JP2002208678A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コスト化を実現しうる半導体装置及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】 第１の電極３２と、第１の電極上に形成
された強誘電体膜３６と、強誘電体膜上に形成された第
２の電極４０とを有する半導体装置であって、第１の電
極と強誘電体膜との間と、強誘電体膜と第２の電極との
間とのうち、少なくとも一方に形成され、ペロブスカイ
ト型の結晶構造を有する中間層３４、３８を更に有して
いる。
製造方法を提供する。 【解決手段】 第１の電極３２と、第１の電極上に形成
された強誘電体膜３６と、強誘電体膜上に形成された第
２の電極４０とを有する半導体装置であって、第１の電
極と強誘電体膜との間と、強誘電体膜と第２の電極との
間とのうち、少なくとも一方に形成され、ペロブスカイ
ト型の結晶構造を有する中間層３４、３８を更に有して
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に係り、特にキャパシタを有する半導体装置
及びその製造方法に関する。
の製造方法に係り、特にキャパシタを有する半導体装置
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＦＲＡＭ（Ferro-electric Random Acce
ss Memory、強誘電体ＲＡＭ）は、キャパシタの誘電体
として強誘電体膜を用いた不揮発性の半導体メモリであ
る。ＦＲＡＭは、書き換え速度が数十ｎｓ程度と高速で
あり、書き換え可能回数が１×１０10〜１×１０12回と
繰り返し特性に優れており、しかも低消費電力であるこ
とから、大きな注目を集めている。また、ＦＲＡＭは、
電源をオフにしてもデータを保持し得ることから、携帯
機器用メモリ等、様々な用途が期待されている。
ss Memory、強誘電体ＲＡＭ）は、キャパシタの誘電体
として強誘電体膜を用いた不揮発性の半導体メモリであ
る。ＦＲＡＭは、書き換え速度が数十ｎｓ程度と高速で
あり、書き換え可能回数が１×１０10〜１×１０12回と
繰り返し特性に優れており、しかも低消費電力であるこ
とから、大きな注目を集めている。また、ＦＲＡＭは、
電源をオフにしてもデータを保持し得ることから、携帯
機器用メモリ等、様々な用途が期待されている。
【０００３】このようなＦＲＡＭのキャパシタの構造に
ついて、図１３を用いて説明する。図１３は、従来のＦ
ＲＡＭのキャパシタを示す概念図である。
ついて、図１３を用いて説明する。図１３は、従来のＦ
ＲＡＭのキャパシタを示す概念図である。
【０００４】図示しないシリコン基板上には、図示しな
いシリコン酸化膜等を介して、下部電極１３２が形成さ
れている。下部電極１３２上には、強誘電体膜１３６が
形成されている。強誘電体膜１３６上には、上部電極１
４０が形成されている。
いシリコン酸化膜等を介して、下部電極１３２が形成さ
れている。下部電極１３２上には、強誘電体膜１３６が
形成されている。強誘電体膜１３６上には、上部電極１
４０が形成されている。
【０００５】これら下部電極１３２、強誘電体膜１３
６、及び上部電極１４０により、ＦＲＡＭのキャパシタ
１４２が構成されている。
６、及び上部電極１４０により、ＦＲＡＭのキャパシタ
１４２が構成されている。
【０００６】このようなキャパシタ１４２の強誘電体膜
１３６としては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ XＴｉ1-XＯ3）膜や
ＳＢＴ（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）膜等が用いられている。
１３６としては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒ XＴｉ1-XＯ3）膜や
ＳＢＴ（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）膜等が用いられている。
【０００７】例えば、ＰＺＴより成る強誘電体膜１３６
の場合には、約６００℃程度の高温の熱処理を行って、
強誘電性を示すペロブスカイト型の構造に結晶化する必
要がある。
の場合には、約６００℃程度の高温の熱処理を行って、
強誘電性を示すペロブスカイト型の構造に結晶化する必
要がある。
【０００８】このため、キャパシタの下部電極１３２や
上部電極１４０には、自己配向性が強く、反応性の低い
材料であるＰｔやＩｒ等が用いられていた。
上部電極１４０には、自己配向性が強く、反応性の低い
材料であるＰｔやＩｒ等が用いられていた。
【０００９】ＰｔやＩｒ等は（１１１）に自己配向しや
すい材料であるため、かかる材料を用いて下部電極や上
部電極を構成した場合には、下部電極や上部電極の表面
の結晶方位が揃いやすい。このため、ＰｔやＩｒ等を下
部電極や上部電極の材料として用いた場合には、強誘電
体膜の結晶方位が揃いやすくなり、良好なペロブスカイ
ト型の結晶構造を有する強誘電体膜を形成することが可
能となる。また、ＰｔやＩｒ等は、高温での熱処理によ
っても酸化されにくいという特質を有している。従っ
て、従来は、キャパシタの下部電極１３２や上部電極１
４０の材料として、ＰｔやＩｒ等が用いられていた。
すい材料であるため、かかる材料を用いて下部電極や上
部電極を構成した場合には、下部電極や上部電極の表面
の結晶方位が揃いやすい。このため、ＰｔやＩｒ等を下
部電極や上部電極の材料として用いた場合には、強誘電
体膜の結晶方位が揃いやすくなり、良好なペロブスカイ
ト型の結晶構造を有する強誘電体膜を形成することが可
能となる。また、ＰｔやＩｒ等は、高温での熱処理によ
っても酸化されにくいという特質を有している。従っ
て、従来は、キャパシタの下部電極１３２や上部電極１
４０の材料として、ＰｔやＩｒ等が用いられていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、キャパ
シタの下部電極や上部電極の材料として用いられていた
ＰｔやＩｒ等は、高価な貴金属であり、市場価格が必ず
しも安定していないため、半導体装置の低コスト化にお
ける阻害要因となっていた。ここで、貴金属とは、卑金
属に対する語であり、一般的には、容易に化学的変化を
受けず、空気中で熱しても酸化されにくく、イオン化傾
向の小さい金属のことをいう。
シタの下部電極や上部電極の材料として用いられていた
ＰｔやＩｒ等は、高価な貴金属であり、市場価格が必ず
しも安定していないため、半導体装置の低コスト化にお
ける阻害要因となっていた。ここで、貴金属とは、卑金
属に対する語であり、一般的には、容易に化学的変化を
受けず、空気中で熱しても酸化されにくく、イオン化傾
向の小さい金属のことをいう。
【００１１】また、キャパシタの下部電極や上部電極と
して用いることができる材料が、ＰｔやＩｒ等に狭く限
定されていたため、製造工程の簡略化や電気的特性の更
なる改善等において阻害要因となっていた。
して用いることができる材料が、ＰｔやＩｒ等に狭く限
定されていたため、製造工程の簡略化や電気的特性の更
なる改善等において阻害要因となっていた。
【００１２】本発明の目的は、低コスト化を実現しうる
半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１３】また、本発明の他の目的は、従来用いるこ
とが困難であった材料を、強誘電体キャパシタの下部電
極や上部電極の材料として用いることができる半導体装
置及びその製造方法を提供することにある。
とが困難であった材料を、強誘電体キャパシタの下部電
極や上部電極の材料として用いることができる半導体装
置及びその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的は、第１の電極
と、前記第１の電極上に形成された強誘電体膜と、前記
強誘電体膜上に形成された第２の電極とを有する半導体
装置であって、前記第１の電極と前記強誘電体膜との間
と、前記強誘電体膜と前記第２の電極との間とのうち、
少なくとも一方に形成され、ペロブスカイト型の結晶構
造を有する中間層を更に有することを特徴とする半導体
装置により達成される。第１の電極と強誘電体膜との間
や、強誘電体膜と第２の電極との間に、ペロブスカイト
型の結晶構造を有する中間層が形成されているので、強
誘電体キャパシタの下部電極や上部電極の材料として卑
金属を用いる場合であっても、強誘電性を示す結晶構造
を有する強誘電体膜を形成することができる。強誘電体
キャパシタの下部電極や上部電極の材料として卑金属を
用いることができるので、半導体装置の低コスト化を図
ることができる。また、強誘電体キャパシタの下部電極
や上部電極の材料として、従来用いることが困難であっ
た材料を用いることができるので、製造工程の簡略化や
更なる電気的特性の改善等を図ることが可能となる。
と、前記第１の電極上に形成された強誘電体膜と、前記
強誘電体膜上に形成された第２の電極とを有する半導体
装置であって、前記第１の電極と前記強誘電体膜との間
と、前記強誘電体膜と前記第２の電極との間とのうち、
少なくとも一方に形成され、ペロブスカイト型の結晶構
造を有する中間層を更に有することを特徴とする半導体
装置により達成される。第１の電極と強誘電体膜との間
や、強誘電体膜と第２の電極との間に、ペロブスカイト
型の結晶構造を有する中間層が形成されているので、強
誘電体キャパシタの下部電極や上部電極の材料として卑
金属を用いる場合であっても、強誘電性を示す結晶構造
を有する強誘電体膜を形成することができる。強誘電体
キャパシタの下部電極や上部電極の材料として卑金属を
用いることができるので、半導体装置の低コスト化を図
ることができる。また、強誘電体キャパシタの下部電極
や上部電極の材料として、従来用いることが困難であっ
た材料を用いることができるので、製造工程の簡略化や
更なる電気的特性の改善等を図ることが可能となる。
【００１５】また、上記目的は、第１の電極と、前記第
１の電極上に形成された強誘電体膜と、前記強誘電体膜
上に形成された第２の電極とを有するキャパシタと、前
記第１の電極又は前記第２の電極に接続されたトランジ
スタとを有する半導体装置であって、前記第１の電極と
前記強誘電体膜との間と、前記強誘電体膜と前記第２の
電極との間とのうち、少なくとも一方に形成され、ペロ
ブスカイト型の結晶構造を有する中間層を更に有するこ
とを特徴とする半導体装置により達成される。第１の電
極と強誘電体膜との間や、強誘電体膜と第２の電極との
間に、ペロブスカイト型の結晶構造を有する中間層が形
成されているので、強誘電体キャパシタの下部電極や上
部電極の材料として卑金属を用いる場合であっても、強
誘電性を示す結晶構造を有する強誘電体膜を形成するこ
とができる。下部電極や上部電極の材料として卑金属を
用いることができるので、強誘電体キャパシタを有する
半導体装置の低コスト化を図ることができる。また、強
誘電体キャパシタの下部電極や上部電極の材料として、
従来用いることが困難であった材料を用いることができ
るので、製造工程の簡略化や更なる電気的特性の改善等
を図ることが可能となる。
１の電極上に形成された強誘電体膜と、前記強誘電体膜
上に形成された第２の電極とを有するキャパシタと、前
記第１の電極又は前記第２の電極に接続されたトランジ
スタとを有する半導体装置であって、前記第１の電極と
前記強誘電体膜との間と、前記強誘電体膜と前記第２の
電極との間とのうち、少なくとも一方に形成され、ペロ
ブスカイト型の結晶構造を有する中間層を更に有するこ
とを特徴とする半導体装置により達成される。第１の電
極と強誘電体膜との間や、強誘電体膜と第２の電極との
間に、ペロブスカイト型の結晶構造を有する中間層が形
成されているので、強誘電体キャパシタの下部電極や上
部電極の材料として卑金属を用いる場合であっても、強
誘電性を示す結晶構造を有する強誘電体膜を形成するこ
とができる。下部電極や上部電極の材料として卑金属を
用いることができるので、強誘電体キャパシタを有する
半導体装置の低コスト化を図ることができる。また、強
誘電体キャパシタの下部電極や上部電極の材料として、
従来用いることが困難であった材料を用いることができ
るので、製造工程の簡略化や更なる電気的特性の改善等
を図ることが可能となる。
【００１６】また、上記目的は、第１の電極を形成する
工程と、前記第１の電極上に強誘電体膜を形成する工程
と、前記強誘電体膜上に第２の電極を形成する工程とを
有する半導体装置の製造方法であって、前記第１の電極
を形成する工程の後で、前記強誘電体膜を形成する工程
の前に、及び／又は、前記強誘電体膜を形成する工程の
後で、前記第２の電極を形成する工程の前に、ペロブス
カイト型に結晶化され得る中間層を形成する工程を更に
有することを特徴とする半導体装置の製造方法により達
成される。第１の電極と強誘電体膜との間や、強誘電体
膜と第２の電極との間に、ペロブスカイト型の結晶構造
を有する中間層を形成するので、強誘電体キャパシタの
下部電極や上部電極の材料として卑金属を用いる場合で
あっても、強誘電性を示す結晶構造を有する強誘電体膜
を形成することができる。強誘電体キャパシタの下部電
