DE69633554T2 - Festdielektrikumkondensator und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kondensator, spezieller eine Verbesserung der Ferroelektrizität des Dielektrikums oder dessen Permittivität und andere Kennzeichen des Kondensators.
  • 10 zeigt einen herkömmlichen ferroelektrischen Kondensator. Eine Siliciumoxidschicht 4 ist auf einem Siliciumsubstrat 2 gebildet. Eine untere Elektrode 6 aus Platin ist darauf aufgebracht. Ein PZT-(PbZrxTi1-xO3)-Film 8 als ferroelektrische Oxidschicht ist auf der unteren Elektrode 6 gebildet, und eine obere Elektrode 10 aus Platin ist darauf aufgebracht. Somit wird der ferroelektrische Kondensator durch die untere Elektrode 6, den PZT-Film 8 und die obere Elektrode 10 gebildet.
  • Der Grund für die Verwendung von Platin für die untere Elektrode 6 ist der folgende. Der PZT-Film 8 muß auf einer Schicht gebildet werden, die orientiert ist. Dies ist der Fall, weil die Ferroelektrizität von PZT degradiert wird, wenn der PZT-Film auf einer amorphen Schicht gebildet wird, weil es nicht orientiert werden kann. Ebenso muß die untere Elektrode 6 von dem Siliciumsubstrat 2 isoliert sein. Demzufolge wird eine Siliciumoxidschicht 4 auf dem Siliciumsubstrat 2 gebildet. Die Siliciumoxidschicht 4 ist amorph. Obwohl eine auf einem amorphen Material gebildete Schicht nicht orientierbar wird, weist im Allgemeinen eine Schicht aus Platin ein Kennzeichen der Orientierung auf, selbst wenn sie auf einem amorphen Material gebildet ist. Demzufolge wird Platin aus dem vorstehend beschriebenen Grund zum Bilden der unteren Elektrode verwendet.
  • Der herkömmliche ferroelektrische Kondensator weist jedoch das folgende Problem auf, das noch zu lösen ist.
  • Das Problem ist die Degradation der Ferroelektrizität, die hervorgerufen wird durch häufige Umkehrung der Polarisation, Alterung und Verlust von Sauerstoff aus dem ferroelektrischen Oxidmaterial (PZT), da Platin die Tendenz besitzt, Sauerstoff und Pb Durchdringen zu ermöglichen. In anderen Worten gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit für den Verlust von in dem ferroelektrischen Oxidmaterial enthaltenem Sauerstoff (und ebenso von Pb im Fall von PZT) zwischen den säulenartigen Kristallen des in 11 gezeigten Platin.
  • Das Problem der Degradation der Permittivität tritt aufgrund der gleichen Ursache in einem Kondensator auf, der ein Dielektrikum mit einer hohen Dielektrizitätskonstante verwendet.
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen ferroelektrischen Kondensator mit weniger Degradation der durch häufige Umkehrung der Polarisation und Alterung hervorgerufenen Ferroelektrizität oder einen eine hohe Dielektrizitätskonstante aufrechterhaltenden dielektrischen Kondensator zur Verfügung zu stellen, welche beide das vorstehend beschriebene Problem lösen.
  • Der hierin verwendete Ausdruck „Kondensator" bezieht sich auf eine Struktur, die Elektroden auf jeder Seite eines Isolators aufweist, ungeachtet ob sie für elektrische Ladungsspeicherung verwendet wird oder nicht.
  • Das Patent der Vereinigte Staaten US-A-5164808 behandelt ebenfalls das Problem der Alterung in dem Fall eines Kondensators, der eine ferroelektrische PLZT-Oxidschicht als dielektrische Schicht aufweist, welche in Kontakt mit einer unteren Elektrode aus Pt steht. Es ist darin angedeutet, daß solche Alterung das Ergebnis von induzierter Ermüdung ist, die durch Ladung hervorgerufen wird, welche an der diodenähnlichen Verbindung der Pt/PLZT-Grenzschicht gefangen ist. Um dieses Problem zu lösen, wird die Oberfläche der unteren Pt-Elektrode oxidiert und das PLZT auf der PtO2-Oberflächenschicht gebildet. Das PtO2 agiert als eine Puffer-/Passivierungsschicht, die eine vollständig leitfähige inerte Oxidgrenzfläche erzeugt.
