JP2001511600A - 層状超格子材料を製造し、かつ酸素に曝さずに層状超格子材料を含む電子装置を作製するための工程 - Google Patents
層状超格子材料を製造し、かつ酸素に曝さずに層状超格子材料を含む電子装置を作製するための工程Info
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Abstract
(57)【要約】
金属を含む液体前駆体が第1の電極(28、58)に塗布され(87)、空気中で160℃である第1の温度で、次いで260℃である第2の温度で乾燥され(88、89)、酸素中で300℃の温度でRTP焼成され(90)、窒素中で650℃の温度でRTP焼成され(91)、窒素中で800℃の温度でアニールされ(93)、ストロンチウムビスマスタンタル酸塩層状超格子材料(30、60)を形成する。第2の電極(32、77)が積層され、次いで装置がパターニングされ(95)、キャパシタ(16、72)を形成し、第2のアニール(96)が窒素中で800℃の温度で行われる。あるいは、第2のアニールは、600℃またはそれ未満の温度で酸素中で行われてもよい。このように、層状超格子材料の電子的に高質の薄膜(30、60)が、高温酸素アニール無しで製造される。
Description
【0001】 (発明の属する技術分野) 本発明は、概して、層状超格子材料およびABO3タイプ金属酸化物の製造に 関し、より詳細には、高温で酸素に曝すことなく高分極率低疲労の強誘電性集積
回路装置および低漏れ電流高誘電率集積回路装置を提供する製造工程に関する。
回路装置および低漏れ電流高誘電率集積回路装置を提供する製造工程に関する。
【0002】 (問題点の記載) 強誘電性材料の分極特性を利用するメモリが製造され得るならば、そのような
メモリは非揮発性で高密度であり、多くの他の利点を有することが30年以上の
間公知であった。例えば、William D. Millerらに発行された
米国特許第5,046,043号を参照。DRAMなどの従来のメモリの二酸化
シリコンを高誘電率材料に置き換えると、より大幅に密度の高いメモリが得られ
得ることも公知である。例えば、NEC Corporationの欧州特許出
願第0 415 751 A1を参照。従って、適した強誘電特性および適した
高誘電率特性を有する材料を得るために、多大な研究が長年の間行われてきた。
しかし、近年まで、適当に高い誘電率を有する実用的な強誘電性メモリまたは誘
電性メモリを製造するために適するようにした強誘電特性または高誘電特性を有
する材料を誰も見出し得ていない。適当に高い分極率を有する全ての強誘電物質
は疲労し、適当に高い誘電率を有する多くの誘電体は、過度の漏れ電流を有した
。
メモリは非揮発性で高密度であり、多くの他の利点を有することが30年以上の
間公知であった。例えば、William D. Millerらに発行された
米国特許第5,046,043号を参照。DRAMなどの従来のメモリの二酸化
シリコンを高誘電率材料に置き換えると、より大幅に密度の高いメモリが得られ
得ることも公知である。例えば、NEC Corporationの欧州特許出
願第0 415 751 A1を参照。従って、適した強誘電特性および適した
高誘電率特性を有する材料を得るために、多大な研究が長年の間行われてきた。
しかし、近年まで、適当に高い誘電率を有する実用的な強誘電性メモリまたは誘
電性メモリを製造するために適するようにした強誘電特性または高誘電特性を有
する材料を誰も見出し得ていない。適当に高い分極率を有する全ての強誘電物質
は疲労し、適当に高い誘電率を有する多くの誘電体は、過度の漏れ電流を有した
。
【0003】 1996年5月21日発行の米国特許第5,519,234号は、ストロンチ
ウムビスマスタンタル酸塩(strontium bismuth tanta
late)などの層状超格子材料が、従来の最良の材料と比較すると強誘電用途
において優れた特性を有し、高誘電率および低漏れ電流を有することを開示して
いる。1995年7月18日発行の米国特許第5,434,102号および19
95年11月21日発行の米国特許第5,468,684号は、これらの材料を
実用的な集積回路に組み込むための工程を記載している。1996年4月16日
発行の米国特許第5,508,226号は、約700℃のより低温のアニールが
用いられる、層状超格子材料を製造するための工程を開示している。
ウムビスマスタンタル酸塩(strontium bismuth tanta
late)などの層状超格子材料が、従来の最良の材料と比較すると強誘電用途
において優れた特性を有し、高誘電率および低漏れ電流を有することを開示して
いる。1995年7月18日発行の米国特許第5,434,102号および19
95年11月21日発行の米国特許第5,468,684号は、これらの材料を
実用的な集積回路に組み込むための工程を記載している。1996年4月16日
発行の米国特許第5,508,226号は、約700℃のより低温のアニールが
用いられる、層状超格子材料を製造するための工程を開示している。
【0004】 上記の特許および他の全ての従来技術に記載されている層状超格子材料を製造
するための工程は、全て高温酸素アニール、すなわち酸素中の600℃よりも高
い温度でのアニールを含む。層状超格子材料の製造に関する全ての従来技術によ
ると、酸素中での高温アニールは、高分極率および集積回路中でこれらの材料を
用いるために必要な他の電子特性を生成するために必要とされる。例えば、米国
特許第5,508,226号を参照。従来技術によると、これは、これらの特許
において利用されている層状超格子材料は全て複合酸化物であり、酸素空孔欠陥
(oxygen vacancy defects)が製造工程で生成されない
ことを確実にするために酸素が必要とされるためである。
するための工程は、全て高温酸素アニール、すなわち酸素中の600℃よりも高
い温度でのアニールを含む。層状超格子材料の製造に関する全ての従来技術によ
ると、酸素中での高温アニールは、高分極率および集積回路中でこれらの材料を
用いるために必要な他の電子特性を生成するために必要とされる。例えば、米国
特許第5,508,226号を参照。従来技術によると、これは、これらの特許
において利用されている層状超格子材料は全て複合酸化物であり、酸素空孔欠陥
(oxygen vacancy defects)が製造工程で生成されない
ことを確実にするために酸素が必要とされるためである。
【0005】 酸素中での高温アニールを用いる製造工程によって、集積回路で用いるために
優れた電気特性を有する層状超格子材料が生成されるが、これらの製造工程は、
多くの従来の集積回路材料に著しい有害作用も及ぼす。例えば、集積回路中で導
体として一般的に用いられているポリシリコンおよびチタニウムなどの材料はそ
のようなアニール中に酸化し、絶縁体になる。これによって望ましくない領域に
薄いキャパシタが生成される。また、高温で酸素へ曝すことによって、半導体シ
リコンなどの、集積回路中で用いられる多くの材料に欠陥が生じ得る。
優れた電気特性を有する層状超格子材料が生成されるが、これらの製造工程は、
多くの従来の集積回路材料に著しい有害作用も及ぼす。例えば、集積回路中で導
体として一般的に用いられているポリシリコンおよびチタニウムなどの材料はそ
のようなアニール中に酸化し、絶縁体になる。これによって望ましくない領域に
薄いキャパシタが生成される。また、高温で酸素へ曝すことによって、半導体シ
リコンなどの、集積回路中で用いられる多くの材料に欠陥が生じ得る。
【0006】 従来技術は、層状超格子材料をトランジスタおよび他の敏感な(sensit
ive)従来の集積回路構成要素から隔離する装置設計によって、高温酸素アニ
ールのこれらの破壊的な影響を回避しようと試みている。例えば、1995年1
1月21日発行の米国特許第5,468,684号は、層状超格子材料キャパシ
タを、トランジスタから十分に上方に離れた厚い保護コーティング上に配置して
いる。しかし、この結果、他の方法によるよりも密度が低い集積回路となる。他
の従来技術は、敏感な集積回路構成要素への損害を回避しようと試みるために障
壁層を用いているが、障壁層もまた高温酸素アニールによる損害を受けやすい。
従って、高温酸素アニールを用いずに高質の電子装置を生成する層状超格子材料
製造工程を有することが非常に望ましい。
ive)従来の集積回路構成要素から隔離する装置設計によって、高温酸素アニ
ールのこれらの破壊的な影響を回避しようと試みている。例えば、1995年1
1月21日発行の米国特許第5,468,684号は、層状超格子材料キャパシ
タを、トランジスタから十分に上方に離れた厚い保護コーティング上に配置して
いる。しかし、この結果、他の方法によるよりも密度が低い集積回路となる。他
の従来技術は、敏感な集積回路構成要素への損害を回避しようと試みるために障
壁層を用いているが、障壁層もまた高温酸素アニールによる損害を受けやすい。
従って、高温酸素アニールを用いずに高質の電子装置を生成する層状超格子材料
製造工程を有することが非常に望ましい。
【0007】 (課題を解決するための手段) 本発明は、集積回路中で用いるための層状超格子材料およびABO3タイプ金 属酸化物の薄膜を製造するための工程を提供し、この工程は集積回路を600℃
またはそれ未満、および好ましくは500℃またはそれ未満のみの温度で酸素に
曝し、同時に、これらの材料を利用する高質の集積回路装置を提供する。
またはそれ未満、および好ましくは500℃またはそれ未満のみの温度で酸素に
曝し、同時に、これらの材料を利用する高質の集積回路装置を提供する。
【0008】 本発明は、層状超格子化合物およびABO3タイプ金属酸化物化合物からなる グループから選択される材料を製造する方法を提供し、上記方法は、基板と、前
駆体を加熱すると材料の一つを自発的に形成するために有効な量の金属部分を含
む前駆体とを提供することと、前駆体を基板に塗布し、前駆体膜を形成すること
と、600℃と900℃の間の温度で無酸素雰囲気中で前駆体膜を加熱し、基板
上に金属酸化物の固体薄膜を形成することとを包含する。好ましくは、加熱工程
は、500℃と850℃との間の温度で前駆体を急速加熱処理することを含む。
好ましくは、雰囲気は窒素を含み、急速加熱処理温度は約650℃であり、急速
加熱処理は約30秒間行われる。好ましくは、加熱工程は、約700℃と900
℃との間での不活性雰囲気中のアニーリングを含む。好ましくは、アニーリング
工程は、約800℃の温度での窒素雰囲気中での約30分間のアニーリングを含
む。好ましくは、基板は第1の電極を含み、上記方法は、アニーリング工程の後
に金属酸化物の上に第2の電極を形成してキャパシタを形成する工程と、無酸素
雰囲気中で300℃と900℃との間の温度で第2のアニールを続いて行う工程
をさらに包含する。好ましくは、第2のアニール温度は約800℃であり、窒素
雰囲気中である。あるいは、第2のアニールは酸素中で600℃で行われる。好
ましくは、金属酸化物は、層状超格子材料を含み、最も好ましくは、ストロンチ
ウムビスマスタンタル酸塩を含む。好ましくは、上記方法は、200℃から50
0℃までの温度で酸素を含む雰囲気中で前駆体膜を急速加熱処理する工程をさら
に含む。好ましくは、上記方法は、140℃と320℃の間の温度で空気中で前
駆体膜を乾燥させる工程も含む。好ましくは、上記材料は、集積回路メモリの一
部を形成する。好ましくは、上記メモリは、DRAMおよび強誘電性FETから
なるグループから選択されるメモリである。
駆体を加熱すると材料の一つを自発的に形成するために有効な量の金属部分を含
む前駆体とを提供することと、前駆体を基板に塗布し、前駆体膜を形成すること
と、600℃と900℃の間の温度で無酸素雰囲気中で前駆体膜を加熱し、基板
上に金属酸化物の固体薄膜を形成することとを包含する。好ましくは、加熱工程
は、500℃と850℃との間の温度で前駆体を急速加熱処理することを含む。
好ましくは、雰囲気は窒素を含み、急速加熱処理温度は約650℃であり、急速
加熱処理は約30秒間行われる。好ましくは、加熱工程は、約700℃と900
℃との間での不活性雰囲気中のアニーリングを含む。好ましくは、アニーリング
工程は、約800℃の温度での窒素雰囲気中での約30分間のアニーリングを含
む。好ましくは、基板は第1の電極を含み、上記方法は、アニーリング工程の後
に金属酸化物の上に第2の電極を形成してキャパシタを形成する工程と、無酸素
雰囲気中で300℃と900℃との間の温度で第2のアニールを続いて行う工程
をさらに包含する。好ましくは、第2のアニール温度は約800℃であり、窒素
雰囲気中である。あるいは、第2のアニールは酸素中で600℃で行われる。好
ましくは、金属酸化物は、層状超格子材料を含み、最も好ましくは、ストロンチ
ウムビスマスタンタル酸塩を含む。好ましくは、上記方法は、200℃から50
0℃までの温度で酸素を含む雰囲気中で前駆体膜を急速加熱処理する工程をさら
に含む。好ましくは、上記方法は、140℃と320℃の間の温度で空気中で前
