JPH11126877A - 強誘電性薄膜の性能を最適化するための多層方式 - Google Patents
強誘電性薄膜の性能を最適化するための多層方式Info
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- JPH11126877A JPH11126877A JP10205468A JP20546898A JPH11126877A JP H11126877 A JPH11126877 A JP H11126877A JP 10205468 A JP10205468 A JP 10205468A JP 20546898 A JP20546898 A JP 20546898A JP H11126877 A JPH11126877 A JP H11126877A
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L28/40—Capacitors
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- H01L28/56—Capacitors with a dielectric comprising a perovskite structure material the dielectric comprising two or more layers, e.g. comprising buffer layers, seed layers, gradient layers
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- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/51—Insulating materials associated therewith
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気的性能を高めるために最適化された組成
プロフィールを強誘電性薄膜に得ることを提供する。 【解決手段】 多層強誘電性薄膜は、核形成層１４、バ
ルク層１６および任意のキャップ層１８を含んでいる。
特定の組成の薄い核形成層１４は、強誘電性結晶方位を
最適化するために下部電極１２上に実現されて、必要と
される組成とは強誘電性薄膜の大半において著しく異な
る。バルク膜１６は、その結晶成長のための基板として
確立された核形成層を利用する。複数ステップの堆積プ
ロセスは、所望の組成プロフィールを得るように実施さ
れる。この方法は、薄膜の上部表面の近くのオプション
の第３の組成の調節物を、上部電極界面との適合性を確
実にするために、また引き続く処理から生じる相互作用
を補償するために、考慮している。
プロフィールを強誘電性薄膜に得ることを提供する。 【解決手段】 多層強誘電性薄膜は、核形成層１４、バ
ルク層１６および任意のキャップ層１８を含んでいる。
特定の組成の薄い核形成層１４は、強誘電性結晶方位を
最適化するために下部電極１２上に実現されて、必要と
される組成とは強誘電性薄膜の大半において著しく異な
る。バルク膜１６は、その結晶成長のための基板として
確立された核形成層を利用する。複数ステップの堆積プ
ロセスは、所望の組成プロフィールを得るように実施さ
れる。この方法は、薄膜の上部表面の近くのオプション
の第３の組成の調節物を、上部電極界面との適合性を確
実にするために、また引き続く処理から生じる相互作用
を補償するために、考慮している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、強誘電性
薄膜に関する。より詳細には、本発明は、改良された電
気特性を有する強誘電性薄膜、および強誘電性薄膜を製
造するための対応する製造方法に関する。
薄膜に関する。より詳細には、本発明は、改良された電
気特性を有する強誘電性薄膜、および強誘電性薄膜を製
造するための対応する製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】強誘電性薄膜は、一般には、強誘電体メ
モリセルにおける強誘電体キャパシタのための誘電材料
として使用される。適切なメモリ動作のためには、強誘
電性薄膜が、外部から印加される電界を加えることに応
