JP2000223662A - Ferroelectric body capacitor and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は,強誘電体キャパシ
タおよびその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric capacitor and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】強誘電体キャパシタを構成する強誘電体
物質としては,チタン酸ジルコン酸鉛:Pb(Zr
1−xTix)O3(以下,「PZT」という。),B
i層状化合物:SrBi2Ta2O9(以下,「SB
T」という。)などの酸化物結晶が多く用いられてい
る。このため,強誘電体物質によって形成された強誘電
体層に接する電極には,耐酸化性に優れた金属または導
電性酸化物が用いられていた。2. Description of the Related Art Ferroelectric materials constituting a ferroelectric capacitor include lead zirconate titanate: Pb (Zr
1-x Ti x) O 3 ( hereinafter referred to as "PZT".), B
i-layered compound: SrBi 2 Ta 2 O 9 (hereinafter referred to as “SB
T ". ) And the like are often used. For this reason, a metal or conductive oxide having excellent oxidation resistance has been used for an electrode in contact with a ferroelectric layer formed of a ferroelectric substance.
【0003】従来,耐酸化性に優れた金属で形成された
金属電極を備えた強誘電体キャパシタの場合,例えば,
上部電極はPtによって形成され,下部電極はPt層お
よびTi層の積層(以下,「Pt/Ti積層」とい
う。)によって形成されていた。ここで,Ti層は,下
部電極の下地となる層がSiO2層である場合に,Pt
層とSiO2層との密着性を向上させるために用いられ
ている。Conventionally, in the case of a ferroelectric capacitor provided with a metal electrode formed of a metal having excellent oxidation resistance, for example,
The upper electrode was formed by Pt, and the lower electrode was formed by stacking a Pt layer and a Ti layer (hereinafter, referred to as “Pt / Ti stack”). Here, the Ti layer is made of Pt when the underlying layer of the lower electrode is a SiO 2 layer.
It is used to improve the adhesion between the layer and the SiO 2 layer.
【0004】一方,IrO2やRuO2などの導電性酸
化物を上下電極に用いた場合,Pt電極に比べて拡散に
対するバリア効果が向上する。また,これらの導電性酸
化物は,水素に対する触媒作用も示さないため,強誘電
体キャパシタの疲労特性の向上や耐水素性が向上するこ
とになる。On the other hand, when a conductive oxide such as IrO 2 or RuO 2 is used for the upper and lower electrodes, a barrier effect against diffusion is improved as compared with the Pt electrode. Further, since these conductive oxides do not show a catalytic action on hydrogen, the fatigue characteristics and the hydrogen resistance of the ferroelectric capacitor are improved.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,一般
に,IrO2やRuO2などの導電性酸化物は,Ptに
比べて結晶配向性が劣るため,導電性酸化物の上に形成
された強誘電体膜の結晶性は,Pt層の上に形成された
場合に比べて劣ることになる。この結果,導電性酸化物
電極を有する強誘電体キャパシタは,Pt電極を有する
強誘電体キャパシタに比べて,強誘電特性が劣ってい
た。また,導電性酸化物電極の抵抗率がPt電極の抵抗
率に対して1桁程度大きいことも,電気的特性の点から
問題とされていた。However, in general, conductive oxides such as IrO 2 and RuO 2 have poor crystal orientation compared to Pt. The crystallinity of the film is inferior to that formed on the Pt layer. As a result, the ferroelectric capacitor having the conductive oxide electrode was inferior in ferroelectric characteristics as compared with the ferroelectric capacitor having the Pt electrode. In addition, the fact that the resistivity of the conductive oxide electrode is about one order of magnitude higher than the resistivity of the Pt electrode has also been problematic in terms of electrical characteristics.
【0006】本発明は,上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり,その目的は,優れたヒステリシス特
性,残留分極飽和特性,疲労特性,および耐還元性を有
する強誘電体キャパシタおよびその製造方法を提供する
ことにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to provide a ferroelectric capacitor and a ferroelectric capacitor having excellent hysteresis characteristics, remanent polarization saturation characteristics, fatigue characteristics, and reduction resistance. It is to provide a manufacturing method thereof.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に,強誘電体層,一の電極,および他の電極を有する強
誘電体キャパシタが提供される。そして,請求項1に記
載のように,この強誘電体キャパシタにおける強誘電体
層は,チタン酸ジルコン酸鉛から構成され,一の電極
は,Pt層とTi層とが積層されたPt/Ti積層を含
むことを特徴としている。かかる構成において,Pt/
Ti積層が形成された後に熱処理を施すことによって,
Pt層の表面にTi層からのTiが熱拡散される。その
後,Pt/Ti積層に対して,強誘電体層を積層させる
ことによって,強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン
酸鉛における余剰PbとPt層表面のTiとが反応し,
チタン酸鉛が形成されることになる。このチタン酸鉛
は,<111>軸に配向しており,結果的に強誘電体層
を構成するチタン酸ジルコン酸鉛も<111>軸に強く
配向させることが可能となる。また,Ti層からのTi
の熱拡散によって,Pt層の格子定数が増加するため,
Pt層の(111)面と,チタン酸ジルコン酸鉛から成
る強誘電体層の(111)面の格子整合が良好となる。In order to solve the above problems, there is provided a ferroelectric capacitor having a ferroelectric layer, one electrode, and another electrode. The ferroelectric layer in this ferroelectric capacitor is made of lead zirconate titanate, and one electrode is a Pt / Ti layer in which a Pt layer and a Ti layer are laminated. It is characterized by including lamination. In such a configuration, Pt /
By performing a heat treatment after the Ti stack is formed,
Ti from the Ti layer is thermally diffused on the surface of the Pt layer. Then, by stacking a ferroelectric layer on the Pt / Ti stack, excess Pb in lead zirconate titanate constituting the ferroelectric layer reacts with Ti on the surface of the Pt layer,
Lead titanate will be formed. This lead titanate is oriented in the <111> axis, and as a result, lead zirconate titanate constituting the ferroelectric layer can also be strongly oriented in the <111> axis. Also, Ti from the Ti layer
Since the lattice constant of the Pt layer increases due to the thermal diffusion of
The lattice matching between the (111) plane of the Pt layer and the (111) plane of the ferroelectric layer composed of lead zirconate titanate is improved.
【0008】また,請求項2によれば,強誘電体層,一
の電極,および他の電極を有する強誘電体キャパシタが
提供される。そして,強誘電体層は,チタン酸ジルコン
酸鉛から構成され,一の電極,および,他の電極の少な
くとも一方は,強誘電体層に接するチタン酸鉛層を含む
ことを特徴としている。チタン酸鉛は,<111>軸に
配向しており,チタン酸鉛から成るチタン酸鉛層は,強
誘電体層に接しているため,強誘電体層を構成するチタ
ン酸ジルコン酸鉛を<111>軸に強く配向させること
が可能となる。特に,一の電極および他の電極の両方
に,チタン酸鉛層を備えることによって,強誘電体層を
構成するチタン酸ジルコン酸鉛をより均一に結晶化させ
ることが可能となる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a ferroelectric capacitor having a ferroelectric layer, one electrode, and another electrode. The ferroelectric layer is made of lead zirconate titanate, and at least one of the one electrode and the other electrode includes a lead titanate layer in contact with the ferroelectric layer. Lead titanate is oriented in the <111> axis, and since the lead titanate layer made of lead titanate is in contact with the ferroelectric layer, the lead zirconate titanate constituting the ferroelectric layer is replaced with < It is possible to orient strongly to the 111> axis. In particular, by providing a lead titanate layer on both one electrode and the other electrode, it becomes possible to more uniformly crystallize lead zirconate titanate constituting the ferroelectric layer.
