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DE69522628T2 - Dünnschichtkondensatoren über einem galliumarsenidsubstrat und herstellungsverfahren - Google Patents

Dünnschichtkondensatoren über einem galliumarsenidsubstrat und herstellungsverfahren

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DE69522628T2
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DE
Germany
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electrode
layer
forming
dielectric material
precursor
Prior art date
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DE69522628T
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DE69522628D1 (de
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Masamichi Azuma
A. Paz De Araujo
C. Scott
Toshiyuki Ueda
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Panasonic Corp
Symetrix Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Symetrix Corp
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Priority claimed from US08/280,601 external-priority patent/US5612082A/en
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Description

    1. Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von integrierten Schaltkreisen unter Verwendung von Bariumstrontiumtitanat. Die Erfindung betrifft noch spezieller die Herstellung von Dünnfilmkondensatoren auf Galliumarsenid-Substraten.
    • 2. Feststellung des Problems
  • Metalloxid-Materialien wie beispielsweise Bariumstrontiumtitanat, das allgemein als BST bezeichnet wird, sind bekannt dafür, daß sie nützlich bei der Herstellung von Dünnfilm-Kondensatoren für integrierte Schaltkreise sind, die hohe Dielektrizitätskonstanten aufweisen. Es wird Bezug genommen auf die Druckschrift "Kuniaki Koyama et al., A Stacked Capacitor With (BaxSr1-x)TiO&sub3; For 256M DRAM" in: IEDM (International Electron Devices Meeting) Technical Digest, Dezember 1991, Seiten 32.1.1- 32.1.4" und U.S.-Patent Nr. 5,122,923 (Shogo Matsubara et al.). In den beiden in Bezug genommenen Druckschriften werden BST-Kondensatoren auf einem Silicium- Substrat hergestellt. Zwar waren die Ergebnisse bei niedrigen Frequenzen gut, d. h. bei etwa 10 MHz; jedoch sind bis heute Metalloxid-Dünnfilmkondensatoren, die bei hohen Frequenzen eine hohe Kapazität aufweisen, d. h. bei Frequenzen von 1 GHz und höher, noch nicht möglich.
  • Es ist gezeigt worden, daß ein ferroelektrisches PZT-RAM auf einem Galliumarsenid- Substrat hergestellt werden kann; es wurde weiter gezeigt, daß Siliciumnitrid (SiN) wirksam beim Einkapseln des GaAs ist, um eine Kontamination des PZT zu verhindern. Es wird Bezug genommen auf die Druckschrift "Process Technology Developments For GaAs Ferroelectric Nonvolatile Memory; L. E. Sanchez et al. " und "Integrated Ferroelectrics; von: J. F. Scott et al., in: Condensed Matter News, Band 1, Nr. 3 (1992)". Diese Veröffentlichung offenbart auch die Verwendung einer Siliciumdioxid- (SiO&sub2;-) Schicht zwischen dem Siliciumnitrid und dem PZT-Kondensator. Der Artikel gibt zwar an, daß ein erfolgreicher Speicher unter Verwendung dieses Prozesses hergestellt werden könnte; er schlägt jedoch auch vor, daß aufgrund von Problemen, die mit der Wechselwirkung des ferroelektrischen Materials mit dem GaAs zusammenhängen, erwartet werden kann, daß die elektronischen Eigenschaften bestenfalls dieselben, jedoch wahrscheinlich schlechter sind als diejenigen einer vergleichbaren Vorrichtung, die auf einem Silicium-Substrat aufgebaut ist.