  • Die Europäische Patentanmeldung EP-A-0409018 behandelt ebenfalls das Problem der Alterung in dem Fall von elektrischen keramischen Oxidmaterialvorrichtungen wie ferroelektrischen Katalysatoren. Dies ist zurückzuführen auf die fortschreitende Bildung einer grenzflächigen Oxidschicht an der elektrischen Bleimaterialgrenzfläche. Um dieses Problem zu lösen wird eine Sperrschicht aus Metall, das aus Ruthenium, Iridium, Osmium oder Rhodium aus einem derer Metalloxide ausgewählt wurde, zwischen die dielektrische Schicht und das elektrische Blei eingebracht. In einer bevorzugten Ausführungsform sind sowohl Metall als auch Metalloxid mit dem zwischen dem elektrischen Blei und dem Metalloxid abgeschiedenen Metall versehen.
  • Die Europäische Patentanmeldung EP-A-0415750 betrifft Dünnfilmkondensatoren, insbesondere Kondensatoren, die ein Dielektrikum mit einem hohen Wert der Dielektrizitätskonstante von typischerweise z. B. 100 bis 10.000 enthalten. Beispiele sind ferroelektrische dielektrische Oxide wie die Perowskitoxide BaTiO3, SrTiO3 und PbZrO und die Ilmenitoxide wie LiNBO3 und BiTi3O12. Vorgeschlagene Materialien für die untere Elektrode schließen Ruthenium, Rutheniumoxid, Rhenium, Rheniumoxid, Osmium, Osmiumoxid, Iridium und Iridiumoxid ein.
  • Jedes der vorstehend genannten Dokumente US-A-5164808, EP-A-0409018 und EP-A-0415750 offenbart einen Kondensator, der jene Merkmale besitzt, die in der Einleitung des beigefügten Anspruchs 1 dargelegt sind.
  • Der in dem beigefügten Anspruch 1 definierte Kondensator umfaßt:
    eine untere Elektrode,
    eine dielektrische Schicht, die aus entweder einem ferroelektrischen Oxidmaterial oder einem dielektrischen Material mit hoher Dielektrizitätskonstante zusammengesetzt ist und die auf der unteren Elektrode des gebildet ist, wobei das ferroelektrische oder dielektrische Material durch Verlust von Sauerstoff degradierbar sind,
    eine obere Elektrode, die auf der dielektrischen Schicht gebildet ist,
    wobei die untere Elektrode eine Metalloxidschicht umfaßt, welche aus IrO2, PtO2 oder PdOx ausgewählt wurde.
  • Die Metalloxidschicht dient dazu, sowohl Verlust von Sauerstoff aus der dielektrischen Schicht zu verhindern als auch Degradation der Ferroelektrizität oder Permittivität zu unterdrücken, die durch Alterung hervorgerufen werden.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung umfaßt die untere Elektrode ebenso eine Metallschicht aus einem der Metalle Ir, Pt, Ru, Re, Pd oder Os; die Metallschicht ist auf der Oxidschicht gebildet, und die dielektrische Schicht ist auf der Metallschicht gebildet und befindet sich beiderseitigem Kontakt mit der Metallschicht.
  • Die untere Elektrode kann auf einer Siliciumoxidschicht gebildet sein, die sich auf einem Substrat befindet. Eine Kontaktschicht kann zwischen der Siliciumoxidschicht und der unteren Elektrode eingebracht sein.
  • Die obere Elektrode kann ebenso eine Metalloxidschicht umfassen, welche aus IrO2, PtO2, RuOx, ReOx oder OsOx ausgewählt ist.