極や上部電極の材料として卑金属を用いることができる
ので、低コストで半導体装置を製造することができる。
また、強誘電体キャパシタの下部電極や上部電極の材料
として、従来用いることが困難であった材料を用いるこ
とができるので、製造工程の簡略化や更なる電気的特性
の改善等を図ることが可能となる。
工程と、前記第１の電極上に強誘電体膜を形成する工程
と、前記強誘電体膜上に第２の電極を形成する工程とを
有する半導体装置の製造方法であって、前記第１の電極
を形成する工程の後で、前記強誘電体膜を形成する工程
の前に、及び／又は、前記強誘電体膜を形成する工程の
後で、前記第２の電極を形成する工程の前に、ペロブス
カイト型に結晶化され得る中間層を形成する工程を更に
有することを特徴とする半導体装置の製造方法により達
成される。第１の電極と強誘電体膜との間や、強誘電体
膜と第２の電極との間に、ペロブスカイト型の結晶構造
を有する中間層を形成するので、強誘電体キャパシタの
下部電極や上部電極の材料として卑金属を用いる場合で
あっても、強誘電性を示す結晶構造を有する強誘電体膜
を形成することができる。強誘電体キャパシタの下部電
極や上部電極の材料として卑金属を用いることができる
ので、低コストで半導体装置を製造することができる。
また、強誘電体キャパシタの下部電極や上部電極の材料
として、従来用いることが困難であった材料を用いるこ
とができるので、製造工程の簡略化や更なる電気的特性
の改善等を図ることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】［第１実施形態］本発明の第１実
施形態による半導体装置及びその製造方法を図１乃至図
５を用いて説明する。図１は、本実施形態による半導体
装置を示す断面図である。図１（ａ）は、本実施形態に
よる半導体装置の構成を示す断面図である。図１（ｂ）
は、本実施形態による半導体装置のキャパシタの構造を
示す断面図である。図２乃至図５は、本実施形態による
半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
施形態による半導体装置及びその製造方法を図１乃至図
５を用いて説明する。図１は、本実施形態による半導体
装置を示す断面図である。図１（ａ）は、本実施形態に
よる半導体装置の構成を示す断面図である。図１（ｂ）
は、本実施形態による半導体装置のキャパシタの構造を
示す断面図である。図２乃至図５は、本実施形態による
半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１８】（半導体装置）まず、本実施形態による半
導体装置を図１を用いて説明する。
導体装置を図１を用いて説明する。
【００１９】図１に示すように、シリコン基板１０上に
は素子領域１２を画定する素子分離膜１４が形成されて
いる。素子分離膜１４により画定された素子領域１２に
は、側面にサイドウォール絶縁膜１６が形成されたゲー
ト電極１８と、ソース／ドレイン拡散層２０とを有する
トランジスタが形成されている。
は素子領域１２を画定する素子分離膜１４が形成されて
いる。素子分離膜１４により画定された素子領域１２に
は、側面にサイドウォール絶縁膜１６が形成されたゲー
ト電極１８と、ソース／ドレイン拡散層２０とを有する
トランジスタが形成されている。
【００２０】更に全面には、膜厚６００ｎｍのシリコン
酸化膜より成る層間絶縁膜２２が形成されている。層間
絶縁膜２２には、ソース／ドレイン拡散層２０に達する
コンタクトホール２３が形成されている。コンタクトホ
ール２３内には、導体プラグ２４ａ、２４ｂが形成され
ている。
酸化膜より成る層間絶縁膜２２が形成されている。層間
絶縁膜２２には、ソース／ドレイン拡散層２０に達する
コンタクトホール２３が形成されている。コンタクトホ
ール２３内には、導体プラグ２４ａ、２４ｂが形成され
ている。
【００２１】層間絶縁膜２２上には、膜厚１００ｎｍの
シリコン酸化窒化膜より成るストッパ膜２６が形成され
ている。ストッパ膜２６上には、膜厚２５０ｎｍのシリ
コン酸化膜２８が形成されている。
シリコン酸化窒化膜より成るストッパ膜２６が形成され
ている。ストッパ膜２６上には、膜厚２５０ｎｍのシリ
コン酸化膜２８が形成されている。
【００２２】シリコン酸化膜２８上には、膜厚２００ｎ
ｍのＴｉＮより成る密着層３０が形成されている。密着
層３０上には、膜厚１００ｎｍのＮｉより成る下部電極
３２が形成されている。
ｍのＴｉＮより成る密着層３０が形成されている。密着
層３０上には、膜厚１００ｎｍのＮｉより成る下部電極
３２が形成されている。
【００２３】下部電極３２上には、膜厚２０ｎｍのＢＴ
Ｏ（ＢａＴｉＯ3）より成る中間層３４が形成されてい
る。ＢＴＯは、ペロブスカイト型の結晶構造を有する誘
電体である。
Ｏ（ＢａＴｉＯ3）より成る中間層３４が形成されてい
る。ＢＴＯは、ペロブスカイト型の結晶構造を有する誘
電体である。
【００２４】中間層３４上には、膜厚２００ｎｍのＰＺ
Ｔ（ＰｂＺｒXＴｉ1-XＯ3）より成る強誘電体膜３６が
形成されている。ＰＺＴは、Ｐｂを含むペロブスカイト
型の結晶構造を有する酸化物強誘電体、即ち、鉛系酸化
物強誘電体である。
Ｔ（ＰｂＺｒXＴｉ1-XＯ3）より成る強誘電体膜３６が
形成されている。ＰＺＴは、Ｐｂを含むペロブスカイト
型の結晶構造を有する酸化物強誘電体、即ち、鉛系酸化
物強誘電体である。
【００２５】強誘電体膜３６上には、膜厚２０ｎｍのＢ
ＴＯより成る中間層３８が形成されている。中間層３８
上には、膜厚８０ｎｍのＮｉより成る上部電極４０が形
成されている。
ＴＯより成る中間層３８が形成されている。中間層３８
上には、膜厚８０ｎｍのＮｉより成る上部電極４０が形
成されている。
【００２６】これら下部電極３２、中間層３４、強誘電
体膜３６、中間層３８、及び上部電極４０により、メモ
リ用のキャパシタ４２が構成されている。
体膜３６、中間層３８、及び上部電極４０により、メモ
リ用のキャパシタ４２が構成されている。
【００２７】更に全面には、膜厚３００ｎｍのシリコン
酸化膜４４が形成されている。シリコン酸化膜４４に
は、上部電極４０に達するコンタクトホール４６と、導
体プラグ２４ａに達するコンタクトホール４８とが形成
されている。
酸化膜４４が形成されている。シリコン酸化膜４４に
は、上部電極４０に達するコンタクトホール４６と、導
体プラグ２４ａに達するコンタクトホール４８とが形成
されている。
【００２８】シリコン酸化膜４４上には、コンタクトホ
ール４６、４８を介して上部電極４０と導体プラグ２４
ａとを接続する配線５０が形成されている。
ール４６、４８を介して上部電極４０と導体プラグ２４
ａとを接続する配線５０が形成されている。
【００２９】更に全面には、膜厚３００ｎｍのシリコン
酸化膜より成る層間絶縁膜５２が形成されている。層間
絶縁膜５２、シリコン酸化膜４４、２８、及びストッパ
膜２６には、導体プラグ２４ｂに達するコンタクトホー
ル５４が形成されている。
酸化膜より成る層間絶縁膜５２が形成されている。層間
絶縁膜５２、シリコン酸化膜４４、２８、及びストッパ
膜２６には、導体プラグ２４ｂに達するコンタクトホー
ル５４が形成されている。
【００３０】層間絶縁膜５２上には、コンタクトホール
５４を介して導体プラグ２４ｂに接続されたビット線５
６が形成されている。こうして、本実施形態による半導
体装置が構成されている。
５４を介して導体プラグ２４ｂに接続されたビット線５
６が形成されている。こうして、本実施形態による半導
体装置が構成されている。
【００３１】本実施形態による半導体装置は、下部電極
３２と上部電極４０に卑金属であるＮｉが用いられてお
り、下部電極３２と強誘電体膜３６との間及び強誘電体
膜３６と上部電極４０との間に、それぞれＢＴＯより成
る中間層３４、３８が形成されていることに主な特徴が
ある。ここで、卑金属とは、貴金属に対する語であり、
一般的には、化学的に安定でなく、空気中で熱すると酸
化されやすく、イオン化傾向の大きい金属のことをい
う。
３２と上部電極４０に卑金属であるＮｉが用いられてお
り、下部電極３２と強誘電体膜３６との間及び強誘電体
膜３６と上部電極４０との間に、それぞれＢＴＯより成
る中間層３４、３８が形成されていることに主な特徴が
ある。ここで、卑金属とは、貴金属に対する語であり、
一般的には、化学的に安定でなく、空気中で熱すると酸
化されやすく、イオン化傾向の大きい金属のことをい
う。
【００３２】ＰｔやＩｒ等は（１１１）に自己配向しや
すい材料であるため、かかる材料を用いて下部電極や上
部電極を構成した場合には、下部電極や上部電極の表面
の結晶方位が揃いやすい。このため、ＰｔやＩｒ等を下
部電極や上部電極の材料として用いた場合には、強誘電
体膜の結晶方位が揃いやすくなり、良好な強誘電性を示
すペロブスカイト型の結晶構造を有する強誘電体膜を形
成することが可能となる。また、ＰｔやＩｒ等は、高温
での熱処理によっても酸化されにくいという特質を有し
ている。従って、従来は、図１３に示すように、キャパ
シタの下部電極１３２や上部電極１４０の材料として、
ＰｔやＩｒ等が用いられていた。
すい材料であるため、かかる材料を用いて下部電極や上
部電極を構成した場合には、下部電極や上部電極の表面
の結晶方位が揃いやすい。このため、ＰｔやＩｒ等を下
部電極や上部電極の材料として用いた場合には、強誘電
体膜の結晶方位が揃いやすくなり、良好な強誘電性を示
すペロブスカイト型の結晶構造を有する強誘電体膜を形
成することが可能となる。また、ＰｔやＩｒ等は、高温
での熱処理によっても酸化されにくいという特質を有し
ている。従って、従来は、図１３に示すように、キャパ
シタの下部電極１３２や上部電極１４０の材料として、
ＰｔやＩｒ等が用いられていた。
【００３３】これに対し、Ｎｉ等の卑金属は、自己配向
しにくい材料であるため、かかる材料を用いて下部電極
や上部電極を構成した場合には、下部電極や上部電極の
表面の結晶方位が揃いにくい。このため、Ｎｉ等の卑金
属を下部電極や上部電極の材料として用いた場合には、
強誘電体膜の結晶方位が揃いにくく、良好なペロブスカ
イト型の結晶構造を有する強誘電体膜を形成することは
困難であった。
しにくい材料であるため、かかる材料を用いて下部電極
や上部電極を構成した場合には、下部電極や上部電極の
表面の結晶方位が揃いにくい。このため、Ｎｉ等の卑金
属を下部電極や上部電極の材料として用いた場合には、
強誘電体膜の結晶方位が揃いにくく、良好なペロブスカ
イト型の結晶構造を有する強誘電体膜を形成することは
困難であった。
【００３４】また、ＰＺＴ膜中のＰｂやＯは、Ｎｉ等の
卑金属中に拡散しやすい。このため、下部電極や上部電
極の材料としてＮｉ等の卑金属を用いた場合には、ＰＺ
Ｔ膜を結晶化する際の熱処理等により、ＰＺＴ膜中のＰ
ｂやＯが下部電極中や上部電極中に拡散し、ＰＺＴ膜中
でＰｂやＯの欠損が生じてしまう。ＰＺＴ膜中でＰｂや
Ｏの欠損が生じると、ＰＺＴ膜をペロブスカイト型の構
造に結晶化することが困難となり、良好な強誘電性を得
ることができなくなる。このため、かかる点からも、強
誘電体キャパシタの下部電極や上部電極の材料にＮｉ等
の卑金属を用いることは困難であった。
卑金属中に拡散しやすい。このため、下部電極や上部電
極の材料としてＮｉ等の卑金属を用いた場合には、ＰＺ
Ｔ膜を結晶化する際の熱処理等により、ＰＺＴ膜中のＰ
ｂやＯが下部電極中や上部電極中に拡散し、ＰＺＴ膜中
でＰｂやＯの欠損が生じてしまう。ＰＺＴ膜中でＰｂや
Ｏの欠損が生じると、ＰＺＴ膜をペロブスカイト型の構
造に結晶化することが困難となり、良好な強誘電性を得
ることができなくなる。このため、かかる点からも、強
誘電体キャパシタの下部電極や上部電極の材料にＮｉ等
の卑金属を用いることは困難であった。
【００３５】また、下部電極や上部電極の材料としてＮ
ｉ等の卑金属を用いた場合には、ＰＺＴ膜中のＯにより
下部電極や上部電極が酸化されてしまう。このため、か
かる点からも、強誘電体キャパシタの下部電極や上部電
極にＮｉ等の卑金属を用いることは困難であった。
ｉ等の卑金属を用いた場合には、ＰＺＴ膜中のＯにより
下部電極や上部電極が酸化されてしまう。このため、か
かる点からも、強誘電体キャパシタの下部電極や上部電
極にＮｉ等の卑金属を用いることは困難であった。
【００３６】このように、従来は、強誘電体キャパシタ
の下部電極や上部電極の材料として、高価な貴金属であ
るＰｔやＩｒ等を用いざるをえなかったため、半導体装
置の低コスト化における阻害要因となっていた。また、
強誘電体キャパシタの下部電極や上部電極の材料として
用いることができる材料がＰｔやＩｒ等に狭く限定され
ていたため、製造工程の簡略化や更なる電気的特性の改
善等において阻害要因となっていた。
の下部電極や上部電極の材料として、高価な貴金属であ
るＰｔやＩｒ等を用いざるをえなかったため、半導体装
置の低コスト化における阻害要因となっていた。また、
強誘電体キャパシタの下部電極や上部電極の材料として
用いることができる材料がＰｔやＩｒ等に狭く限定され
ていたため、製造工程の簡略化や更なる電気的特性の改
善等において阻害要因となっていた。
【００３７】そこで、本実施形態では、下部電極３２と
強誘電体膜３６との間及び強誘電体膜３６と上部電極４