  • Es ist wohlbekannt, daß das Verfahren des Spincoatings zur Herstellung bestimmter Arten von Isolatoren in integrierten Schaltungen verwendet wurde, beispielsweise das "Spin-on-glass-Verfahren (SOG)". Es wurde auch ein durch Spinbeschichten ablaufendes Verfahren auf der Basis eines Carboxylats zur Herstellung von Metalloxiden wie beispielsweise Bariumtitanat, Strontiumtitanat und Bariumstrontiumtitanat verwendet. Bezug genommen wird auf die Druckschrift "G. M. Vest und S. Singaram, Synthesis of Metallo-organic Compounds For MOD Powders and Films, Materials Research Society Symposium Proceedings, Band 60 (1986), Seiten 35-42"; die Druckschrift "Robert W. Vest und Jiejie Xu, PbTiO&sub3; Thin Films From Metalloorganic Precursors, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Band 35 (Nr. 6), November 1988, Seiten 711-717" und "Metallorganic Deposition (MOD): A Nonvacuum, Spin-on, Liquid-Based Thin Film Method, Materials Research Society Bulletin, October 1989, Seiten 48-53". Jedoch war die Qualität der dünnen Filme, die gemäß diesen Publikationen hergestellt wurden, viel zu schlecht für eine Verwendung in integrierten Schaltungen, und diese Verfahrensweisen wurden bis zum Zeitpunkt der vorliegenden Erfindung nur zum Siebdrucken von Metalloxid- Farben bei der Herstellung relativ makroskopischer Teile von Schaltungen angewendet. So scheint es, daß diese Spin-on-Verfahrensweise kein geeigneter Kandidat für ein Herstellungsverfahren ist, mit dem sich integrierte Schaltungen umfassende Vorrichtungen gemäß dem heutigen Stand der Technik herstellen lassen, wie beispielsweise Dünnfilmkondensatoren mit hoher Kapazitanz und für hohe Frequenz. Da die Verwendung der GaAs-Substrat-Technologie und die auf Carboxylverbindungen beruhende Spin-on-Technologie bei zu weniger zufriedenstellenden Ergebnissen führen als beispielsweise die auf Silicium basierende Technologie und die Abscheidung durch Sputtern, würde es sehr unwahrscheinlich erscheinen, daß ihre Kombination zu Metalloxid-Dünnfilmkondensatoren mit hoher Kapazitanz bei hohen Frequenzen führen könnte, d. h. bei Frequenzen von 1 GHz und höher.
  • Die Erfidung löst das Problem, daß mit ihr Dünnfilmkondensatoren mit hoher Kapazitanz bei hoher Frequenz durch ein Verfahren geschaffen werden, das die Schritte umfaßt, daß man ein Galliumarsenid-Substrat bereitstellt, eine Barriere-Schicht auf dem Galliumarsenid-Substrat bildet, eine Spannungs-Reduktionsschicht auf der Barriere-Schicht bildet, eine erste Elektrode auf der Spannungs-Reduktionsschicht bildet, ein dielektrisches Material auf der ersten Elektrode bildet und eine zweite Elektrode auf dem dielektrischen Material bildet, worin der Schritt der Bildung eines dielektrischen Materials auf der ersten Elektrode umfaßt, daß man eine flüssige Vorstufen-Lösung bereitstellt, die die Metalle Barium, Strontium und Titan einschließt; die flüssige Vorstufe auf die erste Elektrode aufbringt, die flüssige Vorstufe auf der ersten Elektrode bei einer Temperatur trocknet, die im Bereich von 200ºC bis 500ºC liegt, um so eine getrocknete Vorstufe zu erhalten; und die getrocknete Vorstufe auf der ersten Elektrode bei einer Temperatur glüht, die im Bereich von 600ºC bis 850ºC liegt, und so Bariumstrontiumtitanat als dielektrisches Material bildet.
  • Die Verwendung einer Barriere-Schicht auf dem Galliumarsenid verhindert das Verflüchtigen des GaAs in anschließenden Schritten des Glühens bei hoher Temperatur, und die Verwendung einer Spannungs-Reduktionsschicht auf der Barriere-Schicht verringert die Spannung zwischen dem Galliumarsenid und dem BST-Metalloxid- Kondensator. Vorzugsweise besteht die Barriere-Schicht aus Siliciumnitrid (Si&sub3;N&sub4;), und die Spannungs-Verringerungsschicht besteht aus Siliciumdioxid. Vorzugsweise umfaßt die flüssige Vorstufe ein Metallalkoxycarboxylat, und ein bei relativ niedriger Temperatur ablaufender Spin-on-Prozeß, wie er in der auf die gleichen Anmelder zurückgehenden, parallel anhängigen U.S.-Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 08/165,082 beschrieben ist, wird vorzugsweise zur Abscheidung der BST- Vorstufe angewendet.
