JPH11204744A - 強誘電体材料、キャパシタおよびメモリならびにそれらの製造方法 - Google Patents
強誘電体材料、キャパシタおよびメモリならびにそれらの製造方法Info
- Publication number
- JPH11204744A JPH11204744A JP10006132A JP613298A JPH11204744A JP H11204744 A JPH11204744 A JP H11204744A JP 10006132 A JP10006132 A JP 10006132A JP 613298 A JP613298 A JP 613298A JP H11204744 A JPH11204744 A JP H11204744A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- ferroelectric
- ferroelectric film
- bismuth
- titanium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リーク電流を低く抑えることにより、ショー
トによるキャパシタの破壊を低減することができる強誘
電体材料、それを用いたキャパシタおよびメモリならび
にそれらの製造方法を提供する。 【解決手段】 基板１１の上に接合層１２を介して下部
電極１３，強誘電体膜１４および上部電極１５を順次積
層する。強誘電体膜１４はＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎ
ｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，
１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦
１．０，０≦ｄ≦１．０）により構成する。Ｔｉを少量
含むことにより印加電圧によるリーク電流の増加が抑制
され、ショートの発生が低減されると共に温度特性が向
上する。誘電分極特性およびファティーグ特性も高く保
持できる。
トによるキャパシタの破壊を低減することができる強誘
電体材料、それを用いたキャパシタおよびメモリならび
にそれらの製造方法を提供する。 【解決手段】 基板１１の上に接合層１２を介して下部
電極１３，強誘電体膜１４および上部電極１５を順次積
層する。強誘電体膜１４はＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎ
ｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，
１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦
１．０，０≦ｄ≦１．０）により構成する。Ｔｉを少量
含むことにより印加電圧によるリーク電流の増加が抑制
され、ショートの発生が低減されると共に温度特性が向
上する。誘電分極特性およびファティーグ特性も高く保
持できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、層状結晶構造酸化
物を含む強誘電体材料、それを用いたキャパシタおよび
メモリならびにそれらの製造方法に関する。
物を含む強誘電体材料、それを用いたキャパシタおよび
メモリならびにそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、成膜技術の進歩に伴い、強誘電体
薄膜を用いた不揮発性メモリの開発が盛んに行われてい
る。この不揮発性メモリは、強誘電体薄膜の高速な分極
反転とその誘電分極を利用することにより高速書き換え
が可能な不揮発性ランダムアクセスメモリ（Ferroelect
ric Random Access Memories；ＦｅＲＡＭ）であり、電
源を切ると中に書き込まれていた情報が消えてしまう揮
発性メモリとは異なり、書き込まれた内容が消えないと
いう利点を有する。このようなＦｅＲＡＭを構成する強
誘電体材料としては、ビスマス系層状結晶構造酸化物が
挙げられる。このビスマス系層状結晶構造酸化物は、従
来使用されてきたＰｂＴｉＯ3 とＰｂＺｒＯ3 との固溶
体であるＰＺＴ系材料の最大のデメリットであったファ
ティーグ現象、すなわち記録再生動作の繰り返しによる
誘電分極値Ｐｒの低下がみられないことから注目を集め
ている。
薄膜を用いた不揮発性メモリの開発が盛んに行われてい
る。この不揮発性メモリは、強誘電体薄膜の高速な分極
反転とその誘電分極を利用することにより高速書き換え
が可能な不揮発性ランダムアクセスメモリ（Ferroelect
ric Random Access Memories；ＦｅＲＡＭ）であり、電
源を切ると中に書き込まれていた情報が消えてしまう揮
発性メモリとは異なり、書き込まれた内容が消えないと
いう利点を有する。このようなＦｅＲＡＭを構成する強
誘電体材料としては、ビスマス系層状結晶構造酸化物が
挙げられる。このビスマス系層状結晶構造酸化物は、従
来使用されてきたＰｂＴｉＯ3 とＰｂＺｒＯ3 との固溶
体であるＰＺＴ系材料の最大のデメリットであったファ
ティーグ現象、すなわち記録再生動作の繰り返しによる
誘電分極値Ｐｒの低下がみられないことから注目を集め
ている。
【０００３】その中でも特に、ストロンチウム（Ｓｒ）
と、ビスマス（Ｂｉ）と、タンタル（Ｔａ）およびニオ
ブ（Ｎｂ）のうちの少なくとも１種と、酸素（Ｏ）とか
らなる層状結晶構造酸化物（以下、ＳＢＴＮ層状結晶構
造酸化物という）は、このような記録再生動作に伴う誘
電分極値の低下がほとんどないと共に、膜厚を１００ｎ
ｍ以下としても良好な角形比の分極−電圧ヒステリシス
を示すことから、大容量のＦｅＲＡＭを構成する強誘電
体材料として期待されている。
と、ビスマス（Ｂｉ）と、タンタル（Ｔａ）およびニオ
ブ（Ｎｂ）のうちの少なくとも１種と、酸素（Ｏ）とか
らなる層状結晶構造酸化物（以下、ＳＢＴＮ層状結晶構
造酸化物という）は、このような記録再生動作に伴う誘
電分極値の低下がほとんどないと共に、膜厚を１００ｎ
ｍ以下としても良好な角形比の分極−電圧ヒステリシス
を示すことから、大容量のＦｅＲＡＭを構成する強誘電
体材料として期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＳ
ＢＴＮ層状結晶構造酸化物は、電流−電圧特性において
印加電圧が３００ＫＶ／ｃｍ以上になるとリーク電流が
急激に上昇するという問題があった。よって、このＳＢ
ＴＮ層状結晶構造酸化物を用いたキャパシタでは、メモ
リの記録再生動作に対応した±３Ｖのバイポーラパルス
を１×１０11回以上印加するとショートにより破壊され
てしまう場合があった。このようなショートによる破壊
は、強誘電体膜の膜厚が薄くなると発生しやすく、特に
膜厚が１００ｎｍ以下となるとその確率は非常に高く、
信頼性の高いＦｅＲＡＭを作製する上で大きな障害とな
っていた。
ＢＴＮ層状結晶構造酸化物は、電流−電圧特性において
印加電圧が３００ＫＶ／ｃｍ以上になるとリーク電流が
急激に上昇するという問題があった。よって、このＳＢ
ＴＮ層状結晶構造酸化物を用いたキャパシタでは、メモ
リの記録再生動作に対応した±３Ｖのバイポーラパルス
を１×１０11回以上印加するとショートにより破壊され
てしまう場合があった。このようなショートによる破壊
は、強誘電体膜の膜厚が薄くなると発生しやすく、特に
膜厚が１００ｎｍ以下となるとその確率は非常に高く、
信頼性の高いＦｅＲＡＭを作製する上で大きな障害とな
っていた。
【０００５】また、強誘電体材料は、一般に、誘電分極
値が温度の上昇とともに減少しキュリー点において零に
なるという特性を有しており、キュリー点の大きな材料
ほど同一温度範囲における誘電分極値の変化量が小さく
なる。このＳＢＴＮ層状結晶構造酸化物の場合、ビスマ
ス・ストロンチウム・タンタレート（ＳｒＢｉ2 Ｔａ2
Ｏ9 ）のキュリー点が３１０〜３３５℃程度、ビスマス
・ストロンチウム・ニオベート（ＳｒＢｉ2 Ｎｂ
2 Ｏ9 ）のキュリー点が４２０〜４４０℃程度であり、
例えば、１５０℃における誘電分極値は２５℃における
誘電分極値の７０％程度にまで減少してしまう。すなわ
ち、このＳＢＴＮ層状結晶構造酸化物は温度変動が大き
いという問題もあった。
値が温度の上昇とともに減少しキュリー点において零に
なるという特性を有しており、キュリー点の大きな材料
ほど同一温度範囲における誘電分極値の変化量が小さく
なる。このＳＢＴＮ層状結晶構造酸化物の場合、ビスマ
ス・ストロンチウム・タンタレート（ＳｒＢｉ2 Ｔａ2
Ｏ9 ）のキュリー点が３１０〜３３５℃程度、ビスマス
・ストロンチウム・ニオベート（ＳｒＢｉ2 Ｎｂ
2 Ｏ9 ）のキュリー点が４２０〜４４０℃程度であり、
例えば、１５０℃における誘電分極値は２５℃における
誘電分極値の７０％程度にまで減少してしまう。すなわ
ち、このＳＢＴＮ層状結晶構造酸化物は温度変動が大き
いという問題もあった。
【０００６】なお、温度特性に優れるＢｉ系層状結晶構
造酸化物としてはビスマス・ストロンチウム・チタネー
ト（ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15）があるが、チタン（Ｔｉ）
を多く含む層状結晶構造酸化物は、誘電分極値が小さ
く、記録再生動作に伴う誘電分極値の低下も大きいの
で、強誘電体材料としては適していない。
造酸化物としてはビスマス・ストロンチウム・チタネー
ト（ＳｒＢｉ4 Ｔｉ4 Ｏ15）があるが、チタン（Ｔｉ）
を多く含む層状結晶構造酸化物は、誘電分極値が小さ
く、記録再生動作に伴う誘電分極値の低下も大きいの
で、強誘電体材料としては適していない。
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その第１の目的は、リーク電流を低く抑えること
ができ、温度特性も改善することができる強誘電体材料
およびその製造方法を提供することにある。
ので、その第１の目的は、リーク電流を低く抑えること
ができ、温度特性も改善することができる強誘電体材料
およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】第２の目的は、ショートによるキャパシタ
の破壊を抑制することができ、信頼性を向上させること
ができるキャパシタおよびメモリならびにそれらの製造
方法を提供することにある。
の破壊を抑制することができ、信頼性を向上させること
ができるキャパシタおよびメモリならびにそれらの製造
方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による強誘電体材
料は、ストロンチウムと、ビスマスと、タンタルおよび
