半導体装置
【目的】上下のＰｔ電極の間にＰＺＴ薄膜が挟まれた構造を持つＰＺＴ薄膜の製造方法に於いて、アニール後のＰｂ含有量をＰＺＴ薄膜の深さ方向にほぼ一様とし、良好な強誘電体特性を得る。
【構成】アニール前、ＰＺＴ前駆体薄膜は１０４から１０９の６層で形成されており、ＰＺＴ前駆体薄膜のＰｂ含有量が、下部電極１０３側のＰＺＴ前駆体薄膜１０４から表面側すなわち上部電極１１０側に行くにつれ増加している。アニール後のＰｂ含有量の深さ方向分布はほぼ一様となる。
【効果】不揮発性メモリや、光スイッチ、キャパシタ、赤外線センサ、超音波センサ、薄膜圧電振動子として利用できる
【構成】アニール前、ＰＺＴ前駆体薄膜は１０４から１０９の６層で形成されており、ＰＺＴ前駆体薄膜のＰｂ含有量が、下部電極１０３側のＰＺＴ前駆体薄膜１０４から表面側すなわち上部電極１１０側に行くにつれ増加している。アニール後のＰｂ含有量の深さ方向分布はほぼ一様となる。
【効果】不揮発性メモリや、光スイッチ、キャパシタ、赤外線センサ、超音波センサ、薄膜圧電振動子として利用できる
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主に不揮発性メモリ装置に使用される強誘電体薄膜の製造方法に関し、特に鉛を１成分として含む強誘電体薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第６４巻、１４８４項〜１４９３項に記載されていた様に、強誘電体メモリ装置等に使用される強誘電体キャパシタには、組成比が一様な前駆体薄膜を形成した後アニールし、強誘電体薄膜を形成していた。
【０００３】図２の断面構造図を基に従来例を説明する。
【０００４】すなわち、シリコン基板１０１上に下部電極１０３を形成し、下部電極１０３上に酸化鉛を過剰に含む、一様な組成比を持つ強誘電体薄膜の前駆体であるＰＺＴ２００をスパッタ法により形成した後、ペロブスカイト構造の強誘電相を得るため、５００℃から９００℃の温度でアニールしていた。
【０００５】その後上部電極１１０を形成していた。
【０００６】この様に、スパッタ法に於て、強誘電体薄膜を得るには、強誘電体の前駆体薄膜を形成した後に後処理として５００℃から９００℃程度の温度で、酸素雰囲気中で１時間程度アニールを行い完全な強誘電相、すなわちペロブスカイト構造を得ていた。
【０００７】また、従来ゾル−ゲル法に於いてもＰＺＴを形成する場合、Ｐｂ、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）の金属アルコキシドを化学量論組成のモル比で均一溶液とし、これを下部電極上に塗布し、その後、７００℃で焼成してはじめて強誘電相を得ることが出来る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来Ｐｂを１成分として含む強誘電体薄膜を形成する場合、この様にして下部電極上に形成された強誘電体の前駆体薄膜は、アニール時に蒸気圧の高いＰｂが前駆体薄膜表面から蒸発し、強誘電体薄膜の厚さ方向にＰｂの濃度分布が出来てしまい、化学量論的組成に非常に近い一様な強誘電性薄膜が有する特性に比べ、強誘電体薄膜の特性が著しく劣化してしまうという問題点を有していた。
【０００９】そこで、本発明は従来のこの様な課題を解決しようとするもので、その目的とするところは、アニール後に於いて強誘電体薄膜の厚さ方向のＰｂ濃度分布の変化を少なくし薄膜全体に於いて一様な組成、すなわち化学量論的組成に非常に近い膜を形成し、強誘電体特性の非常に良い膜を得る強誘電体薄膜の製造方法を提供するところにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の強誘電体薄膜の製造方法は、（１）下部電極と上部電極の間に鉛（Ｐｂ）を１成分として含む強誘電体薄膜が挟まれた構造を持つ強誘電体薄膜の製造方法に於いて、前記下部電極上に前記強誘電体薄膜または強誘電体の前駆体薄膜を前記下部電極側で鉛の濃度を低濃度に、前記上部電極側で鉛の濃度を高濃度に形成する工程と、前記強誘電体または、前記強誘電体の前駆体薄膜をアニールする工程と、前記上部電極を形成する工程とからなることを特徴とする。
【００１１】（２）前記強誘電体薄膜または強誘電体の前駆体薄膜をアニールする工程と前記上部電極を形成する工程の順序が逆であることを特徴とする。
