JPH09129827A - Ferroelectric capacitor - Google Patents

Ferroelectric capacitor

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JPH09129827A
JPH09129827A JP7286084A JP28608495A JPH09129827A JP H09129827 A JPH09129827 A JP H09129827A JP 7286084 A JP7286084 A JP 7286084A JP 28608495 A JP28608495 A JP 28608495A JP H09129827 A JPH09129827 A JP H09129827A
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layer
ferroelectric capacitor
zro
platinum
ferroelectric
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JP7286084A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Machida
暁夫 町田
Koji Watabe
浩司 渡部
Naohiro Tanaka
均洋 田中
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain alloy reaction between a forming surface and a metal electrode layer which is caused by diffusion of components, and improve adhesion, by interposing a ZrO2 layer between the forming surface of a capacitor and the metal electrode layer containing platinum. SOLUTION: A ZrO2 layer is formed on a silicon substrate of high resistance which is sufficiently cleaned, by a solgel method using a solgel solution of zirconia alcoxide. Thermal treatment is performed to the ZrO2 layer at 800 deg.C for 30 minutes. Platinum is evaporated to be 200nm thick as a lower part electrode on the ZrO2 layer, maintaining the substrate at 400 deg.C, by using an electron beam vacuum evaporation method. After evaporation, thermal treatment is performed in an oxygen atmosphere at 800 deg.C for 30 minutes. Bismuth layer ferroelectric compound of SrBi2 Ta2 O9 is formed on the platinum lower part electrode, and platinum is evaporated as an upper part electrode 10 on the ferroelectrics compound, by using an electron beam vacuum evaporation method. After that, a substratum electrode 8 is led out, and a ferroelectrics capacitor 22 is formed. Thereby, adhesion of a metal electrode layer and the forming surface of a ferroelectrics capacitor 22 is increased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばDRAM
(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)、FR
AM(フェロエレクトリック・ランダム・アクセス・メ
モリ)等の半導体メモリ、特に強誘電体メモリに適用し
て好適な強誘電体キャパシタに係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, a DRAM.
(Dynamic Random Access Memory), FR
The present invention relates to a ferroelectric capacitor suitable for application to a semiconductor memory such as AM (ferroelectric random access memory), particularly a ferroelectric memory.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の強誘電体キャパシタを用いた半導
体メモリでは、この強誘電体キャパシタの形成面が、例
えば多結晶シリコン層や、あるいはSiO2 からなる層
間絶縁層上であり、この上に下部電極が形成され、この
下部電極上に強誘電体層を介して上部電極が形成され、
下部及び上部電極間に大きな容量を有する強誘電体キャ
パシタが構成される。
The semiconductor memory using a Conventional ferroelectric capacitor, forming surface of the ferroelectric capacitor, for example, polycrystalline silicon layer, or an interlayer insulating layer made of SiO 2, on the A lower electrode is formed, and an upper electrode is formed on the lower electrode via a ferroelectric layer,
A ferroelectric capacitor having a large capacitance is formed between the lower and upper electrodes.

【0003】このとき、強誘電体キャパシタに用いる強
誘電体材料としては、SrTiO3,Bax Sr1-x
iO3 ,PbZrx Ti1-x 3 ,SrBi2 Ta2
9 等の酸化物等が考えられている。
At this time, as the ferroelectric material used for the ferroelectric capacitor, SrTiO 3 , Ba x Sr 1-x T are used.
iO 3 , PbZr x Ti 1-x O 3 , SrBi 2 Ta 2 O
Oxides such as 9 are considered.

【0004】ところでこれらの酸化物材料の形成には、
酸化雰囲気中での熱処理工程を必要とするが、通常の金
属を電極材料として用いると、この酸化物の熱処理の際
に電極金属の表面が酸化される。この結果、誘電体膜と
電極材料との間に低誘電体層が生成したり、常誘電体層
が生成したりするために、DRAMやFRAMのデバイ
ス特性が劣化してしまう。
By the way, in forming these oxide materials,
Although a heat treatment step in an oxidizing atmosphere is required, when a normal metal is used as an electrode material, the surface of the electrode metal is oxidized during the heat treatment of this oxide. As a result, a low dielectric layer or a paraelectric layer is formed between the dielectric film and the electrode material, which deteriorates the device characteristics of the DRAM or FRAM.

【0005】従って、この種のデバイスの強誘電体キャ
パシタの電極材料としては、化学的に安定な白金を一般
に用いている。
Therefore, chemically stable platinum is generally used as the electrode material of the ferroelectric capacitor of this type of device.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
白金Ptによる下部電極を、強誘電体キャパシタの形成
面のシリコンSi上に形成した場合には、上述の酸化物
の熱処理工程において、400℃以上で帯状組織のβ−
Pt2 Si、網目状組織のα−Pt3 Si、島状組織の
PtSi等が混在する白金−シリコンの合金層が形成さ
れ、これによりシリコン表面が荒れてしまう。このと
き、抵抗値も増加して、電極としての機能に問題が生じ
る。
However, for example, when the lower electrode made of platinum Pt is formed on the silicon Si on the surface where the ferroelectric capacitor is formed, the temperature is 400 ° C. or higher in the above-mentioned oxide heat treatment step. Β- of zonal tissue
An alloy layer of platinum-silicon in which Pt 2 Si, α-Pt 3 Si having a network structure, PtSi having an island structure and the like are mixed is formed, and the silicon surface is roughened. At this time, the resistance value also increases, causing a problem in the function as an electrode.

【0007】従って、一般にはシリコン面と白金電極と
の間にバッファー層としてSiO2を介在させている。
このようにすれば、比較的高温の700℃〜800℃の
熱処理によってもシリコンと白金との合金化反応を防止
し、表面の平滑化を保ち、なおかつ電気特性の劣化等の
問題が生じない。
Therefore, in general, SiO 2 is interposed as a buffer layer between the silicon surface and the platinum electrode.
By doing so, the alloying reaction between silicon and platinum is prevented even by the heat treatment at a relatively high temperature of 700 ° C. to 800 ° C., the surface is kept smooth, and there is no problem such as deterioration of electrical characteristics.

【0008】ところが、下部電極を形成し熱処理した後
に、例えばCVD(化学的気相成長)法等のように、成
膜時に膜に応力がかかるような成膜法により強誘電体酸
化物を形成した場合には、白金とSiO2 とは密着性が
悪いために、この部分で膜の剥離が生じてしまう。
However, after the lower electrode is formed and heat-treated, the ferroelectric oxide is formed by a film forming method such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method in which a stress is applied to the film during film formation. In this case, since the adhesion between platinum and SiO 2 is poor, the film peels off at this portion.

【0009】このとき、密着性を改善するために、Si
2 の代わりにチタンを用いると、密着性は改善される
が、白金とチタンの拡散および白金の柱状結晶界面へ拡
散したチタンの酸化に伴う歪みによって白金電極の表面
に面荒れが生じる。チタンの他に、タンタルやIrO2
等を用いた場合にも、同様の現象が生じるとされてい
る。
At this time, in order to improve the adhesion, Si
When titanium is used instead of O 2 , the adhesion is improved, but the surface of the platinum electrode is roughened due to the diffusion of platinum and titanium and the strain due to the oxidation of titanium diffused to the columnar crystal interface of platinum. In addition to titanium, tantalum and IrO 2
It is said that the same phenomenon will occur when the above method is used.

【0010】さらに、Ti/TiN/SiやIr/Ir
2 /Si等良好な電気特性を有するとされている電極
についても、650℃を越えると上述のような問題が生
じることが報告されている。
Furthermore, Ti / TiN / Si and Ir / Ir
It has been reported that the above-mentioned problems also occur in the electrode having good electrical characteristics such as O 2 / Si when the temperature exceeds 650 ° C.

【0011】本発明は、白金を含む金属電極とその電極
形成面との密着性を改善し、上述した問題の解決をはか
るものである。
The present invention aims to solve the above-mentioned problems by improving the adhesion between the metal electrode containing platinum and the surface on which the electrode is formed.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明による強誘電体キ
ャパシタは、強誘電体キャパシタの形成面上にZrO 2
層を介して強誘電体キャパシタの電極として白金を含有
する金属電極層が形成されてなるものである。
A ferroelectric capacitor according to the present invention.
The capacitor is made of ZrO on the surface where the ferroelectric capacitor is formed. Two
Contains platinum as an electrode of a ferroelectric capacitor through a layer
The metal electrode layer is formed.

【0013】上述の本発明の構成によれば、強誘電体キ
ャパシタの形成面と白金を含有する金属電極層との間に
ZrO2 層を介在させることにより、この形成面と金属
電極層との間の成分の拡散による合金化反応を抑止する
ことができる。
According to the above-described structure of the present invention, by interposing the ZrO 2 layer between the formation surface of the ferroelectric capacitor and the platinum-containing metal electrode layer, the formation surface and the metal electrode layer are separated from each other. It is possible to suppress the alloying reaction due to the diffusion of the components in between.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の強誘電体キャパシタは、
その白金を含有する金属による電極層と強誘電体キャパ
シタの形成面、すなわち電極形成面との間にZrO2
を形成するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The ferroelectric capacitor of the present invention is
A ZrO 2 layer is formed between the electrode layer made of the metal containing platinum and the surface on which the ferroelectric capacitor is formed, that is, the electrode formation surface.