【0009】そして,請求項3によれば,一の電極は,
Pt層を含み,一の電極に含まれるチタン酸鉛層は,一
の面において,強誘電体層に接し,他の面において,P
t層に接することを特徴としている。かかる構成によれ
ば,Ptは,自己配向性が強いため,チタン酸鉛層を構
成するチタン酸鉛の<111>軸結晶配向性を向上させ
ることが可能となる。さらに,チタン酸鉛層に接する強
誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛の<111>
軸優先配向度を増加させることが可能となる。According to a third aspect, the one electrode is
The lead titanate layer including the Pt layer and included in one electrode is in contact with the ferroelectric layer on one side and Pd on the other side.
It is characterized by being in contact with the t-layer. According to this configuration, since Pt has strong self-orientation, it is possible to improve the <111> -axis crystal orientation of lead titanate constituting the lead titanate layer. Further, <111> of lead zirconate titanate constituting the ferroelectric layer in contact with the lead titanate layer
It becomes possible to increase the degree of axis priority orientation.
【0010】一の電極,および,他の電極の少なくとも
一方は,請求項4,5に記載のように,Au層,あるい
は,Ag層を含むことが好ましい。AuおよびAgは,
耐酸化性に優れ,また,水素に対する触媒効果を持たな
いため,強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛の
組成を安定させることが可能となる。また,Auおよび
Agは,強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛の
(111)面との結晶整合が良好であるため,例えば,
Au層またはAg層を強誘電体層に接するように形成す
れば,強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛をよ
り均一に結晶化させることが可能となる。It is preferable that at least one of the one electrode and the other electrode includes an Au layer or an Ag layer. Au and Ag are
Since it has excellent oxidation resistance and does not have a catalytic effect on hydrogen, it is possible to stabilize the composition of lead zirconate titanate constituting the ferroelectric layer. Au and Ag have good crystal matching with the (111) plane of lead zirconate titanate constituting the ferroelectric layer.
If the Au layer or the Ag layer is formed so as to be in contact with the ferroelectric layer, it is possible to more uniformly crystallize the lead zirconate titanate constituting the ferroelectric layer.
【0011】請求項6に記載のように,一の電極,およ
び,他の電極の少なくとも一方は,イリジウム酸化物層
を含むことが好ましい。かかる構成によれば,熱処理時
および電界印加時における強誘電体層を構成するチタン
酸ジルコン酸鉛の構成原子の拡散が防止され,また,耐
還元性も向上することになる。[0011] As described in claim 6, at least one of the one electrode and the other electrode preferably includes an iridium oxide layer. According to such a configuration, the diffusion of the constituent atoms of the lead zirconate titanate constituting the ferroelectric layer during the heat treatment and the application of the electric field is prevented, and the reduction resistance is also improved.
【0012】請求項7によれば,強誘電体層,一の電
極,および他の電極を有する強誘電体キャパシタの製造
方法が提供される。そして,この製造方法は,一の電極
を構成するTi層を形成する工程と,Ti層に対して,
一の電極を構成するPt層を積層する工程と,熱処理を
施す工程と,チタン酸ジルコン酸鉛から成る強誘電体層
を形成する工程と,他の電極を形成する工程とを含むこ
とを特徴としている。かかる製造方法によれば,Pt層
とTi層が積層されたところで,熱処理が施され,かか
る熱処理によって,Pt層の表面にTi層からのTiが
熱拡散される。その後の工程において,Pt/Ti積層
に対して,強誘電体層がさらに積層され,強誘電体層を
構成するチタン酸ジルコン酸鉛における余剰PbとPt
層表面のTiとが反応し,チタン酸鉛が形成されること
になる。このチタン酸鉛は,<111>軸に配向してお
り,結果的に強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸
鉛を<111>軸に強く配向させることが可能となる。
また,Ti層からのTiの熱拡散によって,Pt層の格
子定数が増加するため,Pt層の(111)面と,チタ
ン酸ジルコン酸鉛から成る強誘電体層の(111)面の
格子整合が良好となる。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a ferroelectric capacitor having a ferroelectric layer, one electrode, and another electrode. This manufacturing method includes a step of forming a Ti layer constituting one electrode, and a step of forming a Ti layer.
A step of laminating a Pt layer constituting one electrode, a step of performing a heat treatment, a step of forming a ferroelectric layer made of lead zirconate titanate, and a step of forming another electrode. And According to this manufacturing method, a heat treatment is performed when the Pt layer and the Ti layer are laminated, and the heat from the Ti layer is thermally diffused to the surface of the Pt layer by the heat treatment. In a subsequent step, a ferroelectric layer is further laminated on the Pt / Ti laminate, and the excess Pb and Pt in the lead zirconate titanate constituting the ferroelectric layer are formed.
This reacts with Ti on the surface of the layer to form lead titanate. This lead titanate is oriented in the <111> axis, and as a result, it is possible to strongly orient the lead zirconate titanate constituting the ferroelectric layer in the <111> axis.
In addition, since the lattice constant of the Pt layer increases due to thermal diffusion of Ti from the Ti layer, the lattice matching between the (111) plane of the Pt layer and the (111) plane of the ferroelectric layer made of lead zirconate titanate. Is good.
【0013】請求項8によれば,強誘電体層,一の電
極,および他の電極を有する強誘電体キャパシタの製造
方法が提供される。そして,この製造方法は,一の電極
を形成する工程と,強誘電体層を形成する工程と,他の
電極を構成する保護層を形成する工程と,瞬時熱アニー
ルを行う工程とを含むことを特徴としている。かかる製
造方法によれば,強誘電体層は,保護層が形成された後
にアニール処理されることになる。そして,この保護層
として,請求項9,10に記載のように,Au層あるい
はAg層を用いることが可能である。AuおよびAg
は,耐酸化性に優れているとともに水素に対する触媒効
果を持たないため,アニール処理による強誘電体層の組
成変化が防止されることになる。そして,瞬時熱アニー
ルが用いられているため,熱拡散による強誘電体層の構
成原子の組成ずれを最小限に抑えることが可能となる。
また,例えば,強誘電体層がチタン酸ジルコン酸鉛によ
って構成された場合,AuおよびAgは,かかるチタン
酸ジルコン酸鉛の(111)面に対して結晶整合が良好
であるため,チタン酸ジルコン酸鉛を均一に結晶化させ
ることが可能となる。According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a ferroelectric capacitor having a ferroelectric layer, one electrode, and another electrode. The manufacturing method includes a step of forming one electrode, a step of forming a ferroelectric layer, a step of forming a protective layer constituting another electrode, and a step of performing instantaneous thermal annealing. It is characterized by. According to this manufacturing method, the ferroelectric layer is annealed after the formation of the protective layer. As the protective layer, an Au layer or an Ag layer can be used. Au and Ag
Is excellent in oxidation resistance and has no catalytic effect on hydrogen, so that a change in the composition of the ferroelectric layer due to annealing can be prevented. Further, since instantaneous thermal annealing is used, it is possible to minimize the composition deviation of the constituent atoms of the ferroelectric layer due to thermal diffusion.