【００１２】（３）前記強誘電体薄膜がＰＺＴ、ＰＬＺＴであることを特徴とする。
【００１３】（４）前記強誘電体薄膜または前記強誘電体の前駆体薄膜形成方法が、ゾル−ゲル法、スパッタ法のいずれかであることを特徴とする。
【００１４】
【実施例】本発明の強誘電体薄膜の製造方法の第１の実施例を図１（ａ）〜（ｅ）の製造工程断面図に基づき説明する。
【００１５】ここでは簡単のため、強誘電体特性を調べるための試料の製造方法について述べることにする。
【００１６】勿論この製造方法を半導体装置にそのまま応用すれば、強誘電体を用いた半導体メモリ装置を作ることが出来る。
【００１７】第１の実施例では、強誘電体薄膜の製造方法としてゾル−ゲル法を用いた。
【００１８】まず、図１（ａ）のように、ｎ型シリコン基板１０１上に、化学的気相成長法により約５０００Åの二酸化珪素膜１０２を、更にスパッタ法により約２０００Åの白金（Ｐｔ）を下部電極１０３として順次形成する。
【００１９】次に、図１（ｂ）のように、５００Åの第１の強誘電体前駆体薄膜１０４を塗布する。この強誘電体前駆体薄膜１０４は、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉの金属アルコキシドを１．００：０．５２：０．４８のモル比で均一溶液としたものである。
【００２０】この強誘電体前駆体薄膜１０４を下部電極１０３上に塗布した後、酸素雰囲気中、２００℃で２０分の仮焼成を行う。
【００２１】その後、図１（ｃ）に示すようにそれぞれ５００Åの第２から第６の強誘電体前駆体薄膜１０５、１０６、１０７、１０８、１０９を同様にして形成する。
【００２２】但し第２から第６の強誘電体前駆体薄膜１０５、１０６、１０７、１０８、１０９はＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉの金属アルコキシドを下記に示すモル比で均一溶液としたものである。
【００２３】Pb : Zr : Ti第2の強誘電体前駆体薄膜105 1.01:0.52:0.48第3の強誘電体前駆体薄膜106 1.02:0.52:0.48第4の強誘電体前駆体薄膜１０７ １．０３：０．５２：０．４８第５の強誘電体前駆体薄膜108 1.04:0.52:0.48第6の強誘電体前駆体薄膜109 1.05:0.52:0.48すなわち、どんどん強誘電体前駆体薄膜が積み重なるにつれ、Ｐｂ濃度を増加するようにした。
【００２４】第６の強誘電体前駆体薄膜１０９形成後にも仮焼成を行なった。
【００２５】その後、酸素雰囲気中、７００℃で焼成を１時間行うことにより、ＰＺＴの多結晶薄膜を形成することが出来た。
【００２６】次に図１（ｄ）に示すように、上部電極１１０として厚さ１０００ÅのＰｔをスパッタ法で形成した後、図１（ｅ）の様に、普通のフォトリソグラフィーを用いて上部電極１１０のＰｔを１００μｍ角にパターニングした。
【００２７】図３に７００℃での焼成を行った前後のＰｂ濃度の深さプロファイルを示す。
【００２８】このように焼成後のＰｂ濃度の深さ分布は、ほぼ一様となり化学量論的組成に非常に近いものであった。
【００２９】図４に示すように、この強誘電体薄膜の強誘電体特性はソーヤ・タワー回路によるヒステリシスカーブで測定された。測定は室温、５０Ｈｚの周波数で行った。
【００３０】残留分極３０μＣ／ｃｍ2、抗電界３０ｋＶ／ｃｍと良好な強誘電性特性が 得られた。
【００３１】第１の実施例では、強誘電体前駆体薄膜の塗布を６回行ったが、２回としてもよい。
【００３２】その時は、１回目に塗布する強誘電体前駆体薄膜のＰｂモル比に比べて２回目に塗布する強誘電体前駆体薄膜のＰｂモル比を上げてやればよい。
【００３３】本発明の強誘電体薄膜の製造方法の第２の実施例を図５（ａ）〜（ｄ）の製造工程断面図に基づき説明する。
【００３４】第２の実施例では、強誘電体薄膜の製造方法として高周波マグネトロンスパッタ法を用いた。
【００３５】まず、図５（ａ）のように、第１の実施例と同様にして、シリコン基板１０１上に二酸化珪素膜１０２、下部電極１０３を形成する。
【００３６】次に、図５（ｂ）のように、２５００Åの第１の強誘電体薄膜５０４を高周波マグネトロンスパッタ法により形成する。
【００３７】この時ターゲットにＰｂ1.1Ｚｒ0.5Ｔｉ0.5Ｏ3を用いた。
【００３８】基板温度３００℃、Ａｒ：Ｏ2＝９：１の雰囲気ガスとし、２０ｍＴｏｒｒ、パワー３００Ｗとした。
