JP6569149B2 - 強誘電体セラミックス、強誘電体メモリ及びその製造方法 - Google Patents
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[1]AgxPd1−x膜と、
前記AgxPd1−x膜上に形成された強誘電体膜と、
を具備し、
前記xは下記式1を満たすことを特徴とする強誘電体セラミックス。
0.3<x<0.95 ・・・式1
前記AgxPd1−x膜は(200)に配向されることを特徴とする強誘電体セラミックス。
前記AgxPd1−x膜はZrO2膜上に形成されることを特徴とする強誘電体セラミックス。
前記ZrO2膜はSi基板上に形成されていることを特徴とする強誘電体セラミックス。
[4−1]上記[1]乃至[4]のいずれか一項において、
前記強誘電体膜はPZT膜であることを特徴とする強誘電体セラミックス。
前記半導体層上に形成されたZrO2膜と、
前記ZrO2膜上に形成されたAgxPd1−x膜と、
前記AgxPd1−x膜上に形成された強誘電体膜と、
前記強誘電体膜上に形成された電極と、
前記半導体層に形成されたソース領域及びドレイン領域と、
を具備し、
前記xは下記式1を満たすことを特徴とする強誘電体メモリ。
0.3<x<0.95 ・・・式1
なお、上記の半導体層は、単結晶基板(例えばSi基板、Siウエハ)、単結晶層、エピタキシャル層、多結晶層(例えば多結晶シリコン層)等であるとよい。
前記強誘電体膜はPZT膜であることを特徴とする強誘電体メモリ。
前記ZrO2膜上にAgxPd1−x膜を形成する工程と、
前記AgxPd1−x膜上に強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜上に電極膜を形成する工程と、
前記電極膜、前記強誘電体膜、前記AgxPd1−x膜及び前記ZrO2膜を加工することで、前記強誘電体膜上に電極を形成する工程と、
前記電極をマスクとして前記半導体層に不純物イオンを注入することで、前記半導体層にソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、
を具備し、
前記xは下記式1を満たすことを特徴とする強誘電体メモリの製造方法。
0.3<x<0.95 ・・・式1
前記強誘電体膜はPZT膜であることを特徴とする強誘電体メモリの製造方法。
図1は、本発明の一態様に係る強誘電体セラミックスを示す断面図である。この強誘電体セラミックスは半導体層11を有し、半導体層11は、単結晶基板(例えばSi基板、Siウエハ等)、単結晶層、エピタキシャル層、多結晶層(例えば多結晶シリコン層)等であるとよい。半導体層11上にはZrO2膜12が形成され、ZrO2膜12上にはAgxPd1−x膜13が形成されている。xは下記式1を満たす。AgxPd1−x膜13上にはPZT膜14が形成されている。
0.3<x<0.95 ・・・式1
半導体層11としての基板を準備する。この基板としては、種々の基板を用いることができ、例えばSi単結晶やサファイア単結晶などの単結晶基板、表面に金属酸化物膜が形成された単結晶基板、表面にポリシリコン膜またはシリサイド膜が形成された基板等を用いることができる。なお、本実施形態では、(100)に配向したSi基板を用いる。
0<x<1(好ましくは0.1<x<1) ・・・式2
Pb:(Zr1−x+Tix)の元素比率が(1.4〜1.1):1であるPb(Zr1−xTix)O3のスパッタリングターゲットをスパッタリングする。これにより、AgxPd1−x膜13上にPZT膜14が形成される。
Pbが10原子%以上40原子%以下過剰に添加されたPZT膜形成用の前駆体溶液をAgxPd1−x膜13上に塗布し、例えば10atmの加圧酸素雰囲気で熱処理して結晶化を行う。これにより、AgxPd1−x膜13上にPZT膜14が形成される。
強誘電体膜は、ABO3あるいは(Bi2O2)2+(Am−1BmO3m+1)2−(式中、AはLi、Na、K、Rb、Pb、Ca、Sr、Ba、Bi、La及びHfからなる群から選択される少なくとも1種、BはRu、Fe、Ti、Zr、Nb、Ta、V、W及びMoからなる群から選択される少なくとも1種、mは5以下の自然数である。)で表されるペロブスカイトまたはビスマス層状構造酸化物を有する膜である。