答して、検出可能な電荷を遊離する（liberate）能力に
よって明白に示される望ましい電気的性能を得る、こと
が重要なことである。
モリセルにおける強誘電体キャパシタのための誘電材料
として使用される。適切なメモリ動作のためには、強誘
電性薄膜が、外部から印加される電界を加えることに応
答して、検出可能な電荷を遊離する（liberate）能力に
よって明白に示される望ましい電気的性能を得る、こと
が重要なことである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】結晶成長特性および薄
膜の配向は、この望ましい電気的性能を得るために重要
であることが実験室で示されてきた。典型的には、強誘
電性薄膜は、強誘電体キャパシタの下部電極といった、
導電性電極の表面上に堆積される。下部電極は、白金、
イリジウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、パラジ
ウム、並びに他の貴金属およびその酸化物、あるいは当
該技術分野において知られている他の適当な導電性材料
といった、様々な薄膜から製造されることができる。こ
れらの電極の各々は、変動する粗さ（changing roughne
ss）および／または導電率を持つ独特な表面を有し、こ
の表面は、引き続いて堆積される強誘電性薄膜の様々な
構成要素に対する付着係数（sticking coefficient）に
劇的に影響を及ぼす。付着係数が変わるにつれて、強誘
電性薄膜の組成が変わる。電極表面が、強誘電性薄膜の
層に順応し始めるにつれて、構成要素（constituents）
に対する付着係数が、変化し、そしてバルクの薄膜の組
成を示す（dictate）。したがって、単一の固定された
組のスパッタリング条件または溶液の化学的性質（solu
tion chemistry）を使用して、最適な電気的性能のため
に要求される組成を得ることができない。
膜の配向は、この望ましい電気的性能を得るために重要
であることが実験室で示されてきた。典型的には、強誘
電性薄膜は、強誘電体キャパシタの下部電極といった、
導電性電極の表面上に堆積される。下部電極は、白金、
イリジウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、パラジ
ウム、並びに他の貴金属およびその酸化物、あるいは当
該技術分野において知られている他の適当な導電性材料
といった、様々な薄膜から製造されることができる。こ
れらの電極の各々は、変動する粗さ（changing roughne
ss）および／または導電率を持つ独特な表面を有し、こ
の表面は、引き続いて堆積される強誘電性薄膜の様々な
構成要素に対する付着係数（sticking coefficient）に
劇的に影響を及ぼす。付着係数が変わるにつれて、強誘
電性薄膜の組成が変わる。電極表面が、強誘電性薄膜の
層に順応し始めるにつれて、構成要素（constituents）
に対する付着係数が、変化し、そしてバルクの薄膜の組
成を示す（dictate）。したがって、単一の固定された
組のスパッタリング条件または溶液の化学的性質（solu
tion chemistry）を使用して、最適な電気的性能のため
に要求される組成を得ることができない。
【０００４】本発明の改良された強誘電性薄膜に対する
引き続く比較のために、約２４００オングストロームの
厚さを有し、単一工程の堆積を用いて堆積された典型的
な先行技術の強誘電性ＰＺＴ薄膜（ジルコン酸チタン酸
鉛、lead zirconate titanate）は、＜１１１＞結晶方
位に配向されたおおよそ７５％の結晶ドメインを有す
る。３ボルトのパルスを使用して遊離された「スイッチ
ド電荷（switched charge）」［「Ｑｓｗ（３ｖ）」］
が、平方センチメートル当たり約２１マイクロクーロン
に測定された。強誘電体キャパシタのスイッチド電荷が
９０％に飽和される印加電圧［“Ｖ（９０％）”］は、
約４．５ボルトに測定された。
引き続く比較のために、約２４００オングストロームの
厚さを有し、単一工程の堆積を用いて堆積された典型的
な先行技術の強誘電性ＰＺＴ薄膜（ジルコン酸チタン酸
鉛、lead zirconate titanate）は、＜１１１＞結晶方
位に配向されたおおよそ７５％の結晶ドメインを有す