ニオブのうちの少なくとも１種と、チタンと、酸素とか
らなり、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎ
ｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，
１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦
１．０，０≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構造酸化
物を含むものである。
料は、ストロンチウムと、ビスマスと、タンタルおよび
ニオブのうちの少なくとも１種と、チタンと、酸素とか
らなり、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎ
ｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，
１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦
１．０，０≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構造酸化
物を含むものである。
【００１０】本発明によるキャパシタは、強誘電体膜に
一対の電極がそれぞれ接続されたものであって、強誘電
体膜は、ストロンチウムと、ビスマスと、タンタルおよ
びニオブのうちの少なくとも１種と、チタンと、酸素と
からなり、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂ
u ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，
１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦
１．０，０≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構造酸化
物を含むものである。
一対の電極がそれぞれ接続されたものであって、強誘電
体膜は、ストロンチウムと、ビスマスと、タンタルおよ
びニオブのうちの少なくとも１種と、チタンと、酸素と
からなり、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂ
u ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，
１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦
１．０，０≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構造酸化
物を含むものである。
【００１１】本発明によるメモリは、強誘電体膜に一対
の電極がそれぞれ接続されたキャパシタを有するもので
あって、キャパシタは、強誘電体膜に、ストロンチウム
と、ビスマスと、タンタルおよびニオブのうちの少なく
とも１種と、チタンと、酸素とからなり、かつ組成式が
Ｓｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±
d（但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，
０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．
０）で表される層状結晶構造酸化物を含むものである。
の電極がそれぞれ接続されたキャパシタを有するもので
あって、キャパシタは、強誘電体膜に、ストロンチウム
と、ビスマスと、タンタルおよびニオブのうちの少なく
とも１種と、チタンと、酸素とからなり、かつ組成式が
Ｓｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±
d（但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，
０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．
０）で表される層状結晶構造酸化物を含むものである。
【００１２】本発明による強誘電体材料の製造方法は、
ストロンチウムと、ビスマスと、タンタルおよびニオブ
のうちの少なくとも１種と、チタンと、酸素とからな
り、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2
Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦
ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０
≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構造酸化物を含む強
誘電体材料を、反応性スパッタリング法により形成する
ものである。
ストロンチウムと、ビスマスと、タンタルおよびニオブ
のうちの少なくとも１種と、チタンと、酸素とからな
り、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2
Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦
ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０
≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構造酸化物を含む強
誘電体材料を、反応性スパッタリング法により形成する
ものである。
【００１３】本発明による他の強誘電体材料の製造方法
は、ストロンチウムを含む有機金属原料と、ビスマスを
含む有機金属原料と、タンタルあるいはニオブを含む有
機金属原料と、チタンを含む有機金属原料とをそれぞれ
気化させた原料ガスを供給することにより、ストロンチ
ウムと、ビスマスと、タンタルおよびニオブのうちの少
なくとも１種と、チタンと、酸素とからなり、かつ組成
式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±
d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，
０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．
０）で表される層状結晶構造酸化物を含む強誘電体材料
を形成するものである。
は、ストロンチウムを含む有機金属原料と、ビスマスを
含む有機金属原料と、タンタルあるいはニオブを含む有
機金属原料と、チタンを含む有機金属原料とをそれぞれ
気化させた原料ガスを供給することにより、ストロンチ
ウムと、ビスマスと、タンタルおよびニオブのうちの少
なくとも１種と、チタンと、酸素とからなり、かつ組成
式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±
d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，
０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．
０）で表される層状結晶構造酸化物を含む強誘電体材料
を形成するものである。
【００１４】本発明によるキャパシタの製造方法は、強
誘電体膜に電極が接続されたキャパシタの製造方法であ
って、電極を形成する工程と、ストロンチウムと、ビス
マスと、タンタルおよびニオブのうちの少なくとも１種
と、チタンと、酸素とからなり、かつ組成式がＳｒx Ｂ
ｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、
０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦
１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）で表さ
れる層状結晶構造酸化物を含む強誘電体膜を形成する工
程とを含むものである。
誘電体膜に電極が接続されたキャパシタの製造方法であ
って、電極を形成する工程と、ストロンチウムと、ビス
マスと、タンタルおよびニオブのうちの少なくとも１種
と、チタンと、酸素とからなり、かつ組成式がＳｒx Ｂ
ｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、
０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦
１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）で表さ
れる層状結晶構造酸化物を含む強誘電体膜を形成する工
程とを含むものである。
【００１５】本発明によるメモリの製造方法は、強誘電
体膜に電極が接続されたキャパシタを有するメモリを製
造するものであって、キャパシタの電極を形成する工程
と、ストロンチウムと、ビスマスと、タンタルおよびニ
オブのうちの少なくとも１種と、チタンと、酸素とから
なり、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu）
2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７
≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，
０≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構造酸化物を含む
キャパシタの強誘電体膜を形成する工程とを含むもので
ある。
体膜に電極が接続されたキャパシタを有するメモリを製
造するものであって、キャパシタの電極を形成する工程
と、ストロンチウムと、ビスマスと、タンタルおよびニ
オブのうちの少なくとも１種と、チタンと、酸素とから
なり、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu）
2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７
≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，
０≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構造酸化物を含む
キャパシタの強誘電体膜を形成する工程とを含むもので
ある。
【００１６】本発明による強誘電体材料では、Ｓｒx Ｂ
ｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 ＴｉzＯ9 ±d （但し、
０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦
１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）で表さ
れる層状結晶構造酸化物が含まれている。よって、優れ
た誘電分極値を有し、繰り返し動作による誘電分極値の
低下も小さい。また、リーク電流が低く印加電圧による
変化も小さく、かつ優れた温度特性も示す。
ｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 ＴｉzＯ9 ±d （但し、
０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦
１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）で表さ
れる層状結晶構造酸化物が含まれている。よって、優れ
た誘電分極値を有し、繰り返し動作による誘電分極値の
低下も小さい。また、リーク電流が低く印加電圧による
変化も小さく、かつ優れた温度特性も示す。
【００１７】本発明によるキャパシタでは、一対の電極
間に電圧が印加されると、強誘電体膜において分極が起
こる。ここでは、強誘電体膜にＳｒx Ｂｉy （Ｔａ
(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦
１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１
≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構
造酸化物が含まれているので、優れた特性を示し、かつ
ショートの発生が低減されている。
間に電圧が印加されると、強誘電体膜において分極が起
こる。ここでは、強誘電体膜にＳｒx Ｂｉy （Ｔａ
(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦
１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１
≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構
造酸化物が含まれているので、優れた特性を示し、かつ
ショートの発生が低減されている。
【００１８】本発明によるメモリでは、キャパシタの一
対の電極間に電圧が印加されると強誘電体膜において分
極が起こる。この電極ー分極特性にはヒステリシスがあ
り、このヒステリシスを利用してデータの記憶および読
み出しが行われる。ここでは、強誘電体膜にＳｒx Ｂｉ
y （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．
６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．
０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）で表される
層状結晶構造酸化物が含まれているので、ショートによ
るキャパシタの破壊が低減され、メモリは高い信頼性を
有する。
対の電極間に電圧が印加されると強誘電体膜において分
極が起こる。この電極ー分極特性にはヒステリシスがあ
り、このヒステリシスを利用してデータの記憶および読
み出しが行われる。ここでは、強誘電体膜にＳｒx Ｂｉ
y （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．
６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．
０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）で表される
層状結晶構造酸化物が含まれているので、ショートによ
るキャパシタの破壊が低減され、メモリは高い信頼性を
有する。
【００１９】本発明による強誘電体材料の製造方法で
は、反応性スパッタリング法により本発明の層状結晶構
造酸化物が形成される。
は、反応性スパッタリング法により本発明の層状結晶構
造酸化物が形成される。
【００２０】本発明による他の強誘電体材料の製造方法
では、ストロンチウムを含む有機金属原料と、ビスマス
を含む有機金属原料と、タンタルあるいはニオブを含む
有機金属原料と、チタンを含む有機金属原料とをそれぞ
れ気化させた原料ガスが供給されることにより、本発明
の層状結晶構造酸化物が形成される。
では、ストロンチウムを含む有機金属原料と、ビスマス
を含む有機金属原料と、タンタルあるいはニオブを含む
有機金属原料と、チタンを含む有機金属原料とをそれぞ
れ気化させた原料ガスが供給されることにより、本発明
の層状結晶構造酸化物が形成される。
【００２１】本発明によるキャパシタの製造方法または
メモリの製造方法では、電極と、本発明の層状結晶構造
酸化物を含む強誘電体膜とがそれぞれ形成される。
メモリの製造方法では、電極と、本発明の層状結晶構造
酸化物を含む強誘電体膜とがそれぞれ形成される。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】図１は本発明の一実施の形態に係る強誘電
体材料を用いたキャパシタの構成を表すものである。こ
のキャパシタ１０は、例えばシリコンよりなる基板１１
の上に、例えば、必要に応じてチタンや窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）などよりなる接合層１２を介して、下部電極１
３，強誘電体膜１４および上部電極１５が順次積層され
ている。すなわち、このキャパシタ１０は被電極接続部
である強誘電体膜１４に一対の電極（下部電極１３と上
部電極１５）をそれぞれ接続したものである。
体材料を用いたキャパシタの構成を表すものである。こ
のキャパシタ１０は、例えばシリコンよりなる基板１１
の上に、例えば、必要に応じてチタンや窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）などよりなる接合層１２を介して、下部電極１
３，強誘電体膜１４および上部電極１５が順次積層され
ている。すなわち、このキャパシタ１０は被電極接続部
である強誘電体膜１４に一対の電極（下部電極１３と上
部電極１５）をそれぞれ接続したものである。
【００２４】下部電極１３は、強誘電体膜１４との間に
おいて構成元素が相互に拡散する程度の異なる第１の層
１３ａと第２の層１３ｂとを有している。第１の層１３
ａは、強誘電体膜１４との間において構成元素が拡散す
るのを防止するためのものであり、例えば、イリジウム
（Ｉｒ），白金（Ｐｔ）およびルテニウム（Ｒｕ）から
なる群のうちの少なくとも１種と酸素とにより構成され
ている。酸素の含有量は、原子％で１０％以上７０％以
下の範囲内であることが好ましい。酸素の含有量が少な
いと拡散を有効に防止することができず、酸素の含有量
が多いと抵抗値が高くなり過ぎるからである。なお、第
１の層１３ａの厚さは例えば１００ｎｍである。
おいて構成元素が相互に拡散する程度の異なる第１の層
１３ａと第２の層１３ｂとを有している。第１の層１３
ａは、強誘電体膜１４との間において構成元素が拡散す
るのを防止するためのものであり、例えば、イリジウム
（Ｉｒ），白金（Ｐｔ）およびルテニウム（Ｒｕ）から
なる群のうちの少なくとも１種と酸素とにより構成され
ている。酸素の含有量は、原子％で１０％以上７０％以
下の範囲内であることが好ましい。酸素の含有量が少な
いと拡散を有効に防止することができず、酸素の含有量
が多いと抵抗値が高くなり過ぎるからである。なお、第
１の層１３ａの厚さは例えば１００ｎｍである。
【００２５】第２の層１３ｂは、第１の層１３ａと強誘
電体膜１４との間に形成されており、強誘電体膜１４と
の間において構成元素を若干拡散させることにより強誘
電体膜１４の形成において結晶を良好に成長させるよう
になっている。この第２の層１３ｂは、例えば、イリジ
ウム，白金およびルテニウムからなる群のうちの少なく
とも１種により、あるいはその少なくとも１種と酸素と
により構成されている。第２の層１３ｂにおいて酸素を
含む場合には、その含有量は原子％で１０％よりも少な
いことが好ましい。酸素の含有量が多いと構成元素の拡
散が起こりにくいからである。第２の層１３ｂの厚さ
は、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内であることが好
ましく、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内であればより
好ましい。第２の層１３ｂの厚さが薄いと拡散により結
晶成長を助ける効果が期待できず、厚いと拡散による劣
化層が形成され特性が低下してしまうからである。
電体膜１４との間に形成されており、強誘電体膜１４と
の間において構成元素を若干拡散させることにより強誘
電体膜１４の形成において結晶を良好に成長させるよう
になっている。この第２の層１３ｂは、例えば、イリジ
ウム，白金およびルテニウムからなる群のうちの少なく
とも１種により、あるいはその少なくとも１種と酸素と
により構成されている。第２の層１３ｂにおいて酸素を
含む場合には、その含有量は原子％で１０％よりも少な
いことが好ましい。酸素の含有量が多いと構成元素の拡
散が起こりにくいからである。第２の層１３ｂの厚さ
は、３ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲内であることが好
ましく、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内であればより
好ましい。第２の層１３ｂの厚さが薄いと拡散により結
晶成長を助ける効果が期待できず、厚いと拡散による劣
化層が形成され特性が低下してしまうからである。
【００２６】なお、下部電極１３は、第１の層１３ａと
第２の層１３ｂとの間に、必要に応じてチタンなどより
なる図示しない接合層を備えるようにしてもよい。
第２の層１３ｂとの間に、必要に応じてチタンなどより
なる図示しない接合層を備えるようにしてもよい。
【００２７】強誘電体膜１４は、本実施の形態に係る強
誘電体材料により構成されている。すなわち、ストロン
チウムと、ビスマスと、タンタルおよびニオブのうちの
少なくとも１種と、チタンと、酸素とからなり、かつ組
成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9
±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．