駆体膜を乾燥させる工程も含む。好ましくは、上記材料は、集積回路メモリの一
部を形成する。好ましくは、上記メモリは、DRAMおよび強誘電性FETから
なるグループから選択されるメモリである。
【0009】 別の局面において、本発明は、層状超格子化合物およびABO3タイプ金属酸 化物化合物からなるグループから選択される材料を製造する方法を提供し、上記
方法は、基板と、前駆体を加熱すると材料の一つを自発的に形成するために有効
な量の金属部分を含む前駆体とを提供することと、前駆体を基板に塗布すること
と、前駆体膜を乾燥し固体薄膜を形成することと、600℃またはそれより高い
温度である間に固体薄膜を酸素に曝さずに基板上の固体薄膜を加熱し、基板上に
材料を形成することとを包含する。好ましくは、加熱工程は、500℃と850
℃との間の温度で固体薄膜を急速加熱処理することを含む。好ましくは、加熱工
程は、700℃から900℃までの温度で固体薄膜をアニーリングすることも含
む。好ましくは、基板は第1の電極を含み、上記方法は、アニーリング工程の後
に材料の上に第2の電極を形成してキャパシタを形成する工程と、300℃と9
00℃との間の温度で無酸素雰囲気中で第2のアニールを続いて行う工程とをさ
らに包含する。好ましくは、上記材料は、集積回路メモリの一部を形成する。好
ましくは、上記メモリは、DRAMおよび強誘電性FETからなるグループから
選択されるメモリである。
方法は、基板と、前駆体を加熱すると材料の一つを自発的に形成するために有効
な量の金属部分を含む前駆体とを提供することと、前駆体を基板に塗布すること
と、前駆体膜を乾燥し固体薄膜を形成することと、600℃またはそれより高い
温度である間に固体薄膜を酸素に曝さずに基板上の固体薄膜を加熱し、基板上に
材料を形成することとを包含する。好ましくは、加熱工程は、500℃と850
℃との間の温度で固体薄膜を急速加熱処理することを含む。好ましくは、加熱工
程は、700℃から900℃までの温度で固体薄膜をアニーリングすることも含
む。好ましくは、基板は第1の電極を含み、上記方法は、アニーリング工程の後
に材料の上に第2の電極を形成してキャパシタを形成する工程と、300℃と9
00℃との間の温度で無酸素雰囲気中で第2のアニールを続いて行う工程とをさ
らに包含する。好ましくは、上記材料は、集積回路メモリの一部を形成する。好
ましくは、上記メモリは、DRAMおよび強誘電性FETからなるグループから
選択されるメモリである。
【0010】 上記の好ましい方法は、材料を含む集積回路を600℃またはそれ未満のみの
温度で酸素に曝すが、結果として優れた電子特性を有する層状超格子材料が得ら
れる。例えば、従来のDRAMメモリの動作の1ボルトから5ボルト範囲にわた
って20マイクロクーロン毎平方センチメートルの分極率2Prおよび10-8ア
ンぺア毎平方センチメートル(centimeter squared)未満の
漏れ電流を有する強誘電性層状超格子材料が製造される。重要なことには、いず
れもの従来技術のSrBi2Ta2O9キャパシタよりも高い分極率を有するSr Bi2Ta2O9キャパシタが、この無酸素高温アニール工程を用いて製造される 。本発明の多くの他の特徴、目的および利点が、添付の図面と関連して読めば以
下の記載から明らかになる。
温度で酸素に曝すが、結果として優れた電子特性を有する層状超格子材料が得ら
れる。例えば、従来のDRAMメモリの動作の1ボルトから5ボルト範囲にわた
って20マイクロクーロン毎平方センチメートルの分極率2Prおよび10-8ア
ンぺア毎平方センチメートル(centimeter squared)未満の
漏れ電流を有する強誘電性層状超格子材料が製造される。重要なことには、いず
れもの従来技術のSrBi2Ta2O9キャパシタよりも高い分極率を有するSr Bi2Ta2O9キャパシタが、この無酸素高温アニール工程を用いて製造される 。本発明の多くの他の特徴、目的および利点が、添付の図面と関連して読めば以
下の記載から明らかになる。
【0011】 (発明の実施の形態) 1.概要 図2および図3に注意を向けると、複数のキャパシタ12、14、16などを
含むウェハ10が示されている。図2は、本発明による工程によって製造された
薄膜キャパシタ12、14、16などが大幅に拡大されて示されているウェハ1
0の平面図である。 図3は、キャパシタ16を二分する線3−3に沿った図2の断面図の一部である
。図3を参照すると、ウェハ10は、基板22、絶縁層24、次の層である電極
28の二酸化シリコン24への接着を補助する薄接着層26、強誘電性/高誘電
率材料の層30、および別の電極32を含む。層24、26、28、30および
32が積層されると、ウェハは層28まで下方にエッチングされて個々のキャパ
シタ12、14、16などを形成し、これらのキャパシタは下方電極28によっ
て相互接続される。本発明は主に、強誘電性または高誘電率材料の層30、好ま
しくは、層状超格子材料であり、鉛ジルコニウムチタン酸塩(PZT)またはバ
リウムストロンチウムチタン酸塩(BST)などの強誘電性および/または誘電
性ABO3タイプ金属酸化物でもある材料を生成する方法を伴う。層状超格子化 合物とも称され得る層状超格子材料は、ストロンチウム、カルシウム、バリウム
、ビスマス、カドミウム、鉛、チタン、タンタル、ハフニウム、タングステン、
ニオブ、ジルコニウム、ビスマス、スカンジウム、イットリウム、ランタン、ア
ンチモン、クロムおよびタリウムなどの、層状超格子、すなわち、明確に異なる
副格子の交互層を含む結晶性格子を自発的に形成する金属の複合酸化物を含む。
層状超格子材料は一つの材料または一つの化学化合物であり、それによってこれ
らの材料をいくつかの異なる材料の交互層からなるヘテロ構造である複合(co
mpositional )超格子から区別することを示すために、語「材料」 または「化合物」は用語「層状超格子」との組み合わせで特に用いられる。概し
て、各層状超格子材料は、上記の金属の二つまたはそれ以上を含む。例えば、バ
リウム、ビスマスおよびニオブは、層状超格子材料バリウムビスマスニオブ酸塩
BaBi2Nb2O9を形成する。材料30は誘電体、強誘電体、またはそれら両 方であり得る。材料が誘電体である場合は、キャパシタ16は誘電性キャパシタ
であり、材料30が強誘電体である場合には、キャパシタ16は強誘電性キャパ
シタである。層状超格子材料は、より一般的には以下の式に要約され得る。
含むウェハ10が示されている。図2は、本発明による工程によって製造された
薄膜キャパシタ12、14、16などが大幅に拡大されて示されているウェハ1
0の平面図である。 図3は、キャパシタ16を二分する線3−3に沿った図2の断面図の一部である
。図3を参照すると、ウェハ10は、基板22、絶縁層24、次の層である電極
28の二酸化シリコン24への接着を補助する薄接着層26、強誘電性/高誘電
率材料の層30、および別の電極32を含む。層24、26、28、30および
32が積層されると、ウェハは層28まで下方にエッチングされて個々のキャパ
シタ12、14、16などを形成し、これらのキャパシタは下方電極28によっ
て相互接続される。本発明は主に、強誘電性または高誘電率材料の層30、好ま
しくは、層状超格子材料であり、鉛ジルコニウムチタン酸塩(PZT)またはバ
リウムストロンチウムチタン酸塩(BST)などの強誘電性および/または誘電
性ABO3タイプ金属酸化物でもある材料を生成する方法を伴う。層状超格子化 合物とも称され得る層状超格子材料は、ストロンチウム、カルシウム、バリウム
、ビスマス、カドミウム、鉛、チタン、タンタル、ハフニウム、タングステン、
ニオブ、ジルコニウム、ビスマス、スカンジウム、イットリウム、ランタン、ア
ンチモン、クロムおよびタリウムなどの、層状超格子、すなわち、明確に異なる
副格子の交互層を含む結晶性格子を自発的に形成する金属の複合酸化物を含む。
層状超格子材料は一つの材料または一つの化学化合物であり、それによってこれ
らの材料をいくつかの異なる材料の交互層からなるヘテロ構造である複合(co
mpositional )超格子から区別することを示すために、語「材料」 または「化合物」は用語「層状超格子」との組み合わせで特に用いられる。概し
て、各層状超格子材料は、上記の金属の二つまたはそれ以上を含む。例えば、バ
リウム、ビスマスおよびニオブは、層状超格子材料バリウムビスマスニオブ酸塩
BaBi2Nb2O9を形成する。材料30は誘電体、強誘電体、またはそれら両 方であり得る。材料が誘電体である場合は、キャパシタ16は誘電性キャパシタ
であり、材料30が強誘電体である場合には、キャパシタ16は強誘電性キャパ
シタである。層状超格子材料は、より一般的には以下の式に要約され得る。
【0012】
【数1】
【0013】 ここで、A1、A2...Ajは、ペロブスカイト様構造中のA部位元素を示し
、これはストロンチウム、カルシウム、バリウム、ビスマス、鉛などの元素であ
り得、他のS1、S2...Skは、超格子生成元素を示し、通常ビスマスであ
るが、イットリウム、スカンジウム、ランタン、アンチモン、クロム、タリウム
、および原子価+3を有するほかの元素などの材料でもあり得、B1、B2..
.Blは、ペロブスカイト様構造中のB部位元素を示し、チタン、タンタル、ハ
フニウム、タングステン、ニオブ、ジルコニウムおよび他の元素などの元素であ
り得、Qは、陰イオンであり、概して酸素であるが、フッ素、塩素、および酸フ
ッ化物(oxyfluoride)、酸塩化物(oxychloride)など
のこれらの元素の混成物などの他の元素でもあり得る。式(1)中の上付き文字
は各々の元素の原子価を示し、下付き文字は化合物のモル中の材料のモル数、あ
るいはユニットセルに関しては、ユニットセル中の平均した元素の原子数を示す
。下付き文字は、整数または分数であり得る。すなわち、式(1)は、ユニット
セルが材料を通じて変化し得る場合を含み、例えば、Sr.75Ba.25Bi2Ta2 O9中で、平均して75%の場合、SrはA部位原子であり、25%の場合、B aがA部位原子である。化合物中にA部位元素が一つしかない場合、この元素は
「A1」元素によって表され、w2...wjは全てゼロに等しい。化合物中に
B部位元素が一つしかない場合、この元素は「B1」元素によって表され、y2
...ylは全てゼロに等しく、超格子生成元素についても同様である。一つの
A部位元素、一つの超格子生成元素、および一つまたは二つのB部位元素がある
のが通常の場合であるが、本発明は部位および超格子生成体のいずれかが複数の
元素を有し得る場合を含むことが意図されるので、式(1)はより一般的な形式
に書かれ得る。zの値は方程式から見出される。 (2)(a1w1+a2W2...+ajwj)+(s1×1+s2×2...
+skxk)+(b1y1+b2y2...+bjyj)=2z 式(1)は、1996年5月21日に発行された米国特許第5,519,234
号中で論じられている三つ全てのスモレンスキ(Smolenskii)タイプ
化合物を含む。層状超格子材料は、式(1)に当て嵌められ得る材料全てを含む
わけではなく、明確な交互層を有する結晶性構造に自発的に自己形成する材料の
みを含む。
、これはストロンチウム、カルシウム、バリウム、ビスマス、鉛などの元素であ
り得、他のS1、S2...Skは、超格子生成元素を示し、通常ビスマスであ
るが、イットリウム、スカンジウム、ランタン、アンチモン、クロム、タリウム
、および原子価+3を有するほかの元素などの材料でもあり得、B1、B2..
.Blは、ペロブスカイト様構造中のB部位元素を示し、チタン、タンタル、ハ
フニウム、タングステン、ニオブ、ジルコニウムおよび他の元素などの元素であ
り得、Qは、陰イオンであり、概して酸素であるが、フッ素、塩素、および酸フ
ッ化物(oxyfluoride)、酸塩化物(oxychloride)など
のこれらの元素の混成物などの他の元素でもあり得る。式(1)中の上付き文字
は各々の元素の原子価を示し、下付き文字は化合物のモル中の材料のモル数、あ
るいはユニットセルに関しては、ユニットセル中の平均した元素の原子数を示す
。下付き文字は、整数または分数であり得る。すなわち、式(1)は、ユニット
セルが材料を通じて変化し得る場合を含み、例えば、Sr.75Ba.25Bi2Ta2 O9中で、平均して75%の場合、SrはA部位原子であり、25%の場合、B aがA部位原子である。化合物中にA部位元素が一つしかない場合、この元素は
「A1」元素によって表され、w2...wjは全てゼロに等しい。化合物中に
B部位元素が一つしかない場合、この元素は「B1」元素によって表され、y2
...ylは全てゼロに等しく、超格子生成元素についても同様である。一つの
A部位元素、一つの超格子生成元素、および一つまたは二つのB部位元素がある
のが通常の場合であるが、本発明は部位および超格子生成体のいずれかが複数の
元素を有し得る場合を含むことが意図されるので、式(1)はより一般的な形式
に書かれ得る。zの値は方程式から見出される。 (2)(a1w1+a2W2...+ajwj)+(s1×1+s2×2...
