JP2000315624A - 薄膜キャパシタ、およびその製造方法 - Google Patents
薄膜キャパシタ、およびその製造方法Info
- Publication number
- JP2000315624A JP2000315624A JP11122511A JP12251199A JP2000315624A JP 2000315624 A JP2000315624 A JP 2000315624A JP 11122511 A JP11122511 A JP 11122511A JP 12251199 A JP12251199 A JP 12251199A JP 2000315624 A JP2000315624 A JP 2000315624A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- oxide
- buffer layer
- dielectric thin
- type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄膜キャパシタに印加されるDC負荷の極性
に左右されず、安定して良好な絶縁特性を実現できる薄
膜キャパシタを提供する。 【解決手段】 酸化物単結晶基板と、酸化物単結晶基板
上に形成されるn型の導電機構を有するタングステンブ
ロンズ型誘電体薄膜と、タングステンブロンズ型誘電体
薄膜上に形成される上部電極と、を有してなる薄膜キャ
パシタにおいて、酸化物単結晶基板とタングステンブロ
ンズ誘電体薄膜との間に、さらにp型の導電機構を有す
る酸化物バッファ層を介在して設ける。
に左右されず、安定して良好な絶縁特性を実現できる薄
膜キャパシタを提供する。 【解決手段】 酸化物単結晶基板と、酸化物単結晶基板
上に形成されるn型の導電機構を有するタングステンブ
ロンズ型誘電体薄膜と、タングステンブロンズ型誘電体
薄膜上に形成される上部電極と、を有してなる薄膜キャ
パシタにおいて、酸化物単結晶基板とタングステンブロ
ンズ誘電体薄膜との間に、さらにp型の導電機構を有す
る酸化物バッファ層を介在して設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体薄膜を用い
た薄膜キャパシタおよびその製造方法に関するもので、
特にマイクロ波IC等に用いられるタングステンブロン
ズ型の強誘電体薄膜を用いた薄膜キャパシタおよびその
製造方法に関するものである。
た薄膜キャパシタおよびその製造方法に関するもので、
特にマイクロ波IC等に用いられるタングステンブロン
ズ型の強誘電体薄膜を用いた薄膜キャパシタおよびその
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】かねてから、マイクロ波IC、FRAM
等の技術領域において誘電体薄膜からなる薄膜キャパシ
タや強誘電体メモリの研究開発が盛んである。これらの
薄膜キャパシタや強誘電体メモリの特性向上には、誘電
体薄膜の結晶性の向上が不可欠である。
等の技術領域において誘電体薄膜からなる薄膜キャパシ
タや強誘電体メモリの研究開発が盛んである。これらの
薄膜キャパシタや強誘電体メモリの特性向上には、誘電
体薄膜の結晶性の向上が不可欠である。
【0003】そこで従来より、誘電体薄膜のエピタキシ
ャル化を実現するために、誘電体薄膜を成膜する下地基
板として、成膜する誘電体薄膜と格子整合性の良い酸化
物単結晶基板が用いられる。これは、成膜する誘電体薄
膜と格子整合性の良い単結晶基板上に誘電体薄膜を成膜
すれば、成膜される誘電体薄膜も単結晶化されやすいか
らである。
ャル化を実現するために、誘電体薄膜を成膜する下地基
板として、成膜する誘電体薄膜と格子整合性の良い酸化
物単結晶基板が用いられる。これは、成膜する誘電体薄
膜と格子整合性の良い単結晶基板上に誘電体薄膜を成膜
すれば、成膜される誘電体薄膜も単結晶化されやすいか
らである。
【0004】ところで、一般に薄膜キャパシタにおいて
はキャパシタの下部電極としてPt等の金属薄膜が用い
られるが、この場合、単結晶基板と誘電体薄膜との間に
金属薄膜が介在することにより誘電体薄膜の単結晶化が
阻害される恐れがある。そこで、高い結晶性の要求され
る誘電体薄膜においては、下部電極として金属薄膜を用
いず、酸化物単結晶基板に異種元素をドーピングして導
電性を付与し、該導電性基板を下部電極として使用する