０との間に、それぞれ、以下のような特質を有するＢＴ
Ｏより成る中間層３４、３８を形成することにより、か
かる問題を解決しようとしている。
強誘電体膜３６との間及び強誘電体膜３６と上部電極４
０との間に、それぞれ、以下のような特質を有するＢＴ
Ｏより成る中間層３４、３８を形成することにより、か
かる問題を解決しようとしている。
【００３８】ＢＴＯ膜は、キューリ温度が十分に高くな
いため、ＢＴＯ膜のみを強誘電体膜として用いて温度特
性の良好な強誘電体キャパシタを構成することは困難で
ある。一方、ＢＴＯ膜は、Ｎｉ等の卑金属より成る下部
電極上に直接形成した場合であっても、不活性雰囲気中
で熱処理を行うと、ペロブスカイト型の結晶を構成し得
るという特質を有している。
いため、ＢＴＯ膜のみを強誘電体膜として用いて温度特
性の良好な強誘電体キャパシタを構成することは困難で
ある。一方、ＢＴＯ膜は、Ｎｉ等の卑金属より成る下部
電極上に直接形成した場合であっても、不活性雰囲気中
で熱処理を行うと、ペロブスカイト型の結晶を構成し得
るという特質を有している。
【００３９】また、ＢＴＯ膜は、ＰＺＴ膜中のＰｂやＯ
が、Ｎｉ等の卑金属より成る下部電極中や上部電極中に
拡散するのを抑制し得るという特質をも有している。こ
のため、ＢＴＯより成る中間層を、下部電極とＰＺＴ膜
との間及びＰＺＴ膜と上部電極との間にそれぞれ形成す
れば、ＰＺＴ膜中のＰｂやＯが下部電極中や上部電極中
に拡散して、ＰＺＴ膜が強誘電性を示さなくなってしま
うのを防止することができるとともに、下部電極や上部
電極が酸化されてしまうことをも防止することができ
る。
が、Ｎｉ等の卑金属より成る下部電極中や上部電極中に
拡散するのを抑制し得るという特質をも有している。こ
のため、ＢＴＯより成る中間層を、下部電極とＰＺＴ膜
との間及びＰＺＴ膜と上部電極との間にそれぞれ形成す
れば、ＰＺＴ膜中のＰｂやＯが下部電極中や上部電極中
に拡散して、ＰＺＴ膜が強誘電性を示さなくなってしま
うのを防止することができるとともに、下部電極や上部
電極が酸化されてしまうことをも防止することができ
る。
【００４０】このように、本実施形態によれば、下部電
極上と強誘電体膜との間及び強誘電体膜と上部電極との
間に、上記のような特質を有するＢＴＯより成る中間層
をそれぞれ形成しているので、下部電極や上部電極の材
料としてＮｉ等の卑金属を用いる場合であっても、強誘
電性を示すペロブスカイト型の結晶構造を有する強誘電
体膜を形成することができる。本実施形態によれば、強
誘電体キャパシタの下部電極や上部電極にＮｉ等の卑金
属を用いることができるので、半導体装置の低コスト化
を図ることができる。
極上と強誘電体膜との間及び強誘電体膜と上部電極との
間に、上記のような特質を有するＢＴＯより成る中間層
をそれぞれ形成しているので、下部電極や上部電極の材
料としてＮｉ等の卑金属を用いる場合であっても、強誘
電性を示すペロブスカイト型の結晶構造を有する強誘電
体膜を形成することができる。本実施形態によれば、強
誘電体キャパシタの下部電極や上部電極にＮｉ等の卑金
属を用いることができるので、半導体装置の低コスト化
を図ることができる。
【００４１】また、本実施形態によれば、従来用いるこ
とが困難であったＮｉ等の卑金属を、強誘電体キャパシ
タの下部電極や上部電極の材料として用いることができ
るので、製造工程の簡略化や更なる電気的特性の改善等
を図ることが可能となる。
とが困難であったＮｉ等の卑金属を、強誘電体キャパシ
タの下部電極や上部電極の材料として用いることができ
るので、製造工程の簡略化や更なる電気的特性の改善等
を図ることが可能となる。
【００４２】（半導体装置の製造方法）次に、本実施形
態による半導体装置の製造方法を図２乃至図５を用いて
説明する。
態による半導体装置の製造方法を図２乃至図５を用いて
説明する。
【００４３】まず、図２（ａ）に示すように、ＬＯＣＯ
Ｓ（LOCal Oxidation of Silicon）法により、シリコン
基板１０の表面に、素子分離膜１４を形成し、素子領域
１２を画定する。
Ｓ（LOCal Oxidation of Silicon）法により、シリコン
基板１０の表面に、素子分離膜１４を形成し、素子領域
１２を画定する。
【００４４】次に、素子領域１２に、側面にサイドウォ
ール絶縁膜１６が形成されたゲート電極１８と、ソース
／ドレイン拡散層２０とを有するトランジスタを形成す
る。
ール絶縁膜１６が形成されたゲート電極１８と、ソース
／ドレイン拡散層２０とを有するトランジスタを形成す
る。
【００４５】次に、図２（ｂ）に示すように、全面に、
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積）
法により、シリコン酸化膜より成る膜厚６００ｎｍの層
間絶縁膜２２を形成し、この後、ＣＭＰ（Chemical Mec
hanical Polishing、化学的機械的研磨）法により層間
絶縁膜２２の表面を平坦化する。
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積）
法により、シリコン酸化膜より成る膜厚６００ｎｍの層
間絶縁膜２２を形成し、この後、ＣＭＰ（Chemical Mec
hanical Polishing、化学的機械的研磨）法により層間
絶縁膜２２の表面を平坦化する。
【００４６】次に、フォトリソグラフィ技術により、層
間絶縁膜２２に、ソース／ドレイン拡散層２０に達する
コンタクトホール２３を形成する。
間絶縁膜２２に、ソース／ドレイン拡散層２０に達する
コンタクトホール２３を形成する。
【００４７】次に、全面に、スパッタ法により、膜厚２
０ｎｍのＴｉ膜と膜厚５０ｎｍのＴｉＮ膜とを順次形成
することにより、Ｔｉ膜とＴｉＮ膜とより成る密着層
（図示せず）を形成する。次に、全面に、ＣＶＤ法によ
り、厚さ６００ｎｍのタングステン層（図示せず）を形
成する。これにより、層間絶縁膜２２上及びコンタクト
ホール２３内に、密着層とタングステン層とが形成され
る。
０ｎｍのＴｉ膜と膜厚５０ｎｍのＴｉＮ膜とを順次形成
することにより、Ｔｉ膜とＴｉＮ膜とより成る密着層
（図示せず）を形成する。次に、全面に、ＣＶＤ法によ
り、厚さ６００ｎｍのタングステン層（図示せず）を形
成する。これにより、層間絶縁膜２２上及びコンタクト
ホール２３内に、密着層とタングステン層とが形成され
る。
【００４８】次に、ＣＭＰ法により、層間絶縁膜２２の
表面が露出するまで、タングステン層と密着層とを研磨
し、これにより、コンタクトホール２３内に埋め込まれ
た密着層とタングステン層とより成る導電プラグ２４
ａ、２４ｂを形成する。
表面が露出するまで、タングステン層と密着層とを研磨
し、これにより、コンタクトホール２３内に埋め込まれ
た密着層とタングステン層とより成る導電プラグ２４
ａ、２４ｂを形成する。
【００４９】次に、図２（ｃ）に示すように、全面に、
ＣＶＤ法により、膜厚１００ｎｍのシリコン酸化窒化膜
より成るストッパ膜２６を形成する。
ＣＶＤ法により、膜厚１００ｎｍのシリコン酸化窒化膜
より成るストッパ膜２６を形成する。
【００５０】次に、全面に、膜厚２５０ｎｍのシリコン
酸化膜２８を形成する。
酸化膜２８を形成する。
【００５１】次に、図３（ａ）に示すように、全面に、
スパッタ法により、膜厚２００ｎｍのＴｉＮより成る密
着層３０を形成する。
スパッタ法により、膜厚２００ｎｍのＴｉＮより成る密
着層３０を形成する。
【００５２】次に、全面に、アルゴンイオンビームを用
いたスパッタ法により、不活性雰囲気中で、下部電極３
２を形成するための膜厚１００ｎｍのＮｉ膜３１を形成
する。
いたスパッタ法により、不活性雰囲気中で、下部電極３
２を形成するための膜厚１００ｎｍのＮｉ膜３１を形成
する。
【００５３】次に、全面に、アルゴンイオンビームを用
いたスパッタ法により、不活性雰囲気中で、中間層３４
を形成するための膜厚２０ｎｍのＢＴＯ（ＢａＴｉ
Ｏ3）膜３３を形成する。成膜条件は、例えば、Ａｒガ
ス流量を１０ｓｃｃｍ、真空度を３Ｐａ、印加電力を
１．５Ｗ、スパッタ時間を２０秒、成膜温度を２０〜２
００℃とすることができる。不活性雰囲気中でＢＴＯ膜
３３を成膜するのは、Ｎｉより成る下部電極が酸化され
るのを防止するとともに、所望の組成のＢＴＯ膜を形成
するためである。スパッタ法によれば、ターゲットの経
時的な安定性が高いため、安定した組成でＢＴＯ膜３３
を形成することができる。
いたスパッタ法により、不活性雰囲気中で、中間層３４
を形成するための膜厚２０ｎｍのＢＴＯ（ＢａＴｉ
Ｏ3）膜３３を形成する。成膜条件は、例えば、Ａｒガ
ス流量を１０ｓｃｃｍ、真空度を３Ｐａ、印加電力を
１．５Ｗ、スパッタ時間を２０秒、成膜温度を２０〜２
００℃とすることができる。不活性雰囲気中でＢＴＯ膜
３３を成膜するのは、Ｎｉより成る下部電極が酸化され
るのを防止するとともに、所望の組成のＢＴＯ膜を形成
するためである。スパッタ法によれば、ターゲットの経
時的な安定性が高いため、安定した組成でＢＴＯ膜３３
を形成することができる。
【００５４】なお、ＢＴＯ膜３３は、ゾル・ゲル（sol-
gel）法によっても形成することができる。ゾル・ゲル
法とは、有機金属溶液を原料とした湿式の成膜法であ
る。ゾル・ゲル法を用いれば、原料の混合比を適宜変更
することにより、ＢＴＯ膜の組成を簡便に微調整するこ
とができる。
gel）法によっても形成することができる。ゾル・ゲル
法とは、有機金属溶液を原料とした湿式の成膜法であ
る。ゾル・ゲル法を用いれば、原料の混合比を適宜変更
することにより、ＢＴＯ膜の組成を簡便に微調整するこ
とができる。
【００５５】次に、図３（ｂ）に示すように、全面に、
アルゴンイオンビームを用いたスパッタ法により、強誘
電体膜３６を形成するための膜厚２００ｎｍのＰＺＴ
（ＰｂＺｒXＴｉ1-XＯ3）膜３５を形成する。成膜条件
は、例えば、Ａｒガス流量を１０ｓｃｃｍ、真空度を３
Ｐａ、印加電力を２ｋＷ、スパッタ時間を５分、成膜温
度を２０〜２００℃とすることができる。不活性雰囲気
中でＰＺＴ膜３５を成膜するのは、ＢＴＯ膜の組成が変
化してしまうのを回避するとともに、所望の組成のＰＺ
Ｔ膜を形成するためである。
アルゴンイオンビームを用いたスパッタ法により、強誘
電体膜３６を形成するための膜厚２００ｎｍのＰＺＴ
（ＰｂＺｒXＴｉ1-XＯ3）膜３５を形成する。成膜条件
は、例えば、Ａｒガス流量を１０ｓｃｃｍ、真空度を３
Ｐａ、印加電力を２ｋＷ、スパッタ時間を５分、成膜温
度を２０〜２００℃とすることができる。不活性雰囲気
中でＰＺＴ膜３５を成膜するのは、ＢＴＯ膜の組成が変
化してしまうのを回避するとともに、所望の組成のＰＺ
Ｔ膜を形成するためである。
【００５６】なお、ここでは、ペロブスカイト構造に結
晶化されていないＢＴＯ膜３３上に、ＰＺＴ膜３５を形
成するが、特段の問題はない。後述する熱処理により、
ＢＴＯ膜３３とＰＺＴ膜３５等とを、一括してペロブス
カイト構造に結晶化することが可能だからである。
晶化されていないＢＴＯ膜３３上に、ＰＺＴ膜３５を形
成するが、特段の問題はない。後述する熱処理により、
ＢＴＯ膜３３とＰＺＴ膜３５等とを、一括してペロブス
カイト構造に結晶化することが可能だからである。
【００５７】次に、全面に、アルゴンイオンビームを用
いたスパッタ法により、不活性雰囲気中で、中間層３８
を形成するための膜厚２０ｎｍのＢＴＯ膜３７を形成す
る。ＢＴＯ膜３７は、例えば、ＢＴＯ膜３３を形成する
際の条件と同様の条件で成膜することができる。なお、
ＢＴＯ膜３７は、ＢＴＯ膜３３と同様に、ゾル・ゲル法
によっても形成することができる。
いたスパッタ法により、不活性雰囲気中で、中間層３８
を形成するための膜厚２０ｎｍのＢＴＯ膜３７を形成す
る。ＢＴＯ膜３７は、例えば、ＢＴＯ膜３３を形成する
際の条件と同様の条件で成膜することができる。なお、
ＢＴＯ膜３７は、ＢＴＯ膜３３と同様に、ゾル・ゲル法
によっても形成することができる。
【００５８】次に、全面に、アルゴンイオンビームを用
いたスパッタ法により、不活性雰囲気中で、上部電極４
０を形成するための膜厚８０ｎｍのＮｉ膜３９を形成す
る。
いたスパッタ法により、不活性雰囲気中で、上部電極４
０を形成するための膜厚８０ｎｍのＮｉ膜３９を形成す
る。
【００５９】次に、不活性雰囲気中で、６００℃、１０
分間の熱処理を３回繰り返す。不活性雰囲気としては、
例えばＡｒガスを用いることができる。これにより、Ｂ
ＴＯ膜３３、ＰＺＴ膜３５、及びＢＴＯ膜３７が、ペロ
ブスカイト型の構造に結晶化される。なお、不活性雰囲
気中で熱処理を行うのは、ＢＴＯ膜３３、ＰＺＴ膜３
５、及びＢＴＯ膜３７等の組成が変化するのを回避し、
良質なペロブスカイト型の構造に結晶化するためであ
る。
分間の熱処理を３回繰り返す。不活性雰囲気としては、
例えばＡｒガスを用いることができる。これにより、Ｂ
ＴＯ膜３３、ＰＺＴ膜３５、及びＢＴＯ膜３７が、ペロ
ブスカイト型の構造に結晶化される。なお、不活性雰囲
気中で熱処理を行うのは、ＢＴＯ膜３３、ＰＺＴ膜３
５、及びＢＴＯ膜３７等の組成が変化するのを回避し、
良質なペロブスカイト型の構造に結晶化するためであ
る。
【００６０】次に、図４（ａ）に示すように、フォトリ
ソグラフィ技術により、Ｎｉ膜３９、ＢＴＯ膜３７、Ｐ
