2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11555088
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
吉川 公麿 広島大学, ナノデバイス・システム研究センター, 教授 (60304458)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
芝原 健太郎 広島大学, ナノデバイス・システム研究センター, 助教授 (50274139)
横山 新 広島大学, ナノデバイス・システム研究センター, 教授 (80144880)
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| Keywords | 高誘電率膜 / ペロブスカイト / 電極金属 / キャパシタ / BST / チタン酸バリウム / チタン酸ストロンチウム / スパッタリング |
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| Research Abstract |
高誘電率膜チタン酸バリウムストロンチウム(Ba.Sr)TiO3膜を誘導結合プラズマを重畳した13.56MHzの高周波マグネトロンプラズマスパッタリングで形成した。ターゲットは(Ba+Sr)/Ti=0.986、Ba/(Ba+Sr)=0.499でほぼ化学量論的組成比であるが、スパッタされた膜はTiが過剰になる方向に組成比がずれている。誘導結合プラズマを100W印加すると、(Ba+Sr)/Ti=0.781、Ba/(Ba+Sr)=0.466で相対的にTi過剰を抑えることができ組成比は化学量論に近づく。さらに結晶性も(Ba.Sr)TiO3の(200)/(110)配向の比は0.67〜2.0まで上昇する。スパッタ中のAr圧力を0.5Paから2.0Paまで上昇させても組成比は(Ba+Sr)/Ti=0.736、Ba/(Ba+Sr)=0.459となり、化学量論に近づく。(Ba.Sr)TiO3膜結晶性は成膜温度あるいは成膜後のアニール温度を上げる程改善される。
(Ba.Sr)TiO3膜は高誘電率膜であり、バンドギャップがSiO2の8.95eVに比べて小さいことが知られている。実際に(Ba,Sr)TiO3薄膜をSi上に形成し、バンドギャップを測定したところ、4.3eVであった。SiO2と(Ba,Sr)TiO3膜の価電子帯のバンドオフセットは1.86eVであった。また、Siと(Ba,Sr)TiO3膜の価電子帯のバンドオフセットは3.55eVであり、SiとSiO2の価電子帯オフセットは4.48eVであった。
一方、キャパシタ電極のRuの仕事関数は4.93〜4.99eVであった。この結果Ru電極と(Ba.Sr)TiO3膜のバリアハイトは0.58eVと小さいことがわかった。
以上のことから、(Ba.Sr)TiO3膜を誘導結合プラズマを重畳した13.56MHzの高周波マグネトロンプラズマスパッタリングで成膜することにより、化学量論的組成比が改善され、結晶配向性が改善される。
このようにして、成膜した(Ba.Sr)TiO3膜とRu電極のエネルギーバンド構造を明らかにした。
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Research Products
(3 results)
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[Publications] N.Fujiwara: "Inductive-coupled RF magnetron plasma depoosition of BST for decoupling capacitors"Extended Abstract of International Solid State Devices and Materials. 158-159 (2000)
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[Publications] 藤原直憲: "ICP-RFマグネトロンスパッタ法によるBST膜の作製"第61回応用物理学会学術講演会 講演予稿集. NO.2. 720 (2000)
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[Publications] N.Fujiwara: "Inductively-coupled RF magnetron plasma physical vapor depoosition of BST"Abstract of Materials Research Society Fall Meeting Symposium CC. CC3,1. 164 (2000)
