JP2002026001A - Dielectric film and semiconductor device - Google Patents
Dielectric film and semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は一般に半導体装置に
係り、特に層状Ｂｉ酸化物よりなる誘電体膜を有する半
導体装置およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a dielectric film made of a layered Bi oxide and a method of manufacturing the same.
【０００２】微細化技術の進歩に伴い、今日ではサブク
ォーターミクロンあるいはディープサブクォーターミク
ロンと呼ばれる、０．２５μｍ以下の設計ルールによる
半導体装置が実現されている。かかる微細化に伴い集積
密度が向上し、特にＤＲＡＭ等の半導体記憶装置では、
記憶容量を増大することができる。[0002] With the advance of the miniaturization technology, a semiconductor device called a sub-quarter micron or a deep sub-quarter micron, which has a design rule of 0.25 μm or less, has been realized. With such miniaturization, the integration density has been improved, and particularly in semiconductor storage devices such as DRAMs,
The storage capacity can be increased.
【０００３】一方、かかる微細化に伴い、ＤＲＡＭのよ
うなメモリセルキャパシタに電荷を蓄積することにより
情報の記憶を行う半導体記憶装置では、メモリセルキャ
パシタも微細化されてしまう。このため、微細化された
ＤＲＡＭにおいて情報を安定に保持するためには、メモ
リセルキャパシタの単位面積当りキャパシタンスを出来
るだけ増大させることが必要である。このような理由か
ら、従来のＳｉＯ2膜やＳｉＮ膜よりもはるかに大きな
比誘電率を有するＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）あ
るいはＳＢＴ（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）高誘電体膜をＤＲ
ＡＭのメモリセルキャパシタにおいてキャパシタ誘電体
膜として使う試みがなされている。On the other hand, with such miniaturization, in a semiconductor memory device such as a DRAM that stores information by accumulating charges in a memory cell capacitor, the memory cell capacitor is also miniaturized. Therefore, in order to hold information stably in a miniaturized DRAM, it is necessary to increase the capacitance per unit area of the memory cell capacitor as much as possible. For this reason, a PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ) or SBT (SrBi 2 Ta 2 O 9 ) high dielectric film having a relative dielectric constant much larger than that of a conventional SiO 2 film or SiN film is used. DR
Attempts have been made to use it as a capacitor dielectric film in AM memory cell capacitors.
【０００４】また、このような高誘電体膜は材料によっ
て決まる所定のキュリー温度以下の温度で自発分極を示
し強誘電膜となるものが多い。例えばＰＺＴは常温で強
誘電体膜となる。そこで、このような強誘電体膜をメモ
リセルキャパシタのキャパシタ誘電体膜として使うこと
により、情報を自発分極の形で蓄積するいわゆる強誘電
性半導体記憶装置（ＦｅＲＡＭ）を形成することができ
る。かかるＦｅＲＡＭではＤＲＡＭと異なり不揮発性
で、電源を切っても情報が保存される。またＦｅＲＡＭ
では情報の書き込みが電圧の印加のみによりなされるた
め、高速での読み書きが可能である。また消費電力も低
減される。In many cases, such a high dielectric film exhibits spontaneous polarization at a temperature equal to or lower than a predetermined Curie temperature determined by a material and becomes a ferroelectric film. For example, PZT becomes a ferroelectric film at room temperature. Therefore, by using such a ferroelectric film as a capacitor dielectric film of a memory cell capacitor, a so-called ferroelectric semiconductor memory device (FeRAM) that stores information in the form of spontaneous polarization can be formed. Unlike the DRAM, the FeRAM is nonvolatile and retains information even when the power is turned off. Also FeRAM
Since writing of information is performed only by applying a voltage, reading and writing can be performed at high speed. Power consumption is also reduced.
【０００５】またかかる高誘電体膜はトンネル電流が流
れないような大きな膜厚であっても非常に小さなＳｉＯ
2換算等価膜厚を有するため、高速半導体装置のゲート
絶縁膜に使うことにより、ゲート絶縁膜を流れるトンネ
ル電流を抑制しつつ、スケーリング則に従って半導体装
置を微細化し、動作速度を向上させることができる。[0005] In addition, such a high-dielectric film has a very small SiO
Since it has an equivalent film thickness of 2, it can be used for a gate insulating film of a high-speed semiconductor device, thereby suppressing a tunnel current flowing through the gate insulating film, miniaturizing the semiconductor device according to a scaling rule, and improving an operation speed. .
【０００６】[0006]
【従来の技術】ＰＺＴ膜はペロブスカイト構造を有して
おり、従来よりＦｅＲＡＭの強誘電体膜として使われて
いる。特にＰＺＴ膜は３０μＣ／ｃｍ2に達する反転電
荷量ＱS Wを実現しており、自発分極の形で情報を安定に
保持できることが確認されている。2. Description of the Related Art A PZT film has a perovskite structure and has been conventionally used as a ferroelectric film of FeRAM. Particularly PZT film has realized polarization inversion amount Q S W reaching 30 .mu.C / cm 2, it has been confirmed to be able to stably hold the information in the form of spontaneous polarization.
【０００７】一方、ＰＺＴ膜は揮発性のＰｂを含むた
め、製造工程中においてＰｂの離脱による欠損が生じや
すく、かかるＰｂ欠損はＰＺＴ膜中においてピンホール
を形成する場合すらある。このようなＰｂの欠損はキャ
パシタのリーク電流特性を劣化させ、また分極反転の繰
り返しにより自発分極の値が減少する疲労の問題を生じ
ていた。さらに、Ｐｂの使用は環境保護の観点から規制
される方向にあり、Ｐｂを含まない高誘電体材料が望ま
れていた。[0007] On the other hand, since the PZT film contains volatile Pb, deficiency due to detachment of Pb is likely to occur during the manufacturing process, and such Pb deficiency may even form a pinhole in the PZT film. Such a loss of Pb deteriorates the leakage current characteristics of the capacitor, and causes a problem of fatigue in which the value of spontaneous polarization decreases due to repeated polarization inversion. Further, the use of Pb is being regulated from the viewpoint of environmental protection, and a high dielectric material containing no Pb has been desired.
【０００８】これに対し、従来よりＰｂを含まない高誘
電体材料として、層状Ｂｉ酸化物が知られていた。On the other hand, a layered Bi oxide has been conventionally known as a high dielectric material containing no Pb.
【０００９】Ｂｉ層状酸化物は最初Smolenskii等によっ
て発見され（G. A. Smolenski, V.A. Isupov and A. I.