ＺＴ膜３５、ＢＴＯ膜３３、Ｎｉ膜３１、及び密着層３
０を、例えばドライエッチングによりパターニングす
る。これにより、Ｎｉ膜３１より成る下部電極３２と、
ＢＴＯ膜３３より成る中間層３４と、ＰＺＴ膜３５より
成る強誘電体膜３６と、ＢＴＯ膜３７より成る中間層３
８と、Ｎｉ膜３９より成る上部電極４０とより、キャパ
シタ４２が形成される。
ソグラフィ技術により、Ｎｉ膜３９、ＢＴＯ膜３７、Ｐ
ＺＴ膜３５、ＢＴＯ膜３３、Ｎｉ膜３１、及び密着層３
０を、例えばドライエッチングによりパターニングす
る。これにより、Ｎｉ膜３１より成る下部電極３２と、
ＢＴＯ膜３３より成る中間層３４と、ＰＺＴ膜３５より
成る強誘電体膜３６と、ＢＴＯ膜３７より成る中間層３
８と、Ｎｉ膜３９より成る上部電極４０とより、キャパ
シタ４２が形成される。
【００６１】次に、図４（ｂ）に示すように、全面に、
膜厚３００ｎｍのシリコン酸化膜４４を形成する。
膜厚３００ｎｍのシリコン酸化膜４４を形成する。
【００６２】次に、フォトリソグラフィ技術により、シ
リコン酸化膜４４に、上部電極４０に達するコンタクト
ホール４６を形成し、また、シリコン酸化膜４４、２
８、及びストッパ膜２６に、導体プラグ２４ａに達する
コンタクトホール４８を形成する。
リコン酸化膜４４に、上部電極４０に達するコンタクト
ホール４６を形成し、また、シリコン酸化膜４４、２
８、及びストッパ膜２６に、導体プラグ２４ａに達する
コンタクトホール４８を形成する。
【００６３】次に、全面に、ＴｉＮ膜を形成する。この
後、フォトリソグラフィ技術を用いてＴｉＮ膜をパター
ニングすることにより、コンタクトホール４６、４８を
介して上部電極４０と導体プラグ２４ａとを接続する配
線５０を形成する。
後、フォトリソグラフィ技術を用いてＴｉＮ膜をパター
ニングすることにより、コンタクトホール４６、４８を
介して上部電極４０と導体プラグ２４ａとを接続する配
線５０を形成する。
【００６４】次に、図５に示すように、全面に、膜厚３
００ｎｍのシリコン酸化膜より成る層間絶縁膜５２を形
成する。
００ｎｍのシリコン酸化膜より成る層間絶縁膜５２を形
成する。
【００６５】次に、フォトリソグラフィ技術により、層
間絶縁膜５２、シリコン酸化膜４４、２８、及びストッ
パ膜２６に、導体プラグ２４ｂの上面に達するコンタク
トホール５４を形成する。
間絶縁膜５２、シリコン酸化膜４４、２８、及びストッ
パ膜２６に、導体プラグ２４ｂの上面に達するコンタク
トホール５４を形成する。
【００６６】次に、全面に、膜厚６００ｎｍのＡｌ膜を
形成する。この後、フォトリソグラフィ技術を用いてＡ
ｌ膜をパターニングすることにより、コンタクトホール
５４を介して導体プラグ２４ｂに接続されるビット線５
６を形成する。
形成する。この後、フォトリソグラフィ技術を用いてＡ
ｌ膜をパターニングすることにより、コンタクトホール
５４を介して導体プラグ２４ｂに接続されるビット線５
６を形成する。
【００６７】こうして本実施形態による半導体装置が製
造される。
造される。
【００６８】（半導体装置の製造方法の変形例）次に、
本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例につい
て図２乃至図４を用いて説明する。
本実施形態による半導体装置の製造方法の変形例につい
て図２乃至図４を用いて説明する。
【００６９】本変形例による半導体装置の製造方法は、
ＢＴＯ膜３３を形成した段階で、ＢＴＯ膜３３をペロブ
スカイト構造に結晶化する熱処理を行い、更に、ＰＺＴ
膜３５、ＢＴＯ膜３７及びＮｉ膜３９を形成した後で、
ＰＺＴ膜３５及びＢＴＯ膜３７をペロブスカイト構造に
結晶化する熱処理を行うことに主な特徴がある。
ＢＴＯ膜３３を形成した段階で、ＢＴＯ膜３３をペロブ
スカイト構造に結晶化する熱処理を行い、更に、ＰＺＴ
膜３５、ＢＴＯ膜３７及びＮｉ膜３９を形成した後で、
ＰＺＴ膜３５及びＢＴＯ膜３７をペロブスカイト構造に
結晶化する熱処理を行うことに主な特徴がある。
【００７０】まず、ＢＴＯ膜３３を形成する工程まで
は、図２（ａ）乃至図３（ａ）を用いて上述した半導体
装置の製造方法と同様であるので説明を省略する。
は、図２（ａ）乃至図３（ａ）を用いて上述した半導体
装置の製造方法と同様であるので説明を省略する。
【００７１】次に、不活性雰囲気中で、６００℃、１０
分間の熱処理を３回繰り返し行う。不活性雰囲気として
は、例えばＡｒガスを用いることができる（図３（ａ）
参照）。
分間の熱処理を３回繰り返し行う。不活性雰囲気として
は、例えばＡｒガスを用いることができる（図３（ａ）
参照）。
【００７２】この後、図３（ｂ）を用いて上述した半導
体装置の製造方法と同様にして、ＰＺＴ膜３５、ＢＴＯ
膜３７、及びＮｉ膜３９を順次形成する。
体装置の製造方法と同様にして、ＰＺＴ膜３５、ＢＴＯ
膜３７、及びＮｉ膜３９を順次形成する。
【００７３】次に、不活性雰囲気中で、６００℃、５分
間の熱処理を３回繰り返し行う。不活性雰囲気として
は、例えばＡｒガスを用いることができる。
間の熱処理を３回繰り返し行う。不活性雰囲気として
は、例えばＡｒガスを用いることができる。
【００７４】この後の半導体装置の製造方法は、図４
（ａ）乃至図５を用いて上述した半導体装置の製造方法
と同様であるので説明を省略する。
（ａ）乃至図５を用いて上述した半導体装置の製造方法
と同様であるので説明を省略する。
【００７５】こうして、本変形例による半導体装置が製
造される（図５参照）。
造される（図５参照）。
【００７６】このように、ＢＴＯ膜３３を形成した段階
で、まずＢＴＯ膜３３をペロブスカイト構造に結晶化す
る熱処理を行い、更に、ＰＺＴ膜３５、ＢＴＯ膜３７及
びＮｉ膜３９を形成した後で、ＰＺＴ膜３５及びＢＴＯ
膜３７をペロブスカイト構造に結晶化する熱処理を行う
場合であっても、図１に示す半導体装置を製造すること
ができる。
で、まずＢＴＯ膜３３をペロブスカイト構造に結晶化す
る熱処理を行い、更に、ＰＺＴ膜３５、ＢＴＯ膜３７及
びＮｉ膜３９を形成した後で、ＰＺＴ膜３５及びＢＴＯ
膜３７をペロブスカイト構造に結晶化する熱処理を行う
場合であっても、図１に示す半導体装置を製造すること
ができる。
【００７７】（半導体装置の変形例（その１））次に、
本実施形態による半導体装置の変形例（その１）を図６
（ａ）を用いて説明する。図６（ａ）は、本変形例によ
る半導体装置を示す断面図である。なお、図６及び図７
では、キャパシタを除く構成要素については省略されて
いる。
本実施形態による半導体装置の変形例（その１）を図６
（ａ）を用いて説明する。図６（ａ）は、本変形例によ
る半導体装置を示す断面図である。なお、図６及び図７
では、キャパシタを除く構成要素については省略されて
いる。
【００７８】図６（ａ）に示すキャパシタ４２ａは、中
間層３４ａ、３８ａの材料として、ＢＳＴ（ＢａXＳｒ
1-XＴｉＯ3）が用いられていることに主な特徴がある。
間層３４ａ、３８ａの材料として、ＢＳＴ（ＢａXＳｒ
1-XＴｉＯ3）が用いられていることに主な特徴がある。
【００７９】ＢＳＴ膜は、ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ3）膜と
同様に、上述したような特質を有している。ＢＳＴ膜
は、キューリ温度が十分に高くないため、ＢＳＴ膜のみ
を用いて温度特性の良好な強誘電体キャパシタを構成す
ることは困難である。一方、ＢＳＴ膜は、Ｎｉ等の自己
配向性の弱い卑金属より成る下部電極上に直接形成した
場合であっても、熱処理により、ペロブスカイト構造に
結晶化し得るという特質を有している。また、ＢＳＴ膜
もＢＴＯ膜と同様に、ＰＺＴ膜中のＰｂやＯが、Ｎｉ等
の卑金属より成る下部電極中や上部電極中に拡散するの
を抑制し得るという特質をも有している。
同様に、上述したような特質を有している。ＢＳＴ膜
は、キューリ温度が十分に高くないため、ＢＳＴ膜のみ
を用いて温度特性の良好な強誘電体キャパシタを構成す
ることは困難である。一方、ＢＳＴ膜は、Ｎｉ等の自己
配向性の弱い卑金属より成る下部電極上に直接形成した
場合であっても、熱処理により、ペロブスカイト構造に
結晶化し得るという特質を有している。また、ＢＳＴ膜
もＢＴＯ膜と同様に、ＰＺＴ膜中のＰｂやＯが、Ｎｉ等
の卑金属より成る下部電極中や上部電極中に拡散するの
を抑制し得るという特質をも有している。
【００８０】従って、本変形例のように、ＢＳＴを中間
層の材料として用いた場合であっても、下部電極や上部
電極の材料として卑金属を用いた強誘電体キャパシタを
得ることができる。
層の材料として用いた場合であっても、下部電極や上部
電極の材料として卑金属を用いた強誘電体キャパシタを
得ることができる。
【００８１】（半導体装置の変形例（その２））次に、
本実施形態による半導体装置の変形例（その２）を図６
（ｂ）を用いて説明する。図６（ｂ）は、本変形例によ
る半導体装置を示す断面図である。
本実施形態による半導体装置の変形例（その２）を図６
（ｂ）を用いて説明する。図６（ｂ）は、本変形例によ
る半導体装置を示す断面図である。
【００８２】図６（ｂ）に示すキャパシタ４２ｂは、中
間層３４ｂ、３８ｂの材料として、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ
3）が用いられていることに主な特徴がある。
間層３４ｂ、３８ｂの材料として、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ
3）が用いられていることに主な特徴がある。
【００８３】ＳＴＯ膜も、ＢＴＯ膜と同様に上述した特
質を有している。
質を有している。
【００８４】従って、本変形例のように、ＳＴＯを中間
層の材料として用いた場合であっても、下部電極や上部
電極の材料として卑金属を用いた強誘電体キャパシタを
得ることができる。
層の材料として用いた場合であっても、下部電極や上部
電極の材料として卑金属を用いた強誘電体キャパシタを
得ることができる。
【００８５】（半導体装置の変形例（その３））次に、
本実施形態による半導体装置の変形例（その３）を図６
（ｃ）を用いて説明する。図６（ｃ）は、本変形例によ
る半導体装置を示す断面図である。
本実施形態による半導体装置の変形例（その３）を図６
（ｃ）を用いて説明する。図６（ｃ）は、本変形例によ
る半導体装置を示す断面図である。
【００８６】図６（ｃ）に示すキャパシタ４２ｃは、中
間層３４ｃ、３８ｃの材料として、ＣａＴｉＯ3膜が用
いられていることに主な特徴がある。
間層３４ｃ、３８ｃの材料として、ＣａＴｉＯ3膜が用
いられていることに主な特徴がある。
【００８７】ＣａＴｉＯ3膜も、ＢＴＯ膜と同様に上述
した特質を有している。
した特質を有している。
【００８８】従って、本変形例のように、ＣａＴｉＯ3
を中間層の材料として用いた場合であっても、下部電極
や上部電極の材料として卑金属を用いた強誘電体キャパ
シタを得ることができる。
を中間層の材料として用いた場合であっても、下部電極
や上部電極の材料として卑金属を用いた強誘電体キャパ
シタを得ることができる。
【００８９】（半導体装置の変形例（その４））次に、
本実施形態による半導体装置の変形例（その４）を図７
（ａ）を用いて説明する。図７（ａ）は、本変形例によ
る半導体装置を示す断面図である。
本実施形態による半導体装置の変形例（その４）を図７
（ａ）を用いて説明する。図７（ａ）は、本変形例によ
る半導体装置を示す断面図である。
【００９０】図７（ａ）に示すキャパシタ４２ｄは、強
誘電体膜の材料として、ＰＺＴにＬａが添加されたＰＬ
ＺＴ（（Ｐｂ1-YＬａY）（Ｚｒ1-XＴｉX）Ｏ3）が用い
られていることに主な特徴がある。
誘電体膜の材料として、ＰＺＴにＬａが添加されたＰＬ
ＺＴ（（Ｐｂ1-YＬａY）（Ｚｒ1-XＴｉX）Ｏ3）が用い
られていることに主な特徴がある。
【００９１】ＰＬＺＴ膜も、ＰＺＴ膜と同様、強誘電性
を示すペロブスカイト型の結晶構造を有する鉛系酸化物
強誘電体膜である。
を示すペロブスカイト型の結晶構造を有する鉛系酸化物
強誘電体膜である。
【００９２】本変形例で強誘電体膜の材料としてＰＬＺ
Ｔが用いられているのは、水素雰囲気中での熱処理を行
った際に、強誘電体膜中から酸素が抜けてしまうのを抑
制するためである。
Ｔが用いられているのは、水素雰囲気中での熱処理を行
った際に、強誘電体膜中から酸素が抜けてしまうのを抑
制するためである。
【００９３】一般の半導体装置の製造プロセスでは、水
素雰囲気中で熱処理が行われる場合がある。このため、
強誘電体膜としてＰＺＴ膜を用いた場合には、ＰＺＴ膜
中の酸素が水素と結合しやすいため、水素雰囲気中での
熱処理によりＰＺＴ膜中から酸素が抜けてしまい、ＰＺ
Ｔ膜において酸素の欠損が生じる場合がある。ＰＺＴ膜
において酸素の欠損が生じると、良質なペロブスカイト
型の結晶構造が得られなくなり、良好な強誘電性を示す
キャパシタが得られなくなる。
素雰囲気中で熱処理が行われる場合がある。このため、
強誘電体膜としてＰＺＴ膜を用いた場合には、ＰＺＴ膜
中の酸素が水素と結合しやすいため、水素雰囲気中での
熱処理によりＰＺＴ膜中から酸素が抜けてしまい、ＰＺ
Ｔ膜において酸素の欠損が生じる場合がある。ＰＺＴ膜
において酸素の欠損が生じると、良質なペロブスカイト