る。３ボルトのパルスを使用して遊離された「スイッチ
ド電荷（switched charge）」［「Ｑｓｗ（３ｖ）」］
が、平方センチメートル当たり約２１マイクロクーロン
に測定された。強誘電体キャパシタのスイッチド電荷が
９０％に飽和される印加電圧［“Ｖ（９０％）”］は、
約４．５ボルトに測定された。
【０００５】望まれることは、前述の電極の変わりやす
い性質を補償するために、また所望の薄膜組成プロフィ
ールを示すために、堆積条件において特定の調整がなさ
れる、最適の電気的性能を有する強誘電性薄膜である。
い性質を補償するために、また所望の薄膜組成プロフィ
ールを示すために、堆積条件において特定の調整がなさ
れる、最適の電気的性能を有する強誘電性薄膜である。
【０００６】したがって、本発明の主目的は、電気的性
能を高めるために、最適化された組成プロフィールを強
誘電性薄膜において得ることにある。
能を高めるために、最適化された組成プロフィールを強
誘電性薄膜において得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するために手段】本発明によれば、特定の
組成の薄い核形成層は、強誘電性結晶の方位を最適化す
るように実現され、またバルク強誘電性薄膜に必要とさ
れる組成とかなり（remarkably）異なる。バルクの薄膜
は、その結晶成長のための基礎（foundation）としても
たらされた核形成層を利用する。これらの組成条件のた
めに、多工程の堆積プロセスが、所望の組成プロフィー
ルをもたらすように実行される。本発明の方法は、ま
た、上部電極界面との適合を確実にすると共に、引き続
く処理から生じる相互作用を補償するように、薄膜の上
部面の近くにおける随意の第３の組成調整を考慮する。
組成の薄い核形成層は、強誘電性結晶の方位を最適化す
るように実現され、またバルク強誘電性薄膜に必要とさ
れる組成とかなり（remarkably）異なる。バルクの薄膜
は、その結晶成長のための基礎（foundation）としても
たらされた核形成層を利用する。これらの組成条件のた
めに、多工程の堆積プロセスが、所望の組成プロフィー
ルをもたらすように実行される。本発明の方法は、ま
た、上部電極界面との適合を確実にすると共に、引き続
く処理から生じる相互作用を補償するように、薄膜の上
部面の近くにおける随意の第３の組成調整を考慮する。
【０００８】本発明の前述の、および他の目的、特徴、
および長所は、本発明の好ましい実施の形態の下記の詳
細な記述からより容易に明らかになり、その記述は、添
付図面を参照して進行する。
および長所は、本発明の好ましい実施の形態の下記の詳
細な記述からより容易に明らかになり、その記述は、添
付図面を参照して進行する。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、図１を参照すると、強誘電
キャパシタ１０が示され、下部電極１２、上部電極２
０、薄い核形成層１４、バルク強誘電性層１６、および
随意の（optional）第３の叉は「キャップ」強誘電性層
１８を有する。強誘電体キャパシタ１０は、強誘電体メ
モリセルにおける記憶（storage）素子として使用され
ることができ、このような強誘電体メモリセルのアレイ
に存在する。
キャパシタ１０が示され、下部電極１２、上部電極２
０、薄い核形成層１４、バルク強誘電性層１６、および
随意の（optional）第３の叉は「キャップ」強誘電性層
１８を有する。強誘電体キャパシタ１０は、強誘電体メ
モリセルにおける記憶（storage）素子として使用され
ることができ、このような強誘電体メモリセルのアレイ
に存在する。
【００１０】・単一のターゲットを使用する白金の下部
電極上のＰＺＴスパッタ堆積 最適化された電気的性能のために、本発明に従って製造
されるＰＺＴ強誘電性薄膜は、単一のターゲットからス
パッタによって堆積され（sputter deposition）鉛リッ
チの（鉛に富んだ、lead-rich）（「Ｐｂ」）核形成層
１４を持ち、スパッタにより堆積された「より少なく」
鉛リッチのバルク層１６がその後に引き続く。単一のタ
ーゲットの堆積を使用して最適の電気的性能を達成する
ために、本発明の多層方式は、非常に望ましい。鉛リッ
チの核形成層１４を得るために、高圧力および低パワー
