JPH10200059A - 強誘電体薄膜素子及びその製造方法 - Google Patents
強誘電体薄膜素子及びその製造方法Info
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- JPH10200059A JPH10200059A JP9002712A JP271297A JPH10200059A JP H10200059 A JPH10200059 A JP H10200059A JP 9002712 A JP9002712 A JP 9002712A JP 271297 A JP271297 A JP 271297A JP H10200059 A JPH10200059 A JP H10200059A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9を初めとした
Ｂｉ系層状ベロプスカイト構造を有する酸化物強誘電体
の優れた強誘電特性を有効に引き出し、デバイス開発へ
の適用性を高めることができるｃ軸配向成分を多く含む
強誘電体多結晶薄膜を実現すると共に、それを再現性良
く比較的低温の結晶化温度で形成可能な強誘電体薄膜素
子及びその製造方法を提供することを目的としている。 【解決手段】 基板１上に強誘電体多結晶薄膜６を備え
た強誘電体薄膜素子において、強誘電体多結晶薄膜６を
所望の面方位に優先配向させるテンプレート層５を基板
１と強誘電体多結晶薄膜６との間に設けて構成する。
Ｂｉ系層状ベロプスカイト構造を有する酸化物強誘電体
の優れた強誘電特性を有効に引き出し、デバイス開発へ
の適用性を高めることができるｃ軸配向成分を多く含む
強誘電体多結晶薄膜を実現すると共に、それを再現性良
く比較的低温の結晶化温度で形成可能な強誘電体薄膜素
子及びその製造方法を提供することを目的としている。 【解決手段】 基板１上に強誘電体多結晶薄膜６を備え
た強誘電体薄膜素子において、強誘電体多結晶薄膜６を
所望の面方位に優先配向させるテンプレート層５を基板
１と強誘電体多結晶薄膜６との間に設けて構成する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体不揮発性
メモリ素子、焦電赤外線センサ素子、圧電素子等に用い
られる強誘電体薄膜素子及びその製造方法に関するもの
である。
メモリ素子、焦電赤外線センサ素子、圧電素子等に用い
られる強誘電体薄膜素子及びその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】強誘電体は、自発分極、高誘電率、電気
光学効果、圧電効果および焦電効果等の多くの機能をも
ち、コンデンサ、発振器、光変調器や赤外線センサを初
めとした多くのデバイス開発に用いられている。従来、
これらの応用にはバルク材料が用いられて来たが、最近
の薄膜形成技術の進展に伴い、その応用分野が急速に広
がっている。例えば、高誘電率特性をＤＲＡＭ、ＭＭＩ
Ｃ等の各種半導体素子のキャパシタに適用する事によ
り、素子の小型・高集積化が図られている。また、ＤＲ
ＡＭのメモリキャパシタ部分やＭＯＳトランジスタのゲ
ート絶縁膜に用いる事で、自発分極特性を利用した不揮
発性メモリの開発が行われている。
光学効果、圧電効果および焦電効果等の多くの機能をも
ち、コンデンサ、発振器、光変調器や赤外線センサを初
めとした多くのデバイス開発に用いられている。従来、
これらの応用にはバルク材料が用いられて来たが、最近
の薄膜形成技術の進展に伴い、その応用分野が急速に広
がっている。例えば、高誘電率特性をＤＲＡＭ、ＭＭＩ
Ｃ等の各種半導体素子のキャパシタに適用する事によ
り、素子の小型・高集積化が図られている。また、ＤＲ
ＡＭのメモリキャパシタ部分やＭＯＳトランジスタのゲ
ート絶縁膜に用いる事で、自発分極特性を利用した不揮
発性メモリの開発が行われている。
【０００３】これらのデバイス開発には、残留自発分極
（Ｐｒ）が大きい、抗電界（Ｅｃ）が小さい、リーク電
流が低い、分極反転の繰り返し耐性が大きい等の優れた
特性を有する強誘電体材料が必要である。さらには、動
作電圧の低減と半導体微細加工プロセスに適合させる為
に、膜厚２００ｎｍ以下の薄膜で上記の特性を実現する
ことが望まれる。
（Ｐｒ）が大きい、抗電界（Ｅｃ）が小さい、リーク電
流が低い、分極反転の繰り返し耐性が大きい等の優れた
特性を有する強誘電体材料が必要である。さらには、動
作電圧の低減と半導体微細加工プロセスに適合させる為
に、膜厚２００ｎｍ以下の薄膜で上記の特性を実現する
ことが望まれる。
【０００４】現在、強誘電体不揮発性メモリ等への応用
を目的として、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ1-xＴｉxＯ3）を初め
としたペロブスカイト構造を有する酸化物強誘電体材料
やＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＳｒＢｉ2Ｎｂ
2Ｏ9を初めとしたＢｉ系層伏ペロブスカイト構造を有す
る酸化物強誘電体材料の薄膜化が、スパッタ法、蒸着
法、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ法、ＭＯＣＶＤ法等の各種薄
膜形成方法により試みられている。
を目的として、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ1-xＴｉxＯ3）を初め
としたペロブスカイト構造を有する酸化物強誘電体材料
やＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＳｒＢｉ2Ｎｂ
2Ｏ9を初めとしたＢｉ系層伏ペロブスカイト構造を有す
る酸化物強誘電体材料の薄膜化が、スパッタ法、蒸着
法、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ法、ＭＯＣＶＤ法等の各種薄
膜形成方法により試みられている。
【０００５】これらの強誘電体材料の中で、分極反転耐
性に優れる点でＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9が注目されいる（NAT
URE,V0L374,p627,1995年参照）。従来、ＳｒＢｉ2Ｔａ2
Ｏ9は、ＭＯＤ法により成膜されている。通常のＭＯＤ
法においては、薄膜の各構成元素を含む有機金属原料を
所定の膜組成になる様に混合し、濃度及び粘度を調整し
た原料溶液を用い、これを基板上に塗布成膜、乾燥し、
さらに有機成分の除去の為に仮焼成する工程を所定の膜
厚になるまで繰り返して非晶質膜を形成し、最後に本焼
成による結晶化を行う。
性に優れる点でＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9が注目されいる（NAT
URE,V0L374,p627,1995年参照）。従来、ＳｒＢｉ2Ｔａ2