【0015】この本発明による強誘電体キャパシタの概
要について説明する。
The outline of the ferroelectric capacitor according to the present invention will be described.

【0016】本発明の強誘電体キャパシタは、この強誘
電体キャパシタの形成面上に、ZrO2 層を介して白金
を含有する金属からなる下部電極が形成され、その上に
強誘電体層が形成され、これの上に白金を含有する金属
からなる上部電極が形成されてなる。このときZrO2
層は、下部電極とキャパシタの形成面とのバッファー層
となる。
In the ferroelectric capacitor of the present invention, a lower electrode made of a metal containing platinum is formed on the surface where the ferroelectric capacitor is formed via a ZrO 2 layer, and a ferroelectric layer is formed on the lower electrode. An upper electrode made of a metal containing platinum is formed thereon. At this time ZrO 2
The layer serves as a buffer layer between the lower electrode and the surface where the capacitor is formed.

【0017】強誘電体キャパシタの形成面としては、シ
リコン基板や多結晶シリコン層、SiO2 等の絶縁層等
を用いることができる。
As a surface on which the ferroelectric capacitor is formed, a silicon substrate, a polycrystalline silicon layer, an insulating layer such as SiO 2 or the like can be used.

【0018】ZrO2 (ジルコニア)層は、例えばゾル
ゲル法、スパッタ法、MOCVD法、RF(高周波)ス
パッタ法等により薄膜の作製を行うことができる。ゾル
ゲル法の場合のソース材料としては、例えば、テトラメ
トキシジルコニウム、テトラ−i−プロポキシジルコニ
ウム、テトラ−n−プロポキシジルコニウム、テトラ−
t−ブトキシジルコニウム等のジルコニアアルコキシド
すなわちジルコニアの有機金属化合物材料を用いる。そ
して、例えば2−メトキシエタノールを溶媒とし、アセ
チルアセトンを触媒として用いて成膜を行うことができ
る。
The ZrO 2 (zirconia) layer can be formed into a thin film by a sol-gel method, a sputtering method, a MOCVD method, an RF (radio frequency) sputtering method or the like. As the source material in the case of the sol-gel method, for example, tetramethoxyzirconium, tetra-i-propoxyzirconium, tetra-n-propoxyzirconium, tetra-
A zirconia alkoxide such as t-butoxyzirconium, that is, an organometallic compound material of zirconia is used. Then, for example, a film can be formed using 2-methoxyethanol as a solvent and acetylacetone as a catalyst.

【0019】また、Zr金属層を蒸着により形成し、こ
れを熱酸化することによってもZrO 2 層を形成するこ
とができる。
Further, a Zr metal layer is formed by vapor deposition,
ZrO can also be obtained by thermally oxidizing it. TwoForming layers
Can be.

【0020】ZrO2 は、その結晶構造が正方晶あるい
は単斜晶からなり、その単晶またはこれらを主相とする
混晶として形成される。
ZrO 2 has a crystal structure of a tetragonal crystal or a monoclinic crystal, and is formed as the single crystal or a mixed crystal having these as a main phase.

【0021】またZrO2 を部分安定化させるために、
ZrO2 中に、Y2 3 ,CaO,MgO,Al2 3
をxモル%(0<x≦10)添加することもできる。こ
のとき部分安定化されたZrO2 の結晶構造は、正方
晶、あるいは正方晶と単斜晶、正方晶と立方晶との混晶
となる。異なる結晶構造からなる混晶を形成することに
より、緻密に充填することができ、これによりZrO2
の強度が向上する。
In order to partially stabilize ZrO 2 ,
Y 2 O 3 , CaO, MgO, Al 2 O 3 in ZrO 2
X mol% (0 <x ≦ 10) can also be added. At this time, the crystal structure of partially stabilized ZrO 2 is tetragonal, or a mixed crystal of tetragonal and monoclinic, and tetragonal and cubic. By forming a mixed crystal having different crystal structures, it is possible to densely fill the mixed crystal, which results in ZrO 2
The strength of is improved.

【0022】このZrO2 層を構成する粒子の粒径は、
電極形成面を平坦とするために、より細かい方が好まし
い。
The particle size of the particles forming this ZrO 2 layer is
In order to make the electrode formation surface flat, it is preferable that it is finer.

【0023】下部電極および上部電極を構成する白金を
含有する金属電極層は、白金あるいは、白金と白金族の
金属との白金合金等により構成する。そして、蒸着例え
ば電子ビーム真空蒸着法、DCスパッタ法、RFスパッ
タ法等の方法により形成することができる。白金合金の
場合は、各合金成分の層を順次積層して、その後合金化
させる工程とすることもできる。金属電極層の形成後
は、酸素雰囲気で熱処理して、電極層を安定化させる。
The platinum-containing metal electrode layer forming the lower electrode and the upper electrode is made of platinum or a platinum alloy of platinum and a metal of the platinum group. Then, it can be formed by vapor deposition such as electron beam vacuum vapor deposition, DC sputtering, and RF sputtering. In the case of a platinum alloy, a step of sequentially laminating layers of each alloy component and then alloying may be performed. After forming the metal electrode layer, heat treatment is performed in an oxygen atmosphere to stabilize the electrode layer.

【0024】強誘電体層の材料としては、例えばPb
(Zr,Ti)O3 (PZT)、ビスマス層状化合物S
rBi2 (Ta,Nb)2 9 等、強誘電体キャパシタ
に通常用いられている強誘電体材料を用いることができ
る。
The material of the ferroelectric layer is, for example, Pb.
(Zr, Ti) O 3 (PZT), bismuth layered compound S
Ferroelectric materials that are commonly used for ferroelectric capacitors, such as rBi 2 (Ta, Nb) 2 O 9 , can be used.

【0025】Pb(Zr,Ti)O3 は、それぞれ酢酸
鉛三水和物、テトラプロポキシジルコニウム、テトライ
ソプロポキシチタン等をソース材料として、2−メトキ
シエタノールを溶媒として用いてゾルゲル法等により成
膜することができる。
Pb (Zr, Ti) O 3 is formed by a sol-gel method or the like using lead acetate trihydrate, tetrapropoxyzirconium, tetraisopropoxytitanium or the like as a source material and 2-methoxyethanol as a solvent. can do.

【0026】ビスマス層状化合物SrBi2 (Ta,N
b)2 9 は、例えばジピバロイルストロンチウム、ト
リフェニルビスマス、Ta(OCH3 5 、Nb(OC
35 等をソース材料として、CVD(化学的気相成
長)法やMOD(有機金属成長)法等により成膜するこ
とができる。
Bismuth layered compound SrBi 2 (Ta, N
b) 2 O 9 is, for example, dipivaloyl strontium, triphenylbismuth, Ta (OCH 3 ) 5 , Nb (OC
A film can be formed by a CVD (chemical vapor deposition) method, a MOD (organic metal growth) method or the like using H 3 ) 5 or the like as a source material.

【0027】強誘電体の熱処理の温度は、使用する誘電
体材料に合わせて選択する。例えばPZTでは650〜
700℃、SrBi2 Ta2 9 では650〜800℃
で熱処理を行うことが好ましい。
The temperature of the heat treatment of the ferroelectric material is selected according to the dielectric material used. For example, PZT has 650
700 ° C, 650 to 800 ° C for SrBi 2 Ta 2 O 9
It is preferable that the heat treatment is performed at.

【0028】続いて、本発明の強誘電体キャパシタの具
体的な実施例を、その製法と共に示す。
Next, a concrete example of the ferroelectric capacitor of the present invention will be shown together with its manufacturing method.

【0029】(実施例1)この実施例は、強誘電体キャ
パシタの形成面のシリコン基板上に、バッファー層のZ
rO2 層をゾルゲル法にて形成し、強誘電体としてSr
Bi2 Ta2 9を用いた場合である。
(Embodiment 1) In this embodiment, a buffer layer Z is formed on a silicon substrate on which a ferroelectric capacitor is formed.
The rO 2 layer is formed by the sol-gel method, and Sr is used as a ferroelectric.
This is the case when Bi 2 Ta 2 O 9 is used.

【0030】まず、充分に洗浄した高抵抗のシリコン基
板上に、ジルコニアアルコキシドからなるゾルゲル溶液
を使って、ゾルゲル法によりZrO2 層を成膜した。こ
れを800℃にて30分間の熱処理を行った。
First, a ZrO 2 layer was formed by a sol-gel method using a sol-gel solution composed of zirconia alkoxide on a sufficiently washed high-resistance silicon substrate. This was heat-treated at 800 ° C. for 30 minutes.

【0031】この膜をX線回折により分析したところ、
正方晶のZrO2 相がメインピークとなっていた。AF
M(Atomic Force Microscope ;原子間力顕微鏡)によ
る表面の観察から、このときのZrO2 の粒径は約30
nmであった。またZrO2 層の膜厚は、約50nmと
した。
When this film was analyzed by X-ray diffraction,
The tetragonal ZrO 2 phase was the main peak. AF
From the surface observation by M (Atomic Force Microscope), the particle size of ZrO 2 at this time is about 30.
nm. The thickness of the ZrO 2 layer was about 50 nm.

