JP2005311294A - 強誘電体容量素子の製造方法及び強誘電体容量素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 強誘電体容量素子の製造方法は、まず、基板1上に、下部電極2を形成する。次に、下部電極2の上に、第1の濃度を有するビスマスを含む第1の強誘電体膜3aを形成した後、第2の濃度を有するビスマスを含む第2の強誘電体膜3bを形成する。次に、第1の強誘電体膜3a及び第2の強誘電体膜3bの形成後に熱処理を行なった後、上部電極4を形成する。下部電極2としてエッチング加工が白金膜よりも容易な金属である貴金属酸化物、又は貴金属酸化物と貴金属との積層膜を用いると共に、熱処理前における第2の強誘電体膜3bは、第2の濃度が第1の濃度よりも低くなるように形成している。
【選択図】 図2
Description
以下に、本発明の第1の実施形態に係る強誘電体容量素子を含む半導体装置ついて、図1を参照しながら説明する。
以下に、本発明の第2の実施形態に係る強誘電体容量素子を含む半導体装置について、図6を参照しながら説明する。
以下に、本発明の第3の実施形態に係る強誘電体容量素子を含む半導体装置について、図9を参照しながら説明する。
以下に、本発明の第4の実施形態に係る強誘電体容量素子を含む半導体装置について、図12を参照しながら説明する。
膜を容量絶縁膜に用いた強誘電体容量素子等に有用である。
2、11、21、31 下部電極
3a 第1の強誘電体膜
3b 第2の強誘電体膜
4、13、24、35 上部電極
12、23、33 強誘電体膜
22、32、34 第V族の元素とビスマスとを含む層
Claims (26)
- 基板上に、第1の導電膜よりなる下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に、第1の濃度を有するビスマスを含む第1の強誘電体膜を形成する工程と、
前記第1の強誘電体膜の上に、第2の濃度を有するビスマスを含む第2の強誘電体膜を形成する工程と、
前記第1の強誘電体膜及び前記第2の強誘電体膜の形成後に熱処理を行なう工程と、
前記熱処理後に、前記第2の強誘電体膜の上に、第2の導電膜よりなる上部電極を形成する工程とを備え、
前記第1の導電膜は、エッチング加工が白金膜よりも容易な金属であり、
前記熱処理前における前記第2の強誘電体膜は、前記第2の濃度が前記第1の濃度よりも低くなるように形成されることを特徴とする強誘電体容量素子の製造方法。 - 基板上に、第1の導電膜よりなる下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に、第1の濃度を有するビスマスを含む第1の強誘電体膜を形成する工程と、
前記第1の強誘電体膜の形成後に第1の熱処理を行なう工程と、
前記第1の熱処理後における前記第1の強誘電体膜の上に、第2の濃度を有するビスマスを含む第2の強誘電体膜を形成する工程と、
前記第2の強誘電体膜の形成後に第2の熱処理を行なう工程と、
前記第2の熱処理後における前記第2の強誘電体膜の上に、第2の導電膜よりなる上部電極を形成する工程とを備え、
前記第1の導電膜は、エッチング加工が白金膜よりも容易な金属であり、
前記熱処理前における前記第2の強誘電体膜は、前記第2の濃度が前記第1の濃度よりも低くなるように形成されることを特徴とする強誘電体容量素子の製造方法。 - 基板上に、第1の導電膜よりなる下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に、ビスマスを含む強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜の形成後に熱処理を行なう工程と、
前記熱処理後における前記強誘電体膜の上に、第2の導電膜よりなる上部電極を形成する工程とを備え、
前記第1の導電膜は、エッチング加工が白金膜よりも容易な金属であり、
前記熱処理前における前記強誘電体膜は、前記強誘電体膜の膜厚方向において、前記ビスマスの濃度が前記下部電極側から前記上部電極側に向かって減少する傾斜勾配を有するように形成されることを特徴とする強誘電体容量素子の製造方法。 - 基板上に、第1の導電膜よりなる下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に、各々の層がビスマスを含んでなる多層構造を有する強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜の形成後に熱処理を行なう工程と、
前記熱処理後における前記強誘電体膜の上に、第2の導電膜よりなる上部電極を形成する工程とを備え、
前記第1の導電膜は、エッチング加工が白金膜よりも容易な金属であり、
前記熱処理前における前記強誘電体膜を構成する前記各々の層は、該各々の層に含まれる前記ビスマスの濃度が前記下部電極側から前記上部電極側に向かって徐々に減少するように形成されることを特徴とする強誘電体容量素子の製造方法。 - 基板上に、第1の導電膜よりなる下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に、SBT膜又はSBTN膜よりなる強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜の形成後に熱処理を行なう工程と、