Ｏ9は、ＭＯＤ法により成膜されている。通常のＭＯＤ
法においては、薄膜の各構成元素を含む有機金属原料を
所定の膜組成になる様に混合し、濃度及び粘度を調整し
た原料溶液を用い、これを基板上に塗布成膜、乾燥し、
さらに有機成分の除去の為に仮焼成する工程を所定の膜
厚になるまで繰り返して非晶質膜を形成し、最後に本焼
成による結晶化を行う。
【０００６】この様な非晶質状態から結晶成長する場
合、成長速度の異方性に起因して自発的に各結晶粒毎の
配向が揃い易い場合や、下地結晶基板の配向性を継承し
たエピタキシャル成長の様な場合を除いて、通常は無配
向の多結晶薄膜となり易い。強誘電体結晶の様な異方性
の強い材料の場合、その強誘電特性は特定の結晶軸方向
に存在する為、この様な無配向膜では材料自体の持つ特
性を十分に引き出せない。従って、各デバイスに適した
材料特性を有効に引き出す為には、強誘電体薄膜の結晶
配向を制御する何らかの方法が必要となる。
合、成長速度の異方性に起因して自発的に各結晶粒毎の
配向が揃い易い場合や、下地結晶基板の配向性を継承し
たエピタキシャル成長の様な場合を除いて、通常は無配
向の多結晶薄膜となり易い。強誘電体結晶の様な異方性
の強い材料の場合、その強誘電特性は特定の結晶軸方向
に存在する為、この様な無配向膜では材料自体の持つ特
性を十分に引き出せない。従って、各デバイスに適した
材料特性を有効に引き出す為には、強誘電体薄膜の結晶
配向を制御する何らかの方法が必要となる。
【０００７】ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9の場合、ｃ軸配向性の
強い薄膜における材料特性は、通常の無配向の薄膜のそ
れに比べて、分極反転耐性およびリーク電流特性に優れ
る事が報告されている（International Symposium on I
ntegrated Ferroelectrics、予稿集、２９Ｃ、１９９６
年参照）。
強い薄膜における材料特性は、通常の無配向の薄膜のそ
れに比べて、分極反転耐性およびリーク電流特性に優れ
る事が報告されている（International Symposium on I
ntegrated Ferroelectrics、予稿集、２９Ｃ、１９９６
年参照）。
【０００８】また、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9のＭＯＤ法によ
る成膜法においては、結晶化熱処理の温度は通常８００
℃以上の高温を要する（第５５回応用物理学会学術講演
会講演予稿集、２０ｐＭ１９、１９９４年参照）。この
為、デバイス開発に適用する場合、下地のシリコンや電
極材料との反応等により十分なデバイス特性が実現でき
ない等の問題が発生する。従って、結晶化温度はできる
だけ低い事が望ましい。
る成膜法においては、結晶化熱処理の温度は通常８００
℃以上の高温を要する（第５５回応用物理学会学術講演
会講演予稿集、２０ｐＭ１９、１９９４年参照）。この
為、デバイス開発に適用する場合、下地のシリコンや電
極材料との反応等により十分なデバイス特性が実現でき
ない等の問題が発生する。従って、結晶化温度はできる
だけ低い事が望ましい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
技術では、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9を初めとしたＢｉ系層状
ベロプスカイト構造を有する酸化物強誘電体の優れた強
誘電特性を有効に引き出せていなかったり、結晶化温度
が高温であるために応用範囲が限定されるなどの問題を
有していた。
技術では、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9を初めとしたＢｉ系層状
ベロプスカイト構造を有する酸化物強誘電体の優れた強
誘電特性を有効に引き出せていなかったり、結晶化温度
が高温であるために応用範囲が限定されるなどの問題を
有していた。
【００１０】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであって、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9を初め
としたＢｉ系層状ベロプスカイト構造を有する酸化物強
誘電体の優れた強誘電特性を有効に引き出し、デバイス
開発への適用性を高めることができるｃ軸配向成分を多
く含む強誘電体多結晶薄膜を実現すると共に、それを再
現性良く比較的低温の結晶化温度で形成可能な強誘電体
薄膜素子及びその製造方法を提供することを目的として
いる。
めになされたものであって、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9を初め
としたＢｉ系層状ベロプスカイト構造を有する酸化物強
誘電体の優れた強誘電特性を有効に引き出し、デバイス
開発への適用性を高めることができるｃ軸配向成分を多
く含む強誘電体多結晶薄膜を実現すると共に、それを再
現性良く比較的低温の結晶化温度で形成可能な強誘電体
薄膜素子及びその製造方法を提供することを目的として
いる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、基板上に強誘電体多結晶薄膜を備えた
強誘電体薄膜素子において、強誘電体多結晶薄膜を所望
の面方位に優先配向させるテンプレート層を基板と強誘
電体多結晶薄膜との間に設けて構成している。
め、本発明では、基板上に強誘電体多結晶薄膜を備えた
強誘電体薄膜素子において、強誘電体多結晶薄膜を所望
の面方位に優先配向させるテンプレート層を基板と強誘
電体多結晶薄膜との間に設けて構成している。
【００１２】さらに、本発明では、上記の強誘電体薄膜
素子において、基板上に下部電極を備え、その下部電極
上にテンプレート層が配置され、そのテンプレート層が
Ｂｉ 4Ｔｉ3Ｏ12から成り、強誘電体多結晶薄膜がＳｒＢ
ｉ2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9（０≦ｘ≦１）から成り、
テンプレート層の膜厚が強誘電体多結晶薄膜の膜厚より
も薄いこととしている。
素子において、基板上に下部電極を備え、その下部電極
上にテンプレート層が配置され、そのテンプレート層が
Ｂｉ 4Ｔｉ3Ｏ12から成り、強誘電体多結晶薄膜がＳｒＢ
ｉ2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9（０≦ｘ≦１）から成り、
テンプレート層の膜厚が強誘電体多結晶薄膜の膜厚より
も薄いこととしている。
【００１３】さらに、本発明では、上記の強誘電体薄膜
素子において、テンプレート層及び強誘電体多結晶薄膜
のいずれもがｃ軸優先配向していることとしている。
素子において、テンプレート層及び強誘電体多結晶薄膜
のいずれもがｃ軸優先配向していることとしている。