構成がしばしば用いられる。
はキャパシタの下部電極としてPt等の金属薄膜が用い
られるが、この場合、単結晶基板と誘電体薄膜との間に
金属薄膜が介在することにより誘電体薄膜の単結晶化が
阻害される恐れがある。そこで、高い結晶性の要求され
る誘電体薄膜においては、下部電極として金属薄膜を用
いず、酸化物単結晶基板に異種元素をドーピングして導
電性を付与し、該導電性基板を下部電極として使用する
構成がしばしば用いられる。
【0005】ここで、図3に上述の構成の薄膜キャパシ
タ21の断面図を示す。図において、22は導電性を有
する酸化物単結晶基板、24は誘電体薄膜、25は上部
電極をそれぞれ示している。酸化物単結晶基板22とし
てNbをBサイト置換して導電性を付与したSrTiO
3単結晶基板が、誘電体薄膜24としてタングステンブ
ロンズ型誘電体薄膜の1種である(Sr0.5,Ba0.5)
Nb2O6が、上部電極としてAgがそれぞれ用いられて
いる。
タ21の断面図を示す。図において、22は導電性を有
する酸化物単結晶基板、24は誘電体薄膜、25は上部
電極をそれぞれ示している。酸化物単結晶基板22とし
てNbをBサイト置換して導電性を付与したSrTiO
3単結晶基板が、誘電体薄膜24としてタングステンブ
ロンズ型誘電体薄膜の1種である(Sr0.5,Ba0.5)
Nb2O6が、上部電極としてAgがそれぞれ用いられて
いる。
【0006】この構成によれば、下地基板(酸化物単結
晶基板22)との良好な格子整合を活かしてタングステ
ンブロンズ型誘電体薄膜24がエピタキシャル成長し、
導電性を有する酸化物単結晶基板22、誘電体薄膜2
4、上部電極25からなるMIM構造を有する薄膜キャ
パシタ21が得られる。
晶基板22)との良好な格子整合を活かしてタングステ
ンブロンズ型誘電体薄膜24がエピタキシャル成長し、
導電性を有する酸化物単結晶基板22、誘電体薄膜2
4、上部電極25からなるMIM構造を有する薄膜キャ
パシタ21が得られる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
タングステンブロンズ型誘電体薄膜を用いた薄膜キャパ
シタ21は、キャパシタ21の電流−電圧特性(I−V
特性)が印加されるDC負荷の極性に大きく左右され
る、という問題点を有していた。具体的には、上部電極
25に(+)、下部電極に(−)の極性のDC負荷を印
加した場合、逆バイアス(上部電極に(−)、下部電極
に(+))を印加した場合に比べて、キャパシタ21の
絶縁特性が大幅に劣化し、リーク電流が増大するという
問題が生じていた。キャパシタを構成する誘電体薄膜に
このような極性依存性が存在すると、薄膜キャパシタを
実用に供することが困難になる。
タングステンブロンズ型誘電体薄膜を用いた薄膜キャパ
シタ21は、キャパシタ21の電流−電圧特性(I−V
特性)が印加されるDC負荷の極性に大きく左右され
る、という問題点を有していた。具体的には、上部電極
25に(+)、下部電極に(−)の極性のDC負荷を印
加した場合、逆バイアス(上部電極に(−)、下部電極
に(+))を印加した場合に比べて、キャパシタ21の
絶縁特性が大幅に劣化し、リーク電流が増大するという
問題が生じていた。キャパシタを構成する誘電体薄膜に
このような極性依存性が存在すると、薄膜キャパシタを
実用に供することが困難になる。
【0008】そこで本発明の目的は、薄膜キャパシタに
印加されるDC負荷の極性に左右されず、安定して良好
な絶縁特性を実現できる薄膜キャパシタを提供すること
にある。
印加されるDC負荷の極性に左右されず、安定して良好
な絶縁特性を実現できる薄膜キャパシタを提供すること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述した絶縁特性の劣化
は、以下のメカニズムにより生じるものと考えられる。
すなわち、タングステンブロンズ型誘電体薄膜をエピタ
キシャル成長させるために使用する下地基板(導電性領
域を有する酸化物単結晶基板)は、多くの場合n型の導
電機構を有している。一方、タングステンブロンズ型誘
電体薄膜の成膜においては成膜技術の限界から必然的に
薄膜中に酸素欠陥が生じるが、酸素欠陥を有するタング
ステンブロンズ型誘電体薄膜は下地基板と同様にn型の
導電機構を持つことになる。従って、下地基板と誘電体
薄膜との界面ではエネルギー障壁高さが低く互いに電子