  • Somit können sowohl die obere Elektrode als auch die untere Elektrode eine Metalloxidschicht aufweisen. Folglich ist es möglich, sowohl Verlust von Sauerstoff aus der dielektrischen Schicht zu verhindern als auch Degradation von Ferroelektrizität oder Permittivität zu unterdrücken, die durch Altern hervorgerufen werden.
  • Demzufolge kann ein Kondensator zur Verfügung gestellt werden, welcher exzellente Ferroelektrizität oder hochdielektrische Eigenschaft bietet.
  • Hintergrundbeispiele und bevorzugte
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
  • 1 eine Ansicht ist, welche die Struktur eines ferroelektrischen Kondensators als ein erstes Hintergrundbeispiel zeigt;
  • 2 eine graphische Darstellung ist, welche einen unvergänglichen Speicher zeigt, der einen ferroelektrischen Kondensator 22 verwendet;
  • 3A, 3B, 3C und 3D darstellende Zeichnungen sind, welche Stufen in einem Herstellungsverfahren des ferroelektrischen Kondensators aus 1 zeigen;
  • 4 eine Ansicht ist, welche die Struktur des ferroelektrischen Kondensators zeigt, wenn eine Kontaktschicht 30 aufgebracht ist;
  • 5 eine Ansicht ist, welche die Struktur des ferroelektrischen Kondensators zeigt, wenn eine dielektrische Kontaktschicht 90 mit einer hohen Dielektrizitätskonstante anstelle der ferroelektrischen Schicht aufgebracht ist;
  • 6 eine Ansicht ist, welche die Struktur eines ferroelektrischen Kondensators als ein anderes Hintergrundbeispiel zeigt;
  • 7 eine Ansicht ist, um zu zeigen, wie eine Palladiumoxidschicht Leckage von Sauerstoff aus einem ferroelektrischen Film verhindert;
  • 8A, 8B, 8C und 8D darstellende Zeichnungen sind, welche Stufen eines Herstellungsverfahren für den in 1 gezeigten ferroelektrischen Kondensator zeigen;
  • 9A & 9B Ansichten sind, welche aufeinanderfolgende Stufen in einem Herstellungsverfahren zeigen, wobei Oxidation von Palladium nach dem Bilden einer dünnen Platinschicht durchgeführt wird;
  • 10 eine Ansicht ist, welche die Struktur eines bekannten ferroelektrischen Kondensators zeigt; und
  • 11 eine Ansicht ist, welche Leckage von Sauerstoff durch ein untere Elektrode aus Platin hindurch zeigt.
  • 1 zeigt die Struktur eines ferroelektrischen Kondensators als ein Hintergrundbeispiel. In dem ferroelektrischen Kondensator 22 werden eine Siliciumoxidschicht 4, eine untere Elektrode 12, ein ferroelektrischer Film (ferroelektrische Oxidschicht) 8 und eine obere Elektrode 15 auf einem Siliciumsubstrat 2 gebildet. Die untere Elektrode 12 ist aus Palladiumoxid (PdOx) und die obere Elektrode 15 ist ebenfalls aus Palladiumoxid (PdOx).
  • Wie in 11 gezeigt, welche einen herkömmlichen ferroelektrischen Kondensator darstellt, durchdringt in dem ferroelektrischen Film 8 enthaltener Sauerstoff eine Platinschicht, die säulenförmige Kristalle aufweist. Palladiumoxid wird in diesem Beispiel für die untere Elektrode 12 verwendet. Da die Palladiumoxidschicht 12 keine säulenförmigen Kristalle aufweist, ist es für den Sauerstoff schwer, diese zu durchdringen. Infolgedessen kann Verlust von Sauerstoff aus dem ferroelektrischen Film 8 verhindert werden. Verarmung von Sauerstoff kann ebenso verhindert werden durch Verwendung einer oberen Elektrode 15, welche keine säulenförmigen Kristalle aufweist. Somit wird die Ferroelektrizität des ferroelektrischen Films 8 verbessert. Eine bemerkenswerte Verringerung der Degradation der Ferroelektrizität durch remanente Polarisation Pr wird beobachtet, wenn entweder die obere Elektrode 15 oder die untere Elektrode 12 aus Palladiumoxid im Vergleich dazu besteht, wenn entweder eine der Elektroden aus Platin ist.
