JP3267278B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に不揮発性メモ
リ装置に使用される強誘電体キャパシタを有する半導体
装置及びその製造方法に関し、特に鉛を１成分として含
む強誘電体キャパシタに注目する。
リ装置に使用される強誘電体キャパシタを有する半導体
装置及びその製造方法に関し、特に鉛を１成分として含
む強誘電体キャパシタに注目する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばジャーナル・オブ・アプラ
イド・フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第６４巻、１４８４項〜１４９
３項に記載されていた様に、強誘電体メモリ装置等に使
用される強誘電体キャパシタには、組成比が一様な前駆
体薄膜を形成した後アニールし、強誘電体薄膜を形成し
ていた。
イド・フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉ
ｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第６４巻、１４８４項〜１４９
３項に記載されていた様に、強誘電体メモリ装置等に使
用される強誘電体キャパシタには、組成比が一様な前駆
体薄膜を形成した後アニールし、強誘電体薄膜を形成し
ていた。
【０００３】図２の断面構造図を基に従来例を説明す
る。
る。
【０００４】すなわち、シリコン基板１０１上に下部電
極１０３を形成し、下部電極１０３上に酸化鉛を過剰に
含む、一様な組成比を持つ強誘電体薄膜の前駆体である
ＰＺＴ２００をスパッタ法により形成した後、ペロブス
カイト構造の強誘電相を得るため、５００℃から９００
℃の温度でアニールしていた。
極１０３を形成し、下部電極１０３上に酸化鉛を過剰に
含む、一様な組成比を持つ強誘電体薄膜の前駆体である
ＰＺＴ２００をスパッタ法により形成した後、ペロブス
カイト構造の強誘電相を得るため、５００℃から９００
℃の温度でアニールしていた。
【０００５】その後上部電極１１０を形成していた。
【０００６】この様に、スパッタ法に於て、強誘電体薄
膜を得るには、強誘電体の前駆体薄膜を形成した後に後
処理として５００℃から９００℃程度の温度で、酸素雰
囲気中で１時間程度アニールを行い完全な強誘電相、す
なわちペロブスカイト構造を得ていた。
膜を得るには、強誘電体の前駆体薄膜を形成した後に後
処理として５００℃から９００℃程度の温度で、酸素雰
囲気中で１時間程度アニールを行い完全な強誘電相、す
なわちペロブスカイト構造を得ていた。
【０００７】また、従来ゾル−ゲル法に於いてもＰＺＴ
を形成する場合、Ｐｂ、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム
（Ｚｒ）の金属アルコキシドを化学量論組成のモル比で
均一溶液とし、これを下部電極上に塗布し、その後、７
００℃で焼成してはじめて強誘電相を得ることが出来
る。
を形成する場合、Ｐｂ、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム
（Ｚｒ）の金属アルコキシドを化学量論組成のモル比で
均一溶液とし、これを下部電極上に塗布し、その後、７
００℃で焼成してはじめて強誘電相を得ることが出来
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来Ｐｂを１
成分として含む強誘電体薄膜を形成する場合、この様に
して下部電極上に形成された強誘電体の前駆体薄膜は、
アニール時に蒸気圧の高いＰｂが前駆体薄膜表面から蒸
発し、強誘電体薄膜の厚さ方向にＰｂの濃度分布が出来
てしまい、化学量論的組成に非常に近い一様な強誘電性
薄膜が有する特性に比べ、強誘電体薄膜の特性が著しく
