JPH10214945A - Ferroelectric thin film coated substrate, capacitor structure element and method for manufacturing ferroelectric thin film coated substrate - Google Patents

Ferroelectric thin film coated substrate, capacitor structure element and method for manufacturing ferroelectric thin film coated substrate

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JPH10214945A
JPH10214945A JP9033245A JP3324597A JPH10214945A JP H10214945 A JPH10214945 A JP H10214945A JP 9033245 A JP9033245 A JP 9033245A JP 3324597 A JP3324597 A JP 3324597A JP H10214945 A JPH10214945 A JP H10214945A
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thin film
ferroelectric thin
oxide
film
bismuth titanate
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Sakiko Sato
咲子 佐藤
Hironori Matsunaga
宏典 松永
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To smooth densely a surface of a thin film by a method wherein a first oxide ferroelectric thin film is formed on a substrate, and a metal oxide film is formed thereon, and a second oxide ferroelectric thin film composed of the same structure element as the first oxide ferroelectric thin film and having different orientation is disposed thereon, sequently. SOLUTION: In a capacitor structure element, a silicon oxide layer 2, an adhering layer 3, a lower electrode 4, and a bismuth titanate thin film 5 of c-axial priority orientation as a first oxide ferroelectric thin film are formed on a silicon substrate 1. Further, a titanium oxide film 6 as a metal oxide film, a bismuth titanate thin film 7 of (117) priority orientation as a second oxide ferroelectric thin film and an upper electrode 8 are sequently formed thereon, respectively. A metal oxide film resides on a substrate, and a ferroelectric thin film composed of the same material and having different orientation is formed up and down. Therefore, it is possible to suppress a generation of unevenness on the surface of a thin film and to realize film quality of a smooth surface by effects of the metal oxide film.

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、強誘電体メモリ素
子、焦電センサ素子、圧電素子等に用いられる強誘電体
薄膜被覆基板、キャパシタ構造素子、及び強誘電体薄膜
被覆基板の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric thin film-coated substrate used for a ferroelectric memory element, a pyroelectric sensor element, a piezoelectric element, etc., a capacitor structure element, and a method of manufacturing a ferroelectric thin film-coated substrate. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電体の薄膜形成方法の進展に伴い、
その材料特性を利用して多くのデバイス応用が検討され
ている。例えば、焦電効果を用いた赤外線センサ、圧電
効果を利用したタッチセンサ、電気光学効果を利用した
光スイッチ等、その応用範囲は極めて広い。特に最近で
は、その高誘電率特性を利用して、DRAM等のキャパ
シタの小型化によるデバイスの高集積化により、1ギガ
ビット級の大容量メモリが実現されている。一方、強誘
電体の自発分極特性を利用した強誘電体メモリの開発が
盛んに行われている。この強誘電体メモリは、不揮発
性、高速動作、低消費電力、書き換え回数が多い等の従
来の不揮発性メモリにはない特長を有するので、次世代
のメモリデバイスとして大きく期待されている。
2. Description of the Related Art With the development of a method for forming a ferroelectric thin film,
Many device applications are being studied using the material properties. For example, an infrared sensor using a pyroelectric effect, a touch sensor using a piezoelectric effect, an optical switch using an electro-optical effect, and the like have an extremely wide application range. In particular, recently, a 1-gigabit class large-capacity memory has been realized by utilizing the high dielectric constant characteristics and increasing the integration of devices by miniaturizing capacitors such as DRAMs. On the other hand, ferroelectric memories utilizing spontaneous polarization characteristics of ferroelectrics have been actively developed. This ferroelectric memory has features such as non-volatility, high-speed operation, low power consumption, and a large number of times of rewriting, which are not found in conventional non-volatile memories, and is therefore greatly expected as a next-generation memory device.

【0003】このような強誘電体メモリ等に用いられる
強誘電体材料としては以下の特性が要求される。すなわ
ち、残留分極(Pr)が大きく、抗電界(Ec)が小さ
く、低リーク電流であり、分極反転の繰り返しに伴う特
性劣化(疲労)の少ない強誘電体材料で、さらに実デバ
イスとしての動作電圧の低減と半導体微細加工プロセス
への整合性とのために、膜厚200nm以下の薄膜であ
ることが必要である。
The following characteristics are required for a ferroelectric material used for such a ferroelectric memory or the like. That is, a ferroelectric material having a large remanent polarization (Pr), a small coercive electric field (Ec), a low leak current, and a small characteristic deterioration (fatigue) due to repetition of polarization reversal. It is necessary that the thin film has a film thickness of 200 nm or less in order to reduce the thickness and to match the semiconductor fine processing process.

【0004】現在、強誘電体メモリ等への応用を目的と
して、Bi系層状ペロブスカイト構造を有するチタン酸
ビスマスBi4Ti312の高品質薄膜化が、種々の成膜
方法によって検討されている。チタン酸ビスマスのバル
ク結晶の強誘電特性は、a軸方向にPr=50μC/c
2、Ec=50kV/cm、c軸方向にPr=4μC
/cm2、Ec=4kV/cmであり、極めて大きな異
方性を有する。この材料を薄膜化してデバイスに適用す
る場合、高集積化に伴う素子の微細化による検出信号量
の減少に対応するためには、a軸方向の大きいPr成分
の利用が望まれる。また、低電圧駆動のデバイス応用に
はc軸方向の小さいEc成分の利用が望ましい。したが
って、チタン酸ビスマス薄膜の配向性が任意に制御でき
れば、その応用範囲は更に広いものとなることが期待さ
れる。
At present, for the purpose of application to ferroelectric memories and the like, high-quality thin films of bismuth titanate Bi 4 Ti 3 O 12 having a Bi-based layered perovskite structure are being studied by various film forming methods. . The ferroelectric properties of the bulk crystal of bismuth titanate are as follows: Pr = 50 μC / c in the a-axis direction.
m 2 , Ec = 50 kV / cm, Pr = 4 μC in the c-axis direction
/ Cm 2 and Ec = 4 kV / cm, and have extremely large anisotropy. When this material is thinned and applied to a device, it is desired to use a large Pr component in the a-axis direction in order to cope with a decrease in the amount of detection signals due to miniaturization of elements accompanying high integration. In addition, it is desirable to use a small Ec component in the c-axis direction for low voltage drive device applications. Therefore, if the orientation of the bismuth titanate thin film can be arbitrarily controlled, the application range is expected to be further widened.

