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
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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
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