劣化してしまうという問題点を有していた。
成分として含む強誘電体薄膜を形成する場合、この様に
して下部電極上に形成された強誘電体の前駆体薄膜は、
アニール時に蒸気圧の高いＰｂが前駆体薄膜表面から蒸
発し、強誘電体薄膜の厚さ方向にＰｂの濃度分布が出来
てしまい、化学量論的組成に非常に近い一様な強誘電性
薄膜が有する特性に比べ、強誘電体薄膜の特性が著しく
劣化してしまうという問題点を有していた。
【０００９】そこで、本発明は従来のこの様な課題を解
決しようとするもので、その目的とするところは、アニ
ール後に於いて強誘電体薄膜の厚さ方向のＰｂ濃度分布
の変化を少なくし薄膜全体に於いて一様な組成、すなわ
ち化学量論的組成に非常に近い膜を形成し、強誘電体特
性の非常に良い膜を得る強誘電体薄膜の製造方法を提供
するところにある。
決しようとするもので、その目的とするところは、アニ
ール後に於いて強誘電体薄膜の厚さ方向のＰｂ濃度分布
の変化を少なくし薄膜全体に於いて一様な組成、すなわ
ち化学量論的組成に非常に近い膜を形成し、強誘電体特
性の非常に良い膜を得る強誘電体薄膜の製造方法を提供
するところにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、 （１） 下部電極、上部電極、ならびに前記下部電極と
前記上部電極との間に鉛（Ｐｂ）が一成分として含まれ
る強誘電体薄膜を備えた強誘電体キャパシタを有する半
導体装置の製造方法であって、前記下部電極を形成する
工程と、前記下部電極上に前記強誘電体薄膜を高周波マ
グネトロンスパッタ法を用いて形成するスパッタ工程
と、前記強誘電体薄膜をアニールする工程と、前記上部
電極を形成する工程と、を有し、前記スパッタ工程が、
第一のガス圧力下で行われる第一のスパッタ工程と、前
記第一のガス圧力よりもガス圧の高い第二のガス圧力下
で行われる第二のスパッタ工程を備えることを特徴とす
る。 （２） 前記スパッタ工程では、前記第一のガス圧力か
ら前記第二のガス圧力まで、ガス圧力を連続的に増加さ
せて行われることを特徴とする。 （３） 下部電極、上部電極、ならびに前記下部電極と
前記上部電極との間に鉛（Ｐｂ）が一成分として含まれ
る強誘電体薄膜を備えた強誘電体キャパシタを有する半
導体装置の製造方法であって、前記下部電極を形成する
工程と、前記下部電極上に前記強誘電体薄膜を高周波マ
グネトロンスパッタ法を用いて形成するスパッタ工程
と、前記強誘電体薄膜をアニールする工程と、前記上部
電極を形成する工程と、を有し、前記スパッタ工程で
は、ガス圧力を一定に保ちながら、第一のＡｒ分圧か
ら、該第一のＡｒ分圧より高い第二のＡｒ分圧へＡｒ分
圧を増加させてデポジションが行われることを特徴とす
る。 （４） 下部電極、上部電極、ならびに前記下部電極と
前記上部電極との間に鉛（Ｐｂ）が一成分として含まれ
る強誘電体薄膜を備えた強誘電体キャパシタを有する半
導体装置の製造方法であって、前記下部電極を形成する
工程と、前記下部電極上に前記強誘電体薄膜を高周波マ
グネトロンスパッタ法を用いて形成するスパッタ工程
と、前記強誘電体薄膜をアニールする工程と、前記上部
電極を形成する工程と、を有し、前記スパッタ工程で
は、ターゲットと基板との距離を増加させながらデポジ
ションが行われることを特徴とする。 （５） 下部電極、上部電極、ならびに前記下部電極と
前記上部電極との間に鉛（Ｐｂ）が一成分として含まれ
る強誘電体薄膜を備えた強誘電体キャパシタを有する半
導体装置の製造方法であって、前記下部電極を形成する
工程と、前記下部電極上に、前記強誘電体薄膜の前駆体
材料を塗布する工程と、該前駆体材料を熱処理する工程
と、前記上部電極を形成する工程とを有し、前記下部電
極の形成後において、前記強誘電体薄膜の前駆体材料を
塗布する工程と該前駆体材料を熱処理する工程が複数回
繰り返し行われ、且つ、前記前駆体材料中の鉛の濃度が