【００３９】次に図５（ｃ）に示すように、ガス圧力だけを２５ｍＴｏｒｒに増加してイン・シチュでスパッタデポジションを行ない、５００Åの第２の強誘電体薄膜５０５を形成した。
【００４０】同じターゲットを用いても雰囲気ガスの圧力だけを変化させることにより、デポジションされた薄膜の組成比を変化させることは可能である。
【００４１】上に示した今のスパッタ条件に於いては、圧力を増加させることによりＰｂ濃度を増加させることが出来る。
【００４２】スパッタ直後の強誘電体薄膜５０４、５０５は完全な強誘電相すなわちペロブスカイト構造を示さない。
【００４３】すなわち、ペロブスカイト構造と強誘電相を示さないパイロクロア相の混合状態となっている。
【００４４】そこで、次に酸素雰囲気中、７５０℃で１時間アニールを行い多結晶の完全な強誘電体相を形成する。
【００４５】最後に図５（ｄ）に示すように、第１の実施例と同様にして、１００μｍ角のＰｔからなる上部電極１１０を形成した。
【００４６】図６に７５０℃でのアニールを行った前後のＰｂ濃度の深さプロファイルを示す。
【００４７】このようにアニール後のＰｂ濃度の深さ分布は、ほぼ一様となり化学量論的組成に非常に近いものであった。
【００４８】又、ターゲットにＰｂ1.1Ｚｒ0.5Ｔｉ0.5Ｏ3.1を用い、実施例２と同様の方法を用いて強誘電体膜を製造した場合にもアニール後のＰｂの濃度の深さ分布はほぼ一様となった。
【００４９】この強誘電体薄膜の残留分極は５０μＣ／ｃｍ2、抗電界は３５ｋＶ／ｃｍと良好な強誘電性特性が得られた。
【００５０】第２の実施例では、スパッタ中にガス圧力を２段階に分けてデポジションを行ったが、コンピュータ制御により、ガス圧力を連続的に増加させ、それにともなって強誘電体薄膜中のＰｂ濃度を徐々に、増加させることも可能である。
【００５１】また、全ガス圧力を一定に保ちながら、Ａｒ分圧を増加させることによっても強誘電体薄膜中のＰｂ濃度を増加させることもできるし、ターゲットとシリコン基板の距離を増加させることによっても、強誘電体薄膜中のＰｂ濃度を増加させることが可能である。
【００５２】第２の実施例において、アニールを行なってから上部電極１１０を形成したが、上部電極１１０を形成した後、アニールを行なってもよい。
【００５３】第１及び第２の実施例に於いて、シリコン基板を用いたがマグネシア（ＭｇＯ）、サファイア等他の基板を用いても良い。
【００５４】また、強誘電体薄膜として、ＰＺＴすなわちＰｂ（ＺｒXＴｉ1-X）Ｏ3、Ｘ＝０．４８、０．５を用いて説明したが、他の組成比を持つＰＺＴであってもよいし、ランタン（Ｌａ）をドーピングしたＰＬＺＴでも勿論良いし、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ナイオビウム（Ｎｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等がドーピングされていても勿論良い。
【００５５】
【発明の効果】本発明の強誘電体薄膜の製造方法は、以上説明したように下部電極と上部電極の間に鉛（Ｐｂ）を１成分として含む強誘電体薄膜が挟まれた構造を持つ強誘電体薄膜の製造方法に於いて、前記下部電極上に前記強誘電体の前駆体薄膜を前記下部電極側で鉛の濃度を低濃度に、前記上部電極側で鉛の濃度を高濃度に形成することによって、アニールを行い完全な強誘電相を得た後のＰｂ組成比の上下方向のずれを極力無くす事により、強誘電体特性の良好な薄膜を得ることが出来る効果を有する。
【００５６】更に、この強誘電体薄膜の製造方法を用いれば、不揮発性メモリや、光スイッチ、キャパシタ、赤外線センサ、超音波センサ、薄膜圧電振動子として利用できるといった効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の強誘電体薄膜の製造方法の第１実施例を示す製造工程断面図である。
【図２】従来の強誘電体薄膜の製造方法を説明するための断面構造図である。
【図３】本発明の第１実施例の強誘電体薄膜のＰｂ濃度の表面からの深さ依存性を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施例の強誘電体薄膜の強誘電体特性を示す図である。
【図５】本発明の強誘電体薄膜の製造方法の第２実施例を示す製造工程断面図である。