For example, when the ferroelectric layer is composed of lead zirconate titanate, Au and Ag have good crystal matching with the (111) plane of such lead zirconate titanate. Lead acid can be uniformly crystallized.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら,
本発明にかかる強誘電体キャパシタおよびその製造方法
の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,以
下の説明および添付された図面において,略同一の機能
および構成を有する構成要素については,同一符号を付
することによって重複説明を省略する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Preferred embodiments of a ferroelectric capacitor and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail. In the following description and the accompanying drawings, components having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
【0015】(第1の実施の形態)本発明の第1の実施
の形態にかかる強誘電体キャパシタ1の構成およびその
製造方法について,図1を用いて説明する。(First Embodiment) A configuration of a ferroelectric capacitor 1 according to a first embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to FIG.
【0016】まず,Si基板100上にSiO2層20
0(約200nm)を形成する。First, an SiO 2 layer 20 is formed on a Si substrate 100.
0 (about 200 nm).
【0017】次に,IrO2層10,Ti層20,およ
びPt層30から成る下部電極を形成する。SiO2層
200の上にIrO2層10(約150〜200nm)
を反応性スパッタ法によって形成する。その上にTi層
20(約10〜20nm)をスパッタ法で形成し,さら
にその上にPt層30(約200nm)をスパッタ法で
形成する。Next, a lower electrode composed of the IrO 2 layer 10, the Ti layer 20, and the Pt layer 30 is formed. IrO 2 layer 10 (about 150 to 200 nm) on SiO 2 layer 200
Is formed by a reactive sputtering method. A Ti layer 20 (about 10 to 20 nm) is formed thereon by sputtering, and a Pt layer 30 (about 200 nm) is further formed thereon by sputtering.
【0018】ここで,電気炉において,約350℃,約
15分間の熱処理を行う。この熱処理の目的は,Ti層
20からPt層30に対してTiを熱拡散させること
と,Ptの格子定数を増加させることにある。Here, a heat treatment is performed in an electric furnace at about 350 ° C. for about 15 minutes. The purpose of this heat treatment is to thermally diffuse Ti from the Ti layer 20 to the Pt layer 30 and to increase the lattice constant of Pt.
【0019】熱処理後,強誘電体物質であるPZTから
成るPZT層35をPt層30の上に形成し,結晶化ア
ニールを行う。After the heat treatment, a PZT layer 35 made of PZT, which is a ferroelectric substance, is formed on the Pt layer 30, and crystallization annealing is performed.
【0020】最後に上部電極としてのIrO2層40を
形成する。Finally, an IrO 2 layer 40 as an upper electrode is formed.
【0021】以上のように構成された第1の実施の形態
にかかる強誘電体キャパシタ1において,下部電極の最
上層にPtから構成されたPt層30を用いる最大の理
由は,PZT層35を<111>軸に優先配向させるた
めである。Ptは,<111>軸への自己配向性が強い
ため,Pt(111)面と格子整合の良いPZT結晶が
成長し易くなると考えられる。PZT(111)面は,
このPt(111)面に対応しているため,Pt層30
上に形成されるPZT層35は,<111>軸に優先配
向することになる。The main reason for using the Pt layer 30 made of Pt as the uppermost layer of the lower electrode in the ferroelectric capacitor 1 according to the first embodiment configured as described above is that the PZT layer 35 is This is because the <111> axis is preferentially oriented. Since Pt has strong self-orientation to the <111> axis, it is considered that a PZT crystal having good lattice matching with the Pt (111) plane is likely to grow. The PZT (111) plane
Since it corresponds to the Pt (111) plane, the Pt layer 30
The PZT layer 35 formed thereon is preferentially oriented to the <111> axis.
【0022】以上のようなPt層30およびTi層20
から成る下部電極と異なり,SiO 2層200上に直接
Pt層30を積層させ,Pt層30のみから成る下部電
極を形成した場合,図2に示すX線回折の結果から明ら
かなように,PZT層35の<111>軸への優先配向
は弱まる。なお,図2において,実線は,Pt/Ti積
層の上に形成されたPZT層のX線回折パターンを示
し,破線は,Pt層の上に形成されたPZT層のX線回
折パターンを示している。The above Pt layer 30 and Ti layer 20
Unlike the lower electrode consisting of 2Directly on layer 200
The Pt layer 30 is laminated, and the lower electrode composed only of the Pt layer 30 is formed.
When poles were formed, the results of X-ray diffraction shown in FIG.
As shown, the preferred orientation of the PZT layer 35 to the <111> axis
Weakens. In FIG. 2, the solid line represents the Pt / Ti product.
Shows the X-ray diffraction pattern of the PZT layer formed on the layer.
The broken line indicates the X-ray diffraction of the PZT layer formed on the Pt layer.
The folding pattern is shown.
【0023】また,図3のヒステリシス特性,図4の残
留分極飽和特性にも明確な差異が現れる。なお,図3,
図4において,黒丸によるプロットは,Pt/Ti積層
の上に形成されたPZT層の特性を示し,白三角による
プロットは,Pt層の上に形成されたPZT層の特性を
示している。このように,PZT層35の<111>軸
への優先配向度が高い程,ヒステリシス特性や残留分極
飽和特性等の強誘電特性が向上する。Also, a clear difference appears in the hysteresis characteristic of FIG. 3 and the remanent polarization saturation characteristic of FIG. Note that FIG.
In FIG. 4, the plots with black circles show the characteristics of the PZT layer formed on the Pt / Ti stack, and the plots with white triangles show the characteristics of the PZT layer formed on the Pt layer. As described above, as the priority degree of orientation of the PZT layer 35 to the <111> axis is higher, ferroelectric characteristics such as hysteresis characteristics and remanent polarization saturation characteristics are improved.