+skxk)+(b1y1+b2y2...+bjyj)=2z 式(1)は、1996年5月21日に発行された米国特許第5,519,234
号中で論じられている三つ全てのスモレンスキ(Smolenskii)タイプ
化合物を含む。層状超格子材料は、式(1)に当て嵌められ得る材料全てを含む
わけではなく、明確な交互層を有する結晶性構造に自発的に自己形成する材料の
みを含む。
【0014】 本明細書において層状超格子材料という用語は、ドーピングされた層状超格子
材料も含むことも理解されるべきである。すなわち、式(1)に含まれるいずれ
もの材料は、シリコン、ゲルマニウム、ウラン、ジルコニウム、錫またはハフニ
ウムなどの様々な材料でドーピングされ得る。例えば、ストロンチウムビスマス
タンタル酸塩は、式によって与えられるように様々な元素でドーピングされ得る
。 (2)(Sr1-xM1x)Bi2(Nb1-yM2y)O9+αM30 ここでM1はCa、Ba、MgまたはPbであり得、M2はTa、BiまたはS
bであり得、xおよびyは0と1との間の数であり、好ましくは、0≦x≦0.
2、0≦y≦0.2であり、M3はSi、Ge、U、Zr、SnまたはHfであ
り、好ましくは0≦α≦0.05である。この式に含まれる材料も、本明細書で
用いられる用語、層状超格子材料に含まれる。
材料も含むことも理解されるべきである。すなわち、式(1)に含まれるいずれ
もの材料は、シリコン、ゲルマニウム、ウラン、ジルコニウム、錫またはハフニ
ウムなどの様々な材料でドーピングされ得る。例えば、ストロンチウムビスマス
タンタル酸塩は、式によって与えられるように様々な元素でドーピングされ得る
。 (2)(Sr1-xM1x)Bi2(Nb1-yM2y)O9+αM30 ここでM1はCa、Ba、MgまたはPbであり得、M2はTa、BiまたはS
bであり得、xおよびyは0と1との間の数であり、好ましくは、0≦x≦0.
2、0≦y≦0.2であり、M3はSi、Ge、U、Zr、SnまたはHfであ
り、好ましくは0≦α≦0.05である。この式に含まれる材料も、本明細書で
用いられる用語、層状超格子材料に含まれる。
【0015】 同様に、相対的に少量の第2の成分が層状超格子材料に添加され得、その結果
として得られる材料も本発明に入る。例えば、式ABO3の少量の酸素八面体( octahedral)材料が、式によって示されるようにストロンチウムビス
マスタンタル酸塩に添加され得る。 (3)(1−x)SrBi2Ta2O9+xABO3 ここで、AはBi、Sr、Ca、Mg、Pb、Y、Ba、SnおよびLnであり
得、BはTi、Zr、Hf、Mn、Ni、FeおよびCoであり得、xは0と1
との間の数であり、好ましくは0≦x≦0.2である。
として得られる材料も本発明に入る。例えば、式ABO3の少量の酸素八面体( octahedral)材料が、式によって示されるようにストロンチウムビス
マスタンタル酸塩に添加され得る。 (3)(1−x)SrBi2Ta2O9+xABO3 ここで、AはBi、Sr、Ca、Mg、Pb、Y、Ba、SnおよびLnであり
得、BはTi、Zr、Hf、Mn、Ni、FeおよびCoであり得、xは0と1
との間の数であり、好ましくは0≦x≦0.2である。
【0016】 同様に、層状超格子材料は、少量のABO3成分およびドーパントの両方によ って改変され得る。例えば式、 (4)(1−x)SrBi2Ta2O9+xABO3+αMe0 による材料が本発明によって考えられ、ここでAはBi、Sb、YおよびLnで
あり得、BはNb、TaおよびBiであり得、MeはSi、Ge、U、Ti、S
nおよびZrであり得、xは0と1との間の数であり、好ましくは0≦x≦0.
2である。
あり得、BはNb、TaおよびBiであり得、MeはSi、Ge、U、Ti、S
nおよびZrであり得、xは0と1との間の数であり、好ましくは0≦x≦0.
2である。
【0017】 ABO3タイプ金属酸化物は、強誘電性および高誘電率材料の公知のグループ である。例えば、Franco JonaおよびG.Shirane、Ferr
oelectric Crystals、Dover Publication
s、N.Y.、第108頁を参照。
oelectric Crystals、Dover Publication
s、N.Y.、第108頁を参照。
【0018】 図4は、強誘電性/高誘電率キャパシタ72をDRAMメモリセル50に組み
込み、本発明を用いて製造され得るような集積回路70を形成する例を示してい
る。メモリセル50は、シリコン基板51、フィールド酸化物領域54、および
二つの電気的に相互接続された二つの装置であるトランジスタ71および強誘電
性切換えキャパシタ72を含む。トランジスタ71は、ゲート73、ソース74
、ドレイン75、およびゲート絶縁層76を含む。キャパシタ72は、第1の電
極58、強誘電性/高誘電率材料60および第2の電極77を含む。絶縁体56
などの絶縁体は、トランジスタ71のドレイン75がキャパシタ72の第1の電
極58に接続されている場所を除いて、装置71と72とを分離する。電気接触
47および78などの電気接触は、装置71および72に集積回路70の他の部
分への電気接続を形成する。図4に示されているような集積回路メモリセルにつ
いての全製造工程の詳細な例は、1995年11月14日に発行された米国特許
第5,466,629号に与えられている。キャパシタ12、14、16などお
よび集積回路70を図示する図2、図3および図4は、実際の電子装置のいずれ
かの特定の部分の実際の断面図となることを意図するのではなく、他の方法で可
能であるよりも明確かつ十分に本発明の構造および工程を示すために用いられる
、単なる理想化された図であることが理解されるべきである。
込み、本発明を用いて製造され得るような集積回路70を形成する例を示してい
る。メモリセル50は、シリコン基板51、フィールド酸化物領域54、および
二つの電気的に相互接続された二つの装置であるトランジスタ71および強誘電
性切換えキャパシタ72を含む。トランジスタ71は、ゲート73、ソース74
、ドレイン75、およびゲート絶縁層76を含む。キャパシタ72は、第1の電
極58、強誘電性/高誘電率材料60および第2の電極77を含む。絶縁体56
などの絶縁体は、トランジスタ71のドレイン75がキャパシタ72の第1の電
極58に接続されている場所を除いて、装置71と72とを分離する。電気接触
47および78などの電気接触は、装置71および72に集積回路70の他の部
分への電気接続を形成する。図4に示されているような集積回路メモリセルにつ
いての全製造工程の詳細な例は、1995年11月14日に発行された米国特許
第5,466,629号に与えられている。キャパシタ12、14、16などお
よび集積回路70を図示する図2、図3および図4は、実際の電子装置のいずれ
かの特定の部分の実際の断面図となることを意図するのではなく、他の方法で可
能であるよりも明確かつ十分に本発明の構造および工程を示すために用いられる
、単なる理想化された図であることが理解されるべきである。
【0019】 本開示は、ストロンチウムビスマスタンタル酸塩からなる層30を有するキャ
パシタ12、14および16の製造および試験を記載する。しかし、記載される
特定の工程および電子装置は例示的であることが理解されるべきである。すなわ
ち、本発明は、図3および図4における層30および60は、いずれもの層状超
格子材料またはABO3タイプ金属酸化物からなり得ると考える。本明細書のよ うな書類に含まれ得る本発明の工程の多くの他の変形例もあり、方法および材料
は、上記のようなキャパシタ12、14、16などのキャパシタおよび集積回路
70以外の多くの他の電子装置中で用いられ得る。例えば、本発明の工程は、図
4におけるトランジスタ71のような強誘電性フィールド効果トランジスタ(F
ET)の製造に用いられ得る。本実施態様において、材料76は強誘電性であり
、メモリセル50はキャパシタ72を含まない。すなわち、当該技術において公
知のように、情報を格納するために状態を変えるアクティブ素子は強誘電性FE
T71である。「基板」という用語は本開示において特定かつ一般的両方の意味
で用いられることにも留意されるべきである。特定の意味では、この用語は、従
来は基板と称される、記載される例示的な電子装置がその上に製造される特定の
層を指す。一般的な意味では、この用語は、上に別の単数または複数の層が形成
されるいずれもの材料、物体または層を指す。この意味で、例えば、層22、2
4、26および28は、層状超格子材料の層30について基板18を含む。
パシタ12、14および16の製造および試験を記載する。しかし、記載される
特定の工程および電子装置は例示的であることが理解されるべきである。すなわ
ち、本発明は、図3および図4における層30および60は、いずれもの層状超
格子材料またはABO3タイプ金属酸化物からなり得ると考える。本明細書のよ うな書類に含まれ得る本発明の工程の多くの他の変形例もあり、方法および材料
は、上記のようなキャパシタ12、14、16などのキャパシタおよび集積回路
70以外の多くの他の電子装置中で用いられ得る。例えば、本発明の工程は、図
4におけるトランジスタ71のような強誘電性フィールド効果トランジスタ(F
ET)の製造に用いられ得る。本実施態様において、材料76は強誘電性であり
、メモリセル50はキャパシタ72を含まない。すなわち、当該技術において公
知のように、情報を格納するために状態を変えるアクティブ素子は強誘電性FE
T71である。「基板」という用語は本開示において特定かつ一般的両方の意味
で用いられることにも留意されるべきである。特定の意味では、この用語は、従
来は基板と称される、記載される例示的な電子装置がその上に製造される特定の
層を指す。一般的な意味では、この用語は、上に別の単数または複数の層が形成
されるいずれもの材料、物体または層を指す。この意味で、例えば、層22、2
4、26および28は、層状超格子材料の層30について基板18を含む。
【0020】 本開示において頻繁に用いられる用語は「化学量論」または「化学量論的(s
toichiometric)」である。本明細書において用いられるように、
用語、化学量論的とは、概して前駆体溶液と最終層状超格子膜30との間の関係
を示す。「化学量論的前駆体」は、前駆体中の様々な金属の相対的な比率が、意
図された最終層状超格子薄膜30の同種標本中の比率と同じである前駆体である
。この比率は、最終薄膜30についての式によって指定される比率である。 2.製造工程の詳細な説明 次に本発明のより詳細な記載に移ると、材料30および60などの層状超格子
材料またはABO3タイプ金属酸化物の薄膜、ならびに材料30および60を組 み入れる装置10および70などの装置を作成するための、本発明による工程の
好ましい実施態様のフローチャートが図1に示される。まず好ましい工程の各ス
テップを概説してから、工程の実施例を提供する。工程の第1のステップ80は
、単数または複数の前駆体P1、P2、P3などの調製(preparatio
n)である。好ましい実施態様において、前駆体は、金属酸化物30を含むべき
金属の単数または複数の化合物が溶解されている液体である。次いで、前駆体は
ステップ81で混合され、混合された前駆体はステップ82で蒸留される。次い
で、溶媒制御および/または濃度制御ステップ83が続く。概して、このステッ
プは、時間上大幅に隔離され得る二つの段階にわたって行われる。第1の段階に
おいて、混合された前駆体は適した溶媒中に溶解され、長い保存寿命を与えるよ
うに濃縮される。使用直前に、溶媒および濃縮物は、工程から結果として得られ
る電子装置を最適化するために調整され得る。最終前駆体は、前駆体を乾燥およ
びアニールすると所望の層状超格子材料またはABO3タイプ金属酸化物を自発 的に形成するために有効な量の金属部分を含む。
toichiometric)」である。本明細書において用いられるように、
用語、化学量論的とは、概して前駆体溶液と最終層状超格子膜30との間の関係
を示す。「化学量論的前駆体」は、前駆体中の様々な金属の相対的な比率が、意
図された最終層状超格子薄膜30の同種標本中の比率と同じである前駆体である
。この比率は、最終薄膜30についての式によって指定される比率である。 2.製造工程の詳細な説明 次に本発明のより詳細な記載に移ると、材料30および60などの層状超格子