が流れやすい状態となっており、絶縁特性が劣化するも
のと考えられる。
は、以下のメカニズムにより生じるものと考えられる。
すなわち、タングステンブロンズ型誘電体薄膜をエピタ
キシャル成長させるために使用する下地基板(導電性領
域を有する酸化物単結晶基板)は、多くの場合n型の導
電機構を有している。一方、タングステンブロンズ型誘
電体薄膜の成膜においては成膜技術の限界から必然的に
薄膜中に酸素欠陥が生じるが、酸素欠陥を有するタング
ステンブロンズ型誘電体薄膜は下地基板と同様にn型の
導電機構を持つことになる。従って、下地基板と誘電体
薄膜との界面ではエネルギー障壁高さが低く互いに電子
が流れやすい状態となっており、絶縁特性が劣化するも
のと考えられる。
【0010】そこで本発明者らは、下地基板とタングス
テンブロンズ型誘電体薄膜との間にp型の導電機構を有
する酸化物バッファ層を介在して形成し、p−n接合の
整流特性を利用することにより薄膜キャパシタの絶縁特
性を高め、もってI−V特性の改善を図りうることを見
いだし本発明を完成させるに到った。すなわち本発明
は、酸化物単結晶基板上に形成されるn型の導電機構を
有するタングステンブロンズ型誘電体薄膜と、その上部
に形成される上部電極とを有してなる薄膜キャパシタに
おいて、基板と誘電体薄膜との間にさらにp型の導電機
構を有する酸化物バッファ層を介在して設けたことを特
徴とする。
テンブロンズ型誘電体薄膜との間にp型の導電機構を有
する酸化物バッファ層を介在して形成し、p−n接合の
整流特性を利用することにより薄膜キャパシタの絶縁特
性を高め、もってI−V特性の改善を図りうることを見
いだし本発明を完成させるに到った。すなわち本発明
は、酸化物単結晶基板上に形成されるn型の導電機構を
有するタングステンブロンズ型誘電体薄膜と、その上部
に形成される上部電極とを有してなる薄膜キャパシタに
おいて、基板と誘電体薄膜との間にさらにp型の導電機
構を有する酸化物バッファ層を介在して設けたことを特
徴とする。
【0011】本発明の酸化物バッファ層としてはp型の
導電機構を有する酸化物(例えば、(La,Sr)Co
O3やSrRuO3)を用いる。また、酸化物バッファ層
は下地基板上にエピタキシャル成長させる。これらによ
り、薄膜キャパシタの絶縁特性が改善されるとともに、
タングステンブロンズ型誘電体薄膜を成膜するに際し
て、下地基板との格子整合性の良さを活かして誘電体薄
膜をエピタキシャル成長させることが可能になる。
導電機構を有する酸化物(例えば、(La,Sr)Co
O3やSrRuO3)を用いる。また、酸化物バッファ層
は下地基板上にエピタキシャル成長させる。これらによ
り、薄膜キャパシタの絶縁特性が改善されるとともに、
タングステンブロンズ型誘電体薄膜を成膜するに際し
て、下地基板との格子整合性の良さを活かして誘電体薄
膜をエピタキシャル成長させることが可能になる。
【0012】また応用例として、酸化物バッファ層自体
を薄膜キャパシタの下地電極として使用することも可能
である。すなわち、酸化物バッファ層自体が導電性を有
しているため、下地基板に導電性領域を形成することな
く、酸化物バッファ層自体を下部電極として用いうる。
この構成によれば下地基板に導電性を付与する必要がな
くなるので、薄膜キャパシタの製造工程を簡略化するこ
とができる。
を薄膜キャパシタの下地電極として使用することも可能
である。すなわち、酸化物バッファ層自体が導電性を有
しているため、下地基板に導電性領域を形成することな
く、酸化物バッファ層自体を下部電極として用いうる。
この構成によれば下地基板に導電性を付与する必要がな
くなるので、薄膜キャパシタの製造工程を簡略化するこ
とができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明のタングステンブロ
ンズ型誘電体薄膜を用いた薄膜キャパシタにつき説明す
る。まず、薄膜キャパシタ1の断面図を図1に示す。図
中の2は導電性を付与された酸化物単結晶基板、4は酸
化物バッファ層、5はタングステンブロンズ型誘電体薄
膜、6は上部電極をそれぞれ示しており、導電性領域
3、誘電体薄膜5、上部電極6によってMIM構造の薄
膜キャパシタを構成している。酸化物バッファ層4は
(誘電体薄膜5と異なり)p型の導電構造を有してお
り、p−n接合の整流特性によって導電性を有する酸化