【0024】PZT層35に接触する面がPt層30で
あっても,Ti層20の有無によって強誘電特性に差が
生じる原因として,PZTの結晶成長メカニズムが関与
していると考えられる。上述のように第1の実施の形態
にかかる強誘電体キャパシタ1の製造工程において,T
i層20およびPt層30を積層させたところで熱処理
が行われている。この熱処理によって,Ti層20を構
成するTiがPt層30の表面,すなわち後にPZT層
35が形成される面にまで熱拡散する。Pt層30の表
面に拡散したTiは,PZT層35における余剰Pbと
反応して,比較的結晶化温度の低いチタン酸鉛PbTi
O3(以下,「PTO」という。)が形成される。すな
わち,Ti層20は,PZT層35とPt層30との界
面にPTOを間接的に生成するために機能する。そし
て,<111>軸に配向したPTOを核として,PZT
層35の結晶化が進むと考えられる。Even if the surface in contact with the PZT layer 35 is the Pt layer 30, it is considered that the crystal growth mechanism of PZT is involved as a cause of the difference in ferroelectric characteristics depending on the presence or absence of the Ti layer 20. As described above, in the manufacturing process of the ferroelectric capacitor 1 according to the first embodiment, T
The heat treatment is performed when the i-layer 20 and the Pt layer 30 are stacked. By this heat treatment, Ti constituting the Ti layer 20 is thermally diffused to the surface of the Pt layer 30, that is, the surface on which the PZT layer 35 is formed later. The Ti diffused into the surface of the Pt layer 30 reacts with excess Pb in the PZT layer 35, and leads to a relatively low crystallization temperature of lead titanate PbTi.
O 3 (hereinafter, referred to as “PTO”) is formed. That is, the Ti layer 20 functions to indirectly generate PTO at the interface between the PZT layer 35 and the Pt layer 30. PZT with PTO oriented along the <111> axis as the core
It is considered that the crystallization of the layer 35 proceeds.
【0025】以上のように,第1の実施の形態にかかる
強誘電体キャパシタ1によれば,Pt/Ti積層を含む
下部電極に対して熱処理が施され,Pt層30とPZT
層35との界面にPTOが生成されることになり,結果
的に,PTOからPZT層35へのいわゆるヘテロエピ
タキシャル的な成長が実現する。As described above, according to the ferroelectric capacitor 1 according to the first embodiment, the heat treatment is performed on the lower electrode including the Pt / Ti stack, and the Pt layer 30 and the PZT
PTO is generated at the interface with the layer 35, and as a result, so-called heteroepitaxial growth from the PTO to the PZT layer 35 is realized.
【0026】また,Ti層20からのTiの熱拡散によ
ってPt層30の格子定数が増大するため,Pt層30
の(111)面とPZT層35の(111)面の格子整
合がさらに良好となる。The thermal diffusion of Ti from the Ti layer 20 increases the lattice constant of the Pt layer 30.
The lattice matching between the (111) plane of the PZT layer 35 and the (111) plane of the PZT layer 35 is further improved.
【0027】さらに,第1の実施の形態にかかる強誘電
体キャパシタ1に備えられたIrO 2層10およびIr
O2層40は,熱処理時および電界印加時におけるPZ
T層35の構成原子の拡散を防止するとともに耐還元性
を向上させる。Further, the ferroelectric according to the first embodiment
IrO provided in the body capacitor 1 2Layer 10 and Ir
O2The layer 40 is made of PZ during heat treatment and electric field application.
Prevents diffusion of constituent atoms of T layer 35 and reduces resistance
Improve.
【0028】以上のように,第1の実施の形態にかかる
強誘電体キャパシタ1は,従来の強誘電体キャパシタに
対して,ヒステリシス特性,残留分極飽和特性,疲労特
性,および耐還元性が向上することになる。さらに,電
極の抵抗率は,従来のIrO 2単層電極に比べ大幅に低
下する。As described above, according to the first embodiment,
The ferroelectric capacitor 1 is different from a conventional ferroelectric capacitor.
On the other hand, hysteresis characteristics, remanent polarization saturation characteristics, fatigue characteristics
And reduction resistance are improved. In addition,
The resistivity of the pole is the conventional IrO 2Significantly lower than single-layer electrodes
Down.
【0029】(第2の実施の形態)第2の実施の形態に
かかる強誘電体キャパシタ2について,図5を用いて説
明する。(Second Embodiment) A ferroelectric capacitor 2 according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
【0030】第2の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ2は,第1の実施の形態にかかる強誘電体キャパシ
タ1に対して,Pt層30およびTi層20に代えて,
PTO層33を備えた構成を有するものである。すなわ
ち,この強誘電体キャパシタ2は,Si基板100に対
して,SiO2層200,IrO2層10,PTO層3
3,PZT層35,およびIrO2層40が順次積層さ
れて成るものである。The ferroelectric capacitor 2 according to the second embodiment differs from the ferroelectric capacitor 1 according to the first embodiment in that instead of the Pt layer 30 and the Ti layer 20,
It has a configuration provided with a PTO layer 33. In other words, the ferroelectric capacitor 2 is formed such that the SiO 2 layer 200, the IrO 2 layer 10, the PTO layer 3
3, a PZT layer 35 and an IrO 2 layer 40 are sequentially laminated.
【0031】第1の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ1は,Pt層30の表面にTi層20のTiを熱拡
散させ,かかるTiとPZT層35の余剰Pbとを反応
させることで,いわば間接的にPTO結晶核を生成する
ことを特徴としている。しかし,Pt層30におけるT
iの拡散は速く,所定の核生成密度となるように制御す
ることは容易ではない。In the ferroelectric capacitor 1 according to the first embodiment, the Ti of the Ti layer 20 is thermally diffused on the surface of the Pt layer 30, and the Ti reacts with the excess Pb of the PZT layer 35. It is characterized in that PTO crystal nuclei are generated indirectly. However, T in the Pt layer 30
The diffusion of i is fast and it is not easy to control it to a predetermined nucleation density.
【0032】これに対して,第2の実施の形態にかかる
強誘電体キャパシタ2は,下部電極を構成するIrO2
層10上に,PZT層35の結晶核となるPTO層33
が薄く(数十Å程度)形成されている。このPTO層3
3によって,核生成密度の制御が容易化され,結果的に
非常に密で均一なPZT結晶を形成することが可能とな
る。On the other hand, the ferroelectric capacitor 2 according to the second embodiment has an IrO 2
On the layer 10, a PTO layer 33 serving as a crystal nucleus of the PZT layer 35 is formed.
Is formed thinly (about several tens of kilometers). This PTO layer 3
3, the control of the nucleation density is facilitated, and as a result, a very dense and uniform PZT crystal can be formed.
【0033】(第3の実施の形態)第3の実施の形態に
かかる強誘電体キャパシタ3について,図6を用いて説
明する。(Third Embodiment) A ferroelectric capacitor 3 according to a third embodiment will be described with reference to FIG.
【0034】第3の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ3は,第2の実施の形態にかかる強誘電体キャパシ
タ2に対して,PTO層33とIrO2層10との間
に,Pt層30が追加された構成を有するものである。
すなわち,この強誘電体キャパシタ3は,Si基板10
0に対して,SiO2層200,IrO2層10,Pt
層30,PTO層33,PZT層35,およびIrO2
層40が順次積層されて成るものである。The ferroelectric capacitor 3 according to the third embodiment is different from the ferroelectric capacitor 2 according to the second embodiment in that a Pt layer is provided between the PTO layer 33 and the IrO 2 layer 10. 30 has the added configuration.
That is, the ferroelectric capacitor 3 is
0, SiO 2 layer 200, IrO 2 layer 10, Pt
Layer 30, PTO layer 33, PZT layer 35, and IrO 2
The layers 40 are sequentially laminated.