【0005】チタン酸ビスマスの薄膜化はMOCVD
法、ゾルゲル法、レーザーアブレーション法、スパッタ
法等により試みられているが、これまでの報告例の多く
はPrの小さいc軸優先配向膜がほとんどである。さら
に、その表面モフォロジーは粗大結晶粒からなるため表
面凹凸が激しく、膜厚の薄い薄膜では局所的な膜厚不足
によるリーク電流の発生が起こり易く、十分な強誘電特
性が得られていなかった。
[0005] The thinning of bismuth titanate is carried out by MOCVD.
Attempts have been made by a method such as a sol-gel method, a laser ablation method, and a sputtering method. However, most of the reports so far are mostly c-axis oriented films with small Pr. Furthermore, since the surface morphology is composed of coarse crystal grains, surface irregularities are severe, and a thin film having a small thickness tends to cause a leak current due to a local shortage of the film thickness, so that sufficient ferroelectric characteristics have not been obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、上記従
来技術では、強誘電体薄膜を高集積デバイスに適用する
のに、微細加工や低リーク電流のために必要な薄膜表面
の緻密性や平坦性、残留分極と抗電界との制御等の様々
な問題を有している。
As described above, in the above prior art, in order to apply a ferroelectric thin film to a highly integrated device, the fineness of the surface of the thin film required for fine processing and low leakage current is reduced. There are various problems such as control of flatness, remanent polarization and coercive electric field.

【0007】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであって、酸化物強誘電体薄膜の配向
性を制御することによりその異方性を有効にデバイスに
応用でき、緻密で表面平滑な酸化物強誘電体薄膜から成
る強誘電体薄膜被覆基板、キャパシタ構造素子、及び強
誘電体薄膜被覆基板の製造方法を提供することを目的と
している。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the anisotropy can be effectively applied to a device by controlling the orientation of an oxide ferroelectric thin film. An object of the present invention is to provide a ferroelectric thin film-coated substrate made of a dense and smooth surface oxide ferroelectric thin film, a capacitor structure element, and a method of manufacturing the ferroelectric thin film-coated substrate.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1に記載の発明では、基板上に第1の酸化物
強誘電体薄膜と、その第1の酸化物強誘電体薄膜上に形
成された金属酸化物膜と、その金属酸化物膜上に形成さ
れ第1の酸化物強誘電体薄膜とは同一の構成元素から成
り配向性が異なる第2の酸化物強誘電体薄膜とを順次配
置して強誘電体薄膜被覆基板を構成している。
In order to solve the above problems, according to the first aspect of the present invention, a first oxide ferroelectric thin film is formed on a substrate, and the first oxide ferroelectric thin film is formed on the first oxide ferroelectric thin film. A first oxide ferroelectric thin film formed on the metal oxide film and a second oxide ferroelectric thin film formed of the same constituent elements and having different orientations; Are sequentially arranged to form a ferroelectric thin film-coated substrate.

【0009】すなわち、請求項1に記載の発明では、基
板上に酸化物強誘電体薄膜を形成する際に、中間に金属
酸化物膜を挟んで、その上下に配向性の異なる酸化物強
誘電体薄膜を形成するようにしている。この上下の酸化
物強誘電体薄膜の膜厚の割合を変化させることにより、
この多層強誘電体薄膜全体の配向性を実効的に制御する
ことが可能となる。
That is, according to the first aspect of the present invention, when forming an oxide ferroelectric thin film on a substrate, a metal oxide film is interposed therebetween and an oxide ferroelectric film having different orientations is formed above and below the metal oxide film. A body thin film is formed. By changing the ratio of the thickness of the upper and lower oxide ferroelectric thin films,
It is possible to effectively control the orientation of the entire multilayer ferroelectric thin film.

【0010】さらに、請求項2に記載の発明では、上記
の強誘電体薄膜被覆基板において、金属酸化物膜を構成
する元素の少なくとも一部として、第1の酸化物強誘電
体薄膜及び第2の酸化物強誘電体薄膜の構成元素を含ん
で構成している。
Further, in the invention according to claim 2, in the above-mentioned substrate coated with a ferroelectric thin film, the first oxide ferroelectric thin film and the second oxide ferroelectric thin film are used as at least a part of the elements constituting the metal oxide film. Of the oxide ferroelectric thin film.

【0011】請求項2に記載の強誘電体薄膜被覆基板に
よれば、上下の酸化物強誘電体薄膜の中間の金属酸化物
膜を構成する元素の少なくとも一部を、それらの酸化物
強誘電体薄膜の構成元素と同一としているので、上部に
位置する酸化物強誘電体薄膜の表面モフォロジーの緻密
化及び平滑化が可能となる。また、金属酸化物膜を構成
する元素の全部が、それらの酸化物強誘電体薄膜の構成
元素を含むものであれば、それらの酸化物強誘電体薄膜
への不純物の混入を防止することができる。
According to the ferroelectric thin film-coated substrate according to the second aspect, at least a part of the elements constituting the metal oxide film in the middle of the upper and lower oxide ferroelectric thin films is replaced with the oxide ferroelectric thin film. Since the constituent elements are the same as the constituent elements of the body thin film, the surface morphology of the oxide ferroelectric thin film located on the top can be densified and smoothed. In addition, as long as all the elements constituting the metal oxide film include those constituting the oxide ferroelectric thin film, it is possible to prevent impurities from being mixed into the oxide ferroelectric thin film. it can.

【0012】さらに、請求項3に記載の発明では、上記
の強誘電体薄膜被覆基板において、第1の酸化物強誘電
体薄膜及び第2の酸化物強誘電体薄膜をチタン酸ビスマ
スから構成し、金属酸化物膜を酸化チタンから構成して
いる。
Further, in the invention according to claim 3, in the above ferroelectric thin film-coated substrate, the first oxide ferroelectric thin film and the second oxide ferroelectric thin film are made of bismuth titanate. The metal oxide film is made of titanium oxide.

【0013】請求項3に記載の発明によれば、チタン酸
ビスマスの大きな異方性を有効にデバイスに応用するこ
とが可能となる。さらに、金属酸化物膜として、酸化物
強誘電体薄膜であるチタン酸ビスマス薄膜を構成するチ
タン元素及び酸素元素から構成される酸化チタンを用い
ているので、上部に位置するチタン酸ビスマス薄膜の表
面モフォロジーの緻密化及び平滑化が可能となる。
According to the third aspect of the present invention, the large anisotropy of bismuth titanate can be effectively applied to a device. Furthermore, since the metal oxide film is composed of titanium oxide and titanium element constituting the bismuth titanate thin film which is an oxide ferroelectric thin film, the surface of the bismuth titanate thin film located on the top is used. The morphology can be densified and smoothed.