Agaranovskaya, Soviet Phys. Solid. State, 1, pp.1
49,1959）、 その後 Subbarao（Sabbarao, E.C., J. Ph
ys. Chem. Solid., 23, pp.665, 1962）により詳細な検
討がなされた。さらに層状Ｂｉ酸化物の一つであるＳｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9（ＢＳＴ）膜をＦｅＲＡＭの強誘電体膜
として使うことが提案されている（ＰＣＴ／ＵＳ９２／
１０５４２号公報参照）。Bi layered oxides were first discovered by Smolenskii et al. (GA Smolenski, VA Isupov and AI
Agaranovskaya, Soviet Phys. Solid.State, 1, pp.1
49,1959), followed by Subbarao (Sabbarao, EC, J. Ph.
ys. Chem. Solid., 23, pp. 665, 1962). Further, Sr which is one of layered Bi oxides
It has been proposed to use a Bi 2 Ta 2 O 9 (BST) film as a ferroelectric film of FeRAM (PCT / US92 /
No. 10542).
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記ＢＳＴ膜
の場合、疲労特性こそ良好であるものの、８００°Ｃで
１時間の高温焼成を行っても残留分極２Ｐｒの値が４〜
１６μＣ／ｃｍ2とＰＺＴ膜の値の半分以下にしかなら
ず、さらに膜表面の凹凸が大きく、半導体集積回路を形
成するのが困難である問題を有していた。また焼成を高
温で行う必要があることから、ビアホールを充填する導
電性プラグとキャパシタ電極との間で材料元素の相互拡
散が生じたり、酸化によるコンタクト不良、さらには拡
散領域における不純物元素の基板中への拡散の問題が生
じる恐れがある。However, in the case of the BST film, although the fatigue properties are good, the value of the remanent polarization 2Pr is 4 to 4 even after firing at 800 ° C. for 1 hour at a high temperature.
16 μC / cm 2, which is not more than half of the value of the PZT film, and the surface of the film has large irregularities, which causes a problem that it is difficult to form a semiconductor integrated circuit. In addition, since it is necessary to perform the firing at a high temperature, mutual diffusion of material elements occurs between the conductive plug filling the via hole and the capacitor electrode, a contact failure due to oxidation, and furthermore, an impurity element in the diffusion region in the substrate. The problem of diffusion to the air may occur.
【００１１】これに対し、Ｂｉ4-xＬａxＴｉ3Ｏ12で表
される組成を有するいわゆるＢＬＴ膜は層状Ｂｉ酸化物
であり、組成Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12を有するＢＴＯ膜において
Ｂｉの一部をＬａで置換している。ＢＬＴ膜ではＬａ量
と共に残留分極値が増大し、バルク焼結体においては、
Ｌａ＝０．７５で最大の２９μＣ／ｃｍ2の残留分極値
が達成されている（Takenaka, T., et al., Ferroelect
rics vol.38, pp.769-772, 1981）。On the other hand, a so-called BLT film having a composition represented by Bi 4-x La x Ti 3 O 12 is a layered Bi oxide, and a BTO film having a composition of Bi 4 Ti 3 O 12 has a Bi content of Bi. The part is replaced with La. In the BLT film, the remanent polarization value increases with the amount of La, and in the bulk sintered body,
A maximum remanent polarization value of 29 μC / cm 2 is achieved at La = 0.75 (Takenaka, T., et al., Ferroelect)
rics vol.38, pp.769-772, 1981).
【００１２】また最近のＰａｒｋ他による報告（Park,
B. H., Nature vol.401, 14 Oct. 1999）では、レーザ
アブレーション法により形成したＢＬＴ薄膜において、
１６〜２０μＣ／ｃｍ2に達する残留分極値が報告され
ている。A recent report by Park et al. (Park,
BH, Nature vol.401, 14 Oct. 1999) reported that BLT thin films formed by laser ablation method
Remanent polarization values reaching 16-20 μC / cm 2 have been reported.
【００１３】しかしながら、レーザアブレーション法を
半導体装置の量産ラインに適用するのは困難であり、ま
た形成された膜も残留分極値と疲労特性についてはある
程度良好な値が得られているものの、リーク電流の問題
や表面モフォロジーの問題は未解決である。これらの問
題を解決しない限り、ＢＬＴ膜の半導体装置への適用は
困難である。However, it is difficult to apply the laser ablation method to a mass production line of a semiconductor device, and although the formed film has good values of the remanent polarization value and the fatigue characteristics to some extent, the leakage current is low. And the problem of surface morphology remain unresolved. Unless these problems are solved, it is difficult to apply the BLT film to a semiconductor device.
【００１４】そこで、本発明は上記の課題を解決した、
新規で有用な強誘電体膜および半導体装置を提供するこ
とを概括的課題とする。Therefore, the present invention has solved the above-mentioned problems.
It is a general object to provide a new and useful ferroelectric film and semiconductor device.
【００１５】本発明のより具体的な課題は、ＢＬＴ膜よ
りなり、大きな残留分極値を有し、リーク電流が小さ
く、さらに優れた表面モフォロジーを有する強誘電体
膜、およびかかる強誘電体膜を含む半導体装置を提供す
ることにある。A more specific object of the present invention is to provide a ferroelectric film made of a BLT film, having a large remanent polarization value, a small leak current and excellent surface morphology. And a semiconductor device including the same.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題
を、基板上に形成された、Ｌａを含む層状Ｂｉ酸化物よ
りなる誘電体膜であって、前記誘電体膜は、前記層状Ｂ
ｉ酸化物結晶の集合よりなり、前記層状Ｂｉ酸化物結晶
は、前記誘電体膜中において等粒状組織を形成すること
を特徴とする誘電体膜、あるいはかかる誘電体膜を有す
る半導体装置により、解決する。According to the present invention, there is provided a dielectric film made of a layered Bi oxide containing La, which is formed on a substrate, wherein the dielectric film is formed of a layered Bi oxide.
The layered Bi oxide crystal is composed of an aggregate of i-oxide crystals, and the layered Bi oxide crystal is formed by forming a uniform grain structure in the dielectric film, or a semiconductor device having such a dielectric film. I do.