【0035】第2の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ2は,IrO2層10の上に直接PTO層33が形
成されている。しかし,PTO層33の<111>軸結
晶配向性は低いため,その上に形成されるPZT層35
も十分な<111>軸結晶配向性が得られない。この
点,第3の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ3
は,自己配向性の強いPt層30が,PTO層33とI
rO2層10の間に形成されているため,PTO層33
の<111>軸結晶配向性が改善され,これに伴いPZ
T層35の<111>軸優先配向度も増すことになる。
したがって,第3の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ3によれば,高いヒステリシス特性,残留分極飽和
特性,疲労特性,および耐還元性が得られる。In the ferroelectric capacitor 2 according to the second embodiment, the PTO layer 33 is formed directly on the IrO 2 layer 10. However, since the <111> axis crystal orientation of the PTO layer 33 is low, the PZT layer 35
However, sufficient <111> axis crystal orientation cannot be obtained. In this regard, the ferroelectric capacitor 3 according to the third embodiment
Means that the Pt layer 30 having strong self-orientation is
Since the PTO layer 33 is formed between the rO 2 layers 10,
<111> -axis crystal orientation is improved, and PZ
The <111> axis preferential orientation of the T layer 35 also increases.
Therefore, according to the ferroelectric capacitor 3 according to the third embodiment, high hysteresis characteristics, remanent polarization saturation characteristics, fatigue characteristics, and reduction resistance can be obtained.
【0036】(第4の実施の形態)第4の実施の形態に
かかる強誘電体キャパシタ4について,図7を用いて説
明する。(Fourth Embodiment) A ferroelectric capacitor 4 according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
【0037】第4の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ4は,第1の実施の形態にかかる強誘電体キャパシ
タ1に対して,上部電極を構成するIrO2層40とP
ZT層35との間に,Au層38が追加された構成を有
するものである。すなわち,この強誘電体キャパシタ4
は,Si基板100に対して,SiO2層200,Ir
O2層10,Ti層20,Pt層30,PZT層35,
Au層38,およびIrO2層40が順次積層されて成
るものである。そして,PZT層35の結晶化アニール
は,Au層38が形成された後,酸素雰囲気中におい
て,瞬時熱アニール(以下,「RTA」という。)処理
(700℃,1分間)によって行われる。The ferroelectric capacitor 4 according to the fourth embodiment is different from the ferroelectric capacitor 1 according to the first embodiment in that an IrO 2 layer 40 forming an upper electrode and a P
It has a configuration in which an Au layer 38 is added to the ZT layer 35. That is, this ferroelectric capacitor 4
Shows that the SiO 2 layer 200, Ir
O 2 layer 10, Ti layer 20, Pt layer 30, PZT layer 35,
An Au layer 38 and an IrO 2 layer 40 are sequentially laminated. After the Au layer 38 is formed, the crystallization annealing of the PZT layer 35 is performed by an instantaneous thermal annealing (hereinafter referred to as “RTA”) process (700 ° C., 1 minute) in an oxygen atmosphere.
【0038】従来,強誘電体の結晶化アニールは,強誘
電体膜形成直後に行われていた。このため,強誘電体
は,下部電極のみの影響を受けて結晶化し,結晶粒が大
きく,また,深さ方向に組成の異なる結晶となりやすか
った。この点,第4の実施の形態にかかる強誘電体キャ
パシタ4は,上部電極を構成するものとして,PZT層
35の(111)面との結晶整合が良好で,耐酸化性に
優れ,かつ水素に対する触媒効果を持たないAu層38
が用いられている。そして,このAu層38が形成され
た後に結晶化アニールが実行される。したがって,上下
電極双方からの影響を受けつつPZT層35を構成する
強誘電体が結晶化し,結晶粒の小さい密な強誘電体膜が
形成されることになる。なお,Au層38に代えて,A
gから成るAg層を用いてもよい。Conventionally, the crystallization annealing of the ferroelectric has been performed immediately after the formation of the ferroelectric film. For this reason, the ferroelectric crystallized under the influence of only the lower electrode, was likely to have large crystal grains, and to have crystals having different compositions in the depth direction. In this regard, the ferroelectric capacitor 4 according to the fourth embodiment, which constitutes the upper electrode, has good crystal matching with the (111) plane of the PZT layer 35, has excellent oxidation resistance, and has excellent hydrogen resistance. Layer 38 which has no catalytic effect on
Is used. After the formation of the Au layer 38, crystallization annealing is performed. Therefore, the ferroelectric constituting the PZT layer 35 is crystallized while being affected by both the upper and lower electrodes, and a dense ferroelectric film having small crystal grains is formed. Note that instead of the Au layer 38, A
An Ag layer made of g may be used.
【0039】また,結晶化アニールとしてRTAが用い
られているため,構成原子の熱拡散による強誘電体膜の
組成ずれが最小限に抑えられることになる。図8に示す
ように,電気炉アニールを用いた場合(図中破線)に対
して,RTAを用いた場合(図中実線),上下電極の<
111>軸配向性がより強く反映され,<111>軸に
優先配向したPZT層35が形成される。Further, since RTA is used for crystallization annealing, the composition deviation of the ferroelectric film due to thermal diffusion of constituent atoms can be minimized. As shown in FIG. 8, when the RTA was used (solid line in the figure), when the electric furnace annealing was used (broken line in the figure),
The <111> axis orientation is more strongly reflected, and a PZT layer 35 preferentially oriented in the <111> axis is formed.
【0040】(第5の実施の形態)第5の実施の形態に
かかる強誘電体キャパシタ5について,図9を用いて説
明する。(Fifth Embodiment) A ferroelectric capacitor 5 according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG.
【0041】第5の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ5は,第2の実施の形態にかかる強誘電体キャパシ
タ2に対して,上部電極を構成するIrO2層40とP
ZT層35との間に,Au層38が追加された構成を有
するものである。すなわち,この強誘電体キャパシタ5
は,Si基板100に対して,SiO2層200,Ir
O2層10,PTO層33,PZT層35,Au層3
8,およびIrO2層40が順次積層されて成るもので
ある。そして,PZT層35の結晶化アニールは,Au
層38が形成された後,酸素雰囲気中において,RTA
処理(700℃,1分間)によって行われる。The ferroelectric capacitor 5 according to the fifth embodiment is different from the ferroelectric capacitor 2 according to the second embodiment in that the IrO 2 layer 40 forming the upper electrode and the P
It has a configuration in which an Au layer 38 is added to the ZT layer 35. That is, this ferroelectric capacitor 5
Shows that the SiO 2 layer 200, Ir
O 2 layer 10, PTO layer 33, PZT layer 35, Au layer 3
8, and an IrO 2 layer 40 are sequentially laminated. Then, the crystallization annealing of the PZT layer 35 is performed using Au.
After the layer 38 is formed, RTA is performed in an oxygen atmosphere.
It is performed by processing (700 ° C., 1 minute).
