FeRAM制造技术的创新：通过溅射法沉积PZT铁电薄膜

想用溅射法沉积PZT铁电薄膜，那就打造量产设备！

FeRAM是一种用于数据存储的非易失性存储器，因其特性得到了广泛应用。在FeRAM的制造过程中，PZT铁电薄膜的沉积是关键工艺之一。接下来，让我们结合FeRAM的发展历史，探讨PZT铁电薄膜沉积的技术创新。

FeRAM生产过程的概要

FeRAM（1）具有上下电极夹持PZT（2）铁电薄膜的结构。通过这种结构，FeRAM能够实现高数据保存能力以及高速的数据写入和读取。

(1) FeRAM：Ferroelectric Random Access Memory铁电随机存取存储器
(2) PZT：lead zirconate titanate钛酸锆铅

1999年FeRAM大规模量产面临的课题

随着FeRAM的大规模量产进展，PZT铁电薄膜的成膜方法备受关注。当时，溶胶-凝胶法（3）是常用的成膜技术，但为了提高量产效率，业界开始探索采用溅射法（4）。

(3) 溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种化学湿法（液相法），通过从溶胶状态（液体中分散的胶体粒子）转变为凝胶状态（连续的固体网状结构）来形成薄膜的方法。

(4) 溅射法：溅射法是一种物理气相沉积法（PVD：Physical Vapor Deposition），通过在真空中利用等离子体轰击靶材（即所需成膜的材料），使其原子或分子溅射到基板上，形成薄膜。由于PZT靶材是绝缘材料，溅射时并非使用常见的直流（DC）等离子体，而是采用高频（RF）等离子体。

量产设备的开发故事

当时的溅射法在PZT膜组成的控制上存在困难，同时等离子体的稳定性也是一大挑战。为此，通过与设备制造商（ULVAC）的共同开发，成功研发出了一种能够实现等离子体稳定和膜组成控制的量产设备。这一突破是通过以下三个要素实现的(5)(6)(7)：①通过高密度靶材实现溅射控制，②通过屏蔽电位进行壁面控制，③通过静电夹具进行温度控制。

在这些开发过程中，我公司的工程师们深入理解了设备的内部结构，并为技术创新做出了贡献。

(5)  K.Suu, T.Masuda, Y.Nishioka and N.Tani, “Process Stability Control of Pb(Zr,Ti)03 Ferroelectric Thin Film Sputtering for FRAM Application”,  Proceedings of the Eleventh IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics, pp.19-22, 1998.

(6) Koukou Suu, Akira Osawa, Yutaka Nishioka and Noriaki Tani, “Stability Control of Composition of RF-Sputtered Pb(Zr, Ti)O3 Ferroelectric Thin Film”, Jpn.J.Appl.Phys. Vol.36, pp.5789-5792, 1997.

(7) K. Hidaka, S. Hashiguchi, S. Nagayama and P. Kim, “Properties of high-density (Pb, La) (Zr, Ti) O3 ceramics for sputtering target”, Vacuum Vol.59, pp.451-458, 2000.

设备的成果与对今日的影响

通过量产设备的开发，PZT的膜组成得到了更好的控制，从而实现了FeRAM品质的提升。此外，在这一过程中积累的技术，至今在FeRAM的制造中仍发挥着重要作用。

我公司的工程师深入理解设备的内部结构，并积极参与量产设备的开发。这种态度已经成为公司文化的一部分，如今公司的工程师们依然能够全面把握包括设备在内的制造过程，并积极致力于问题的解决。这种态度成为了FeRAM制造技术创新的动力。

总结

FeRAM的制造过程充满了技术创新和挑战。基于过去的成就，未来将期待进一步的发展。我们将继续传承技术给年轻工程师，开拓FeRAM的未来。