【００１７】前記層状Ｂｉ酸化物結晶は、アスペクト比
が１．４以下の結晶を９０％以上の割合で含むのが好ま
しく、特に前記層状Ｂｉ酸化物結晶は、１５０ｎｍ以
下、より好ましくは約１２０ｎｍの平均粒径を有するの
が望ましい。前記層状Ｂｉ酸化物結晶は＜１７１＞方向
に優先的に配向しており、Ｂｉ4-xＬａxＴｉ3Ｏ12で表
される組成を有し、１０％未満の割合で過剰Ｂｉを含
む。特に前記過剰Ｂｉは３〜７％の範囲の割合で含まれ
るのが好ましい。また前記層状Ｂｉ酸化物結晶は、Ｌａ
組成ｘが０．２〜０．９の範囲に設定されるのが好まし
い。The layered Bi oxide crystal preferably contains 90% or more of crystals having an aspect ratio of 1.4 or less, and more preferably the layered Bi oxide crystal has a 150 nm or less, more preferably about 120 nm or less. It is desirable to have an average particle size. The layered Bi oxide crystal is preferentially oriented in the <171> direction, has a composition represented by Bi 4-x La x Ti 3 O 12 , and contains excess Bi at a ratio of less than 10%. In particular, the excess Bi is preferably contained at a ratio in the range of 3 to 7%. Further, the layered Bi oxide crystal is La
It is preferable that the composition x be set in the range of 0.2 to 0.9.
【００１８】本発明によれば、基板上に形成されたＢＬ
Ｔ誘電体膜において、表面モフォロジーを良好に維持し
つつＰＺＴ膜に匹敵する大きな反転電荷量を実現し、ま
たリーク電流を抑制することができる。このため、かか
るＢＬＴ誘電体膜を使って情報を自発分極の形で保持で
きるＦｅＲＡＭを実現することができる。かかるＢＬＴ
誘電体膜はＰｂを含んでおらず、環境への悪影響もな
い。According to the present invention, the BL formed on the substrate
In the T dielectric film, a large amount of inversion charge comparable to that of the PZT film can be realized while maintaining good surface morphology, and a leak current can be suppressed. Therefore, it is possible to realize an FeRAM that can hold information in the form of spontaneous polarization using such a BLT dielectric film. Such BLT
The dielectric film does not contain Pb and has no adverse effect on the environment.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】［第１実施例］図１は、本発明の
第１実施例による強誘電体キャパシタ１０の構成を示
す。FIG. 1 shows a structure of a ferroelectric capacitor 10 according to a first embodiment of the present invention.
【００２０】図１を参照するに、Ｓｉ基板１１上にはＳ
ｉＯ2膜１２が形成されており、前記ＳｉＯ2膜１２上に
は厚さが約２５ｎｍのＴｉ膜１３Ａと厚さが約１７５ｎ
ｍのＰｔ膜１３Ｂとを積層した下側電極層１３がスパッ
タリングにより形成される。さらに前記下側電極層１３
上には、組成がＢｉ4-xＬａxＴｉ3Ｏ12で表される厚さ
が約２００ｎｍのＢＬＴ膜１４が形成され、前記ＢＬＴ
膜１４上にはＰｔよりなる上側電極層１５が約１００ｎ
ｍの厚さにスパッタリングにより形成される。Referring to FIG. 1, S
An iO 2 film 12 is formed, and a Ti film 13A having a thickness of about 25 nm and a thickness of about 175 n are formed on the SiO 2 film 12.
The lower electrode layer 13 on which the Pt film 13B is stacked is formed by sputtering. Further, the lower electrode layer 13
A BLT film 14 having a composition of Bi 4-x La x Ti 3 O 12 and a thickness of about 200 nm is formed on the BLT film.
An upper electrode layer 15 made of Pt is formed on the film 14 by about 100 n.
m by sputtering.
【００２１】図２は、図１の構造中、前記ＢＬＴ膜１４
の形成工程を示す。FIG. 2 shows the structure of FIG.
Is shown.
【００２２】図２を参照するに、前記ＢＬＴ膜１４はＭ
ＯＤ（metal organic decomposition）法とも呼ばれる
ＣＳＤ（chemical solution deposition）法により形成
され、最初に工程１において、ビスマス２エチルヘキサ
ネートＢｉ（Ｃ7Ｈ15ＣＯＯ）2と、ランタン３エチルヘ
キサネートＬａ（Ｃ7Ｈ15ＣＯＯ）2と、チタニウムテト
ライソプロポキシドＴｉ（（ＣＨ3）2ＣＨＯ）4とをそ
れぞれＢｉ，ＬａおよびＴｉの有機金属原料として使
い、これらを溶媒中において所定の比率で混合すること
により有機金属塗布液が形成される。本発明の基礎とな
る研究において本発明者が行った実験では、前記有機金
属原料Ｂｉ（Ｃ7Ｈ15ＣＯＯ）2、Ｌａ（Ｃ7Ｈ15ＣＯ
Ｏ）3およびＴｉ（（ＣＨ3）2ＣＨＯ）4の比率は、Ｂ
ｉ：Ｌａ：Ｔｉの比が３．２５：０．７５：４になるよ
うに設定された。また以下に説明する実験では、前記有
機金属塗布液として、５％の過剰Ｂｉおよび１０％の過
剰Ｂｉを含むものを調製した。このような過剰ＢｉはＢ
ＬＴ膜の結晶化の初期において結晶核として作用すると
考えられる。Referring to FIG. 2, the BLT film 14 is made of M
It is formed by a CSD (chemical solution deposition) method also called an OD (metal organic decomposition) method. First, in step 1, bismuth 2 ethyl hexanate Bi (C 7 H 15 COO) 2 and lanthanum 3 ethyl hexanate La (C Using 7 H 15 COO) 2 and titanium tetraisopropoxide Ti ((CH 3 ) 2 CHO) 4 as Bi, La and Ti organometallic raw materials, respectively, and mixing them at a predetermined ratio in a solvent. Thereby, an organometallic coating liquid is formed. In an experiment carried out by the present inventors in a study on which the present invention is based, the organic metal raw materials Bi (C 7 H 15 COO) 2 and La (C 7 H 15 CO
The ratio of O) 3 and Ti ((CH 3 ) 2 CHO) 4 is B
The ratio of i: La: Ti was set to be 3.25: 0.75: 4. In the experiments described below, the organometallic coating solutions containing 5% excess Bi and 10% excess Bi were prepared. Such excess Bi is B
It is considered that the LT film acts as a crystal nucleus in the early stage of crystallization.