【0014】さらに、請求項4に本発明では、上記の強
誘電体薄膜被覆基板において、第1の酸化物強誘電体薄
膜をc軸優先配向のチタン酸ビスマス薄膜とし、第2の
酸化物強誘電体薄膜を(117)優先配向のチタン酸ビ
スマス薄膜としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the above ferroelectric thin film-coated substrate, the first oxide ferroelectric thin film is a bismuth titanate thin film having c-axis preferred orientation, and the second oxide ferroelectric thin film is The dielectric thin film is a bismuth titanate thin film of (117) preferential orientation.

【0015】請求項4に記載の発明によれば、小さな抗
電界を示すc軸優先配向のチタン酸ビスマス薄膜の強誘
電特性と、大きな残留分極を示すa軸配向成分を有する
(117)優先配向のチタン酸ビスマス薄膜の強誘電特
性との重ね合わせにより、強誘電体薄膜全体の強誘電特
性を制御することが可能となる。すなわち、配向性によ
って大きく電気特性が異なるチタン酸ビスマスの特長を
利用し、2種類の異なる配向成分の重ね合わせにより、
それらの中間の配向性に相当する特性を、実効的に引き
出すことが可能となる。
According to the fourth aspect of the present invention, the (117) preferential orientation having a ferroelectric characteristic of a bismuth titanate thin film having a c-axis preferential orientation exhibiting a small coercive electric field and an a-axis orientation component exhibiting a large remanent polarization. By superimposing on the ferroelectric property of the bismuth titanate thin film, the ferroelectric property of the entire ferroelectric thin film can be controlled. In other words, utilizing the characteristics of bismuth titanate, whose electrical properties differ greatly depending on the orientation, by superimposing two different orientation components,
It is possible to effectively extract characteristics corresponding to the intermediate orientation between them.

【0016】また、請求項5に記載の発明では、上記の
強誘電体薄膜被覆基板から構成されるキャパシタ構造素
子であって、基板が少なくとも第1の酸化物強誘電体薄
膜と接する部分に導電性材料から成る第1の電極を備
え、第2の酸化物強誘電体薄膜上に導電性材料から成る
第2の電極を備えて構成している。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a capacitor structure element comprising the above-mentioned ferroelectric thin film-coated substrate, wherein the substrate is electrically conductive at least in a portion in contact with the first oxide ferroelectric thin film. A first electrode made of a conductive material, and a second electrode made of a conductive material on the second oxide ferroelectric thin film.

【0017】請求項5に記載の発明によれば、上記の強
誘電体薄膜被覆基板から、デバイスを構成することがで
きる。
According to the fifth aspect of the present invention, a device can be formed from the substrate covered with the ferroelectric thin film.

【0018】また、請求項6に記載の発明では、基板上
に第1の酸化物強誘電体薄膜を形成し、その第1の酸化
物強誘電体薄膜上に金属酸化物膜を形成した後、その金
属酸化物膜上に第1の酸化物強誘電体薄膜とは同一の構
成元素から成り配向性が異なる第2の酸化物強誘電体薄
膜を形成し、第1の酸化物強誘電体薄膜の膜厚と第2の
酸化物強誘電体薄膜の膜厚との比を変化させることによ
り、強誘電特性を制御する強誘電体薄膜被覆基板の製造
方法としている。
In the invention according to claim 6, after forming a first oxide ferroelectric thin film on a substrate and forming a metal oxide film on the first oxide ferroelectric thin film, Forming a second oxide ferroelectric thin film on the metal oxide film, the second oxide ferroelectric thin film being composed of the same constituent elements as the first oxide ferroelectric thin film and having different orientations; A method for manufacturing a ferroelectric thin film-coated substrate that controls ferroelectric characteristics by changing the ratio of the thickness of the thin film to the thickness of the second oxide ferroelectric thin film.

【0019】請求項6に記載の発明によれば、上記のよ
うな強誘電体薄膜被覆基板を製造することが可能とな
る。
According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to manufacture the above ferroelectric thin film-coated substrate.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施
形態である強誘電体薄膜被覆基板から構成されるキャパ
シタ構造素子の構造を示す図である。図1に示すよう
に、このキャパシタ構造素子は、シリコン(Si)基板
1上に、酸化シリコン(SiO2)層2、接着層3、下
部電極4、第1の酸化物強誘電体薄膜であるc軸優先配
向のチタン酸ビスマス薄膜5、金属酸化物膜である酸化
チタン膜6、第2の酸化物強誘電体薄膜である(11
7)優先配向のチタン酸ビスマス薄膜7、上部電極8
が、それぞれ順次形成されているものである。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a structure of a capacitor structure element constituted by a ferroelectric thin film-coated substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this capacitor structure element is a silicon (Si) substrate 1, a silicon oxide (SiO 2 ) layer 2, an adhesive layer 3, a lower electrode 4, and a first oxide ferroelectric thin film. The bismuth titanate thin film 5 having c-axis preferred orientation, the titanium oxide film 6 as a metal oxide film, and the second oxide ferroelectric thin film (11)
7) Bismuth titanate thin film 7 with preferred orientation, upper electrode 8
Are sequentially formed.

【0021】本実施形態では、シリコン基板1としては
シリコン単結晶ウエハを用い、SiO2層2としてはシ
リコン単結晶ウエハ表面を熱酸化して得られる酸化シリ
コン薄膜を用いた。また、接着層3としてはタンタル
(Ta)薄膜を、下部電極4としては白金(Pt)薄膜
を、上部電極7としては白金(Pt)薄膜をそれぞれ用
いた。また、第1の酸化物強誘電体薄膜及び第2の酸化
物強誘電体薄膜としてチタン酸ビスマス薄膜5,7を用
いたので、金属酸化物膜としては、これらの酸化物強誘
電体薄膜への不純物混入を防止するために、チタン酸ビ
スマス薄膜の構成元素であるチタン及び酸素から構成さ
れる酸化チタン膜6を採用した。すなわち、金属酸化物
膜の構成元素の全部が、酸化物強誘電体薄膜の構成元素
となっているものである。
In the present embodiment, a silicon single crystal wafer was used as the silicon substrate 1, and a silicon oxide thin film obtained by thermally oxidizing the surface of the silicon single crystal wafer was used as the SiO 2 layer 2. A tantalum (Ta) thin film was used as the adhesive layer 3, a platinum (Pt) thin film was used as the lower electrode 4, and a platinum (Pt) thin film was used as the upper electrode 7. Further, since the bismuth titanate thin films 5 and 7 were used as the first oxide ferroelectric thin film and the second oxide ferroelectric thin film, these metal oxide films could be used for these oxide ferroelectric thin films. In order to prevent impurities from mixing, a titanium oxide film 6 composed of titanium and oxygen which are constituent elements of the bismuth titanate thin film was employed. That is, all of the constituent elements of the metal oxide film are constituent elements of the oxide ferroelectric thin film.