【0032】これの上に電子ビーム真空蒸着法により、
基板を400℃に保ちながら、約200nmの厚さに下
部電極として白金を蒸着した。蒸着の後に、酸素雰囲気
中800℃にて30分の熱処理を行った。
On this, by electron beam vacuum evaporation method,
While keeping the substrate at 400 ° C., platinum was vapor-deposited as a lower electrode to a thickness of about 200 nm. After vapor deposition, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0033】白金下部電極の上にMOD法によって、S
rBi2 Ta2 9 のビスマス層状強誘電体化合物を約
300nmの厚さに成膜した。
On the platinum lower electrode, S is formed by the MOD method.
A bismuth layered ferroelectric compound of rBi 2 Ta 2 O 9 was deposited to a thickness of about 300 nm.

【0034】さらにこれの上に、電子ビーム真空蒸着法
により、基板を400℃に保ちながら上部電極として白
金を蒸着した。蒸着の後に、酸素雰囲気中800℃にて
30分間の熱処理を行った。
Further, platinum was vapor-deposited thereon as an upper electrode by the electron beam vacuum vapor deposition method while keeping the substrate at 400 ° C. After vapor deposition, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0035】その後、イオンミリング法により下地電極
を取り出し、強誘電体キャパシタを形成した。
After that, the base electrode was taken out by the ion milling method to form a ferroelectric capacitor.

【0036】(実施例2)この実施例は、強誘電体キャ
パシタの形成面のシリコン基板上に、バッファー層のZ
rO2 層をゾルゲル法にて形成し、強誘電体としてPZ
Tを用いた場合である。
(Embodiment 2) In this embodiment, a buffer layer Z is formed on a silicon substrate on which a ferroelectric capacitor is formed.
The rO 2 layer is formed by the sol-gel method, and PZ is used as a ferroelectric.
This is the case when T is used.

【0037】まず、充分に洗浄した高抵抗シリコン基板
に、ジルコニアアルコキシドからなるゾルゲル溶液を使
って、ゾルゲル法によりZrO2 層を成膜した。これを
800℃にて30分間の熱処理を行った。
First, a ZrO 2 layer was formed by a sol-gel method using a sol-gel solution containing zirconia alkoxide on a sufficiently washed high-resistance silicon substrate. This was heat-treated at 800 ° C. for 30 minutes.

【0038】この膜をX線回折により分析したところ、
正方晶のZrO2 相がメインピークとなっていた。AF
Mによる表面の観察から、このときのZrO2 膜の粒径
は約50nmであった。またZrO2 層の膜厚は、約9
0nmとした。
When this film was analyzed by X-ray diffraction,
The tetragonal ZrO 2 phase was the main peak. AF
From observation of the surface by M, the grain size of the ZrO 2 film at this time was about 50 nm. The thickness of the ZrO 2 layer is about 9
It was set to 0 nm.

【0039】これの上に電子ビーム真空蒸着法により、
基板を400℃に保ちながら、約200nmの厚さに下
部電極として白金を蒸着した。蒸着の後に、酸素雰囲気
中700℃にて30分の熱処理を行った。
On this, by electron beam vacuum evaporation method,
While keeping the substrate at 400 ° C., platinum was vapor-deposited as a lower electrode to a thickness of about 200 nm. After vapor deposition, heat treatment was performed at 700 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0040】白金下部電極の上にゾルゲル法によって、
Pb(Zr0.53Ti0.47)O3 を約300nmの厚さに
成膜した。
By the sol-gel method on the platinum lower electrode,
Pb (Zr 0.53 Ti 0.47 ) O 3 was deposited to a thickness of about 300 nm.

【0041】さらにこれの上に、RFスパッタリング法
により、室温にて上部電極として白金をスパッタした。
スパッタの後に、酸素雰囲気中700℃にて30分の熱
処理を行った。
Further, platinum was sputtered thereon as an upper electrode by an RF sputtering method at room temperature.
After sputtering, heat treatment was performed at 700 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0042】その後、イオンミリング法により下地電極
を取り出し、強誘電体キャパシタを形成した。
After that, the base electrode was taken out by the ion milling method to form a ferroelectric capacitor.

【0043】(実施例3)この実施例は、強誘電体キャ
パシタの形成面として、シリコン基板上にSiO 2 膜を
形成し、その上にバッファー層のZrO2 層をゾルゲル
法にて形成し、強誘電体としてSrBi2 Ta2 9
用いた場合である。
(Embodiment 3) This embodiment is a ferroelectric capacitor.
As a surface for forming the passivator, SiO is formed on the silicon substrate. TwoMembrane
Formed and buffer layer of ZrO on itTwoLayers sol-gel
Formed by the method of forming SrBi as a ferroelectricTwoTaTwoO9To
This is the case when used.

【0044】まず、基板表面に熱酸化膜のSiO2 膜を
約90nm成膜し、充分に洗浄した高抵抗シリコン基板
上に、ジルコニアアルコキシドからなるゾルゲル溶液を
使って、ゾルゲル法によりZrO2 層を成膜した。これ
を800℃にて30分間の熱処理を行った。
First, a SiO 2 film of a thermal oxide film was formed to a thickness of about 90 nm on the surface of a substrate, and a ZrO 2 layer was formed by a sol-gel method using a sol-gel solution containing zirconia alkoxide on a sufficiently washed high-resistance silicon substrate. A film was formed. This was heat-treated at 800 ° C. for 30 minutes.

【0045】この膜をX線回折により分析したところ、
正方晶のZrO2 相がメインピークとなっていた。AF
Mによる表面の観察から、このときのZrO2 膜の粒径
は約30nmであった。またZrO2 層の膜厚は、約7
0nmとした。
When this film was analyzed by X-ray diffraction,
The tetragonal ZrO 2 phase was the main peak. AF
From observation of the surface by M, the particle size of the ZrO 2 film at this time was about 30 nm. The thickness of the ZrO 2 layer is about 7
It was set to 0 nm.

【0046】これの上に電子ビーム真空蒸着法により、
基板を400℃に保ちながら、約200nmの厚さに下
部電極として白金を蒸着した。蒸着の後に、酸素雰囲気
中800℃にて30分の熱処理を行った。
On this, by electron beam vacuum evaporation method,
While keeping the substrate at 400 ° C., platinum was vapor-deposited as a lower electrode to a thickness of about 200 nm. After vapor deposition, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0047】白金下部電極の上にMOD法によって、S
rBi2 Ta2 9 のビスマス層状強誘電体化合物を約
300nmの厚さに成膜した。
On the platinum lower electrode, S was formed by the MOD method.
A bismuth layered ferroelectric compound of rBi 2 Ta 2 O 9 was deposited to a thickness of about 300 nm.

【0048】さらにこれの上に、電子ビーム真空蒸着法
により、基板を400℃に保ちながら上部電極として白
金を蒸着した。蒸着の後に、酸素雰囲気中800℃にて
30分の熱処理を行った。
Further, platinum was vapor-deposited thereon as an upper electrode by electron beam vacuum vapor deposition while keeping the substrate at 400 ° C. After vapor deposition, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0049】その後、イオンミリング法により下地電極
を取り出し、強誘電体キャパシタを形成した。
After that, the base electrode was taken out by the ion milling method to form a ferroelectric capacitor.

【0050】(実施例4)この実施例は、強誘電体キャ
パシタの形成面として、シリコン基板上にSiO 2 膜を
形成し、その上にバッファー層のZrO2 層をゾルゲル
法にて形成し、強誘電体としてSrBi2 Ta2 9
用いた場合である。
(Embodiment 4) This embodiment is a ferroelectric capacitor.
As a surface for forming the passivator, SiO is formed on the silicon substrate. TwoMembrane
Formed and buffer layer of ZrO on itTwoLayers sol-gel
Formed by the method of forming SrBi as a ferroelectricTwoTaTwoO9To
This is the case when used.

【0051】まず、基板表面に熱酸化膜のSiO2 膜を
約300nm成膜し、充分に洗浄した高抵抗シリコン基
板上に、ジルコニアアルコキシドからなるゾルゲル溶液
を使って、ゾルゲル法によりZrO2 層を成膜した。こ
れを800℃にて30分間の熱処理を行った。
First, a SiO 2 film of a thermal oxide film was formed to a thickness of about 300 nm on the surface of a substrate, and a ZrO 2 layer was formed by a sol-gel method using a sol-gel solution composed of zirconia alkoxide on a sufficiently washed high-resistance silicon substrate. A film was formed. This was heat-treated at 800 ° C. for 30 minutes.

【0052】この膜をX線回折により分析したところ、
正方晶のZrO2 相がメインピークとなっていた。AF
Mによる表面の観察から、このときのZrO2 膜の粒径
は約30nmであった。またZrO2 層の膜厚は、約7
0nmとした。
When this film was analyzed by X-ray diffraction,
The tetragonal ZrO 2 phase was the main peak. AF
From observation of the surface by M, the particle size of the ZrO 2 film at this time was about 30 nm. The thickness of the ZrO 2 layer is about 7
It was set to 0 nm.