【0042】第5の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ5は,上部電極を構成するものとして,PZT層3
5の(111)面との結晶整合が良好で,耐酸化性に優
れ,かつ水素に対する触媒効果を持たないAu層38が
用いられている。そして,このAu層38が形成された
後に結晶化アニールが実行される。したがって,上下電
極双方からの影響を受けつつPZT層35を構成する強
誘電体が結晶化し,第4の実施の形態にかかる強誘電体
キャパシタ4と同様に結晶粒の小さい密な強誘電体膜が
形成されることになる。なお,Au層38に代えて,A
gから成るAg層を用いてもよい。The ferroelectric capacitor 5 according to the fifth embodiment has a PZT layer 3 as an upper electrode.
The Au layer 38 has good crystal matching with the (111) plane of No. 5, has excellent oxidation resistance, and has no catalytic effect on hydrogen. After the formation of the Au layer 38, crystallization annealing is performed. Therefore, the ferroelectric constituting the PZT layer 35 is crystallized while being affected by both the upper and lower electrodes, and the dense ferroelectric film having small crystal grains is formed similarly to the ferroelectric capacitor 4 according to the fourth embodiment. Is formed. Note that instead of the Au layer 38, A
An Ag layer made of g may be used.
【0043】また,結晶化アニールとしてRTAが用い
られているため,構成原子の熱拡散による強誘電体膜の
組成ずれが最小限に抑えられることになる。図8に示す
ように,電気炉アニールを用いた場合(図中破線)に対
して,RTAを用いた場合(図中実線),上下電極の<
111>軸配向性がより強く反映され,<111>軸に
優先配向したPZT層35が形成される。Further, since RTA is used for crystallization annealing, the composition deviation of the ferroelectric film due to thermal diffusion of constituent atoms can be minimized. As shown in FIG. 8, when the RTA was used (solid line in the figure), when the electric furnace annealing was used (broken line in the figure),
The <111> axis orientation is more strongly reflected, and a PZT layer 35 preferentially oriented in the <111> axis is formed.
【0044】さらに,第5の実施の形態にかかる強誘電
体キャパシタ5は,下部電極を構成するIrO2層10
上に,PZT層35の結晶核となるPTO層33が薄く
(例えば,数十Å〜100Å)形成されている。このP
TO層33によって,核生成密度の制御が容易化され,
結果的に非常に密で均一なPZT結晶を形成することが
可能となる。Further, the ferroelectric capacitor 5 according to the fifth embodiment has an IrO 2 layer 10 constituting a lower electrode.
On top, a PTO layer 33 serving as a crystal nucleus of the PZT layer 35 is formed thin (for example, several tens of degrees to 100 degrees). This P
The TO layer 33 facilitates control of the nucleation density,
As a result, a very dense and uniform PZT crystal can be formed.
【0045】(第6の実施の形態)第6の実施の形態に
かかる強誘電体キャパシタ6について,図10を用いて
説明する。(Sixth Embodiment) A ferroelectric capacitor 6 according to a sixth embodiment will be described with reference to FIG.
【0046】第6の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ6は,第3の実施の形態にかかる強誘電体キャパシ
タ3に対して,上部電極を構成するIrO2層40とP
ZT層35との間に,Au層38が追加された構成を有
するものである。すなわち,この強誘電体キャパシタ6
は,Si基板100に対して,SiO2層200,Ir
O2層10,Pt層30,PTO層33,PZT層3
5,Au層38,およびIrO2層40が順次積層され
て成るものである。そして,PZT層35の結晶化アニ
ールは,Au層38が形成された後,酸素雰囲気中にお
いて,RTA処理(700℃,1分間)によって行われ
る。The ferroelectric capacitor 6 according to the sixth embodiment is different from the ferroelectric capacitor 3 according to the third embodiment in that an IrO 2 layer 40 forming an upper electrode and a P
It has a configuration in which an Au layer 38 is added to the ZT layer 35. That is, this ferroelectric capacitor 6
Shows that the SiO 2 layer 200, Ir
O 2 layer 10, Pt layer 30, PTO layer 33, PZT layer 3
5, an Au layer 38 and an IrO 2 layer 40 are sequentially laminated. After the Au layer 38 is formed, the crystallization annealing of the PZT layer 35 is performed by an RTA process (700 ° C., 1 minute) in an oxygen atmosphere.
【0047】第6の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ6は,上部電極を構成するものとして,PZT層3
5の(111)面との結晶整合が良好で,耐酸化性に優
れ,かつ水素に対する触媒効果を持たないAu層38が
用いられている。そして,このAu層38が形成された
後に結晶化アニールが実行される。したがって,上下電
極双方からの影響を受けつつPZT層35を構成する強
誘電体が結晶化し,第4,5の実施の形態にかかる強誘
電体キャパシタ4,5と同様に結晶粒の小さい密な強誘
電体膜が形成されることになる。なお,Au層38に代
えて,Agから成るAg層を用いてもよい。The ferroelectric capacitor 6 according to the sixth embodiment has a PZT layer 3 as an upper electrode.
The Au layer 38 has good crystal matching with the (111) plane of No. 5, has excellent oxidation resistance, and has no catalytic effect on hydrogen. After the formation of the Au layer 38, crystallization annealing is performed. Therefore, the ferroelectric material constituting the PZT layer 35 is crystallized under the influence of both the upper and lower electrodes, and the dense ferroelectric capacitors 4 and 5 according to the fourth and fifth embodiments have small crystal grains. A ferroelectric film will be formed. Note that, instead of the Au layer 38, an Ag layer made of Ag may be used.
【0048】また,結晶化アニールとしてRTAが用い
られているため,構成原子の熱拡散による強誘電体膜の
組成ずれが最小限に抑えられることになる。図8に示す
ように,電気炉アニールを用いた場合(図中破線)に対
して,RTAを用いた場合(図中実線),上下電極の<
111>軸配向性がより強く反映され,<111>軸に
優先配向したPZT層35が形成される。Further, since RTA is used for crystallization annealing, the composition deviation of the ferroelectric film due to thermal diffusion of constituent atoms can be minimized. As shown in FIG. 8, when the RTA was used (solid line in the figure), when the electric furnace annealing was used (broken line in the figure),
The <111> axis orientation is more strongly reflected, and a PZT layer 35 preferentially oriented in the <111> axis is formed.
【0049】さらに,第6の実施の形態にかかる強誘電
体キャパシタ6は,自己配向性の強いPt層30が,P
TO層33とIrO2層10の間に形成されているた
め,PTO層33の<111>軸結晶配向性が改善さ
れ,これに伴いPZT層35の<111>軸優先配向度
も増すことになる。したがって,第6の実施の形態にか
かる強誘電体キャパシタ6によれば,高いヒステリシス
特性,残留分極飽和特性,疲労特性,および耐還元性が
得られる。Further, in the ferroelectric capacitor 6 according to the sixth embodiment, the Pt layer 30 having strong self-orientation
Since it is formed between the TO layer 33 and the IrO 2 layer 10, the <111> axis crystal orientation of the PTO layer 33 is improved, and the <111> axis preferential orientation of the PZT layer 35 is accordingly increased. Become. Therefore, according to the ferroelectric capacitor 6 according to the sixth embodiment, high hysteresis characteristics, remanent polarization saturation characteristics, fatigue characteristics, and reduction resistance can be obtained.