が、２５〜３５％過剰な鉛を持つ５０〜５００オングス
トローム厚の薄膜を堆積するために採用される。核形成
層１４の堆積後に、スパッタ条件は、圧力を下げて、且
つ電力を上げることによって、バルク薄膜層１６のため
に鉛含有量（１０〜２０％過剰の鉛）を減らすように変
更される。核形成層１４およびバルク層１６の組み合わ
せは、所望の結晶構造を形成するために必要とされる引
き続く高温アニールによって適切な核形成および薄膜成
長を確実にするために重要である。これらのアニールに
おいて、鉛の揮発性は鍵となる役割を演ずる。核形成層
１４内の高濃度の鉛は、過剰の鉛のための排出経路（す
なわち、下側の（lower）鉛バルク層１６）を維持する
一方、結晶形成のために適切な鉛供給を確実にするため
に重要である。バルク層１６の鉛量が過剰すぎるなら
ば、鉛は核形成層１４を覆い（overwhelm）、核形成お
よび結晶成長を乱す（disrupt）。バルク層１６が鉛不
足でありすぎるならば、バルク層１６は、必要とされる
鉛を核形成層１４から消費して、再び結晶成長を乱す。
電極上のＰＺＴスパッタ堆積 最適化された電気的性能のために、本発明に従って製造
されるＰＺＴ強誘電性薄膜は、単一のターゲットからス
パッタによって堆積され（sputter deposition）鉛リッ
チの（鉛に富んだ、lead-rich）（「Ｐｂ」）核形成層
１４を持ち、スパッタにより堆積された「より少なく」
鉛リッチのバルク層１６がその後に引き続く。単一のタ
ーゲットの堆積を使用して最適の電気的性能を達成する
ために、本発明の多層方式は、非常に望ましい。鉛リッ
チの核形成層１４を得るために、高圧力および低パワー
が、２５〜３５％過剰な鉛を持つ５０〜５００オングス
トローム厚の薄膜を堆積するために採用される。核形成
層１４の堆積後に、スパッタ条件は、圧力を下げて、且
つ電力を上げることによって、バルク薄膜層１６のため
に鉛含有量（１０〜２０％過剰の鉛）を減らすように変
更される。核形成層１４およびバルク層１６の組み合わ
せは、所望の結晶構造を形成するために必要とされる引
き続く高温アニールによって適切な核形成および薄膜成
長を確実にするために重要である。これらのアニールに
おいて、鉛の揮発性は鍵となる役割を演ずる。核形成層
１４内の高濃度の鉛は、過剰の鉛のための排出経路（す
なわち、下側の（lower）鉛バルク層１６）を維持する
一方、結晶形成のために適切な鉛供給を確実にするため
に重要である。バルク層１６の鉛量が過剰すぎるなら
ば、鉛は核形成層１４を覆い（overwhelm）、核形成お
よび結晶成長を乱す（disrupt）。バルク層１６が鉛不
足でありすぎるならば、バルク層１６は、必要とされる
鉛を核形成層１４から消費して、再び結晶成長を乱す。
【００１１】いくつかの場合には、鉛に富んだキャップ
層１８は、引き続くＣＭＯＳプロセス中におけるフイル
ム劣化を和らげる（buffer）ために望ましい。キャップ
層１８は、使用されるならば、結晶成長に影響を及ぼさ
ないことを確実にするために、理想的には核形成層１４
から十分に距離をおく（removed）。キャップ層１８
は、厚さおよび鉛含有量に関して最適化され、上部電極
２０との適合性を確実する。所望ならば、白金およびイ
リジウムからなる多層の下部電極１２、並びに白金およ
び酸化イリジウムからなる多層の上部電極２０を、同様
に使用できる。チタン密着層といった他の層を使用する
こともできる。白金は好ましい電極材料であるが、発明
が解決しようとする課題に記載されているように、当該
技術分野で知られている他の適当な電極材料を使用でき
る。
層１８は、引き続くＣＭＯＳプロセス中におけるフイル
ム劣化を和らげる（buffer）ために望ましい。キャップ
層１８は、使用されるならば、結晶成長に影響を及ぼさ
ないことを確実にするために、理想的には核形成層１４
から十分に距離をおく（removed）。キャップ層１８
は、厚さおよび鉛含有量に関して最適化され、上部電極
２０との適合性を確実する。所望ならば、白金およびイ
リジウムからなる多層の下部電極１２、並びに白金およ
び酸化イリジウムからなる多層の上部電極２０を、同様
に使用できる。チタン密着層といった他の層を使用する
こともできる。白金は好ましい電極材料であるが、発明
が解決しようとする課題に記載されているように、当該
技術分野で知られている他の適当な電極材料を使用でき
