JP3158310B2

JP3158310B2 - 半導体装置、その製造方法及びＰｔ電極形成用スパッタリングターゲット

Info

Publication number: JP3158310B2
Application number: JP20571192A
Authority: JP
Inventors: 文男納田; 宗位真嶋
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 2001-04-23
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: JPH0653437A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メモリ機能を有する半
導体装置、その製造方法及びこの半導体装置のＰｔ電極
形成用スパッタリングターゲットに関する。

【０００２】

【従来の技術】メモリ機能を有する半導体装置は、書き
込み・読み出しの機能によって、ＳＲＡＭ（ｓｔａｔｉ
ｃｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）、Ｄ
ＲＡＭ（ｄｙｎａｍｉｃｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓ
ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ｒｅａｄｏｎｌｙｍｅ
ｍｏｒｙ）等に分類され、その半導体材料は、ほとんど
Ｓｉであり、その他の材料としては特殊な用途にＧａＡ
ｓが使われるにすぎない。よって、半導体装置では、構
成材料ではなくデバイス構成を変えることによって、多
様な機能が実現されている。

【０００３】例えば、前記ＤＲＡＭは、キャパシタに蓄
えられた電荷の有無によってデータを記憶するものであ
る。そして、キャパシタに蓄えられた電荷はｐｎ接合リ
ーク電流などによって減少するもので、周期的にデータ
のリフレッシュ動作を必要とする。しかし、ＤＲＡＭは
メモリセルを構成する素子数が少ないので、集積密度が
高く取れ、同一レベルの製作技術ではＳＲＡＭ（Ｓｔａ
ｔｉｃｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）のお
よそ４倍の記憶容量を実現できる。

【０００４】そこで、前記従来のＤＲＡＭの一般的な模
式図を図１に示す。図１に示す従来のＤＲＡＭは、Ｓｉ
Ｏ₂からなる誘電体層１を高純度Ａｌ薄膜からなる電極
２、３で挟持したものが、Ｓｉからなる基板４に固定さ
れた構成からなっているものである。

【０００５】そして、上記のような構成からなるＤＲＡ
Ｍの中でも、特に設計ルールが１．０μm以下のサブミ
クロンサイズで設計されるＤＲＡＭは、前記誘電体層１
に用いる誘電体材料をＳｉＯ₂に替えて、ＰＺＴ（Ｐｂ
（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ₃）等の強誘
電体材料を用いることにより、現行の製造レベルにおい
ても、より高い高集積化を可能とするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
のＤＲＡＭにおいて、その誘電体層１にＰＺＴ、ＳＴＯ
等の強誘電体材料を用いた場合、前記強誘電体からなる
誘電体層１と高純度のＡｌ薄膜からなる電極２、３との
密着性は良好ではなく、破綻・短絡等の電気的接合性の
問題、またはＤＲＡＭ使用時には、その機械的強度の劣
化が著しい等の問題を有していた。

【０００７】そこで、前記電極２、３を前記Ａｌ薄膜に
替えてＰｔ薄膜によって形成することにより、前記強誘
電体からなる誘電体層１と電極２、３との密着性及び接
合強度の改善を図ることが考え出された。そして、この
Ｐｔ薄膜からなる電極２、３は、前記Ａｌ薄膜からなる
電極２、３の形成方法と同様に、以下のようなスパッタ
リング法により形成されていた。まず、Ｐｔ地金よりＰ
ｔターゲットを形成する。Ｐｔターゲットは、前記Ｐｔ
地金をＰｔ素材として１×１０^-1〜１×１０^-2Ｔｏｒｒ
の真空雰囲気中で、直径２”×３ｍｍ厚〜直径３”×３
ｍｍ厚程度の小型ターゲットを形成する場合には、酸素
−水素ガスバーナー加熱溶解法を用い、直径４”×３ｍ
ｍ厚以上の大型のターゲットを形成する場合には、高周
波溶解法を用いて溶解することにより製造されていた。

【０００８】よって、上述したような方法により形成さ
れたＰｔ薄膜からなる電極２、３は、ＰＺＴやＳＴＯ等
の強誘電体からなる誘電体層１と電極２、３との密着性
及び接合強度の改善を図り、前記従来のＤＲＡＭに比較
して、その性能及び機械的特性の向上を可能にしたが、
近年益々小型化そして高集積化が要求されている半導体
分野においては、さらに機械的強度及び接合強度の向上
の改善を図った高性能の歩留まりの高い半導体装置が求
められている。