物単結晶基板3と誘電体薄膜5とのリーク電流が抑制さ
れ絶縁特性の向上が図られている。また、酸化物バッフ
ァ層3は酸化物単結晶基板2と格子整合してエピタキシ
ャル形成されており、さらにその上に形成される誘電体
薄膜5の成膜に際しても基板2との良好な格子整合性が
活かされ、誘電体薄膜5がエピタキシャル成長される。
ンズ型誘電体薄膜を用いた薄膜キャパシタにつき説明す
る。まず、薄膜キャパシタ1の断面図を図1に示す。図
中の2は導電性を付与された酸化物単結晶基板、4は酸
化物バッファ層、5はタングステンブロンズ型誘電体薄
膜、6は上部電極をそれぞれ示しており、導電性領域
3、誘電体薄膜5、上部電極6によってMIM構造の薄
膜キャパシタを構成している。酸化物バッファ層4は
(誘電体薄膜5と異なり)p型の導電構造を有してお
り、p−n接合の整流特性によって導電性を有する酸化
物単結晶基板3と誘電体薄膜5とのリーク電流が抑制さ
れ絶縁特性の向上が図られている。また、酸化物バッフ
ァ層3は酸化物単結晶基板2と格子整合してエピタキシ
ャル形成されており、さらにその上に形成される誘電体
薄膜5の成膜に際しても基板2との良好な格子整合性が
活かされ、誘電体薄膜5がエピタキシャル成長される。
【0014】次に、本実施例の薄膜キャパシタ1のより
詳細な構造および製造方法について説明する。まず、面
方位(100)のSrTiO3単結晶基板2を準備し、
該基板上にレーザアブレーション法によってp型の導電
機構を有するSrRuO3薄膜4を200nmの膜厚に
成膜する。成膜に際しては、基板温度を700℃以上の
高温に保持しつつ酸化雰囲気中で成膜を行うことによ
り、p型の導電性を有するエピタキシャルSrRuO3
薄膜を形成することができる。このSrRuO3薄膜を
XRD(X線回折)およびRHEED(反射高速電子線
回折)により分析することにより、配向は基板の法線方
向に(001)面が配列し、かつc面内に面内配向した
3軸配向膜であることが確認できた。
詳細な構造および製造方法について説明する。まず、面
方位(100)のSrTiO3単結晶基板2を準備し、
該基板上にレーザアブレーション法によってp型の導電
機構を有するSrRuO3薄膜4を200nmの膜厚に
成膜する。成膜に際しては、基板温度を700℃以上の
高温に保持しつつ酸化雰囲気中で成膜を行うことによ
り、p型の導電性を有するエピタキシャルSrRuO3
薄膜を形成することができる。このSrRuO3薄膜を
XRD(X線回折)およびRHEED(反射高速電子線
回折)により分析することにより、配向は基板の法線方
向に(001)面が配列し、かつc面内に面内配向した
3軸配向膜であることが確認できた。
【0015】ついで、SrRuO3薄膜4上に(S
r0.5,Ba0.5)Nb2O6薄膜5を、同様にレーザアブ
レーション法によって基板温度を700℃以上の高温に
保持しつつ、250nmの膜厚に成膜する。この(Sr
0.5,Ba0.5)Nb2O6薄膜5は、成膜技術の限界から
その膜中に酸素欠陥が生じるため、n型の導電機構を有
することになる。上述と同様の分析手法により、配向は
基板の法線方向に(001)面が配列した3軸配向膜で
あることが確認できた。
r0.5,Ba0.5)Nb2O6薄膜5を、同様にレーザアブ
レーション法によって基板温度を700℃以上の高温に
保持しつつ、250nmの膜厚に成膜する。この(Sr
0.5,Ba0.5)Nb2O6薄膜5は、成膜技術の限界から
その膜中に酸素欠陥が生じるため、n型の導電機構を有
することになる。上述と同様の分析手法により、配向は
基板の法線方向に(001)面が配列した3軸配向膜で
あることが確認できた。
【0016】さらに、(Sr0.5,Ba0.5)Nb2O6薄
膜5上に例えばスパッタリング法等で上部電極6として
Agを成膜することにより、SrTiO3単結晶基板2
上に形成された導電性領域3、(Sr0.5,Ba0.5)N
b2O6薄膜5、上部電極6からなるMIM構造の薄膜キ
ャパシタ1が作製される。なお、レーザアブレーション
によるSrRuO3薄膜および(Sr0.5,Ba0.5)N
b2O6薄膜には、それぞれターゲットとしてSrRuO
3および(Sr0.5,Ba0.5)Nb2O6の焼結体を用い
た。
膜5上に例えばスパッタリング法等で上部電極6として
Agを成膜することにより、SrTiO3単結晶基板2
上に形成された導電性領域3、(Sr0.5,Ba0.5)N