【0022】次に、図1に示した第1の実施形態のキャ
パシタ構造素子の製造方法について説明する。まず、P
t/Ta/SiO2/Si基板の作製について説明す
る。シリコン基板1であるシリコン単結晶ウエハ(10
0)面の表面を熱酸化することにより、膜厚300nm
のSiO2層2を形成する。そして、接着層3であるT
a薄膜を膜厚30nmで、そして、下部電極層4である
Pt薄膜を膜厚200nmで、それぞれスパッタ法によ
り形成した。
Next, a method for manufacturing the capacitor structure element of the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. First, P
The fabrication of the t / Ta / SiO 2 / Si substrate will be described. A silicon single crystal wafer (10
0) By thermally oxidizing the surface, the thickness is 300 nm.
Forming a SiO 2 layer 2. Then, the adhesive layer 3 T
The thin film a was formed with a thickness of 30 nm, and the Pt thin film as the lower electrode layer 4 was formed with a thickness of 200 nm by sputtering.

【0023】なお、ここで、これらの材料や膜厚は、本
実施形態に限定されるものではなく、シリコン単結晶基
板の代わりに多結晶シリコン基板やGaAs基板等を用
いても良い。また、接着層は、成膜中に基板と下部電極
層との膜の剥離を防止するものであり、膜厚は膜の剥離
を防止できる程度であれば良く、材料についてもTa以
外にチタン(Ti)等を用いることできるが、高温では
TiとPtとの合金が形成され易いのでTaを用いるの
が好ましい。また、絶縁層に用いたSiO2層は、熱酸
化により作製されたものでなくても良く、スパッタ法、
真空蒸着法、MOCVD法等により形成されたSiO2
膜や窒化シリコン膜等を用いることができ、材料も膜厚
も充分に絶縁性を有するものであれば良い。
Here, these materials and film thickness are not limited to the present embodiment, and a polycrystalline silicon substrate or a GaAs substrate may be used instead of a silicon single crystal substrate. Further, the adhesive layer is for preventing the peeling of the film between the substrate and the lower electrode layer during the film formation, and the film thickness only needs to be such that the peeling of the film can be prevented. Although Ti) and the like can be used, it is preferable to use Ta because an alloy of Ti and Pt is easily formed at a high temperature. Further, the SiO 2 layer used for the insulating layer does not have to be formed by thermal oxidation,
SiO 2 formed by vacuum evaporation, MOCVD, etc.
A film, a silicon nitride film, or the like can be used, as long as the material and the film thickness are sufficiently insulating.

【0024】また、下部電極についても、膜厚は充分に
電極層として機能できる程度あれば良く、材料はPtに
限定されるものでなく、通常の電極材料に用いられる導
電性材料で良いが、他の薄膜との関連で適宜選択でき得
るものである。また、成膜方法も、スパッタ法に限定さ
れるものでなく、真空蒸着法等の通常の薄膜形成技術を
用いて行っても良い。また、基板構造も上記のものに限
定されるものではない。
The lower electrode also needs to have a thickness enough to function sufficiently as an electrode layer, and the material is not limited to Pt, but may be a conductive material used for ordinary electrode materials. It can be appropriately selected in relation to other thin films. Further, the film formation method is not limited to the sputtering method, and may be performed using a normal thin film formation technique such as a vacuum evaporation method. Further, the substrate structure is not limited to the above.

【0025】ここで、MOCVD法を用いて、上記のよ
うにして作製したPt/Ta/SiO2/Si基板の上
にチタン酸ビスマス薄膜を比較的厚く形成して、その表
面モフォロジーと配向性を観察した結果について説明す
る。
Here, a relatively thick bismuth titanate thin film is formed on the Pt / Ta / SiO 2 / Si substrate produced as described above by MOCVD, and its surface morphology and orientation are determined. The observation result will be described.

【0026】このときのチタン酸ビスマス薄膜の成膜条
件を表1に示す。
Table 1 shows the conditions for forming the bismuth titanate thin film at this time.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】チタン酸ビスマス薄膜の成膜は、表1に示
すようにBi原料としてトリオルトトリルビスマス(B
i(o−C773)を、Ti原料としてチタンテトラ
イソプロポキシド(Ti(i−OC374)をそれぞ
れ用いた。これらの原料を表1に示す原料温度にそれぞ
れ加熱気化して(Bi原料160℃、Ti原料50℃)
Arキャリアガスを用いて、成膜チャンバー内の基板ホ
ルダーに加熱保持された基板表面に、反応ガスの酸素
(O2)ガスと共に供給した。ここで、Arガスの流量
はBi原料に対して200sccm、Ti原料に対して
50sccmとし、O2ガスの流量は1000scc
m)とした。なお、この成膜工程において、成膜室内の
真空度は、10Torr以上であると気相反応が起こり
やすいので、5Torrとした。このような条件で、基
板温度を600℃とし、膜厚100nmのチタン酸ビス
マス薄膜を形成した。
As shown in Table 1, the formation of the bismuth titanate thin film was performed using triortho tolyl bismuth (B
i a (o-C 7 H 7) 3), were used, respectively of titanium tetraisopropoxide as a Ti source (Ti (i-OC 3 H 7) 4). These raw materials are heated and vaporized to the raw material temperatures shown in Table 1, respectively (Bi raw material 160 ° C, Ti raw material 50 ° C).
Using an Ar carrier gas, oxygen (O 2 ) gas as a reaction gas was supplied to the substrate surface heated and held by the substrate holder in the film formation chamber. Here, the flow rate of the Ar gas is set to 200 sccm for the Bi raw material, set to 50 sccm for the Ti raw material, and the flow rate of the O 2 gas is set to 1000 sccc.
m). Note that, in this film formation step, if the degree of vacuum in the film formation chamber is 10 Torr or more, a gas phase reaction easily occurs. Under these conditions, the substrate temperature was set to 600 ° C., and a bismuth titanate thin film having a thickness of 100 nm was formed.

【0029】このようにして形成したチタン酸ビスマス
薄膜の表面モフォロジー(SEM(走査型電子顕微鏡)
写真)及びXRDパターンのそれぞれを図2及び図3に
示す。なお、図3において、(00n)(nは整数)は
チタン酸ビスマス(層状ペロブスカイト相)のc軸配向
成分による回折ピークを表し、Pt(111)はPt下
部電極によるPtの(111)の回折ピークを表すもの
である。
Surface morphology (SEM (scanning electron microscope)) of the bismuth titanate thin film thus formed
(Photo) and XRD patterns are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. In FIG. 3, (00n) (n is an integer) represents a diffraction peak due to the c-axis orientation component of bismuth titanate (layered perovskite phase), and Pt (111) represents the diffraction of (111) of Pt by the Pt lower electrode. It represents a peak.