【図６】本発明の第２実施例の強誘電体薄膜のＰｂ濃度の表面からの深さ依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１ シリコン基板
１０２ 二酸化珪素膜
１０３ 下部電極
１０４ 第１の強誘電体前駆体薄膜
１０５ 第２の強誘電体前駆体薄膜
１０６ 第３の強誘電体前駆体薄膜
１０７ 第４の強誘電体前駆体薄膜
１０８ 第５の強誘電体前駆体薄膜
１０９ 第６の強誘電体前駆体薄膜
１１０ 上部電極
２００ ＰＺＴ
５０４ 第１の強誘電体薄膜
５０５ 第２の強誘電体薄膜
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主に不揮発性メモリ装置に使用される強誘電体薄膜の製造方法に関し、特に鉛を１成分として含む強誘電体薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第６４巻、１４８４項〜１４９３項に記載されていた様に、強誘電体メモリ装置等に使用される強誘電体キャパシタには、組成比が一様な前駆体薄膜を形成した後アニールし、強誘電体薄膜を形成していた。
【０００３】図２の断面構造図を基に従来例を説明する。
【０００４】すなわち、シリコン基板１０１上に下部電極１０３を形成し、下部電極１０３上に酸化鉛を過剰に含む、一様な組成比を持つ強誘電体薄膜の前駆体であるＰＺＴ２００をスパッタ法により形成した後、ペロブスカイト構造の強誘電相を得るため、５００℃から９００℃の温度でアニールしていた。
【０００５】その後上部電極１１０を形成していた。
【０００６】この様に、スパッタ法に於て、強誘電体薄膜を得るには、強誘電体の前駆体薄膜を形成した後に後処理として５００℃から９００℃程度の温度で、酸素雰囲気中で１時間程度アニールを行い完全な強誘電相、すなわちペロブスカイト構造を得ていた。
【０００７】また、従来ゾル−ゲル法に於いてもＰＺＴを形成する場合、Ｐｂ、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）の金属アルコキシドを化学量論組成のモル比で均一溶液とし、これを下部電極上に塗布し、その後、７００℃で焼成してはじめて強誘電相を得ることが出来る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来Ｐｂを１成分として含む強誘電体薄膜を形成する場合、この様にして下部電極上に形成された強誘電体の前駆体薄膜は、アニール時に蒸気圧の高いＰｂが前駆体薄膜表面から蒸発し、強誘電体薄膜の厚さ方向にＰｂの濃度分布が出来てしまい、化学量論的組成に非常に近い一様な強誘電性薄膜が有する特性に比べ、強誘電体薄膜の特性が著しく劣化してしまうという問題点を有していた。
【０００９】そこで、本発明は従来のこの様な課題を解決しようとするもので、その目的とするところは、アニール後に於いて強誘電体薄膜の厚さ方向のＰｂ濃度分布の変化を少なくし薄膜全体に於いて一様な組成、すなわち化学量論的組成に非常に近い膜を形成し、強誘電体特性の非常に良い膜を得る強誘電体薄膜の製造方法を提供するところにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の強誘電体薄膜の製造方法は、（１）下部電極と上部電極の間に鉛（Ｐｂ）を１成分として含む強誘電体薄膜が挟まれた構造を持つ強誘電体薄膜の製造方法に於いて、前記下部電極上に前記強誘電体薄膜または強誘電体の前駆体薄膜を前記下部電極側で鉛の濃度を低濃度に、前記上部電極側で鉛の濃度を高濃度に形成する工程と、前記強誘電体または、前記強誘電体の前駆体薄膜をアニールする工程と、前記上部電極を形成する工程とからなることを特徴とする。
【００１１】（２）前記強誘電体薄膜または強誘電体の前駆体薄膜をアニールする工程と前記上部電極を形成する工程の順序が逆であることを特徴とする。
【００１２】（３）前記強誘電体薄膜がＰＺＴ、ＰＬＺＴであることを特徴とする。
【００１３】（４）前記強誘電体薄膜または前記強誘電体の前駆体薄膜形成方法が、ゾル−ゲル法、スパッタ法のいずれかであることを特徴とする。
【００１４】
【実施例】本発明の強誘電体薄膜の製造方法の第１の実施例を図１（ａ）〜（ｅ）の製造工程断面図に基づき説明する。
【００１５】ここでは簡単のため、強誘電体特性を調べるための試料の製造方法について述べることにする。