  • Da sowohl die untere Elektrode 12 als auch die obere Elektrode 15 in dem vorstehend beschriebenen Beispiel aus Palladiumoxid bestehen, stellen die Elektroden aus Palladiumoxid Verhinderung des Verlusts von Sauerstoff und, im Fall eines Pb enthaltenden ferroelektrischen Films, von Pb sicher. Sichere Verhinderung des Verlusts kann erwartet werden, wenn beide Elektroden aus Palladiumoxid bestehen.
  • Der vorstehend beschriebene ferroelektrische Kondensator 22 kann für einen unvergänglichen Speicher verwendet werden, wenn er mit einem Transistor 24 wie in 2 gezeigt kombiniert wird.
  • 3A bis 3D zeigen aufeinanderfolgende Stufen in einem Herstellungsverfahren des ferroelektrischen Kondensators aus 1. Eine Siliciumoxidschicht 4 wird durch Ausführen thermischer Oxidation der Oberfläche eines Siliciumsubstrats 2 (3A) gebildet. In diesem Beispiel wird die Siliciumoxidschicht 4 mit eine Dicke von 600 nm gebildet. Eine Palladiumoxidschicht, die auf der Siliciumoxidschicht 4 durch reaktives Sputtern unter Verwendung von Palladium als Target gebildet wurde, wird als untere Elektrode 12 (3B) definiert. Die untere Elektrode 12 wird mit einer Dicke von 200 nm gebildet.
  • Ein PZT-Film wird auf der unteren Elektrode 12 als ferroelektrischer Film 8 durch das Sol-Gel-Verfahren (3C) gebildet. Eine gemischte Lösung von Pb(CH3COO)2·3H2O, Zr(t-OC4H9)4 und Ti(i-OC3H7)4 wird als Starter verwendet. Die gemischte Lösung wird bei einer Temperatur von 150°C nach Ausführen von Schleuderbeschichtung getrocknet, dann wird Vorbacken bei einer Temperatur von 400°C für 30 Sekunden in einer getrockneten Luftatmosphäre ausgeführt. Thermische Behandlung bei einer Temperatur von über 700°C wird in einer O2-Atmosphäre ausgeführt, nachdem die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte etwa 5 mal ausgeführt wurden. Somit wird der ferroelektrische Film 8 mit einer Dicke von 250 nm gebildet. In diesem Beispiel wird der PZT-Film bei einem Wert von x gleich 0,52 für PbZrxTi1-xO3 gebildet (hiernach wird das Material als PZT (52·48) bezeichnet).
  • Ferner wird eine Schicht aus Palladiumoxid auf dem ferroelektrischen Film als obere Elektrode 15 durch reaktives Sputtern (3D) gebildet. Die obere Elektrode 15 wird mit einer Dicke von 200 nm gebildet.
  • Jedes der metallischen Oxide: IrO2, PtO2, ReOx, RuOx oder OsOx kann anstelle des Palladiumoxids der oberen Elektrode verwendet werden.
  • In dem Fall der Bildung einer Schicht eines ferroelektrischen Materials auf einer Oxidschicht jedoch, wird die Orientierung des ferroelektrischen Materials degradiert. Um die Orientierung aufrecht zu erhalten wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Schicht des ferroelektrischen Materials auf einer leitfähigen Schicht gebildet, welche aus einem der folgenden Metalle gebildet ist: Ir, Pt, Ru, Re, Pd oder Os. Ferner kann Leckage des ferroelektrischen Materials ebenso durch das Bereitstellen dieser Auswahl der leitfähigen Schicht verringert werden.