材料またはABO3タイプ金属酸化物の薄膜、ならびに材料30および60を組 み入れる装置10および70などの装置を作成するための、本発明による工程の
好ましい実施態様のフローチャートが図1に示される。まず好ましい工程の各ス
テップを概説してから、工程の実施例を提供する。工程の第1のステップ80は
、単数または複数の前駆体P1、P2、P3などの調製(preparatio
n)である。好ましい実施態様において、前駆体は、金属酸化物30を含むべき
金属の単数または複数の化合物が溶解されている液体である。次いで、前駆体は
ステップ81で混合され、混合された前駆体はステップ82で蒸留される。次い
で、溶媒制御および/または濃度制御ステップ83が続く。概して、このステッ
プは、時間上大幅に隔離され得る二つの段階にわたって行われる。第1の段階に
おいて、混合された前駆体は適した溶媒中に溶解され、長い保存寿命を与えるよ
うに濃縮される。使用直前に、溶媒および濃縮物は、工程から結果として得られ
る電子装置を最適化するために調整され得る。最終前駆体は、前駆体を乾燥およ
びアニールすると所望の層状超格子材料またはABO3タイプ金属酸化物を自発 的に形成するために有効な量の金属部分を含む。
【0021】 溶媒および濃度制御ステップ83と平行して基板18が作製される。基板が基
板18などの金属化基板である場合、基板は層22、24、26および28を形
成することによってステップ85Aにおいて提供され、次いで、ステップ86A
において前焼成される。基板がシリコンまたはガリウム砒素単結晶などの非金属
化基板である場合、基板はステップ85Bで与えられ、ステップ86Bで脱水さ
れる。ステップ87において、基板は前駆体でコーティングされる。以下で論じ
られる実施例において、コーティングはスピンオン工程によって行われたが、1
995年10月10日に発行された米国特許第5,456,945号に記載され
るように噴霧積層工程あるいは浸漬または他の適したコーティング工程が用いら
れ得る。次いで、コーティングされた基板はステップ88および89において乾
燥され、ステップ90および91においてRTP(急速加熱処理装置)ユニット
中で焼成される。層30の所望の厚さが得られない場合、一連のコーティング、
乾燥およびRTP焼成ステップ87、88、89、90および91が、ステップ
92で示されるように、所望の厚さを積層するために必要とされる回数繰り返さ
れる。次いで、ウェハ10はステップ93でアニールされ、上部すなわち第2の
電極32がスパッタリングまたは他の適した工程によってステップ94で積層さ
れる。次いで、キャパシタ16はイオンエッチング(ion milling)
、化学エッチングまたは他の適した工程によってステップ95において構成され
る。次いで、ステップ96において第2の、すなわち最終アニール工程が続く。
図2におけるようなキャパシタ装置が所望の目的となる結果である場合はこれに
よって工程が完了するが、図4に示されるような集積回路の場合は、接触金属化
、キャッピングなどの完成ステップ97が続く。以下でさらに論じられるように
、上記で略述されたステップの全てが全ての装置に必要になるわけではない。い
くつかのステップは選択的であり、他のステップはある層状超格子材料について
用いられるのみである。金属酸化物30および60の積層後の加熱ステップ、す
なわち、乾燥ステップ88および89、RTA焼成ステップ90および91、第
1のアニールステップ93および最終アニールステップ96は全て、酸素雰囲気
中で約600℃あるいはそれ未満の温度のいずれか、好ましくは400度および
それ未満の温度を伴うか、あるいは加熱は、600℃を超える温度で無酸素雰囲
気中、好ましくは窒素中で行われることが、本発明の特徴である。層状超格子化
合物を製造するために600℃あるいはそれを超える温度で無酸素である工程を
用いることも、本発明の特徴である。
板18などの金属化基板である場合、基板は層22、24、26および28を形
成することによってステップ85Aにおいて提供され、次いで、ステップ86A
において前焼成される。基板がシリコンまたはガリウム砒素単結晶などの非金属
化基板である場合、基板はステップ85Bで与えられ、ステップ86Bで脱水さ
れる。ステップ87において、基板は前駆体でコーティングされる。以下で論じ
られる実施例において、コーティングはスピンオン工程によって行われたが、1
995年10月10日に発行された米国特許第5,456,945号に記載され
るように噴霧積層工程あるいは浸漬または他の適したコーティング工程が用いら
れ得る。次いで、コーティングされた基板はステップ88および89において乾
燥され、ステップ90および91においてRTP(急速加熱処理装置)ユニット
中で焼成される。層30の所望の厚さが得られない場合、一連のコーティング、
乾燥およびRTP焼成ステップ87、88、89、90および91が、ステップ
92で示されるように、所望の厚さを積層するために必要とされる回数繰り返さ
れる。次いで、ウェハ10はステップ93でアニールされ、上部すなわち第2の
電極32がスパッタリングまたは他の適した工程によってステップ94で積層さ
れる。次いで、キャパシタ16はイオンエッチング(ion milling)
、化学エッチングまたは他の適した工程によってステップ95において構成され
る。次いで、ステップ96において第2の、すなわち最終アニール工程が続く。
図2におけるようなキャパシタ装置が所望の目的となる結果である場合はこれに
よって工程が完了するが、図4に示されるような集積回路の場合は、接触金属化
、キャッピングなどの完成ステップ97が続く。以下でさらに論じられるように
、上記で略述されたステップの全てが全ての装置に必要になるわけではない。い
くつかのステップは選択的であり、他のステップはある層状超格子材料について
用いられるのみである。金属酸化物30および60の積層後の加熱ステップ、す
なわち、乾燥ステップ88および89、RTA焼成ステップ90および91、第
1のアニールステップ93および最終アニールステップ96は全て、酸素雰囲気
中で約600℃あるいはそれ未満の温度のいずれか、好ましくは400度および
それ未満の温度を伴うか、あるいは加熱は、600℃を超える温度で無酸素雰囲
気中、好ましくは窒素中で行われることが、本発明の特徴である。層状超格子化
合物を製造するために600℃あるいはそれを超える温度で無酸素である工程を
用いることも、本発明の特徴である。
【0022】 好ましい前駆体溶液およびステップ80におけるその調製(preparat
ion)は、1995年6月13日発行の米国特許第5,423,285号で詳
細に論じられている。ストロンチウムビスマスタンタル酸塩などのいくつかの層
状超格子材料のための前駆体は、現在、Kojundo Chemical L
aboratory Co.Ltd.、No.1−28 5 Chome、Ch
iyoda、Sakado−shi、Saitama、Pref.Japanか
ら市販により入手可能である。概して、金属または金属化合物は2−エチルヘキ
サン酸などのカルボン酸と反応して、キシレンなどの適切な単数または複数の溶
媒中に溶解される金属ヘキサン酸塩を生成する。2−エチルヘキサン酸塩の他に
、金属と化合された時に適切な前駆体について用いられ得る他の金属有機酸エス
テルは、アセテートおよびアセチルアセトン酸塩(acetylacetona
te)である。チタンなどのいくつかの金属について、前駆体金属化合物は、チ
タン2−メトキシエトキシドなどの金属アルコキシドを含み得る。金属と化合さ
れ得、かつ前駆体化合物として用いられ得る他のアルコキシドは、メトキシド、
エトキシド、n−プロポキシド、イソプロポキシド、n−ブトキシド、イソブト
キシド、 tert− ブトキシド、2−メトキシエトキシド、および2−エトエ
キシエトキシド(2−ethoexyethoxide)を含む。前駆体金属化
合物は、好ましくは、水の沸点、すなわち100℃を超える沸点を有する溶媒中
に溶解される。前駆体の製造における加熱ステップと組み合わされる、好ましく
は115℃またはそれより高い温度で行われるこの溶解によって、本質的に無水
物である前駆体が得られる。キシレン溶媒は大部分の金属に有効に作用する。高
度に陽性の元素について、溶媒は、好ましくは、2−メトキシエタノールまたは
n−ブチルアセテートを含む。用いられ得るいくつかの溶媒は、それらの沸点と
共に記すと、1−ブタノール(117℃)、1−ペンタノール(117℃)、2
−ペンタノール(119℃)、1−ヘキサノール(157℃)、2−ヘキサノー
ル(136℃)、3−ヘキサノール(135℃)、2−エチル−1−ブタノール
(146℃)、2−メトキシエタノール(124℃)、2−メトキシエタノール
(135℃)、および2−メチル−1−ペンタノール(148℃)などのアルコ
ール、2−ヘキサノン(メチルブチルケトン)(127℃)、4−メチル−2−
ペンタノン(メチルイソブチルケトン)(118℃)、3−ヘプタノン(ブチル
エチルケトン)(123℃)、およびシクロヘキサノン(156℃)などのケト
ン、ブチルアセテート(127℃)、2−メトキシエチルアセテート(145℃
)、および2−エトキシエチルアセテート(156℃)などのエステル、2−メ
トキシエチルエーテル(162℃)および2−エトキシエチルエーテル(190
℃)などのエーテル、およびキシレン(138℃−143℃)、トルエン(11
1℃)およびエチルベンゼン(136℃)などの芳香族炭化水素を含む。
ion)は、1995年6月13日発行の米国特許第5,423,285号で詳
細に論じられている。ストロンチウムビスマスタンタル酸塩などのいくつかの層
状超格子材料のための前駆体は、現在、Kojundo Chemical L
aboratory Co.Ltd.、No.1−28 5 Chome、Ch
iyoda、Sakado−shi、Saitama、Pref.Japanか
ら市販により入手可能である。概して、金属または金属化合物は2−エチルヘキ
サン酸などのカルボン酸と反応して、キシレンなどの適切な単数または複数の溶
媒中に溶解される金属ヘキサン酸塩を生成する。2−エチルヘキサン酸塩の他に
、金属と化合された時に適切な前駆体について用いられ得る他の金属有機酸エス
テルは、アセテートおよびアセチルアセトン酸塩(acetylacetona
te)である。チタンなどのいくつかの金属について、前駆体金属化合物は、チ
タン2−メトキシエトキシドなどの金属アルコキシドを含み得る。金属と化合さ
れ得、かつ前駆体化合物として用いられ得る他のアルコキシドは、メトキシド、
エトキシド、n−プロポキシド、イソプロポキシド、n−ブトキシド、イソブト
キシド、 tert− ブトキシド、2−メトキシエトキシド、および2−エトエ
キシエトキシド(2−ethoexyethoxide)を含む。前駆体金属化
合物は、好ましくは、水の沸点、すなわち100℃を超える沸点を有する溶媒中
に溶解される。前駆体の製造における加熱ステップと組み合わされる、好ましく
は115℃またはそれより高い温度で行われるこの溶解によって、本質的に無水
物である前駆体が得られる。キシレン溶媒は大部分の金属に有効に作用する。高
度に陽性の元素について、溶媒は、好ましくは、2−メトキシエタノールまたは
n−ブチルアセテートを含む。用いられ得るいくつかの溶媒は、それらの沸点と
共に記すと、1−ブタノール(117℃)、1−ペンタノール(117℃)、2
−ペンタノール(119℃)、1−ヘキサノール(157℃)、2−ヘキサノー
ル(136℃)、3−ヘキサノール(135℃)、2−エチル−1−ブタノール
(146℃)、2−メトキシエタノール(124℃)、2−メトキシエタノール
(135℃)、および2−メチル−1−ペンタノール(148℃)などのアルコ
ール、2−ヘキサノン(メチルブチルケトン)(127℃)、4−メチル−2−
ペンタノン(メチルイソブチルケトン)(118℃)、3−ヘプタノン(ブチル
エチルケトン)(123℃)、およびシクロヘキサノン(156℃)などのケト
ン、ブチルアセテート(127℃)、2−メトキシエチルアセテート(145℃
)、および2−エトキシエチルアセテート(156℃)などのエステル、2−メ
