2002 Fiscal Year Annual Research Report
強誘電体及び電極薄膜の低温MOCVD成長と超高集積立体構造メモリへの応用
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13555097
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| Research Institution | Himeji Institute of Technology |
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Principal Investigator |
清水 勝 姫路工業大学, 工学研究科, 助教授 (30154305)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤森 敬和 ローム(株), 半導体デバイス研究開発部, 研究員
藤沢 浩訓 姫路工業大学, 工学研究科, 助手 (30285340)
丹生 博彦 姫路工業大学, 工学研究科, 教授 (40047618)
門倉 秀公 (株)高純度化学研究所, ファインケミカル部, 研究員
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| Keywords | 低温成長 / MOCVD法 / PZT薄膜 / Ir系電極 / 段差被覆性 / PZTキャパシタ / 立体構造キャパシタ / 強誘電体薄膜メモリ |
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| Research Abstract |
本年度に得られた研究成果(1-3)と研究成果の総括(4)を以下に示す.
1.液体Ir原料(Ir(EtCp)(cod))を用いたIr系薄膜のMOCVD成長においてインキュベーションタイム(原料ガス導入から基板上に実際に薄膜が堆積し始めるまでの時間)の基板温度依存性と成長初期の核発生の様子を調べた.基板温度300℃以下では,最長30分のインキュベーションタイムが観察されたが,成長初期の核発生密度が150μm^<-2>以上と高いために,微細なグレインからなる緻密なIr薄膜が得られた.一方,基板温度350℃以上では,インキュベーションタイムは観察されなかったが,核発生密度が20-30μm^<-2>と低いために,グレインサイズや表面の凹凸が大きくなった.また,紫外光照射を行った場合には,基板温度300℃以下においても原料の分解反応が促進され,インキュベーションタイムが減少し,成長速度が増加した.
2.Ir薄膜をバッファ層とする二段階成長法により,表面平坦性の高いIrO_2電極(自乗平均表面粗さ15nm以下)が得られた.さらにMOCVD法のみによりIr/Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)/IrO_2キャパシタを作製することができた.
3.Ir電極及びPZT薄膜の低温MOCVD成長技術を組み合わせ,三次元Ir/PZT/Irキャパシタを全てMOCVD法により400℃以下で形成することができた.上部・下部Ir電極及びPZT薄膜はいずれも80%以上の良好な段差被覆性を示し,平面構造キャパシタと同等の電気的特性(D-E, J-E特性,疲労耐性)が得られた.
4.研究成果の総括
本研究では,MOCVD法のみによる強誘電体キャパシタの低温(400℃以下)形成技術を開発するとともに,当該技術が高集積化に伴う立体構造化への対応と既存のCMOS-LSIプロセスヘの融合が可能であることを実証した.
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[Publications] M.Shimizu: "Growth of Ferroelectric PbZr_xTi_<1-x>O_3 Thin Films by Metalorganic Chemical Vapor Deposition"Journal of Crystal Growth. 237-239(P1). 448-454 (2002)
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[Publications] M.Shimizu: "Low Temperature Growth of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films by Two Step MOCVD Using Seeds"Ferroelectrics. 271. 217-222 (2002)
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[Publications] M.Shimizu: "Crystalline and Ferroelectric Properties of Low-temperature Grown Pb(Zr, Ti)O_3 Thin Films by Metalorganic Chemical Vapor Deposition"Japanese Journal of Applied Physics. 41. 6686-6689 (2002)
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[Publications] M.Shimizu: "Characterization of PZT capacitors with Ir Electrodes Successfully Prepared by MOCVD"Abs. of Int. Joint Conference on the Applications of Ferroelectrics 2002. 133 (2002)
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[Publications] M.Shimizu: "Ferroelectric Properties of Pb(Zr,Ti)O_3 Thin Films Prepared by Low-Temperature MOCVD Using PbTiO_3 Seeds"Journal of European Ceramic Society. (印刷中). (2003)
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[Publications] M.Shimizu: "Characterization of PZT Capacitors with Ir Electrodes Prepared Solely by Low-Temperature MOCVD"Journal of the Korean Physical Society. (印刷中). (2003)