【0030】また、比較のため、上記と同様のPt/T
a/SiO2/Si基板上に、MOCVD法を用いて、
Ti原料としてチタンイソプロポキサイド(Ti(i−
OC 374)を供給して、膜厚5nmの酸化チタン膜
を形成した後、引き続き、上記と同様にBi原料とTi
原料とを同時供給して膜厚100nmのチタン酸ビスマ
ス薄膜を形成した。なお、このときの成膜温度はいずれ
も600℃である。ここで形成したチタン酸ビスマス薄
膜の表面モフォロジー(SEM(走査型電子顕微鏡)写
真)及びXRDパターンのそれぞれを図4及び図5に示
す。なお、図5において、(00n)(nは整数)はチ
タン酸ビスマス(層状ペロブスカイト相)のc軸配向成
分による回折ピークを表し、(117)はチタン酸ビス
マス(層状ペロブスカイト相)のa軸成分を含む(11
7)配向成分による回折ピークを表し、Pt(111)
はPt下部電極によるPtの(111)の回折ピークを
表し、その他の回折ピークはチタン酸ビスマス(層状ペ
ロブスカイト相)の回折ピークである。
For comparison, the same Pt / T as above was used.
a / SiOTwo/ MOCVD method on Si substrate,
Titanium isopropoxide (Ti (i-
OC ThreeH7)Four) To supply a 5 nm thick titanium oxide film
Is formed, and then the Bi raw material and Ti
Bismuth titanate with a thickness of 100 nm
A thin film was formed. The film formation temperature at this time
Is also 600 ° C. Bismuth titanate thin formed here
Surface morphology of the film (SEM (scanning electron microscope)
True and XRD patterns are shown in FIGS. 4 and 5, respectively.
You. In FIG. 5, (00n) (n is an integer) is
C-axis orientation of bismuth titanate (layered perovskite phase)
(117) is a bismuth titanate.
Including a-axis component of mass (layered perovskite phase) (11
7) Pt (111) represents a diffraction peak due to the orientation component.
Indicates the diffraction peak of (111) of Pt by the Pt lower electrode.
The other diffraction peaks are bismuth titanate (layered
The peak is a diffraction peak of the (lobskite phase).

【0031】図2及び図3と図4及び図5に示した結果
から、これらを比較すると、酸化チタン膜のない単層の
チタン酸ビスマス薄膜は、強いc軸優先配向を有する粗
大な板状結晶粒子から成ることが分かる。一方、酸化チ
タン膜上にチタン酸ビスマス薄膜を形成したものでは、
(117)配向性が強まり、さらに結晶粒径の微細化に
よる表面平滑性の向上が認められる。
The results shown in FIGS. 2 and 3 and FIGS. 4 and 5 show that a single-layer bismuth titanate thin film having no titanium oxide film has a large plate-like shape having strong c-axis preferred orientation. It can be seen that it is composed of crystal grains. On the other hand, when a bismuth titanate thin film is formed on a titanium oxide film,
(117) The orientation is enhanced, and the improvement in surface smoothness due to the refinement of the crystal grain size is observed.

【0032】次に、上記のPt/Ta/SiO2/Si
基板の上に、第1の酸化物強誘電体薄膜であるc軸優先
配向のチタン酸ビスマス薄膜5、金属酸化物膜である酸
化チタン膜6、第2の酸化物強誘電体薄膜である(11
7)優先配向のチタン酸ビスマス薄膜7を順次、MOC
VD法を用いて、同一成膜装置内で連続形成する方法に
ついて説明する。
Next, the above Pt / Ta / SiO 2 / Si
A bismuth titanate thin film 5 of c-axis preferred orientation as a first oxide ferroelectric thin film, a titanium oxide film 6 as a metal oxide film, and a second oxide ferroelectric thin film on a substrate ( 11
7) The bismuth titanate thin film 7 having the preferred orientation is sequentially
A method of continuously forming in the same film forming apparatus by using the VD method will be described.

【0033】前述のMOCVD法による成膜条件によ
り、Pt/Ta/SiO2/Si基板上に直接チタン酸
ビスマス薄膜を形成すれば、c軸優先配向膜が得られる
ので、まず、上記のように表1に示した条件で、基板温
度600℃で50nmのc軸優先配向のチタン酸ビスマ
ス薄膜5を形成した。次いで、約10分間のインターバ
ルの後に、MOCVD法を用い、Ti原料(チタンイソ
プロポキサイド(Ti(i−OC374))を供給し
て、膜厚5nmの酸化チタン膜6を形成して約10分間
のインターバルの後に、引き続き、上記のように表1に
示した条件で、基板温度600で50nmの(117)
優先配向のチタン酸ビスマス薄膜7を形成した。なお、
ここで、それぞれの膜の成膜の間に約10分間のインタ
ーバルを設けたのは、膜境界のダレの発生を防止するた
めである。
If a bismuth titanate thin film is formed directly on a Pt / Ta / SiO 2 / Si substrate under the above-mentioned MOCVD method, a c-axis preferential orientation film can be obtained. Under the conditions shown in Table 1, a 50 nm c-axis preferred orientation bismuth titanate thin film 5 was formed at a substrate temperature of 600 ° C. Then, formed after an interval of about 10 minutes, using the MOCVD method, Ti raw material (titanium isopropoxide (Ti (i-OC 3 H 7) 4)) by supplying, titanium oxide film 6 having a thickness of 5nm Then, after an interval of about 10 minutes, the substrate temperature was changed to 50 nm (117) at a substrate temperature of 600 under the conditions shown in Table 1 as described above.
A bismuth titanate thin film 7 having a preferred orientation was formed. In addition,
Here, an interval of about 10 minutes is provided between the formation of the respective films in order to prevent the occurrence of sagging of the film boundaries.

【0034】このようにして形成した多層強誘電体薄膜
の表面モフォロジー(SEM(走査型電子顕微鏡)写
真)及びXRDパターンのそれぞれを図6及び図7に示
す。なお、図7において、(00n)(nは整数)はチ
タン酸ビスマス(層状ペロブスカイト相)のc軸配向成
分による回折ピークを表し、(117)はチタン酸ビス
マス(層状ペロブスカイト相)のa軸成分を含む(11
7)配向成分による回折ピークを表し、Pt(111)
はPt下部電極によるPtの(111)の回折ピークを
表すものである。
The surface morphology (SEM (scanning electron microscope) photograph) and XRD pattern of the multilayer ferroelectric thin film thus formed are shown in FIGS. 6 and 7, respectively. In FIG. 7, (00n) (n is an integer) represents a diffraction peak due to a c-axis orientation component of bismuth titanate (layered perovskite phase), and (117) is an a-axis component of bismuth titanate (layered perovskite phase). (11
7) Pt (111) represents a diffraction peak due to the orientation component.
Represents a diffraction peak of (111) of Pt by the Pt lower electrode.

