发明名称 金属薄膜及其制造方法、介电体电容器及其制造方法、以及半导体装置
摘要 本发明提供一种适宜用作构成介电体电容器之电极的新颖金属薄膜及其制造方法。本发明之金属薄膜系设于所给予之基体上方之具有面心立方型结晶构造者,上述薄膜之(111)面优先配向,且不与上述基体之表面平行之(100)表露于其表面。又,于本发明之金属薄膜中,具有上述面心立方型结晶构造之金属可包含选自Pt、Ir及Ru之群中之至少一种。
申请公布号 TWI272716 申请公布日期 2007.02.01
申请号 TW094112170 申请日期 2005.04.15
申请人 精工爱普生股份有限公司 发明人 泽崎立雄;黑川贤一;田川辉男;土屋健一
分类号 H01L27/10(2006.01) 主分类号 H01L27/10(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种金属薄膜,其系设于所给予之基体上方之具 有面心立方型结晶构造者,且 上述薄膜之(111)面优先配向,且不与上述基体之表 面平行之(100)面表露于其表面。 2.如请求项1之金属薄膜,其中具有上述面心立方型 结晶构造之金属包含选自Pt、Ir及Ru之群中之至少 一种。 3.如请求项1或2之金属薄膜,其中上述金属薄膜之 表面之算术平均粗度(Ra)为1.5 nm以上、5 nm以下。 4.一种金属薄膜之形成方法,其系藉由物理气相沉 积法形成金属薄膜,且 施加400 V以下之电压进行成膜。 5.如请求项4之金属薄膜之形成方法,其中其成膜速 度为0.5 /秒以上、5/秒以下。 6.如请求项4或5之金属薄膜之形成方法,其中其成 膜时之真空度为0.8 Pa以上、10 Pa以下。 7.一种金属薄膜之形成方法,其系藉由物理气相沉 积法形成金属薄膜,且 其成膜速度为0.5 /秒以上、5 /秒以下。 8.如请求项7之金属薄膜之形成方法,其中其成膜时 之真空度为0.8 Pa以上、10 Pa以下。 9.一种金属薄膜之形成方法,其系藉由物理气相沉 积法形成金属薄膜,且 其成膜时之真空度为0.8 Pa以上、10 Pa以下。 10.一种介电体电容器,其包含: 所给予之基体; 包含金属薄膜之第1电极,该金属薄膜系设于上述 基体上方之具有面心立方型结晶构造者,(111)面优 先配向,且不与上述基体之表面平行之(100)面表露 于其表面; 设于上述第1电极上方之介电体膜;及 设于上述介电体膜上方之第2电极。 11.如请求项10之介电体电容器,其中具有上述面心 立方型结晶构造之金属包含选自Pt、Ir及Ru之群中 之至少一个。 12.如请求项10或11之介电体电容器,其中上述金属 薄膜之表面之算术平均粗度(Ra)为1.5 nm以上、5 nm 以下。 13.如请求项10之介电体电容器,其中上述介电体膜 系具有钙钛矿型之结晶构造,且优先配向于(111)面 之膜。 14.如请求项13之介电体电容器,其中表露于上述第1 电极表面之(100)面与上述介电体膜之(001)面晶格匹 配。 15如请求项14之介电体电容器,其中 上述介电体以一般式ABO3表示; A元素包含Pb。 16.一种介电体电容器之制造方法,其包含: 形成金属薄膜,形成第1电极,该金属薄膜系具有面 心立方型结晶构造者,(111)面优先配向,且不与上述 基体之表面平行之(100)面表露于其表面; 于上述第1电极上方形成介电体膜; 于上述介电体膜上方形成第2电极; 上述介电体膜之形成系由物理气相沉积法、化学 气相沉积法以及旋涂法之任一种方法所进行。 17.一种半导体装置,其包含介电体电容器; 上述介电体电容器包含: 由金属薄膜构成之第1电极,该金属薄膜系具有面 心立方型结晶构造者,(111)面优先配向,且不与上述 基体之表面平行之(100)面表露于其表面; 设于上述第1电极上方之介电体膜;及 设于上述介电体膜上方之第2电极。 18.如请求项17之半导体装置,其中具有上述面心立 方型结晶构造之金属包含选自Pt、Ir及Ru之群中之 至少一个。 19.如请求项17或18之半导体装置,其中上述金属薄 膜之表面之算术平均粗度(Ra)为1.5 nm以上、5 nm以 下。 图式简单说明: 图1(A)、(B)系说明本实施形态之金属薄膜之结晶构 造的图。 图2系说明本实施形态之介电体电容器之图。 图3(A)、(B)系模式性地表示本实施形态之介电体电 容器之图。 图4系模式性地表示本实施例之介电体电容器之剖 面图。 图5系表示样品No1之第1电极20之表面状态的AFM像。 图6系表示样品No1之第1电极20之XRD绕射图案的图。 图7系表示样品No11之第1电极20之表面状态的AFM像 。 图8系表示样品No11之第1电极20之XRD绕射图案的图 。 图9系表示样品No1之PZT膜之XRD绕射图案的图。 图10系表示样品No11之PZT膜之XRD绕射图案的图。 图11系表示样品No1之Pt膜28与PZT膜30之边界中原子 配列的图。 图12系表示样品No1之介电体电容器之滞后特性的 图。 图13系表示样品No11之介电体电容器之滞后特性的 图。 图14(A)、(B)系表示本实施形态之强介电体记忆体 之图。 图15(A)、(B)系表示本实施形态之强介电体记忆体 之图。
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