  • Die Verwendung eines unter Verwendung einer flüssigen Vorstufe ablaufenden Spin- on-Prozesses zum Abscheiden des BST erlaubt eine viel genauere Steuerung der Stöchiometrie des BST und führt auch zu einem viel homogeneren Material. Diese Homogenität und sorgfältige Steuerung der Verfahrensschritte des Trocknens und Glühens führt zu elektronischen Eigenschaften, die viel besser sind als diejenigen für Dünnfilm-Vorrichtungen, die nach Methoden des Standes der Technik hergestellt wurden. Weiter verringert die Homogenität des BST signifikant die Spannungen und das Auftreten von Brüchen, die Herstellungsverfahren des Standes der Technik begleiteten. Zahlreiche andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden noch besser offenbar aus der folgenden Beschreibung, zusammengelesen mit den beigefügten Figuren.
  • Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines eine integrierte Schaltung umfassenden Kondensators gemäß der Erfindung;
  • Fig. 2 ist eine Graphik der Kapazität (in Farad (F)) gegen die Frequenz (in GHz (Gigahertz)) für BST-Kondensatoren, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt und bei drei verschiedenen Temperaturen geglüht wurden; und
  • Fig. 3 ist ein Fließbild eines beispielhaften Verfahrens gemäß der Erfindung zur Herstellung eines Dünnfilm-Kondensators.
  • Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen. Darin ist ein Dünnfilmkondensator 10 gezeigt, der in den nachfolgend diskutierten Beispielen hergestellt wurde. Der Kondensator 10 ist gebildet aus einem Einkristall-Galliumarsenid-(GaAs-)Wafer 11, der mittels einer Barriere-Schicht 12, die vorzugsweise aus Siliciumnitrid (Si&sub3;N&sub4;) besteht, und einer Spannungs-Reduktionsschicht 14, die vorzugsweise aus Siliciumdioxid ist, verkapselt ist. Der Kondensator 10 schließt eine erste Elektrode 16, die auf einer Haftungsschicht 18 gebildet ist, die vorzugsweise aus Titan einer Dicke von etwa 200 Å besteht, und eine Schicht 20 ein, die vorzugsweise aus Platin einer Dicke von etwa 2000 Å besteht. Der Kondensator 10 schließt auch eine Schicht 22 aus einem Metalloxid, nämlich BST, und anschließend eine zweite Elektrodenschicht 24, die auch vorzugsweise etwa 2000 Å dick ist und aus Platin hergestellt ist, ein.
  • Im technischen Bereich integrierter Schaltungen wird der GaAs-Kristall 11 häufig als "Substrat" bezeichnet. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung kann der Begriff "Substrat" dafür verwendet werden, sich auf die GaAs-Schicht 22 zu beziehen; er bezieht sich jedoch allgemein auf irgendeinen Träger für eine andere Schicht. Beispielsweise ist das Substrat 23 für die Metalloxid-Schicht 22 unmittelbar die erste Elektrodenschicht 20 aus Platin; der Begriff "Substrat" kann auch so breit interpretiert werden, daß er die Schichten 18, 24, 12 und 11 genauso einschließt.
  • Das Metalloxid ist Bariumstrontiumtitanat (BST) und hat vorzugsweise die Formel B0,7Sr0,3TiO&sub3;. Das BST kann dotiert sein, wie dies in der parallel anhängigen U.S.- Patentanmeldung Nr. 081273,592 beschrieben ist.