【００２３】次にステップ２の工程において、前記塗布
液が、下地層、図１の構成では電極層１３上に、回転速
度を５００ｒｍｐに設定して５秒間行うスピンコーティ
ングにより、あるいは回転速度を３０００ｒｐｍに設定
して３０秒間行うスピンコーティングにより塗布され、
さらにステップ３の工程においてこのようにして形成さ
れた塗布膜に対して２００°Ｃ、５分間の乾燥と４５０
°Ｃ、３０分間の仮焼成とが、酸素雰囲気中において実
行される。本発明の基礎となる実験では、かかる塗布工
程２および乾燥・仮焼成工程３を４回繰り返すことによ
り、所望の厚さのＢＬＴ膜１４を形成した。Next, in the step 2, the coating liquid is applied onto the base layer, in the configuration of FIG. 1, the electrode layer 13 by spin coating at a rotation speed of 500 rpm for 5 seconds or at a rotation speed of 3000 rpm. Is applied by spin coating for 30 seconds,
Further, in the process of Step 3, the coating film thus formed is dried at 200 ° C. for 5 minutes, and dried at 450 ° C.
The preliminary firing at 30 ° C. for 30 minutes is performed in an oxygen atmosphere. In the experiment which is the basis of the present invention, the BLT film 14 having a desired thickness was formed by repeating the coating step 2 and the drying / pre-baking step 3 four times.
【００２４】このようにして形成されたＢＬＴ膜１４は
仮焼成を行った時点では非晶質であり、そこで図２のス
テップ４において前記ＢＬＴ膜１４は昇温速度を１００
°Ｃ／秒とした酸素雰囲気中における急速熱処理（ＲＴ
Ａ）工程により、８００°Ｃで１分間熱処理され、結晶
化される。かかる結晶化の結果、前記ＢＬＴ膜は高誘電
体材料あるいは強誘電体材料に特有の、大きな比誘電率
と残留分極特性を示すようになる。The BLT film 14 thus formed is amorphous at the time of pre-baking, so that in step 4 in FIG.
° C / sec rapid heat treatment in an oxygen atmosphere (RT
In step A), heat treatment is performed at 800 ° C. for 1 minute to crystallize. As a result of such crystallization, the BLT film exhibits a large relative dielectric constant and a remanent polarization characteristic, which are characteristic of a high dielectric material or a ferroelectric material.
【００２５】このようにしてＢＬＴ膜１４を結晶化した
後、前記上側電極層１５が、Ｐｔ層のスパッタリングに
より形成され、さらに６５０°Ｃで６０分間あるいは７
００°Ｃで３０分間回復熱処理工程を行った。After the crystallization of the BLT film 14 in this manner, the upper electrode layer 15 is formed by sputtering a Pt layer, and further at 650 ° C. for 60 minutes or 7 minutes.
A recovery heat treatment step was performed at 00 ° C. for 30 minutes.
【００２６】図３（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ図２の工
程により形成された５％および１０％の過剰Ｂｉを含む
ＢＬＴ膜１４の表面組織を示すＳＥＭ写真である。FIGS. 3A and 3B are SEM photographs showing the surface texture of the BLT film 14 containing 5% and 10% excess Bi formed by the process of FIG. 2, respectively.
【００２７】図３（Ａ）を参照するに、前記ＢＬＴ膜１
４が５％の過剰Ｂｉを含む場合、各々のＢＬＴ結晶の粒
径がほぼ等しい等粒状組織が出現する。前記ＢＬＴ膜１
４中に過剰Ｂｉが含まれないような場合にも、同様な等
粒状組織が得られる。これに対し、図３（Ｂ）に示すＢ
ＬＴ膜１４が１０％の過剰Ｂｉを含んでいる場合には、
細長い板状結晶よりなる組織が出現するのがわかる。Referring to FIG. 3A, the BLT film 1
When No. 4 contains 5% of excess Bi, an equigranular structure in which the particle size of each BLT crystal is approximately equal appears. The BLT film 1
In a case where excess Bi is not contained in 4, a similar equal-grained structure can be obtained. On the other hand, B shown in FIG.
When the LT film 14 contains 10% excess Bi,
It can be seen that a texture composed of elongated plate-like crystals appears.
【００２８】図４（Ａ），（Ｂ）は、このようにして得
られたＢＬＴ膜１４のヒステリシスを、それぞれ過剰Ｂ
ｉを含まない場合（１００Ｂｉと記す）、および５％の
過剰Ｂｉを含む場合（１０５Ｂｉと記す）について示
す。先の図３（Ｂ）に示すＢＬＴ膜１４が１０％の過剰
Ｂｉを含む場合には、リーク電流が多すぎてヒステリシ
ス特性を測定することは出来なかった。ただし、図４
（Ａ），（Ｂ）では、ヒステリシス特性を、回復熱処理
を６００°Ｃおよび７００°Ｃで行った場合について示
している。FIGS. 4A and 4B show the hysteresis of the BLT film 14 obtained in this way,
The case where i is not contained (denoted as 100 Bi) and the case where 5% excess Bi is contained (denoted as 105 Bi) are shown. When the BLT film 14 shown in FIG. 3B contains 10% of excess Bi, the leak current was too large to measure the hysteresis characteristics. However, FIG.
(A) and (B) show the hysteresis characteristics when the recovery heat treatment is performed at 600 ° C. and 700 ° C.
【００２９】図５は、図４（Ａ），（Ｂ）のヒステリシ
ス特性から求められた前記ＢＬＴ膜１４の反転電荷量Ｑ
SWの値を、印加電圧を３Ｖとした場合について示す。FIG. 5 shows the amount of inversion charge Q of the BLT film 14 obtained from the hysteresis characteristics of FIGS. 4A and 4B.
The value of SW is shown when the applied voltage is 3V.
【００３０】図５を参照するに、前記ＢＬＴ膜１４の反
転電荷量ＱSWの値はＢＬＴ膜１４が５％の過剰Ｂｉを含
む場合（１０５Ｂｉと記す）の方が、過剰Ｂｉを含まな
い場合（１００Ｂｉと記す）よりも大きく、特に回復熱
処理を７００°Ｃで行った場合２５μＣ／ｃｍ2の反転
電荷量が得られる。このＢＬＴ膜１４については、また
印加電圧を５Ｖとした場合、反転電荷量ＱSWの値は２
８．２μＣ／ｃｍ2に達するが、この値はＰＺＴ膜の反
転電荷量の値に匹敵する。Referring to FIG. 5, the value of the inversion charge amount Q SW of the BLT film 14 is such that when the BLT film 14 contains 5% excess Bi (denoted as 105 Bi), it does not contain excess Bi. (Indicated as 100 Bi), and in particular, when the recovery heat treatment is performed at 700 ° C., an inverted charge amount of 25 μC / cm 2 is obtained. With respect to the BLT film 14, when the applied voltage is 5 V, the value of the inverted charge amount Q SW is 2
The value reaches 8.2 μC / cm 2 , which is comparable to the value of the inversion charge amount of the PZT film.