【0035】図6に示した結果から、中間層として金属
酸化物である酸化チタン膜6を介在させることにより、
この上に形成したチタン酸ビスマス薄膜7の表面モフォ
ロジーは、微細結晶からなり表面平滑なことが分かる。
一方、図7に示した結果から、多層強誘電体薄膜の結晶
性については、c軸配向の反射と(117)反射とが混
在した状態であり、図3及び図5に示したXRDパター
ンを重ね合わせたパターンに近いものとなっていること
が分かる。すなわち、これらのことから、2種類の異な
るチタン酸ビスマス薄膜5,7が積層されている可能性
が示された。
From the results shown in FIG. 6, by interposing a titanium oxide film 6 which is a metal oxide as an intermediate layer,
It can be seen that the surface morphology of the bismuth titanate thin film 7 formed thereon is made of fine crystals and has a smooth surface.
On the other hand, from the results shown in FIG. 7, the crystallinity of the multilayer ferroelectric thin film is in a state where the reflection of c-axis orientation and the reflection of (117) are mixed, and the XRD patterns shown in FIGS. It can be seen that the pattern is close to the superposed pattern. That is, from these facts, the possibility that two different types of bismuth titanate thin films 5 and 7 were stacked was shown.

【0036】このような積層膜構造によって、2種類の
配向成分の任意の配合が可能であることを確認するため
に、以下の実験を行った。すなわち、第1の酸化物強誘
電体薄膜であるチタン酸ビスマス薄膜5と、第2の酸化
物強誘電体薄膜であるチタン酸ビスマス薄膜7との膜厚
比を上記では1対1としていたのを、これを1対4に変
化させたものも作製してこれらの比較を行った。このと
きの成膜条件は上記のものと全く同様にし、第1の酸化
物強誘電体薄膜であるチタン酸ビスマス薄膜5の膜厚が
20nm、第2の酸化物強誘電体薄膜であるチタン酸ビ
スマス薄膜7の膜厚が80nmとし、トータル膜厚を一
定とした。この薄膜のXRDパターンを図8に示す。な
お、図8において、(00n)(nは整数)はチタン酸
ビスマス(層状ペロブスカイト相)のc軸配向成分によ
る回折ピークを表し、(117)はチタン酸ビスマス
(層状ペロブスカイト相)のa軸成分を含む(117)
配向成分による回折ピークを表し、Pt(111)はP
t下部電極によるPtの(111)の回折ピークを表す
ものである。
The following experiment was conducted in order to confirm that an arbitrary combination of two types of orientation components was possible with such a laminated film structure. That is, the film thickness ratio between the bismuth titanate thin film 5 as the first oxide ferroelectric thin film and the bismuth titanate thin film 7 as the second oxide ferroelectric thin film was set to 1: 1 in the above. Was also changed to 1: 4, and these were compared. The film formation conditions at this time are exactly the same as those described above, the thickness of the bismuth titanate thin film 5 as the first oxide ferroelectric thin film is 20 nm, and the thickness of the bismuth titanate as the second oxide ferroelectric thin film is The thickness of the bismuth thin film 7 was 80 nm, and the total thickness was constant. FIG. 8 shows the XRD pattern of this thin film. In FIG. 8, (00n) (n is an integer) represents a diffraction peak due to a c-axis orientation component of bismuth titanate (layered perovskite phase), and (117) is an a-axis component of bismuth titanate (layered perovskite phase). (117)
Represents a diffraction peak due to an orientation component, and Pt (111) is P
12 shows a diffraction peak of (111) of Pt by the t lower electrode.

【0037】図8を図7と比較すると、第1の酸化物強
誘電体薄膜と第2の酸化物強誘電体薄膜との膜厚比が1
対4のものは、その膜厚比が1対1のものよりも、(1
17)反射の強度が増していることが分かる。したがっ
て、本実施形態によれば、実効的にc軸優先配向からa
軸成分を含む(117)優先配向までのチタン酸ビスマ
ス薄膜が、連続的に作製できることが示された。
When FIG. 8 is compared with FIG. 7, the film thickness ratio between the first oxide ferroelectric thin film and the second oxide ferroelectric thin film is 1
The film thickness ratio of 4: 1 is larger than that of 1: 1 by (1).
17) It can be seen that the intensity of the reflection has increased. Therefore, according to the present embodiment, the c-axis preferred orientation is effectively a
It was shown that a bismuth titanate thin film including the axis component up to the (117) preferred orientation can be continuously produced.

【0038】次に、上記の第1の酸化物強誘電体薄膜と
第2の酸化物強誘電体薄膜との膜厚比が異なる2種類の
多層強誘電体薄膜の表面に上部電極8としてPtを蒸着
し、図1に示すようなキャパシタ構造素子を作製して、
強誘電特性の評価を行った。それぞれのヒステリシスカ
ーブを図9に示す。図9から、第1の酸化物強誘電体薄
膜と第2の酸化物強誘電体薄膜との膜厚比が1対4のも
のは、その膜厚比が1対1のものよりも、(117)反
射が大きく、明らかにPrも大きくなっており、また、
Ecについても若干大きくなっている。このことから、
本発明によれば、第1の酸化物強誘電体薄膜と第2の酸
化物強誘電体薄膜との膜厚比を変化させることによる強
誘電特性の制御が効果的に実現できることが示された。
Next, Pt as an upper electrode 8 was formed on the surface of the two types of multilayer ferroelectric thin films having different thickness ratios between the first oxide ferroelectric thin film and the second oxide ferroelectric thin film. To produce a capacitor structure element as shown in FIG.
The ferroelectric properties were evaluated. FIG. 9 shows the respective hysteresis curves. From FIG. 9, the film thickness ratio of the first oxide ferroelectric thin film to the second oxide ferroelectric thin film of 1: 4 is larger than that of the film thickness ratio of 1: 1 ( 117) Reflection is large, Pr is obviously large, and
Ec is also slightly larger. From this,
According to the present invention, it has been shown that control of ferroelectric characteristics by changing the thickness ratio between the first oxide ferroelectric thin film and the second oxide ferroelectric thin film can be effectively realized. .