  • 4 zeigt die Struktur eines anderen ferroelektrischen Kondensators. In diesem Hintergrundbeispiel wird eine Schicht 30 aus Titan (mit einer Dicke von 5 nm) als Kontaktschicht 30 zwischen der unteren Elektrode 12 und einer Siliciumoxidschicht 4 zur Verfügung gestellt. Im Allgemeinen kontaktieren sich Palladiumoxid und Siliciumoxid nicht fest miteinander. So besteht die Wahrscheinlichkeit, Degradation der Ferroelektrizität hervorzurufen, die durch partielle Delamination einer Schicht hervorgerufen wird, welche aus einem Mischoxid von Palladiumoxid und Siliciumoxid besteht. Um die Degradation zu lösen, wird eine Titanschicht 30 aufgebracht, welche mit der Siliciumoxidschicht 4 fest kontaktiert werden kann. Demgemäß wird die Ferroelektrizität verbessert. Die Titanschicht kann durch Sputtern gebildet werden.
  • Obwohl eine Titanschicht als Kontaktschicht 30 in dem vorstehenden Beispiel verwendet wird, kann jedes andere Material verwendet werden, welches den Kontakt verbessert. Zum Beispiel kann eine Schicht aus Platin als Kontaktschicht verwendet werden.
  • Obwohl PZT-Film als ferroelektrischer Film 8 in dem vorstehend beschriebenen Beispiel verwendet wird, können andere ferroelektrische Oxidmaterialien anstatt dessen verwendet werden. Zum Beispiel kann Bi4Ti3O12 für den ferroelektrischen Film verwendet werden.
  • 5 zeigt die Struktur eines anderen Kondensators. Eine dielektrische Schicht 90 mit einer hohen Dielektrizitätskonstante wird anstatt des ferroelektrischen Films 8 in diesem Hintergrundbeispiel verwendet. Die untere Elektrode aus Palladiumoxid wird auf die Siliciumoxidschicht 4 aufgebracht, und ein hochdielektrischer Dünnfilm aus z. B. SrTiO3 oder (Sr, Ba)TiO3 mit einer Perowskitstruktur wird darauf als dielektrische Schicht 90 gebildet. In diesem Beispiel wird Permittivität in der gleichen Art und Weise aufrecht erhalten wie Ferroelektrizität in dem Beispiel aufrecht erhalten wird, das ein ferroelektrische Oxidmaterial verwendet. In anderen Worten wird klargestellt, daß die Vorteile, die sich bieten, wenn die ferroelektrische Schicht verwendet wird, ebenso erreicht werden können, wenn eine dielektrische Schicht mit einer hohen Dielektrizitätskonstante verwendet wird.
  • 6 zeigt die Struktur noch eines anderen ferroelektrischen Kondensators. In diesem Hintergrundbeispiel werden die Siliciumoxidschicht 4, die untere Elektrode 12, der ferroelektrische Film (ferroelektrische Schicht) 8 und die obere Elektrode 15 auf ein Siliciumsubstrat 2 aufgebracht. Die untere Elektrode 12 besteht aus einer Palladiumschicht 11 und einer Palladiumoxidschicht 13. Ebenso besteht die obere Elektrode 15 aus einer Palladiumschicht 7 und einer Palladiumoxidschicht 9.
  • 7 ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung der unteren Elektrode 12. Da die Palladiumschicht 11 säulenförmige Kristalle aufweist, durchdringt der in dem ferroelektrischen Film 8 enthaltene Sauerstoff die Palladiumschicht 11. Eine Palladiumoxidschicht 13 wird in diesem Beispiel auf der oberen Oberfläche der Palladiumschicht 11 gebildet. Es ist somit möglich, Verlust von in dem ferroelektrischen Film 8 enthaltenem Sauerstoff durch Bilden der Palladiumoxidschicht 13 wie beschrieben zu verhindern. Die obere Elektrode 15 erhält den gleichen Vorteil, welchen die untere Elektrode 12 wie vorstehend beschrieben bietet.
  • Da beide Palladiumoxidschichten in diesem Beispiel jeweils in der unteren Elektrode 12 und der oberen Elektrode 15 gebildet werden, ist es möglich, einen ferroelektrischen Kondensator zu erhalten, der sowohl eine exzellente Ferroelektrizität aufweist als auch weniger Einflüsse des Alterns erleidet. Der vorstehend beschriebene sichere Vorteil kann erreicht werden, wenn entweder die untere Elektrode 12 oder die obere Elektrode 15 durch die vorstehend beschrieben Struktur gebildet wird.