b2O6薄膜5、上部電極6からなるMIM構造の薄膜キ
ャパシタ1が作製される。なお、レーザアブレーション
によるSrRuO3薄膜および(Sr0.5,Ba0.5)N
b2O6薄膜には、それぞれターゲットとしてSrRuO
3および(Sr0.5,Ba0.5)Nb2O6の焼結体を用い
た。
【0017】ここで、SrTiO3単結晶基板2に形成
された導電性領域3を下部電極として(Sr0.5,Ba
0.5)Nb2O6薄膜5のI−V特性を測定したところ、
誘電体薄膜5はDCバイアスに対して極性依存性を有し
ておらず、絶縁特性も向上することが確認できた。さら
に、P−Eヒステリシスを測定したところ分極を飽和さ
せることができ、ヒステリシス曲線の対称性を向上させ
ることができた。
された導電性領域3を下部電極として(Sr0.5,Ba
0.5)Nb2O6薄膜5のI−V特性を測定したところ、
誘電体薄膜5はDCバイアスに対して極性依存性を有し
ておらず、絶縁特性も向上することが確認できた。さら
に、P−Eヒステリシスを測定したところ分極を飽和さ
せることができ、ヒステリシス曲線の対称性を向上させ
ることができた。
【0018】上述の構造の薄膜キャパシタ1において
は、p型の導電機構を有するSrRuO3薄膜(酸化物
バッファ層)4と、(成膜中の酸素欠陥によって生じ
た)n型の導電機構を有する(Sr0.5,Ba0.5)Nb
2O6薄膜5との界面にp−n接合が存在するために、整
流作用によりSrRuO3薄膜側から(Sr0.5,Ba
0.5)Nb2O6薄膜側に電子は流れにくくなり、リーク
電流を抑制することができる。その結果、SrTiO3
単結晶基板上に直接(Sr0.5,Ba0.5)Nb2O6薄膜
を成膜した場合に見られたようなI−V特性の非対称性
は解消され、分極を飽和させることができる。しかも、
バッファ層となるSrRuO3は(Sr0.5,Ba0.5)
Nb2O6と同じ酸化物材料からなり互いに近似した結晶
構造を有しているので、Pt等の金属薄膜で下部電極を
形成した場合のようにタングステンブロンズ型誘電体薄
膜の結晶性が損なわれることがなく、容易に(S
r0.5,Ba0.5)Nb2O6のエピタキシャル膜(3軸配
向膜)を得ることができる。
は、p型の導電機構を有するSrRuO3薄膜(酸化物
バッファ層)4と、(成膜中の酸素欠陥によって生じ
た)n型の導電機構を有する(Sr0.5,Ba0.5)Nb
2O6薄膜5との界面にp−n接合が存在するために、整
流作用によりSrRuO3薄膜側から(Sr0.5,Ba
0.5)Nb2O6薄膜側に電子は流れにくくなり、リーク
電流を抑制することができる。その結果、SrTiO3
単結晶基板上に直接(Sr0.5,Ba0.5)Nb2O6薄膜
を成膜した場合に見られたようなI−V特性の非対称性
は解消され、分極を飽和させることができる。しかも、
バッファ層となるSrRuO3は(Sr0.5,Ba0.5)
Nb2O6と同じ酸化物材料からなり互いに近似した結晶
構造を有しているので、Pt等の金属薄膜で下部電極を
形成した場合のようにタングステンブロンズ型誘電体薄
膜の結晶性が損なわれることがなく、容易に(S
r0.5,Ba0.5)Nb2O6のエピタキシャル膜(3軸配
向膜)を得ることができる。
【0019】上述の実施例に加えて、本発明の薄膜キャ
パシタではさらに以下の図2に示す構成を採用すること
も可能である。図2は、異なる実施例の薄膜キャパシタ
11を示す断面図であって、図中の12は酸化物単結晶
基板、14は酸化物バッファ層、15はタングステンブ
ロンズ型誘電体薄膜、16は上部電極をそれぞれ示して
おり、酸化物バッファ層14、誘電体薄膜15、上部電
極16によってMIM構造の薄膜キャパシタを構成して
いる。この実施例の薄膜キャパシタ11は、酸化物単結
晶基板12の表面に導電性領域が形成されておらず、p
型の導電機構を有する酸化物バッファ層14がキャパシ
タの下部電極を兼ねている構成となっている点が特徴で
ある。その他の点は前述の薄膜キャパシタ1と変わると
ころはないので、その説明を省略する。
パシタではさらに以下の図2に示す構成を採用すること
も可能である。図2は、異なる実施例の薄膜キャパシタ
11を示す断面図であって、図中の12は酸化物単結晶
基板、14は酸化物バッファ層、15はタングステンブ
ロンズ型誘電体薄膜、16は上部電極をそれぞれ示して
おり、酸化物バッファ層14、誘電体薄膜15、上部電