【００１６】勿論この製造方法を半導体装置にそのまま応用すれば、強誘電体を用いた半導体メモリ装置を作ることが出来る。
【００１７】第１の実施例では、強誘電体薄膜の製造方法としてゾル−ゲル法を用いた。
【００１８】まず、図１（ａ）のように、ｎ型シリコン基板１０１上に、化学的気相成長法により約５０００Åの二酸化珪素膜１０２を、更にスパッタ法により約２０００Åの白金（Ｐｔ）を下部電極１０３として順次形成する。
【００１９】次に、図１（ｂ）のように、５００Åの第１の強誘電体前駆体薄膜１０４を塗布する。この強誘電体前駆体薄膜１０４は、Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉの金属アルコキシドを１．００：０．５２：０．４８のモル比で均一溶液としたものである。
【００２０】この強誘電体前駆体薄膜１０４を下部電極１０３上に塗布した後、酸素雰囲気中、２００℃で２０分の仮焼成を行う。
【００２１】その後、図１（ｃ）に示すようにそれぞれ５００Åの第２から第６の強誘電体前駆体薄膜１０５、１０６、１０７、１０８、１０９を同様にして形成する。
【００２２】但し第２から第６の強誘電体前駆体薄膜１０５、１０６、１０７、１０８、１０９はＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉの金属アルコキシドを下記に示すモル比で均一溶液としたものである。
【００２３】Pb : Zr : Ti第2の強誘電体前駆体薄膜105 1.01:0.52:0.48第3の強誘電体前駆体薄膜106 1.02:0.52:0.48第4の強誘電体前駆体薄膜１０７ １．０３：０．５２：０．４８第５の強誘電体前駆体薄膜108 1.04:0.52:0.48第6の強誘電体前駆体薄膜109 1.05:0.52:0.48すなわち、どんどん強誘電体前駆体薄膜が積み重なるにつれ、Ｐｂ濃度を増加するようにした。
【００２４】第６の強誘電体前駆体薄膜１０９形成後にも仮焼成を行なった。
【００２５】その後、酸素雰囲気中、７００℃で焼成を１時間行うことにより、ＰＺＴの多結晶薄膜を形成することが出来た。
【００２６】次に図１（ｄ）に示すように、上部電極１１０として厚さ１０００ÅのＰｔをスパッタ法で形成した後、図１（ｅ）の様に、普通のフォトリソグラフィーを用いて上部電極１１０のＰｔを１００μｍ角にパターニングした。
【００２７】図３に７００℃での焼成を行った前後のＰｂ濃度の深さプロファイルを示す。
【００２８】このように焼成後のＰｂ濃度の深さ分布は、ほぼ一様となり化学量論的組成に非常に近いものであった。
【００２９】図４に示すように、この強誘電体薄膜の強誘電体特性はソーヤ・タワー回路によるヒステリシスカーブで測定された。測定は室温、５０Ｈｚの周波数で行った。
【００３０】残留分極３０μＣ／ｃｍ2、抗電界３０ｋＶ／ｃｍと良好な強誘電性特性が 得られた。
【００３１】第１の実施例では、強誘電体前駆体薄膜の塗布を６回行ったが、２回としてもよい。
【００３２】その時は、１回目に塗布する強誘電体前駆体薄膜のＰｂモル比に比べて２回目に塗布する強誘電体前駆体薄膜のＰｂモル比を上げてやればよい。
【００３３】本発明の強誘電体薄膜の製造方法の第２の実施例を図５（ａ）〜（ｄ）の製造工程断面図に基づき説明する。
【００３４】第２の実施例では、強誘電体薄膜の製造方法として高周波マグネトロンスパッタ法を用いた。
【００３５】まず、図５（ａ）のように、第１の実施例と同様にして、シリコン基板１０１上に二酸化珪素膜１０２、下部電極１０３を形成する。
【００３６】次に、図５（ｂ）のように、２５００Åの第１の強誘電体薄膜５０４を高周波マグネトロンスパッタ法により形成する。
【００３７】この時ターゲットにＰｂ1.1Ｚｒ0.5Ｔｉ0.5Ｏ3を用いた。
【００３８】基板温度３００℃、Ａｒ：Ｏ2＝９：１の雰囲気ガスとし、２０ｍＴｏｒｒ、パワー３００Ｗとした。
【００３９】次に図５（ｃ）に示すように、ガス圧力だけを２５ｍＴｏｒｒに増加してイン・シチュでスパッタデポジションを行ない、５００Åの第２の強誘電体薄膜５０５を形成した。
【００４０】同じターゲットを用いても雰囲気ガスの圧力だけを変化させることにより、デポジションされた薄膜の組成比を変化させることは可能である。
【００４１】上に示した今のスパッタ条件に於いては、圧力を増加させることによりＰｂ濃度を増加させることが出来る。