【０００９】そこで、本願発明者らが、前記Ｐｔ薄膜を
電極２、３に用いた前記ＤＲＡＭを初めとする半導体装
置について鋭意研究した結果、前記ＤＲＡＭを構成する
誘電体層１とＰｔ薄膜からなる電極２、３の密着強度の
良不良は、前述したＰｔターゲットのスパッタリング時
にスパッタリング雰囲気中に存在する水素が、ターゲッ
ト中に含有される不純物と反応して吸収され、この結果
ターゲットの使用が進につれて、ターゲットに含まれる
不純物の含有量が多くなることに左右されるものである
と推察されている。そして、前記Ｐｔ素材には通常、Ｐ
ｄを初めＦｅ、Ｉｒ、Ｒｈ等が不可避不純物として含有
されていることが知られており、このため製造されたタ
ーゲットにもこれらの不可避不純物が含有されることは
避けられないものとされている。

【００１０】しかし、Ｐｄ以外の前記不純物は水素と反
応することがほとんどないこと、またＰｔ素材中のＰｄ
の含有量が多い程、前記ＤＲＡＭを構成するＳｉからな
る基板４、Ｐｔ電極２、誘電体１、Ｐｔ電極３の各層間
の密着性が良好でなくなること等が本願発明者らによっ
て確認されており、前記ＤＲＡＭを構成する前記各層間
の密着性は、前記Ｐｔ薄膜からなる電極２、３を形成す
るターゲット中のＰｄの含有量が大きく関与しているも
のと考えられている。

【００１１】一般的に前記Ｐｔ素材中には、３０ｗｔ・
ｐｐｍ程度のＰｄが含有されているが、前述した酸素−
水素ガスバーナー加熱溶解法あるいは高周波溶解法によ
るターゲットの製造方法では、このＰｄの含有量を低減
させることは不可能である。そこで、前記問題を解決す
る手段として、スパッタリング雰囲気中の水素濃度をＡ
ｒの露点管理によって制御してターゲットに吸収される
水素量を低減することが考えられた。しかし、Ａｒの露
点管理は−６０℃程度が限界であって、これ以下の管理
は工業的に困難であり、この程度の温度ではＰｔ素材中
のＰｄ含有量が、前述のように３０ｗｔ・ｐｐｍ程度の
場合には、前記水素濃度を充分に制御することは不可能
である。

【００１２】よって、本発明は上記事情に鑑みてなされ
たもので、ＤＲＡＭ等に用いられる半導体装置であって
前記Ｐｔ電極と誘電体層、誘電体層とＰｔ電極の密着強
度の向上を図り、信頼性の高い半導体装置、およびこの
半導体装置を製造する際に用いられるスパッタリングタ
ーゲットを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の半導体
装置の製造方法は、上記課題を解決するために、Ｓｉ基
板上に、第１層としてＰｄの含有量を６ｗｔ・ｐｐｍ以
下に制御したＰｔ電極形成用スパッタリングターゲット
を用いスパッタ法によりＰｄの含有量が６ｗｔ・ｐｐｍ
以下に制御されたＰｔ電極を形成し、前記第１層の上層
に第２層としてＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ ₃ ）、Ｐ
ＬＺＴ（［Ｐｂ _1-x Ｌａ _x ］［（Ｚｒ _y Ｔｉ _z ） _1-x/4 ］
Ｏ ₃ ，（ｘ＋ｙ＝ｚ））、ＢＳＴＯ（Ｂａ _x Ｓｒ _y Ｔｉ _z Ｏ
₃ ）またはＳＴＯ（Ｓｒ _x Ｔｉ _y Ｏ ₃ ）からなる誘電体層を
形成し、前記第２層の上層に第３層としてＰｄの含有量
を６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御したＰｔ電極形成用スパッ
タリングターゲットを用いスパッタ法によりＰｄの含有
量が６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御されたＰｔ電極を形成す
ることを特徴とする。