【0050】(第7の実施の形態)第7の実施の形態に
かかる強誘電体キャパシタ7について,図11を用いて
説明する。(Seventh Embodiment) A ferroelectric capacitor 7 according to a seventh embodiment will be described with reference to FIG.
【0051】第7の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ7は,第2の実施の形態にかかる強誘電体キャパシ
タ2に対して,上部電極を構成するIrO2層40とP
ZT層35との間にPTO層37が追加された構成を有
するものである。すなわち,この強誘電体キャパシタ7
は,Si基板100に対して,SiO2層200,Ir
O2層10,PTO層33,PZT層35,PTO層3
7,およびIrO2層40が順次積層されて成るもので
ある。The ferroelectric capacitor 7 according to the seventh embodiment is different from the ferroelectric capacitor 2 according to the second embodiment in that the IrO 2 layer 40 forming the upper electrode and the P
It has a configuration in which a PTO layer 37 is added to the ZT layer 35. That is, this ferroelectric capacitor 7
Shows that the SiO 2 layer 200, Ir
O 2 layer 10, PTO layer 33, PZT layer 35, PTO layer 3
7, and the IrO 2 layer 40 are sequentially laminated.
【0052】第2の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ2は,下部電極を構成するIrO2層10上に,P
ZT層35の結晶核となるPTO層33が薄く(例え
ば,数十Å〜100Å)形成されている。このPTO層
33によって,核生成密度の制御が容易化され,結果的
に非常に密で均一なPZT結晶粒を形成することが可能
となる。The ferroelectric capacitor 2 according to the second embodiment has a structure in which a P
The PTO layer 33 serving as a crystal nucleus of the ZT layer 35 is formed thin (for example, several tens to 100 degrees). The PTO layer 33 facilitates control of the nucleation density, and as a result, very dense and uniform PZT crystal grains can be formed.
【0053】これに加えて,第7の実施の形態にかかる
強誘電体キャパシタ7は,PZT層35と上部電極を構
成するIrO2層40との間に,PTO層37が形成さ
れている。このため,PZT層35は,下方のPTO層
33のみならず上方のPTO層37を核として結晶化す
ることになる。したがって,第7の実施の形態にかかる
強誘電体キャパシタ7によれば,第2の実施の形態にか
かる強誘電体キャパシタ2に対して,さらに密で均一な
PZT結晶粒から成るPZT層35が形成されることに
なる。In addition, in the ferroelectric capacitor 7 according to the seventh embodiment, the PTO layer 37 is formed between the PZT layer 35 and the IrO 2 layer 40 constituting the upper electrode. For this reason, the PZT layer 35 is crystallized using not only the lower PTO layer 33 but also the upper PTO layer 37 as a nucleus. Therefore, according to the ferroelectric capacitor 7 according to the seventh embodiment, the PZT layer 35 made of denser and more uniform PZT crystal grains is different from the ferroelectric capacitor 2 according to the second embodiment. Will be formed.
【0054】(第8の実施の形態)第8の実施の形態に
かかる強誘電体キャパシタ8について,図12を用いて
説明する。(Eighth Embodiment) A ferroelectric capacitor 8 according to an eighth embodiment will be described with reference to FIG.
【0055】第8の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ8は,第6の実施の形態にかかる強誘電体キャパシ
タ6に対して,上部電極を構成するAu層38とPZT
層35との間にPTO層37が追加された構成を有する
ものである。すなわち,この強誘電体キャパシタ8は,
Si基板100に対して,SiO2層200,IrO 2
層10,Pt層30,PTO層33,PZT層35,P
TO層37,Au層38,およびIrO2層40が順次
積層されて成るものである。The ferroelectric capacitor according to the eighth embodiment
The ferrule 8 is a ferroelectric capacitor according to the sixth embodiment.
The Au layer 38 forming the upper electrode and the PZT
It has a configuration in which a PTO layer 37 is added between itself and the layer 35.
Things. That is, this ferroelectric capacitor 8
For the Si substrate 100, SiO2Layer 200, IrO 2
Layer 10, Pt layer 30, PTO layer 33, PZT layer 35, P
TO layer 37, Au layer 38, and IrO2Layer 40 is sequential
It is formed by lamination.
【0056】第6の実施の形態にかかる強誘電体キャパ
シタ6は,上述のように,自己配向性の強いPt層30
が,PTO層33とIrO2層10の間に形成されてい
るため,PTO層33の<111>軸結晶配向性が改善
され,これに伴いPZT層35の<111>軸優先配向
度も増すことになる。したがって,第6の実施の形態に
かかる強誘電体キャパシタ6によれば,高いヒステリシ
ス特性,残留分極飽和特性,疲労特性,および耐還元性
が得られる。As described above, the ferroelectric capacitor 6 according to the sixth embodiment has a Pt layer 30 having strong self-orientation.
Is formed between the PTO layer 33 and the IrO 2 layer 10, so that the <111> axis crystal orientation of the PTO layer 33 is improved, and the <111> axis preferential orientation of the PZT layer 35 is also increased. Will be. Therefore, according to the ferroelectric capacitor 6 according to the sixth embodiment, high hysteresis characteristics, remanent polarization saturation characteristics, fatigue characteristics, and reduction resistance can be obtained.
【0057】これに加えて,第8の実施の形態にかかる
強誘電体キャパシタ7は,PZT層35と上部電極を構
成するAu層38との間に,PTO層37が形成されて
いる。このため,PZT層35は,下方のPTO層33
のみならず上方のPTO層37を核として結晶化するこ
とになり,<111>軸優先配向度が向上する。したが
って,第8の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ8
によれば,第6の実施の形態にかかる強誘電体キャパシ
タ6に対して,さらに密で均一なPZT結晶粒から成る
PZT層35が形成されることになる。なお,Au層3
8に代えて,Agから成るAg層を用いてもよい。In addition, in the ferroelectric capacitor 7 according to the eighth embodiment, a PTO layer 37 is formed between the PZT layer 35 and the Au layer 38 constituting the upper electrode. For this reason, the PZT layer 35 is
In addition, crystallization is performed using the upper PTO layer 37 as a nucleus, and the <111> axis preferential orientation is improved. Therefore, the ferroelectric capacitor 8 according to the eighth embodiment
According to this, the PZT layer 35 made of denser and more uniform PZT crystal grains is formed on the ferroelectric capacitor 6 according to the sixth embodiment. The Au layer 3
Instead of 8, an Ag layer made of Ag may be used.
【0058】以上,添付図面を参照しながら本発明の好
適な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に
限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載
された技術的思想の範疇内において各種の変更例または
修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについ
ても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解され
る。Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person skilled in the art can conceive various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and those modifications naturally fall within the technical scope of the present invention. It is understood to belong.
【0059】[0059]
【発明の効果】以上説明したように,本発明にかかる強
誘電体キャパシタおよびその製造方法によれば,ヒステ
リシス特性,残留分極飽和特性,疲労特性,および耐還
元性等の電気的特性,および,耐環境性が向上すること
になる。As described above, according to the ferroelectric capacitor and the method of manufacturing the same according to the present invention, electrical characteristics such as hysteresis characteristics, remanent polarization saturation characteristics, fatigue characteristics and reduction resistance, and Environment resistance is improved.