トキシエチルエーテル(162℃)および2−エトキシエチルエーテル(190
℃)などのエーテル、およびキシレン(138℃−143℃)、トルエン(11
1℃)およびエチルベンゼン(136℃)などの芳香族炭化水素を含む。
【0023】 個々の金属の前駆体は別々に製造され、次いで混合され得るが、概して、これ
らの前駆体は全て、製造されるときに同一の容器中で共に製造され、混合される
。混合後、前駆体溶液は、水、他の望ましくない不純物および調製工程の副成物
を除去するために蒸留され得るが、前駆体および溶媒が十分に純粋な状態で利用
可能である場合、蒸留ステップ81は省かれ得る。次いで、溶媒タイプおよび濃
度が、コーティングが即座に行われる場合はこれをコーティングのために調製す
るためか、あるいは前駆体に長い保存寿命を与えるためのいずれかのためにステ
ップ83で調整され得る。溶媒制御ステップが長い保存寿命を有する溶液を調製
するためである場合、薄膜を最適化するために、コーティングの直前に別の調整
が通常行われる。長い保存寿命を生じさせるため、かつ高質膜を生成するための
いくつかの調整が、米国特許第5,423,285号において詳細に論じられて
いる。これらの調整は、溶媒交換ステップおよび/または前駆体が保存されてい
た溶媒よりも良質の膜を生成する溶媒を提供するための補助溶媒の添加を含み得
る。
らの前駆体は全て、製造されるときに同一の容器中で共に製造され、混合される
。混合後、前駆体溶液は、水、他の望ましくない不純物および調製工程の副成物
を除去するために蒸留され得るが、前駆体および溶媒が十分に純粋な状態で利用
可能である場合、蒸留ステップ81は省かれ得る。次いで、溶媒タイプおよび濃
度が、コーティングが即座に行われる場合はこれをコーティングのために調製す
るためか、あるいは前駆体に長い保存寿命を与えるためのいずれかのためにステ
ップ83で調整され得る。溶媒制御ステップが長い保存寿命を有する溶液を調製
するためである場合、薄膜を最適化するために、コーティングの直前に別の調整
が通常行われる。長い保存寿命を生じさせるため、かつ高質膜を生成するための
いくつかの調整が、米国特許第5,423,285号において詳細に論じられて
いる。これらの調整は、溶媒交換ステップおよび/または前駆体が保存されてい
た溶媒よりも良質の膜を生成する溶媒を提供するための補助溶媒の添加を含み得
る。
【0024】 ステップ85Aおよび86A、またはステップ85Bおよび86Bにおいて、
基板が与えられ、コーティングのために調製される。薄膜を支持し、本明細書に
記載される材料および工程に適合するほぼ任意の基板が用いられ得る。これらの
基板のいくつかは、集積回路および/または付加された金属化層、シリコンまた
はガラス板、および他の電子装置チップを有するまたは有さない、酸化あるいは
非酸化シリコンまたはガリウム砒素半導体ウェハを含む。本開示の例示的装置に
ついては、基板は、シリコンウェハ22、約5000Å厚さの二酸化シリコンの
層24、好ましくは、200から500Å厚さのチタンまたは二酸化チタンであ
る接着層26、および約2000Å厚さのプラチナ電極29を含む、図3に示さ
れるような金属化基板18であった。基板18の製造は、上記で参照した米国特
許第5,423,285号に詳細に記載され、本明細書では繰り返さない。チタ
ン接着層26を有するプラチナ電極28、チタン酸化物(TiO2)接着層を有 するプラチナ、またはプラチナ単独であるプラチナは、論じられる実施例におい
て用いられる金属被覆(metallization)であるが、ルテニウム、
LSCOx(ランタンストロンチウムコバルト酸化物)などの他の多くの導体、 タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ニッケルまたはこれらの金属の
合金、およびチタン窒化物の接着層を有するプラチナが用いられ得る。スパッタ
リングまたは真空積層は好ましい積層工程であるが、他の金属被覆工程が用いら
れ得る。金属被覆積層の間に基板を加熱することは、接着力を高めるために有効
である。金属化された基板の前焼成は、薄膜30の電子特性を最適化するために
通常必要であることが見出されている。前焼成ステップ86Aは、好ましくは2
0%と100%の間の濃度の酸素雰囲気中で、500℃と1000℃との間の温
度、好ましくは650℃での焼成をコーティングステップ87の前に含む。好ま
しくは、ウェハ10は拡散炉中で焼成される。基板前焼成ステップ86Aは、基
板表面から水および有機不純物を除去する。より重要なことには、前焼成は前焼
成のアニーリング効果による金属層28の内部応力および接着層26金属の部分
的酸化および内部拡散を減少させる。これら全てが基板18と層状超格子膜30
との間の接着を増加させ、剥離を最小限にする。さらに、接着層26が遷移金属
である場合、部分的酸化は金属を化学的に安定化させる。従って、プラチナ層2
8を通過して層状超格子材料30に貫入する移動原子の数は大幅に減少され、層
状超格子層30は、拡散イオンによる欠陥なしに円滑に結晶化する。基板が金属
化されない場合、シリコンまたは他のウェハはより低い温度で脱水される。
基板が与えられ、コーティングのために調製される。薄膜を支持し、本明細書に
記載される材料および工程に適合するほぼ任意の基板が用いられ得る。これらの
基板のいくつかは、集積回路および/または付加された金属化層、シリコンまた
はガラス板、および他の電子装置チップを有するまたは有さない、酸化あるいは
非酸化シリコンまたはガリウム砒素半導体ウェハを含む。本開示の例示的装置に
ついては、基板は、シリコンウェハ22、約5000Å厚さの二酸化シリコンの
層24、好ましくは、200から500Å厚さのチタンまたは二酸化チタンであ
る接着層26、および約2000Å厚さのプラチナ電極29を含む、図3に示さ
れるような金属化基板18であった。基板18の製造は、上記で参照した米国特
許第5,423,285号に詳細に記載され、本明細書では繰り返さない。チタ
ン接着層26を有するプラチナ電極28、チタン酸化物(TiO2)接着層を有 するプラチナ、またはプラチナ単独であるプラチナは、論じられる実施例におい
て用いられる金属被覆(metallization)であるが、ルテニウム、
LSCOx(ランタンストロンチウムコバルト酸化物)などの他の多くの導体、 タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ニッケルまたはこれらの金属の
合金、およびチタン窒化物の接着層を有するプラチナが用いられ得る。スパッタ
リングまたは真空積層は好ましい積層工程であるが、他の金属被覆工程が用いら
れ得る。金属被覆積層の間に基板を加熱することは、接着力を高めるために有効
である。金属化された基板の前焼成は、薄膜30の電子特性を最適化するために
通常必要であることが見出されている。前焼成ステップ86Aは、好ましくは2
0%と100%の間の濃度の酸素雰囲気中で、500℃と1000℃との間の温
度、好ましくは650℃での焼成をコーティングステップ87の前に含む。好ま
しくは、ウェハ10は拡散炉中で焼成される。基板前焼成ステップ86Aは、基
板表面から水および有機不純物を除去する。より重要なことには、前焼成は前焼
成のアニーリング効果による金属層28の内部応力および接着層26金属の部分
的酸化および内部拡散を減少させる。これら全てが基板18と層状超格子膜30
との間の接着を増加させ、剥離を最小限にする。さらに、接着層26が遷移金属
である場合、部分的酸化は金属を化学的に安定化させる。従って、プラチナ層2
8を通過して層状超格子材料30に貫入する移動原子の数は大幅に減少され、層
状超格子層30は、拡散イオンによる欠陥なしに円滑に結晶化する。基板が金属
化されない場合、シリコンまたは他のウェハはより低い温度で脱水される。
【0025】 前駆体混合、蒸留、溶媒制御および濃度制御ステップ81、82および83は
、明確にするために別々かつ線形的に述べられた。しかし、これらのステップは
、用いられる特定の液体、前駆体を保存することが意図されるのか、あるいは即
座に用いられることが意図されるかなどに依存して、組み合わせられておよび/
または異なる順番で行われ得る。例えば、蒸留は、通常、溶媒濃度制御の一部で
あり、かつ望ましくない副産物を除去するために有用であり、従って、両方の機
能が共に行われることが多い。別の例として、混合および溶媒制御は、所定の順
序で前駆体溶液に特定の反応物および溶媒を添加することなどの同一の物理的操
作を共有することが多い。第三の例として、これらの混合、蒸留ならびに溶媒お
よび濃度制御ステップのいずれもが、前駆体を調製する工程全体の間に数回繰り
返され得る。
、明確にするために別々かつ線形的に述べられた。しかし、これらのステップは
、用いられる特定の液体、前駆体を保存することが意図されるのか、あるいは即
座に用いられることが意図されるかなどに依存して、組み合わせられておよび/
または異なる順番で行われ得る。例えば、蒸留は、通常、溶媒濃度制御の一部で
あり、かつ望ましくない副産物を除去するために有用であり、従って、両方の機
能が共に行われることが多い。別の例として、混合および溶媒制御は、所定の順
序で前駆体溶液に特定の反応物および溶媒を添加することなどの同一の物理的操
作を共有することが多い。第三の例として、これらの混合、蒸留ならびに溶媒お
よび濃度制御ステップのいずれもが、前駆体を調製する工程全体の間に数回繰り
返され得る。
【0026】 次いで、混合され、蒸留され、調整された前駆体溶液は、基板18上にコーテ
ィングされる。好ましくは、コーティングはスピンオン工程によって行われる。
好ましい前駆体溶液濃度は0.01から0.50M(モル/リットル)であり、
好ましいスピン速度は500rpmと5000rpmとの間である。
ィングされる。好ましくは、コーティングはスピンオン工程によって行われる。
好ましい前駆体溶液濃度は0.01から0.50M(モル/リットル)であり、
好ましいスピン速度は500rpmと5000rpmとの間である。
【0027】 スピンオン工程および噴霧積層工程は溶媒の一部を除去するが、コーティング
後に溶媒の一部が残る。この溶媒は、乾燥ステップ88および89においてウェ
ットな膜(wet film)から除去される。同時に、加熱によって薄膜中の
有機元素の熱的分解が生じ、これらの有機元素も気化し、薄膜から除去される。
この結果、前結晶化(precrystallized)非晶状態にある層状超
格子材料30の固体薄膜が得られる。この乾燥された膜は、次のスピンオンコー
ティングに耐えるために十分に強硬である。乾燥温度は溶媒の沸点より高くなけ
ればならず、好ましくは、前駆体溶液中の有機物の分解温度を超える。好ましい
乾燥温度は、溶媒の沸点と500℃との間であり、用いられる特定の前駆体に依
存する。乾燥は、好ましくは二つのステップ88および89で行われるが、一つ
のステップあるいは二つを超えるステップで行われてもよい。複数ステップの乾
燥工程は、速すぎる温度上昇による過度の容積収縮によって生じ得る薄膜の割れ
および気泡を防止するために有用である。好ましくは、第1の乾燥ステップ88
は、相対的に低い温度ステップであり、好ましくは、140℃から180℃の温
度で1分から2分間、最も好ましくは、約160℃で1分間のステップである。
好ましくは、第2の乾燥ステップは、200℃から320℃の温度で4分から8
分間であり、最も好ましくは、約260℃の温度で約4分間である。好ましくは
、乾燥は空気中のホットプレート上で行われる。
後に溶媒の一部が残る。この溶媒は、乾燥ステップ88および89においてウェ
ットな膜(wet film)から除去される。同時に、加熱によって薄膜中の
有機元素の熱的分解が生じ、これらの有機元素も気化し、薄膜から除去される。
この結果、前結晶化(precrystallized)非晶状態にある層状超
格子材料30の固体薄膜が得られる。この乾燥された膜は、次のスピンオンコー
ティングに耐えるために十分に強硬である。乾燥温度は溶媒の沸点より高くなけ
ればならず、好ましくは、前駆体溶液中の有機物の分解温度を超える。好ましい
乾燥温度は、溶媒の沸点と500℃との間であり、用いられる特定の前駆体に依
存する。乾燥は、好ましくは二つのステップ88および89で行われるが、一つ