【００１４】また、本発明では、テンプレート層がＢｉ
2ＳｉＯ5から成りａ軸優先配向しており、強誘電体多結
晶薄膜がＳｒＢｉ2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9（０≦ｘ≦
１）から成りｃ軸優先配向していることとしている。
2ＳｉＯ5から成りａ軸優先配向しており、強誘電体多結
晶薄膜がＳｒＢｉ2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9（０≦ｘ≦
１）から成りｃ軸優先配向していることとしている。
【００１５】また、本発明では、基板上に強誘電体多結
晶薄膜を形成する強誘電体薄膜素子の製造方法におい
て、強誘電体多結晶薄膜を所望の面方位に優先配向させ
るテンプレート層を基板上に形成した後、テンプレート
層上に強誘電体薄膜を形成することにより、テンプレー
ト層と同じ面方位に優先配向した強誘電体多結晶薄膜を
形成することとしている。
晶薄膜を形成する強誘電体薄膜素子の製造方法におい
て、強誘電体多結晶薄膜を所望の面方位に優先配向させ
るテンプレート層を基板上に形成した後、テンプレート
層上に強誘電体薄膜を形成することにより、テンプレー
ト層と同じ面方位に優先配向した強誘電体多結晶薄膜を
形成することとしている。
【００１６】さらに、本発明では、上記の強誘電体薄膜
素子の製造方法において、基板上に下部電極を形成し、
その下部電極上にｃ軸優先配向のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12薄膜を
テンプレート層として形成した後、そのＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12
薄膜上にＳｒＢｉ2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9（０≦ｘ≦
１）から成る非晶質薄膜を形成し、その後ＳｒＢｉ
2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9非晶質薄膜に結晶化熱処理を
施すことによりｃ軸優先配向の強誘電体多結晶薄膜を形
成することとしている。
素子の製造方法において、基板上に下部電極を形成し、
その下部電極上にｃ軸優先配向のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12薄膜を
テンプレート層として形成した後、そのＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12
薄膜上にＳｒＢｉ2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9（０≦ｘ≦
１）から成る非晶質薄膜を形成し、その後ＳｒＢｉ
2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9非晶質薄膜に結晶化熱処理を
施すことによりｃ軸優先配向の強誘電体多結晶薄膜を形
成することとしている。
【００１７】また、本発明では、上記の強誘電体薄膜素
子の製造方法において、基板としてシリコン基板を用
い、ＭＯＣＶＤ法によりＢｉ有機金属原料ガスと酸素ガ
スとを加熱保持したシリコン基板の（１００）面に供給
するすることによりａ軸優先配向のＢｉ2ＳｉＯ5薄膜を
テンプレート層として形成し、そのＢｉ2ＳｉＯ5薄膜上
にＳｒＢｉ2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9（０≦ｘ≦１）か
ら成る非晶質薄膜を形成し、その後ＳｒＢｉ2（Ｔ
ａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9非晶質薄膜に結晶化熱処理を施すこ
ととしている。
子の製造方法において、基板としてシリコン基板を用
い、ＭＯＣＶＤ法によりＢｉ有機金属原料ガスと酸素ガ
スとを加熱保持したシリコン基板の（１００）面に供給
するすることによりａ軸優先配向のＢｉ2ＳｉＯ5薄膜を
テンプレート層として形成し、そのＢｉ2ＳｉＯ5薄膜上
にＳｒＢｉ2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9（０≦ｘ≦１）か
ら成る非晶質薄膜を形成し、その後ＳｒＢｉ2（Ｔ
ａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9非晶質薄膜に結晶化熱処理を施すこ
ととしている。
【００１８】次いで、上記のような本発明の作用につい
て説明する。上述したように、所望の結晶配向状態に類
似の原子配列を有する下地基板（テンプレート）を用意
できれば、エピタキシャル成長機構を利用する事で配向
膜を得ることは可能である。また、通常のエピタキシャ
ル成長の様に、結晶成長の核が予め存在する場合、完全
な非晶質状態からの結晶成長に比べて、低温での結晶成
長が可能である。従って、如何に有効なテンプレート層
を実現できるかが、上記課題を解決するための鍵とな
る。
て説明する。上述したように、所望の結晶配向状態に類
似の原子配列を有する下地基板（テンプレート）を用意
できれば、エピタキシャル成長機構を利用する事で配向
膜を得ることは可能である。また、通常のエピタキシャ
ル成長の様に、結晶成長の核が予め存在する場合、完全
な非晶質状態からの結晶成長に比べて、低温での結晶成
長が可能である。従って、如何に有効なテンプレート層
を実現できるかが、上記課題を解決するための鍵とな
る。
【００１９】本発明では、キャパシタを構成する下部電
極が下地の場合、またはシリコンウエハそのものの場合
のそれぞれに対して、ｃ軸配向のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9薄
膜形成の為に使用可能なテンプレート層を提供するもの
である。
極が下地の場合、またはシリコンウエハそのものの場合
のそれぞれに対して、ｃ軸配向のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9薄
膜形成の為に使用可能なテンプレート層を提供するもの
である。
【００２０】このようなテンプレート層に望まれる条件
としては、目的とするＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9と類似の結晶
構造をなし、また原子配列状態が近似していることであ
る。そこで、本発明では、上記のように、下地電極上に
ｃ軸配向のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9を形成する場合には、類
似の結晶構造をなすＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12のｃ軸配向膜をテン
プレート層として用いる。また、シリコンウエハ上に直