【００３１】図６は、図１のキャパシタのリーク電流特
性を示す。ただし図６においてＢＬＴ膜１４は７００°
Ｃの回復熱処理を施されている。FIG. 6 shows the leakage current characteristics of the capacitor of FIG. However, in FIG. 6, the BLT film 14 is 700 °
C is subjected to a recovery heat treatment.
【００３２】図６を参照するに、前記ＢＬＴ膜１４が過
剰Ｂｉを含まない場合（Ｂｉ１００と記す）、あるいは
５％の過剰Ｂｉ含む場合（Ｂｉ１０５と記す）には、前
記キャパシタに±３Ｖの印加電圧を加えてもリーク電流
は１×１０-6Ａ／ｃｍ2以下であるのに対し、前記ＢＬ
Ｔ膜１４が１０％の過剰Ｂｉを含む場合（Ｂｉ１１０と
記す）にはリーク電流は±１Ｖ以下の印加電圧において
も１×１０-1Ａ／ｃｍ -2近くに達するのがわかる。Referring to FIG. 6, the BLT film 14 has
When the excess Bi is not included (denoted as Bi100), or
When the excess Bi of 5% is contained (denoted as Bi105),
Leakage current even when an applied voltage of ± 3 V is applied to the capacitor
Is 1 × 10-6A / cmTwoWhere BL
When the T film 14 contains 10% excess Bi (Bi110 and Bi110
Note that the leakage current is at ± 1 V or less applied voltage.
Also 1 × 10-1A / cm -2You can see it is getting closer.
【００３３】図７（Ａ）〜（Ｃ）は、このようにして得
られたＢＬＴ膜１４のＸ線回折パターンを示す。ただし
図７（Ａ）はＢＬＴ膜１４が過剰Ｂｉを含まない場合、
図７（Ｂ）はＢＬＴ膜１４が５％の過剰Ｂｉを含む場
合、さらに図７（Ｃ）は前記ＢＬＴ膜１４が１０％の過
剰Ｂｉを含む場合を示している。FIGS. 7A to 7C show X-ray diffraction patterns of the BLT film 14 thus obtained. However, FIG. 7A shows a case where the BLT film 14 does not contain excess Bi.
FIG. 7B shows a case where the BLT film 14 contains 5% excess Bi, and FIG. 7C shows a case where the BLT film 14 contains 10% excess Bi.
【００３４】図７（Ａ）〜（Ｃ）に共通しているのは、
このように有機金属溶液を塗布した後、急速熱処理によ
り結晶化させたＢＬＴ膜１４では、（１１７）面を示す
結晶粒が多く見られることで、これは前記ＢＬＴ膜１４
中においてＢＬＴ結晶が全体として＜１１７＞方向に優
先的に配向しているのを示していると考えられる。What is common to FIGS. 7A to 7C is that
After the application of the organometallic solution, the BLT film 14 crystallized by the rapid heat treatment has many crystal grains showing the (117) plane.
It is considered that the inside shows that the BLT crystal is preferentially oriented as a whole in the <117> direction.
【００３５】図８は、図３（Ａ）の組織における各結晶
粒のアスペクト比（長軸／短軸比）の分布を示す。FIG. 8 shows the distribution of the aspect ratio (major axis / minor axis ratio) of each crystal grain in the structure of FIG.
【００３６】図８を参照するに、９０％以上の結晶粒に
おいてアスペクト比が１．４以下であり、図３（Ａ）の
組織が実際に等粒状組織であることが確認される。特に
アスペクト比が１の結晶粒の割合が最も大きいことに注
意すべきである。図３（Ａ）の等粒状組織についてＡＦ
Ｍ（原子間力顕微鏡）により粒径分布を求めたところ、
平均粒径として、約１２０ｎｍの値が得られた。Referring to FIG. 8, the aspect ratio is not more than 1.4 in 90% or more of the crystal grains, and it is confirmed that the structure shown in FIG. 3A is actually a uniform grain structure. In particular, it should be noted that the proportion of crystal grains having an aspect ratio of 1 is the largest. AF for the uniform grain structure in FIG.
When the particle size distribution was determined by M (atomic force microscope),
A value of about 120 nm was obtained as the average particle size.
【００３７】これに対し図９は、図３（Ｂ）の組織にお
ける各結晶粒のアスペクト比分布を示す。FIG. 9 shows the aspect ratio distribution of each crystal grain in the structure shown in FIG. 3B.
【００３８】図８を参照するに、図３（Ｂ）の組織にお
いてはアスペクト比は主に１から３の間に分布し、１．
５以上のものの割合が１．５未満のものの割合よりもは
るかに大きくなっているのがわかる。図３（Ｂ）の組織
においてＡＦＭにより粒径分布を求めたところ、約１６
０ｎｍの値が得られたが、このように各々の結晶粒が板
状の細長い結晶よりなるため、結晶粒の長軸方向に測っ
た長さの平均値は、前記約１６０ｎｍの値よりもはるか
に大きくなるものと考えられる。Referring to FIG. 8, in the structure shown in FIG. 3B, the aspect ratio is mainly distributed between 1 and 3.
It can be seen that the ratio of those with 5 or more is much higher than the ratio of those with less than 1.5. The particle size distribution of the structure shown in FIG.
Although a value of 0 nm was obtained, since each crystal grain was composed of a plate-like elongated crystal, the average value of the length measured in the major axis direction of the crystal grain was much larger than the value of about 160 nm. It is thought that it becomes larger.
【００３９】以上をまとめると、本発明によるＢＬＴ膜
１４は、膜中の過剰Ｂｉを１０％以下、好ましくは３〜
７％の範囲に設定することにより、図３（Ａ）に示すよ
うに（１７１）配向を主とする等粒状の組織を実現で
き、その結果、従来のＰＺＴ膜に匹敵する反転電荷量Ｑ
SWが実現できる。その際、ＢＬＴ膜１４が平均粒径１５
０ｎｍ以下の等粒状組織を有するため、細長い板状結晶
よりなる場合に比べて表面モフォロジーが改善され、前
記ＢＬＴ膜１４を使って図１に示す強誘電体キャパシタ
を形成した場合にリーク電流が低減され、また疲労特性
も向上する。 ［第２実施例］図１０は本発明の第２実施例によるＦｅ
ＲＡＭ２０の構成を示す。In summary, the BLT film 14 according to the present invention reduces excess Bi in the film to 10% or less, preferably 3 to 10%.
By setting the range to 7%, as shown in FIG. 3A, an equigranular structure mainly having the (171) orientation can be realized. As a result, the inverted charge amount Q comparable to that of the conventional PZT film is obtained.