【0039】なお、上記実施形態では、第1の酸化物強
誘電体薄膜及び第2の酸化物強誘電体薄膜としてチタン
酸ビスマス薄膜を用い、金属酸化物膜として酸化チタン
膜を用いたが、本発明がこれに限定されるものではな
い。すなわち、材料特性の異方性の強い強誘電体材料で
あって、その配向性の異なる強誘電体薄膜を金属酸化物
膜を介して積層することで、それぞれの配向性に対応し
た材料特性の中間的な特性を実効的に実現できる。上記
以外の具体的な第1の酸化物強誘電体薄膜/金属酸化物
/第2の酸化物強誘電体薄膜の組み合わせの例として
は、正方晶PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)のc軸優先
配向膜/酸化チタン膜/菱面体晶PZTの(111)優
先配向膜、菱面体晶PZTの(111)優先配向膜/酸
化チタン/正方晶PZTのc軸優先配向膜、チタン酸ビ
スマス(Bi4Ti312)c軸優先配向膜/酸化ビスマ
ス膜/チタン酸ビスマス(117)優先配向膜等があ
る。
In the above embodiment, a bismuth titanate thin film was used as the first oxide ferroelectric thin film and the second oxide ferroelectric thin film, and a titanium oxide film was used as the metal oxide film. The present invention is not limited to this. That is, a ferroelectric material having a strong anisotropy of material properties, and a ferroelectric thin film having a different orientation is laminated via a metal oxide film to provide a material property corresponding to each orientation. Intermediate characteristics can be effectively realized. Other specific examples of the combination of the first oxide ferroelectric thin film / metal oxide / second oxide ferroelectric thin film include c-axis priority of tetragonal PZT (lead zirconate titanate). Orientation film / titanium oxide film / (111) preferred orientation film of rhombohedral PZT, (111) preferred orientation film of rhombohedral PZT / c-axis preferred orientation film of titanium oxide / tetragonal PZT, bismuth titanate (Bi 4 Ti 3 O 12 ) c-axis preferred orientation film / bismuth oxide film / bismuth titanate (117) preferred orientation film.

【0040】また、これらの膜の形成方法についても、
上記実施形態で用いたMOCVD法に限定されるもので
はなく、スパッタ法、蒸着法、レーザーアブレーション
法、ゾルゲル法、MOD法等を用いることが可能であ
る。
Further, regarding the method of forming these films,
The method is not limited to the MOCVD method used in the above embodiment, and a sputtering method, an evaporation method, a laser ablation method, a sol-gel method, a MOD method, or the like can be used.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、基板上
に、金属酸化物膜を介在させて、その上下に同一材料か
ら成り配向性の異なる強誘電体薄膜を形成する構成とし
ているので、この上下の強誘電体薄膜の膜厚比を変化さ
せることにより、その強誘電体薄膜が有する異方性を利
用して、2種類の異なる配向性での材料特性の間にある
材料特性を効果的に実現できる。さらに、金属酸化物膜
の効果により、薄膜表面の凹凸の発生を抑制でき、表面
平滑な膜質を実現することができるので、薄い膜厚でも
局所的な膜厚不足によるリーク電流発生を防止すること
ができ、200nm以下の膜厚でも十分な強誘電特性を
引き出せると共に、微細加工プロセスにも適用可能とな
る。
As described above, according to the present invention, a ferroelectric thin film made of the same material and having different orientations is formed above and below a metal oxide film on a substrate. Therefore, by changing the film thickness ratio between the upper and lower ferroelectric thin films, the anisotropy of the ferroelectric thin films is used to make the material characteristics between the two different types of material characteristics. Can be realized effectively. Further, the effect of the metal oxide film can suppress the occurrence of unevenness on the surface of the thin film and realize a film having a smooth surface. Thus, sufficient ferroelectric characteristics can be obtained even with a film thickness of 200 nm or less, and it can be applied to a fine processing process.

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

【図1】本発明による実施形態の強誘電体薄膜被覆基板
から成るキャパシタ構造素子の構造を示す概略断面図で
ある。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a capacitor structure element comprising a ferroelectric thin film-coated substrate according to an embodiment of the present invention.

【図2】Pt/Ta/SiO2/Si基板上に100n
mのチタン酸ビスマス薄膜をMOCVD法により形成し
たときの表面モフォロジーのSEMによる観察結果を示
す顕微鏡写真である。
FIG. 2 shows a Pt / Ta / SiO 2 / Si substrate having a thickness of 100 nm.
5 is a photomicrograph showing the results of SEM observation of surface morphology when a m-bismuth titanate thin film was formed by MOCVD.

【図3】Pt/Ta/SiO2/Si基板上に100n
mのチタン酸ビスマス薄膜をMOCVD法により形成し
たときのXRDパターンを示す図である。
FIG. 3 shows a Pt / Ta / SiO 2 / Si substrate having a thickness of 100 nm.
FIG. 4 is a diagram showing an XRD pattern when a m-bismuth titanate thin film is formed by MOCVD.

【図4】Pt/Ta/SiO2/Si基板上に酸化チタ
ンを介して100nmのチタン酸ビスマス薄膜をMOC
VD法により形成したときの表面モフォロジーのSEM
による観察結果を示す顕微鏡写真である。
FIG. 4 shows a method of forming a 100 nm-thick bismuth titanate thin film on a Pt / Ta / SiO 2 / Si substrate through a titanium oxide film by MOC.
SEM of surface morphology when formed by VD method
7 is a micrograph showing the observation result by the method.

【図5】Pt/Ta/SiO2/Si基板上に酸化チタ
ンを介して100nmのチタン酸ビスマス薄膜をMOC
VD法により形成したときのXRDパターンを示す図で
ある。
FIG. 5: A 100 nm bismuth titanate thin film is formed on a Pt / Ta / SiO 2 / Si substrate through titanium oxide by MOC.
It is a figure which shows the XRD pattern when formed by the VD method.

【図6】Pt/Ta/SiO2/Si基板上に膜厚が5
0nmのチタン酸ビスマス薄膜、膜厚が5nmの酸化チ
タン膜、及び膜厚が50nmのチタン酸ビスマス薄膜を
順次MOCVD法により形成したときの表面モフォロジ
ーのSEMによる観察結果を示す顕微鏡写真である。
FIG. 6 shows a Pt / Ta / SiO 2 / Si substrate having a film thickness of 5
5 is a micrograph showing the results of SEM observation of surface morphology when a 0 nm bismuth titanate thin film, a 5 nm thick titanium oxide film, and a 50 nm thick bismuth titanate thin film are sequentially formed by MOCVD.