  • Viele andere Materialien können für irgendeine der oben erwähnten Schichten verwendet werden: so kann beispielsweise die Schicht 18 Tantal, Nickel, Tantalsilicid, Titansilicid, Nickelsilicid, Palladium und andere Materialien sowie Titan enthalten, und die Schicht 20 kann auch aus anderen Materialien sowie aus Platin bestehen. Die Elektrode 16 kann auch aus mehr als zwei Schichten gebildet sein, und die Elektrode 24 kann aus mehr als einer Schicht gebildet sein. Außerdem versteht es sich, daß Fig. 1 nicht so zu verstehen ist, daß sie eine tatsächliche Querschnittsansicht irgendeines speziellen Abschnitts einer tatsächlichen elektronischen Vorrichtung ist, sondern mehr so zu verstehen ist, daß sie eine idealisierte Wiedergabe ist, die verwendet wird, um noch klarer und vollständiger die Struktur und das Verfahren gemäß der Erfindung aufzuzeigen, als es anderweitig möglich ist. Beispielsweise sind die relativen Dicken der einzelnen Schichten nicht in exakter Proportion zueinander gezeigt, da sonst einige Schichten wie beispielsweise das Substrat 11 so dick wären, daß dies die Zeichnung unhandlich macht. Es sollte auch verstanden werden, daß der Kondensator 10 vorzugsweise einen Teil einer integrierten Schaltung bildet, die andere elektronische Teile wie beispielsweise Transistoren, andere Kondensatoren usw. einschließt; diese anderen Vorrichtungen sind aus Gründen der Klarheit nicht gezeigt. Darüber hinaus kann die Metalloxid-Schicht 22 in andere Vorrichtungen einbezogen sein, wie beispielsweise ferroelektrische FETs sowie Kondensatoren.
  • Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in der ein Fließschema des Verfahrens zur Herstellung von Kondensatoren 10 gemäß der Erfindung gezeigt ist. Das Verfahren wird im Hinblick auf die Ausführungsform von Fig. 1 diskutiert, könnte jedoch genausogut unter Bezugnahme auf andere Ausführungsformen diskutiert werden. In Schritt 41 wird ein GaAs-Substrat 11 bereitgestellt. Dieses Substrat 11 wird nach herkömmlichen Verfahrensweisen des Wachsenlassens von GaAs-Kristallen hergestellt. In Schritt 42 wird eine Schicht aus Siliciumnitrid mit einer Dicke von etwa 1500 Å abgeschieden, vorzugsweise durch plasmaverstärkte chemische Abscheidung aus der Dampfphase (plasma enhanced chemical vapor deposition; PECVD), obwohl auch andere Verfahrensweisen angewendet werden können. Anschließend wird eine Schicht 14 aus Siliciumdioxid mit einer Dicke von etwa 1000 Å in Schritt 43 abgeschieden, und zwar nach einem herkömmlichen Verfahren wie beispielsweise PECVD oder Wachstum in der Nässe. In Schritt 44 wird eine erste Elektrode 16 abgeschieden. Vorzugsweise umfaßt die erste Elektrode 16 eine Adhäsionsschicht 18, vorzugsweise aus Titan und mit einer Dicke von 200 Å, und eine Schicht 20 aus Platin mit einer Dicke von etwa 2000 Å, die beide vorzugsweise durch Sputtern abgeschieden werden. Eine Metalloxid-Vorstufe wird in Schritt 45 hergestellt. Dies kann unmittelbar vor dem Aufbringungsschritt 47 geschehen, jedoch wird üblicherweise eine Vorratslösung hergestellt und lange vor der Aufbringung gelagert. Das Metalloxid ist Bariumstrontiumtitanat, und die Vorstufe wird vorzugsweise so hergestellt, wie dies in der U.S.- Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 08/132,744 beschrieben ist. Die vorstehend zitierte Patentanmeldung offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Metalloxids, das von der Kombination eines Metallalkoxycarboxylats wie beispielsweise Bariumalkoxycarboxylat und eines Metallalkoxids wie beispielsweise Titanisopropoxid Gebrauch macht. Speziell wird die BST-Vorstufe hergestellt durch Umsetzen von Barium mit 2-Methoxyethanol und 2-Ethylhexansäure, Zusetzen von Strontium, Abkühlenlassen der Mischung, Zusetzen von Titanisopropoxid und 2-Methoxyethanol und Erhitzen unter Erhalt einer End-Konzentration an BST von etwa 0,5 Mol. Wie in der U.S.-Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen Nr. 08/132,744 und in der auf die gleichen Anmelder zurückgehenden U.S.-Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen Nr. 08/165,082 offenbart ist, die durch die Inbezugnahme in die Offenbarung der der vorliegenden Anmeldung entsprechenden U.S.-Patentanmeldung übernommen worden, ist während des Erhitzens die Maximal-Temperatur 116ºC, was sicherstellt, daß das gesamte Isopropanol und das gesamte Wasser durch Sieden ausgetrieben werden. So ist die Vorstufe im wesentlichen wasserfrei.