５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦
１．０）で表される層状結晶構造酸化物を含む強誘電体
材料により構成されている。この層状結晶構造酸化物は
単結晶でも多結晶でもよい。
誘電体材料により構成されている。すなわち、ストロン
チウムと、ビスマスと、タンタルおよびニオブのうちの
少なくとも１種と、チタンと、酸素とからなり、かつ組
成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9
±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．
５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦
１．０）で表される層状結晶構造酸化物を含む強誘電体
材料により構成されている。この層状結晶構造酸化物は
単結晶でも多結晶でもよい。
【００２８】ここで、この層状結晶構造酸化物がストロ
ンチウム，ビスマス，タンタルおよびニオブに加えてチ
タンを含むように構成しているのは、印加電圧の増加に
よるリーク電流の増加を小さくすることができると共
に、温度特性も向上させることができるからである。図
２に層状結晶構造酸化物の組成とリーク電流と電圧との
関係を示す。ここでは、Ｓｒ0.8 Ｂｉ2.2 Ｔａ2.0 Ｔｉ
z Ｏ9 ±d についてチタンの組成比を変化させた場合を
示している。このように、チタンを含まない場合には印
加電圧が４Ｖを越えると急激にリーク電流が上昇してし
まうのに対して、チタンの組成比が０．２の場合には使
用に耐え得る程度の上昇に留まり、チタンの組成比がそ
れ以上の場合には急激な上昇がなかった。すなわち、チ
タンを含有することにより、印加電圧によるリーク電流
の変化を小さくすることができることが分かる。
ンチウム，ビスマス，タンタルおよびニオブに加えてチ
タンを含むように構成しているのは、印加電圧の増加に
よるリーク電流の増加を小さくすることができると共
に、温度特性も向上させることができるからである。図
２に層状結晶構造酸化物の組成とリーク電流と電圧との
関係を示す。ここでは、Ｓｒ0.8 Ｂｉ2.2 Ｔａ2.0 Ｔｉ
z Ｏ9 ±d についてチタンの組成比を変化させた場合を
示している。このように、チタンを含まない場合には印
加電圧が４Ｖを越えると急激にリーク電流が上昇してし
まうのに対して、チタンの組成比が０．２の場合には使
用に耐え得る程度の上昇に留まり、チタンの組成比がそ
れ以上の場合には急激な上昇がなかった。すなわち、チ
タンを含有することにより、印加電圧によるリーク電流
の変化を小さくすることができることが分かる。
【００２９】また、図３に層状結晶構造酸化物の組成と
温度と誘電分極値の減少率との関係を示す。ここでも、
Ｓｒ0.8 Ｂｉ2.2 Ｔａ2.0 Ｔｉz Ｏ9 ±d についてチタ
ンの組成比を変化させた場合を示している。このよう
に、チタンを含まない場合には２５℃に対する２００℃
の誘電分極値の減少率は約５５％であるのに対して、チ
タンの組成比が０．２の場合には約６３％であり、チタ
ンの組成比が大きくなると更に誘電分極値の減少率は改
善される。すなわち、チタンを含有することにより、温
度特性も改善できることが分かる。
温度と誘電分極値の減少率との関係を示す。ここでも、
Ｓｒ0.8 Ｂｉ2.2 Ｔａ2.0 Ｔｉz Ｏ9 ±d についてチタ
ンの組成比を変化させた場合を示している。このよう
に、チタンを含まない場合には２５℃に対する２００℃
の誘電分極値の減少率は約５５％であるのに対して、チ
タンの組成比が０．２の場合には約６３％であり、チタ
ンの組成比が大きくなると更に誘電分極値の減少率は改
善される。すなわち、チタンを含有することにより、温
度特性も改善できることが分かる。
【００３０】一方、チタンの組成比をタンタルおよびニ
オブを合わせて２とした場合に１．０以下（すなわち、
タンタルおよびニオブの１／２以下）としているのは、
それよりも大きいと誘電分極値が小さくなると共に、繰
り返し動作により誘電分極値が大きく低下してしまうか
らである。図４に、Ｓｒ0.8 Ｂｉ2.4 Ｔａ2.0 ＴｉzＯ
9 ±d におけるチタンの組成比と誘電分極値２Ｐｒおよ
び抗電界２Ｅｃとの関係を示す。図４では製造工程中の
加熱温度を変化させた２種類について四角印と丸印でそ
れぞれ示している。このように、チタンの組成比が１．
０程度になると誘電分極値の低下がみられ、チタンの組
成比が１．０よりも大きくなると十分な誘電分極値が得
られなくなる。また、チタンの組成比が大きくなるにつ
れ抗電界も大きくなる。すなわち、チタンの組成比があ
まり大きくなると優れた誘電分極特性を得ることができ
ず、抗電界も大きくなり好ましくないことが分かる。
オブを合わせて２とした場合に１．０以下（すなわち、
タンタルおよびニオブの１／２以下）としているのは、
それよりも大きいと誘電分極値が小さくなると共に、繰
り返し動作により誘電分極値が大きく低下してしまうか
らである。図４に、Ｓｒ0.8 Ｂｉ2.4 Ｔａ2.0 ＴｉzＯ
9 ±d におけるチタンの組成比と誘電分極値２Ｐｒおよ
び抗電界２Ｅｃとの関係を示す。図４では製造工程中の
加熱温度を変化させた２種類について四角印と丸印でそ
れぞれ示している。このように、チタンの組成比が１．
０程度になると誘電分極値の低下がみられ、チタンの組
成比が１．０よりも大きくなると十分な誘電分極値が得
られなくなる。また、チタンの組成比が大きくなるにつ
れ抗電界も大きくなる。すなわち、チタンの組成比があ
まり大きくなると優れた誘電分極特性を得ることができ
ず、抗電界も大きくなり好ましくないことが分かる。
【００３１】上部電極１５は、例えば、白金，イリジウ
ム，ルテニウム，ロジウム（Ｒｈ）あるいはパラジウム
（Ｐｄ）のいずれか１種、あるいはこれらの２種以上を
含む合金、またはこれらの少なくとも１種と酸素とを含
む酸化物により構成されている。
ム，ルテニウム，ロジウム（Ｒｈ）あるいはパラジウム
（Ｐｄ）のいずれか１種、あるいはこれらの２種以上を
含む合金、またはこれらの少なくとも１種と酸素とを含
む酸化物により構成されている。
【００３２】なお、このキャパシタ１０は、図１に示し
たように、下部電極１３，強誘電体膜１４および上部電
極１５がそれぞれ平板状とされてもよいが、図５に示し
たように、下部電極１３が突形状とされ、強誘電体膜１
４および上部電極１５がそれを覆うようにそれぞれ湾曲
形状とされてもよい。このように構成すれば、キャパシ
タ１０の大きさを大きくすることなく、強誘電体膜１４
の面積を広くすることができるので、キャパシタ１０の
小型化を図ることができ好ましい。なお、この場合、下
部電極１３は、突形状の第１の層１３ａが湾曲形状の第
２の層１３ｂにより覆われるように構成されることが好
ましい。強誘電体膜１４を第２の層１３ｂの表面に形成
することにより、強誘電体膜１４の結晶を良好に成長さ
せることができるからである。
たように、下部電極１３，強誘電体膜１４および上部電
極１５がそれぞれ平板状とされてもよいが、図５に示し
たように、下部電極１３が突形状とされ、強誘電体膜１
４および上部電極１５がそれを覆うようにそれぞれ湾曲
形状とされてもよい。このように構成すれば、キャパシ
タ１０の大きさを大きくすることなく、強誘電体膜１４
の面積を広くすることができるので、キャパシタ１０の
小型化を図ることができ好ましい。なお、この場合、下
部電極１３は、突形状の第１の層１３ａが湾曲形状の第
２の層１３ｂにより覆われるように構成されることが好
ましい。強誘電体膜１４を第２の層１３ｂの表面に形成
することにより、強誘電体膜１４の結晶を良好に成長さ
せることができるからである。
【００３３】このような構成を有するキャパシタ１０は
次のように作用する。
次のように作用する。
【００３４】このキャパシタ１０では、上部電極１５と
下部電極１３との間に電圧が印加されると、強誘電体膜
１４において分極が起こる。ここでは、強誘電体膜１４
がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d
（０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦
ｚ≦１．０）を含んでいるので、優れた誘電分極値を有
し、繰り返し動作による誘電分極値の低下も小さい。ま
た、リーク電流が低く印加電圧による変化も小さく、か
つ優れた温度特性も示す。
下部電極１３との間に電圧が印加されると、強誘電体膜
１４において分極が起こる。ここでは、強誘電体膜１４
がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d
（０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦
ｚ≦１．０）を含んでいるので、優れた誘電分極値を有
し、繰り返し動作による誘電分極値の低下も小さい。ま
た、リーク電流が低く印加電圧による変化も小さく、か
つ優れた温度特性も示す。
【００３５】このようなキャパシタ１０は、次のように
して製造することができる。
して製造することができる。
【００３６】まず、例えばシリコンよりなる基板１１を
用意し、その一面側に、例えばスパッタリング法により
適宜な接合層１２を形成する。次いで、その表面に、例
えば反応性スパッタリング法により第１の層１３ａと第
２の層１３ｂとを順次形成して下部電極１３を形成する
（下部電極形成工程）。
用意し、その一面側に、例えばスパッタリング法により
適宜な接合層１２を形成する。次いで、その表面に、例
えば反応性スパッタリング法により第１の層１３ａと第
２の層１３ｂとを順次形成して下部電極１３を形成する
（下部電極形成工程）。
【００３７】なお、この下部電極の形成においては、例
えば、第１の層１３ａを反応性スパッタリング法により
形成したのち、それを例えば窒素雰囲気などの還元雰囲
気中において３００℃以上８００℃以下の範囲内におい
て加熱して、第１の層１３ａの表面に第２の層を形成す
るようにしてもよい。この方法によれば、還元雰囲気中
で加熱するだけで第２の層１３ｂを簡単に形成すること
ができると共に、下部電極１３の加工も容易となるので
好ましい。
えば、第１の層１３ａを反応性スパッタリング法により
形成したのち、それを例えば窒素雰囲気などの還元雰囲
気中において３００℃以上８００℃以下の範囲内におい
て加熱して、第１の層１３ａの表面に第２の層を形成す
るようにしてもよい。この方法によれば、還元雰囲気中
で加熱するだけで第２の層１３ｂを簡単に形成すること
ができると共に、下部電極１３の加工も容易となるので
好ましい。
【００３８】続いて、この下部電極１３の表面（すなわ