型の結晶構造が得られなくなり、良好な強誘電性を示す
キャパシタが得られなくなる。
【００９４】本変形例のように強誘電体膜の材料として
ＰＬＺＴを用いた場合には、添加されたＬａにより、Ｐ
ＬＺＴ膜中から酸素が抜けてしまうのを抑制することが
できる。従って、本変形例によれば、水素雰囲気中で熱
処理が行われた場合であっても、良質なペロブスカイト
型の結晶構造を維持することができ、良好な強誘電性を
示すキャパシタを得ることが可能となる。
ＰＬＺＴを用いた場合には、添加されたＬａにより、Ｐ
ＬＺＴ膜中から酸素が抜けてしまうのを抑制することが
できる。従って、本変形例によれば、水素雰囲気中で熱
処理が行われた場合であっても、良質なペロブスカイト
型の結晶構造を維持することができ、良好な強誘電性を
示すキャパシタを得ることが可能となる。
【００９５】ＰＬＺＴ膜の組成比は、例えばＸを０．
６、Ｙを０．０１とすることができる。なお、ＰＬＺＴ
膜の組成比は、これに限定されるものではなく、所望の
特性を有する強誘電体キャパシタが得られるよう適宜設
定することができる。
６、Ｙを０．０１とすることができる。なお、ＰＬＺＴ
膜の組成比は、これに限定されるものではなく、所望の
特性を有する強誘電体キャパシタが得られるよう適宜設
定することができる。
【００９６】このように、本変形例では、強誘電体膜と
してＰＬＺＴ膜を用いているので、水素雰囲気中での熱
処理が行われた場合であっても、ＰＬＺＴ膜中から酸素
が抜けてしまうのを抑制することができる。従って、本
実施形態によれば、良好なペロブスカイト型の結晶構造
を確保することができ、電気的特性の良好な強誘電体キ
ャパシタを有する半導体装置を提供することができる。
してＰＬＺＴ膜を用いているので、水素雰囲気中での熱
処理が行われた場合であっても、ＰＬＺＴ膜中から酸素
が抜けてしまうのを抑制することができる。従って、本
実施形態によれば、良好なペロブスカイト型の結晶構造
を確保することができ、電気的特性の良好な強誘電体キ
ャパシタを有する半導体装置を提供することができる。
【００９７】（半導体装置の変形例（その５））次に、
本実施形態による半導体装置の変形例（その５）を図７
（ｂ）を用いて説明する。図７（ｂ）は、本変形例によ
る半導体装置を示す断面図である。
本実施形態による半導体装置の変形例（その５）を図７
（ｂ）を用いて説明する。図７（ｂ）は、本変形例によ
る半導体装置を示す断面図である。
【００９８】図７（ｂ）に示すキャパシタ４２ｅは、中
間層３４ａ、３８ａの材料としてＢＳＴが用いられてお
り、強誘電体膜３６ａの材料としてＰＬＺＴが用いられ
ていることに主な特徴がある。
間層３４ａ、３８ａの材料としてＢＳＴが用いられてお
り、強誘電体膜３６ａの材料としてＰＬＺＴが用いられ
ていることに主な特徴がある。
【００９９】このようにＢＳＴより成る中間層３４ａ、
３８ａとＰＬＺＴより成る強誘電体膜３６ａとを組み合
わせた場合であっても、下部電極３２や上部電極４０の
材料として卑金属を用いた強誘電体キャパシタを得るこ
とができる。
３８ａとＰＬＺＴより成る強誘電体膜３６ａとを組み合
わせた場合であっても、下部電極３２や上部電極４０の
材料として卑金属を用いた強誘電体キャパシタを得るこ
とができる。
【０１００】（半導体装置の変形例（その６））次に、
本実施形態による半導体装置の変形例（その６）を図７
（ｃ）を用いて説明する。図７（ｃ）は、本変形例によ
る半導体装置を示す断面図である。
本実施形態による半導体装置の変形例（その６）を図７
（ｃ）を用いて説明する。図７（ｃ）は、本変形例によ
る半導体装置を示す断面図である。
【０１０１】図７（ｃ）に示すキャパシタ４２ｆは、下
部電極３２ａ及び上部電極４０ａの材料としてＣｕが用
いられていることに主な特徴がある。
部電極３２ａ及び上部電極４０ａの材料としてＣｕが用
いられていることに主な特徴がある。
【０１０２】即ち、図１に示す半導体装置では、下部電
極３２及び上部電極４０の材料としてＮｉが用いられて
いたが、本変形例では、Ｃｕが用いられている。Ｃｕ
は、電気抵抗が小さく、しかも耐熱性が高いことから、
近時、半導体装置の配線材料等として注目を集めている
材料である。従って、本変形例によれば、配線等と一体
に上部電極や下部電極を形成することも可能となる。
極３２及び上部電極４０の材料としてＮｉが用いられて
いたが、本変形例では、Ｃｕが用いられている。Ｃｕ
は、電気抵抗が小さく、しかも耐熱性が高いことから、
近時、半導体装置の配線材料等として注目を集めている
材料である。従って、本変形例によれば、配線等と一体
に上部電極や下部電極を形成することも可能となる。
【０１０３】このように、中間層、強誘電体膜、下部電
極及び上部電極は、所望の特性を有する強誘電体キャパ
シタが得られるよう、材料や組成や組み合わせ等を適宜
設定することができる。
極及び上部電極は、所望の特性を有する強誘電体キャパ
シタが得られるよう、材料や組成や組み合わせ等を適宜
設定することができる。
【０１０４】［第２実施形態］本発明の第２実施形態に
よる半導体装置及びその製造方法を図８及び図９を用い
て説明する。図８は、本実施形態による半導体装置を示
す断面図である。図８（ａ）は、本実施形態による半導
体装置の構成を示す断面図である。図８（ｂ）は、本実
施形態による半導体装置のキャパシタの構造を示す断面
図である。図９は、本実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図である。図１乃至図７に示す第１
実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一の構
成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔
にする。
よる半導体装置及びその製造方法を図８及び図９を用い
て説明する。図８は、本実施形態による半導体装置を示
す断面図である。図８（ａ）は、本実施形態による半導
体装置の構成を示す断面図である。図８（ｂ）は、本実
施形態による半導体装置のキャパシタの構造を示す断面
図である。図９は、本実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図である。図１乃至図７に示す第１
実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一の構
成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔
にする。
【０１０５】（半導体装置）まず、本実施形態による半
導体装置について図８を用いて説明する。
導体装置について図８を用いて説明する。
【０１０６】本実施形態による半導体装置は、下部電極
の材料としてＮｉが用いられており、上部電極の材料と
してＰｔが用いられていることに主な特徴がある。
の材料としてＮｉが用いられており、上部電極の材料と
してＰｔが用いられていることに主な特徴がある。
【０１０７】図８に示すように、Ｎｉより成る下部電極
３２上には、ＢＴＯより成る中間層３４が形成されてい
る。中間層３４上には、ＰＺＴより成る強誘電体膜３６
が形成されている。
３２上には、ＢＴＯより成る中間層３４が形成されてい
る。中間層３４上には、ＰＺＴより成る強誘電体膜３６
が形成されている。
【０１０８】強誘電体膜３６上には、Ｐｔより成る上部
電極５８が直接形成されている。本実施形態では、上部
電極５８の材料としてＰｔが用いられているため、強誘
電体膜３６と上部電極５８との間に中間層を形成するこ
とを要しない。
電極５８が直接形成されている。本実施形態では、上部
電極５８の材料としてＰｔが用いられているため、強誘
電体膜３６と上部電極５８との間に中間層を形成するこ
とを要しない。
【０１０９】これら下部電極３２、中間層３４、強誘電
体膜３６、及び上部電極５８により、メモリ用のキャパ
シタ４２ｇが構成されている。
体膜３６、及び上部電極５８により、メモリ用のキャパ
シタ４２ｇが構成されている。
【０１１０】本実施形態によれば、少なくとも下部電極
３２に安価な卑金属であるＮｉが用いられているため、
下部電極及び上部電極の両方に高価な貴金属が用いられ
ている図１３に示す従来の半導体装置と比べて、低コス
トで半導体装置を提供することができる。
３２に安価な卑金属であるＮｉが用いられているため、
下部電極及び上部電極の両方に高価な貴金属が用いられ
ている図１３に示す従来の半導体装置と比べて、低コス
トで半導体装置を提供することができる。
【０１１１】（半導体装置の製造方法）次に、本実施形
態による半導体装置の製造方法について図９を用いて説
明する。
態による半導体装置の製造方法について図９を用いて説
明する。
【０１１２】まず、ＢＴＯ膜３３を形成する工程まで
は、図２（ａ）乃至図３（ａ）に示す第１実施形態によ
る半導体装置の製造方法と同様であるので説明を省略す
る。
は、図２（ａ）乃至図３（ａ）に示す第１実施形態によ
る半導体装置の製造方法と同様であるので説明を省略す
る。
【０１１３】次に、図９（ａ）に示すように、第１実施
形態と同様にして、強誘電体膜３６を形成するための膜
厚２００ｎｍのＰＺＴ膜３５を形成する。
形態と同様にして、強誘電体膜３６を形成するための膜
厚２００ｎｍのＰＺＴ膜３５を形成する。
【０１１４】次に、全面に、スパッタ法により、上部電
極５８を形成するための膜厚１００ｎｍのＰｔ膜５７を
形成する。
極５８を形成するための膜厚１００ｎｍのＰｔ膜５７を
形成する。
【０１１５】この後の半導体装置の製造方法は、図４
（ａ）乃至図５に示す第１実施形態による半導体装置の
製造方法と同様であるので、説明を省略する。
（ａ）乃至図５に示す第１実施形態による半導体装置の
製造方法と同様であるので、説明を省略する。
【０１１６】こうして本実施形態による半導体装置が製
造される（図９（ｂ）参照）。
造される（図９（ｂ）参照）。
【０１１７】このように、本実施形態によれば、少なく
とも下部電極には安価な卑金属が用いられているため、
下部電極及び上部電極の両方に高価な貴金属が用いられ
ている図１３に示す従来の半導体装置と比べて、低コス
トで半導体装置を提供することができる。
とも下部電極には安価な卑金属が用いられているため、
下部電極及び上部電極の両方に高価な貴金属が用いられ
ている図１３に示す従来の半導体装置と比べて、低コス
トで半導体装置を提供することができる。
【０１１８】［第３実施形態］本発明の第３実施形態に
よる半導体装置及びその製造方法を図１０及び図１１を
用いて説明する。図１０は、本実施形態による半導体装
置を示す断面図である。図１０（ａ）は、本実施形態に
よる半導体装置の構成を示す断面図である。図１０
（ｂ）は、本実施形態による半導体装置のキャパシタの
構造を示す断面図である。図１１は、本実施形態による
半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図１乃
至図９に示す第１又は第２実施形態による半導体装置及
びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付
して説明を省略または簡潔にする。
よる半導体装置及びその製造方法を図１０及び図１１を
用いて説明する。図１０は、本実施形態による半導体装
置を示す断面図である。図１０（ａ）は、本実施形態に
よる半導体装置の構成を示す断面図である。図１０
（ｂ）は、本実施形態による半導体装置のキャパシタの
構造を示す断面図である。図１１は、本実施形態による
半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図１乃
至図９に示す第１又は第２実施形態による半導体装置及
びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付
して説明を省略または簡潔にする。
【０１１９】（半導体装置）まず、本実施形態による半
導体装置について図１０を用いて説明する。
導体装置について図１０を用いて説明する。
【０１２０】図１０に示す半導体装置は、強誘電体膜６
０として、ＡをＴｌ、Ｐｂ、Ｂｉ又は希土類元素のうち
少なくともいずれかの元素とし、ＢをＢｉ、Ｐｂ、Ｃ
ａ、Ｓｒ又はＢａのうち少なくともいずれかの元素と
し、ＣをＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃ
ｒ又はＺｒのうち少なくともいずれかの元素とし、Ｙを
２、３、４又は５のいずれかとする、（ＡＯ）2（ＢY-1
ＣYＯ3Y+1）膜が用いられていることに主な特徴があ
る。
０として、ＡをＴｌ、Ｐｂ、Ｂｉ又は希土類元素のうち
少なくともいずれかの元素とし、ＢをＢｉ、Ｐｂ、Ｃ
ａ、Ｓｒ又はＢａのうち少なくともいずれかの元素と
し、ＣをＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃ
ｒ又はＺｒのうち少なくともいずれかの元素とし、Ｙを
２、３、４又は５のいずれかとする、（ＡＯ）2（ＢY-1
ＣYＯ3Y+1）膜が用いられていることに主な特徴があ
る。
【０１２１】第１及び第２実施形態では、強誘電体膜３
６としてＰＺＴ膜のような鉛系酸化物強誘電体膜を用い
たが、本実施形態のような強誘電体膜を用いた場合であ
