強誘電体/半導体(金属)界面の解析・制御とデバイス応用

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455150
• 研究機関: 姫路工業大学
• 研究代表者: 丹生 博彦 姫路工業大学, 工学部, 教授 (40047618)
• 研究分担者: 藤沢 浩訓 姫路工業大学, 工学部, 助手 (30285340) ; 清水 勝 姫路工業大学, 工学部, 助教授 (30154305)
• キーワード: MFS型デバイス / 強誘電体薄膜 / 半導体界面 / MOCVD / PZT薄膜 / Ir電極

研究概要

本研究は、シリコンデバイス技術と強誘電体薄膜技術の融合による新デバイス開発にとって重要である界面に関する課題について、具体的にはMFS (Metal Ferroelectric Semiconductor)型電界効果トランジスタの実現を目標に掲げて、昨年度に引き続いて行われた。本年度の成果は以下のように要約される。
・MOCVD (Metalorganic Chemical Vapor Deposition)法によりSiO_2/Si基板上に形成されるPb(Zr, Ti)O_3(以下PZTと記す)薄膜キャパシタ構造におけるPZTと下部電極の界面特性を調べることにより、(1)下部電極としてIrとIrO_2を使用すると疲労特性が改善されることを確認するとともに、(2)その原因を調べるための界面のSIMS分析を行った結果、PZTと(RFスパッタによって作製した)下部電極間での相互拡散が、電極厚に依存しながら生じていることを明らかにした。なお、(3)金属ターゲットおよびセラミックターゲットのRFスパッタによる電極とMOCVD法によるPZTからなるキャパシタの作製プロセスにおいて、IrとIrO_2の両者ともその厚みがある程度以上の場合には、PZT材の基板側への拡散バリアとして有効に働くことを明らかにした。
・作製プロセス上の問題からMFSより注目されているMFIS (I:常誘電体)構造におけるFI複合膜について、電界効果トランジスタのゲートとしての適応性を検討することにょって、(4)従来のF薄膜キャパシタの電気的特性のより詳細な解明の必要性を指摘するとともに、その解明手段としてC-V測定法の有効利用を提案した。

研究成果

• [文献書誌] M.Shimizu, H.Fujisawa, H.Niu, et al.: "Step Coverge Characteristics of Pb(Zr,Ti)O_3 thin films on Various Electrode Materials by Metalorganic Chemical Vapor Deposition" Jpn.J.Appl.Phys.36・9B. 5808-5811 (1997)
• [文献書誌] M.Shimizu, H.Fujisawa, H.Niu, et al.: "Properties of Sputtered Ir and Ir O_2 Electrodes for PZT Capacitors" Extended Abstracts, The 8th US-Japan Seminar on Dielectric and Piezoelectric Ceramics. 124-127 (1997)
• [文献書誌] M.Shimizu, H.Fujisawa, H.Niu, et al.: "Effects of Sputtered Ir and Ir O_2 Electrodes on the Properties of PZT Thin Films Deposited by MOCVD" Proc., Mater.Res.Soc.Symp.493 (in press).
• [文献書誌] M.Shimizu, H.Fujisawa, H.Niu, et al.: "Pb(Zr,Ti)O_3 thin film deposition on Ir and Ir O_2 electrodes by MOCVD" Proc.9th International Meeting of Ferroelectricty. (in press).