【図7】Pt/Ta/SiO2/Si基板上に膜厚が5
0nmのチタン酸ビスマス薄膜、膜厚が5nmの酸化チ
タン膜、及び膜厚が50nmのチタン酸ビスマス薄膜を
順次MOCVD法により形成したときのXRDパターン
を示す図である。
FIG. 7 shows a film having a thickness of 5 on a Pt / Ta / SiO 2 / Si substrate.
It is a figure which shows the XRD pattern when a 0-nm bismuth titanate thin film, a 5-nm-thick titanium oxide film, and a 50-nm-thick bismuth titanate thin film are sequentially formed by MOCVD.

【図8】Pt/Ta/SiO2/Si基板上に膜厚が2
0nmのチタン酸ビスマス薄膜、膜厚が5nmの酸化チ
タン膜、及び膜厚が80nmのチタン酸ビスマス薄膜を
順次MOCVD法により形成したときのXRDパターン
を示す図である。
FIG. 8 shows a film having a thickness of 2 on a Pt / Ta / SiO 2 / Si substrate.
It is a figure which shows the XRD pattern when a 0-nm bismuth titanate thin film, a 5-nm-thick titanium oxide film, and a 80-nm-thick bismuth titanate thin film are sequentially formed by MOCVD.

【図9】実施形態の2種類のキャパシタ構造素子の強誘
電性ヒステリシスループを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing ferroelectric hysteresis loops of two types of capacitor structure elements of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 酸化シリコン層 3 接着層 4 下部電極 5 c軸優先配向のチタン酸ビスマス薄膜 6 酸化チタン膜 7 (117)優先配向のチタン酸ビスマス薄膜 8 上部電極 REFERENCE SIGNS LIST 1 silicon substrate 2 silicon oxide layer 3 adhesive layer 4 lower electrode 5 bismuth titanate thin film with c-axis preferred orientation 6 titanium oxide film 7 (117) bismuth titanate thin film with preferred orientation 8 upper electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に第1の酸化物強誘電体薄膜と、
該第1の酸化物強誘電体薄膜上に形成された金属酸化物
膜と、該金属酸化物膜上に形成され前記第1の酸化物強
誘電体薄膜とは同一の構成元素から成り配向性が異なる
第2の酸化物強誘電体薄膜とが順次配置されて構成され
る強誘電体薄膜被覆基板。
1. A first oxide ferroelectric thin film on a substrate,
The metal oxide film formed on the first oxide ferroelectric thin film and the first oxide ferroelectric thin film formed on the metal oxide film are composed of the same constituent elements and have the same orientation. And a second oxide ferroelectric thin film different from the above.
【請求項2】 前記金属酸化物膜を構成する元素の少な
くとも一部として、前記第1の酸化物強誘電体薄膜及び
前記第2の酸化物強誘電体薄膜の構成元素を含むことを
特徴とする請求項1に記載の強誘電体薄膜被覆基板。
2. The method according to claim 1, wherein at least a part of the elements constituting the metal oxide film includes the elements constituting the first oxide ferroelectric thin film and the second oxide ferroelectric thin film. The ferroelectric thin film-coated substrate according to claim 1.
【請求項3】 前記第1の酸化物強誘電体薄膜及び前記
第2の酸化物強誘電体薄膜がチタン酸ビスマスから成
り、前記金属酸化物膜が酸化チタンから成ることを特徴
とする請求項2に記載の強誘電体薄膜被覆基板。
3. The ferroelectric thin film of the first oxide and the ferroelectric thin film of the second oxide are made of bismuth titanate, and the metal oxide film is made of titanium oxide. 3. The substrate coated with a ferroelectric thin film according to 2.
【請求項4】 前記第1の酸化物強誘電体薄膜がc軸優
先配向のチタン酸ビスマス薄膜であり、前記第2の酸化
物強誘電体薄膜が(117)優先配向のチタン酸ビスマ
ス薄膜であることを特徴とする請求項3に記載の強誘電
体薄膜被覆基板。
4. The first oxide ferroelectric thin film is a bismuth titanate thin film having c-axis preferred orientation, and the second oxide ferroelectric thin film is a bismuth titanate thin film having (117) preferred orientation. The ferroelectric thin film-coated substrate according to claim 3, wherein:
【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項に記載の
強誘電体薄膜被覆基板から構成されるキャパシタ構造素
子であって、 前記基板が少なくとも前記第1の酸化物強誘電体薄膜と
接する部分に導電性材料から成る第1の電極を備え、前
記第2の酸化物強誘電体薄膜上に導電性材料から成る第
2の電極を備えたことを特徴とするキャパシタ構造素
子。
5. A capacitor structure element comprising the ferroelectric thin film-coated substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein the substrate comprises at least the first oxide ferroelectric thin film. A capacitor structure element comprising: a first electrode made of a conductive material in a contacting part; and a second electrode made of a conductive material on the second oxide ferroelectric thin film.
【請求項6】 基板上に第1の酸化物強誘電体薄膜を形
成し、該第1の酸化物強誘電体薄膜上に金属酸化物膜を
形成した後、該金属酸化物膜上に前記第1の酸化物強誘
電体薄膜とは同一の構成元素から成り配向性が異なる第
2の酸化物強誘電体薄膜を形成し、前記第1の酸化物強
誘電体薄膜の膜厚と前記第2の酸化物強誘電体薄膜の膜
厚との比を変化させることにより、強誘電特性を制御す
ることを特徴とする強誘電体薄膜被覆基板の製造方法。
6. A first oxide ferroelectric thin film is formed on a substrate, and a metal oxide film is formed on the first oxide ferroelectric thin film. A second oxide ferroelectric thin film made of the same constituent elements as the first oxide ferroelectric thin film and having different orientations is formed, and the thickness of the first oxide ferroelectric thin film and the thickness of the second oxide ferroelectric thin film are changed. 2. A method for manufacturing a ferroelectric thin film-coated substrate, characterized in that ferroelectric characteristics are controlled by changing a ratio of the thickness of the oxide ferroelectric thin film to the thickness of the thin film.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100362198B1 (en) * 1999-12-28 2002-11-23 주식회사 하이닉스반도체 A method of forming ferroelectric capacitor in semiconductor device
JP2006351827A (en) * 2005-06-16 2006-12-28 Tokyo Electron Ltd Film-formation method
US7423308B2 (en) 2001-11-01 2008-09-09 Fujitsu Limited Ferroelectric capacitor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100362198B1 (en) * 1999-12-28 2002-11-23 주식회사 하이닉스반도체 A method of forming ferroelectric capacitor in semiconductor device
US7423308B2 (en) 2001-11-01 2008-09-09 Fujitsu Limited Ferroelectric capacitor
JP2006351827A (en) * 2005-06-16 2006-12-28 Tokyo Electron Ltd Film-formation method
JP4536607B2 (en) * 2005-06-16 2010-09-01 東京エレクトロン株式会社 Film forming method and computer storage medium

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