  • Wenn ein Dotierungsmittel zugesetzt werden soll, wird eine Dotierungsmittel- Vorstufenlösung hergestellt und der Vorstufe in Schritt 45 zugesetzt. Unmittelbar vor dem Schritt des Aufbringens wird vorzugsweise ein Lösungsmittel-Austauschschritt 46 durchgeführt. Mit anderen Worten: Eine wie oben beschrieben hergestellte Vorratslösung wird aus der Lagerung entnommen, und das Lösungsmittel, das für den Herstellungsprozeß passend ist und/oder zu einer Vorstufe führt, die sich gut lagern läßt, wie beispielsweise Xylol, wird gegen ein Lösungsmittel ausgetauscht, das eine gute Viskosität für den Schritt des Aufbringens hat, wie beispielsweise n-Butylacetat für ein Aufbringungsverfahren durch Spinning. Der Austausch wird in der Weise durchgeführt, daß man das neue Lösungsmittel zusetzt und das alte abdestilliert.
  • Vorzugsweise ist für ein Spin-on-Verfahren die Konzentration der Spin-on- Vorstufenlösung 0,29-0,31 Mol, was in dem Lösungsmittel-Austauschschritt 46 gesteuert wird.
  • In Schritt 47 wird die Vorstufe auf das Substrat 23 aufgebracht, vorzugsweise durch Spinning (schnelles Umdrehen) bei 1500 Upm bis 2000 Upm für eine Zeit von 20 s bis 60 s. Jedoch können auch andere Aufbringungsverfahren angewendet werden, beispielsweise ein Nebel-Abscheideverfahren, wie es in der U.S.-Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 07/993,380 beschrieben ist, die durch diese Inbezugnahme in die vorliegende Offenbarung übernommen wird. In den Schritten 48 und 50 wird die Vorstufe unter Bildung des dielektrischen Metalloxid-Materials 22 auf dem Substrat 23 behandelt. Das Behandeln erfolgt durch Trocknen und Glühen. Der Schritt des Trocknens wird vorzugsweise an der Luft oder in trockenem Stickstoff durchgeführt und findet bei einer relativ hohen Temperatur, verglichen mit dem Stand der Technik, statt, d. h. bei einer Temperatur im Bereich von 200ºC bis 500ºC. Typischerweise wird der Schritt durchgeführt bei einer Temperatur von 400ºC für die Zeit von 2 Minuten an Luft. Es wurde gefunden, daß dieser bei hoher Temperatur ablaufende Trockenschritt essentiell dafür ist, bei dem BST vorhersagbare Eigenschaften zu erhalten. Wenn der Film 22 nicht die gewünschte Dicke hat, werden nach dem Trocknen die Schritte der Aufbringung 47 und des Trocknens 48 wiederholt, bis die gewünschte Dicke erreicht ist. Üblicherweise sind zwei oder drei Wiederholungen der Schritte 47 und 48 erforderlich, um die Dicke von etwa 2000 Å zu erreichen. Wenn die gewünschte Dicke erreicht ist, wird die getrocknete Vorstufe in Schritt 50 geglüht und so das Dielektrikum 22 gebildet. Der Schritt des Glühens wird als "erstes Glühen" bezeichnet, um ihn von einem späteren Schritt des Glühens zu unterscheiden. Das "Glühen" wird vorzugsweise in Sauerstoff bei einer Temperatur im Bereich von 600ºC bis 850ºC für eine Zeit von 1 min bis 90 min durchgeführt. Typischerweise wird der Schritt durchgeführt bei 700ºC für die Zeit von 60 min in O&sub2; in einem "Push/Pull-Prozeß", der 10 min das Einschieben ("Push") in den Ofen und 10 min für das Herausziehen ("Pull") aus dem Ofen einschließt. Eine sorgfältige Steuerung dieser Temperatur und Zeit des Glühens ist auch essentiell für voraussagbare Ergebnisse. Die resultierende Schicht 22 ist vorzugsweise etwa 2000 Å dick. In Schritt 51 wird eine zweite Elektrode 24 abgeschieden, vorzugsweise durch Sputtern. Die Elektrode ist vorzugsweise aus einer etwa 2000 Å dicken Schicht aus Platin gebildet. Die Vorrichtung wird anschließend in Schritt 52 mit einem Muster versehen. Dieser Schritt kann nur das Ausbilden eines Musters auf der zweiten Elektrode umfassen, wenn irgendein