る。
【００１２】・スパッタリング条件 好ましい実施例では、ＰＺＴスパッタリングターゲット
のターゲット組成は、以下の通りである。すなわち、鉛
が１．０３５、ジルコニウムが０．４００、チタンが
０．６００、ランタンが０．０３０、カルシウムが０．
０５０、およびストロンチウムが０．０２０である。下
部電極１２および上部電極２０は白金であり、各々は約
１７５０オングストロームの厚さである。
のターゲット組成は、以下の通りである。すなわち、鉛
が１．０３５、ジルコニウムが０．４００、チタンが
０．６００、ランタンが０．０３０、カルシウムが０．
０５０、およびストロンチウムが０．０２０である。下
部電極１２および上部電極２０は白金であり、各々は約
１７５０オングストロームの厚さである。
【００１３】下記に関連される（identifed）正確なス
パッタリング条件は、所与のスパッタリングツールに特
有であることに注目すべきである。正確なスパッタリン
グ条件は、他のスパッタリングツールに適合するために
必要なように修正される。
パッタリング条件は、所与のスパッタリングツールに特
有であることに注目すべきである。正確なスパッタリン
グ条件は、他のスパッタリングツールに適合するために
必要なように修正される。
【００１４】好ましい実施例では、グリフォンスパッタ
リング堆積装置（Gryphon Sputtering Deposition depo
sition tool）が使用される。全ての層１４、１６、お
よび１８は、同じ温度（室温）において、そして同じス
パッタリング周囲環境（アルゴン）において堆積され
る。核形成層１４のためのスパッタリング条件は、圧力
１８ｍＴｏｒｒにおいて７５０ワットであり、約３０％
の過剰の鉛を持つ５０オングストロームと１００オング
ストロームとの間のフイルムを生じる（produce）。バ
ルク層１６は、圧力２ｍＴｏｒｒであり、また１０００
ワットにおいて堆積され、約１５〜２０％過剰な鉛を持
つ残りのフイルム厚を生成する（build up）。随意のキ
ャップ層１８が上部電極２０の界面特性を高めるために
使用されるならば、バルク層１６の厚さは、キャップ層
１８の追加の厚さ分だけ減少される。キャップ層１８
は、２００オングストロームと３００オングストローム
との間の厚さであり、２５％と３５％との間において過
剰の鉛を変える。キャップ層１８の鉛含有量を生じさせ
るスパッタリング条件は、２５％の過剰の鉛の場合には
圧力１０ｍＴｏｒｒでにおいて７５０ワットであり、３
５％過剰の鉛の場合には、圧力１８ｍＴｏｒｒにおいて
５５０ワットである。
リング堆積装置（Gryphon Sputtering Deposition depo
sition tool）が使用される。全ての層１４、１６、お
よび１８は、同じ温度（室温）において、そして同じス
パッタリング周囲環境（アルゴン）において堆積され
る。核形成層１４のためのスパッタリング条件は、圧力
１８ｍＴｏｒｒにおいて７５０ワットであり、約３０％
の過剰の鉛を持つ５０オングストロームと１００オング
ストロームとの間のフイルムを生じる（produce）。バ
ルク層１６は、圧力２ｍＴｏｒｒであり、また１０００
ワットにおいて堆積され、約１５〜２０％過剰な鉛を持
つ残りのフイルム厚を生成する（build up）。随意のキ
ャップ層１８が上部電極２０の界面特性を高めるために
使用されるならば、バルク層１６の厚さは、キャップ層
１８の追加の厚さ分だけ減少される。キャップ層１８
は、２００オングストロームと３００オングストローム
との間の厚さであり、２５％と３５％との間において過
剰の鉛を変える。キャップ層１８の鉛含有量を生じさせ
るスパッタリング条件は、２５％の過剰の鉛の場合には
圧力１０ｍＴｏｒｒでにおいて７５０ワットであり、３
５％過剰の鉛の場合には、圧力１８ｍＴｏｒｒにおいて
５５０ワットである。
【００１５】・電気的性能の改良 層１４および１６からなる２層強誘電性フイルムは、＜
１１１＞方位に配向されたほぼ９８％の結晶ドメインの
結晶配向（orientation）を有し、平方センチメートル
当たり約３０マイクロクーロンの３ボルトにおいて測定
されたＱｓｗ（３Ｖ）スイッチド電荷を持つ。Ｖ（９０
％）は、約３．５ボルトで測定された。両方の測定と
も、発明が解決しようとする課題において参照された単