極16によってMIM構造の薄膜キャパシタを構成して
いる。この実施例の薄膜キャパシタ11は、酸化物単結
晶基板12の表面に導電性領域が形成されておらず、p
型の導電機構を有する酸化物バッファ層14がキャパシ
タの下部電極を兼ねている構成となっている点が特徴で
ある。その他の点は前述の薄膜キャパシタ1と変わると
ころはないので、その説明を省略する。
【0020】この構成の薄膜キャパシタ11にあって
は、酸化物バッファ層14がキャパシタの下部電極を兼
ねているので、酸化物単結晶基板12上に下部電極とし
て用いる導電性領域を形成する必要がなく、製造工程を
簡略化することができる。この構成の薄膜キャパシタ1
1について、酸化物バッファ層14を下部電極としてタ
ングステンブロンズ型誘電体薄膜15のI−V特性を測
定したところ、薄膜キャパシタ1と同様、DCバイアス
に対して極性依存性を有しておらず絶縁特性も向上する
ことが確認できた。さらに、P−Eヒステリシスを測定
したところ分極を飽和させることができ、対称なヒステ
リシス曲線を得ることができた(薄膜キャパシタ11で
使用した材料、成膜条件等は、導電性領域部分を除いて
は薄膜キャパシタ1と全く同一の条件である)。
は、酸化物バッファ層14がキャパシタの下部電極を兼
ねているので、酸化物単結晶基板12上に下部電極とし
て用いる導電性領域を形成する必要がなく、製造工程を
簡略化することができる。この構成の薄膜キャパシタ1
1について、酸化物バッファ層14を下部電極としてタ
ングステンブロンズ型誘電体薄膜15のI−V特性を測
定したところ、薄膜キャパシタ1と同様、DCバイアス
に対して極性依存性を有しておらず絶縁特性も向上する
ことが確認できた。さらに、P−Eヒステリシスを測定
したところ分極を飽和させることができ、対称なヒステ
リシス曲線を得ることができた(薄膜キャパシタ11で
使用した材料、成膜条件等は、導電性領域部分を除いて
は薄膜キャパシタ1と全く同一の条件である)。
【0021】なお、本実施例においては酸化物単結晶基
板としてSrTiO3基板を用いたが、この他にも化学
式ABO3(Aはアルカリ土類金属またはアルカリ金属
のうちから選ばれた少なくとも1種の元素を含む、また
BはTi、Nb、Taのうちのすくなくとも1種を含
む)で表される化合物からなる基板、より具体的にはL
iTaO3、LiNbO3、BaTiO3、Sr(Nbx,
Ti1-x)O3(ただし0≦x≦2)等の各基板を用いる
ことができる。
板としてSrTiO3基板を用いたが、この他にも化学
式ABO3(Aはアルカリ土類金属またはアルカリ金属
のうちから選ばれた少なくとも1種の元素を含む、また
BはTi、Nb、Taのうちのすくなくとも1種を含
む)で表される化合物からなる基板、より具体的にはL
iTaO3、LiNbO3、BaTiO3、Sr(Nbx,
Ti1-x)O3(ただし0≦x≦2)等の各基板を用いる
ことができる。
【0022】また、酸化物バッファ層としてはSrRu
O3の他に、化学式ABO3(Aはアルカリ土類金属、希
土類金属のうちから選ばれた少なくとも1種の元素を含
む、またBはFe、Co、Ni、Ru、Ir、Os、R
hのうちの少なくとも1種を含む)で表されるp型の導
電機構を有する各種のエピタキシャル導電性酸化物を用
いることができる。
O3の他に、化学式ABO3(Aはアルカリ土類金属、希
土類金属のうちから選ばれた少なくとも1種の元素を含
む、またBはFe、Co、Ni、Ru、Ir、Os、R
hのうちの少なくとも1種を含む)で表されるp型の導
電機構を有する各種のエピタキシャル導電性酸化物を用
いることができる。
【0023】また、酸化物バッファ層上に形成するタン
グステンブロンズ型誘電体薄膜としては、(Sr0.5,
Ba0.5)Nb2O6の他に、化学式(A12xA21-x)B
2O6(A1はアルカリ金属のうちの少なくとも1種の元
素を含む、A2はアルカリ土類金属およびPbのうちの
少なくとも1種の元素を含む、BはNb、Taの一方あ
るいは両方を含む、ただし0≦x≦1)で表されるn型
の導電機構を有するタングステンブロンズ型誘電体、よ
り具体的には(Srx,Ba1-x)Nb2O6(ただし、
0.25≦x≦0.75)、(Pbx,Ba1-x)Nb2
O6(ただし、0.25≦x≦0.75)、(Kz,Na
1-z)2y(Srx,Ba1-x)1-yNb2O6(ただし、0.