【0053】これの上にRFスパッタリング法により、
基板を300℃に保ちながら、約200nmの厚さに下
部電極として白金をスパッタした。スパッタの後に、酸
素雰囲気中800℃にて30分の熱処理を行った。
On this, by the RF sputtering method,
While keeping the substrate at 300 ° C., platinum was sputtered to a thickness of about 200 nm as a lower electrode. After sputtering, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0054】白金下部電極の上にMOD法によって、S
rBi2 Ta2 9 のビスマス層状強誘電体化合物を約
300nmの厚さに成膜した。
On the platinum lower electrode, S was formed by the MOD method.
A bismuth layered ferroelectric compound of rBi 2 Ta 2 O 9 was deposited to a thickness of about 300 nm.

【0055】さらにこれの上に、RFスパッタリング法
により、室温にて上部電極として白金をスパッタした。
スパッタの後に、酸素雰囲気中800℃にて30分の熱
処理を行った。
Further, platinum was sputtered thereon as an upper electrode by an RF sputtering method at room temperature.
After sputtering, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0056】その後、イオンミリング法により下地電極
を取り出し、強誘電体キャパシタを形成した。
After that, the base electrode was taken out by the ion milling method to form a ferroelectric capacitor.

【0057】(実施例5)この実施例は、強誘電体キャ
パシタの形成面として、シリコン基板上にSiO 2 膜を
形成し、その上にバッファー層のZrO2 層をゾルゲル
法にて形成し、強誘電体としてSrBi2 Nb2 9
用いた場合である。
(Embodiment 5) This embodiment is a ferroelectric capacitor.
As a surface for forming the passivator, SiO is formed on the silicon substrate. TwoMembrane
Formed and buffer layer of ZrO on itTwoLayers sol-gel
Formed by the method of forming SrBi as a ferroelectricTwoNbTwoO9To
This is the case when used.

【0058】ビスマス層状化合物をSrBi2 Nb2
9 とした他は、実施例4と同様にして強誘電体キャパシ
タを形成した。
The bismuth layer compound was added to SrBi 2 Nb 2 O.
A ferroelectric capacitor was formed in the same manner as in Example 4 except that the number was changed to 9.

【0059】(実施例6)この実施例は、強誘電体キャ
パシタの形成面として、シリコン基板上にSiO 2 膜を
形成し、その上にバッファー層のZrO2 層をゾルゲル
法にて形成し、強誘電体としてPZTを用いた場合であ
る。
(Embodiment 6) This embodiment is a ferroelectric capacitor.
As a surface for forming the passivator, SiO is formed on the silicon substrate. TwoMembrane
Formed and buffer layer of ZrO on itTwoLayers sol-gel
In the case of using PZT as the ferroelectric substance,
You.

【0060】まず、基板表面に熱酸化膜のSiO2 膜を
約300nm成膜し、充分に洗浄した高抵抗シリコン基
板上に、ジルコニアアルコキシドからなるゾルゲル溶液
を使って、ゾルゲル法によりZrO2 層を成膜した。こ
れを800℃にて30分間の熱処理を行った。
First, a SiO 2 film of a thermal oxide film was formed to a thickness of about 300 nm on the surface of a substrate, and a ZrO 2 layer was formed by a sol-gel method on a sufficiently washed high-resistivity silicon substrate using a sol-gel solution composed of zirconia alkoxide. A film was formed. This was heat-treated at 800 ° C. for 30 minutes.

【0061】この膜をX線回折により分析したところ、
正方晶のZrO2 相がメインピークとなっていた。AF
Mによる表面の観察から、このときのZrO2 膜の粒径
は約30nmであった。またZrO2 層の膜厚は、約7
0nmとした。
When this film was analyzed by X-ray diffraction,
The tetragonal ZrO 2 phase was the main peak. AF
From observation of the surface by M, the particle size of the ZrO 2 film at this time was about 30 nm. The thickness of the ZrO 2 layer is about 7
It was set to 0 nm.

【0062】これの上にRFスパッタリング法により、
基板を300℃に保ちながら、約200nmの厚さに下
部電極として白金をスパッタした。スパッタの後に、酸
素雰囲気中700℃にて30分の熱処理を行った。
On this, by the RF sputtering method,
While keeping the substrate at 300 ° C., platinum was sputtered to a thickness of about 200 nm as a lower electrode. After sputtering, heat treatment was performed at 700 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0063】白金下部電極の上にゾルゲル法によって、
Pb(Zr0.53Ti0.47)O3 誘電体化合物を約300
nmの厚さ成膜した。
By a sol-gel method on the platinum lower electrode,
About 300 Pb (Zr 0.53 Ti 0.47 ) O 3 dielectric compound
A film having a thickness of nm was formed.

【0064】さらにこれの上に、RFスパッタリング法
により、室温にて上部電極として白金をスパッタした。
スパッタの後に、酸素雰囲気中700℃にて30分の熱
処理を行った。
Further, platinum was sputtered thereon as an upper electrode by an RF sputtering method at room temperature.
After sputtering, heat treatment was performed at 700 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0065】その後、イオンミリング法により下地電極
を取り出し、強誘電体キャパシタを形成した。
After that, the base electrode was taken out by the ion milling method to form a ferroelectric capacitor.

【0066】(実施例7)この実施例は、強誘電体キャ
パシタの形成面のシリコン基板上に、バッファー層のZ
rO2 層をRFスパッタ法にて形成し、強誘電体として
SrBi2 Ta29 を用いて、またZrO2 の部分安
定化のためにY2 3 を添加した場合である。
(Embodiment 7) In this embodiment, the buffer layer Z is formed on the silicon substrate on which the ferroelectric capacitor is formed.
This is a case where the rO 2 layer is formed by the RF sputtering method, SrBi 2 Ta 2 O 9 is used as a ferroelectric substance, and Y 2 O 3 is added for partial stabilization of ZrO 2 .

【0067】まず、充分に洗浄した高抵抗のシリコン基
板に、RFスパッタリング法によりZrO2 層を成膜し
た。このとき、ターゲットとして用いるZrO2 基板に
は、Y2 3 を3モル%添加した部分安定化ZrO2
板を用いた。これを800℃にて30分間の熱処理を行
った。
First, a ZrO 2 layer was formed by RF sputtering on a sufficiently washed high resistance silicon substrate. At this time, as the ZrO 2 substrate used as a target, a partially stabilized ZrO 2 substrate containing 3 mol% of Y 2 O 3 was used. This was heat-treated at 800 ° C. for 30 minutes.

【0068】この膜をX線回折により分析したところ、
正方晶のZrO2 相がメインピークとなっていた。AF
Mによる表面の観察からこのときのZrO2 膜の粒径は
約50nmであった。またZrO2 層の膜厚は、約10
0nmとした。
When this film was analyzed by X-ray diffraction,
The tetragonal ZrO 2 phase was the main peak. AF
From observation of the surface by M, the grain size of the ZrO 2 film at this time was about 50 nm. The thickness of the ZrO 2 layer is about 10
It was set to 0 nm.

【0069】これの上に電子ビーム真空蒸着法により、
基板を400℃に保ちながら、約200nmの厚さに下
部電極として白金を蒸着した。蒸着の後に、酸素雰囲気
中800℃にて30分の熱処理を行った。
On this, by electron beam vacuum evaporation method,
While keeping the substrate at 400 ° C., platinum was vapor-deposited as a lower electrode to a thickness of about 200 nm. After vapor deposition, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0070】白金下部電極の上にMOD法によって、S
rBi2 Ta2 9 のビスマス層状強誘電体化合物を約
300nmの厚さに成膜した。
On the platinum lower electrode, S was formed by the MOD method.
A bismuth layered ferroelectric compound of rBi 2 Ta 2 O 9 was deposited to a thickness of about 300 nm.

【0071】さらにこれの上に、電子ビーム真空蒸着法
により、基板を400℃に保ちながら上部電極として白
金を蒸着した。蒸着の後に、酸素雰囲気中800℃にて
30分の熱処理を行った。
Further, platinum was vapor-deposited thereon as an upper electrode by electron beam vacuum vapor deposition while keeping the substrate at 400 ° C. After vapor deposition, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0072】その後、イオンミリング法により下地電極
を取り出し、強誘電体キャパシタを形成した。
After that, the base electrode was taken out by the ion milling method to form a ferroelectric capacitor.

【0073】(実施例8)この実施例は、強誘電体キャ
パシタの形成面として、シリコン基板上にSiO 2 膜を
形成し、バッファー層のZrO2 層をスパッタリング法
にて形成し、強誘電体としてSrBi2 Ta2 9 を用
いて、またZrO2 の部分安定化のためにY2 3 を添
加した場合である。
(Embodiment 8) This embodiment is a ferroelectric capacitor.
As a surface for forming the passivator, SiO is formed on the silicon substrate. TwoMembrane
Form and buffer layer ZrOTwoLayer sputtering method
Formed with SrBi as a ferroelectricTwoTaTwoO9For
And again ZrOTwoY for partial stabilization ofTwoOThreeWith
This is the case when added.