前記下部電極側と比べて前記上部電極側で増加するよう
に形成することを特徴とする。
造方法は、 （１） 下部電極、上部電極、ならびに前記下部電極と
前記上部電極との間に鉛（Ｐｂ）が一成分として含まれ
る強誘電体薄膜を備えた強誘電体キャパシタを有する半
導体装置の製造方法であって、前記下部電極を形成する
工程と、前記下部電極上に前記強誘電体薄膜を高周波マ
グネトロンスパッタ法を用いて形成するスパッタ工程
と、前記強誘電体薄膜をアニールする工程と、前記上部
電極を形成する工程と、を有し、前記スパッタ工程が、
第一のガス圧力下で行われる第一のスパッタ工程と、前
記第一のガス圧力よりもガス圧の高い第二のガス圧力下
で行われる第二のスパッタ工程を備えることを特徴とす
る。 （２） 前記スパッタ工程では、前記第一のガス圧力か
ら前記第二のガス圧力まで、ガス圧力を連続的に増加さ
せて行われることを特徴とする。 （３） 下部電極、上部電極、ならびに前記下部電極と
前記上部電極との間に鉛（Ｐｂ）が一成分として含まれ
る強誘電体薄膜を備えた強誘電体キャパシタを有する半
導体装置の製造方法であって、前記下部電極を形成する
工程と、前記下部電極上に前記強誘電体薄膜を高周波マ
グネトロンスパッタ法を用いて形成するスパッタ工程
と、前記強誘電体薄膜をアニールする工程と、前記上部
電極を形成する工程と、を有し、前記スパッタ工程で
は、ガス圧力を一定に保ちながら、第一のＡｒ分圧か
ら、該第一のＡｒ分圧より高い第二のＡｒ分圧へＡｒ分
圧を増加させてデポジションが行われることを特徴とす
る。 （４） 下部電極、上部電極、ならびに前記下部電極と
前記上部電極との間に鉛（Ｐｂ）が一成分として含まれ
る強誘電体薄膜を備えた強誘電体キャパシタを有する半
導体装置の製造方法であって、前記下部電極を形成する
工程と、前記下部電極上に前記強誘電体薄膜を高周波マ
グネトロンスパッタ法を用いて形成するスパッタ工程
と、前記強誘電体薄膜をアニールする工程と、前記上部
電極を形成する工程と、を有し、前記スパッタ工程で
は、ターゲットと基板との距離を増加させながらデポジ
ションが行われることを特徴とする。 （５） 下部電極、上部電極、ならびに前記下部電極と
前記上部電極との間に鉛（Ｐｂ）が一成分として含まれ
る強誘電体薄膜を備えた強誘電体キャパシタを有する半
導体装置の製造方法であって、前記下部電極を形成する
工程と、前記下部電極上に、前記強誘電体薄膜の前駆体
材料を塗布する工程と、該前駆体材料を熱処理する工程
と、前記上部電極を形成する工程とを有し、前記下部電
極の形成後において、前記強誘電体薄膜の前駆体材料を
塗布する工程と該前駆体材料を熱処理する工程が複数回
繰り返し行われ、且つ、前記前駆体材料中の鉛の濃度が
前記下部電極側と比べて前記上部電極側で増加するよう
に形成することを特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【実施例】本発明の強誘電体薄膜の製造方法の第１の実
施例を図１（ａ）〜（ｅ）の製造工程断面図に基づき説
明する。
施例を図１（ａ）〜（ｅ）の製造工程断面図に基づき説
明する。
【００１５】ここでは簡単のため、強誘電体特性を調べ
るための試料の製造方法について述べることにする。
るための試料の製造方法について述べることにする。
【００１６】勿論この製造方法を半導体装置にそのまま
応用すれば、強誘電体を用いた半導体メモリ装置を作る
ことが出来る。
応用すれば、強誘電体を用いた半導体メモリ装置を作る
ことが出来る。
【００１７】第１の実施例では、強誘電体薄膜の製造方
法としてゾル−ゲル法を用いた。
法としてゾル−ゲル法を用いた。
【００１８】まず、図１（ａ）のように、ｎ型シリコン
基板１０１上に、化学的気相成長法により約５０００Å
の二酸化珪素膜１０２を、更にスパッタ法により約２０
００Åの白金（Ｐｔ）を下部電極１０３として順次形成