っても、特段の問題はない。即ち、本実施形態のような
強誘電体膜を用いた場合であっても、良好な強誘電性を
示す結晶構造を構成することができ、良好な電気的特性
を有する強誘電体キャパシタを得ることができる。
６としてＰＺＴ膜のような鉛系酸化物強誘電体膜を用い
たが、本実施形態のような強誘電体膜を用いた場合であ
っても、特段の問題はない。即ち、本実施形態のような
強誘電体膜を用いた場合であっても、良好な強誘電性を
示す結晶構造を構成することができ、良好な電気的特性
を有する強誘電体キャパシタを得ることができる。
【０１２２】上記の（ＡＯ）2（ＢY-1ＣYＯ3Y+1）膜に
おいて、例えばＡをＢｉ、ＢをＳｒ、ＣをＴａ、Ｙを２
とすれば、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）膜となる。
おいて、例えばＡをＢｉ、ＢをＳｒ、ＣをＴａ、Ｙを２
とすれば、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）膜となる。
【０１２３】ＳＢＴ膜は、ペロブスカイト構造とＢｉ2
Ｏ3とが層状に重なり合った結晶構造を有する強誘電体
膜、即ちビスマス層状構造強誘電体膜である。
Ｏ3とが層状に重なり合った結晶構造を有する強誘電体
膜、即ちビスマス層状構造強誘電体膜である。
【０１２４】ビスマス層状構造強誘電体膜は、鉛系酸化
物強誘電体膜と同様に、良好な強誘電性を示す膜であ
る。
物強誘電体膜と同様に、良好な強誘電性を示す膜であ
る。
【０１２５】ＳＢＴ膜のようなビスマス層状構造強誘電
体膜も、ＰＺＴ膜を用いた場合と同様に、中間層３４、
３８を形成することによって、下部電極３２や上部電極
４０にＮｉ等の卑金属を用いた場合であっても、良好な
強誘電性を示す強誘電体膜６０を得ることができる。
体膜も、ＰＺＴ膜を用いた場合と同様に、中間層３４、
３８を形成することによって、下部電極３２や上部電極
４０にＮｉ等の卑金属を用いた場合であっても、良好な
強誘電性を示す強誘電体膜６０を得ることができる。
【０１２６】このように、本実施形態によれば、上記の
ような強誘電体膜を用いた場合であっても、下部電極や
上部電極の材料として卑金属を用いた強誘電体キャパシ
タを得ることができる。
ような強誘電体膜を用いた場合であっても、下部電極や
上部電極の材料として卑金属を用いた強誘電体キャパシ
タを得ることができる。
【０１２７】また、本実施形態によれば、上記のような
強誘電体膜を用いた場合であっても、下部電極や上部電
極の材料として用いることができる材料が、ＰｔやＩｒ
等に狭く限定されないため、製造工程の簡略化や更なる
電気的特性の改善等を図ることも可能となる。
強誘電体膜を用いた場合であっても、下部電極や上部電
極の材料として用いることができる材料が、ＰｔやＩｒ
等に狭く限定されないため、製造工程の簡略化や更なる
電気的特性の改善等を図ることも可能となる。
【０１２８】（半導体装置の製造方法）次に、本実施形
態による半導体装置の製造方法を図１１を用いて説明す
る。
態による半導体装置の製造方法を図１１を用いて説明す
る。
【０１２９】まず、ＢＴＯ膜３１を形成する工程まで
は、図２（ａ）乃至図３（ａ）に示す第１実施形態によ
る半導体装置の製造方法と同様であるので説明を省略す
る。
は、図２（ａ）乃至図３（ａ）に示す第１実施形態によ
る半導体装置の製造方法と同様であるので説明を省略す
る。
【０１３０】次に、図１１（ａ）に示すように、全面
に、アルゴンイオンビームを用いたスパッタ法により、
強誘電体膜６０を形成するための膜厚２００ｎｍのＳＢ
Ｔ膜５９を形成する。成膜条件は、例えば、Ａｒガス流
量を１０ｓｃｃｍ、真空度を３Ｐａ、印加電力を２ｋ
Ｗ、スパッタ時間を５分、成膜温度を２０〜２００℃と
することができる。
に、アルゴンイオンビームを用いたスパッタ法により、
強誘電体膜６０を形成するための膜厚２００ｎｍのＳＢ
Ｔ膜５９を形成する。成膜条件は、例えば、Ａｒガス流
量を１０ｓｃｃｍ、真空度を３Ｐａ、印加電力を２ｋ
Ｗ、スパッタ時間を５分、成膜温度を２０〜２００℃と
することができる。
【０１３１】次に、第１実施形態と同様にして、中間層
３８を形成するためのＢＴＯ膜３７と、上部電極４０を
形成するためのＮｉ膜３９とを順次形成する。
３８を形成するためのＢＴＯ膜３７と、上部電極４０を
形成するためのＮｉ膜３９とを順次形成する。
【０１３２】この後の半導体装置の製造方法は、図４
（ａ）乃至図５に示す第１実施形態による半導体装置の
製造方法と同様であるので、説明を省略する。
（ａ）乃至図５に示す第１実施形態による半導体装置の
製造方法と同様であるので、説明を省略する。
【０１３３】こうして本実施形態による半導体装置が製
造される（図１１（ｂ）参照）。
造される（図１１（ｂ）参照）。
【０１３４】（変形例（その１））次に、本実施形態に
よる半導体装置の変形例（その１）を図１２（ａ）を用
いて説明する。図１２（ａ）は、本変形例による半導体
装置を示す断面図である。
よる半導体装置の変形例（その１）を図１２（ａ）を用
いて説明する。図１２（ａ）は、本変形例による半導体
装置を示す断面図である。
【０１３５】図１２（ａ）に示すキャパシタ４２ｈは、
上記の（ＡＯ）2（ＢY-1ＣYＯ3Y+1）膜において、Ａを
Ｂｉ、ＢをＢａ、ＣをＴｉ、Ｙを３とする強誘電体膜、
即ちＢｉ2Ｂａ2Ｔｉ3Ｏ12膜が強誘電体膜６０ａとして
用いられていることに主な特徴がある。
上記の（ＡＯ）2（ＢY-1ＣYＯ3Y+1）膜において、Ａを
Ｂｉ、ＢをＢａ、ＣをＴｉ、Ｙを３とする強誘電体膜、
即ちＢｉ2Ｂａ2Ｔｉ3Ｏ12膜が強誘電体膜６０ａとして
用いられていることに主な特徴がある。
【０１３６】Ｂｉ2Ｂａ2Ｔｉ3Ｏ12膜も、ＳＢＴ膜と同
様、ビスマス層状構造の強誘電体膜である。
様、ビスマス層状構造の強誘電体膜である。
【０１３７】このように、強誘電体膜の材料としてＢｉ
2Ｂａ2Ｔｉ3Ｏ12を用いた場合であっても、下部電極や
上部電極の材料として卑金属を用いた強誘電体キャパシ
タを得ることができる。
2Ｂａ2Ｔｉ3Ｏ12を用いた場合であっても、下部電極や
上部電極の材料として卑金属を用いた強誘電体キャパシ
タを得ることができる。
【０１３８】（変形例（その２））次に、本実施形態に
よる半導体装置の変形例（その２）を図１２（ｂ）を用
いて説明する。図１２（ｂ）は、本変形例による半導体
装置を示す断面図である。
よる半導体装置の変形例（その２）を図１２（ｂ）を用
いて説明する。図１２（ｂ）は、本変形例による半導体
装置を示す断面図である。
【０１３９】図１２（ｂ）に示すキャパシタ４２ｉは、
上記の（ＡＯ）2（ＢY-1ＣYＯ3Y+1）膜において、Ａを
Ｂｉ、ＢをＣａ、ＣをＴｉ、Ｙを４とする強誘電体膜、
即ちＢｉ2Ｃａ3Ｔｉ4Ｏ15膜が強誘電体膜６０ａ強誘電
体膜６０ｂの材料としてＢｉ2Ｃａ3Ｔｉ4Ｏ15が用いら
れていることに主な特徴がある。
上記の（ＡＯ）2（ＢY-1ＣYＯ3Y+1）膜において、Ａを
Ｂｉ、ＢをＣａ、ＣをＴｉ、Ｙを４とする強誘電体膜、
即ちＢｉ2Ｃａ3Ｔｉ4Ｏ15膜が強誘電体膜６０ａ強誘電
体膜６０ｂの材料としてＢｉ2Ｃａ3Ｔｉ4Ｏ15が用いら
れていることに主な特徴がある。
【０１４０】Ｂｉ2Ｃａ3Ｔｉ4Ｏ15膜も、ＳＢＴ膜と同
様、ビスマス層状構造の強誘電体膜である。
様、ビスマス層状構造の強誘電体膜である。
【０１４１】このように、強誘電体膜の材料としてＢｉ
2Ｃａ3Ｔｉ4Ｏ15を用いた場合であっても、下部電極や
上部電極の材料として卑金属を用いた強誘電体キャパシ
タを得ることができる。
2Ｃａ3Ｔｉ4Ｏ15を用いた場合であっても、下部電極や
上部電極の材料として卑金属を用いた強誘電体キャパシ
タを得ることができる。
【０１４２】［変形実施形態］本発明は上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。
限らず種々の変形が可能である。
【０１４３】例えば、上記実施形態では、中間層にＢＴ
Ｏ等を用いる場合を例に説明したが、中間層は上記実施
形態で列挙した材料に限定されるものではなく、上記の
特質を有する材料、即ち、自己配向性の弱い材料より成
る下部電極上に形成する場合であってもペロブスカイト
構造に結晶化することができ、下部電極や上部電極の材
料として卑金属を用いた場合であっても下部電極や上部
電極の酸化を防止することができ、しかも、強誘電体膜
中の元素が下部電極や上部電極中に移動してしまうのを
抑制し得る材料であれば、広く用いることができる。
Ｏ等を用いる場合を例に説明したが、中間層は上記実施
形態で列挙した材料に限定されるものではなく、上記の
特質を有する材料、即ち、自己配向性の弱い材料より成
る下部電極上に形成する場合であってもペロブスカイト
構造に結晶化することができ、下部電極や上部電極の材
料として卑金属を用いた場合であっても下部電極や上部
電極の酸化を防止することができ、しかも、強誘電体膜
中の元素が下部電極や上部電極中に移動してしまうのを
抑制し得る材料であれば、広く用いることができる。
【０１４４】例えば、上記のような要件を満足する材料
として、ＢＴＯに、Ｃａ、Ｓｒ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、希
土類元素、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、
又はＺｒの少なくともいずれかの元素が更に添加された
材料が考えられる。具体的には、例えば、Ｂａ（ＢｉX
ＮｂYＴｉ1-X-Y）Ｏ3、Ｂａ（ＢｉXＴａYＴｉ1-X-Y）Ｏ
3、Ｂａ（ＢｉXＷYＴｉ1-X-Y）Ｏ3、Ｂａ（ＢｉXＭｏY
Ｔｉ1-X-Y）Ｏ3、Ｂａ（ＢｉXＦｅYＴｉ1-X-Y）Ｏ3、Ｂ
ａ（ＢｉXＣｏYＴｉ1-X-Y）Ｏ3、Ｂａ（ＢｉXＣｒYＴｉ
1-X-Y）Ｏ3、Ｂａ（ＢｉXＺｒYＴｉ1-X-Y）Ｏ3等を中間
層の材料として用いることができる。これらの材料につ
いては、組成比は、例えばＸを０．２５、Ｙを０．２５
とすることができる。
として、ＢＴＯに、Ｃａ、Ｓｒ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、希
土類元素、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、
又はＺｒの少なくともいずれかの元素が更に添加された
材料が考えられる。具体的には、例えば、Ｂａ（ＢｉX
ＮｂYＴｉ1-X-Y）Ｏ3、Ｂａ（ＢｉXＴａYＴｉ1-X-Y）Ｏ
3、Ｂａ（ＢｉXＷYＴｉ1-X-Y）Ｏ3、Ｂａ（ＢｉXＭｏY
Ｔｉ1-X-Y）Ｏ3、Ｂａ（ＢｉXＦｅYＴｉ1-X-Y）Ｏ3、Ｂ
ａ（ＢｉXＣｏYＴｉ1-X-Y）Ｏ3、Ｂａ（ＢｉXＣｒYＴｉ
1-X-Y）Ｏ3、Ｂａ（ＢｉXＺｒYＴｉ1-X-Y）Ｏ3等を中間
層の材料として用いることができる。これらの材料につ
いては、組成比は、例えばＸを０．２５、Ｙを０．２５
とすることができる。
【０１４５】また、中間層の材料として、（ＢａXＣａY
Ｓｒ1-X-Y）ＴｉＯ3、（ＢａXＴｌYＳｒ1-X-Y）ＴｉＯ3
等を用いることもできる。これらの材料については、組
成比は、例えば組成比Ｘを０．５、Ｙを０．２５とする
ことができる。また、中間層の材料として、（ＢａXＰ
ｂ1-X）ＴｉＯ3等を用いることもできる。この材料の組
成比は、例えばＸを０．５とすることができる。また、
中間層の材料として、ＢａX（ＥｒYＴｉ1-Y）Ｏ3等を用
いることもできる。この材料については、組成比は、例
えばＸを０．５、Ｙを０．５とすることができる。な
お、これら組成比については、所望の特性を有する中間
層が得られるよう、適宜設定することができる。
Ｓｒ1-X-Y）ＴｉＯ3、（ＢａXＴｌYＳｒ1-X-Y）ＴｉＯ3
等を用いることもできる。これらの材料については、組
成比は、例えば組成比Ｘを０．５、Ｙを０．２５とする
ことができる。また、中間層の材料として、（ＢａXＰ
ｂ1-X）ＴｉＯ3等を用いることもできる。この材料の組
成比は、例えばＸを０．５とすることができる。また、
中間層の材料として、ＢａX（ＥｒYＴｉ1-Y）Ｏ3等を用
いることもできる。この材料については、組成比は、例
えばＸを０．５、Ｙを０．５とすることができる。な
お、これら組成比については、所望の特性を有する中間
層が得られるよう、適宜設定することができる。
【０１４６】また、上記実施形態では、強誘電体膜の材
料として鉛系酸化物強誘電体等を用いる場合を例に説明
したが、強誘電体膜の材料は上記実施形態で示した強誘
電体に限定されるものではなく、他のあらゆる材料より
成る強誘電体膜を適宜用いることができる。
料として鉛系酸化物強誘電体等を用いる場合を例に説明
したが、強誘電体膜の材料は上記実施形態で示した強誘
電体に限定されるものではなく、他のあらゆる材料より
成る強誘電体膜を適宜用いることができる。
【０１４７】また、第１及び第２実施形態では、鉛系酸
化物強誘電体の例としてＰＺＴ等を例に説明したが、鉛
系酸化物強誘電体は、上記実施形態で列挙した材料に限
定されるものではなく、他のあらゆる鉛系酸化物強誘電
体を適宜用いることができる。例えば、ＰＺＴにＬａ、
Ｓｒ又はＣａの少なくともいずれかの元素が更に添加さ
れていてもよい。例えば、ＰＺＴにＬａとＣａとＳｒと
が添加された鉛系酸化物強誘電体であるＰＬＣＳＺＴを