ち第２の層１３ｂの表面）に、例えばゾル・ゲル法やＭ
ＯＤ（Metal Organic Decomposition ）法や反応性スパ
ッタリング法やＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical V
apor Deposition ）法やレーザーアブレーション法やに
より、先に説明した層状結晶構造酸化物よりなる強誘電
体膜１４を形成する（強誘電体膜形成工程）。
ち第２の層１３ｂの表面）に、例えばゾル・ゲル法やＭ
ＯＤ（Metal Organic Decomposition ）法や反応性スパ
ッタリング法やＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical V
apor Deposition ）法やレーザーアブレーション法やに
より、先に説明した層状結晶構造酸化物よりなる強誘電
体膜１４を形成する（強誘電体膜形成工程）。
【００３９】例えば、ＭＯＤ法により形成する場合に
は、ストロンチウムを含む有機金属原料と、ビスマスを
含む有機金属原料と、タンタルあるいはニオブを含む有
機金属原料と、チタンを含む有機金属原料とをそれぞれ
溶媒中に溶解し、それを塗布して酸素雰囲気などの酸化
性雰囲気中において加熱することにより強誘電体膜１４
を形成する。
は、ストロンチウムを含む有機金属原料と、ビスマスを
含む有機金属原料と、タンタルあるいはニオブを含む有
機金属原料と、チタンを含む有機金属原料とをそれぞれ
溶媒中に溶解し、それを塗布して酸素雰囲気などの酸化
性雰囲気中において加熱することにより強誘電体膜１４
を形成する。
【００４０】例えば、反応性スパッタリング法により形
成する場合には、まず、酸化物ターゲット（酸化ビスマ
ス（Ｂｉ2 Ｏ5 またはＢｉ2 Ｏ3 ），酸化ストロンチウ
ム（ＳｒＯ），酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ），酸化ニオ
ブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）および酸化チタン（ＴｉＯ2 ））を用
意し、アルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスを用い
てスパッタさせる。次いで、必要に応じて酸素雰囲気な
どの酸化雰囲気中において加熱し、強誘電体膜１４を形
成する。
成する場合には、まず、酸化物ターゲット（酸化ビスマ
ス（Ｂｉ2 Ｏ5 またはＢｉ2 Ｏ3 ），酸化ストロンチウ
ム（ＳｒＯ），酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ），酸化ニオ
ブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）および酸化チタン（ＴｉＯ2 ））を用
意し、アルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ2 ）ガスを用い
てスパッタさせる。次いで、必要に応じて酸素雰囲気な
どの酸化雰囲気中において加熱し、強誘電体膜１４を形
成する。
【００４１】例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成する場合
には、ストロンチウムを含む有機金属原料と、ビスマス
を含む有機金属原料と、タンタルあるいはニオブを含む
有機金属原料と、チタンを含む有機金属原料とをそれぞ
れ気化させた原料ガスを酸素ガスなどの酸化性のガスと
共に供給して、層状結晶構造酸化物を化学的気相成長さ
せ、強誘電体膜１４を形成する。気相成長させる際の温
度は、例えば、５００℃以上８００℃以下の範囲内と
し、圧力雰囲気（すなわち原料ガス圧）は、例えば、
０．１Ｔｏｒｒ以上５０Ｔｏｒｒ以下の範囲内（好まし
くは１Ｔｏｒｒ以上１０Ｔｏｒｒ以下の範囲内）とす
る。安定して良好な結晶を成長させることができるから
である。
には、ストロンチウムを含む有機金属原料と、ビスマス
を含む有機金属原料と、タンタルあるいはニオブを含む
有機金属原料と、チタンを含む有機金属原料とをそれぞ
れ気化させた原料ガスを酸素ガスなどの酸化性のガスと
共に供給して、層状結晶構造酸化物を化学的気相成長さ
せ、強誘電体膜１４を形成する。気相成長させる際の温
度は、例えば、５００℃以上８００℃以下の範囲内と
し、圧力雰囲気（すなわち原料ガス圧）は、例えば、
０．１Ｔｏｒｒ以上５０Ｔｏｒｒ以下の範囲内（好まし
くは１Ｔｏｒｒ以上１０Ｔｏｒｒ以下の範囲内）とす
る。安定して良好な結晶を成長させることができるから
である。
【００４２】ＭＯＣＶＤ法により形成する場合には、ま
た、各原料ガスを必要に応じて酸素ガスなどの酸化性の
ガスと共に供給して、ストロンチウムとビスマスとタン
タルおよびニオブの少なくとも一方とチタンとを含む完
全に結晶化していない非結晶物の膜を形成したのち、酸
素雰囲気などの酸化性雰囲気中において加熱して結晶化
させることにより強誘電体膜１４を形成するようにして
もよい。非結晶物の膜を形成する際の温度は、例えば、
４００℃以上６５０℃以下の範囲内とし、圧力雰囲気
（すなわち原料ガス圧）は、例えば、０．１Ｔｏｒｒ以
上５０Ｔｏｒｒ以下の範囲内（好ましくは１Ｔｏｒｒ以
上１０Ｔｏｒｒ以下の範囲内）とする。安定して良好な
非結晶物の膜を形成することができるからである。結晶
化の際の温度は、例えば、６５０℃以上８５０℃以下の
範囲内とする。良好な結晶を形成することができるから
である。
た、各原料ガスを必要に応じて酸素ガスなどの酸化性の
ガスと共に供給して、ストロンチウムとビスマスとタン
タルおよびニオブの少なくとも一方とチタンとを含む完
全に結晶化していない非結晶物の膜を形成したのち、酸
素雰囲気などの酸化性雰囲気中において加熱して結晶化
させることにより強誘電体膜１４を形成するようにして
もよい。非結晶物の膜を形成する際の温度は、例えば、
４００℃以上６５０℃以下の範囲内とし、圧力雰囲気
（すなわち原料ガス圧）は、例えば、０．１Ｔｏｒｒ以
上５０Ｔｏｒｒ以下の範囲内（好ましくは１Ｔｏｒｒ以
上１０Ｔｏｒｒ以下の範囲内）とする。安定して良好な
非結晶物の膜を形成することができるからである。結晶
化の際の温度は、例えば、６５０℃以上８５０℃以下の
範囲内とする。良好な結晶を形成することができるから
である。
【００４３】なお、ストロンチウムを含む有機金属原料
としては、ジ−２，２，６，６−テトラメチル−３，５
−ヘプタンジオンストロンチウム（Ｓｒ（Ｃ11Ｈ
19Ｏ2 ）2），テトラグリム（ＣＨ3 ＯＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ
ＣＨ3 ）がジ−２，２，６，６−テトラメチル−３，５
−ヘプタンジオンストロンチウムに付加した化合物，テ
トラヒドロフラン（Ｃ4 Ｈ8 Ｏ）がジ−ペンタメチルシ
クロペンタジエンストロンチウム（Ｓｒ（（ＣＨ3 ）5
Ｃ5 ）2 ）に付加した化合物およびテトラグリムがジ−
ｎ−プロピルテトラメチルシクロペンタジエンストロン
チウム（Ｓｒ（（Ｃ3Ｈ7 ）（ＣＨ3 ）4 Ｃ5 ）2 ）に
付加した化合物などからなる群のうちの少なくとも１種
を用いることができる。
としては、ジ−２，２，６，６−テトラメチル−３，５
−ヘプタンジオンストロンチウム（Ｓｒ（Ｃ11Ｈ
19Ｏ2 ）2），テトラグリム（ＣＨ3 ＯＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ
ＣＨ3 ）がジ−２，２，６，６−テトラメチル−３，５
−ヘプタンジオンストロンチウムに付加した化合物，テ
トラヒドロフラン（Ｃ4 Ｈ8 Ｏ）がジ−ペンタメチルシ
クロペンタジエンストロンチウム（Ｓｒ（（ＣＨ3 ）5
Ｃ5 ）2 ）に付加した化合物およびテトラグリムがジ−
ｎ−プロピルテトラメチルシクロペンタジエンストロン
チウム（Ｓｒ（（Ｃ3Ｈ7 ）（ＣＨ3 ）4 Ｃ5 ）2 ）に
付加した化合物などからなる群のうちの少なくとも１種
を用いることができる。
【００４４】ビスマスを含む有機金属原料としては、ト
リフェニルビスマス（Ｂｉ（Ｃ6 Ｈ5 ）3 ），トリ−ｏ
−トリルビスマス（Ｂｉ（ｏ−Ｃ7 Ｈ7 ）3 ），トリエ
トキシドビスマス（Ｂｉ（Ｏ−Ｃ2 Ｈ5 ）3 ），トリイ
ソプロポキシドビスマス（Ｂｉ（Ｏ−ｉＣ
3 Ｈ7 ）3 ），トリ−ｔｅｒｔｉａｒｙ−ブトキシドビ
スマス（Ｂｉ（Ｏ−ｔＣ4 Ｈ9 ）3 ）およびトリ−ｔｅ
ｒｔｉａｒｙ−ペンチルオキシドビスマス（Ｂｉ（Ｏ−
ｔＣ5 Ｈ11）3 ）などからなる群のうちの少なくとも１
種を用いることができる。
リフェニルビスマス（Ｂｉ（Ｃ6 Ｈ5 ）3 ），トリ−ｏ
−トリルビスマス（Ｂｉ（ｏ−Ｃ7 Ｈ7 ）3 ），トリエ
トキシドビスマス（Ｂｉ（Ｏ−Ｃ2 Ｈ5 ）3 ），トリイ
ソプロポキシドビスマス（Ｂｉ（Ｏ−ｉＣ
3 Ｈ7 ）3 ），トリ−ｔｅｒｔｉａｒｙ−ブトキシドビ
スマス（Ｂｉ（Ｏ−ｔＣ4 Ｈ9 ）3 ）およびトリ−ｔｅ
ｒｔｉａｒｙ−ペンチルオキシドビスマス（Ｂｉ（Ｏ−
ｔＣ5 Ｈ11）3 ）などからなる群のうちの少なくとも１
種を用いることができる。
【００４５】タンタルを含む有機金属原料としては、ペ
ンタイソプロポキシドタンタル（Ｔａ（Ｏ−ｉＣ
3 Ｈ7 ）5 ）および２，２，６，６−テトラメチル−
３，５−ヘプタンジオン−テトラソプロポキシドタンタ
ル（Ｔａ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 （Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ））など
からなる群のうちの少なくとも１種を用いることができ
る。
ンタイソプロポキシドタンタル（Ｔａ（Ｏ−ｉＣ
3 Ｈ7 ）5 ）および２，２，６，６−テトラメチル−
３，５−ヘプタンジオン−テトラソプロポキシドタンタ
ル（Ｔａ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 （Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ））など
からなる群のうちの少なくとも１種を用いることができ
る。
【００４６】ニオブを含む有機金属原料としては、ペン
タイソプロポキシドニオブ（Ｎｂ（Ｏ−ｉＣ
3 Ｈ7 ）5 ）および２，２，６，６−テトラメチル−
３，５−ヘプタンジオン−テトライソプロポキシドニオ
ブ（Ｎｂ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 （Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ））など
からなる群のうちの少なくとも１種を用いることができ