のステップあるいは二つを超えるステップで行われてもよい。複数ステップの乾
燥工程は、速すぎる温度上昇による過度の容積収縮によって生じ得る薄膜の割れ
および気泡を防止するために有用である。好ましくは、第1の乾燥ステップ88
は、相対的に低い温度ステップであり、好ましくは、140℃から180℃の温
度で1分から2分間、最も好ましくは、約160℃で1分間のステップである。
好ましくは、第2の乾燥ステップは、200℃から320℃の温度で4分から8
分間であり、最も好ましくは、約260℃の温度で約4分間である。好ましくは
、乾燥は空気中のホットプレート上で行われる。
【0028】 好ましくは、乾燥ステップ88に続きRTP焼成ステップ90および91が行
われる。急速加熱処理は、集積回路技術において公知の工程であり、急速加熱ア
ニーリング(RTA)と誤って称されることもある。この工程が常にアニーリン
グを伴うわけではないので、この工程をより正確に急速加熱処理、すなわちRT
Pと称することにする。ハロゲンランプ、赤外線ランプ、または紫外線ランプか
らの照射は、RTP焼成ステップのための熱源を提供する。実施例中では、ハロ
ゲン源を用いるAG関連モデル(AG Associates model)4
10熱パルサが用いられた。好ましくは、第1のRTP焼成90は20%と10
0%酸素の間の酸素雰囲気中で、300℃と500℃の間、最も好ましくは約3
00℃の温度で、1℃毎秒と175℃毎秒との間、最も好ましくは75℃毎秒の
上昇速度で、5秒から300秒、最も好ましくは60秒の保持時間で行われる。
選択的には、この第1のRTPステップは、最初の二つのホットプレート焼成よ
りも高い温度での付加的なホットプレート焼成によって置き換えられてもよい。
第2のRTP焼成ステップ91は、不活性雰囲気、好ましくは窒素および/また
はアルゴンなどの希ガス、最も好ましくは窒素中で、500℃と850℃との間
、最も好ましくは約650℃の温度、1℃毎秒と175℃毎秒との間、最も好ま
しくは75℃毎秒の上昇速度で、5秒から300秒、最も好ましくは、30秒の
保持時間で行われる。いずれもの残留有機物もRTP工程の間に燃焼され、気化
される。同時に、RTP焼成の急速な温度上昇は核形成、すなわち、固体膜30
および60中の層状超格子材料の多数の小さい結晶性粒子の生成を促進させる。
これらの粒子は、さらなる結晶化が生じ得る核として作用する。
われる。急速加熱処理は、集積回路技術において公知の工程であり、急速加熱ア
ニーリング(RTA)と誤って称されることもある。この工程が常にアニーリン
グを伴うわけではないので、この工程をより正確に急速加熱処理、すなわちRT
Pと称することにする。ハロゲンランプ、赤外線ランプ、または紫外線ランプか
らの照射は、RTP焼成ステップのための熱源を提供する。実施例中では、ハロ
ゲン源を用いるAG関連モデル(AG Associates model)4
10熱パルサが用いられた。好ましくは、第1のRTP焼成90は20%と10
0%酸素の間の酸素雰囲気中で、300℃と500℃の間、最も好ましくは約3
00℃の温度で、1℃毎秒と175℃毎秒との間、最も好ましくは75℃毎秒の
上昇速度で、5秒から300秒、最も好ましくは60秒の保持時間で行われる。
選択的には、この第1のRTPステップは、最初の二つのホットプレート焼成よ
りも高い温度での付加的なホットプレート焼成によって置き換えられてもよい。
第2のRTP焼成ステップ91は、不活性雰囲気、好ましくは窒素および/また
はアルゴンなどの希ガス、最も好ましくは窒素中で、500℃と850℃との間
、最も好ましくは約650℃の温度、1℃毎秒と175℃毎秒との間、最も好ま
しくは75℃毎秒の上昇速度で、5秒から300秒、最も好ましくは、30秒の
保持時間で行われる。いずれもの残留有機物もRTP工程の間に燃焼され、気化
される。同時に、RTP焼成の急速な温度上昇は核形成、すなわち、固体膜30
および60中の層状超格子材料の多数の小さい結晶性粒子の生成を促進させる。
これらの粒子は、さらなる結晶化が生じ得る核として作用する。
【0029】 スピン工程または他の方法による一つのコーティングの厚さは、続く加熱ステ
ップ88から91および93の間の容積収縮による割れを防止するために非常に
重要である。割れの無い膜を得るために、一つのスピンコート層は、好ましくは
、焼成ステップ89の後に1500Å(150ナノメートル)未満であるべきで
ある。従って、複数のコーティングが、2000Åを超える膜厚を達成するため
に必要である。好ましい膜製造工程は、各スピンオンコーティングについてRT
P焼成を含む。すなわち、図1に示されるように、基板18がコーティングされ
、乾燥され、RTP焼成され、次いで、工程92が望ましい厚さを達成するため
に必要なだけ繰り返される。しかし、RTP焼成ステップが全てのコーティング
に不可欠なのではない。二度のコーティング毎に一連のRTP焼成ステップ90
および91が実用的であり、一連のコーティングの終わりに一連のRTP焼成ス
テップを一度行うのみでも、大部分の層状超格子強誘電体の電子特性の向上にお
いて非常に有効である。いくつかの特定の前駆体/層状超格子材料組成物につい
て、RTP焼成ステップ90および91は必要ではない。
ップ88から91および93の間の容積収縮による割れを防止するために非常に
重要である。割れの無い膜を得るために、一つのスピンコート層は、好ましくは
、焼成ステップ89の後に1500Å(150ナノメートル)未満であるべきで
ある。従って、複数のコーティングが、2000Åを超える膜厚を達成するため
に必要である。好ましい膜製造工程は、各スピンオンコーティングについてRT
P焼成を含む。すなわち、図1に示されるように、基板18がコーティングされ
、乾燥され、RTP焼成され、次いで、工程92が望ましい厚さを達成するため
に必要なだけ繰り返される。しかし、RTP焼成ステップが全てのコーティング
に不可欠なのではない。二度のコーティング毎に一連のRTP焼成ステップ90
および91が実用的であり、一連のコーティングの終わりに一連のRTP焼成ス
テップを一度行うのみでも、大部分の層状超格子強誘電体の電子特性の向上にお
いて非常に有効である。いくつかの特定の前駆体/層状超格子材料組成物につい
て、RTP焼成ステップ90および91は必要ではない。
【0030】 一旦所望膜厚が得られると、乾燥され、好ましくは焼成された膜がステップ9
3でアニールされ、このアニールは続くアニールと区別するために、第1のアニ
ールと称される。第1のアニールは、好ましくは、炉中で、不活性雰囲気、好ま
しくは窒素および/またはアルゴンなどの希ガス、最も好ましくは窒素中で行わ
れる。温度は、特定の層状超格子材料30および60の結晶化温度を超える。層
状超格子材料30および60からの元素の蒸発を防止し、かつ既に所定位置にあ
る集積回路への損害を含む基板への熱的損害を防止するために、アニーリング温
度は好ましくは900℃未満に維持される。好ましくは、ストロンチウムビスマ
スタンタル酸塩についてのアニーリングは、650℃と900℃との間で行われ
る。アニール時間は、ゼロ(アニール無し)から、プッシュ/プル(push/
pull)サイクルのみを有するアニール、13時間の保持時間に加えてプッシ
ュ/プルサイクルがあるものまで様々であり得る。最も好ましくは、ストロンチ
ウムビスマスタンタル酸塩について、アニールは約800℃の温度で30分間、
低熱供給のために10分間のプッシュ/プルを伴って行われ、大多数の他の層状
超格子材料について同様の範囲にある。
3でアニールされ、このアニールは続くアニールと区別するために、第1のアニ
ールと称される。第1のアニールは、好ましくは、炉中で、不活性雰囲気、好ま
しくは窒素および/またはアルゴンなどの希ガス、最も好ましくは窒素中で行わ
れる。温度は、特定の層状超格子材料30および60の結晶化温度を超える。層
状超格子材料30および60からの元素の蒸発を防止し、かつ既に所定位置にあ
る集積回路への損害を含む基板への熱的損害を防止するために、アニーリング温
度は好ましくは900℃未満に維持される。好ましくは、ストロンチウムビスマ
スタンタル酸塩についてのアニーリングは、650℃と900℃との間で行われ
る。アニール時間は、ゼロ(アニール無し)から、プッシュ/プル(push/
pull)サイクルのみを有するアニール、13時間の保持時間に加えてプッシ
ュ/プルサイクルがあるものまで様々であり得る。最も好ましくは、ストロンチ
ウムビスマスタンタル酸塩について、アニールは約800℃の温度で30分間、
低熱供給のために10分間のプッシュ/プルを伴って行われ、大多数の他の層状
超格子材料について同様の範囲にある。
【0031】 第1のアニール後、第2の、すなわち上部電極32が形成される。好ましくは
、電極は、プラチナ単層のRFスパッタリングによって形成されるが、DCスパ
ッタリング、イオンビームスパッタリング、真空積層または他の適切な積層工程
によっても形成され得る。電子装置設計について望ましい場合は、金属積層の前
に、層状超格子材料30が従来のホトリソグラフィおよびエッチングを用いてパ
ターニングされ得、次いで、上部電極32が積層後に第2の工程でパターニング
される。本明細書において記載される実施例において、上部電極32および層状
超格子材料30は、従来のホトリソグラフィおよびエッチング技術およびイオン
ビームミリング(milling)を用いて共にパターニングされる。
、電極は、プラチナ単層のRFスパッタリングによって形成されるが、DCスパ
ッタリング、イオンビームスパッタリング、真空積層または他の適切な積層工程
によっても形成され得る。電子装置設計について望ましい場合は、金属積層の前
に、層状超格子材料30が従来のホトリソグラフィおよびエッチングを用いてパ
ターニングされ得、次いで、上部電極32が積層後に第2の工程でパターニング
される。本明細書において記載される実施例において、上部電極32および層状
超格子材料30は、従来のホトリソグラフィおよびエッチング技術およびイオン
ビームミリング(milling)を用いて共にパターニングされる。
【0032】 積層されると、上部電極32の層状超格子材料への接着は通常弱い。好ましく
は、接着は、熱処理によって改善される。上部電極32によって被覆された層状
超格子膜30を含むウェハ10は、上記のパターニングステップ95の前にアニ
ーリングされ得るが、好ましくは、パターニングステップ95後のステップ96
においてのみアニールされる。最終アニールステップ96は、好ましくは、30
0℃と850℃との間、最も好ましくは800℃あるいはそれ未満の温度で電気
炉中で行われる。アニールは、最も好ましくは、10分のプッシュ/プルおよび
約30分の保持時間を伴って行われる。アニール時間は、保持時間のない10分
のプッシュ/プルサイクルのみから、プッシュプルを伴う60分の保持時間まで
変動し得る。アニールステップ96は、好ましくは、窒素および/またはアルゴ
ンなどの希ガスの雰囲気中、最も好ましくは窒素中で再び行われる。低温酸素ア
ニール、すなわち、600℃あるいはそれ未満の温度での酸素中のアニールは、
生じる疲労がより小さいことが見出されている。最終アニールは、上部電極32
および電極32と層状超格子材料30との間の境界面中に内部応力を解放する。
同時に、第2のアニーリングステップ96は、上部電極のスパッタリングから得
られる層状超格子材料30中のマイクロ構造を復元し、その結果、材料の特性を
改善する。 3.製造工程の実施例 以下では、図2および図3に示されるようにウェハ10に適用される本発明に
よる製造工程の実施例が与えられる。各実施例に従い、図中に示されている電気
/電子特性が述べられている。図面は、図5などのヒステリシス曲線および図6
などの材料耐久性すなわち「疲労」曲線を含む。ヒステリシス曲線は、キロボル
ト/センチメートル(kV/cm)単位での印加電界対マイクロクーロン毎平方
センチメートル単位での分極電荷に関して与えられている。概して、ヒステリシ
スは、四つの異なる電圧である1ボルト、3ボルト、5ボルトおよび8ボルトに
ついて示されている。公知のように、良好な強誘電性特性を示唆するヒステリシ
ス曲線は、薄く線形なのではなく、相対的に四角形であり、分極方向に長くなる