前記熱処理後における前記強誘電体膜の上に、第2の導電膜よりなる上部電極を形成する工程とを備え、
前記第1の導電膜は、エッチング加工が白金膜よりも容易な金属であり、
前記熱処理前における前記強誘電体膜は、ビスマスの組成比が化学量論的組成におけるビスマスの組成比よりも大きくなるように形成されることを特徴とする強誘電体容量素子の製造方法。 - 前記第1の導電膜は、貴金属酸化物、又は前記貴金属酸化物と貴金属との積層膜よりなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の強誘電体容量素子の製造方法。
- 前記第2の導電膜は、貴金属酸化物、又は前記貴金属酸化物と貴金属との積層膜よりなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の強誘電体容量素子の製造方法。
- 基板上に、下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に、SBT膜又はSBTN膜よりなり、積層構造を有する強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜の形成後に、熱処理を行なうことにより、前記下部電極と前記強誘電体膜との間に、第V族の元素とビスマスとを含む層を形成する工程と、
前記熱処理後に、前記強誘電体膜の上に、上部電極を形成する工程とを備え、
前記強誘電体膜における前記下部電極と接合する層は、ビスマスの組成比が化学量論的組成におけるビスマスの組成比よりも大きくなるように形成されることを特徴とする強誘電体容量素子の製造方法。 - 基板上に、下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に、SBT膜又はSBTN膜よりなる強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜の形成後に、熱処理を行なうことにより、前記下部電極と前記強誘電体膜との間に、第V族の元素とビスマスとを含む層を形成する工程と、
前記熱処理後に、前記強誘電体膜の上に、上部電極を形成する工程とを備え、
前記熱処理前における前記強誘電体膜は、前記強誘電体膜の膜厚方向において、前記ビスマスの濃度が前記下部電極側から前記上部電極側に向かって減少する傾斜勾配を有するように形成されることを特徴とする強誘電体容量素子の製造方法。 - 基板上に、下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に、SBT膜又はSBTN膜よりなる強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜の形成後に、熱処理を行なうことにより、前記下部電極と前記強誘電体膜との間に、第V族の元素とビスマスとを含む層を形成する工程と、
前記熱処理後に、前記強誘電体膜の上に、上部電極を形成する工程とを備え、
前記熱処理前における前記強誘電体膜は、ビスマスの組成比が化学量論的組成におけるビスマスの組成比よりも大きくなるように形成されることを特徴とする強誘電体容量素子の製造方法。 - 基板上に、下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に、SBT膜又はSBTN膜よりなり、積層構造を有するビスマスを含む強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜の上に、上部電極を形成する工程と、
前記上部電極の形成後に、熱処理を行なうことにより、前記下部電極と前記強誘電体膜との間、及び前記強誘電体膜と前記上部電極との間に、第V族の元素とビスマスとを含む層を形成する工程とを備え、
前記熱処理前における前記強誘電体膜における前記下部電極と接合する層及び前記上部電極と接合する層は、ビスマスの組成比が化学量論的組成比におけるビスマスの組成比よりも大きくなるように形成されることを特徴とする強誘電体容量素子の製造方法。 - 基板上に、下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に、SBT膜又はSBTN膜よりなる強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜の上に、上部電極を形成する工程と、
前記上部電極の形成後に、熱処理を行なうことにより、前記下部電極と前記強誘電体膜との間に、及び前記強誘電体膜と前記上部電極との間に、第V族の元素とビスマスとを含む層を形成する工程とを備え、