【００４２】スパッタ直後の強誘電体薄膜５０４、５０５は完全な強誘電相すなわちペロブスカイト構造を示さない。
【００４３】すなわち、ペロブスカイト構造と強誘電相を示さないパイロクロア相の混合状態となっている。
【００４４】そこで、次に酸素雰囲気中、７５０℃で１時間アニールを行い多結晶の完全な強誘電体相を形成する。
【００４５】最後に図５（ｄ）に示すように、第１の実施例と同様にして、１００μｍ角のＰｔからなる上部電極１１０を形成した。
【００４６】図６に７５０℃でのアニールを行った前後のＰｂ濃度の深さプロファイルを示す。
【００４７】このようにアニール後のＰｂ濃度の深さ分布は、ほぼ一様となり化学量論的組成に非常に近いものであった。
【００４８】又、ターゲットにＰｂ1.1Ｚｒ0.5Ｔｉ0.5Ｏ3.1を用い、実施例２と同様の方法を用いて強誘電体膜を製造した場合にもアニール後のＰｂの濃度の深さ分布はほぼ一様となった。
【００４９】この強誘電体薄膜の残留分極は５０μＣ／ｃｍ2、抗電界は３５ｋＶ／ｃｍと良好な強誘電性特性が得られた。
【００５０】第２の実施例では、スパッタ中にガス圧力を２段階に分けてデポジションを行ったが、コンピュータ制御により、ガス圧力を連続的に増加させ、それにともなって強誘電体薄膜中のＰｂ濃度を徐々に、増加させることも可能である。
【００５１】また、全ガス圧力を一定に保ちながら、Ａｒ分圧を増加させることによっても強誘電体薄膜中のＰｂ濃度を増加させることもできるし、ターゲットとシリコン基板の距離を増加させることによっても、強誘電体薄膜中のＰｂ濃度を増加させることが可能である。
【００５２】第２の実施例において、アニールを行なってから上部電極１１０を形成したが、上部電極１１０を形成した後、アニールを行なってもよい。
【００５３】第１及び第２の実施例に於いて、シリコン基板を用いたがマグネシア（ＭｇＯ）、サファイア等他の基板を用いても良い。
【００５４】また、強誘電体薄膜として、ＰＺＴすなわちＰｂ（ＺｒXＴｉ1-X）Ｏ3、Ｘ＝０．４８、０．５を用いて説明したが、他の組成比を持つＰＺＴであってもよいし、ランタン（Ｌａ）をドーピングしたＰＬＺＴでも勿論良いし、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ナイオビウム（Ｎｂ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等がドーピングされていても勿論良い。
【００５５】
【発明の効果】本発明の強誘電体薄膜の製造方法は、以上説明したように下部電極と上部電極の間に鉛（Ｐｂ）を１成分として含む強誘電体薄膜が挟まれた構造を持つ強誘電体薄膜の製造方法に於いて、前記下部電極上に前記強誘電体の前駆体薄膜を前記下部電極側で鉛の濃度を低濃度に、前記上部電極側で鉛の濃度を高濃度に形成することによって、アニールを行い完全な強誘電相を得た後のＰｂ組成比の上下方向のずれを極力無くす事により、強誘電体特性の良好な薄膜を得ることが出来る効果を有する。
【００５６】更に、この強誘電体薄膜の製造方法を用いれば、不揮発性メモリや、光スイッチ、キャパシタ、赤外線センサ、超音波センサ、薄膜圧電振動子として利用できるといった効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の強誘電体薄膜の製造方法の第１実施例を示す製造工程断面図である。
【図２】従来の強誘電体薄膜の製造方法を説明するための断面構造図である。
【図３】本発明の第１実施例の強誘電体薄膜のＰｂ濃度の表面からの深さ依存性を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施例の強誘電体薄膜の強誘電体特性を示す図である。
【図５】本発明の強誘電体薄膜の製造方法の第２実施例を示す製造工程断面図である。
【図６】本発明の第２実施例の強誘電体薄膜のＰｂ濃度の表面からの深さ依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１ シリコン基板
１０２ 二酸化珪素膜
１０３ 下部電極
１０４ 第１の強誘電体前駆体薄膜
１０５ 第２の強誘電体前駆体薄膜
１０６ 第３の強誘電体前駆体薄膜
１０７ 第４の強誘電体前駆体薄膜
１０８ 第５の強誘電体前駆体薄膜
１０９ 第６の強誘電体前駆体薄膜
１１０ 上部電極