接ｃ軸配向のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9を形成する場合には、
Ｂｉ2ＳｉＯ5のａ軸配向膜をテンプレート層として用い
る。
としては、目的とするＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9と類似の結晶
構造をなし、また原子配列状態が近似していることであ
る。そこで、本発明では、上記のように、下地電極上に
ｃ軸配向のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9を形成する場合には、類
似の結晶構造をなすＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12のｃ軸配向膜をテン
プレート層として用いる。また、シリコンウエハ上に直
接ｃ軸配向のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9を形成する場合には、
Ｂｉ2ＳｉＯ5のａ軸配向膜をテンプレート層として用い
る。
【００２１】それぞれのテンプレート層とＳｒＢｉ2Ｔ
ａ2Ｏ9との結晶格子の不整合の値は、次の様に見積もら
れる。
ａ2Ｏ9との結晶格子の不整合の値は、次の様に見積もら
れる。
【００２２】ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9（ｃ面）／Ｂｉ4Ｔｉ3
Ｏ12（ｃ面）：約１．９％ ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9（ｃ面）／Ｂｉ2ＳｉＯ5（ａ面）：
約２．４％ この様に小さい格子不整合の値から、これらのテンプレ
ート層を用いる事で、十分にＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9のｃ軸
配向膜の実現は可能である。ここで、上記の見積もりに
は以下の格子定数を用いた。
Ｏ12（ｃ面）：約１．９％ ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9（ｃ面）／Ｂｉ2ＳｉＯ5（ａ面）：
約２．４％ この様に小さい格子不整合の値から、これらのテンプレ
ート層を用いる事で、十分にＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9のｃ軸
配向膜の実現は可能である。ここで、上記の見積もりに
は以下の格子定数を用いた。
【００２３】ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9：ａ＝０．５５３０６
５ｎｍ，ｂ＝０．５５３４４５ｎｍ，ｃ＝２．４９８３
９ｎｍ（Acta Cryst.B48(1992)418参照） Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12：ａ＝０．５４１００ｎｍ，ｂ＝０．５
４４８９ｎｍ，ｃ＝３．２８１５ｎｍ（ＪＣＰＤＳカー
ド、３５−７９５参照） Ｂｉ2ＳｉＯ5：ａ＝１．５２１７ｎｍ，ｂ＝０．５４７
７ｎｍ，ｃ＝０．５３２５ｎｍ（ＪＣＰＤＳカード、３
６−２８７参照） 本発明では、ｃ軸配向のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12薄膜およびａ軸
配向のＢｉ2ＳｉＯ5薄膜は、ＭＯＣＶＤ法によって作製
可能である。本発明に用いられる基板としては、Ｂｉ4
Ｔｉ3Ｏ12テンプレート層を作製する場合は、シリコン
基板表面にＰｔ／ＴｉやＰｔ／Ｔａ等の電極層をコーテ
ィングしたものを用いることが好ましい。また、Ｂｉ2
ＳｉＯ5テンプレート層を作製する場合は、（１００）
面のシリコン基板を用いることが好ましい。ここで、そ
のシリコン基板は、その表面にトランジスタ等の回路素
子が組み込まれていてもかまわない。
５ｎｍ，ｂ＝０．５５３４４５ｎｍ，ｃ＝２．４９８３
９ｎｍ（Acta Cryst.B48(1992)418参照） Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12：ａ＝０．５４１００ｎｍ，ｂ＝０．５
４４８９ｎｍ，ｃ＝３．２８１５ｎｍ（ＪＣＰＤＳカー
ド、３５−７９５参照） Ｂｉ2ＳｉＯ5：ａ＝１．５２１７ｎｍ，ｂ＝０．５４７
７ｎｍ，ｃ＝０．５３２５ｎｍ（ＪＣＰＤＳカード、３
６−２８７参照） 本発明では、ｃ軸配向のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12薄膜およびａ軸
配向のＢｉ2ＳｉＯ5薄膜は、ＭＯＣＶＤ法によって作製
可能である。本発明に用いられる基板としては、Ｂｉ4
Ｔｉ3Ｏ12テンプレート層を作製する場合は、シリコン
基板表面にＰｔ／ＴｉやＰｔ／Ｔａ等の電極層をコーテ
ィングしたものを用いることが好ましい。また、Ｂｉ2
ＳｉＯ5テンプレート層を作製する場合は、（１００）
面のシリコン基板を用いることが好ましい。ここで、そ
のシリコン基板は、その表面にトランジスタ等の回路素
子が組み込まれていてもかまわない。
【００２４】ＭＯＣＶＤ法に用いる有機金属原料として
は、オルトトリビスマスＢｉ（ｏ−Ｃ7Ｈ7）3、トリフ
ェニルビスマスＢｉ（Ｃ6Ｈ5）3、チタンイソプロポキ
サイドＴｉ（ｉ−ＯＣ7Ｈ7）4等が用いられる。これら
の有機金属原料を加熱気化し、Ａｒ等のキャリアガスと
共に加熱保持した基板上に供給する。この際、反応ガス
としてＯ2ガスを同時に供給する。成膜パラメータとし
ては、原料の加熱温度、キャリアガス流量、Ｏ2ガス流
量、成膜圧力、基板温度等がある。
は、オルトトリビスマスＢｉ（ｏ−Ｃ7Ｈ7）3、トリフ
ェニルビスマスＢｉ（Ｃ6Ｈ5）3、チタンイソプロポキ
サイドＴｉ（ｉ−ＯＣ7Ｈ7）4等が用いられる。これら
の有機金属原料を加熱気化し、Ａｒ等のキャリアガスと
共に加熱保持した基板上に供給する。この際、反応ガス
としてＯ2ガスを同時に供給する。成膜パラメータとし
ては、原料の加熱温度、キャリアガス流量、Ｏ2ガス流
量、成膜圧力、基板温度等がある。
【００２５】Ｐｔ電極上にＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12薄膜を作製す
る場合は、基板温度が５００℃から６５０℃、成膜圧力
が１０Ｔｏｒｒ以下が好ましい。一方、シリコン基板上
にＢｉ2ＳｉＯ5を形成する場合は、基板温度が６００℃
程度、成膜圧力が５Ｔｏｒｒ程度が好ましい。
る場合は、基板温度が５００℃から６５０℃、成膜圧力
が１０Ｔｏｒｒ以下が好ましい。一方、シリコン基板上
にＢｉ2ＳｉＯ5を形成する場合は、基板温度が６００℃
程度、成膜圧力が５Ｔｏｒｒ程度が好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】 〔第１の実施形態〕以下、本発明の第１の実施形態につ
いて、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本発明