【００１４】請求項２に記載の半導体装置は、上記課題
を解決するために、前記の請求項１記載の半導体装置の
製造方法を用いて製造され、Ｓｉ基板上に第１層として
Ｐｄの含有量が６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御されたＰｔ電
極が形成され、前記第１層の上層に第２層としてＰＺ
Ｔ、ＰＬＺＴ、ＢＳＴＯまたはＳＴＯからなる誘電体層
が形成され、かつ前記第２層の上層に第３層としてＰｄ
の含有量が６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御されたＰｔ電極が
形成されたことを特徴とするものである。

【００１５】請求項３に記載のスパッタリングターゲッ
トは、Ｐｔ素材を１×１０ ^-3 〜１×１０ ^-7 Ｔｏｒｒの範
囲内に調整した真空雰囲気中で溶解することにより、不
可避不純物であるＰｄの含有量が６ｗｔ・ｐｐｍ以下に
制御されたことを特徴とするものである。更に請求項４
に記載のスパッタリングターゲットは、前記請求項３に
おいて真空雰囲気中におけるＰｔ素材の溶解が不純物の
揮発を伴う電子ビーム溶解により行われたことを特徴と
するものである。

【００１６】

【作用】請求項１および請求項２に記載の発明は、Ｓｉ
基板上に固定したＰｔ電極からなる第１層と、ＰＺＴ、
ＰＬＺＴ、ＢＳＴＯまたはＳＴＯからなる誘電体層の第
２層と、Ｐｔ電極からなる第３層とが積層された半導体
装置とその製造方法において、前記Ｐｔ電極を、Ｐｔを
主成分とし不可避不純物のＰｄが６ｗｔ・ｐｐｍ以下に
制御されたスパッタリングターゲットをスパッタするこ
とにより形成し、該Ｐｔ電極中の不可避不純物であるＰ
ｄの含有量を６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御することによ
り、前記スパッタリング時にＰｄによるターゲットへの
水素の吸収が抑えられ、半導体装置を構成するＳｉ基板
と第１層のＰｔ電極、第１層のＰｔ電極と第２層の誘電
体層、第２層の誘電体層と第３層のＰｔ電極の各層間の
密着強度をさらに向上させ、信頼性の良好な半導体装置
の歩留まりを向上させることを可能としたものである。

【００１７】そして、請求項３に記載の発明は、前記請
求項１に記載の半導体装置の製造方法におけるＰｔ電極
の形成に用いるスパッタリングターゲットを記載したも
のであって、Ｐｔ素材を１×１０^-3〜１×１０^-7Ｔｏｒ
ｒの範囲内に調整した真空雰囲気中で溶解して、不可避
不純物であるＰｄの含有量を６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御
したものであり、これを用いてスパッタすることにより
前記請求項１に記載のＰｔ電極を形成し、前記Ｐｔ電極
中の不可避不純物であるＰｄの含有量を６ｗｔ・ｐｐｍ
以下に制御し、請求項１と同様な効果を奏するものであ
る。

【００１８】さらに、本願発明者らは、前記Ｐｔ素材に
ついて鋭意研究を重ねた結果、前記Ｐｔ素材を電子ビー
ム溶解によって溶解した場合には、該Ｐｔ素材中に含有
されるＰｄの含有量を効果的に制御して低減せしめるこ
とが可能であるという知見を得ることができた。

【００１９】そこで、請求項４に記載した発明は、請求
項３に記載のスパッタリングターゲットを形成する際
に、Ｐｔ素材を前記電子ビーム溶解によって溶解するこ
とにより、該Ｐｔ素材中に含有されるＰｄの含有量を６
ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御し、このようにＰｄ含有量が制
御されたＰｔ素材を用いてターゲットを製造することに
より、前記ターゲットはＰｄの含有量が前記Ｐｔ素材と
同様な量に低減されることとなり、こうしたターゲット
をスパッタすることにより前記Ｐｔ電極を形成したもの
である。従って、前記のように形成されたＰｔ電極は、
そのスパッタリング時にＰｄによるターゲットへの水素
の吸収を抑えることができ、前記Ｐｔ電極そして誘電体
等の層間の密着性の改善を図ることを可能としたもので
ある。