25≦x≦0.75、0≦y≦0.4、0≦z≦1)、
(Kz,Na1-z)2y(Pbx,Ba1-x)1-yNb2O
6(ただし、0.25≦x≦0.75、0≦y≦0.
4、0≦z≦1)等の各誘電体を用いることができる。
グステンブロンズ型誘電体薄膜としては、(Sr0.5,
Ba0.5)Nb2O6の他に、化学式(A12xA21-x)B
2O6(A1はアルカリ金属のうちの少なくとも1種の元
素を含む、A2はアルカリ土類金属およびPbのうちの
少なくとも1種の元素を含む、BはNb、Taの一方あ
るいは両方を含む、ただし0≦x≦1)で表されるn型
の導電機構を有するタングステンブロンズ型誘電体、よ
り具体的には(Srx,Ba1-x)Nb2O6(ただし、
0.25≦x≦0.75)、(Pbx,Ba1-x)Nb2
O6(ただし、0.25≦x≦0.75)、(Kz,Na
1-z)2y(Srx,Ba1-x)1-yNb2O6(ただし、0.
25≦x≦0.75、0≦y≦0.4、0≦z≦1)、
(Kz,Na1-z)2y(Pbx,Ba1-x)1-yNb2O
6(ただし、0.25≦x≦0.75、0≦y≦0.
4、0≦z≦1)等の各誘電体を用いることができる。
【0024】
【発明の効果】上述の説明からも明らかなように、本発
明によれば酸化物単結晶基板とタングステンブロンズ誘
電体薄膜との間にp型の導電機構を有する酸化物バッフ
ァ層を介在させることにより、キャパシタ21に印加さ
れるDC負荷の極性に左右されることなく、良好な絶縁
特性を有する薄膜キャパシタを実現できる。
明によれば酸化物単結晶基板とタングステンブロンズ誘
電体薄膜との間にp型の導電機構を有する酸化物バッフ
ァ層を介在させることにより、キャパシタ21に印加さ
れるDC負荷の極性に左右されることなく、良好な絶縁
特性を有する薄膜キャパシタを実現できる。
【図1】 本発明の実施例の薄膜キャパシタを示す断面
図である。
図である。
【図2】 本発明の他の実施例の薄膜キャパシタを示す
断面図である。
断面図である。
【図3】 従来例の薄膜キャパシタを示す断面図であ
る。
る。
1 ・・・ 薄膜キャパシタ 2 ・・・ 下地基板(導電性を付与された酸化物単結
晶基板) 4 ・・・ 酸化物バッファ層 5 ・・・ タングステンブロンズ型誘電体薄膜 6 ・・・ 上部電極
晶基板) 4 ・・・ 酸化物バッファ層 5 ・・・ タングステンブロンズ型誘電体薄膜 6 ・・・ 上部電極
Claims (6)
- 【請求項1】 酸化物単結晶基板と、酸化物単結晶基板
上に形成されるn型の導電機構を有するタングステンブ
ロンズ型誘電体薄膜と、タングステンブロンズ型誘電体
薄膜上に形成される上部電極と、を有してなる薄膜キャ
パシタであって、 酸化物単結晶基板とタングステンブロンズ誘電体薄膜と
の間に、さらにp型の導電機構を有する酸化物バッファ
層を介在して設けたことを特徴とする薄膜キャパシタ。 - 【請求項2】 表面に導電性領域を有する酸化物単結晶
基板と、酸化物単結晶基板の導電性領域上に形成される
n型の導電機構を有するタングステンブロンズ型誘電体
薄膜と、タングステンブロンズ型誘電体薄膜上に形成さ
れる上部電極と、を有してなる薄膜キャパシタであっ
て、 酸化物単結晶基板とタングステンブロンズ誘電体薄膜と
の間に、さらにp型の導電機構を有する酸化物バッファ
層を介在して設けたことを特徴とする薄膜キャパシタ。 - 【請求項3】 前記酸化物バッファ層を、薄膜キャパシ
タの下部電極として用いたことを特徴とする請求項1ま
たは請求項2に記載の薄膜キャパシタ。 - 【請求項4】 酸化物単結晶基板上にp型の導電機構を
有する酸化物バッファ層を形成する工程と、酸化物バッ
ファ層上にn型の導電性領域を有するタングステンブロ
ンズ型誘電体薄膜を形成する工程と、タングステンブロ
ンズ型誘電体薄膜上に上部電極を形成する工程と、を有
してなることを特徴とする薄膜キャパシタの製造方法。 - 【請求項5】 表面に導電性領域を有する酸化物単結晶
基板の導電性領域上にp型の導電機構を有する酸化物バ
ッファ層を形成する工程と、酸化物バッファ層上にn型
の導電性領域を有するタングステンブロンズ型誘電体薄
膜を形成する工程と、タングステンブロンズ型誘電体薄
膜上に上部電極を形成する工程と、を有してなることを
特徴とする薄膜キャパシタの製造方法。 - 【請求項6】 前記酸化物バッファ層が、化学式ABO
3(Aはアルカリ土類金属、希土類金属のうちから選ば
れた少なくとも1種の元素を含む、またBはFe、C
o、Ni、Ru、Ir、Os、Rhのうちの少なくとも
1種を含む)で表されるp型の導電機構を有するエピタ
キシャル導電性酸化物であることを特徴とする請求項1
ないし請求項5のいずれかに記載の薄膜キャパシタ、ま