  • 8A bis 8D zeigen aufeinanderfolgende Stufen in einem Herstellungsverfahren des vorstehend beschriebenen ferroelektrischen Kondensators. Die Siliciumoxidschicht 4 wird durch Ausführen thermischer Oxidation einer Oberfläche des Siliciumsubstrat 2 (8A) gebildet. In diesem Beispiel wird die Siliciumoxidschicht 4 mit einer Dicke von 600 nm gebildet. Die Palladiumschicht 11 wird auf der Siliciumoxidschicht 4 unter Verwendung von Palladium als Target (8B) gebildet. Die Palladiumoxidschicht 13 wird durch Ausführen einer thermischen Behandlung bei einer Temperatur von 800°C für eine Minute in einer O2-Atmosphäre gebildet. Die auf diese Weise gebildete Palladiumschicht 11 und die Palladiumoxidschicht 13 werden als untere Elektrode 12 definiert. Die untere Elektrode 12 wird mit einer Dicke von 200 nm gebildet.
  • Ein PZT-Film wird auf der unteren Elektrode 12 als ferroelektrischer Film 8 durch das Sol-Gel-Verfahren (8C) gebildet. Eine gemischte Lösung von Pb(CH3COO)2·3H2O, Zr(t-OC4H9)4 und Ti(i-OC3H7)4 wird als Starter verwendet. Die gemischte Lösung wird bei einer Temperatur von 150°C (hiernach in Celsius angegeben) nach Ausführen von Schleuderbeschichtung getrocknet, dann wird Vorbacken bei einer Temperatur von 400°C für 30 Sekunden in einer getrockneten Luftatmosphäre ausgeführt. Thermische Behandlung bei einer Temperatur von über 700°C wird in einer O2-Atmosphäre ausgeführt, nachdem die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte 5 mal ausgeführt wurden. Somit wird der ferroelektrische Film 8 mit einer Dicke von 250 nm gebildet. In diesem Beispiel wird der PZT-Film bei einem Wert von x gleich 0,52 für PbZrxTi1-xO3 gebildet (hiernach wird das Material als PZT(52·48) bezeichnet).
  • Ferner wird die Palladiumschicht 7 durch Sputtern auf dem ferroelektrischen Film 8 gebildet. Dann wird die Palladiumoxidschicht 9 auf einer Oberfläche der Palladiumschicht 7 durch Ausführen einer thermischen Behandlung bei einer Temperatur von 800°C für eine Minute in einer O2-Atmosphäre ausgeführt (8D). Die auf diese Weise gebildete Palladiumschicht 7 und die Palladiumoxidschicht 9 werden als obere Elektrode 15 definiert. Die obere Elektrode 15 wird mit einer Dicke von 200 nm gebildet. Somit ist der ferroelektrische Kondensator vollständig.
  • Es ist ebenso bevorzugt, die Kontaktschicht 30 in dem ferroelektrischen Kondensator wie unter Bezug zu 4 beschrieben zu bilden.
  • Der Verfahrensschritt des Oxidierens der Oberfläche des Palladiums wie vorstehend beschrieben kann nicht nur auf den ferroelektrischen Film angewendet werden sondern auch auf die dielektrische Schicht mit hoher Dielektrizitätskonstante wie vorstehend beschrieben. Demgemäß können die gleichen Vorteile erwartet werden. Wie vorstehend beschrieben wird, obwohl Verlust von Sauerstoff durch Oxidieren der Oberfläche der Palladiumschicht verhindert werden kann, die Orientierung der ferroelektrischen Schicht durch Bildung des Palladiumoxids auf seiner Oberfläche degradiert werden. Dieses Problem wird gelöst durch Aufbringen einer leitfähigen Schicht, welche aus einem der Elemente W, Ti, Ta, Ir, Pt, Ru, Re oder Os wie bereits erwähnt ausgewählt wird, auf die Palladiumoxidschicht 13. Das Problem kann ebenso durch Bilden der untere Elektrode wie nachstehend beschrieben gelöst werden.