SW can be realized. At this time, the BLT film 14 has an average particle size of 15
Since it has an equal grain structure of 0 nm or less, the surface morphology is improved as compared with the case where the ferroelectric capacitor is formed of an elongated plate crystal, and the leakage current is reduced when the ferroelectric capacitor shown in FIG. 1 is formed using the BLT film 14. And the fatigue properties are also improved. [Second Embodiment] FIG. 10 is a view showing a second embodiment of the present invention.
2 shows a configuration of a RAM 20.
【００４０】図１０を参照するに、ＦｅＲＡＭ２０はフ
ィールド酸化膜２２により画成された素子領域表面に、
チャネル領域ＣＨを挟んで両側に拡散領域２１Ａ，２１
Ｂを形成されたｐ型Ｓｉ基板２１上に形成されており、
前記チャネル領域上にはゲート酸化膜２２Ａを介してポ
リシリコン層とＷＳｉ層とを積層したゲート電極２３が
形成されている。Referring to FIG. 10, the FeRAM 20 is formed on the surface of the element region defined by the field oxide film 22.
Diffusion regions 21A, 21 on both sides of channel region CH
B is formed on the p-type Si substrate 21 on which B is formed,
A gate electrode 23 formed by laminating a polysilicon layer and a WSi layer is formed on the channel region via a gate oxide film 22A.
【００４１】前記ゲート電極２３は両側壁面を側壁酸化
膜により覆われ、さらに前記Ｓｉ基板２１上に前記フィ
ールド酸化膜２２および拡散領域２１Ａ，２１Ｂを覆う
ように形成された層間絶縁膜２４により覆われる。また
前記層間絶縁膜２４中には前記拡散領域２１Ａを露出す
るコンタクトホール２４Ａが形成され、前記コンタクト
ホール２４Ａ中には前記拡散領域２１Ａとコンタクトす
るＷＳｉなどの導電性プラグ２４Ｂが形成される。The gate electrode 23 is covered on both side walls with side wall oxide films, and is further covered with an interlayer insulating film 24 formed on the Si substrate 21 so as to cover the field oxide film 22 and the diffusion regions 21A and 21B. . In the interlayer insulating film 24, a contact hole 24A exposing the diffusion region 21A is formed, and in the contact hole 24A, a conductive plug 24B such as WSi, which contacts the diffusion region 21A, is formed.
【００４２】前記層間絶縁膜２４はさらにＳｉＮ膜３５
により一様に覆われ、前記ＳｉＮ膜３５上には、前記フ
ィールド酸化膜２２に対応して厚さが約２５ｎｍのＴｉ
膜よりなる密着層２６Ａと厚さが約１７５ｎｍのＰｔ膜
よりなる電極層２６Ｂとを積層した下側電極パターン２
６が形成される。The interlayer insulating film 24 further comprises a SiN film 35
The SiN film 35 has a thickness of about 25 nm corresponding to the field oxide film 22.
Lower electrode pattern 2 in which an adhesion layer 26A made of a film and an electrode layer 26B made of a Pt film having a thickness of about 175 nm are laminated.
6 are formed.
【００４３】前記下側電極パターン２６上には、１０％
未満、好ましくは３〜７％程度の過剰Ｂｉを含むＢＬＴ
パターン２７が約２００ｎｍの厚さに形成され、さらに
前記ＢＬＴパターン２７上には厚さが約１００ｎｍのＰ
ｔ膜よりなる上側電極パターン２８が形成される。前記
下側電極パターン２６，ＢＬＴパターン２７および上側
電極パターン２８は、ＢＬＴパターン２７をキャパシタ
絶縁膜とする強誘電体キャパシタを形成する。On the lower electrode pattern 26, 10%
BLT containing less than, preferably about 3 to 7% of excess Bi
A pattern 27 having a thickness of about 200 nm is formed on the BLT pattern 27.
An upper electrode pattern 28 made of a t film is formed. The lower electrode pattern 26, the BLT pattern 27, and the upper electrode pattern 28 form a ferroelectric capacitor using the BLT pattern 27 as a capacitor insulating film.
【００４４】先の実施例でも説明したように、前記ＢＬ
Ｔパターン２７を構成するＢＬＴ膜は、前記ＳｉＮ膜２
５上に前記Ｔｉ膜２６ＡとＰｔ膜２６Ｂとをスパッタリ
ングにより形成した後、ビスマス２エチルヘキサネー
ト、ランタン３エチルヘキサネートおよびチタニウムテ
トライソプロポキシドとを含む有機金属原料を塗布し、
これを乾燥および仮焼成した後、酸素雰囲気中、７００
〜８００°Ｃ程度の温度で急速熱処理することで結晶化
させることにより、得られる。As described in the previous embodiment, the BL
The BLT film forming the T pattern 27 is the SiN film 2
5, the Ti film 26A and the Pt film 26B are formed by sputtering, and then an organometallic material containing bismuth 2-ethylhexanate, lanthanum 3-ethylhexanate, and titanium tetraisopropoxide is applied,
After drying and calcining this, 700 g
It is obtained by rapid heat treatment at a temperature of about 800 ° C. for crystallization.
【００４５】さらに前記Ｔｉ膜２６Ａ，Ｐｔ膜２６Ｂ、
ＢＬＴ膜および上側電極パターン２８を構成するＰｔ膜
をパターニングして前記強誘電体キャパシタを形成した
後、前記ＳｉＮ膜２５上に前記強誘電体キャパシタを覆
うように層間絶縁膜２９を形成し、前記層間絶縁膜２９
中に前記上側電極２８を露出する第１のコンタクトホー
ル２９Ａおよび前記導電性プラグ２４Ｂを露出する第２
のコンタクトホール２９Ｂを形成する。さらに、前記層
間絶縁膜２９上に、Ｔｉよりなるローカル配線パターン
３０を形成し、前記拡散領域２１Ａと前記上側電極２８
とを電気的に接続する。Further, the Ti film 26A, the Pt film 26B,
After patterning the BLT film and the Pt film constituting the upper electrode pattern 28 to form the ferroelectric capacitor, an interlayer insulating film 29 is formed on the SiN film 25 so as to cover the ferroelectric capacitor. Interlayer insulating film 29
A first contact hole 29A exposing the upper electrode 28 therein and a second contact hole 29A exposing the conductive plug 24B therein.
Is formed. Further, a local wiring pattern 30 made of Ti is formed on the interlayer insulating film 29, and the diffusion region 21A and the upper electrode 28 are formed.
And are electrically connected.