【0074】基板表面に熱酸化膜のSiO2 膜を約90
nm成膜し、充分に洗浄した高抵抗シリコン基板上に、
スパッタリング法によりZrO2 層を成膜した。このと
き、ターゲットとして用いるZrO2 基板には、Y2
3 を3モル%添加した部分安定化ZrO2 基板を用い
た。これを800℃にて30分間の熱処理を行った。
A SiO 2 film of a thermal oxide film is formed on the surface of the substrate by about 90
nm film formation and on a well-washed high resistance silicon substrate,
A ZrO 2 layer was formed by the sputtering method. At this time, the ZrO 2 substrate used as the target, Y 2 O
3 was used was a partially stabilized ZrO 2 substrate added 3 mol%. This was heat-treated at 800 ° C. for 30 minutes.

【0075】この膜をX線回折により分析したところ、
正方晶のZrO2 相がメインピークとなっていた。AF
Mによる表面の観察から、このときのZrO2 膜の粒径
は約50nmであった。またZrO2 層の膜厚は、約1
00nmとした。
When this film was analyzed by X-ray diffraction,
The tetragonal ZrO 2 phase was the main peak. AF
From observation of the surface by M, the grain size of the ZrO 2 film at this time was about 50 nm. The thickness of the ZrO 2 layer is about 1
00 nm.

【0076】これの上に電子ビーム真空蒸着法により、
基板を400℃に保ちながら、約200nmの厚さに下
部電極として白金を蒸着した。スパッタの後に、酸素雰
囲気中800℃にて30分の熱処理を行った。
On this, by electron beam vacuum evaporation method,
While keeping the substrate at 400 ° C., platinum was vapor-deposited as a lower electrode to a thickness of about 200 nm. After sputtering, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0077】白金下部電極の上にMOD法によって、S
rBi2 Ta2 9 のビスマス層状強誘電体化合物を約
300nmの厚さに成膜した。
On the platinum lower electrode, S was formed by the MOD method.
A bismuth layered ferroelectric compound of rBi 2 Ta 2 O 9 was deposited to a thickness of about 300 nm.

【0078】さらにこれの上に、電子ビーム真空蒸着法
により、基板を400℃に保ちながら、上部電極として
白金を蒸着した。蒸着の後に、酸素雰囲気中800℃に
て30分の熱処理を行った。
Further, platinum was vapor-deposited thereon as an upper electrode by electron beam vacuum vapor deposition while keeping the substrate at 400 ° C. After vapor deposition, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0079】その後、イオンミリング法により下地電極
を取り出し、強誘電体キャパシタを形成した。
After that, the base electrode was taken out by the ion milling method to form a ferroelectric capacitor.

【0080】(実施例9)この実施例は、強誘電体キャ
パシタの形成面として、シリコン基板上にSiO 2 膜を
形成し、バッファー層のZrO2 層をスパッタリング法
にて形成し、強誘電体としてSrBi2 Ta2 9 を用
いて、またZrO2 の部分安定化のためにY2 3 を添
加した場合である。
(Embodiment 9) This embodiment is a ferroelectric capacitor.
As a surface for forming the passivator, SiO is formed on the silicon substrate. TwoMembrane
Form and buffer layer ZrOTwoLayer sputtering method
Formed with SrBi as a ferroelectricTwoTaTwoO9For
And again ZrOTwoY for partial stabilization ofTwoOThreeWith
This is the case when added.

【0081】強誘電体としてのSrBi2 Ta2 9
ビスマス層状強誘電体化合物を成膜をCVD(Chemical
Vapor Deposision ;化学的気相成長)法によって行う
他は実施例8と同様にして強誘電体キャパシタを形成し
た。
A bismuth layered ferroelectric compound of SrBi 2 Ta 2 O 9 as a ferroelectric is formed by CVD (Chemical).
Vapor Deposision (Chemical Vapor Deposition) method was used to form a ferroelectric capacitor in the same manner as in Example 8.

【0082】(実施例10)この実施例は、強誘電体キ
ャパシタの形成面として、シリコン基板上にSiO 2
を形成し、その上にZrを蒸着した後、熱酸化によりバ
ッファー層のZrO 2 層を形成し、強誘電体としてSr
Bi2 Ta2 9 を用いた場合である。
(Embodiment 10) This embodiment is a ferroelectric capacitor.
As a surface for forming the capacitor, SiO is formed on the silicon substrate. Twofilm
Is formed, Zr is vapor-deposited on it, and then thermal oxidation is used to
ZrO of the stuffer layer TwoLayer to form Sr as a ferroelectric
BiTwoTaTwoO9Is the case of using.

【0083】高抵抗シリコン基板上に熱酸化膜のSiO
2 膜を約300nm成膜し、充分に洗浄した基板上に、
蒸着によりZr金属の膜を100nmの厚さに成膜し
た。蒸着の後に、酸素雰囲気中800℃にて60分間の
加熱酸化処理を行い、Zr膜を酸化させた。
SiO of a thermal oxide film is formed on a high resistance silicon substrate.
Two films of about 300 nm were formed, and on a thoroughly washed substrate,
A film of Zr metal was formed to a thickness of 100 nm by vapor deposition. After the vapor deposition, a heat oxidation treatment was performed at 800 ° C. for 60 minutes in an oxygen atmosphere to oxidize the Zr film.

【0084】この膜をX線回折により分析したところ、
単斜晶のZrO2 相がメインピークとなっていた。
When this film was analyzed by X-ray diffraction,
The monoclinic ZrO 2 phase was the main peak.

【0085】これの上にRFスパッタリング法により、
基板を300℃に保ちながら、約200nmの厚さに下
部電極として白金をスパッタした。スパッタの後に、酸
素雰囲気中800℃にて30分の熱処理を行った。
On this, by the RF sputtering method,
While keeping the substrate at 300 ° C., platinum was sputtered to a thickness of about 200 nm as a lower electrode. After sputtering, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0086】白金下部電極の上にCVD法によって、S
rBi2 Ta2 9 のビスマス層状強誘電体化合物を約
300nmの厚さに成膜した。
S is deposited on the platinum lower electrode by the CVD method.
A bismuth layered ferroelectric compound of rBi 2 Ta 2 O 9 was deposited to a thickness of about 300 nm.

【0087】さらにこれの上に、RFスパッタリング法
により、室温にて上部電極として白金をスパッタした。
スパッタの後に、酸素雰囲気中800℃にて30分の熱
処理を行った。
Further, platinum was sputtered thereon as an upper electrode by an RF sputtering method at room temperature.
After sputtering, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0088】この後、イオンミリング法により下地電極
を取り出し、強誘電体キャパシタを形成した。
After that, the base electrode was taken out by the ion milling method to form a ferroelectric capacitor.

【0089】さらに、本発明による強誘電体キャパシタ
との特徴を明確にするために、下地層として本発明構成
によらない強誘電体キャパシタを比較例として、次に示
す。
Further, in order to clarify the characteristics of the ferroelectric capacitor according to the present invention, a ferroelectric capacitor which does not have the constitution of the present invention as a base layer will be shown below as a comparative example.

【0090】(比較例1)この例は、強誘電体キャパシ
タの形成面として、シリコン基板上にSiO2 膜を形成
し、強誘電体としてSrBi2 Ta2 9 を用い、Si
2 膜と白金下部電極との間にチタンの下地膜を形成し
た場合である。
(Comparative Example 1) In this example, a SiO 2 film was formed on a silicon substrate as a ferroelectric capacitor forming surface, and SrBi 2 Ta 2 O 9 was used as a ferroelectric.
This is a case in which a titanium base film is formed between the O 2 film and the platinum lower electrode.

【0091】高抵抗シリコン基板上に熱酸化膜のSiO
2 膜を約300nm成膜し、充分に洗浄した基板上に、
RFスパッタリング法により、基板を300℃に保ちな
がらTi金属の膜を100nmの厚さにスパッタした。
A thermal oxide film of SiO is formed on a high resistance silicon substrate.
Two films of about 300 nm were formed, and on a thoroughly washed substrate,
A Ti metal film having a thickness of 100 nm was sputtered by the RF sputtering method while keeping the substrate at 300 ° C.

【0092】チャンバー内に保持したまま、これの上に
RFスパッタリング法により、基板を300℃に保ちな
がら、下部電極として白金を約200nmの厚さにスパ
ッタした。スパッタの後に、酸素雰囲気中800℃にて
30分の熱処理を行った。
While being held in the chamber, platinum was sputtered thereon as a lower electrode to a thickness of about 200 nm by the RF sputtering method while keeping the substrate at 300 ° C. After sputtering, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0093】白金下部電極の上にMOD法によって、S
rBi2 Ta2 9 のビスマス層状強誘電体化合物を約
300nmの厚さに成膜した。さらにこれの上に、RF
スパッタリング法により、室温にて上部電極として白金
をスパッタした。スパッタの後に、酸素雰囲気中800
℃にて30分の熱処理を行う。
S was deposited on the platinum lower electrode by the MOD method.
A bismuth layered ferroelectric compound of rBi 2 Ta 2 O 9 was deposited to a thickness of about 300 nm. On top of this, RF
Platinum was sputtered as an upper electrode at room temperature by the sputtering method. 800 in oxygen atmosphere after sputtering
Heat treatment is performed at 30 ° C. for 30 minutes.