の第１の実施形態の強誘電体薄膜素子の概略構造を示す
断面図である。図１において、１はシリコン基板、２は
ＳｉＯ2層、３はＴｉ接着層、４はＰｔ電極層、５はｃ
軸優先配向のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12テンプレート層、６はｃ軸
優先配向のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体多結晶薄膜であ
る。なお、本実施形態では強誘電体薄膜素子の基本構成
について説明するが、実際には、Ｐｔ電極層４を下部電
極とし、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体多結晶薄膜６上に
上部電極を形成したキャパシタ構造にするなどして、電
子デバイスとして用いられるものである。
いて、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本発明
の第１の実施形態の強誘電体薄膜素子の概略構造を示す
断面図である。図１において、１はシリコン基板、２は
ＳｉＯ2層、３はＴｉ接着層、４はＰｔ電極層、５はｃ
軸優先配向のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12テンプレート層、６はｃ軸
優先配向のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体多結晶薄膜であ
る。なお、本実施形態では強誘電体薄膜素子の基本構成
について説明するが、実際には、Ｐｔ電極層４を下部電
極とし、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体多結晶薄膜６上に
上部電極を形成したキャパシタ構造にするなどして、電
子デバイスとして用いられるものである。
【００２７】次いで、上記の誘電体薄膜素子の作製につ
いて説明する。基板として、シリコンウエハ表面を熱酸
化することにより膜厚２００ｎｍのＳｉＯ2層２を形成
した後、膜厚３０ｎｍのＴｉ層３、続いて膜厚２００ｎ
ｍのＰｔ電極層４を形成したものを用いた。ここで、Ｔ
ｉ層３はＳｉＯ2層２とＰｔ電極層３との接着層として
用いている。Ｔｉ、Ｐｔは通常のスパッタ法で形成し
た。なお、本実施形態では、基板にシリコンウエハを用
いたが、ＧａＡｓ基板等の半導体基板やその表面に回路
素子が形成されて、その上部がＳｉＯ2やＳｉＮX等の層
間絶縁層で覆われているものを用いても良い。
いて説明する。基板として、シリコンウエハ表面を熱酸
化することにより膜厚２００ｎｍのＳｉＯ2層２を形成
した後、膜厚３０ｎｍのＴｉ層３、続いて膜厚２００ｎ
ｍのＰｔ電極層４を形成したものを用いた。ここで、Ｔ
ｉ層３はＳｉＯ2層２とＰｔ電極層３との接着層として
用いている。Ｔｉ、Ｐｔは通常のスパッタ法で形成し
た。なお、本実施形態では、基板にシリコンウエハを用
いたが、ＧａＡｓ基板等の半導体基板やその表面に回路
素子が形成されて、その上部がＳｉＯ2やＳｉＮX等の層
間絶縁層で覆われているものを用いても良い。
【００２８】次に、ＭＯＣＶＤ法によりＰｔ電極層４上
に、テンプレート層５としてＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12薄膜を以下
の様にして形成した。Ｂｉ原料としてオルトトリルビス
マスＢｉ（ｏ−Ｃ7Ｈ7）3、Ｔｉ原料としてチタンイソ
プロポキサイドＴｉ（ｉ−ＯＣ3Ｈ7）4を用いた。Ｂｉ
原料を１６０℃、Ｔｉ原料を５０℃にそれぞれ加熱、気
化し、キャリアガスであるＡｒと反応ガスであるＯ2と
共に成膜室内に導入し、加熱保持された基板表面に供給
した。この際のＢｉ原料のキャリアガス流量は２００ｓ
ｃｃｍ、Ｔｉ原料に対しては５０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスは
１０００ｓｃｃｍとした。成膜室内の原料ガス供給ノズ
ルと基板との間の距離は約８ｃｍ、基板温度は６００
℃、成膜圧力は５Ｔｏｒｒとした。なお、ここで用いた
成膜条件は、成膜室内の圧力が高すぎると気相反応が起
こり易いこと、またノズルと基板との間の距離が近すぎ
るとノズル温度が高くなり、ノズル内で反応が起こるこ
とを考慮して設定した。
に、テンプレート層５としてＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12薄膜を以下
の様にして形成した。Ｂｉ原料としてオルトトリルビス
マスＢｉ（ｏ−Ｃ7Ｈ7）3、Ｔｉ原料としてチタンイソ
プロポキサイドＴｉ（ｉ−ＯＣ3Ｈ7）4を用いた。Ｂｉ
原料を１６０℃、Ｔｉ原料を５０℃にそれぞれ加熱、気
化し、キャリアガスであるＡｒと反応ガスであるＯ2と
共に成膜室内に導入し、加熱保持された基板表面に供給
した。この際のＢｉ原料のキャリアガス流量は２００ｓ
ｃｃｍ、Ｔｉ原料に対しては５０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガスは
１０００ｓｃｃｍとした。成膜室内の原料ガス供給ノズ
ルと基板との間の距離は約８ｃｍ、基板温度は６００
℃、成膜圧力は５Ｔｏｒｒとした。なお、ここで用いた
成膜条件は、成膜室内の圧力が高すぎると気相反応が起
こり易いこと、またノズルと基板との間の距離が近すぎ
るとノズル温度が高くなり、ノズル内で反応が起こるこ
とを考慮して設定した。
【００２９】上記の条件において、成膜時間１０分で膜
厚約１０ｎｍのＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12が得られた。その配向性
は、図２のＸ線回折パターンからｃ軸に優先配向してい
る事がわかる。なお、図２において、（００６）、（０
０８）、及び（００12）はＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12のｃ軸配向を
示すピークであり、（１１７）はＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12の（１
１７）配向を示すピークであり、Ｐｔ（１１１）はＰｔ
電極層４によるピークである。
厚約１０ｎｍのＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12が得られた。その配向性
は、図２のＸ線回折パターンからｃ軸に優先配向してい
る事がわかる。なお、図２において、（００６）、（０
０８）、及び（００12）はＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12のｃ軸配向を
示すピークであり、（１１７）はＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12の（１
１７）配向を示すピークであり、Ｐｔ（１１１）はＰｔ