【００２０】なお、本発明では半導体装置を構成するＰ
ｔ電極及びこれを形成するターゲットのＰｄ含有量を６
ｗｔ・ｐｐｍとしたが、これはこのＰｄ含有量が６ｗｔ
・ｐｐｍを越えて大きくなるとターゲットへの水素の吸
収が効果的に抑制されなくなる恐れがあるためであり、
この水素吸収をより一層効果的に制御するには、前記Ｐ
ｄ含有量を３ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御することが望まし
い。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。こ
の実施例では、旧ソ連製のＰｔ地金からなるＰｔ素材を
電子ビーム溶解によって溶解して、該Ｐｔ素材中に含有
されるＰｄの含有量が６ｗｔ・ｐｐｍ以下のターゲット
を製造した。そこで、図２に示す本実施例に用いた電子
ビーム溶解装置１０を用いて、上記ターゲットの製造方
法について説明する。原料金属は、旧ソ連製Ｐｔ地金３
Ｎ５インゴットを用いた。これを補助真空室（図示せ
ず）を通して、図２に示す溶解チェンバー５に連続的に
供給した。そして、これに電子ビームガン６によってビ
ーム照射して、前記原料金属を溶解し、このようにして
溶解した原料金属は、水冷銅鋳型７内に溶解滴下してメ
タルプールを形成した。そして、このメタルプールにさ
らに電子ビームを照射することにより高温溶融状態を維
持して、不純物の揮発除去を充分に行なった。

【００２２】続いて、前記水冷銅鋳型７の下側より凝固
した前記原料金属をインゴットとして連続的に引き抜
く。インゴット引き下げ装置は、真空に引かれたインゴ
ットコンテナー８の中に収納されている。インゴットは
引き下げと同時に、溶解中はインゴット自体の回転を連
続的に行なう。メタルプールの温度の均一化とインゴッ
トの均質化が目的である。

【００２３】また、上記電子ビーム装置１０において
は、装置外からの原料金属の供給と、インゴット装置外
への取り出しは、溶解チェンバー５との間の真空バルブ
９を閉じ、それぞれの予備真空室（図示せず）を通し
て、半連続的に行なうことができるので、溶解チェンバ
ー５の真空を破らずに溶解を継続することができた。

【００２４】なお、前記電子ビームガン６の電源には直
流高電圧低電流装置を用い、電圧は、２０〜５０ｋＶ、
電流は２〜４Ａの範囲で作動した。また、前記真空ポン
プ９は、ロータリーポンプ、メカニカルブースター、油
拡散ポンプの組合せを採用した。そして、この電子ビー
ム溶解の際の真空度は、５×１０^-6Ｔｏｒｒに維持し
た。

【００２５】そこで、以上のような方法によって製造さ
れたターゲットに含有される、Ｐｄを初めとする不可避
不純物の含有量について、ＩＣＰ法によって検出された
分析値を表１に示す。なお、ＩＣＰ法とは、高周波誘導
結合プラズマ発光分光分析法の略称である。試料を溶解
した水溶液を霧状にし、これをさらにプラズマ状にして
導入し、発光強度不純物の濃度を測定する方法である。

【００２６】

【表１】

【００２７】また、比較例として従来の高周波溶解法に
よって製造されたターゲットに含有される不可避不純物
の含有量についても、ＩＣＰ法によってその分析値を測
定した。その結果を表２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】次に、前記電子ビーム溶解装置１０を用い
て、Ｐｔ含有量が９９．９９％のターゲットのＰｄ含有
量を６ｗｔ・ｐｐｍ以下で種々に変化させたターゲット
を７種類製造し、これらのターゲットを用いてＰｔ電極
２、３を製造して図１に示すような構成からなる実施例
１〜７の半導体装置を作製した。

【００３０】まず、Ｓｉ基板４上に前記組成からなるタ
ーゲットをスパッタ条件、ガス圧力１×１０^-3Ｔｏｒ
ｒ、電力密度５０Ｗ／ｃｍ²の下でスパッタし、膜厚１
０００ÅのＰｔ電極２を形成した。そして、このＰｔ電
極２の上面にＰＺＴからなる膜厚３０００Åの誘電体層
１をスパッタ法またはゾル−ゲル法またはＣＶＤ（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｐｎ）法
などを用いて形成した後、この誘電体層１上に、さらに
また上記組成からなるターゲットを前記と同様のスパッ
タ条件の下で、スパッタ形成した膜厚１０００ÅのＰｔ
電極３を形成して、図１に示すような構成からなる半導
体装置を完成した。