一層の強誘電性フイルムを越えて電気的特性において著
しい改善を示す。
１１１＞方位に配向されたほぼ９８％の結晶ドメインの
結晶配向（orientation）を有し、平方センチメートル
当たり約３０マイクロクーロンの３ボルトにおいて測定
されたＱｓｗ（３Ｖ）スイッチド電荷を持つ。Ｖ（９０
％）は、約３．５ボルトで測定された。両方の測定と
も、発明が解決しようとする課題において参照された単
一層の強誘電性フイルムを越えて電気的特性において著
しい改善を示す。
【００１６】・多重ターゲットを使用する白金下部電極
上のＰＺＴスパッタリング蒸着 前述の多層スパッタ堆積技術は、各々がスパッタリング
ターゲットを含む最少限度の２つのチャンバを有する
「クラスタ・ツール（cluster tool）」を使用して実行
することもできる。クラスタ・ツールでは、第１のチャ
ンバは、より高い鉛含有量を有するターゲットを含む。
キャパシタが形成されるウエハが、第１のチャンバに移
送され、核形成層１４は、例えば、３０％過剰の鉛で堆
積される。核形成層１４を堆積後に、ウエハは別のター
ゲット組成を持つ第２のチャンバに移送される。バルク
層１６は、引き続いて、例えば１５〜２０％過剰の鉛を
持つ第２のチャンバ内で堆積される。追加の第３のチャ
ンバおよびターゲット、あるいは第１のチャンバおよび
ターゲットが、所望ならば、キャップ層１８を堆積する
ために使用されることができる。
上のＰＺＴスパッタリング蒸着 前述の多層スパッタ堆積技術は、各々がスパッタリング
ターゲットを含む最少限度の２つのチャンバを有する
「クラスタ・ツール（cluster tool）」を使用して実行
することもできる。クラスタ・ツールでは、第１のチャ
ンバは、より高い鉛含有量を有するターゲットを含む。
キャパシタが形成されるウエハが、第１のチャンバに移
送され、核形成層１４は、例えば、３０％過剰の鉛で堆
積される。核形成層１４を堆積後に、ウエハは別のター
ゲット組成を持つ第２のチャンバに移送される。バルク
層１６は、引き続いて、例えば１５〜２０％過剰の鉛を
持つ第２のチャンバ内で堆積される。追加の第３のチャ
ンバおよびターゲット、あるいは第１のチャンバおよび
ターゲットが、所望ならば、キャップ層１８を堆積する
ために使用されることができる。
【００１７】・溶液化学反応あるいはＣＶＤ（「化学的
気相成長」） 一般に、強誘電性フイルムの特定の領域に対して、組成
制御の同じ原理が、溶液化学反応（solution chemistr
y）およびＣＶＤ技術の両方に適用される。両方の場合
において、組成変更が、各層に対して必要とされる。例
えば、上記のＰＺＴの例に対する溶液化学反応におい
て、３つの異なる鉛含有量および潜在的に多様な（pote
ntailly varying）粘度（叉は、最小限、異なるスピン
速度）を持つ溶液が、所望のフイルム組成（compositio
n）および厚さの目標を達成するために必要とされる。
ＣＶＤの場合において、重要な前駆物質（critical pre
cursor）に対する流量が、層の各々に対して変更される
ことが理想的である。全ての場合、フイルムがその場に
おいて（in situ）または別個のアニール工程において
結晶化されるかどうかにかかわらず、バルク層１６と無
関係に核形成層１４の組成を制御することは、強誘電体
の電気的性能に対する最適な結晶成長および結晶方位
（orientation）を確立することにおいて重要である。
気相成長」） 一般に、強誘電性フイルムの特定の領域に対して、組成
制御の同じ原理が、溶液化学反応（solution chemistr
y）およびＣＶＤ技術の両方に適用される。両方の場合
において、組成変更が、各層に対して必要とされる。例
えば、上記のＰＺＴの例に対する溶液化学反応におい
て、３つの異なる鉛含有量および潜在的に多様な（pote
ntailly varying）粘度（叉は、最小限、異なるスピン
速度）を持つ溶液が、所望のフイルム組成（compositio
n）および厚さの目標を達成するために必要とされる。
ＣＶＤの場合において、重要な前駆物質（critical pre
cursor）に対する流量が、層の各々に対して変更される
ことが理想的である。全ての場合、フイルムがその場に
おいて（in situ）または別個のアニール工程において