【0094】この後、イオンミリング法により下地電極
を取り出し、強誘電体キャパシタを形成した。
After that, the base electrode was taken out by the ion milling method to form a ferroelectric capacitor.

【0095】(比較例2)この例は、強誘電体キャパシ
タの形成面のシリコン基板上に、直接白金下部電極を形
成した場合である。
(Comparative Example 2) In this example, the platinum lower electrode is directly formed on the silicon substrate on which the ferroelectric capacitor is formed.

【0096】充分に洗浄した高抵抗シリコン基板上に、
RFスパッタリング法により、基板を300℃に保ちな
がら、下部電極として白金を約200nmの厚さにスパ
ッタした。スパッタの後に、酸素雰囲気中800℃にて
30分の熱処理を行った。
On a sufficiently washed high resistance silicon substrate,
By the RF sputtering method, platinum was sputtered to a thickness of about 200 nm as a lower electrode while keeping the substrate at 300 ° C. After sputtering, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0097】白金下部電極の上にMOD法によって、S
rBi2 Ta2 9 のビスマス層状強誘電体化合物を約
300nmの厚さに成膜した。さらにこれの上に、RF
スパッタリング法により、室温にて上部電極として白金
をスパッタした。スパッタの後に、酸素雰囲気中800
℃にて30分の熱処理を行った。
S was deposited on the platinum lower electrode by the MOD method.
A bismuth layered ferroelectric compound of rBi 2 Ta 2 O 9 was deposited to a thickness of about 300 nm. On top of this, RF
Platinum was sputtered as an upper electrode at room temperature by the sputtering method. 800 in oxygen atmosphere after sputtering
Heat treatment was performed at 30 ° C. for 30 minutes.

【0098】この後、イオンミリング法により下地電極
を取り出し、強誘電体キャパシタを形成した。
After that, the base electrode was taken out by the ion milling method to form a ferroelectric capacitor.

【0099】(比較例3)この例は、強誘電体キャパシ
タの形成面として、シリコン基板上にSiO2 膜を形成
し、その上に直接白金下部電極を形成した場合である。
Comparative Example 3 This example is a case where a SiO 2 film is formed on a silicon substrate and a platinum lower electrode is directly formed on the SiO 2 film as a surface for forming a ferroelectric capacitor.

【0100】高抵抗シリコン基板上に熱酸化膜のSiO
2 膜を約300nm成膜した。これの上にRFスパッタ
リング法により、基板を300℃に保ちながら下部電極
として白金を約200nmの厚さにスパッタした。スパ
ッタの後に、酸素雰囲気中800℃にて30分の熱処理
を行った。
On the high-resistance silicon substrate, a thermal oxide film of SiO
Two films were formed to a thickness of about 300 nm. On this, platinum was sputtered to a thickness of about 200 nm as a lower electrode while keeping the substrate at 300 ° C. by the RF sputtering method. After sputtering, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0101】白金下部電極上にMOD法によって、Sr
Bi2 Ta2 9 のビスマス層状強誘電体化合物を約3
00nmの厚さに成膜した。
Sr was formed on the platinum lower electrode by the MOD method.
Bi 2 Ta 2 O 9 with a bismuth layered ferroelectric compound of about 3
A film was formed to a thickness of 00 nm.

【0102】さらにこれの上に、RFスパッタリング法
により、室温にて上部電極として白金をスパッタした。
スパッタの後に、酸素雰囲気中800℃にて30分の熱
処理を行った。
Further, platinum was sputtered thereon as an upper electrode by an RF sputtering method at room temperature.
After sputtering, heat treatment was performed at 800 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere.

【0103】この後、イオンミリング法により下地電極
を取り出したが、この際に下部電極に膜剥がれが発生し
たため、キャパシタを形成することができなかった。
After that, the base electrode was taken out by the ion milling method, but the film could be peeled off from the lower electrode at this time, so that the capacitor could not be formed.

【0104】電気的特性の評価は次のようにして行っ
た。 装置:RADIANT社製RT66A 測定モード:Virtual Ground Mode これにより強誘電体キャパシタのヒステリシスループを
測定した。
The electrical characteristics were evaluated as follows. Device: RT66A manufactured by RADIANT Measurement mode: Virtual Ground Mode With this, the hysteresis loop of the ferroelectric capacitor was measured.

【0105】尚、比較例3の膜はPtとSiO2 の密着
性が悪いために、膜の剥離が発生し、キャパシタを形成
することができなかったので、測定を行うことができな
かった。
Since the film of Comparative Example 3 had poor adhesion between Pt and SiO 2 , film peeling occurred and the capacitor could not be formed, so that the measurement could not be performed.

【0106】上述の各例(実施例1〜12、比較例1お
よび比較例2)のキャパシタのそれぞれ分極の最大値+
Ps、自発分極値+Prおよび−Pr、抗電界値+Vc
および−Vcの測定値を表1に示す。また、実施例1と
比較例1の場合について、ヒステリシスループの曲線を
それぞれ図1、図2に示す。
The maximum polarization value of each of the capacitors of the above-mentioned examples (Examples 1 to 12, Comparative Example 1 and Comparative Example 2) +
Ps, spontaneous polarization value + Pr and -Pr, coercive electric field value + Vc
Table 1 shows the measured values of -Vc. In addition, the curves of the hysteresis loops of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. 1 and 2, respectively.

【0107】[0107]

【表1】 [Table 1]

【0108】表1より、比較例1および比較例2におい
ては、自発分極Prの値が各実施例より小さくなってい
る。また抗電界値+Vcおよび−Vcの非対称性や図2
に見られるようなヒステリシス曲線の角形比の低下等
の、電気的特性として好ましくない現象が発生している
ことがわかる。
From Table 1, in Comparative Examples 1 and 2, the value of the spontaneous polarization Pr is smaller than that in each Example. In addition, the asymmetry of the coercive electric field values + Vc and −Vc, and FIG.
It can be seen that there is a phenomenon which is not preferable in electrical characteristics, such as a decrease in the squareness ratio of the hysteresis curve as shown in FIG.

【0109】これらの現象は、バッファー層としてZr
2 を形成した各実施例においては観察されず、ZrO
2 がバッファー層として有効に機能していることがわか
る。
These phenomena are caused by Zr as a buffer layer.
It was not observed in each of the examples in which O 2 was formed.
It can be seen that 2 functions effectively as a buffer layer.

【0110】このようなキャパシターの作製において問
題となる諸現象は、その原因として電極基板表面のモル
フォロジーの悪化、基板と強誘電体界面での低誘電層の
生成などが考えられる。
The causes of various phenomena which are problematic in the production of such a capacitor are considered to be deterioration of the morphology of the electrode substrate surface and formation of a low dielectric layer at the interface between the substrate and the ferroelectric substance.

【0111】実際に、実施例1〜10の表面は、比較例
1および比較例2の表面と比較してはるかに平滑性がよ
く、金属光沢を保っている。比較例1および比較例2で
はPtの表面に白濁等が観察され、光学顕微鏡によれ
ば、この表面に無数の凹凸が発生していることが観察さ
れた。
Actually, the surfaces of Examples 1 to 10 have much better smoothness than the surfaces of Comparative Examples 1 and 2 and retain the metallic luster. In Comparative Example 1 and Comparative Example 2, white turbidity or the like was observed on the surface of Pt, and it was observed by an optical microscope that numerous irregularities were generated on this surface.

【0112】さらに、実施例1、比較例1、比較例2の
それぞれのキャパシタについて、オージエ電子分光法に
よる深さ方向の分析を行った。各キャパシタの強誘電体
を除去した後に、白金下部電極層からキャパシタの形成
面へ向かって、表面をスパッタで削りながら、表面の各
元素の分析を行った。
Furthermore, the capacitors of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were analyzed in the depth direction by Auger electron spectroscopy. After removing the ferroelectric substance of each capacitor, each element on the surface was analyzed while shaving the surface from the platinum lower electrode layer toward the capacitor formation surface by sputtering.

【0113】測定結果をそれぞれ、実施例1の場合を図
3、比較例1の場合を図4、比較例2の場合を図5に示
す。各図において、左端のスパッタ時間0の部分が電極
層上部表面で、右にいくに従い、順次バッファー層ある
いは下地層、シリコン基板部分の測定値となる。また、
図の範囲に入り比較がしやすいように、酸素Oは実際の
1/4、チタンTiは実際の1/2の値を示している。
The measurement results are shown in FIG. 3 for Example 1, FIG. 4 for Comparative Example 1, and FIG. 5 for Comparative Example 2. In each drawing, the leftmost portion where the sputtering time is 0 is the upper surface of the electrode layer, and the measurement values of the buffer layer or the underlayer and the silicon substrate portion are sequentially measured toward the right. Also,
For ease of comparison within the range of the figure, oxygen O shows an actual value of 1/4 and titanium Ti shows an actual value of 1/2.