電極層４によるピークである。
【００３０】次に、このＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12テンプレート層
５上にＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9薄膜をＭＯＤ法により形成し
た。ここで、塗布用の原料溶液は、出発原料としてタン
タルエトキシドＴａ（ＯＣ2Ｈ5）5、ビスマス２エチル
へキサネートＢｉ（Ｃ7Ｈ15ＣＯＯ）2、ストロンチウム
２エチルヘキサネートＳｒ（Ｃ7Ｈ15Ｃ００）2、および
溶媒としてキシレンを用いて、所定の組成となる様に混
合、合成した。この原料溶液を用い、上記のｃ軸優先配
向のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12膜（テンプレート層５）上に、スピ
ンコート法による塗布と大気中２５０℃×５分の乾燥と
を３回繰り返した後、酸素気流中７００℃×３０分の結
晶化の為の熱処理を施した。これにより、膜厚２００ｎ
ｍのＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体多結晶薄膜６を形成し
た。比較の為に、比較例として、Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12テンプ
レート層５のないＰｔ／Ｔｉ電極上にも、本実施形態と
同様の工程で、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9薄膜を形成した。
５上にＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9薄膜をＭＯＤ法により形成し
た。ここで、塗布用の原料溶液は、出発原料としてタン
タルエトキシドＴａ（ＯＣ2Ｈ5）5、ビスマス２エチル
へキサネートＢｉ（Ｃ7Ｈ15ＣＯＯ）2、ストロンチウム
２エチルヘキサネートＳｒ（Ｃ7Ｈ15Ｃ００）2、および
溶媒としてキシレンを用いて、所定の組成となる様に混
合、合成した。この原料溶液を用い、上記のｃ軸優先配
向のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12膜（テンプレート層５）上に、スピ
ンコート法による塗布と大気中２５０℃×５分の乾燥と
を３回繰り返した後、酸素気流中７００℃×３０分の結
晶化の為の熱処理を施した。これにより、膜厚２００ｎ
ｍのＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体多結晶薄膜６を形成し
た。比較の為に、比較例として、Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12テンプ
レート層５のないＰｔ／Ｔｉ電極上にも、本実施形態と
同様の工程で、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9薄膜を形成した。
【００３１】得られたこれらの薄膜のＸ線回折パターン
を図３（本実施形態）及び図４（比較例）に示す。Ｂｉ
4Ｔｉ3Ｏ12テンプレート層５を用いた図３（本実施形
態）については、明らかにＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9のｃ軸優
先配向性が見られる。一方、テンプレート層５を用いな
い図４（比較例）は、無配向のパターンであり、かつ反
射強度も小さく十分な結晶化がなされていないことがわ
かる。なお、図３及び図４において、（００６）、（０
０８）、及び（００10）はＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9のｃ軸配
向を示すピークであり、（１１５）はＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ
9の（１１５）配向を示すピークであり、Ｐｔ（１１
１）及びＰｔはＰｔ電極層４によるピークである。
を図３（本実施形態）及び図４（比較例）に示す。Ｂｉ
4Ｔｉ3Ｏ12テンプレート層５を用いた図３（本実施形
態）については、明らかにＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9のｃ軸優
先配向性が見られる。一方、テンプレート層５を用いな
い図４（比較例）は、無配向のパターンであり、かつ反
射強度も小さく十分な結晶化がなされていないことがわ
かる。なお、図３及び図４において、（００６）、（０
０８）、及び（００10）はＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9のｃ軸配
向を示すピークであり、（１１５）はＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ
9の（１１５）配向を示すピークであり、Ｐｔ（１１
１）及びＰｔはＰｔ電極層４によるピークである。
【００３２】以上の結果から、ｃ軸配向Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12
テンプレート層５の挿入がＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体
多結晶薄膜６のｃ軸優先配向を実現するのに極めて有効
である事、および結晶性向上すなわち結晶化温度の低減
をも可能にしていることが分かった。
テンプレート層５の挿入がＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体
多結晶薄膜６のｃ軸優先配向を実現するのに極めて有効
である事、および結晶性向上すなわち結晶化温度の低減
をも可能にしていることが分かった。
【００３３】〔第２の実施形態〕以下、本発明の第２の
実施形態について、図５〜図７を参照して説明する。図
５は、本発明の第２の実施形態の強誘電体薄膜素子の概
略構造を示す断面図である。図５において、１１はシリ
コン基板、１５はａ軸優先配向のＢｉ2ＳｉＯ5テンプレ
ート層、１６はｃ軸優先配向のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘
電体多結晶薄膜である。なお、本実施形態では強誘電体
薄膜素子の基本構成について説明するが、実際には、シ
リコン基板１１を下部電極とし、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強
誘電体多結晶薄膜１６上に上部電極を形成したキャパシ
タ構造にするなどして、電子デバイスとして用いられる
ものである。
実施形態について、図５〜図７を参照して説明する。図
５は、本発明の第２の実施形態の強誘電体薄膜素子の概
略構造を示す断面図である。図５において、１１はシリ
コン基板、１５はａ軸優先配向のＢｉ2ＳｉＯ5テンプレ