する。
基板１０１上に、化学的気相成長法により約５０００Å
の二酸化珪素膜１０２を、更にスパッタ法により約２０
００Åの白金（Ｐｔ）を下部電極１０３として順次形成
する。
【００１９】次に、図１（ｂ）のように、５００Åの第
１の強誘電体前駆体薄膜１０４を塗布する。この強誘電
体前駆体薄膜１０４は、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉの金属アルコ
キシドを１．００：０．５２：０．４８のモル比で均一
溶液としたものである。
１の強誘電体前駆体薄膜１０４を塗布する。この強誘電
体前駆体薄膜１０４は、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉの金属アルコ
キシドを１．００：０．５２：０．４８のモル比で均一
溶液としたものである。
【００２０】この強誘電体前駆体薄膜１０４を下部電極
１０３上に塗布した後、酸素雰囲気中、２００℃で２０
分の仮焼成を行う。
１０３上に塗布した後、酸素雰囲気中、２００℃で２０
分の仮焼成を行う。
【００２１】その後、図１（ｃ）に示すようにそれぞれ
５００Åの第２から第６の強誘電体前駆体薄膜１０５、
１０６、１０７、１０８、１０９を同様にして形成す
る。
５００Åの第２から第６の強誘電体前駆体薄膜１０５、
１０６、１０７、１０８、１０９を同様にして形成す
る。
【００２２】但し第２から第６の強誘電体前駆体薄膜１
０５、１０６、１０７、１０８、１０９はＰｂ、Ｚｒ、
Ｔｉの金属アルコキシドを下記に示すモル比で均一溶液
としたものである。
０５、１０６、１０７、１０８、１０９はＰｂ、Ｚｒ、
Ｔｉの金属アルコキシドを下記に示すモル比で均一溶液
としたものである。
【００２３】Pb : Zr : Ti 第2の強誘電体前駆体薄膜105 1.01:0.52:0.48 第3の強誘電体前駆体薄膜106 1.02:0.52:0.48 第4の強誘電体前駆体薄膜１０７ １．０３：０．５
２：０．４８ 第５の強誘電体前駆体薄膜108 1.04:0.52:0.48 第6の強誘電体前駆体薄膜109 1.05:0.52:0.48 すなわち、どんどん強誘電体前駆体薄膜が積み重なるに
つれ、Ｐｂ濃度を増加するようにした。
２：０．４８ 第５の強誘電体前駆体薄膜108 1.04:0.52:0.48 第6の強誘電体前駆体薄膜109 1.05:0.52:0.48 すなわち、どんどん強誘電体前駆体薄膜が積み重なるに
つれ、Ｐｂ濃度を増加するようにした。
【００２４】第６の強誘電体前駆体薄膜１０９形成後に
も仮焼成を行なった。
も仮焼成を行なった。
【００２５】その後、酸素雰囲気中、７００℃で焼成を
１時間行うことにより、ＰＺＴの多結晶薄膜を形成する
ことが出来た。
１時間行うことにより、ＰＺＴの多結晶薄膜を形成する
ことが出来た。
【００２６】次に図１（ｄ）に示すように、上部電極１
１０として厚さ１０００ÅのＰｔをスパッタ法で形成し
た後、図１（ｅ）の様に、普通のフォトリソグラフィー
を用いて上部電極１１０のＰｔを１００μｍ角にパター
ニングした。
１０として厚さ１０００ÅのＰｔをスパッタ法で形成し
た後、図１（ｅ）の様に、普通のフォトリソグラフィー
を用いて上部電極１１０のＰｔを１００μｍ角にパター
ニングした。
【００２７】図３に７００℃での焼成を行った前後のＰ
ｂ濃度の深さプロファイルを示す。
ｂ濃度の深さプロファイルを示す。
【００２８】このように焼成後のＰｂ濃度の深さ分布
は、ほぼ一様となり化学量論的組成に非常に近いもので
あった。
は、ほぼ一様となり化学量論的組成に非常に近いもので
あった。
【００２９】図４に示すように、この強誘電体薄膜の強
誘電体特性はソーヤ・タワー回路によるヒステリシスカ
ーブで測定された。測定は室温、５０Ｈｚの周波数で行
った。
誘電体特性はソーヤ・タワー回路によるヒステリシスカ
ーブで測定された。測定は室温、５０Ｈｚの周波数で行