【００３１】なお、上記誘電体層１の形成方法として用
いたスパッタ法、ゾル−ゲル法そしてＣＶＤ法につい
て、その特徴を以下に詳細に述べる。まず、上記のよう
な誘電体層１をスパッタ法により形成する場合、スパッ
タリングは加速されたイオンによってターゲットのごく
表面の分子やイオンが叩き出され、これら（スパッタ粒
子）の薄い堆積層が適当な基板上に形成される現象であ
る。これらのイオンはグロー放電あるいは独立のイオン
源より供給され、その供給方法によってグロー放電スパ
ッタ法とイオンビームスパッタ法に大別される。しか
し、上記のような強誘電体は絶縁性を有するため、グロ
ー放電スパッタ法の中ではＲＦスパッタ法、とりわけ高
速成膜が可能で電子衝撃の少ないマグネトロン方式が広
く用いられている。一方、イオンビームスパッタ法も高
真空下での高純度の成膜が可能で、ターゲット−基板間
に電界が存在せず、イオン源の電圧・電流による独立制
御が可能などの長所を生かした研究が進められている。

【００３２】また、上記のような誘電体層１の材料とな
る強誘電体の中でも、特に近年強誘電体として多種の利
用に注目を集めているものとして、ＰＺＴ系とＳｒＴｉ
Ｏ₃系があるが、これらはバルクの特性として高誘電率
で絶縁抵抗が高く、化学的熱的にも安定なセラミックス
であることが知られている。そして、前記ＰＺＴは、Ｐ
ｂＺｒＯ₃とＰｂＴｉＯ₃の全率固溶体でＺｒとＴｉの組
成比によって強誘電特性が大幅に変化する。従って、Ｐ
ＺＴ薄膜の物性を評価するためには、薄膜の形成方法と
して正確な組成制御が行なえる方法が望ましい。よっ
て、この制御が可能な成膜方法としては、ゾル−ゲル
法、ＣＶＤ法、レーザアブレーション法等が知られてい
る。

【００３３】またさらに、上述したＣＶＤ法の例とし
て、例えばでＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ
ＣＶＤ）法は原料となる有機金属化合物を全て気体分
子として反応室に送り込み、化学反応によって薄膜を基
板上に堆積させる技術である。そして前記ＭＯＣＶＤ法
は、分子線エピタキシー法とともにＧａＡｓ、ＺｎＳｅ
系の半導体結晶のエピタキシャル成長法として、また、
ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₃などの絶縁膜の形成法として知ら
れ、半導体プロセスに融合しやすい技術としての実績を
有している。特に、ＰＺＴのような複合酸化膜の場合、
物理的成長法と異なり、ＭＯＣＶＤ法は酸素分圧を任意
に選ぶことができる上、高エネルギー粒子を含まず、極
めてマイルドな条件での成膜が可能である。また、素子
構造の微細化、複雑化に対して断差被膜性は他の方法に
見られない特徴を有するものである。

【００３４】そして、以上説明したような方法によって
製造された半導体装置の他に、Ｐｔ含有量が９９．９５
％のターゲットにおいて、前記と同様にＰｄ含有量を６
ｗｔ・ｐｐｍ以下としたターゲットを２種製造し、これ
を前記実施例１〜７と同様にして図１に示すような構成
からなる半導体装置を作製した。これらを実施例８・９
とする。

【００３５】また、比較例として、前記電極２、３形成
の際のターゲットを電子ビーム溶解法を用いずに形成
し、そのＰｄ含有量が６ｗｔ・ｐｐｍ以上で、Ｐｔ含有
量が９９．９９％のターゲット及びＰｔ含有量が９９．
９５％のターゲットをそれぞれ２種ずつ製造し、これを
前記実施例１〜９と同様な条件のもとで、同様な方法に
よって半導体装置を作製した。これらを比較例１〜４と
し、また前記電極に、スパッタ形成されたＡｌ薄膜を用
いたこと以外は、前記実施例１〜７と同様の構成からな
る半導体装置を作製して、これを比較例５とした。

【００３６】そして、これらの実施例１〜９及び比較例
１〜５の半導体装置について、テープによる剥離試験を
以下のような方法によって行なった。スコッチクリアテ
ープ（ＣＡＴＮｏ．６００−１−１８Ｃ）住友３Ｍ製を
膜の表面に貼り、テープ端を持ってゆっくり引剥し、膜
の剥がれ発生の有無を試験した。この結果を表３に示
す。