ート層、１６はｃ軸優先配向のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘
電体多結晶薄膜である。なお、本実施形態では強誘電体
薄膜素子の基本構成について説明するが、実際には、シ
リコン基板１１を下部電極とし、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強
誘電体多結晶薄膜１６上に上部電極を形成したキャパシ
タ構造にするなどして、電子デバイスとして用いられる
ものである。
【００３４】次いで、上記の強誘電体薄膜素子の作製に
ついて説明する。基板として（１００）面の低抵抗シリ
コンウエハを用いた。シリコン基板表面の酸化膜をＨＦ
水溶液により除去、純水洗浄した後、成膜室内の基板ホ
ルダ上にセットし、速やかに成膜室内を１×１０-7Ｔｏ
ｒｒまで真空排気した。その後、Ｂｉ原料としてオルト
トリルビスマスＢｉ（ｏ−Ｃ7Ｈ7）3を１６０℃に加
熱、気化し、キャリアガスＡｒ（流量２００ｓｃｃｍ）
を用いて、反応ガスＯ2（流量４００ｓｃｃｍ）と共に
基板表面（（１００）面）に２０分間供給した。ここ
で、成膜室内の圧力は５Ｔｏｒｒ、基板温度は６００℃
とした。
ついて説明する。基板として（１００）面の低抵抗シリ
コンウエハを用いた。シリコン基板表面の酸化膜をＨＦ
水溶液により除去、純水洗浄した後、成膜室内の基板ホ
ルダ上にセットし、速やかに成膜室内を１×１０-7Ｔｏ
ｒｒまで真空排気した。その後、Ｂｉ原料としてオルト
トリルビスマスＢｉ（ｏ−Ｃ7Ｈ7）3を１６０℃に加
熱、気化し、キャリアガスＡｒ（流量２００ｓｃｃｍ）
を用いて、反応ガスＯ2（流量４００ｓｃｃｍ）と共に
基板表面（（１００）面）に２０分間供給した。ここ
で、成膜室内の圧力は５Ｔｏｒｒ、基板温度は６００℃
とした。
【００３５】取り出した基板表面は、青い干渉色を示
し、図６に示すＸ線回折パターンが得られた。この回折
パターンは、Ｂｉ2ＳｉＯ5のａ紬配向の反射ピークのみ
を示しており、この結果からシリコン表面において、供
給されたＢｉおよびＯと基板シリコンとが反応する事
で、Ｂｉ2ＳｉＯ5が形成されたものと思われる。この結
果は、シリコンとＢｉ2ＳｉＯ5のａ面との格子不整合の
大きさが−０．５％と極めて小さい事からも妥当と思わ
れる。なお、図６において、（２００）、（４００）、
及び（６００）はＢｉ2ＳｉＯ5のａ軸配向を示すピーク
である。
し、図６に示すＸ線回折パターンが得られた。この回折
パターンは、Ｂｉ2ＳｉＯ5のａ紬配向の反射ピークのみ
を示しており、この結果からシリコン表面において、供
給されたＢｉおよびＯと基板シリコンとが反応する事
で、Ｂｉ2ＳｉＯ5が形成されたものと思われる。この結
果は、シリコンとＢｉ2ＳｉＯ5のａ面との格子不整合の
大きさが−０．５％と極めて小さい事からも妥当と思わ
れる。なお、図６において、（２００）、（４００）、
及び（６００）はＢｉ2ＳｉＯ5のａ軸配向を示すピーク
である。
【００３６】続いて、このａ軸配向のＢｉ2ＳｉＯ5テン
プレート層１５の上に、上記第１の実施形態と同様の方
法により、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9薄膜をＭＯＤ法により形
成した。得られた薄膜のＸ線回折パクーンを図７に示
す。明らかにＳｒＢｉ2Ｔａ2０9の強いｃ軸優先配向性
が見られる事が分かる。なお、図７において、（００
６）、（００８）、及び（００10）はＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ
9のｃ軸配向を示すピークであり、○印を付した反射
（２００）及び（４００）はいずれもＢｉ2ＳｉＯ5テン
プレート層１５によるＢｉ2ＳｉＯ5のａ軸配向のピーク
である。
プレート層１５の上に、上記第１の実施形態と同様の方
法により、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9薄膜をＭＯＤ法により形
成した。得られた薄膜のＸ線回折パクーンを図７に示
す。明らかにＳｒＢｉ2Ｔａ2０9の強いｃ軸優先配向性
が見られる事が分かる。なお、図７において、（００
６）、（００８）、及び（００10）はＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ
9のｃ軸配向を示すピークであり、○印を付した反射
（２００）及び（４００）はいずれもＢｉ2ＳｉＯ5テン
プレート層１５によるＢｉ2ＳｉＯ5のａ軸配向のピーク
である。
【００３７】上記第１及び第２の実施形態では、ＳｒＢ
ｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体多結晶薄膜の例を示したが、同じ
結晶構造を有するＳｒＢｉ2Ｎｂ2Ｏ9強誘電体多結晶薄
膜および、それらの混晶であるＳｒＢｉ2（Ｔａ1-xＮｂ
x）Ｏ9（０≦ｘ≦１）においても、同様の結果が得られ
た。
ｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体多結晶薄膜の例を示したが、同じ
結晶構造を有するＳｒＢｉ2Ｎｂ2Ｏ9強誘電体多結晶薄
膜および、それらの混晶であるＳｒＢｉ2（Ｔａ1-xＮｂ
x）Ｏ9（０≦ｘ≦１）においても、同様の結果が得られ
た。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
強誘電体不揮発性メモリ用材料として期待されるＳｒＢ
ｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＳｒＢｉ2Ｎｂ2０9、ＳｒＢｉ2（Ｔａ1-x
Ｎｂx）Ｏ9（０≦ｘ≦１）のｃ軸配向膜を再現性良く、
かつ低温で形成できる。このことから、上記材料のｃ軸
配向膜が持つ優れた特性、すなわち分極反転耐性、リー
ク電流特性を有効に引き出す事が可能となり、デバイス
の特性、信頼性向上が可能となる。また、上記材料をシ
リコン基板上に直接形成できることから、ＭＯＳトラン
ジスタのゲート絶縁膜に適用する事でトランジスタ自体
にメモリ効果をもたせるデバイスへの適用も可能とな
る。
強誘電体不揮発性メモリ用材料として期待されるＳｒＢ
ｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＳｒＢｉ2Ｎｂ2０9、ＳｒＢｉ2（Ｔａ1-x
Ｎｂx）Ｏ9（０≦ｘ≦１）のｃ軸配向膜を再現性良く、
かつ低温で形成できる。このことから、上記材料のｃ軸
配向膜が持つ優れた特性、すなわち分極反転耐性、リー
ク電流特性を有効に引き出す事が可能となり、デバイス
の特性、信頼性向上が可能となる。また、上記材料をシ
リコン基板上に直接形成できることから、ＭＯＳトラン
ジスタのゲート絶縁膜に適用する事でトランジスタ自体
にメモリ効果をもたせるデバイスへの適用も可能とな
る。
【図１】本発明の第１の実施形態の強誘電体薄膜素子の