った。
【００３０】残留分極３０μＣ／ｃｍ2、抗電界３０ｋ
Ｖ／ｃｍと良好な強誘電性特性が 得られた。
Ｖ／ｃｍと良好な強誘電性特性が 得られた。
【００３１】第１の実施例では、強誘電体前駆体薄膜の
塗布を６回行ったが、２回としてもよい。
塗布を６回行ったが、２回としてもよい。
【００３２】その時は、１回目に塗布する強誘電体前駆
体薄膜のＰｂモル比に比べて２回目に塗布する強誘電体
前駆体薄膜のＰｂモル比を上げてやればよい。
体薄膜のＰｂモル比に比べて２回目に塗布する強誘電体
前駆体薄膜のＰｂモル比を上げてやればよい。
【００３３】本発明の強誘電体薄膜の製造方法の第２の
実施例を図５（ａ）〜（ｄ）の製造工程断面図に基づき
説明する。
実施例を図５（ａ）〜（ｄ）の製造工程断面図に基づき
説明する。
【００３４】第２の実施例では、強誘電体薄膜の製造方
法として高周波マグネトロンスパッタ法を用いた。
法として高周波マグネトロンスパッタ法を用いた。
【００３５】まず、図５（ａ）のように、第１の実施例
と同様にして、シリコン基板１０１上に二酸化珪素膜１
０２、下部電極１０３を形成する。
と同様にして、シリコン基板１０１上に二酸化珪素膜１
０２、下部電極１０３を形成する。
【００３６】次に、図５（ｂ）のように、２５００Åの
第１の強誘電体薄膜５０４を高周波マグネトロンスパッ
タ法により形成する。
第１の強誘電体薄膜５０４を高周波マグネトロンスパッ
タ法により形成する。
【００３７】この時ターゲットにＰｂ1.1Ｚｒ0.5Ｔｉ
0.5Ｏ3を用いた。
0.5Ｏ3を用いた。
【００３８】基板温度３００℃、Ａｒ：Ｏ2＝９：１の
雰囲気ガスとし、２０ｍＴｏｒｒ、パワー３００Ｗとし
た。
雰囲気ガスとし、２０ｍＴｏｒｒ、パワー３００Ｗとし
た。
【００３９】次に図５（ｃ）に示すように、ガス圧力だ
けを２５ｍＴｏｒｒに増加してイン・シチュでスパッタ
デポジションを行ない、５００Åの第２の強誘電体薄膜
５０５を形成した。
けを２５ｍＴｏｒｒに増加してイン・シチュでスパッタ
デポジションを行ない、５００Åの第２の強誘電体薄膜
５０５を形成した。
【００４０】同じターゲットを用いても雰囲気ガスの圧
力だけを変化させることにより、デポジションされた薄
膜の組成比を変化させることは可能である。
力だけを変化させることにより、デポジションされた薄
膜の組成比を変化させることは可能である。
【００４１】上に示した今のスパッタ条件に於いては、
圧力を増加させることによりＰｂ濃度を増加させること
が出来る。
圧力を増加させることによりＰｂ濃度を増加させること
が出来る。
【００４２】スパッタ直後の強誘電体薄膜５０４、５０
５は完全な強誘電相すなわちペロブスカイト構造を示さ
ない。
５は完全な強誘電相すなわちペロブスカイト構造を示さ
ない。
【００４３】すなわち、ペロブスカイト構造と強誘電相
を示さないパイロクロア相の混合状態となっている。
を示さないパイロクロア相の混合状態となっている。
【００４４】そこで、次に酸素雰囲気中、７５０℃で１
時間アニールを行い多結晶の完全な強誘電体相を形成す
る。
時間アニールを行い多結晶の完全な強誘電体相を形成す
る。
【００４５】最後に図５（ｄ）に示すように、第１の実
施例と同様にして、１００μｍ角のＰｔからなる上部電
極１１０を形成した。
施例と同様にして、１００μｍ角のＰｔからなる上部電
極１１０を形成した。
【００４６】図６に７５０℃でのアニールを行った前後
のＰｂ濃度の深さプロファイルを示す。
のＰｂ濃度の深さプロファイルを示す。
【００４７】このようにアニール後のＰｂ濃度の深さ分
布は、ほぼ一様となり化学量論的組成に非常に近いもの
であった。
布は、ほぼ一様となり化学量論的組成に非常に近いもの
であった。
【００４８】又、ターゲットにＰｂ1.1Ｚｒ0.5Ｔｉ0.5
Ｏ3.1を用い、実施例２と同様の方法を用いて強誘電体