る。
タイソプロポキシドニオブ（Ｎｂ（Ｏ−ｉＣ
3 Ｈ7 ）5 ）および２，２，６，６−テトラメチル−
３，５−ヘプタンジオン−テトライソプロポキシドニオ
ブ（Ｎｂ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 （Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ））など
からなる群のうちの少なくとも１種を用いることができ
る。
【００４７】チタンを含む有機金属原料としては、テト
ライソプロポキシドチタン（Ｔｉ（Ｏ−ｉＣ
3 Ｈ7 ）4 ），ジ−２，２，６，６−テトラメチル−
３，５−ヘプタンジオンオキソチタン（ＴｉＯ（Ｃ11Ｈ
19Ｏ2 ）2 ）およびジ−イソプロポキシ−ジ−２，２，
６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオンチタン
（Ｔｉ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 （Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）2 ）など
からなる群のうちの少なくとも１種を用いることができ
る。
ライソプロポキシドチタン（Ｔｉ（Ｏ−ｉＣ
3 Ｈ7 ）4 ），ジ−２，２，６，６−テトラメチル−
３，５−ヘプタンジオンオキソチタン（ＴｉＯ（Ｃ11Ｈ
19Ｏ2 ）2 ）およびジ−イソプロポキシ−ジ−２，２，
６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオンチタン
（Ｔｉ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 （Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）2 ）など
からなる群のうちの少なくとも１種を用いることができ
る。
【００４８】また、各原料ガスを供給する際には、各有
機金属原料を例えばテトラヒドロフランを含む有機溶媒
中にそれぞれ溶解したのち、例えば１８０℃以上２５０
℃以下の範囲内において加熱することにより気化するよ
うにすることが好ましい。これら各有機金属原料は蒸気
圧が低く気化しにくいので、各有機金属原料を混合して
から気化した方が層状結晶構造酸化物の組成が安定する
からである。
機金属原料を例えばテトラヒドロフランを含む有機溶媒
中にそれぞれ溶解したのち、例えば１８０℃以上２５０
℃以下の範囲内において加熱することにより気化するよ
うにすることが好ましい。これら各有機金属原料は蒸気
圧が低く気化しにくいので、各有機金属原料を混合して
から気化した方が層状結晶構造酸化物の組成が安定する
からである。
【００４９】なお、このようにして強誘電体膜１４を形
成する際には、加熱により第２の層１３ｂと強誘電体膜
１４との界面において構成元素が若干拡散し、結晶の成
長が助けられる。これにより、強誘電体膜１４において
良好な結晶が成長する。
成する際には、加熱により第２の層１３ｂと強誘電体膜
１４との界面において構成元素が若干拡散し、結晶の成
長が助けられる。これにより、強誘電体膜１４において
良好な結晶が成長する。
【００５０】続いて、この強誘電体膜１４の表面に、適
宜な上部電極１５を反応性スパッタリング法により形成
する（上部電極形成工程）。なお、上部電極１５を形成
したのち、必要に応じて酸素雰囲気中において加熱する
ことにより、強誘電体膜１４の結晶性を向上させるよう
にしてもよい。そののち、例えば、イオンミリングによ
り適宜にエッチングすることにより、図１に示したキャ
パシタ１０が形成される。
宜な上部電極１５を反応性スパッタリング法により形成
する（上部電極形成工程）。なお、上部電極１５を形成
したのち、必要に応じて酸素雰囲気中において加熱する
ことにより、強誘電体膜１４の結晶性を向上させるよう
にしてもよい。そののち、例えば、イオンミリングによ
り適宜にエッチングすることにより、図１に示したキャ
パシタ１０が形成される。
【００５１】なお、図５に示したようなキャパシタ１０
も同様にして形成することができるが、強誘電体膜１４
を形成する際にはＭＯＣＶＤ法やレーザーアブレーショ
ン法などの化学的気相成長法により形成することが好ま
しい。凹凸を有する面の上であっても均一な膜を形成す
ることができるので、強誘電体膜１４の膜厚を均一とす
ることができるからである。
も同様にして形成することができるが、強誘電体膜１４
を形成する際にはＭＯＣＶＤ法やレーザーアブレーショ
ン法などの化学的気相成長法により形成することが好ま
しい。凹凸を有する面の上であっても均一な膜を形成す
ることができるので、強誘電体膜１４の膜厚を均一とす
ることができるからである。
【００５２】このように本実施の形態に係る強誘電体材
料によれば、Ｓｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉ
z Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．
５，０．１≦ｚ≦１．０）を含むように構成したので、
優れた誘電分極値およびファティーグ特性を保持しつ
つ、リーク電流の印加電圧による変化を小さくすること
ができ、かつ温度特性も向上させることができる。
料によれば、Ｓｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉ
z Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．
５，０．１≦ｚ≦１．０）を含むように構成したので、
優れた誘電分極値およびファティーグ特性を保持しつ
つ、リーク電流の印加電圧による変化を小さくすること
ができ、かつ温度特性も向上させることができる。
【００５３】本実施の形態に係るキャパシタ１０によれ
ば、Ｓｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±
d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１
≦ｚ≦１．０）を含む強誘電体膜１４を備えているの
で、本実施の形態に係る強誘電体材料と同様の効果を有
する。すなわち、優れた特性を有すると共に、ショート
による破壊を低減することができる。
ば、Ｓｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±
d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１
≦ｚ≦１．０）を含む強誘電体膜１４を備えているの
で、本実施の形態に係る強誘電体材料と同様の効果を有
する。すなわち、優れた特性を有すると共に、ショート
による破壊を低減することができる。
【００５４】また、下部電極１３を強誘電体膜１４との
間において構成元素の拡散する程度がことなる第１の層
１３ａと第２の層１３ｂとにより構成するようにしたの
で、強誘電体膜１４において良好な結晶を成長させるこ
とができ、強誘電体膜１４の結晶性を向上させることが
できる。よって、キャパシタ１０の特性を向上させるこ
とができる。
間において構成元素の拡散する程度がことなる第１の層
１３ａと第２の層１３ｂとにより構成するようにしたの
で、強誘電体膜１４において良好な結晶を成長させるこ
とができ、強誘電体膜１４の結晶性を向上させることが
できる。よって、キャパシタ１０の特性を向上させるこ
とができる。
【００５５】更に、下部電極１３の第２の層１３ｂをイ
リジウム，白金およびルテニウムからなる群のうちの少
なくとも１種、あるいはその少なくとも１種と酸素とに
より構成するようにしたので、強誘電体膜１４において
良好な結晶を成長させることができ、キャパシタ１０の
特性を向上させることができる。
リジウム，白金およびルテニウムからなる群のうちの少
なくとも１種、あるいはその少なくとも１種と酸素とに
より構成するようにしたので、強誘電体膜１４において
良好な結晶を成長させることができ、キャパシタ１０の
特性を向上させることができる。
【００５６】本実施の形態に係る強誘電体材料の製造方
法およびキャパシタ１０の製造方法によれば、例えば、
反応性スパッタリング法やＭＯＣＶＤ法により強誘電体
材料すなわち強誘電体膜１４を形成するようにしたの
で、本実施の形態に係る強誘電体材料およびキャパシタ
１０を容易に製造することができる。特に、ＭＯＣＶＤ
法によれば、湾曲形状の強誘電体膜１４であっても均一
の膜厚で形成することができるので、キャパシタ１０を
小型化することができる。
法およびキャパシタ１０の製造方法によれば、例えば、
反応性スパッタリング法やＭＯＣＶＤ法により強誘電体
材料すなわち強誘電体膜１４を形成するようにしたの
で、本実施の形態に係る強誘電体材料およびキャパシタ
１０を容易に製造することができる。特に、ＭＯＣＶＤ
法によれば、湾曲形状の強誘電体膜１４であっても均一
の膜厚で形成することができるので、キャパシタ１０を
小型化することができる。
【００５７】また、本実施の形態に係るキャパシタ１０
の製造方法によれば、下部電極１３の第２の層１３ｂの
表面に強誘電体膜１４を形成するようにしたので、強誘
電体膜１４において良好な結晶を成長させることがで
き、キャパシタ１０の特性を向上させることができる。
の製造方法によれば、下部電極１３の第２の層１３ｂの
表面に強誘電体膜１４を形成するようにしたので、強誘
電体膜１４において良好な結晶を成長させることがで
き、キャパシタ１０の特性を向上させることができる。
【００５８】なお、このキャパシタ１０は、例えば、メ
モリの一部として次のようにして用いられる。
モリの一部として次のようにして用いられる。
【００５９】図６はキャパシタを用いたメモリの具体的
な構造の一例を表したものである。このメモリは、本実
施の形態に係るキャパシタ１０と、スイッチング用のト
ランジスタ２０とから構成されている。トランジスタ２
０は、例えばｐ型シリコンよりなる基板１１の表面に間
隔を開けて形成されたｎ+ 層よりなるソース領域２１と
ｎ+ 層よりなるドレイン領域２２とを有している。ソー
ス領域２１とドレイン領域２２との間の基板１１の表面
には、間隔を開けて形成されたｎ- 層よりなるＬＤＤ領
域２３，２４がソース領域２１およびドレイン領域２２
にそれぞれ隣接されて形成されている。ソース領域２１
とドレイン領域２２との間の基板１１の表面上には、ゲ
ート絶縁膜２５を介してワード線としてのゲート電極２
６が形成されている。ゲート電極２６の側面部には絶縁
材料よりなるゲート側壁２７が形成されている。なお、
トランジスタ２０の周りには、基板１１の表面に素子分
離用のフィールド酸化膜３１が形成されている。