【００３７】

【表３】

【００３８】表３に示すように、比較例１〜５の半導体
装置においては、前記テープ剥離試験において、この半
導体装置を構成する層間に、全て剥離が確認されたのに
対し、前記実施例１〜９においては、これらを構成する
層間に全く剥離欠陥等が認められることはなかった。

【００３９】さらに、上記実施例１〜９における誘電体
ＰＺＴを、ＰＬＺＴ（［Ｐｂ_1-xＬａ_x］［（Ｚｒ_yＴ
ｉ_z）_1-x/4］Ｏ₃ （ｘ＋ｙ＝ｚ））、ＳＴＯ（Ｓｒ_x
Ｔｉ_yＯ₃）、ＢＳＴＯ（Ｂａ_xＳｒ_yＴｉ_zＯ₃）のそれぞ
れで置き換えた半導体装置を製造し、これらを実施例１
０〜１３とし、また、この比較例として前記誘電体材料
ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＳＴＯ、ＢＳＴＯからなる誘電体層
１にＡｌ電極からなる半導体装置を比較例６〜９とし、
さらに電極２、３をＡｌ薄膜で形成し、かつ誘電体層１
にＳｉＯ₂、ＳｉＯ₂＋Ｓｉ₃Ｎ₄を用いた半導体装置を従
来例１０、１１として、前記実施例１０〜１３及び比較
例、従来例６〜１１について前述したテープ剥離試験と
同様の試験を行なった。その結果を表４に示す。

【００４０】

【表４】

【００４１】この表４に示したように、前記実施例１〜
９の誘電体ＰＺＴを前述したようなＳＴＯ、ＰＬＺＴ、
ＢＳＴＯに変えた半導体装置においても、これを構成す
る層間の密着強度に何等影響することなく、前記実施例
１０〜１３においては、その層間内における剥離は全く
認められなかった。一方、比較例６〜９の半導体装置に
ついては、前記比較例１〜４と同様にこれを構成する層
間に、ほどんど前記実施例１〜４と同様な剥離欠陥が認
められた。なお、従来例１０、１１は、剥離欠陥は認め
られなかった。

【００４２】従って、上記の結果により、電子ビーム法
によりＰｔを主成分とし不可避不純物のＰｄ含有量を６
ｗｔ・ｐｐｍに抑えたターゲットを製造して、このター
ゲットを用いてＰｔ電極がスパッタ形成された半導体装
置においては、これを構成する各層間の密着強度が著し
く向上されることが確認された。

【００４３】よって、本発明による実施例の半導体装置
及びその電極形成方法により、Ｐｔを主成分とし、これ
に不可避不純物のＰｄを６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御した
ターゲットを電子ビーム法により製造し、これをターゲ
ットとしてＳｉからなる基板４にＰｔ電極２、３をスパ
ッタ形成し、このＰｔ電極２、３上に誘電体層１を設
け、さらに前記誘電体層１上に前記Ｐｔ電極２、３と同
様の条件で前記と同様組成のターゲットによりＰｔ電極
２、３をスパッタすることにより形成された半導体装置
は、これを構成する各層間の密着強度を著しく向上させ
ることが可能であるといえる。よって、上記のように形
成された本発明による実施例の半導体装置は、高性能で
信頼性の高いものであり、本発明は前記半導体装置の歩
留まりの向上にも寄与することができる。

【００４４】

【発明の効果】従って、以上説明したように、請求項１
に記載の発明は、誘電体層を挟持するＰｔ薄膜からなる
電極をＳｉ基板に固定した半導体装置の製造方法におい
て、前記Ｐｔ電極を、Ｐｔを主成分とし不可避不純物の
Ｐｄが６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御されたスパッタリング
ターゲットをスパッタすることにより形成し、該Ｐｔ電
極中の不可避不純物であるＰｄの含有量を６ｗｔ・ｐｐ
ｍ以下に制御することにより、前記スパッタリング時に
Ｐｄによるターゲットへの水素の吸収が抑えられ、前記
半導体装置を構成するＳｉ基板とＰｔ電極、Ｐｔ電極と
誘電体層、誘電体層とＰｔ電極の各層間の密着強度をよ
り向上させ、信頼性の良好な半導体装置の歩留まりを向
上させることを可能とするものである。

【００４５】そして、請求項２に記載の発明は、前記請
求項１に記載の半導体装置の製造方法により製造された
半導体装置を記載したものであって、この半導体装置は
請求項１について記載した効果と同様な効果を奏するも
のである。

