン電極 １６；下部電極 １６1 ；ＰｔＳｉ膜 １６2 ；ＰｔＯ2 膜 １６3 ；Ｐｔ膜 １７；強誘電体薄膜 １８1 ；ＰｔＯ2 膜 １８2 ；Ｐｔ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/8247 29/788 29/792
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板上に、Ｐｂを含む強誘電体薄
膜を介して形成された１対の電極を備えた電子部品にお
いて、 前記電極がＶ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｔの少なくとも１種を含
むルチル型導電性酸化物を含有することを特徴とする電
子部品。 - 【請求項２】 半導体基板上に、Ｐｂを含む強誘電体薄
膜を介して形成された１対の電極を備えた電子部品にお
いて、 前記電極がパイロクロア型導電性酸化物を含有すること
を特徴とする電子部品。 - 【請求項３】 前記パイロクロア型導電性酸化物がＴ
ｌ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｂｉ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｔ
ｃ、Ｌｕの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求
項２記載の電子部品。 - 【請求項４】 前記ルチル型導電性酸化物またはパイロ
クロア型導電性酸化物の比抵抗が１０-3Ω・ｃｍ以下で
あることを特徴とする請求項１乃至３記載の電子部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7072677A JPH08274270A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 電子部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7072677A JPH08274270A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 電子部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08274270A true JPH08274270A (ja) | 1996-10-18 |
Family
ID=13496247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7072677A Pending JPH08274270A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 電子部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08274270A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1027888A (ja) * | 1996-07-12 | 1998-01-27 | Sony Corp | 強誘電体容量絶縁膜用積層電極およびこれを用いた強誘電体容量素子 |
| US6201271B1 (en) | 1997-07-29 | 2001-03-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor memory device prevented from deterioration due to activated hydrogen |
| KR100288025B1 (ko) * | 1996-12-06 | 2001-06-01 | 마찌다 가쯔히꼬 | 반도체기억장치및그의제조방법 |
| KR100297210B1 (ko) * | 1996-12-06 | 2001-10-24 | 마찌다 가쯔히꼬 | 강유전체커패시터및다른커패시터구조체를위한고온전극-배리어 |
| US6333529B1 (en) | 1998-02-27 | 2001-12-25 | Fujitsu Limited | Capacitor with noble metal electrode containing oxygen |
| KR100329774B1 (ko) * | 1998-12-22 | 2002-05-09 | 박종섭 | 강유전체 기억소자의 캐패시터 형성 방법 |
| US6495412B1 (en) | 1998-09-11 | 2002-12-17 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having a ferroelectric capacitor and a fabrication process thereof |
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| US20230008075A1 (en) * | 2021-07-08 | 2023-01-12 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Capacitor structure and manufacturing method and operating method thereof |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP7072677A patent/JPH08274270A/ja active Pending
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