な構造の一例を表したものである。このメモリは、本実
施の形態に係るキャパシタ１０と、スイッチング用のト
ランジスタ２０とから構成されている。トランジスタ２
０は、例えばｐ型シリコンよりなる基板１１の表面に間
隔を開けて形成されたｎ+ 層よりなるソース領域２１と
ｎ+ 層よりなるドレイン領域２２とを有している。ソー
ス領域２１とドレイン領域２２との間の基板１１の表面
には、間隔を開けて形成されたｎ- 層よりなるＬＤＤ領
域２３，２４がソース領域２１およびドレイン領域２２
にそれぞれ隣接されて形成されている。ソース領域２１
とドレイン領域２２との間の基板１１の表面上には、ゲ
ート絶縁膜２５を介してワード線としてのゲート電極２
６が形成されている。ゲート電極２６の側面部には絶縁
材料よりなるゲート側壁２７が形成されている。なお、
トランジスタ２０の周りには、基板１１の表面に素子分
離用のフィールド酸化膜３１が形成されている。
【００６０】トランジスタ２０の上には、層間絶縁膜３
２を介してキャパシタ１０が形成されている。すなわ
ち、層間絶縁膜３２を介して接合層１２，下部電極１
３，強誘電体膜１４および上部電極１５が順次積層され
ている。トランジスタ２０のソース領域２１とキャパシ
タ１０の下部電極１３とは、接合層１２および層間絶縁
膜３２に設けられたコンタクトホール３２ａを介して電
気的に接続されている。コンタクトホール３２ａには、
多結晶シリコンやタングステンなどよりなるプラグ層３
３が埋め込まれている。なお、キャパシタ１０の上に
は、絶縁膜３４が形成されている。
２を介してキャパシタ１０が形成されている。すなわ
ち、層間絶縁膜３２を介して接合層１２，下部電極１
３，強誘電体膜１４および上部電極１５が順次積層され
ている。トランジスタ２０のソース領域２１とキャパシ
タ１０の下部電極１３とは、接合層１２および層間絶縁
膜３２に設けられたコンタクトホール３２ａを介して電
気的に接続されている。コンタクトホール３２ａには、
多結晶シリコンやタングステンなどよりなるプラグ層３
３が埋め込まれている。なお、キャパシタ１０の上に
は、絶縁膜３４が形成されている。
【００６１】なお、このメモリは、図６では本実施の形
態に係るキャパシタ１０として図１に示した強誘電体膜
１４が平板状のものを有しているが、図７に示したよう
に、図５に示した強誘電体膜１４が湾曲形状のものを有
していてもよい。
態に係るキャパシタ１０として図１に示した強誘電体膜
１４が平板状のものを有しているが、図７に示したよう
に、図５に示した強誘電体膜１４が湾曲形状のものを有
していてもよい。
【００６２】このような構成を有するメモリでは、トラ
ンジスタ２０のゲート電極２６に電圧が加えられると、
トランジスタ２０のスイッチが“オン”となり、ソース
領域２１とドレイン領域２２との間に電流が流れる。こ
れにより、プラグ層３３を介してキャパシタ１０に電流
が流れ、上部電極１５と下部電極１３との間に電圧が加
えられる。キャパシタ１０では、電圧が印加されると強
誘電体膜１４において分極がおこる。この電圧−分極特
性にはヒステリシスがあることから、このヒステリシス
を利用して“１”または“０”のデータの記憶あるいは
読み出しが行われる。ここでは、キャパシタ１０の強誘
電体膜１４がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u)Ｎｂu ）2 Ｔｉ
z Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．
５，０．１≦ｚ≦１．０）を含んでいるので、優れた性
能を有すると共に、ショートによるキャパシタ１０の破
壊が低減され、メモリは高い信頼性を有する。
ンジスタ２０のゲート電極２６に電圧が加えられると、
トランジスタ２０のスイッチが“オン”となり、ソース
領域２１とドレイン領域２２との間に電流が流れる。こ
れにより、プラグ層３３を介してキャパシタ１０に電流
が流れ、上部電極１５と下部電極１３との間に電圧が加
えられる。キャパシタ１０では、電圧が印加されると強
誘電体膜１４において分極がおこる。この電圧−分極特
性にはヒステリシスがあることから、このヒステリシス
を利用して“１”または“０”のデータの記憶あるいは
読み出しが行われる。ここでは、キャパシタ１０の強誘
電体膜１４がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u)Ｎｂu ）2 Ｔｉ
z Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．
５，０．１≦ｚ≦１．０）を含んでいるので、優れた性
能を有すると共に、ショートによるキャパシタ１０の破
壊が低減され、メモリは高い信頼性を有する。
【００６３】なお、このメモリは、次のようにして製造
することができる。まず、適宜な基板１１の表面に適宜
な方法によりトランジスタ２０を形成したのち、その上
に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法などによ
り層間絶縁膜３２を形成する。次いで、この層間絶縁膜
３２を選択的にエッチングしてコンタクトホール３２ａ
を形成し、トランジスタ２０のソース領域２１を露出さ
せる。続いて、このコンタクトホール３２ａにプラグ層
３３を埋め込み、プラグ層３３をソース領域２１に接続
させる。そののち、プラグ層３３の上に、接合層１２，
下部電極１３，強誘電体膜１４および上部電極を上述し
たようにして形成し、下部電極１３を接合層１２を介し
てプラグ層３３に接続させる。このようにしてキャパシ
タ１０を形成したのち、その上に、ＣＶＤ法などにより
絶縁膜３４を形成する。これにより、図６または図７に
示したメモリが形成される。
することができる。まず、適宜な基板１１の表面に適宜
な方法によりトランジスタ２０を形成したのち、その上
に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法などによ
り層間絶縁膜３２を形成する。次いで、この層間絶縁膜
３２を選択的にエッチングしてコンタクトホール３２ａ
を形成し、トランジスタ２０のソース領域２１を露出さ
せる。続いて、このコンタクトホール３２ａにプラグ層
３３を埋め込み、プラグ層３３をソース領域２１に接続
させる。そののち、プラグ層３３の上に、接合層１２，
下部電極１３，強誘電体膜１４および上部電極を上述し
たようにして形成し、下部電極１３を接合層１２を介し
てプラグ層３３に接続させる。このようにしてキャパシ
タ１０を形成したのち、その上に、ＣＶＤ法などにより
絶縁膜３４を形成する。これにより、図６または図７に
示したメモリが形成される。
【００６４】このようにこのメモリによれば、キャパシ
タ１０を備えるようにしたので、優れた性能を有すると
共に、ショートによるキャパシタ１０の破壊を低減する
ことができ、信頼性を向上させることができる。また、
このメモリの製造方法によれば、本実施の形態に係るキ
ャパシタ１０の製造方法を含んでいるので、それらと同
様の効果を有する。
タ１０を備えるようにしたので、優れた性能を有すると
共に、ショートによるキャパシタ１０の破壊を低減する
ことができ、信頼性を向上させることができる。また、
このメモリの製造方法によれば、本実施の形態に係るキ
ャパシタ１０の製造方法を含んでいるので、それらと同
様の効果を有する。
【００６５】
【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について図面
を参照して詳細に説明する。
を参照して詳細に説明する。
【００６６】（第１の実施例）本実施例では、まず、シ
リコンよりなる基板１１を用意し、その上に、反応性ス
パッタリング法により、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）より
なる厚さ３００ｎｍの第１の層１３ａ，チタンよりなる
厚さ３０ｎｍの接合層および白金よりなる厚さ１００ｎ
ｍの第２の層１３ｂを順次積層した。
リコンよりなる基板１１を用意し、その上に、反応性ス
パッタリング法により、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）より
なる厚さ３００ｎｍの第１の層１３ａ，チタンよりなる
厚さ３０ｎｍの接合層および白金よりなる厚さ１００ｎ
ｍの第２の層１３ｂを順次積層した。
【００６７】次いで、第２の層１３ｂの上に、ＭＯＤ法
により、Ｓｒx Ｂｉy Ｔａ2 ＴｉzＯ9 ±d （０．６≦
ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．
０，０≦ｄ≦１．０）を含む厚さ１５０ｎｍの強誘電体
膜１４を形成した。具体的には、ビスマスの原料である
トリフェニルビスマストリと、ストロンチウムの原料で
あるテトラグリムがジ−２，２，６，６−テトラメチル
−３，５−ヘプタンジオンストロンチウムに付加した化
合物と、タンタルの原料であるペンタイソプロポキシド
タンタルと、チタンの原料であるテトライソプロポキシ
ドチタンとを所定の組成比で酢酸イソアミル溶媒中に溶
解して原料溶液を作製し、第２の層１３ｂの上にこの原
料溶液をスピンコート法により塗布した。そののち、こ
れを１００℃で５分間および２５０℃で５分間ホットプ
レート上で加熱し、更に酸素雰囲気中において７５０℃
で３０秒間加熱してＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing)
処理を施した。ＲＴＡ処理ののち、更に、原料溶液の塗
布と加熱を２回づつ繰り返した。そののち、酸素雰囲気
中において７５０℃で１時間加熱して結晶化させ、強誘
電体膜１４を形成した。
により、Ｓｒx Ｂｉy Ｔａ2 ＴｉzＯ9 ±d （０．６≦
ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．
０，０≦ｄ≦１．０）を含む厚さ１５０ｎｍの強誘電体
膜１４を形成した。具体的には、ビスマスの原料である
トリフェニルビスマストリと、ストロンチウムの原料で
あるテトラグリムがジ−２，２，６，６−テトラメチル
−３，５−ヘプタンジオンストロンチウムに付加した化
合物と、タンタルの原料であるペンタイソプロポキシド
タンタルと、チタンの原料であるテトライソプロポキシ
ドチタンとを所定の組成比で酢酸イソアミル溶媒中に溶
解して原料溶液を作製し、第２の層１３ｂの上にこの原
料溶液をスピンコート法により塗布した。そののち、こ
れを１００℃で５分間および２５０℃で５分間ホットプ
レート上で加熱し、更に酸素雰囲気中において７５０℃
で３０秒間加熱してＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing)