結晶化されるかどうかにかかわらず、バルク層１６と無
関係に核形成層１４の組成を制御することは、強誘電体
の電気的性能に対する最適な結晶成長および結晶方位
（orientation）を確立することにおいて重要である。
【００１８】・他の強誘電性材料 ここに記載されている技術は、他の種類の強誘電性材料
に容易に適用されることもできる。適当な強誘電性材料
として見込みがあり（promise）そうな１つの材料はタ
ンタル酸ストロンチウムビスマス（「ＳＢＴ」、stront
ium bismuth tantalate）である。揮発性の成分、つま
り「Ａ」サイトのペロブスカイト格子の構成要素（cons
tituent）は、ＰＺＴ強誘電性フイルムの鉛と同様に、
電気的性能およびフイルムの方位に重要な役割を演じる
ビスマスである。ここに教示された多層方式は、電気的
性能の改善に関して、起こり得る（potential）同じ長
所を提供することが予想される。ビスマスの豊富な核形
成層１４が使用され、相対的にビスマス不足の（bismut
h-poor）バルク層１６が後に続く。所望ならば、オプシ
ョンの（optional）キャップ層１８は、前述の例におけ
るように使用されることができる。
に容易に適用されることもできる。適当な強誘電性材料
として見込みがあり（promise）そうな１つの材料はタ
ンタル酸ストロンチウムビスマス（「ＳＢＴ」、stront
ium bismuth tantalate）である。揮発性の成分、つま
り「Ａ」サイトのペロブスカイト格子の構成要素（cons
tituent）は、ＰＺＴ強誘電性フイルムの鉛と同様に、
電気的性能およびフイルムの方位に重要な役割を演じる
ビスマスである。ここに教示された多層方式は、電気的
性能の改善に関して、起こり得る（potential）同じ長
所を提供することが予想される。ビスマスの豊富な核形
成層１４が使用され、相対的にビスマス不足の（bismut
h-poor）バルク層１６が後に続く。所望ならば、オプシ
ョンの（optional）キャップ層１８は、前述の例におけ
るように使用されることができる。
【００１９】本発明の原理をその好ましい実施例に記載
し、また図示してきたけれども、このような原理を逸脱
しないで構成および細部において本発明を修正できるこ
とは当業者によって認識されている。したがって、特許
請求の範囲の精神および範囲内に入る全ての修正および
変更を請求する。
し、また図示してきたけれども、このような原理を逸脱
しないで構成および細部において本発明を修正できるこ
とは当業者によって認識されている。したがって、特許
請求の範囲の精神および範囲内に入る全ての修正および
変更を請求する。
【図１】図１は、本発明の方法に従って製造された強誘
電体キャパシタにおける多層の強誘電性薄膜の断面図で
ある。
電体キャパシタにおける多層の強誘電性薄膜の断面図で
ある。
１０…強誘電キャパシタ、１２…下部電極、１４…核形
成層、１６…バルク強誘電性層、１８…オプションの第
３の叉はキャップ強誘電性層、２０…上部電極
成層、１６…バルク強誘電性層、１８…オプションの第
３の叉はキャップ強誘電性層、２０…上部電極
Claims (21)
- 【請求項１】 改良された強誘電性薄膜において、 第１の百分比（percentage）の過剰な鉛を含む第１のＰ
ＺＴ層を備え、 第２の百分比の過剰な鉛を含む第２のＰＺＴ層を備え、
該第１の百分比は該第２の百分比よりも大きい、強誘電
性薄膜。 - 【請求項２】 該第１のＰＺＴ層は、約５０〜５００オ
ングストロームの厚さのＰＺＴ層を備える、請求項１に
記載の強誘電性薄膜。 - 【請求項３】 該第１のＰＺＴ層は、約２５〜３５％の
過剰の鉛を含むＰＺＴ層を備える、請求項１に記載の強
誘電性薄膜。 - 【請求項４】 該第２のＰＺＴ層は、約１０００〜４０
００オングストロームの厚さのＰＺＴ層を備える、請求
項１に記載の強誘電性薄膜。 - 【請求項５】 該第２のＰＺＴ層は、約１５〜２０％過
剰な鉛を含むＰＺＴ層を備える、請求項１に記載の強誘
電性薄膜。 - 【請求項６】 随意の第３のＰＺＴ層を更に備える、請
求項１に記載の強誘電性薄膜。 - 【請求項７】 該第３のＰＺＴ層は、約２００〜３００
オングストロームの厚さのＰＺＴ層を備える、請求項６
に記載の強誘電性薄膜。 - 【請求項８】 該第３のＰＺＴ層は、約２５〜３５％過