２００ ＰＺＴ
５０４ 第１の強誘電体薄膜
５０５ 第２の強誘電体薄膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】 下部電極と上部電極の間に鉛（Ｐｂ）を１成分として含む強誘電体薄膜が挟まれた構造を持つ強誘電体薄膜の製造方法に於いて、前記下部電極上に前記強誘電体薄膜または前記強誘電体の前駆体薄膜を前記下部電極側で鉛の濃度を低濃度に、前記上部電極側で鉛の濃度を高濃度に形成する工程と、前記強誘電体薄膜または前記強誘電体の前駆体薄膜をアニールする工程と、前記上部電極を形成する工程とからなることを特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項２】 請求項１記載の強誘電体薄膜または強誘電体の前駆体薄膜をアニールする工程と上部電極を形成する工程の順序が逆であることを特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項３】 請求項１記載の強誘電体薄膜がチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ランタンドープチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ）であることを特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項４】 請求項１記載の強誘電体薄膜または強誘電体の前駆体薄膜形成方法が、ゾル−ゲル法、スパッタ法のいずれかであることを特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項１】 下部電極と上部電極の間に鉛（Ｐｂ）を１成分として含む強誘電体薄膜が挟まれた構造を持つ強誘電体薄膜の製造方法に於いて、前記下部電極上に前記強誘電体薄膜または前記強誘電体の前駆体薄膜を前記下部電極側で鉛の濃度を低濃度に、前記上部電極側で鉛の濃度を高濃度に形成する工程と、前記強誘電体薄膜または前記強誘電体の前駆体薄膜をアニールする工程と、前記上部電極を形成する工程とからなることを特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項２】 請求項１記載の強誘電体薄膜または強誘電体の前駆体薄膜をアニールする工程と上部電極を形成する工程の順序が逆であることを特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項３】 請求項１記載の強誘電体薄膜がチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ランタンドープチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ）であることを特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。
【請求項４】 請求項１記載の強誘電体薄膜または強誘電体の前駆体薄膜形成方法が、ゾル−ゲル法、スパッタ法のいずれかであることを特徴とする強誘電体薄膜の製造方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図１】
【図５】
【図６】
【図３】
【図４】
【図１】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０００−８２７９６（Ｐ２０００−８２７９６Ａ）
【公開日】平成１２年３月２１日（２０００．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−２５５９７４
【分割の表示】特願平４−２４０９０８の分割
【出願日】平成４年９月９日（１９９２．９．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【公開日】平成１２年３月２１日（２０００．３．２１）
【国際特許分類】
【分割の表示】特願平４−２４０９０８の分割
【出願日】平成４年９月９日（１９９２．９．９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
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