Schritt des Aufbringens eines Musters nach der Abscheidung der ersten Elektrode durchgeführt wurde. Es ist wichtig, daß die Vorrichtung mit einem Muster versehen wird, bevor der zweite Glüh-Schritt 53 durchgeführt wird, so daß durch das Aufbringen des Musters hervorgerufene Spannungen durch das Glühen entfernt werden und irgendwelche Oxid-Defekte, die durch das Aufbringen des Musters erzeugt wurden, korrigiert werden. Der zweite Glüh-Schritt 53 wird vorzugsweise bei derselben Temperatur wie der erste Glüh-Schritt durchgeführt, obwohl ein Schwanken innerhalb eines schmalen Temperaturbereichs von 50ºC bis 100ºC um die Temperatur des ersten Glüh-Schritts möglich sind. Die Zeit für das zweite Glühen beträgt vorzugsweise weniger als für das erste Glühen, und sie liegt allgemein bei etwa 30 min. obwohl auch hier ein Bereich der Zeiten von etwa 1 min bis 90 min in Abhängigkeit von der Probe möglich ist. Auch hier ist eine sorgfältige Steuerung der Parameter des Glüh-Schritts zum Erhalt vorhersagbarer Ergebnisse wichtig.
  • In einigen Beispielen ist es wünschenswert, den zweiten Glüh-Schritt vollständig zu streichen. Am Ende wird in Schritt 54 die Vorrichtung fertiggemacht und bewertet.
  • Drei Proben eines BST-Kondensators 10 wurden aus einer Vorrats-Vorstufenlösung mit einem stöchiometrischen Gehalt an Barium, Strontium und Titan hergestellt, wie er in der Formel Ba0,7Sr0,3TiO&sub3; speziell angegeben ist. Das Verfahren wurde so durchgeführt, wie dies oben beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß bei der ersten Probe die ersten und zweiten Schritte des Glühens bei 800ºC durchgeführt wurden, bei der zweiten Probe die ersten und zweiten Schritte des Glühens bei 700ºC durchgeführt wurden und bei der dritten Probe die ersten und zweiten Schritte des Glühens bei 650ºC durchgeführt wurden.
  • Die elektrischen Eigenschaften der Proben wurden bewertet, und zwar mit den in Fig. 3 gezeigten Ergebnissen; Fig. 3 ist eine Graphik der Kapazität (in F) gegen die Frequenz (in GHz). Um eine Grundlage für einen Vergleich zu schaffen, zeigt die gepunktete horizontale Linie die Kapazität für ein ideales Material mit einer Dielektrizitätskonstante ε von 300. Die Kapazität der bei 800ºC geglühten Probe fällt scharf ab, wenn sich die Frequenz 1 GHz nähert. Die Kapazität der bei 700ºC geglühten Probe fällt nicht ab bis jenseits von 1 GHz, und die Kapazität der bei 650ºC geglühten Probe setzt sich flach bis etwa 10 GHz fort. Jedoch fällt der Wert der Kapazität um einen Faktor von etwa 5 zwischen der bei 800ºC geglühten Probe und der bei 700ºC geglühten Probe ab, und fällt um einen weiteren Faktor von etwas über 10 zwischen der bei 700ºC geglühten Probe und der bei 650ºC geglühten Probe ab. Wie für die bei 700ºC geglühte Probe durch die gepunktete Linie angegeben wird, ist die Kapazität noch signifikant höher als die Kapazität von beispielsweise Siliciumdioxid, das eine Dielektrizitätskonstante von etwa 3,9 hat; damit ist es bei Verwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung möglich, ein Material herzustellen, das auch jenseits von 1 GHz noch eine hohe Kapazität hat.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung einer Dünnfilm-Kondensator-Vorrichtung mit hoher Kapazität auf einem Galliumarsenid-Substrat (11), wobei das Verfahren die Schritte umfaßt, daß man
- eine Barriere-Schicht (12) auf dem Galliumarsenid-Substrat bildet; eine Spannungs-Reduktionsschicht (14) auf der Barriere-Schicht bildet; eine erste Elektrode (16) auf der Spannungs-Reduktionsschicht bildet; ein dielektrisches Material (22) auf der ersten Elektrode bildet und eine zweite Elektrode (24) auf dem dielektrischen Material bildet, worin der Schritt der Ausbildung eines dielektrischen Materials auf der ersten Elektrode umfaßt, daß man