剰な鉛を含むＰＺＴ層を備える、請求項６に記載の強誘
電性薄膜。 - 【請求項９】 平方センチメートル当たり約３０マイク
ロクーロンのスイッチド電荷のＱSWを有する、請求項１
に記載の強誘電性薄膜。 - 【請求項１０】 約３．５ボルトのＶ（９０％）を有す
る、請求項１に記載の強誘電性薄膜。 - 【請求項１１】 強誘電性薄膜を製造する方法におい
て、 第１の百分比の過剰な鉛を含む第１のＰＺＴ層を形成す
るステップを備え、 第２の百分比の過剰な鉛を含む第２のＰＺＴ層を形成す
ステップ備え、該第１の百分比が該第２の百分比よりも
大きい、強誘電性薄膜を製造する方法。 - 【請求項１２】 該第１のＰＺＴ層を形成する該ステッ
プは、約５０〜５００オングストローム厚さのＰＺＴ層
を形成するステップを備える、請求項１１に記載の方
法。 - 【請求項１３】 該第１のＰＺＴ層を形成する該ステッ
プは、約２５〜３５％の過剰な鉛を含むＰＺＴ層を形成
するステップを備える、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１４】 該第２のＰＺＴ層を形成する該ステッ
プは、厚さ約１０００〜４０００オングストロームのＰ
ＺＴ層を形成するステップを備える、請求項１１に記載
の方法。 - 【請求項１５】 該第２のＰＺＴ層を形成する該ステッ
プは、約１５〜２０％過剰な鉛を含むＰＺＴ層を形成す
るステップを備える、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１６】 随意の第３のＰＺＴ層を形成するステ
ップ、を更に備える請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１７】 該第３のＰＺＴ層を形成する該ステッ
プは、厚さ約２００〜３００オングストロームのＰＺＴ
層を形成するステップを備える、請求項１６に記載の方
法。 - 【請求項１８】 該第３のＰＺＴ層を形成する該ステッ
プは、約２５〜３５％過剰な鉛を含むＰＺＴ層を形成す
るステップを備える、請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１９】 第１の厚さを有する核形成層と、 該第１の厚さよりも大きな第２の厚さを有するバルク層
と、を備える改良された強誘電性薄膜。 - 【請求項２０】 該核形成層および該バルク層は各々、
ＰＺＴの層を備え、該核形成層が該バルク層よりも多く
の過剰な鉛を含む、改良された強誘電性薄膜。 - 【請求項２１】 該核形成層および該バルク層は各々、
ＳＢＴの層を備え、該核形成層が該バルク層よりも多く
の過剰なビスマスを含む、改良された強誘電性薄膜。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/896684 | 1997-07-18 | ||
| US08/896,684 US6080499A (en) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | Multi-layer approach for optimizing ferroelectric film performance |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11126877A true JPH11126877A (ja) | 1999-05-11 |
Family
ID=25406630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10205468A Pending JPH11126877A (ja) | 1997-07-18 | 1998-07-21 | 強誘電性薄膜の性能を最適化するための多層方式 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6080499A (ja) |
| EP (1) | EP0892426A3 (ja) |
| JP (1) | JPH11126877A (ja) |
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1998
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