【００４６】さらに請求項３に記載した発明は、請求項
１に記載のスパッタリングターゲットを形成する際に、
Ｐｔ素材を１×１０ ^-3 〜１×１０ ^-7 Ｔｏｒｒの範囲内に
調整した真空雰囲気中で溶解することにより、該スパッ
タリングターゲット中に含有されるＰｄの含有量を６ｗ
ｔ・ｐｐｍ以下に制御するものであり、また請求項４は
Ｐｔ素材を前記電子ビーム溶解によって溶解することに
より、該スパッタリングターゲット中に含有されるＰｄ
の含有量を６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御するものであり、
このようにＰｄ含有量が制御されたスパッタリングター
ゲットを用いてＰｔ電極を製造することにより、前記Ｐ
ｔ電極はＰｄの含有量が前記スパッタリングターゲット
と同様な量に低減されることとなる。従って、前記のよ
うに形成されたＰｔ電極は、そのスパッタリング時に、
Ｐｄによるターゲットへの水素の吸収を抑えることがで
き、前記Ｐｔ電極そして誘電体層等の層間の密着性の改
善を図ることを可能としたものである。

【００４７】なお、本発明では半導体装置を構成するＰ
ｔ電極及びこれを形成するターゲットのＰｄ含有量を６
ｗｔ・ｐｐｍとしたが、これはこのＰｄ含有量が６ｗｔ
・ｐｐｍを越えて大きくなるとターゲットへの水素の吸
収が効果的に抑制されなくなる恐れがあるためであり、
この水素吸収をより一層効果的に制御するには、前記Ｐ
ｄ含有量を３ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御することが望まし
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による実施例の半導体装置の断
面を示す概略図である。

【図２】図２は、本発明による実施例の半導体装置にお
けるＰｔ電極を形成するターゲットを製造する電子ビー
ム装置を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１誘電体層２Ｐｔ電極３Ｐｔ電極４Ｓｉ基板１０電子ビーム溶解装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/8242 Ｈ０１Ｌ 27/04 Ｃ 27/04 27/108 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 27/105 C23C 14/34 H01L 21/285 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04 H01L 27/108

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｉ基板上に、第１層としてＰｄの含有
量を６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御したＰｔ電極形成用スパ
ッタリングターゲットを用いスパッタ法によりＰｄの含
有量が６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御されたＰｔ電極を形成
し、前記第１層の上層に第２層としてＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）Ｏ ₃ ）、ＰＬＺＴ（［Ｐｂ _1-x Ｌａ _x ］［（Ｚ
ｒ _y Ｔｉ _z ） _1-x/4 ］Ｏ ₃ ，（ｘ＋ｙ＝ｚ））、ＢＳＴＯ
（Ｂａ _x Ｓｒ _y Ｔｉ _z Ｏ ₃ ）またはＳＴＯ（Ｓｒ _x Ｔｉ
_y Ｏ ₃ ）からなる誘電体層を形成し、前記第２層の上層に
第３層としてＰｄの含有量を６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御
したＰｔ電極形成用スパッタリングターゲットを用いス
パッタ法によりＰｄの含有量が６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制
御されたＰｔ電極を形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の半導体装置の製造方法を
用いて製造され、Ｓｉ基板上に第１層としてＰｄの含有
量が６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御されたＰｔ電極が形成さ
れ、前記第１層の上層に第２層としてＰＺＴ、ＰＬＺ
Ｔ、ＢＳＴＯまたはＳＴＯからなる誘電体層が形成さ
れ、かつ前記第２層の上層に第３層としてＰｄの含有量
が６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御されたＰｔ電極が形成され
たことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】請求項１に記載の半導体装置の製造方法
に用い得るスパッタリングターゲットであって、Ｐｔ素
材を１×１０ ^-3 〜１×１０ ^-7 Ｔｏｒｒの範囲内に調整し
た真空雰囲気中で溶解することにより、不可避不純物で
あるＰｄの含有量が６ｗｔ・ｐｐｍ以下に制御されたこ
とを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項４】前記真空雰囲気中におけるＰｔ素材の溶
解が不純物の揮発を伴う電子ビーム溶解により行われた
ことを特徴とする請求項３に記載のスパッタリングター
ゲット。