  • Zunächst wird eine Platinschicht 80 (leitfähige Dünnfilmsubstanz) sehr dünn auf einer Palladiumschicht 11 gebildet, wie in 9 gezeigt. Die Platinschicht 80 wird mit einer Dicke von 30 nm gebildet. Danach wird eine thermische Behandlung ausgeführt. Die Platinschicht wird nicht oxidiert, weil die der Oberfläche ausgesetzte Platinschicht 80 nicht leicht mit Sauerstoff reagiert. Ebenso wird Verarmung an Sauerstoff blockiert durch Bildung von Palladiumoxid zwischen Kristallen der Palladiumschicht 11, die sich unter der Platinschicht 80 befinden, als Ergebnis der Oxidation der Kristalle, weil die Platinschicht 80 dünn ausgebildet ist. So kann eine untere Elektrode 12 gebildet werden, welche Verlust von Sauerstoff während gleichzeitiger Aufrechterhaltung guter Orientierung verhindern kann.
  • Die Palladiumschicht 11, die auf sich die dünne Platinschicht 80 aufweist und dann oxidiert wird, kann ebenso selbst als untere Elektrode 12 verwendet werden. Die Palladiumschicht 11 kann als leitfähige Schicht verwendet werden mit guter Orientierung in der Ausführungsform des Verbesserns der Orientierung durch Aufbringen einer leitfähigen Schicht (eine Palladiumschicht, eine Platinschicht oder dergleichen) mit guter Orientierung auf der durch Sputtern gebildeten Palladiumschicht.
  • In dem gerade beschriebenen Verfahren kann Iridium Palladium ersetzen, wobei in diesem Fall Iridiumoxid durch partielle Oxidation von Iridium in der Gegenwart der deckenden Platinschicht gebildet wird.
  • Ebenso können alle der vorstehend beschriebenen Beispiele nicht nur auf den ferroelektrischen Kondensator angewendet werden, der einen ferroelektrischen Oxidfilm verwendet, sondern auch auf einen Kondensator, der eine dielektrische Schicht mit hoher Dielektrizitätskonstante verwendet. Genau die gleichen Vorteile, die durch Anwenden der vorliegenden Maßnahmen auf den ferroelektrischen Oxidfilm geboten werden, können erhalten werden, wenn die vorliegenden Maßnahmen auf eine dielektrische Schicht mit hoher Dielektrizitätskonstante angewendet werden.

Claims (15)

  1. Kondensator, umfassend: eine untere Elektrode (12), eine dielektrische Schicht (8), zusammengesetzt aus entweder einem ferroelektrischen Oxidmaterial oder einem dielektrischen Material mit hoher Dielektrizitätskonstante, gebildet auf der unteren Elektrode, wobei das ferroelektrische oder dielektrische Material durch Verlust von Sauerstoff degradierbar sind, und eine obere Elektrode (15), gebildet auf der dielektrischen Schicht, wobei die untere Elektrode eine Metalloxidschicht (13) hat, welche aus IrO2, PtO2 oder PdOx ausgewählt ist, dadurch gekennzeichnet, daß: die untere Elektrode ebenso eine Metallschicht (80) aus einem der Metalle Ir, Pt, Ru, Re, Pd oder Os umfaßt, wobei die Metallschicht (80) auf der Oxidschicht (13) gebildet ist, und die dielektrische Schicht (8) auf der Metallschicht (80) in beiderseitigem Kontakt damit gebildet ist.
  2. Kondensator nach Anspruch 1, wobei die obere Elektrode (15) eine Metalloxidschicht (9) umfaßt, welche aus IrO2, PtO2, RuOx, ReOx, OdOx oder OsOx ausgewählt wird.