- eine flüssige Vorstufen-Lösung bereitstellt, die Barium, Strontium und Titan in Form der Metalle einschließt;
- die flüssige Vorstufe auf die erste Elektrode (16) aufbringt;
- die flüssige Vorstufe auf der ersten Elektrode bei einer Temperatur im Bereich von 200ºC bis 500ºC unter Erhalt einer trockenen Vorstufe trocknet; und
- die getrocknete Vorstufe auf der ersten Elektrode bei einer Temperatur im Bereich von 600ºC bis 850ºC unter Bildung von Bariumstrontiumtitanat als dielektrisches Material (22) glüht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Schaffens einer flüssigen Vorstufe einschließt, daß man eine die Metall-Einheiten Barium, Strontium und Titan umfassende Lösung in einem ersten Lösungsmittel bereitstellt und anschließend einen Lösungsmittel-Austausch-Schritt durchführt und so die flüssige Vorstufe bereitstellt, die ein zweites Lösungsmittel umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die flüssige Vorstufe ein Metallalkoxycarboxylat umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Spannungs-Reduktionsschicht (14), die auf der Barriere-Schicht (12) gebildet ist, Siliciumdioxid umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die Spannungs-Reduktionsschicht (14) aus Siliciumdioxid mit einer Dicke von etwa 1000 Å ausgebildet ist und die Barriere-Schicht (12) aus Si&sub3;N&sub4; und mit einer Dicke von etwa 1500 Å gebildet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Glühens das Erhitzen der trockenen Vorstufe auf der ersten Elektrode (16) auf eine Temperatur von etwa 650ºC umfaßt, um eine stabile Kapazität in der Kondensator-Vorrichtung bei im wesentlichen keinem Abfall bei Frequenzen bis hinaus zu wenigstens 3 GHz zu etablieren.
7. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt des Glühens für eine Zeit zwischen 1 min und 90 min durchgeführt wird und ein zweiter Schritt des Glühens des Bariumstrontiumtitanats anschließend für eine Zeit zwischen 1 min und 90 min durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bariumstrontiumtitanat (22) die Formel Ba0,7Sr0,3TiO&sub3; hat.
9. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt der Bildung der ersten Elektrode (16) umfaßt, daß man eine Adhäsionsschicht (18) bildet, die gewählt ist aus der Gruppe Titan, Tantal, Nickel, Tantalsilicid, Nickelsilicid und Palladium, und daß man eine zweite Schicht (20) auf der Adhäsionsschicht bildet.
10. Dünnfilm-Kondensatorvorrichtung mit hoher Kapazität, gebildet durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend: ein Galliumarsenid- Substrat (11), eine Barriere-Schicht (12), die auf dem Substrat gebildet ist; eine Spannungs-Reduktionsschicht (14) auf der Barriere-Schicht und einen Kondensator (10) auf der Spannungsreduktionsschicht, wobei der Kondensator eine erste Elektrode (16), eine zweite Elektrode (24) und ein dielektrisches Material (22) zwischen den Elektroden umfaßt, wobei das dielektrische Material eine Bariumstrontiumtitanat-Schicht mit einer stabilen Kapazität mit im wesentlichen keinem Abfall bei Frequenzen bis hinaus zu wenigstens 1 GHz ist.
11. Dünnfilm-Kondensator-Vorrichtung mit hoher Kapazität nach Anspruch 10, worin die stabile Kapazität im wesentlichen keinen Abfall bei Frequenzen bis hinaus zu wenigstens 3 GHz hat.
12. Dünnfilm-Kondensator-Vorrichtung mit hoher Kapazität nach Anspruch 10, worin die stabile Kapazität im wesentlichen keinen Abfall bei Frequenzen bis hinaus zu etwa 10 GHz hat.
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