【0114】図4より、比較例1の場合には、TiとP
tとが相互に拡散し、下地層表面すなわち下部電極との
界面に析出したTiが酸素Oとともに酸化物となって存
在していることがわかる。また図5より、比較例2の場
合には、シリコンがPt中を拡散して表面に析出し、T
iの場合と同様に酸化物としてPt表面に存在している
ことがわかる。
From FIG. 4, in the case of Comparative Example 1, Ti and P
It can be seen that t and t diffuse into each other, and Ti deposited on the surface of the underlayer, that is, the interface with the lower electrode, exists as an oxide together with oxygen O. Further, as shown in FIG. 5, in the case of Comparative Example 2, silicon diffuses in Pt and precipitates on the surface.
It can be seen that as in the case of i, it exists as an oxide on the Pt surface.

【0115】これに対して、図3より、実施例1のよう
にバッファー層としてZrO2 層を形成した場合は、Z
rのPt中への拡散が発生しないだけでなく、シリコン
のPt中への拡散も抑止していることがわかる。このよ
うなバッファー層としてのZrO2 層の性質が、電気特
性に与える外的影響を排除するのに極めて有効であるこ
とがわかる。
On the other hand, from FIG. 3, when the ZrO 2 layer was formed as the buffer layer as in Example 1, Z
It is understood that not only the diffusion of r into Pt does not occur, but also the diffusion of silicon into Pt is suppressed. It can be seen that the properties of the ZrO 2 layer as such a buffer layer are extremely effective in eliminating external influences on the electrical characteristics.

【0116】従って、白金を含有する金属電極層とシリ
コンやSiO2 等による強誘電体キャパシタの形成面と
の界面にバッファー層としてZrO2 層を形成すること
により、界面からのシリコンイオンの拡散を防ぎ、これ
により表面の平滑性を保ち、かつ金属電極層と強誘電体
キャパシタの形成面との密着性を高めることができる。
Therefore, by forming a ZrO 2 layer as a buffer layer at the interface between the platinum-containing metal electrode layer and the surface of the ferroelectric capacitor formed of silicon or SiO 2 , the diffusion of silicon ions from the interface is prevented. This can prevent the surface smoothness and improve the adhesion between the metal electrode layer and the surface of the ferroelectric capacitor.

【0117】次に、この本発明の強誘電体キャパシタを
不揮発メモリ等の半導体メモリに適用した例を示す。
Next, an example in which the ferroelectric capacitor of the present invention is applied to a semiconductor memory such as a non-volatile memory will be shown.

【0118】図6は、本発明による強誘電体キャパシタ
を適用したプレーナー型構造の不揮発性メモリの一例の
断面図を示す。この不揮発メモリは、半導体基板1に局
部的酸化いわゆるLOCOSによって形成した素子分離
絶縁層2が形成され、これによって分離された領域に、
ソース領域5およびドレイン領域6が形成され、これら
ソースおよびドレイン領域5および6間上にSiO2
どのゲート絶縁膜3を介してゲート電極4が形成された
MISトランジスタ(絶縁ゲート型電界効果トランジス
タ)が形成される。さらに、このMISトランジスタ上
に例えばSiO 2 やBPSG(ボロン・リン・シリケー
トガラス)等による層間絶縁層7が形成される。
FIG. 6 shows a ferroelectric capacitor according to the present invention.
Of an example of a non-volatile memory with a planar structure applying
FIG. This non-volatile memory is local to the semiconductor substrate 1.
Element isolation formed by partial oxidation so-called LOCOS
The insulating layer 2 is formed, and in the region separated by this,
A source region 5 and a drain region 6 are formed and these
SiO over the source and drain regions 5 and 6TwoWhat
The gate electrode 4 was formed through which gate insulating film 3
MIS transistor (insulated gate type field effect transistor
Is formed. Furthermore, on this MIS transistor
For example, SiO TwoAnd BPSG (boron phosphorus series
The interlayer insulating layer 7 made of glass or the like is formed.

【0119】そして、素子分離絶縁層2の上の層間絶縁
層7上に、白金を含有する金属による下部電極8を形成
するものであるが、本発明においては、この下部電極8
の形成部にバッファー層21を介在させる。このバッフ
ァー層21は、ZrO2 層によって構成する。そして、
この下部電極8上に、強誘電体層9を形成し、これの上
に同様の例えば白金合金による上部電極10を形成す
る。これにより、下部電極8と強誘電体層9と上部電極
10による大容量の強誘電体キャパシタ22が構成され
る。
The lower electrode 8 made of a metal containing platinum is formed on the interlayer insulating layer 7 on the element isolation insulating layer 2. In the present invention, the lower electrode 8 is formed.
The buffer layer 21 is interposed in the formation part of. The buffer layer 21 is composed of a ZrO 2 layer. And
A ferroelectric layer 9 is formed on the lower electrode 8, and a similar upper electrode 10 made of, for example, a platinum alloy is formed on the ferroelectric layer 9. As a result, a large-capacity ferroelectric capacitor 22 is constituted by the lower electrode 8, the ferroelectric layer 9 and the upper electrode 10.

【0120】さらに上部電極10上を含んで全面的に上
層絶縁層11が形成され、この上層絶縁層11の、例え
ば上部電極10上と層間絶縁層7のソース領域5上とに
コンタクトホール12が穿設され、これらコンタクトホ
ール12を通じて上部電極10とソース領域5とが配線
13によってコンタクトされた構成とされる。
Further, an upper insulating layer 11 is formed over the entire surface including the upper electrode 10, and contact holes 12 are formed in the upper insulating layer 11, for example, on the upper electrode 10 and on the source region 5 of the interlayer insulating layer 7. The upper electrode 10 and the source region 5 are bored and contacted by the wiring 13 through the contact holes 12.

【0121】次に、本発明の強誘電体キャパシタを他の
型の半導体メモリに適用した例について説明する。
Next, an example in which the ferroelectric capacitor of the present invention is applied to another type of semiconductor memory will be described.

【0122】図7は、本発明による強誘電体キャパシタ
を適用したスタック型構造の不揮発メモリの一例の断面
図を示す。図7では、図6の各対応する部分に同一の記
号を付している。この不揮発メモリは、半導体基板1に
局部的酸化いわゆるLOCOSにより素子分離絶縁層2
が形成され、これによって分離された領域に、MISト
ランジスタが形成される。すなわち、この場合において
も図6において説明したと同様に、ソース領域5および
ドレイン領域6が形成され、これらソースおよびドレイ
ン領域5および6間上にSiO2 などのゲート絶縁膜3
を介してゲート電極4が形成されたMISトランジスタ
が形成されて、さらにこれの上にSiO2 等の層間絶縁
層7が形成される。
FIG. 7 is a sectional view showing an example of a nonvolatile memory having a stack type structure to which the ferroelectric capacitor according to the present invention is applied. In FIG. 7, the same symbols are given to the corresponding portions in FIG. In this nonvolatile memory, a semiconductor substrate 1 is provided with an element isolation insulating layer 2 by local oxidation so-called LOCOS.
Is formed, and a MIS transistor is formed in the region separated by this. That is, also in this case, the source region 5 and the drain region 6 are formed in the same manner as described with reference to FIG. 6, and the gate insulating film 3 such as SiO 2 is formed between the source and drain regions 5 and 6.
A MIS transistor having a gate electrode 4 formed thereon is formed, and an interlayer insulating layer 7 made of SiO 2 or the like is further formed thereon.

【0123】そして、層間絶縁層7のソース領域5上に
穿設したコンタクトホール12に、多結晶シリコン、タ
ングステン等よりなるプラグ電極20を形成し、プラグ
電極20の上に導電性のZrO2 からなるバッファー層
21を介在させて、白金を含有する金属層からなる下部
電極8を形成する。
Then, a plug electrode 20 made of polycrystalline silicon, tungsten, or the like is formed in the contact hole 12 formed on the source region 5 of the interlayer insulating layer 7, and conductive ZrO 2 is formed on the plug electrode 20. The lower electrode 8 composed of a platinum-containing metal layer is formed with the buffer layer 21 formed therebetween interposed.

【0124】次に、この下部電極8の上に強誘電体層9
を形成し、これの上に白金を含有する金属層による上部
電極10を形成する。これにより、下部電極8と強誘電
体層9と上部電極10による大容量の強誘電体キャパシ
タ22が構成される。
Next, the ferroelectric layer 9 is formed on the lower electrode 8.
Is formed, and the upper electrode 10 made of a metal layer containing platinum is formed thereon. As a result, a large-capacity ferroelectric capacitor 22 is constituted by the lower electrode 8, the ferroelectric layer 9 and the upper electrode 10.

【0125】そして上部電極10の上を含んで全面的に
上層絶縁層11が形成され、この上層絶縁層11に開け
られたコンタクトホールとを通して上部電極10上にコ
ンタクトした配線13が形成された構成になっている。
Then, the upper insulating layer 11 is formed over the entire surface including the upper electrode 10, and the wiring 13 in contact with the upper electrode 10 is formed through the contact hole formed in the upper insulating layer 11. It has become.