【図1】第1の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ
の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a ferroelectric capacitor according to a first embodiment.
【図2】Pt層の上に形成されたPZT層のX線回折パ
ターン,および,Pt/Ti積層の上に形成されたPZ
T層のX線回折パターンを示す特性図である。FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern of a PZT layer formed on a Pt layer, and PZ formed on a Pt / Ti stack.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an X-ray diffraction pattern of a T layer.
【図3】Pt層の上に形成されたPZT層のヒステリシ
ス特性,および,Pt/Ti積層の上に形成されたPZ
T層のヒステリシス特性を示す特性図である。FIG. 3 shows a hysteresis characteristic of a PZT layer formed on a Pt layer and a PZT layer formed on a Pt / Ti stack.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a hysteresis characteristic of a T layer.
【図4】Pt層の上に形成されたPZT層の残留分極飽
和特性,および,Pt/Ti積層の上に形成されたPZ
T層の残留分極飽和特性を示す特性図である。FIG. 4 shows remanent polarization saturation characteristics of a PZT layer formed on a Pt layer, and PZ formed on a Pt / Ti stack.
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating remanent polarization saturation characteristics of a T layer.
【図5】第2の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ
の構成を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a ferroelectric capacitor according to a second embodiment.
【図6】第3の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ
の構成を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a configuration of a ferroelectric capacitor according to a third embodiment.
【図7】第4の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ
の構成を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a ferroelectric capacitor according to a fourth embodiment.
【図8】Pt層の上に形成されたPZT層の電気炉アニ
ール後のX線回折パターン,および,RTAアニール後
のX線回折パターンを示す特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing an X-ray diffraction pattern of a PZT layer formed on a Pt layer after annealing in an electric furnace and an X-ray diffraction pattern after RTA annealing.
【図9】第5の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ
の構成を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a ferroelectric capacitor according to a fifth embodiment.
【図10】第6の実施の形態にかかる強誘電体キャパシ
タの構成を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a configuration of a ferroelectric capacitor according to a sixth embodiment.
【図11】第7の実施の形態にかかる強誘電体キャパシ
タの構成を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a configuration of a ferroelectric capacitor according to a seventh embodiment.
【図12】第8の実施の形態にかかる強誘電体キャパシ
タの構成を示す断面図である。FIG. 12 is a sectional view showing a configuration of a ferroelectric capacitor according to an eighth embodiment.
1 強誘電体キャパシタ 10 IrO2層 20 Ti層 30 Pt層 33 PTO層 35 PZT層 37 PTO層 38 Au層 40 IrO2層 100 Si基板 200 SiO2層DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ferroelectric capacitor 10 IrO 2 layer 20 Ti layer 30 Pt layer 33 PTO layer 35 PZT layer 37 PTO layer 38 Au layer 40 IrO 2 layer 100 Si substrate 200 SiO 2 layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/8247 29/788 29/792 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) H01L 21/8247 29/788 29/792
Claims (10)
を有する強誘電体キャパシタであって,前記強誘電体層
は,チタン酸ジルコン酸鉛から構成され,前記一の電極
は,Pt層とTi層とが積層されたPt/Ti積層を含
む,ことを特徴とする,強誘電体キャパシタ。1. A ferroelectric capacitor having a ferroelectric layer, one electrode, and another electrode, wherein the ferroelectric layer is made of lead zirconate titanate, and the one electrode is A ferroelectric capacitor, comprising a Pt / Ti stack in which a Pt layer and a Ti layer are stacked.
を有する強誘電体キャパシタであって,前記強誘電体層
は,チタン酸ジルコン酸鉛から構成され,前記一の電
極,および,前記他の電極の少なくとも一方は,前記強
誘電体層に接するチタン酸鉛層を含む,ことを特徴とす
る,強誘電体キャパシタ。2. A ferroelectric capacitor having a ferroelectric layer, one electrode, and another electrode, wherein the ferroelectric layer is made of lead zirconate titanate; And at least one of the other electrodes includes a lead titanate layer in contact with the ferroelectric layer.
の電極に含まれる前記チタン酸鉛層は,一の面におい
て,前記強誘電体層に接し,他の面において,前記Pt
層に接する,ことを特徴とする,請求項2に記載の強誘
電体キャパシタ。3. The one electrode includes a Pt layer, and the lead titanate layer included in the one electrode is in contact with the ferroelectric layer on one surface and on the Pt layer on another surface.
3. The ferroelectric capacitor according to claim 2, wherein the capacitor is in contact with the layer.
少なくとも一方は,Au層を含むことを特徴とする,請
求項1,2,または3に記載の強誘電体キャパシタ。4. The ferroelectric capacitor according to claim 1, wherein at least one of said one electrode and said another electrode includes an Au layer.
少なくとも一方は,Ag層を含むことを特徴とする,請
求項1,2,または3に記載の強誘電体キャパシタ。5. The ferroelectric capacitor according to claim 1, wherein at least one of the one electrode and the other electrode includes an Ag layer.
少なくとも一方は,イリジウム酸化物層を含むことを特
徴とする,請求項1,2,3,4,または5に記載の強
誘電体キャパシタ。6. The ferroelectric device according to claim 1, wherein at least one of the one electrode and the other electrode includes an iridium oxide layer. Body capacitor.
を有する強誘電体キャパシタの製造方法であって,前記
一の電極を構成するTi層を形成する工程と,前記Ti
層に対して,前記一の電極を構成するPt層を積層する
工程と,熱処理を施す工程と,チタン酸ジルコン酸鉛か
ら成る前記強誘電体層を形成する工程と,前記他の電極
を形成する工程と,を含むことを特徴とする,強誘電体
キャパシタの製造方法。7. A method for manufacturing a ferroelectric capacitor having a ferroelectric layer, one electrode, and another electrode, the method comprising: forming a Ti layer constituting the one electrode;
Stacking a Pt layer constituting the one electrode on the layer, performing a heat treatment, forming the ferroelectric layer made of lead zirconate titanate, and forming the other electrode A method of manufacturing a ferroelectric capacitor.
を有する強誘電体キャパシタの製造方法であって,前記
一の電極を形成する工程と,前記強誘電体層を形成する
工程と,前記他の電極を構成する保護層を形成する工程
と,瞬時熱アニールを行う工程と,を含むことを特徴と
する,強誘電体キャパシタの製造方法。8. A method for manufacturing a ferroelectric capacitor having a ferroelectric layer, one electrode, and another electrode, wherein the step of forming the one electrode and the step of forming the ferroelectric layer And a step of forming a protective layer constituting the another electrode, and a step of performing instantaneous thermal annealing.
とする,請求項8に記載の強誘電体キャパシタの製造方
法。9. The method according to claim 8, wherein the protection layer is an Au layer.
徴とする,請求項8に記載の強誘電体キャパシタの製造
方法。10. The method according to claim 8, wherein the protection layer is an Ag layer.
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