膜を製造した場合にもアニール後のＰｂの濃度の深さ分
布はほぼ一様となった。
Ｏ3.1を用い、実施例２と同様の方法を用いて強誘電体
膜を製造した場合にもアニール後のＰｂの濃度の深さ分
布はほぼ一様となった。
【００４９】この強誘電体薄膜の残留分極は５０μＣ／
ｃｍ2、抗電界は３５ｋＶ／ｃｍと良好な強誘電性特性
が得られた。
ｃｍ2、抗電界は３５ｋＶ／ｃｍと良好な強誘電性特性
が得られた。
【００５０】第２の実施例では、スパッタ中にガス圧力
を２段階に分けてデポジションを行ったが、コンピュー
タ制御により、ガス圧力を連続的に増加させ、それにと
もなって強誘電体薄膜中のＰｂ濃度を徐々に、増加させ
ることも可能である。
を２段階に分けてデポジションを行ったが、コンピュー
タ制御により、ガス圧力を連続的に増加させ、それにと
もなって強誘電体薄膜中のＰｂ濃度を徐々に、増加させ
ることも可能である。
【００５１】また、全ガス圧力を一定に保ちながら、Ａ
ｒ分圧を増加させることによっても強誘電体薄膜中のＰ
ｂ濃度を増加させることもできるし、ターゲットとシリ
コン基板の距離を増加させることによっても、強誘電体
薄膜中のＰｂ濃度を増加させることが可能である。
ｒ分圧を増加させることによっても強誘電体薄膜中のＰ
ｂ濃度を増加させることもできるし、ターゲットとシリ
コン基板の距離を増加させることによっても、強誘電体
薄膜中のＰｂ濃度を増加させることが可能である。
【００５２】第２の実施例において、アニールを行なっ
てから上部電極１１０を形成したが、上部電極１１０を
形成した後、アニールを行なってもよい。
てから上部電極１１０を形成したが、上部電極１１０を
形成した後、アニールを行なってもよい。
【００５３】第１及び第２の実施例に於いて、シリコン
基板を用いたがマグネシア（ＭｇＯ）、サファイア等他
の基板を用いても良い。
基板を用いたがマグネシア（ＭｇＯ）、サファイア等他
の基板を用いても良い。
【００５４】また、強誘電体薄膜として、ＰＺＴすなわ
ちＰｂ（ＺｒXＴｉ1-X）Ｏ3、Ｘ＝０．４８、０．５を
用いて説明したが、他の組成比を持つＰＺＴであっても
よいし、ランタン（Ｌａ）をドーピングしたＰＬＺＴで
も勿論良いし、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂ
ａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ナイオビウム（Ｎｂ）、
ストロンチウム（Ｓｒ）等がドーピングされていても勿
論良い。
ちＰｂ（ＺｒXＴｉ1-X）Ｏ3、Ｘ＝０．４８、０．５を
用いて説明したが、他の組成比を持つＰＺＴであっても
よいし、ランタン（Ｌａ）をドーピングしたＰＬＺＴで
も勿論良いし、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂ
ａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ナイオビウム（Ｎｂ）、
ストロンチウム（Ｓｒ）等がドーピングされていても勿
論良い。
【００５５】
【発明の効果】本発明の強誘電体薄膜の製造方法は、以
上説明したように下部電極と上部電極の間に鉛（Ｐｂ）
を１成分として含む強誘電体薄膜が挟まれた構造を持つ
強誘電体薄膜の製造方法に於いて、前記下部電極上に前
記強誘電体の前駆体薄膜を前記下部電極側で鉛の濃度を
低濃度に、前記上部電極側で鉛の濃度を高濃度に形成す
ることによって、アニールを行い完全な強誘電相を得た
後のＰｂ組成比の上下方向のずれを極力無くす事によ
り、強誘電体特性の良好な薄膜を得ることが出来る効果
を有する。
上説明したように下部電極と上部電極の間に鉛（Ｐｂ）
を１成分として含む強誘電体薄膜が挟まれた構造を持つ
強誘電体薄膜の製造方法に於いて、前記下部電極上に前
記強誘電体の前駆体薄膜を前記下部電極側で鉛の濃度を