【0126】本発明の強誘電体キャパシタを適用するこ
とにより、強誘電体キャパシタの形成面とキャパシタの
金属電極層との密着性を改善できることから、電極層の
膜剥がれや電極層への隣接する層の材料の拡散等の問題
を解決することができ、キャパシタを構成する強誘電体
の特性を最大限に引き出すことができる。
By applying the ferroelectric capacitor of the present invention, the adhesion between the surface on which the ferroelectric capacitor is formed and the metal electrode layer of the capacitor can be improved. Problems such as diffusion of layer materials can be solved, and the characteristics of the ferroelectric substance forming the capacitor can be maximized.

【0127】従って、特性の良い強誘電体キャパシタを
形成することができ、このような半導体メモリを良好な
電気的特性を有する半導体メモリとすることができる。
さらに、半導体メモリの製造上の歩留まりが向上し、安
定して生産性よくこれらの半導体メモリを製造できる。
Therefore, a ferroelectric capacitor having good characteristics can be formed, and such a semiconductor memory can be made a semiconductor memory having good electric characteristics.
Further, the manufacturing yield of semiconductor memories is improved, and these semiconductor memories can be manufactured stably and with good productivity.

【0128】本発明の強誘電体キャパシタは、上述の実
施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲でその他様々な構成が取り得る。
The ferroelectric capacitor of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various other structures can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0129】本発明の強誘電体キャパシタは、前述の強
誘電体メモリの他、キャパシタ単体、圧電素子、光スイ
ッチ等の各種の素子に適用することができる。これによ
り、これらの素子を特性よく形成することができる。
The ferroelectric capacitor of the present invention can be applied to various elements such as a capacitor alone, a piezoelectric element, and an optical switch, in addition to the above-mentioned ferroelectric memory. As a result, these elements can be formed with good characteristics.

【0130】[0130]

【発明の効果】上述の本発明によれば、白金を含有する
金属電極層とシリコンやSiO2 等による強誘電体キャ
パシタの形成面との界面にバッファー層としてZrO2
層を形成することにより、界面からのシリコンイオンの
拡散を防ぎ表面の平滑性を保ち、金属電極層と強誘電体
キャパシタの形成面との密着性を高めることができる。
Effects of the Invention According to the present invention described above, ZrO 2 as a buffer layer at the interface between the ferroelectric forming surface of the capacitor by the metal electrode layer and the silicon and SiO 2 or the like containing platinum
By forming the layer, it is possible to prevent the diffusion of silicon ions from the interface, maintain the surface smoothness, and enhance the adhesion between the metal electrode layer and the surface on which the ferroelectric capacitor is formed.

【0131】電極形成面と金属電極層との密着性を改善
できることから、電極層の膜剥がれや電極層への隣接す
る層の材料の拡散等の問題を解決することができる。こ
れにより、結果的にキャパシタを構成する強誘電体の特
性を最大限に引き出すことができる。
Since the adhesion between the electrode forming surface and the metal electrode layer can be improved, problems such as film peeling of the electrode layer and diffusion of the material of an adjacent layer to the electrode layer can be solved. As a result, the characteristics of the ferroelectric substance forming the capacitor can be maximized.

【0132】膜剥がれが低減することにより、特性の良
い強誘電体キャパシタを形成することができ、さらにこ
の強誘電体キャパシタを用いた素子の歩留まりが良くな
り、安定して生産性よくこれらの素子を製造できる。
By reducing the film peeling, a ferroelectric capacitor having good characteristics can be formed, and the yield of the device using this ferroelectric capacitor is improved, so that these devices can be stably manufactured with good productivity. Can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1の強誘電体キャパシタのヒステリシス
曲線である。
FIG. 1 is a hysteresis curve of a ferroelectric capacitor of Example 1.

【図2】比較例1の強誘電体キャパシタのヒステリシス
曲線である。
2 is a hysteresis curve of a ferroelectric capacitor of Comparative Example 1. FIG.

【図3】実施例1の強誘電体キャパシタの深さ方向の分
析結果である。
FIG. 3 is an analysis result in the depth direction of the ferroelectric capacitor of Example 1.

【図4】比較例1の強誘電体キャパシタの深さ方向の分
析結果である。
FIG. 4 is an analysis result in the depth direction of the ferroelectric capacitor of Comparative Example 1.

【図5】比較例2の強誘電体キャパシタの深さ方向の分
析結果である。
5 is an analysis result in the depth direction of the ferroelectric capacitor of Comparative Example 2. FIG.

【図6】本発明の強誘電体キャパシタを適用したプレー
ナー型構造の不揮発性メモリの一例の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of an example of a nonvolatile memory having a planar structure to which the ferroelectric capacitor of the present invention is applied.

【図7】本発明の強誘電体キャパシタを適用したスタッ
ク型構造の不揮発性メモリの一例の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of an example of a nonvolatile memory having a stack structure to which the ferroelectric capacitor of the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 素子分離絶縁層 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5 ソース領域 6 ドレイン領域 7 層間絶縁層 8 下部電極 9 強誘電体層 10 上部電極 11 上層絶縁層 12 コンタクトホール 13 配線 21 バッファー層 22 強誘電体キャパシタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Element isolation insulating layer 3 Gate insulating film 4 Gate electrode 5 Source region 6 Drain region 7 Interlayer insulating layer 8 Lower electrode 9 Ferroelectric layer 10 Upper electrode 11 Upper insulating layer 12 Contact hole 13 Wiring 21 Buffer layer 22 Ferroelectric Body capacitor

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強誘電体キャパシタの形成面上にZrO
2 層を介して該強誘電体キャパシタの電極として白金を
含有する金属電極層が形成されてなることを特徴とする
強誘電体キャパシタ。
1. ZrO is formed on a surface of a ferroelectric capacitor.
A ferroelectric capacitor, wherein a metal electrode layer containing platinum is formed as an electrode of the ferroelectric capacitor via two layers.
【請求項2】 上記金属電極層が白金よりなり、 該金属電極層が上記強誘電体キャパシタの形成面上にZ
rO2 層、あるいは該ZrO2 層下にSiO2 層が形成
された積層構造であることを特徴とする請求項1に記載
の強誘電体キャパシタ。
2. The metal electrode layer is made of platinum, and the metal electrode layer is formed on the surface of the ferroelectric capacitor on which Z is formed.
The ferroelectric capacitor according to claim 1, wherein the ferroelectric capacitor has an rO 2 layer or a laminated structure in which a SiO 2 layer is formed under the ZrO 2 layer.
【請求項3】 上記強誘電体キャパシタの形成面がシリ
コン面であり、 上記金属電極層がZrO2 層、あるいはZrO2 層とこ
れの下に形成されたSiO2 層との積層構造を介して形
成されたことを特徴とする請求項1に記載の強誘電体キ
ャパシタ。
3. The surface on which the ferroelectric capacitor is formed is a silicon surface, and the metal electrode layer is a ZrO 2 layer, or a laminated structure of a ZrO 2 layer and a SiO 2 layer formed thereunder. The ferroelectric capacitor according to claim 1, wherein the ferroelectric capacitor is formed.
【請求項4】 強誘電体キャパシタを構成する強誘電体
が、ビスマス層状化合物であることを特徴とする請求項
1に記載の強誘電体キャパシタ。
4. The ferroelectric capacitor according to claim 1, wherein the ferroelectric substance forming the ferroelectric capacitor is a bismuth layered compound.
【請求項5】 強誘電体キャパシタを構成する強誘電体
が、ビスマス層状化合物である不揮発性メモリ用に供す
ることを特徴とする請求項1に記載の強誘電体キャパシ
タ。
5. The ferroelectric capacitor according to claim 1, wherein the ferroelectric substance forming the ferroelectric capacitor is used for a nonvolatile memory which is a bismuth layered compound.
【請求項6】 上記ZrO2 層の結晶構造が、 正方晶または単斜晶の単晶またはこれらを主とする混晶
構造であることを特徴とする請求項1に記載の強誘電体
キャパシタ。
6. The ferroelectric capacitor according to claim 1, wherein the crystal structure of the ZrO 2 layer is a tetragonal crystal, a monoclinic single crystal, or a mixed crystal structure mainly containing them.
【請求項7】 上記ZrO2 層の結晶構造が、 ZrO2 中に、Y2 3 ,CaO,MgO,Al2 3
をxモル%(0<x≦10)添加してある正方晶、ある
いは正方晶と単斜晶、正方晶と立方晶との混晶構造であ
ることを特徴とする請求項1に記載の強誘電体キャパシ
タ。
7. The crystal structure of the ZrO 2 layer is such that ZrO 2 contains Y 2 O 3 , CaO, MgO, Al 2 O 3
2. The strong crystal structure according to claim 1, which is a tetragonal crystal in which x mol% (0 <x ≦ 10) is added, or a mixed crystal structure of a tetragonal crystal and a monoclinic crystal, and a tetragonal crystal and a cubic crystal. Dielectric capacitor.
【請求項8】 上記ZrO2 層が、Zr金属の熱酸化膜
からなることを特徴とする請求項1に記載の強誘電体キ
ャパシタ。
8. The ferroelectric capacitor according to claim 1, wherein the ZrO 2 layer is a thermal oxide film of Zr metal.
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