図2は、本発明の一態様に係る強誘電体メモリを示す断面図である。この強誘電体メモリは1トランジスター型のFRAM(登録商標)(Ferroelectric Random Access Memory)である。
0.3<x<0.95 ・・・式1
ZrO2膜12上にはAgxPd1−x膜13が形成されている。xは下記式1を満たす。AgxPd1−x膜13上にはPZT膜14が形成されている。
0.3<x<0.95 ・・・式1
0.3<x<0.95 ・・・式1
0<x<1(好ましくは0.1<x<1) ・・・式2
なお、PZT膜は、後工程で加工されて図2に示すPZT膜14となる。
強誘電体膜は、ABO3あるいは(Bi2O2)2+(Am−1BmO3m+1)2−(式中、AはLi、Na、K、Rb、Pb、Ca、Sr、Ba、Bi、La及びHfからなる群から選択される少なくとも1種、BはRu、Fe、Ti、Zr、Nb、Ta、V、W及びMoからなる群から選択される少なくとも1種、mは5以下の自然数である。)で表されるペロブスカイトまたはビスマス層状構造酸化物を有する膜である。
バッファード弗酸を用いて(100)に配向したSi基板の表面の自然酸化膜を除去する。その後、Si基板上に酸化珪素膜を形成する。この際の条件は、実施例1と同様である。次いで、酸化珪素膜上にZr膜を蒸着する。この際の条件は、実施例1と同様である。次いで、Zr膜上に膜厚が15nmのZrO2膜を蒸着する。この際の条件は実施例1と同様である。
Si基板上に酸化珪素膜し、この酸化珪素膜上に膜厚15nmのTiO2膜を形成する。このTiO2膜は、Ti膜をスパッタリングにより成膜した後にTi膜を酸化して形成される。次に、このTiO2膜上に、膜厚が150nmのAg0.7Pd0.3膜、膜厚が2μmのPbZr0.55Ti0.45膜、膜厚が150nmのPt膜を順に実施例3のサンプルと同様の方法で形成する。
11 半導体層(Si基板)
12 ZrO2膜
13 AgxPd1−x膜
14 PZT膜
15 電極
16 ソース領域
17 ドレイン領域
Claims (7)
- ZrO 2 膜と、
前記ZrO 2 膜上に形成されたAgxPd1−x膜と、
前記AgxPd1−x膜上に形成された強誘電体膜と、
を具備し、
前記xは下記式1を満たすことを特徴とする強誘電体セラミックス。
0.4≦x≦0.9 ・・・式1 - 請求項1において、
前記AgxPd1−x膜は(200)に配向されることを特徴とする強誘電体セラミックス。 - 請求項1において、
前記ZrO2膜はSi基板上に形成されていることを特徴とする強誘電体セラミックス。 - 半導体層と、
前記半導体層上に形成されたZrO2膜と、
前記ZrO2膜上に形成されたAgxPd1−x膜と、
前記AgxPd1−x膜上に形成された強誘電体膜と、
前記強誘電体膜上に形成された電極と、
前記半導体層に形成されたソース領域及びドレイン領域と、
を具備し、
前記xは下記式1を満たすことを特徴とする強誘電体メモリ。
0.4≦x≦0.9 ・・・式1 - 請求項4において、
前記強誘電体膜はPZT膜であることを特徴とする強誘電体メモリ。 - 半導体層上にZrO2膜を形成する工程と、
前記ZrO2膜上にAgxPd1−x膜を形成する工程と、
前記AgxPd1−x膜上に強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜上に電極膜を形成する工程と、
前記電極膜、前記強誘電体膜、前記AgxPd1−x膜及び前記ZrO2膜を加工することで、前記強誘電体膜上に電極を形成する工程と、
前記電極をマスクとして前記半導体層に不純物イオンを注入することで、前記半導体層にソース領域及びドレイン領域を形成する工程と、
を具備し、
前記xは下記式1を満たすことを特徴とする強誘電体メモリの製造方法。
0.4≦x≦0.9 ・・・式1 - 請求項6において、
前記強誘電体膜はPZT膜であることを特徴とする強誘電体メモリの製造方法。
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