【００４６】かかる構成のＦｅＲＡＭにおいて、前記Ｂ
ＬＴパターン２７は先に図３（Ａ）で説明したような等
粒状組織を有し、ＰＺＴ膜に匹敵する反転電荷量ＱSWを
有する。このため、本実施例によるＦｅＲＡＭ２０は情
報を自発分極の形で、安定に保持することができる。ま
た前記ＢＬＴパターン２７中においては各々のＢＬＴ結
晶がほぼ一様な、１５０ｎｍ以下、典型的には１２０ｎ
ｍ以下の粒径を有するため表面モフォロジーの良い、平
滑な膜表面が得られ、これに伴い先に図６で説明したよ
うにキャパシタリーク電流が抑制される。また、前記Ｂ
ＬＴ膜２７の表面モフォロジーが向上するため、前記強
誘電体キャパシタを層間絶縁膜２９により覆ったり、こ
れにコンタクトホール２９Ａを形成する工程が容易にな
り、半導体装置製造の歩留りが向上する。In the FeRAM having such a configuration, the B
The LT pattern 27 has the same granular structure as described above with reference to FIG. 3A, and has an inverted charge amount Q SW comparable to that of the PZT film. For this reason, the FeRAM 20 according to the present embodiment can stably hold information in the form of spontaneous polarization. In the BLT pattern 27, each BLT crystal is substantially uniform, 150 nm or less, typically 120 nm.
Since it has a particle size of not more than m, a smooth film surface having good surface morphology can be obtained, and accordingly, the capacitor leakage current is suppressed as described above with reference to FIG. In addition, B
Since the surface morphology of the LT film 27 is improved, the step of covering the ferroelectric capacitor with the interlayer insulating film 29 and forming the contact hole 29A therein is facilitated, and the yield of semiconductor device manufacturing is improved.
【００４７】なお、以上の説明ではＢＬＴ膜をＭＯＤ法
あるいはＣＳＤ法により形成する場合について説明した
が、本発明は前記ＢＬＴ膜をＣＶＤ法で形成する場合に
おいても有効である。Although the case where the BLT film is formed by the MOD method or the CSD method has been described above, the present invention is also effective when the BLT film is formed by the CVD method.
【００４８】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内におい
て、様々な変形・変更が可能である。 （付記） （付記１） 基板上に形成された、Ｌａを含む層状Ｂｉ
酸化物よりなる誘電体膜であって、前記誘電体膜は、前
記層状Ｂｉ酸化物結晶の集合よりなり、前記層状Ｂｉ酸
化物結晶は、前記誘電体膜中において等粒状組織を形成
することを特徴とする誘電体膜。 （付記２） 前記層状Ｂｉ酸化物結晶は、アスペクト比
が１．４以下の結晶を９０％以上の割合で含むことを特
徴とする付記１記載の誘電体膜。 （付記３） 前記層状Ｂｉ酸化物結晶は、１５０ｎｍ以
下の平均粒径を有することを特徴とする付記１または２
記載の誘電体膜。 （付記４） 前記層状Ｂｉ酸化物結晶は、約１２０ｎｍ
の平均粒径を有することを特徴とする付記１〜３のう
ち、いずれか一項記載の誘電体膜。 （付記５） 前記層状Ｂｉ酸化物結晶は、＜１７１＞方
向に優先的に配向していることを特徴とする付記１〜４
のうち、いずれか一項記載の誘電体膜。 （付記６） 前記層状Ｂｉ酸化物結晶はＢｉ4-xＬａxＴ
ｉ3Ｏ12で表される組成を有し、１０％未満の割合で過
剰Ｂｉを含むことを特徴とする付記１〜５のうち、いず
れか一項記載の誘電体膜。 （付記７） 前記過剰Ｂｉは３〜７％の範囲の割合で含
まれることを特徴とする付記６記載の誘電体膜。 （付記８） 前記層状Ｂｉ酸化物結晶は、Ｌａ組成ｘが
０．２〜０．９の範囲に設定されることを特徴とする請
求項６または７記載の誘電体膜。 （付記９） 基板と、前記基板上に形成された能動素子
と、前記基板上に形成された誘電体膜とを含む半導体装
置であって、前記誘電体膜は、前記層状Ｂｉ酸化物結晶
の集合よりなり、前記層状Ｂｉ酸化物結晶は、前記誘電
体膜中において等粒状組織を形成することを特徴とする
半導体装置。Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the appended claims. It is. (Supplementary note) (Supplementary note 1) Layered Bi containing La formed on a substrate
A dielectric film made of an oxide, wherein the dielectric film is made of an aggregate of the layered Bi oxide crystals, and the layered Bi oxide crystals form an equigranular structure in the dielectric film. Characteristic dielectric film. (Supplementary Note 2) The dielectric film according to Supplementary Note 1, wherein the layered Bi oxide crystal includes a crystal having an aspect ratio of 1.4 or less at a rate of 90% or more. (Supplementary Note 3) The supplementary note 1 or 2, wherein the layered Bi oxide crystal has an average particle diameter of 150 nm or less.
The dielectric film as described in the above. (Supplementary Note 4) The layered Bi oxide crystal has a thickness of about 120 nm.
4. The dielectric film according to claim 1, wherein the dielectric film has an average particle size of: (Supplementary Note 5) Supplementary notes 1 to 4, wherein the layered Bi oxide crystal is preferentially oriented in the <171> direction.
The dielectric film according to any one of the above. (Supplementary Note 6) The layered Bi oxide crystal is Bi 4-x La x T
6. The dielectric film according to any one of supplementary notes 1 to 5, wherein the dielectric film has a composition represented by i 3 O 12 and contains excess Bi at a ratio of less than 10%. (Supplementary note 7) The dielectric film according to supplementary note 6, wherein the excess Bi is contained in a ratio of 3 to 7%. (Supplementary Note 8) The dielectric film according to claim 6 or 7, wherein the layered Bi oxide crystal has a La composition x set in a range of 0.2 to 0.9. (Supplementary Note 9) A semiconductor device including a substrate, an active element formed on the substrate, and a dielectric film formed on the substrate, wherein the dielectric film is formed of the layered Bi oxide crystal. A semiconductor device comprising an aggregate, wherein the layered Bi oxide crystal forms a uniform grain structure in the dielectric film.
【００４９】[0049]
【発明の効果】本発明によれば、基板上に形成されるＢ
ＬＴ膜の組成を、結晶化工程したＢＬＴ膜が等粒状組織
を示すように設定することにより、ＰＺＴ膜に匹敵する
反転電荷量ＱSWが実現され、同時にリーク電流が抑制さ
れる。さらにかかる等粒状組織を有するＢＬＴ膜をキャ
パシタに使うことにより、半導体装置の製造が容易にな
る。According to the present invention, B formed on a substrate
By setting the composition of the LT film so that the BLT film subjected to the crystallization process has a uniform grain structure, an inverted charge amount QSW comparable to that of the PZT film is realized, and at the same time, the leakage current is suppressed. Further, by using a BLT film having such a uniform grain structure for a capacitor, the manufacture of a semiconductor device is facilitated.