低濃度に、前記上部電極側で鉛の濃度を高濃度に形成す
ることによって、アニールを行い完全な強誘電相を得た
後のＰｂ組成比の上下方向のずれを極力無くす事によ
り、強誘電体特性の良好な薄膜を得ることが出来る効果
を有する。
【００５６】更に、この強誘電体薄膜の製造方法を用い
れば、不揮発性メモリや、光スイッチ、キャパシタ、赤
外線センサ、超音波センサ、薄膜圧電振動子として利用
できるといった効果を有する。
れば、不揮発性メモリや、光スイッチ、キャパシタ、赤
外線センサ、超音波センサ、薄膜圧電振動子として利用
できるといった効果を有する。
【図１】本発明の強誘電体薄膜の製造方法の第１実施例
を示す製造工程断面図である。
を示す製造工程断面図である。
【図２】従来の強誘電体薄膜の製造方法を説明するため
の断面構造図である。
の断面構造図である。
【図３】本発明の第１実施例の強誘電体薄膜のＰｂ濃度
の表面からの深さ依存性を示すグラフである。
の表面からの深さ依存性を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施例の強誘電体薄膜の強誘電体
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図５】本発明の強誘電体薄膜の製造方法の第２実施例
を示す製造工程断面図である。
を示す製造工程断面図である。
【図６】本発明の第２実施例の強誘電体薄膜のＰｂ濃度
の表面からの深さ依存性を示すグラフである。
の表面からの深さ依存性を示すグラフである。
１０１ シリコン基板 １０２ 二酸化珪素膜 １０３ 下部電極 １０４ 第１の強誘電体前駆体薄膜 １０５ 第２の強誘電体前駆体薄膜 １０６ 第３の強誘電体前駆体薄膜 １０７ 第４の強誘電体前駆体薄膜 １０８ 第５の強誘電体前駆体薄膜 １０９ 第６の強誘電体前駆体薄膜 １１０ 上部電極 ２００ ＰＺＴ ５０４ 第１の強誘電体薄膜 ５０５ 第２の強誘電体薄膜
Claims (5)
- 【請求項１】 下部電極、上部電極、ならびに前記下部
電極と前記上部電極との間に鉛（Ｐｂ）が一成分として
含まれる強誘電体薄膜を備えた強誘電体キャパシタを有
する半導体装置の製造方法であって、 前記下部電極を形成する工程と、 前記下部電極上に前記強誘電体薄膜を高周波マグネトロ
ンスパッタ法を用いて形成するスパッタ工程と、 前記強誘電体薄膜をアニールする工程と、 前記上部電極を形成する工程と、を有し、 前記スパッタ工程が、第一のガス圧力下で行われる第一
のスパッタ工程と、前記第一のガス圧力よりもガス圧の
高い第二のガス圧力下で行われる第二のスパッタ工程を
備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記スパッタ工程では、前記第一のガス
圧力から前記第二のガス圧力まで、ガス圧力を連続的に
増加させて行われることを特徴とする請求項１記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 下部電極、上部電極、ならびに前記下部
電極と前記上部電極との間に鉛（Ｐｂ）が一成分として
含まれる強誘電体薄膜を備えた強誘電体キャパシタを有
する半導体装置の製造方法であって、 前記下部電極を形成する工程と、 前記下部電極上に前記強誘電体薄膜を高周波マグネトロ
ンスパッタ法を用いて形成するスパッタ工程と、 前記強誘電体薄膜をアニールする工程と、 前記上部電極を形成する工程と、を有し、 前記スパッタ工程では、ガス圧力を一定に保ちながら、 第一のＡｒ分圧から、該第一のＡｒ分圧より高い第二の
Ａｒ分圧へＡｒ分圧を増加させてデポジションが行われ
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 下部電極、上部電極、ならびに前記下部
電極と前記上部電極との間に鉛（Ｐｂ）が一成分として
含まれる強誘電体薄膜を備えた強誘電体キャパシタを有