概略構造を示す断面図である。
概略構造を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12テンプレート
層のＸ回折パターンを示す図である。
層のＸ回折パターンを示す図である。
【図３】第１の実施形態のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体
多結晶薄膜のＸ回折パターンを示す図である。
多結晶薄膜のＸ回折パターンを示す図である。
【図４】比較例のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9薄膜のＸ回折パタ
ーンを示す図である。
ーンを示す図である。
【図５】第２の実施形態の強誘電体薄膜素子の概略構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図６】第２の実施形態のＢｉ2ＳｉＯ5テンプレート層
のＸ回折パターンを示す図である。
のＸ回折パターンを示す図である。
【図７】第２の実施形態のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体
多結晶薄膜のＸ回折パターンを示す図である。
多結晶薄膜のＸ回折パターンを示す図である。
１，１１ シリコン基板 ２ ＳｉＯ2層 ３ Ｔｉ接着層 ４ Ｐｔ電極層 ５ Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12テンプレート層 ６，１６ ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体多結晶薄膜 １５ Ｂｉ2ＳｉＯ5テンプレート層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/8242 Ｈ０１Ｌ 27/10 ６５１ 21/8247 29/78 ３７１ 29/788 41/18 １０１Ｚ 29/792 37/02 41/18
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上に強誘電体多結晶薄膜を備えた強
誘電体薄膜素子において、 前記強誘電体多結晶薄膜を所望の面方位に優先配向させ
るテンプレート層を前記基板と前記強誘電体多結晶薄膜
との間に設けたことを特徴とする強誘電体薄膜素子。 - 【請求項２】 前記基板上に電極層を備え、該電極層上
に前記テンプレート層が配置され、該テンプレート層が
Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12から成り、前記強誘電体多結晶薄膜がＳ
ｒＢｉ2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9（０≦ｘ≦１）から成
り、前記テンプレート層の膜厚が前記強誘電体多結晶薄
膜の膜厚よりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の
強誘電体薄膜素子。 - 【請求項３】 前記テンプレート層及び前記強誘電体多
結晶薄膜のいずれもがｃ軸優先配向していることを特徴
とする請求項２に記載の強誘電体薄膜素子。 - 【請求項４】 前記テンプレート層がＢｉ2ＳｉＯ5から
成りａ軸優先配向しており、前記強誘電体多結晶薄膜が
ＳｒＢｉ2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9（０≦ｘ≦１）から
成りｃ軸優先配向していることを特徴とする請求項１に
記載の強誘電体薄膜素子。 - 【請求項５】 基板上に強誘電体多結晶薄膜を形成する
強誘電体薄膜素子の製造方法において、 前記強誘電体多結晶薄膜を所望の面方位に優先配向させ
るテンプレート層を前記基板上に形成した後、前記テン
プレート層上に前記強誘電体薄膜を形成することによ
り、前記テンプレート層と同じ面方位に優先配向した強
誘電体多結晶薄膜を形成することを特徴とする強誘電体
薄膜素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記基板上に電極層を形成し、該電極層
上にｃ軸優先配向のＢｉ4Ｔｉ3Ｏ12薄膜を前記テンプレ
ート層として形成した後、該Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12薄膜上にＳ
ｒＢｉ2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9（０≦ｘ≦１）から成
る非晶質薄膜を形成し、その後該ＳｒＢｉ2（Ｔａ1-x，
Ｎｂx）2Ｏ9非晶質薄膜に結晶化熱処理を施すことによ
りｃ軸優先配向の強誘電体多結晶薄膜を形成することを
特徴とする請求項７に記載の強誘電体薄膜素子の製造方
法。 - 【請求項７】 前記基板としてシリコン基板を用い、Ｍ
ＯＣＶＤ法によりＢｉ有機金属原料ガスと酸素ガスとを
加熱保持した前記シリコン基板の（１００）面に供給す
るすることによりａ軸優先配向のＢｉ2ＳｉＯ5薄膜を前
記テンプレート層として形成し、該Ｂｉ2ＳｉＯ5薄膜上
にＳｒＢｉ2（Ｔａ1-x，Ｎｂx）2Ｏ9（０≦ｘ≦１）か
ら成る非晶質薄膜を形成し、その後該ＳｒＢｉ2（Ｔａ
1-x，Ｎｂx）2Ｏ9非晶質薄膜に結晶化熱処理を施すこと
によりｃ軸優先配向の強誘電体多結晶薄膜を形成するこ
とを特徴とする請求項５に記載の強誘電体薄膜素子の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9002712A JPH10200059A (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | 強誘電体薄膜素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9002712A JPH10200059A (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | 強誘電体薄膜素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10200059A true JPH10200059A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11536925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9002712A Pending JPH10200059A (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | 強誘電体薄膜素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH10200059A (ja) |
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