用いることができる。
化物強誘電体の例としてＰＺＴ等を例に説明したが、鉛
系酸化物強誘電体は、上記実施形態で列挙した材料に限
定されるものではなく、他のあらゆる鉛系酸化物強誘電
体を適宜用いることができる。例えば、ＰＺＴにＬａ、
Ｓｒ又はＣａの少なくともいずれかの元素が更に添加さ
れていてもよい。例えば、ＰＺＴにＬａとＣａとＳｒと
が添加された鉛系酸化物強誘電体であるＰＬＣＳＺＴを
用いることができる。
【０１４８】また、上記実施形態では、下部電極や上部
電極の材料としてＮｉやＣｕを用いる場合を例に説明し
たが、他のあらゆる卑金属を適宜用いることができる。
例えばＣｒ等を用いることができる。
電極の材料としてＮｉやＣｕを用いる場合を例に説明し
たが、他のあらゆる卑金属を適宜用いることができる。
例えばＣｒ等を用いることができる。
【０１４９】また、上記実施形態では、下部電極や上部
電極の材料としてＮｉを用いる場合を例に説明したが、
Ｎｉに他の元素が添加されていてもよい。例えば、Ｎｉ
に、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、
Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ又はＰｔの少な
くともいずれかの元素が更に添加されていてもよい。
電極の材料としてＮｉを用いる場合を例に説明したが、
Ｎｉに他の元素が添加されていてもよい。例えば、Ｎｉ
に、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、
Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ又はＰｔの少な
くともいずれかの元素が更に添加されていてもよい。
【０１５０】また、上記実施形態では、下部電極や上部
電極の材料としてＣｕを用いる場合についても説明した
が、Ｃｕに他の元素が添加されていてもよい。例えば、
Ｃｕに、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ又はＰｔの
少なくともいずれかの元素が更に添加されていてもよ
い。
電極の材料としてＣｕを用いる場合についても説明した
が、Ｃｕに他の元素が添加されていてもよい。例えば、
Ｃｕに、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ又はＰｔの
少なくともいずれかの元素が更に添加されていてもよ
い。
【０１５１】また、上記実施形態では、下部電極や上部
電極の材料としてＮｉ等の卑金属を用いて低コスト化を
図る場合を例に説明したが、比較的安価な貴金属を用い
て低コスト化を図ってもよい。例えば、ＰｔやＩｒ等よ
り安価なＡｕ等を用いれば、従来の半導体装置と比べて
低コストで半導体装置を提供することができる。
電極の材料としてＮｉ等の卑金属を用いて低コスト化を
図る場合を例に説明したが、比較的安価な貴金属を用い
て低コスト化を図ってもよい。例えば、ＰｔやＩｒ等よ
り安価なＡｕ等を用いれば、従来の半導体装置と比べて
低コストで半導体装置を提供することができる。
【０１５２】また、第２実施形態では、貴金属より成る
上部電極の材料としてＰｔを用いる場合を例に説明した
が、貴金属より成る上部電極の材料はＰｔに限定される
ものではない。例えば、Ｐｔ合金を用いてもよいし、Ｉ
ｒやＩｒ合金等を用いてもよい。
上部電極の材料としてＰｔを用いる場合を例に説明した
が、貴金属より成る上部電極の材料はＰｔに限定される
ものではない。例えば、Ｐｔ合金を用いてもよいし、Ｉ
ｒやＩｒ合金等を用いてもよい。
【０１５３】また、第２実施形態では、下部電極に卑金
属を用い、上部電極に貴金属を用いる場合を例に説明し
たが、下部電極に貴金属を用い、上部電極に卑金属を用
いてもよい。この場合には、強誘電体膜と上部電極との
間に中間層を形成することを要する。
属を用い、上部電極に貴金属を用いる場合を例に説明し
たが、下部電極に貴金属を用い、上部電極に卑金属を用
いてもよい。この場合には、強誘電体膜と上部電極との
間に中間層を形成することを要する。
【０１５４】また、第３実施形態では、ビスマス層状構
造強誘電体の例としてＢＳＴ等を例に説明したが、ビス
マス層状構造強誘電体は、第３実施形態に列挙した材料
に限定されるものではなく、他のあらゆるビスマス層状
構造強誘電体を適宜用いることができる。
造強誘電体の例としてＢＳＴ等を例に説明したが、ビス
マス層状構造強誘電体は、第３実施形態に列挙した材料
に限定されるものではなく、他のあらゆるビスマス層状
構造強誘電体を適宜用いることができる。
【０１５５】また、第３実施形態では、Ａ、Ｂ、Ｃ及び
Ｙの設定について、ビスマス層状構造強誘電体となる場
合を例に説明したが、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＹの設定はビスマ
ス層状構造強誘電体になる場合に限定されるものではな
く、所望の特性を有する強誘電体が得られるようＡ、
Ｂ、Ｃ及びＹを適宜設定することができる。
Ｙの設定について、ビスマス層状構造強誘電体となる場
合を例に説明したが、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＹの設定はビスマ
ス層状構造強誘電体になる場合に限定されるものではな
く、所望の特性を有する強誘電体が得られるようＡ、
Ｂ、Ｃ及びＹを適宜設定することができる。
【０１５６】また、上記実施形態では、ＦＲＡＭに適用
する場合を例に説明したが、適用する対象はＦＲＡＭに
限定されるものではなく、強誘電体膜を用いたあらゆる
半導体装置に適用することができる。
する場合を例に説明したが、適用する対象はＦＲＡＭに
限定されるものではなく、強誘電体膜を用いたあらゆる
半導体装置に適用することができる。
【０１５７】また、上記実施形態では、中間層や強誘電
体膜をスパッタ法やゾル・ゲル法を用いて形成する場合
を例に説明したが、中間層や強誘電体膜はスパッタ法や
ゾル・ゲル法のみならず、他の成膜方法により形成して
もよい。
体膜をスパッタ法やゾル・ゲル法を用いて形成する場合
を例に説明したが、中間層や強誘電体膜はスパッタ法や
ゾル・ゲル法のみならず、他の成膜方法により形成して
もよい。
【０１５８】また、上記実施形態では、中間層や強誘電
体膜を形成する際に用いる不活性雰囲気として、アルゴ
ンガスを例に説明したが、アルゴンガスのみならず、他
のあらゆる不活性ガスを用いることができる。例えば、
ヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、窒素ガ
ス、キセノンガス、又はこれらの混合ガス等を適宜用い
ることもできる。
体膜を形成する際に用いる不活性雰囲気として、アルゴ
ンガスを例に説明したが、アルゴンガスのみならず、他
のあらゆる不活性ガスを用いることができる。例えば、
ヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、窒素ガ
ス、キセノンガス、又はこれらの混合ガス等を適宜用い
ることもできる。
【０１５９】［付記］ （付記１） 第１の電極と、前記第１の電極上に形成さ
れた強誘電体膜と、前記強誘電体膜上に形成された第２
の電極とを有する半導体装置であって、前記第１の電極
と前記強誘電体膜との間と、前記強誘電体膜と前記第２
の電極との間とのうち、少なくとも一方に形成され、ペ
ロブスカイト型の結晶構造を有する中間層を更に有する
ことを特徴とする半導体装置。
れた強誘電体膜と、前記強誘電体膜上に形成された第２
の電極とを有する半導体装置であって、前記第１の電極
と前記強誘電体膜との間と、前記強誘電体膜と前記第２
の電極との間とのうち、少なくとも一方に形成され、ペ
ロブスカイト型の結晶構造を有する中間層を更に有する
ことを特徴とする半導体装置。
【０１６０】（付記２） 付記１記載の半導体装置にお
いて、前記中間層は、ＢａＴｉＯ3層、ＳｒＴｉＯ3層、
又はＣａＴｉＯ3層であることを特徴とする半導体装
置。
いて、前記中間層は、ＢａＴｉＯ3層、ＳｒＴｉＯ3層、
又はＣａＴｉＯ3層であることを特徴とする半導体装
置。
【０１６１】（付記３） 付記１又は２記載の半導体装
置において、前記中間層は、Ｃａ、Ｓｒ、Ｔｌ、Ｐｂ、
Ｂｉ、希土類元素、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｃｒ、又はＺｒのうち少なくともいずれかの元素が
更に添加されていることを特徴とする半導体装置。
置において、前記中間層は、Ｃａ、Ｓｒ、Ｔｌ、Ｐｂ、
Ｂｉ、希土類元素、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｃｒ、又はＺｒのうち少なくともいずれかの元素が
更に添加されていることを特徴とする半導体装置。
【０１６２】（付記４） 付記１乃至３のいずれかに記
載の半導体装置において、前記第１の電極及び／又は前
記第２の電極は、卑金属であることを特徴とする半導体
装置。
載の半導体装置において、前記第１の電極及び／又は前
記第２の電極は、卑金属であることを特徴とする半導体
装置。
【０１６３】（付記５） 付記４記載の半導体装置にお
いて、前記卑金属は、Ｎｉ、Ｃｕ又はＣｒであることを
特徴とする半導体装置。
いて、前記卑金属は、Ｎｉ、Ｃｕ又はＣｒであることを
特徴とする半導体装置。
【０１６４】（付記６） 付記１乃至５のいずれかに記
載の半導体装置において、前記強誘電体膜は、鉛系酸化
物強誘電体膜であることを特徴とする半導体装置。
載の半導体装置において、前記強誘電体膜は、鉛系酸化
物強誘電体膜であることを特徴とする半導体装置。
【０１６５】（付記７） 付記６記載の半導体装置にお
いて、前記鉛系酸化物強誘電体膜は、ＰｂＺｒXＴｉ1-X
Ｏ3膜であることを特徴とする半導体装置。
いて、前記鉛系酸化物強誘電体膜は、ＰｂＺｒXＴｉ1-X
Ｏ3膜であることを特徴とする半導体装置。
【０１６６】（付記８） 付記７記載の半導体装置にお
いて、前記ＰｂＺｒXＴｉ1-XＯ3膜は、Ｌａ、Ｓｒ又は
Ｃａのうち少なくともいずれかの元素が更に添加されて
いることを特徴とする半導体装置。
いて、前記ＰｂＺｒXＴｉ1-XＯ3膜は、Ｌａ、Ｓｒ又は
Ｃａのうち少なくともいずれかの元素が更に添加されて
いることを特徴とする半導体装置。
【０１６７】（付記９） 付記１乃至５のいずれかに記
載の半導体装置において、前記強誘電体膜は、ＡをＴ
ｌ、Ｐｂ、Ｂｉ又は希土類元素のうち少なくともいずれ
かの元素とし、ＢをＢｉ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａの
うち少なくともいずれかの元素とし、ＣをＴｉ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ又はＺｒのうち少な
くともいずれかの元素とし、Ｙを２、３、４又は５のい
ずれかとする、（ＡＯ） 2（ＢY-1ＣYＯ3Y+1）膜である
ことを特徴とする半導体装置。
載の半導体装置において、前記強誘電体膜は、ＡをＴ
ｌ、Ｐｂ、Ｂｉ又は希土類元素のうち少なくともいずれ
かの元素とし、ＢをＢｉ、Ｐｂ、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａの
うち少なくともいずれかの元素とし、ＣをＴｉ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ又はＺｒのうち少な
くともいずれかの元素とし、Ｙを２、３、４又は５のい
ずれかとする、（ＡＯ） 2（ＢY-1ＣYＯ3Y+1）膜である
ことを特徴とする半導体装置。
【０１６８】（付記１０） 付記９記載の半導体装置に
おいて、前記強誘電体膜は、ビスマス層状構造強誘電体
膜であることを特徴とする半導体装置。
おいて、前記強誘電体膜は、ビスマス層状構造強誘電体
膜であることを特徴とする半導体装置。
【０１６９】（付記１１） 付記１０記載の半導体装置
において、前記ビスマス層状構造強誘電体膜は、ＳｒＢ
ｉ2Ｔａ2Ｏ9膜、Ｂｉ2Ｂａ2Ｔｉ3Ｏ12膜又はＢｉ2Ｃａ3
Ｔｉ 4Ｏ15膜であることを特徴とする半導体装置。
において、前記ビスマス層状構造強誘電体膜は、ＳｒＢ
ｉ2Ｔａ2Ｏ9膜、Ｂｉ2Ｂａ2Ｔｉ3Ｏ12膜又はＢｉ2Ｃａ3
Ｔｉ 4Ｏ15膜であることを特徴とする半導体装置。
【０１７０】（付記１２） 第１の電極と、前記第１の
電極上に形成された強誘電体膜と、前記強誘電体膜上に
形成された第２の電極とを有するキャパシタと、前記第
１の電極又は前記第２の電極に接続されたトランジスタ
とを有する半導体装置であって、前記第１の電極と前記
強誘電体膜との間と、前記強誘電体膜と前記第２の電極
との間とのうち、少なくとも一方に形成され、ペロブス
カイト型の結晶構造を有する中間層を更に有することを
特徴とする半導体装置。
電極上に形成された強誘電体膜と、前記強誘電体膜上に
形成された第２の電極とを有するキャパシタと、前記第
１の電極又は前記第２の電極に接続されたトランジスタ
とを有する半導体装置であって、前記第１の電極と前記
強誘電体膜との間と、前記強誘電体膜と前記第２の電極
との間とのうち、少なくとも一方に形成され、ペロブス
カイト型の結晶構造を有する中間層を更に有することを