傾向にある。ヒステリシス測定は、特記されない限り、全て非補償型Sawye
r−Tower回路に行われた。耐久性すなわち「疲労」曲線は、マイクロクー
ロン毎平方センチメートル単位での分極電荷2PrおよびkV/cm単位での強
制電圧(coercive voltage)2Ec対サイクル数を与える。分
極電荷2Prは、キャパシタ16などのキャパシタを、一方向、すなわち、図3
における上方垂直方向に完全に分極された状態から図3における下方垂直方向で
ある逆の完全分極状態へと切り換えることによって生成される電荷である。ここ
では、「完全に分極された」とは、強誘電性材料が完全に分極され、電界が除去
されている状態を意味する。図5に示されているヒステリシス曲線などのヒステ
リシス曲線から見ると、ヒステリシス曲線が正の分極軸(y軸)と交差する点で
あるPr+と、ヒステリシス曲線が負の分極軸と交差する点であるPr-との差分
である。特記されない限り、与えられた2Prの値は、最高電圧でのヒステリシ
ス測定から取られる。2Prの値が高くなるに従って、強誘電性メモリおよび他
の用途での材料の性能がより良好になる。サイクルは、キャパシタ16などのキ
ャパシタが1平方パルス切り換えられるものとして定義される。この分極2Pr
は、レムナント分極Prのおよそ二倍である。パラメータ2Ecは、示される図
について概して−8から+8ボルトとして考えられる電圧変化の際の、正の側E
c+の抗電界と負の側Ec−の抗電界との合計に等しい。抗電界は、一つの分極
状態から別の分極状態へと材料を切り換えるために必要とされる電解の大きさの
測度である。実用されている電子装置については、抗電界は、迷電界が分極切換
えを生じさせないほどに高くあるべきであるが、高すぎると、装置を動作させる
ために大きい電圧が必要とされる。図面および議論において用いられる他のパラ
メータおよび図面は、文脈から明らかであるべきである。
は、接着は、熱処理によって改善される。上部電極32によって被覆された層状
超格子膜30を含むウェハ10は、上記のパターニングステップ95の前にアニ
ーリングされ得るが、好ましくは、パターニングステップ95後のステップ96
においてのみアニールされる。最終アニールステップ96は、好ましくは、30
0℃と850℃との間、最も好ましくは800℃あるいはそれ未満の温度で電気
炉中で行われる。アニールは、最も好ましくは、10分のプッシュ/プルおよび
約30分の保持時間を伴って行われる。アニール時間は、保持時間のない10分
のプッシュ/プルサイクルのみから、プッシュプルを伴う60分の保持時間まで
変動し得る。アニールステップ96は、好ましくは、窒素および/またはアルゴ
ンなどの希ガスの雰囲気中、最も好ましくは窒素中で再び行われる。低温酸素ア
ニール、すなわち、600℃あるいはそれ未満の温度での酸素中のアニールは、
生じる疲労がより小さいことが見出されている。最終アニールは、上部電極32
および電極32と層状超格子材料30との間の境界面中に内部応力を解放する。
同時に、第2のアニーリングステップ96は、上部電極のスパッタリングから得
られる層状超格子材料30中のマイクロ構造を復元し、その結果、材料の特性を
改善する。 3.製造工程の実施例 以下では、図2および図3に示されるようにウェハ10に適用される本発明に
よる製造工程の実施例が与えられる。各実施例に従い、図中に示されている電気
/電子特性が述べられている。図面は、図5などのヒステリシス曲線および図6
などの材料耐久性すなわち「疲労」曲線を含む。ヒステリシス曲線は、キロボル
ト/センチメートル(kV/cm)単位での印加電界対マイクロクーロン毎平方
センチメートル単位での分極電荷に関して与えられている。概して、ヒステリシ
スは、四つの異なる電圧である1ボルト、3ボルト、5ボルトおよび8ボルトに
ついて示されている。公知のように、良好な強誘電性特性を示唆するヒステリシ
ス曲線は、薄く線形なのではなく、相対的に四角形であり、分極方向に長くなる
傾向にある。ヒステリシス測定は、特記されない限り、全て非補償型Sawye
r−Tower回路に行われた。耐久性すなわち「疲労」曲線は、マイクロクー
ロン毎平方センチメートル単位での分極電荷2PrおよびkV/cm単位での強
制電圧(coercive voltage)2Ec対サイクル数を与える。分
極電荷2Prは、キャパシタ16などのキャパシタを、一方向、すなわち、図3
における上方垂直方向に完全に分極された状態から図3における下方垂直方向で
ある逆の完全分極状態へと切り換えることによって生成される電荷である。ここ
では、「完全に分極された」とは、強誘電性材料が完全に分極され、電界が除去
されている状態を意味する。図5に示されているヒステリシス曲線などのヒステ
リシス曲線から見ると、ヒステリシス曲線が正の分極軸(y軸)と交差する点で
あるPr+と、ヒステリシス曲線が負の分極軸と交差する点であるPr-との差分
である。特記されない限り、与えられた2Prの値は、最高電圧でのヒステリシ
ス測定から取られる。2Prの値が高くなるに従って、強誘電性メモリおよび他
の用途での材料の性能がより良好になる。サイクルは、キャパシタ16などのキ
ャパシタが1平方パルス切り換えられるものとして定義される。この分極2Pr
は、レムナント分極Prのおよそ二倍である。パラメータ2Ecは、示される図
について概して−8から+8ボルトとして考えられる電圧変化の際の、正の側E
c+の抗電界と負の側Ec−の抗電界との合計に等しい。抗電界は、一つの分極
状態から別の分極状態へと材料を切り換えるために必要とされる電解の大きさの
測度である。実用されている電子装置については、抗電界は、迷電界が分極切換
えを生じさせないほどに高くあるべきであるが、高すぎると、装置を動作させる
ために大きい電圧が必要とされる。図面および議論において用いられる他のパラ
メータおよび図面は、文脈から明らかであるべきである。
【0033】 (実施例) 実施例1 複数のキャパシタ12、14、16などを含むウェハ10を製造し、このウェ
ハ中で層状超格子材料30はストロンチウムビスマスタンタル酸塩であった。前
駆体溶液を、Kojundo Chemical Laboratories、
Co., Ltd.から購入し、この溶液は、キシレンまたはオクタン溶媒中に
ストロンチウム2−エチルヘキサン酸塩、ビスマス2−エチルヘキサン酸塩およ
びタンタル2−エチルヘキサン酸塩を含んでいた。単数形の「キシレン」の代わ
りに複数形の「キシレン」を用いる。なぜなら、市販により入手可能なキシレン
は、キシレンの三つの異なる分別(fractionation)を含むからで
ある。三つの金属2−エチルヘキサン酸塩を、最終薄膜が化学式SrBi2Ta2 O9を有するような比率で混合した。溶液のモル濃度は、およそ0.2モル毎リ ットルであった。コーティングの直前に、n−ブチルアセテートの添加によって
、前駆体を0.13モル毎リットルに希釈した。一つの結晶シリコン層22、二
酸化シリコンの500ナノメートル(nm)厚さの層24、チタンの20nm厚
さの層26およびプラチナの200nm厚さの層28を含む基板18を、6リッ
トル/分の酸素流れ中で30分間拡散炉中で650℃で前焼成した。基板18上
に1mlのSrBi2Ta2O9前駆体溶液を配置するために、点眼器を用いた。 ウェハを1500RPMで30秒間スピンした。次いで、ウェハ10をホットプ
レート上に配置し、空気中で約160℃で1分間、次いで、260℃でさらに4
分間焼成した。次いで、ウェハ10を、75℃毎秒の上昇速度、60秒間の保持
時間およびおよそ1000から2000cc/分の周囲酸素流で、300℃でR
TP焼成した。次いで、周囲気体をおよそ1000から2000cc/分の流速
の窒素に代え、300℃の温度でさらに30秒間RTP焼成した。次いで、75
℃毎秒の上昇速度で温度を650℃まで上昇させ、およそ1000から2000
cc/分の周囲窒素流中でさらに30秒間RTP焼成を行った。ウェハ上に溶液
を配置するための点眼器使用からRTP焼成までのステップを、別のコーティン
グのために繰り返した。次いで、ウェハを拡散炉中に移し、800℃で6リット
ル/分の窒素流れ中で30分間アニールした。200ナノメートル(nm)プラ
チナの上部層32をスパッタリングし、レジストを塗布し、それに続いて標準の
ホトマスク工程、イオンミルエッチング、IPCストリップ、および800℃で
6リットル/分の窒素流中の15分間の第2のアニールを行った。層状超格子膜
30の最終厚さは約1700Åであり、キャパシタの面積は約7854マイクロ
メートル平方であった。
ハ中で層状超格子材料30はストロンチウムビスマスタンタル酸塩であった。前
駆体溶液を、Kojundo Chemical Laboratories、
Co., Ltd.から購入し、この溶液は、キシレンまたはオクタン溶媒中に
ストロンチウム2−エチルヘキサン酸塩、ビスマス2−エチルヘキサン酸塩およ
びタンタル2−エチルヘキサン酸塩を含んでいた。単数形の「キシレン」の代わ
りに複数形の「キシレン」を用いる。なぜなら、市販により入手可能なキシレン
は、キシレンの三つの異なる分別(fractionation)を含むからで
ある。三つの金属2−エチルヘキサン酸塩を、最終薄膜が化学式SrBi2Ta2 O9を有するような比率で混合した。溶液のモル濃度は、およそ0.2モル毎リ ットルであった。コーティングの直前に、n−ブチルアセテートの添加によって
、前駆体を0.13モル毎リットルに希釈した。一つの結晶シリコン層22、二
酸化シリコンの500ナノメートル(nm)厚さの層24、チタンの20nm厚
さの層26およびプラチナの200nm厚さの層28を含む基板18を、6リッ
トル/分の酸素流れ中で30分間拡散炉中で650℃で前焼成した。基板18上
に1mlのSrBi2Ta2O9前駆体溶液を配置するために、点眼器を用いた。 ウェハを1500RPMで30秒間スピンした。次いで、ウェハ10をホットプ
レート上に配置し、空気中で約160℃で1分間、次いで、260℃でさらに4
分間焼成した。次いで、ウェハ10を、75℃毎秒の上昇速度、60秒間の保持
時間およびおよそ1000から2000cc/分の周囲酸素流で、300℃でR
TP焼成した。次いで、周囲気体をおよそ1000から2000cc/分の流速
の窒素に代え、300℃の温度でさらに30秒間RTP焼成した。次いで、75
℃毎秒の上昇速度で温度を650℃まで上昇させ、およそ1000から2000
cc/分の周囲窒素流中でさらに30秒間RTP焼成を行った。ウェハ上に溶液
を配置するための点眼器使用からRTP焼成までのステップを、別のコーティン
グのために繰り返した。次いで、ウェハを拡散炉中に移し、800℃で6リット
ル/分の窒素流れ中で30分間アニールした。200ナノメートル(nm)プラ
チナの上部層32をスパッタリングし、レジストを塗布し、それに続いて標準の
ホトマスク工程、イオンミルエッチング、IPCストリップ、および800℃で
6リットル/分の窒素流中の15分間の第2のアニールを行った。層状超格子膜
30の最終厚さは約1700Åであり、キャパシタの面積は約7854マイクロ
メートル平方であった。
【0034】 図5は、実施例1において製造されたストロンチウムビスマスタンタル酸塩サ
ンプルについて1、3、5および8ボルトで測定された初期ヒステリシス曲線を
示す。ヒステリシス曲線は垂直方向に細長い四角形であり、集積回路メモリ中で
の優れた性能を示唆している。1ボルト曲線を除き、異なる電圧についての曲線
は、ほぼ互いに重なりあい、電圧に伴う性能のばらつきがほとんどないことを示
し、ここでもメモリ性能について優れていることを示す。分極率2Prは22.
08マイクロクーロン/cm2が測定され、これは従来技術の高温酸素アニール を行ったSrBi2Ta2O9について得られた代表的な結果よりも約30%良好 な値であった。
ンプルについて1、3、5および8ボルトで測定された初期ヒステリシス曲線を
示す。ヒステリシス曲線は垂直方向に細長い四角形であり、集積回路メモリ中で
の優れた性能を示唆している。1ボルト曲線を除き、異なる電圧についての曲線
は、ほぼ互いに重なりあい、電圧に伴う性能のばらつきがほとんどないことを示
し、ここでもメモリ性能について優れていることを示す。分極率2Prは22.