前記熱処理前における前記強誘電体膜は、前記強誘電体膜の膜厚方向において、前記ビスマスの濃度が前記下部電極側から前記強誘電体膜の中央付近に向かって徐々に減少すると共に前記強誘電体膜の中央付近から前記上部電極側に向かって徐々に上昇する傾斜勾配を有するように形成されることを特徴とする強誘電体容量素子の製造方法。 - 基板上に、下部電極を形成する工程と、
前記下部電極の上に、SBT膜又はSBTN膜よりなる強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜の上に、上部電極を形成する工程と、
前記上部電極の形成後に、熱処理を行なうことにより、前記下部電極と前記強誘電体膜との間、及び前記強誘電体膜と前記上部電極との間に、第V族の元素とビスマスとを含む層を形成する工程とを備え、
前記熱処理前における前記強誘電体膜は、ビスマスの組成比が化学量論的組成におけるビスマスの組成比よりも大きくなるように形成されることを特徴とする強誘電体容量素子の製造方法。 - 前記第V族の元素とビスマスとを含む層は、BiTa、BiPa、BiNb、BiTaOx、BiPaOx、又はBiNbOx よりなることを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載の強誘電体容量素子の製造方法。
- 前記下部電の上面層及び前記上部電極の下面層のうち、少なくとも前記下部電極の上面層は、第V族の元素を含む材料によって構成されており、
前記第V族の元素を含む材料は、IrTa、IrPa、IrNb、IrTaOx 、IrPaOx 、又はIrNbOx よりなることを特徴とする請求項8〜14のいずれか1項に記載の強誘電体容量素子の製造方法。 - 基板上に形成された第1の導電膜よりなる下部電極と、
前記下部電極の上に形成されたビスマスを含む強誘電体膜と、
前記強誘電体膜の上に形成された第2の導電膜よりなる上部電極とを備え、
前記第1の導電膜は、エッチング加工が白金膜よりも容易な金属であり、
前記強誘電体膜に含まれるビスマスの濃度は、前記強誘電体膜において略等しいことを特徴とする強誘電体容量素子。 - 基板上に形成された第1の導電膜よりなる下部電極と、
前記下部電極の上に形成されたビスマスを含む第1の強誘電体膜と、
前記第1の強誘電体膜の上に形成されたビスマスを含む第2の強誘電体膜と、
前記第2の強誘電体膜の上に形成された第2の導電膜よりなる上部電極とを備え、
前記第1の導電膜は、エッチング加工が白金膜よりも容易な金属であり、
前記第1の強誘電体膜に含まれるビスマスの濃度と前記第2の強誘電体膜に含まれるビスマスの濃度とは略等しいことを特徴とする強誘電体容量素子。 - 基板上に形成された第1の導電膜よりなる下部電極と、
前記下部電極の上に形成され、各々の層がビスマスを含んでなる多層構造を有する強誘電体膜と、
前記強誘電体膜の上に形成された第2の導電膜よりなる上部電極とを備え、
前記第1の導電膜は、エッチング加工が白金膜よりも容易な金属であり、
前記強誘電体膜を構成する前記各々の層に含まれるビスマスの濃度は略等しいことを特徴とする強誘電体容量素子。 - 基板上に形成された第1の導電膜よりなる下部電極と、
前記下部電極の上に形成されたSBT膜又はSBTN膜よりなる強誘電体膜と、
前記強誘電体膜の上に形成された第2の導電膜よりなる上部電極とを備え、
前記第1の導電膜は、エッチング加工が白金膜よりも容易な金属であり、
前記強誘電体膜におけるビスマスの組成比は、化学量論的組成におけるビスマスの組成比と略等しいことを特徴とする強誘電体容量素子。 - 前記第1の導電膜は、貴金属酸化物、又は前記貴金属酸化物と貴金属との積層膜よりなることを特徴とする請求項16〜19のいずれか1項に記載の強誘電体容量素子。
- 前記第2の導電膜は、貴金属酸化物、又は前記貴金属酸化物と貴金属との積層膜よりなることを特徴とする請求項16〜19のいずれか1項に記載の強誘電体容量素子。
- 基板上に形成された下部電極と、
前記下部電極の上に形成されたSBT膜又はSBTN膜よりなる強誘電体膜と、
前記強誘電体膜の上に形成された上部電極とを備え、
前記強誘電体膜と前記下部電極との間、及び前記強誘電体膜と前記上部電極との間のうち、少なくとも前記強誘電体膜と前記下部電極との間には、第V族の元素とビスマスとを含む層が介在していることを特徴とする強誘電体容量素子。 - 前記第V族の元素とビスマスとを含む層は、BiTa、BiPa、BiNb、BiTaOx、BiPaOx、又はBiNbOx よりなることを特徴とする請求項22に記載の強誘電体容量素子。
- 前記下部電極の上面層及び前記上部電極の下面層のうち、少なくとも前記下部電極の上面層は、第V族の元素を含む材料によって構成されていることを特徴とする請求項22に記載の強誘電体容量素子。
- 前記第V族の元素を含む材料は、IrTa、IrPa、IrNb、IrTaOx 、IrPaOx 、又はIrNbOx よりなることを特徴とする請求項24に記載の強誘電体容量素子。
- 前記強電体膜に含まれるビスマスの濃度は、前記強誘電体膜において略等しいことを特徴とする請求項22に記載の強誘電体容量素子。
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