特徴とする半導体装置。
【０１７１】（付記１３） 第１の電極を形成する工程
と、前記第１の電極上に強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜上に第２の電極を形成する工程とを有す
る半導体装置の製造方法であって、前記第１の電極を形
成する工程の後で、前記強誘電体膜を形成する工程の前
に、及び／又は、前記強誘電体膜を形成する工程の後
で、前記第２の電極を形成する工程の前に、ペロブスカ
イト型に結晶化され得る中間層を形成する工程を更に有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
と、前記第１の電極上に強誘電体膜を形成する工程と、
前記強誘電体膜上に第２の電極を形成する工程とを有す
る半導体装置の製造方法であって、前記第１の電極を形
成する工程の後で、前記強誘電体膜を形成する工程の前
に、及び／又は、前記強誘電体膜を形成する工程の後
で、前記第２の電極を形成する工程の前に、ペロブスカ
イト型に結晶化され得る中間層を形成する工程を更に有
することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１７２】（付記１４） 付記１３記載の半導体装置
の製造方法において、前記中間層を形成する工程では、
不活性雰囲気中で前記中間層を形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
の製造方法において、前記中間層を形成する工程では、
不活性雰囲気中で前記中間層を形成することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
【０１７３】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、下部電極
上と強誘電体膜との間及び強誘電体膜と上部電極との間
に、自己配向性の弱い材料より成る下部電極上に形成す
る場合であってもペロブスカイト構造に結晶化すること
ができ、下部電極や上部電極の材料として卑金属を用い
た場合であっても下部電極や上部電極の酸化を防止する
ことができ、しかも、強誘電体膜中の元素が下部電極や
上部電極中に移動してしまうのを抑制し得る材料より成
る中間層をそれぞれ形成しているので、強誘電体キャパ
シタの下部電極や上部電極の材料として卑金属等の自己
配向性の弱い材料を用いる場合であっても、強誘電性を
示す結晶構造を有する強誘電体膜を形成することができ
る。本発明によれば、強誘電体キャパシタの下部電極や
上部電極の材料として安価な卑金属等を用いることがで
きるので、半導体装置の低コスト化を図ることができ
る。
上と強誘電体膜との間及び強誘電体膜と上部電極との間
に、自己配向性の弱い材料より成る下部電極上に形成す
る場合であってもペロブスカイト構造に結晶化すること
ができ、下部電極や上部電極の材料として卑金属を用い
た場合であっても下部電極や上部電極の酸化を防止する
ことができ、しかも、強誘電体膜中の元素が下部電極や
上部電極中に移動してしまうのを抑制し得る材料より成
る中間層をそれぞれ形成しているので、強誘電体キャパ
シタの下部電極や上部電極の材料として卑金属等の自己
配向性の弱い材料を用いる場合であっても、強誘電性を
示す結晶構造を有する強誘電体膜を形成することができ
る。本発明によれば、強誘電体キャパシタの下部電極や
上部電極の材料として安価な卑金属等を用いることがで
きるので、半導体装置の低コスト化を図ることができ
る。
【０１７４】また、本発明によれば、強誘電体キャパシ
タの下部電極や上部電極の材料として従来用いることが
困難であった材料を用いることができるので、製造工程
の簡略化や更なる電気的特性の改善等を図ることが可能
となる。
タの下部電極や上部電極の材料として従来用いることが
困難であった材料を用いることができるので、製造工程
の簡略化や更なる電気的特性の改善等を図ることが可能
となる。
【図１】本発明の第１実施形態による半導体装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図（その１）である。
方法を示す工程断面図（その１）である。
【図３】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図（その２）である。
方法を示す工程断面図（その２）である。
【図４】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図（その３）である。
方法を示す工程断面図（その３）である。
【図５】本発明の第１実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図（その４）である。
方法を示す工程断面図（その４）である。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例による半導体装
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例による半導体装
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態による半導体装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図である。
方法を示す工程断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による半導体装置を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態による半導体装置の製
造方法を示す工程断面図である。
造方法を示す工程断面図である。
【図１２】本発明の第３実施形態の変形例による半導体
装置を示す断面図である。
装置を示す断面図である。
【図１３】従来のＦＲＡＭのキャパシタを示す概念図で
ある。
ある。
１０…シリコン基板 １２…素子領域 １４…素子分離膜 １６…サイドウォール絶縁膜 １８…ゲート電極 ２０…ソース／ドレイン拡散層 ２２…層間絶縁膜 ２３…コンタクトホール ２４ａ、２４ｂ…導体プラグ ２６…ストッパ膜 ２８…シリコン酸化膜 ３０…密着層 ３１…Ｎｉ膜 ３２、３２ａ…下部電極 ３３…ＢＴＯ膜 ３４、３４ａ〜３４ｃ…中間層 ３５…ＰＺＴ膜 ３６、３６ａ…強誘電体膜 ３７…ＢＴＯ膜 ３８、３８ａ〜３８ｃ…中間層 ３９…Ｎｉ膜 ４０、４０ａ…上部電極 ４２、４２ａ〜４２ｉ…キャパシタ ４４…シリコン酸化膜 ４６…コンタクトホール ４８…コンタクトホール ５０…配線 ５２…層間絶縁膜 ５４…コンタクトホール ５６…ビット線 ５７…Ｐｔ膜 ５８…上部電極 ５９…ＳＢＴ膜 ６０、６０ａ、６０ｂ…強誘電体膜 １３２…下部電極 １３６…強誘電体膜 １４０…上部電極 １４２…キャパシタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F083 AD49 FR02 GA21 JA14 JA15 JA17 JA31 JA38 JA39 JA40 JA56 MA06 MA19 PR22 PR33 PR40
Claims (10)
- 【請求項１】 第１の電極と、前記第１の電極上に形成
された強誘電体膜と、前記強誘電体膜上に形成された第
２の電極とを有する半導体装置であって、 前記第１の電極と前記強誘電体膜との間と、前記強誘電
体膜と前記第２の電極との間とのうち、少なくとも一方
に形成され、ペロブスカイト型の結晶構造を有する中間
層を更に有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、 前記中間層は、ＢａＴｉＯ3層、ＳｒＴｉＯ3層、又はＣ
ａＴｉＯ3層であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の半導体装置におい
て、 前記第１の電極及び／又は前記第２の電極は、卑金属で
あることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の半導体装置において、 前記卑金属は、Ｎｉ、Ｃｕ又はＣｒであることを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
半導体装置において、 前記強誘電体膜は、鉛系酸化物強誘電体膜であることを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】 請求項５記載の半導体装置において、 前記鉛系酸化物強誘電体膜は、ＰｂＺｒXＴｉ1-XＯ3膜
であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項７】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
半導体装置において、 前記強誘電体膜は、ＡをＴｌ、Ｐｂ、Ｂｉ又は希土類元
素のうち少なくともいずれかの元素とし、ＢをＢｉ、Ｐ
ｂ、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａのうち少なくともいずれかの元
素とし、ＣをＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｃｒ又はＺｒのうち少なくともいずれかの元素と
し、Ｙを２、３、４又は５のいずれかとする、（ＡＯ）
2（ＢY-1ＣYＯ3Y+1）膜であることを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項８】 請求項７記載の半導体装置において、 前記強誘電体膜は、ビスマス層状構造強誘電体膜である
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項９】 第１の電極と、前記第１の電極上に形成
された強誘電体膜と、前記強誘電体膜上に形成された第
２の電極とを有するキャパシタと、前記第１の電極又は
前記第２の電極に接続されたトランジスタとを有する半
導体装置であって、 前記第１の電極と前記強誘電体膜との間と、前記強誘電
体膜と前記第２の電極との間とのうち、少なくとも一方
に形成され、ペロブスカイト型の結晶構造を有する中間
層を更に有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項１０】 第１の電極を形成する工程と、前記第
１の電極上に強誘電体膜を形成する工程と、前記強誘電
体膜上に第２の電極を形成する工程とを有する半導体装
置の製造方法であって、 前記第１の電極を形成する工程の後で、前記強誘電体膜
を形成する工程の前に、及び／又は、前記強誘電体膜を
形成する工程の後で、前記第２の電極を形成する工程の
前に、ペロブスカイト型に結晶化され得る中間層を形成
する工程を更に有することを特徴とする半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP2001004150A JP2002208678A (ja) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | 半導体装置及びその製造方法 |
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| TW090123953A TW504836B (en) | 2001-01-11 | 2001-09-27 | Semiconductor device and method for fabricating the same |
| EP01308381A EP1223622A3 (en) | 2001-01-11 | 2001-10-01 | Semiconductor device and method for fabrication thereof |
| KR10-2001-0062301A KR100421506B1 (ko) | 2001-01-11 | 2001-10-10 | 반도체 장치 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001004150A JP2002208678A (ja) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002208678A true JP2002208678A (ja) | 2002-07-26 |
Family
ID=18872380
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020090742A1 (ja) |
| EP (1) | EP1223622A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002208678A (ja) |
| KR (1) | KR100421506B1 (ja) |
| TW (1) | TW504836B (ja) |
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-
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