08マイクロクーロン/cm2が測定され、これは従来技術の高温酸素アニール を行ったSrBi2Ta2O9について得られた代表的な結果よりも約30%良好 な値であった。
【0035】 図6は、マイクロクーロン毎平方センチ単位での分極率2Pr対切換えサイク
ル数mおよびキロボルト毎cm単位の抗電界2Ec対実施例1のキャパシタの切
換えサイクル数のグラフを示す。これらの曲線は、材料の疲労特性として当該分
野では公知のものを示す。分極率は1010サイクルでは約10%、5×1010サ
イクル近くでは約20%疲労する。全ての抗電界ではほぼ疲労が無く、ばらつき
は実験誤差の範囲内である。30%までの疲労は、この高い分極率を有する強誘
電性メモリの性能にはほとんど影響を及ぼさないので、これらの結果は、この材
料からなるメモリは代表的な電子装置の寿命よりも長く持続することを示してい
る。
ル数mおよびキロボルト毎cm単位の抗電界2Ec対実施例1のキャパシタの切
換えサイクル数のグラフを示す。これらの曲線は、材料の疲労特性として当該分
野では公知のものを示す。分極率は1010サイクルでは約10%、5×1010サ
イクル近くでは約20%疲労する。全ての抗電界ではほぼ疲労が無く、ばらつき
は実験誤差の範囲内である。30%までの疲労は、この高い分極率を有する強誘
電性メモリの性能にはほとんど影響を及ぼさないので、これらの結果は、この材
料からなるメモリは代表的な電子装置の寿命よりも長く持続することを示してい
る。
【0036】 図7は、実施例1のサンプルについての、アンペア毎平方センチメートル単位
の漏れ電流対ボルト単位での印加電圧のグラフを示す。漏れ電流は、約0.5ボ
ルトで約3×10-9アンペア毎cm2に上昇し、約5.25ボルトまで平坦なま まであり、次いで約6×10-7ボルトまで上昇する。従来のメモリの動作電圧は
約3〜5ボルトであり、10-6ボルトを下回るいずれもの漏れ電流は良好なメモ
リ性能となるので、これらの結果は、実施例1の工程によって製造された材料は
、メモリが強誘電性メモリであっても、あるいはメモリ性能について層状超格子
材料の高誘電率を用いる「誘電性」メモリであっても優れたメモリを製造するこ
とを示している。
の漏れ電流対ボルト単位での印加電圧のグラフを示す。漏れ電流は、約0.5ボ
ルトで約3×10-9アンペア毎cm2に上昇し、約5.25ボルトまで平坦なま まであり、次いで約6×10-7ボルトまで上昇する。従来のメモリの動作電圧は
約3〜5ボルトであり、10-6ボルトを下回るいずれもの漏れ電流は良好なメモ
リ性能となるので、これらの結果は、実施例1の工程によって製造された材料は
、メモリが強誘電性メモリであっても、あるいはメモリ性能について層状超格子
材料の高誘電率を用いる「誘電性」メモリであっても優れたメモリを製造するこ
とを示している。
【0037】 上記の実施例は、本発明の工程によって製造された多くのキャパシタの代表的
な性能を示す。以下の実施例は、現在までに得られた最良の性能を示す。 実施例2 複数のキャパシタ12、24、16などを含む一連のウェハ10を製造し、こ
のウェハ中で層状超格子材料30はストロンチウムビスマスタンタル酸塩であっ
た。接着層26が酸素中で800℃で30分間チタンの20nm厚さ層を焼成す
ることによって形成された二酸化チタンのおよそ40nm厚さの層であり、薄膜
30の最終厚さが約180ナノメートルであり、キャパシタの面積が約1980
平方マイクロメートルであることを除いて、工程は実施例1の工程と同一であっ
た。
な性能を示す。以下の実施例は、現在までに得られた最良の性能を示す。 実施例2 複数のキャパシタ12、24、16などを含む一連のウェハ10を製造し、こ
のウェハ中で層状超格子材料30はストロンチウムビスマスタンタル酸塩であっ
た。接着層26が酸素中で800℃で30分間チタンの20nm厚さ層を焼成す
ることによって形成された二酸化チタンのおよそ40nm厚さの層であり、薄膜
30の最終厚さが約180ナノメートルであり、キャパシタの面積が約1980
平方マイクロメートルであることを除いて、工程は実施例1の工程と同一であっ
た。
【0038】 図8は、実施例2で製造されたストロンチウムビスマスタンタル酸塩サンプル
について1、2、3、5および8ボルトで測定された初期ヒステリシス曲線を示
す。ヒステリシス曲線は、実施例1についてよりもさらに垂直方向に細長い四角
形であり、集積回路メモリでの優れた性能を示唆している。異なる電圧について
の曲線はほぼ互いに重なりあい、電圧に伴う性能のばらつきがほとんどないこと
を示す。1ボルト曲線でさえも、最高電圧についての曲線の30%以内にある。
分極率2Prは29.24マイクロクーロン/cm2が測定され、これは従来技 術の高温酸素アニールを行ったSrBi2Ta2O9について得られた最良の結果 よりも良好な値である。
について1、2、3、5および8ボルトで測定された初期ヒステリシス曲線を示
す。ヒステリシス曲線は、実施例1についてよりもさらに垂直方向に細長い四角
形であり、集積回路メモリでの優れた性能を示唆している。異なる電圧について
の曲線はほぼ互いに重なりあい、電圧に伴う性能のばらつきがほとんどないこと
を示す。1ボルト曲線でさえも、最高電圧についての曲線の30%以内にある。
分極率2Prは29.24マイクロクーロン/cm2が測定され、これは従来技 術の高温酸素アニールを行ったSrBi2Ta2O9について得られた最良の結果 よりも良好な値である。
【0039】 層状超格子材料はABO3タイプ金属酸化物よりもさらに大幅に複雑であり、 高質の層状超格子材料の製造に有効な工程は、高質のABO3タイプ材料の製造 にも有効であることは概して事実であるが、その逆は当てはまらない。従って、
層状超格子材料の良好な結果は、PZTおよびBSTなどのABO3タイプ金属 酸化物化合物についても有効であるべきであることを示している。
層状超格子材料の良好な結果は、PZTおよびBSTなどのABO3タイプ金属 酸化物化合物についても有効であるべきであることを示している。
【0040】 窒素などの不活性雰囲気中で600℃を超える処理温度について層状超格子材
料を有するウェハの加熱のみを行って、PZTおよびBSTなどのABO3タイ プ金属酸化物および層状超格子材料化合物を利用する電子装置を製造するための
工程および組成が記載された。高温酸素アニールを用いずに集積回路を製造する
ための許容される電子品質のPZTおよびBSTなどのABO3タイプ金属酸化 物および層状超格子材料の薄膜を製造する例が従来技術で示されていないという
事実を考慮し、実際に従来技術はこれらの材料の高電子質薄膜を得るために高温
酸素アニールが不可欠であることを教示していることからすると、このような結
果が得られるのは驚くべきである。従来の工程で用いられるシリコンおよび金属
材料の酸化の可能性が本発明の工程によって著しく減少されるので、これらの結
果は、他の方法での従来のCMOSまたは他の集積回路工程へに層状超格子材料
の組み込みを大いに奨励するものである。当業者が本発明の概念から逸脱せずに
記載された特定の実施態様の多くの使用および改変を行い得ることは明らかであ
る。例えば、層状超格子材料の高温酸素アニールが用いられない工程によって優
れた電子品質薄膜が得られ得ることが示されたからには、これらの工程は、様々
な公知の障壁層などを用いる従来の工程と組み合わされ、記載された工程に変形
を与え得る。列挙されるステップがいくつかの例においては異なる順序で行われ
得ることも明らかである。あるいは、記載された様々な構造および工程が、等価
の構造および工程に置き換えられ得る。
料を有するウェハの加熱のみを行って、PZTおよびBSTなどのABO3タイ プ金属酸化物および層状超格子材料化合物を利用する電子装置を製造するための
工程および組成が記載された。高温酸素アニールを用いずに集積回路を製造する
ための許容される電子品質のPZTおよびBSTなどのABO3タイプ金属酸化 物および層状超格子材料の薄膜を製造する例が従来技術で示されていないという
事実を考慮し、実際に従来技術はこれらの材料の高電子質薄膜を得るために高温
酸素アニールが不可欠であることを教示していることからすると、このような結
果が得られるのは驚くべきである。従来の工程で用いられるシリコンおよび金属
材料の酸化の可能性が本発明の工程によって著しく減少されるので、これらの結
果は、他の方法での従来のCMOSまたは他の集積回路工程へに層状超格子材料
の組み込みを大いに奨励するものである。当業者が本発明の概念から逸脱せずに
記載された特定の実施態様の多くの使用および改変を行い得ることは明らかであ
る。例えば、層状超格子材料の高温酸素アニールが用いられない工程によって優
れた電子品質薄膜が得られ得ることが示されたからには、これらの工程は、様々
な公知の障壁層などを用いる従来の工程と組み合わされ、記載された工程に変形
を与え得る。列挙されるステップがいくつかの例においては異なる順序で行われ
得ることも明らかである。あるいは、記載された様々な構造および工程が、等価
の構造および工程に置き換えられ得る。
【図1】 本発明による材料の薄膜を製造するための工程の好ましい実施態様を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図2】 本発明による工程によって製造された薄膜キャパシタが大幅に拡大されて示さ
れているウェハの平面図である。
れているウェハの平面図である。
【図3】 線3−3に沿った図2の断面図の一部であり、図1の工程によって製造された
薄膜キャパシタ装置の図である。
薄膜キャパシタ装置の図である。
【図4】 本発明の工程を利用して製造された集積回路の一部の断面図である。
【図5】 図1の工程によって製造された代表的なストロンチウムビスマスタンタル酸塩
について1、3、5および8ボルトのヒステリシス曲線を示す図である。
について1、3、5および8ボルトのヒステリシス曲線を示す図である。
【図6】 図5のヒステリシス曲線が測定された同一の薄膜キャパシタサンプルについて
、分極率および強制電界疲労曲線を示す図である。
、分極率および強制電界疲労曲線を示す図である。
【図7】 図5および図6のサンプルについて漏れ電流対印加電圧のグラフを示す図であ
る。
る。
【図8】 図1の工程によって製造された別のストロンチウムビスマスタンタル酸塩薄膜
キャパシタにいて1、3、5および8ボルトのヒステリシス曲線を示す図である
。
キャパシタにいて1、3、5および8ボルトのヒステリシス曲線を示す図である
。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハートナー, ウォルター ドイツ国 ミュンヘン デー−81829, サルツメッサ−ストラッセ 6 (72)発明者 マズレ, カルロス ドイツ国 ゾルネディング デー−85604, グルエンランドストラッセ 4 (72)発明者 ソラヤッパン, ナラヤン アメリカ合衆国 コロラド 80920, コ ロラド スプリングス, シー ビレッジ ロード サウス 3833 (72)発明者 ジョシ, ビクラム アメリカ合衆国 コロラド 80919, コ ロラド スプリングス, オーバーランド ドライブ 6715 (72)発明者 ダーベンウィック, ギャリー エフ. アメリカ合衆国 コロラド 80918, コ ロラド スプリングス, ビッカーズ ド ライブ 1628 Fターム(参考) 5F058 BA11 BD02 BD05 BF27 BF43 BF46 BH01 BH04
Claims (10)
- 【請求項1】 層状超格子化合物からなるグループから選択される材料(3
0、60)を含む集積回路(70)を製造する方法であって、該方法は、 基板(18、58)と、前駆体を加熱すると該材料を自発的に形成するために
有効な量の金属部分を含む該前駆体とを提供する工程(85A、85B、80)
と、 該前駆体を該基板に供給し、前駆体膜を形成する工程(87)と、 該前駆体膜を加熱し、該材料を形成する工程と、 該集積回路を完成させ、該集積回路の電気構成要素(50)中に該材料を含ま
せる工程と、を包含し、 該方法が、無酸素雰囲気中で500℃と900℃との間の温度で該前駆体膜を
加熱し(91、93)、該基板上に該材料の固体薄膜(30、60)を形成する
ことを含む該加熱工程によって特徴付けられる、方法。 - 【請求項2】 層状超格子化合物からなるグループから選択される材料(3
0、60)を含む集積回路(70)を製造する方法であって、該方法は、 基板(18、58)と、前駆体を加熱すると該材料を自発的に形成するために
有効な量の金属部分を含む該前駆体とを提供する工程(85A、85B、80)
と、 該前駆体を該基板に供給する工程(87)と、 該前駆体を乾燥し、固体薄膜を形成する工程(88、89)と、 該集積回路を完成させ、該集積回路の電気構成要素(50)中に該材料を含ま
せる工程と、を包含し、 該方法が、600℃よりも高い温度である間に、該固体薄膜を酸素に曝さずに
該基板上の該固体薄膜を加熱し、該基板上に該材料を形成する工程(91、93
)によって特徴付けられる、方法。 - 【請求項3】 前記加熱工程が、無酸素雰囲気中で約650℃の温度で前記
前駆体を急速加熱処理(91)することを含み、該急速加熱処理は約30秒間行
われることにおいて特徴付けられる、請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記加熱工程が、不活性雰囲気中での約700℃と約900
℃との間でのアニーリング(93)を含むことにおいて特徴付けられる、請求項
1または2に記載の方法。 - 【請求項5】 前記基板が第1の電極(18、58)を含み、前記方法が、
前記アニーリング工程の後に前記材料の上に第2の電極(32、77)を形成し
てキャパシタ(16)を形成するステップをさらに包含し、無酸素雰囲気中で3
00℃と900℃との間の温度で第2のアニール(96)を続いて行う工程によ
ってさらに特徴付けられる、請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項6】 前記第2のアニール温度が約800℃であり、窒素雰囲気中
であることにおいて特徴付けられる、請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 前記基板が第1の電極(18、58)を含み、前記方法が、
前記アニーリング工程の後に前記層状超格子材料(30、60)の上に第2の電
極(32、77)を形成してキャパシタ(16)を形成するステップをさらに包
含し、酸素中で600℃またはそれ未満の間の温度で第2のアニール(96)を
続いて行う工程によってさらに特徴付けられる、請求項1または2に記載の方法
。 - 【請求項8】 酸素を含む雰囲気中で200℃から500℃までの温度で前
記前駆体膜を急速加熱処理する工程(90)をさらに含む、請求項1または2に
記載の方法。 - 【請求項9】 前記材料が、集積回路メモリ(70)の一部(50)を形成
する、請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項10】 前記メモリが、DRAMおよび強誘電性FETからなるグ
ループから選択されるメモリである、請求項9に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/900,270 US5962069A (en) | 1997-07-25 | 1997-07-25 | Process for fabricating layered superlattice materials and AB03 type metal oxides without exposure to oxygen at high temperatures |
US08/900,270 | 1997-07-25 | ||
PCT/US1998/014398 WO1999005712A1 (en) | 1997-07-25 | 1998-07-17 | Process for fabricating layered superlattice materials and abo3, type metal oxides and making electronic devices including same without exposure to oxygen |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001511600A true JP2001511600A (ja) | 2001-08-14 |
Family
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000504599A Pending JP2001511600A (ja) | 1997-07-25 | 1998-07-17 | 層状超格子材料を製造し、かつ酸素に曝さずに層状超格子材料を含む電子装置を作製するための工程 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
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TW (1) | TW396597B (ja) |
WO (1) | WO1999005712A1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1998
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