たはその製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11122511A JP2000315624A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 薄膜キャパシタ、およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11122511A JP2000315624A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 薄膜キャパシタ、およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000315624A true JP2000315624A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14837671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11122511A Pending JP2000315624A (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 薄膜キャパシタ、およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000315624A (ja) |
-
1999
- 1999-04-28 JP JP11122511A patent/JP2000315624A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3373525B2 (ja) | シリコン上に集積された多層強誘電体セルおよびペロブスカイト電子へテロ構造 | |
Eom et al. | Fabrication and properties of epitaxial ferroelectric heterostructures with (SrRuO3) isotropic metallic oxide electrodes | |
JP2923361B2 (ja) | 二酸化硅素上に成長するc軸ペロブスカイト薄膜 | |
US20090152607A1 (en) | Ferroelectric stacked-layer structure, field effect transistor, and ferroelectric capacitor and fabrication methods thereof | |
JPH08306231A (ja) | 強誘電体薄膜被覆基板及びその製造方法及び強誘電体薄膜被覆基板によって構成された不揮発性メモリ | |
JPH1050960A (ja) | 強誘電体キャパシタ及び強誘電体メモリ装置と、これらの製造方法 | |
JPH10270654A (ja) | 半導体記憶装置 | |
US20010015448A1 (en) | Ferroelectric capacitor and semiconductor device | |
US20100182730A1 (en) | Ferroelectric varactor with improved tuning range | |
US6307225B1 (en) | Insulating material, substrate covered with an insulating film, method of producing the same, and thin-film device | |
JP3435633B2 (ja) | 薄膜積層体、薄膜キャパシタ、およびその製造方法 | |
KR20090013657A (ko) | Ge기반 금속-절연체 전이(MIT) 박막, 그 MIT박막을 포함하는 MIT 소자 및 그 MIT 소자 제조방법 | |
JP3994468B2 (ja) | 酸化物積層構造およびその製造方法ならびに強誘電体不揮発性メモリ | |
JPH10173140A (ja) | 強誘電体キャパシタの製造方法及び強誘電体メモリ装置の製造方法 | |
Kawakubo et al. | Novel ferroelectric epitaxial (Ba, Sr) TiO/sub 3/capacitor for deep sub-micron memory applications | |
US7883906B2 (en) | Integration of capacitive elements in the form of perovskite ceramic | |
Joseph et al. | Ferroelectric behavior of epitaxial Bi 2 VO 5.5 thin films on Si (100) formed by pulsed-laser deposition | |
JP3229911B2 (ja) | 強誘電体記憶素子 | |
JPH11103024A (ja) | 強誘電体素子および半導体装置 | |
JP2000315624A (ja) | 薄膜キャパシタ、およびその製造方法 | |
JPH08195328A (ja) | 高誘電体膜キャパシタ及びその製造方法 | |
JP2003060170A (ja) | 酸化物半導体を用いた強誘電体メモリ素子 | |
JP2001220296A (ja) | 誘電体薄膜及びその電子部品 | |
JP3347010B2 (ja) | 薄膜誘電体素子 | |
JP2001035749A (ja) | 誘電体薄膜素子、薄膜キャパシタ、およびそれらの製造方法 |