【図１】本発明の第１実施例による強誘電体キャパシタ
の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a ferroelectric capacitor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の強誘電体キャパシタの製造工程を示す図
である。FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of the ferroelectric capacitor of FIG. 1;
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、図１の強誘電体キャパシタ
で使われるＢＬＴ膜の組織を示す図である。FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the structure of a BLT film used in the ferroelectric capacitor of FIG. 1;
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、図１の強誘電体キャパシタ
で使われるＢＬＴ膜のヒステリシス特性を示す図であ
る。FIGS. 4A and 4B are diagrams showing hysteresis characteristics of a BLT film used in the ferroelectric capacitor of FIG. 1;
【図５】図１の強誘電体キャパシタで使われるＢＬＴ膜
の反転電荷量ＱSWを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an inverted charge amount Q SW of a BLT film used in the ferroelectric capacitor of FIG. 1;
【図６】図１の強誘電体キャパシタのリーク電流特性を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a leakage current characteristic of the ferroelectric capacitor of FIG.
【図７】図１の強誘電体キャパシタで使われるＢＬＴ膜
のＸ線回折図形を示す図である。FIG. 7 is a view showing an X-ray diffraction pattern of a BLT film used in the ferroelectric capacitor of FIG. 1;
【図８】図１の強誘電体キャパシタで使われる等粒状組
織を有するＢＬＴ膜における結晶粒のアスペクト比の分
布を示す図である。8 is a diagram showing a distribution of aspect ratios of crystal grains in a BLT film having an equal grain structure used in the ferroelectric capacitor of FIG.
【図９】板状組織を有するＢＬＴ膜における結晶粒のア
スペクト比の分布を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a distribution of aspect ratios of crystal grains in a BLT film having a plate-like structure.
【図１０】本発明の第２実施例によるＦｅＲＡＭの構成
を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an FeRAM according to a second embodiment of the present invention.
１０ 強誘電体キャパシタ １１，２１ 基板 １２ ＳｉＯ2膜 １３ 下側電極層 １３Ａ Ｔｉ膜 １３Ｂ Ｐｔ膜 １４ ＢＬＴ膜 １５ 上側電極層 ２１Ａ，２１Ｂ 拡散領域 ２２ フィールド酸化膜 ２２Ａ ゲート酸化膜 ２３ ゲート電極 ２４ 層間絶縁膜 ２４Ａ コンタクトホール ２４Ｂ 導電性プラグ ２５ ＳｉＮ膜 ２６Ａ Ｔｉ膜 ２６Ｂ Ｐｔ膜 ２６ 下側電極パターン ２７ ＢＬＴパターン ２８ 上側電極パターン ２９ 層間絶縁膜 ２９Ａ，２９Ｂ コンタクトホール ３０ ローカル配線パターンReference Signs List 10 ferroelectric capacitor 11, 21 substrate 12 SiO 2 film 13 lower electrode layer 13A Ti film 13B Pt film 14 BLT film 15 upper electrode layer 21A, 21B diffusion region 22 field oxide film 22A gate oxide film 23 gate electrode 24 interlayer insulation Film 24A Contact hole 24B Conductive plug 25 SiN film 26A Ti film 26B Pt film 26 Lower electrode pattern 27 BLT pattern 28 Upper electrode pattern 29 Interlayer insulating film 29A, 29B Contact hole 30 Local wiring pattern
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 AA06 BA13 BA17 BA50 BB02 BB07 BC00 CA05 5F058 AA07 AD10 AF04 AG01 AH01 5F083 JA15 JA17 JA35 JA38 JA39 MA06 MA17 PR23 PR33 PR34 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page F term (reference) 4K029 AA06 BA13 BA17 BA50 BB02 BB07 BC00 CA05 5F058 AA07 AD10 AF04 AG01 AH01 5F083 JA15 JA17 JA35 JA38 JA39 MA06 MA17 PR23 PR33 PR34
Claims (5)
ｉ酸化物よりなる誘電体膜であって、 前記誘電体膜は、前記層状Ｂｉ酸化物結晶の集合よりな
り、 前記層状Ｂｉ酸化物結晶は、前記誘電体膜中において等
粒状組織を形成することを特徴とする誘電体膜。1. A layered B containing La formed on a substrate
A dielectric film made of an i-oxide, wherein the dielectric film is made of an aggregate of the layered Bi oxide crystals, wherein the layered Bi oxide crystals form a uniform grain structure in the dielectric film. A dielectric film characterized by the following.
比が１．４以下の結晶を９０％以上の割合で含むことを
特徴とする請求項１記載の誘電体膜。2. The dielectric film according to claim 1, wherein the layered Bi oxide crystal contains 90% or more of crystals having an aspect ratio of 1.4 or less.
以下の平均粒径を有することを特徴とする請求項１また
は２記載の誘電体膜。3. The layered Bi oxide crystal has a thickness of 150 nm.
3. The dielectric film according to claim 1, wherein the dielectric film has the following average particle size.
Ｔｉ3Ｏ12で表される組成を有し、１０％未満の割合で
過剰Ｂｉを含むことを特徴とする請求項１〜３のうち、
いずれか一項記載の誘電体膜。4. The layered Bi oxide crystal is Bi 4-x La x
The composition according to claim 1, wherein the composition has a composition represented by Ti 3 O 12 and contains excess Bi at a ratio of less than 10%.
A dielectric film according to any one of the preceding claims.
あって、 前記誘電体膜は、前記層状Ｂｉ酸化物結晶の集合よりな
り、 前記層状Ｂｉ酸化物結晶は、前記誘電体膜中において等
粒状組織を形成することを特徴とする半導体装置。5. A semiconductor device comprising: a substrate; an active element formed on the substrate; and a dielectric film formed on the substrate, wherein the dielectric film is formed of the layered Bi oxide crystal. Wherein the layered Bi oxide crystal forms a uniform grain structure in the dielectric film.
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|---|---|---|---|---|
| WO2019235092A1 (en) * | 2018-06-06 | 2019-12-12 | ソニー株式会社 | Ferroelectric storage device |
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| WO2019235092A1 (en) * | 2018-06-06 | 2019-12-12 | ソニー株式会社 | Ferroelectric storage device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070904 |