  3. Kondensator nach Anspruch 2, wobei die obere Elektrode (15) ebenso eine Metallschicht (7) aus einem der Metalle Ir, Pt, Ru, Re, Pd oder Os umfaßt, wobei das Metall das gleiche Metall ist wie das Metall der Metalloxidschicht, wobei die Metallschicht (7) der oberen Elektrode (15) auf der dielektrischen Schicht (8) gebildet wird und die Metalloxidschicht (9) der oberen Elektrode auf der Metallschicht (7) der unteren Elektrode (15) gebildet wird und ein Oxidationsprodukt hiervon ist.
  4. Kondensator nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Metallschicht (80) der unteren Elektrode (12) aus Pt besteht, und die Metalloxidschicht (13) entweder aus IrO2 oder PdOx zwischen den jeweiligen Kristalliten von Ir oder Pd besteht.
  5. Kondensator nach jedem vorangehenden Anspruch, wobei die untere Elektrode (12) auf einer Siliciumoxidschicht aufgebracht wird, die auf der Oberfläche eines Substrats (2) gebildet wurde.
  6. Kondensator nach Anspruch 5, der eine Kontaktschicht (30) einschließt, die zwischen die untere Elektrode (12) und die Siliciumoxidschicht (4) eingebracht ist.
  7. Kondensator nach Anspruch 6, wobei die Metalloxidschicht (13) der unteren Elektrode (12) aus PdOx und die Kontaktschicht (30) entweder aus Ti oder Pt besteht.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators, die Schritte umfassend: Bilden einer unteren Elektrode (12) auf einem Substrat (2), welche sowohl eine Metalloxidschicht (13), welche aus einem der Metalloxide IrO2, PtO2 oder PdOx ausgewählt wird, als auch eine Metallschicht (13), welche aus einem der Metalle Ir, Pt, Ru, Re, Pd oder Os ausgewählt wird, die auf der Metalloxidschicht gebildet ist, umfaßt, Bilden einer dielektrischen Schicht (8), die zusammengesetzt ist aus entweder einem ferroelektrischen Oxidmaterial oder einem dielektrischen Material mit hoher Dielektrizitätskonstante, auf und in Kontakt mit der Metallschicht (13), wobei das dielektrische Material durch Verlust von Sauerstoff degradierbar ist, und Bilden einer oberen Elektrode (15) auf der dielektrischen Schicht (8).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Metalloxidschicht (13) der unteren Elektrode (12) auf dem Substrat durch Sputtern gebildet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Bildens der unteren Elektrode durchgeführt wird durch: Bilden einer Schicht aus Ir- oder Pd-Metall auf einem Substrat (2), wobei auf der Schicht aus Ir- oder Pd-Metall ein Film (80) aus Pt-Metall gebildet wird, und partielles Oxidieren der Schicht aus Ir- oder Pd-Metall in der Gegenwart des Films aus Pt, um die Metalloxidschicht (13) als Oxid zwischen Kristalliten des Ir- oder Pd-Metalls herzustellen.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Substrat (2) aus Silicium besteht und ein herstellender Schritt des Oxidierens der Oberfläche des Substrats vor dem Bilden der unteren Elektrode darauf durchgeführt wird, um eine Siliciumoxidschicht (4) zu bilden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine Kontaktschicht (30) auf der oxidierten Oberfläche des Substrats vor dem Bilden der unteren Elektrode (12) darauf gebildet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Kontaktschicht (30) eine Schicht aus Ti oder Pt ist und die Metalloxidschicht (13) eine Schicht aus PdOx ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der Schritt des Bildens der oberen Elektrode (15) Bilden einer Metalloxidschicht (9), welche aus einem der Metalloxide IrO2, PtO2, RuOx, PdOx, oder OsOx ausgewählt wird, auf der dielektrischen Schicht (8) einschließt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Bildens der oberen Elektrode (15) Bilden einer Metallschicht (7), welche aus einem der Metalle Ir, Pt, Ru, Re, Pd oder Os ausgewählt wird, auf der dielektrischen Schicht (8) und Bilden der Metalloxidschicht (9) auf der Metallschicht (7) durch direkte Oxidation einschließt.
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