する半導体装置の製造方法であって、 前記下部電極を形成する工程と、 前記下部電極上に前記強誘電体薄膜を高周波マグネトロ
ンスパッタ法を用いて形成するスパッタ工程と、 前記強誘電体薄膜をアニールする工程と、 前記上部電極を形成する工程と、を有し、 前記スパッタ工程では、ターゲットと基板との距離を増
加させながらデポジションが行われることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 下部電極、上部電極、ならびに前記下部
電極と前記上部電極との間に鉛（Ｐｂ）が一成分として
含まれる強誘電体薄膜を備えた強誘電体キャパシタを有
する半導体装置の製造方法であって、 前記下部電極を形成する工程と、 前記下部電極上に、前記強誘電体薄膜の前駆体材料を塗
布する工程と、 該前駆体材料を熱処理する工程と、 前記上部電極を形成する工程とを有し、 前記下部電極の形成後において、前記強誘電体薄膜の前
駆体材料を塗布する工程と該前駆体材料を熱処理する工
程が複数回繰り返し行われ、且つ、前記前駆体材料中の鉛の濃度が前記下部電極側と
比べて前記上部電極側で増加するように形成すること を
特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25597299A JP3267278B2 (ja) | 1991-09-25 | 1999-09-09 | 半導体装置の製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24585591 | 1991-09-25 | ||
| JP3-245855 | 1991-09-25 | ||
| JP25597299A JP3267278B2 (ja) | 1991-09-25 | 1999-09-09 | 半導体装置の製造方法 |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000082787A JP2000082787A (ja) | 2000-03-21 |
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ID=26537439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25597299A Expired - Lifetime JP3267278B2 (ja) | 1991-09-25 | 1999-09-09 | 半導体装置の製造方法 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3267278B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108572488A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-09-25 | 北京航空航天大学 | 一种基于电解螺旋型铁电液晶的光开关 |
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| JP4663216B2 (ja) * | 2003-06-10 | 2011-04-06 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-09-09 JP JP25597299A patent/JP3267278B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| CN108572488B (zh) * | 2017-12-08 | 2021-07-06 | 北京航空航天大学 | 一种基于电解螺旋型铁电液晶的光开关 |
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