処理を施した。ＲＴＡ処理ののち、更に、原料溶液の塗
布と加熱を２回づつ繰り返した。そののち、酸素雰囲気
中において７５０℃で１時間加熱して結晶化させ、強誘
電体膜１４を形成した。
【００６８】強誘電体膜１４を形成したのち、その上
に、スパッタリング法により、白金よりなる厚さ１００
ｎｍの上部電極１５を形成し、酸素雰囲気中において７
５０℃で３０分間加熱した。そののち、上部電極１５，
強誘電体膜１４および下部電極１３をイオンミリングに
より選択的にエッチングし、酸素雰囲気中において７０
０℃で３０分間加熱してキャパシタ１０を形成した。
に、スパッタリング法により、白金よりなる厚さ１００
ｎｍの上部電極１５を形成し、酸素雰囲気中において７
５０℃で３０分間加熱した。そののち、上部電極１５，
強誘電体膜１４および下部電極１３をイオンミリングに
より選択的にエッチングし、酸素雰囲気中において７０
０℃で３０分間加熱してキャパシタ１０を形成した。
【００６９】なお、このキャパシタ１０の上に酸化タン
タル（Ｔａ2 Ｏ5 ）よりなる絶縁膜を５０ｎｍの膜厚で
形成したのち、この絶縁層にコンタクトホールをエッチ
ングにより形成し、酸素雰囲気中において６００℃で３
０分間加熱した。そののち、引き出し電極を形成して、
キャパシタ１０の強誘電特性（誘電分極値２Ｐｒと２５
０ｋＶ／ｃｍの電界を印加した場合のリーク電流）を測
定した。その結果、誘電分極値２Ｐｒは１０．０〜２
５．０μＣ／ｃｍ2 、リーク電流は１×１０-8〜１×１
０-7Ａ／ｃｍ2 と十分な特性が得られた。また、±３Ｖ
のバイポーラパルスを１×１０12回印加してみたが、誘
電分極値の減少は５％以下であり、ショートによるキャ
パシタ１０の破壊も観測されなかった。
タル（Ｔａ2 Ｏ5 ）よりなる絶縁膜を５０ｎｍの膜厚で
形成したのち、この絶縁層にコンタクトホールをエッチ
ングにより形成し、酸素雰囲気中において６００℃で３
０分間加熱した。そののち、引き出し電極を形成して、
キャパシタ１０の強誘電特性（誘電分極値２Ｐｒと２５
０ｋＶ／ｃｍの電界を印加した場合のリーク電流）を測
定した。その結果、誘電分極値２Ｐｒは１０．０〜２
５．０μＣ／ｃｍ2 、リーク電流は１×１０-8〜１×１
０-7Ａ／ｃｍ2 と十分な特性が得られた。また、±３Ｖ
のバイポーラパルスを１×１０12回印加してみたが、誘
電分極値の減少は５％以下であり、ショートによるキャ
パシタ１０の破壊も観測されなかった。
【００７０】（第２の実施例）本実施例では、タンタル
に代えてニオブを含む強誘電体膜１４を形成したことを
除き、第１の実施例と同様にしてキャパシタ１０を形成
した。すなわち、強誘電体膜１４の形成においては、ニ
オブの原料としてペンタイソプロポキシドニオブを用
い、Ｓｒx Ｂｉy Ｎｂ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦
１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．０，０
≦ｄ≦１．０）を含む強誘電体膜１４を形成した。
に代えてニオブを含む強誘電体膜１４を形成したことを
除き、第１の実施例と同様にしてキャパシタ１０を形成
した。すなわち、強誘電体膜１４の形成においては、ニ
オブの原料としてペンタイソプロポキシドニオブを用
い、Ｓｒx Ｂｉy Ｎｂ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦
１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．０，０
≦ｄ≦１．０）を含む強誘電体膜１４を形成した。
【００７１】得られたキャパシタ１０については、第１
の実施例と同様にして引き出し電極を形成し、誘電分極
値２Ｐｒと２５０ｋＶ／ｃｍの電界を印加した場合のリ
ーク電流とを測定した。その結果、誘電分極値２Ｐｒは
１０．０〜２５．０μＣ／ｃｍ2 、リーク電流は５×１
０-8〜１×１０-6Ａ／ｃｍ2 と十分な特性が得られた。
また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12回印加し
てみたが、誘電分極値の減少は５％以下であり、ショー
トによるキャパシタ１０の破壊も観測されなかった。
の実施例と同様にして引き出し電極を形成し、誘電分極
値２Ｐｒと２５０ｋＶ／ｃｍの電界を印加した場合のリ
ーク電流とを測定した。その結果、誘電分極値２Ｐｒは
１０．０〜２５．０μＣ／ｃｍ2 、リーク電流は５×１
０-8〜１×１０-6Ａ／ｃｍ2 と十分な特性が得られた。
また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12回印加し
てみたが、誘電分極値の減少は５％以下であり、ショー
トによるキャパシタ１０の破壊も観測されなかった。
【００７２】（第３の実施例）本実施例では、まず、シ
リコンよりなる基板１１を用意し、その上に、厚さ３０
ｎｍのケイ化チタン（ＴｉＳｉ）の膜，厚さ３０ｎｍの
窒化チタンの膜および厚さ１０ｎｍのチタンの膜をスパ
ッタリング法により順次蒸着し、接合層１２を形成し
た。次いで、その上に、酸素ガスを用いた反応性スパッ
タリング法により、酸化イリジウム（ＩｒＯ2 ）よりな
る厚さ１８０ｎｍの第１の層１３ａを形成した。続い
て、窒素雰囲気中において加熱して第１の層１３ａの表
面を還元し、第１の層１３ａの表面にイリジウムよりな
る厚さ２０ｎｍの第２の層１３ｂを形成した。
リコンよりなる基板１１を用意し、その上に、厚さ３０
ｎｍのケイ化チタン（ＴｉＳｉ）の膜，厚さ３０ｎｍの
窒化チタンの膜および厚さ１０ｎｍのチタンの膜をスパ
ッタリング法により順次蒸着し、接合層１２を形成し
た。次いで、その上に、酸素ガスを用いた反応性スパッ
タリング法により、酸化イリジウム（ＩｒＯ2 ）よりな
る厚さ１８０ｎｍの第１の層１３ａを形成した。続い
て、窒素雰囲気中において加熱して第１の層１３ａの表
面を還元し、第１の層１３ａの表面にイリジウムよりな
る厚さ２０ｎｍの第２の層１３ｂを形成した。
【００７３】第２の層１３ｂを形成したのち、第１の実
施例と同様にして原料溶液を作製し、第２の層１３ｂの
表面にスピンコート法により塗布した。そののち、これ
を１００℃で５分間および２５０℃で５分間ホットプレ
ート上で加熱し、更に酸素雰囲気中において７００℃で
３０秒間加熱してＲＴＡ処理を施した。ＲＴＡ処理のの
ち、更に、原料溶液の塗布と加熱を２回づつ繰り返し
た。そののち、酸素雰囲気中において７００℃で１時間
加熱して結晶化させ、強誘電体膜１４を形成した。
施例と同様にして原料溶液を作製し、第２の層１３ｂの
表面にスピンコート法により塗布した。そののち、これ
を１００℃で５分間および２５０℃で５分間ホットプレ
ート上で加熱し、更に酸素雰囲気中において７００℃で
３０秒間加熱してＲＴＡ処理を施した。ＲＴＡ処理のの
ち、更に、原料溶液の塗布と加熱を２回づつ繰り返し
た。そののち、酸素雰囲気中において７００℃で１時間
加熱して結晶化させ、強誘電体膜１４を形成した。
【００７４】強誘電体膜１４を形成したのち、その上
に、反応性スパッタリング法により、酸化イリジウムよ
りなる厚さ１００ｎｍの上部電極１５を形成し、酸素雰
囲気中において７００℃で３０分間加熱した。そのの
ち、上部電極１５，強誘電体膜１４および下部電極１３
をイオンミリングにより選択的にエッチングし、酸素雰
囲気中において７００℃で３０分間加熱してキャパシタ
１０を形成した。
に、反応性スパッタリング法により、酸化イリジウムよ
りなる厚さ１００ｎｍの上部電極１５を形成し、酸素雰
囲気中において７００℃で３０分間加熱した。そのの
ち、上部電極１５，強誘電体膜１４および下部電極１３
をイオンミリングにより選択的にエッチングし、酸素雰
囲気中において７００℃で３０分間加熱してキャパシタ
１０を形成した。
【００７５】得られたキャパシタ１０については、第１
の実施例と同様にして引き出し電極を形成し、誘電分極
値２Ｐｒと２５０ｋＶ／ｃｍの電界を印加した場合のリ
ーク電流とを測定した。その結果、誘電分極値２Ｐｒは
１０．０〜２２．０μＣ／ｃｍ2 、リーク電流は５×１
０-8〜１×１０-6Ａ／ｃｍ2 と十分な特性が得られた。
また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12回印加し
てみたが、誘電分極値の減少は５％以下であり、ショー
トによるキャパシタ１０の破壊も観測されなかった。
の実施例と同様にして引き出し電極を形成し、誘電分極
値２Ｐｒと２５０ｋＶ／ｃｍの電界を印加した場合のリ
ーク電流とを測定した。その結果、誘電分極値２Ｐｒは
１０．０〜２２．０μＣ／ｃｍ2 、リーク電流は５×１
０-8〜１×１０-6Ａ／ｃｍ2 と十分な特性が得られた。
また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12回印加し
てみたが、誘電分極値の減少は５％以下であり、ショー
トによるキャパシタ１０の破壊も観測されなかった。
【００７６】（第４の実施例）本実施例では、タンタル
に加えてニオブも含む強誘電体膜１４を形成したことを
除き、第３の実施例と同様にしてキャパシタ１０を形成
した。すなわち、強誘電体膜１４の形成においては、ニ
オブの原料としてペンタイソプロポキシドニオブを用
い、Ｓｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±
d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．０
≦ｕ≦１．０，１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）を含
む強誘電体膜１４を形成した。
に加えてニオブも含む強誘電体膜１４を形成したことを
除き、第３の実施例と同様にしてキャパシタ１０を形成
した。すなわち、強誘電体膜１４の形成においては、ニ
オブの原料としてペンタイソプロポキシドニオブを用
い、Ｓｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±
d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．０
≦ｕ≦１．０，１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）を含
む強誘電体膜１４を形成した。
【００７７】得られたキャパシタ１０については、第１
の実施例と同様にして引き出し電極を形成し、誘電分極
値２Ｐｒと２５０ｋＶ／ｃｍの電界を印加した場合のリ
ーク電流とを測定した。その結果、誘電分極値２Ｐｒは
１０．０〜２５．０μＣ／ｃｍ2 、リーク電流は５×１
０-8〜２×１０-6Ａ／ｃｍ2 と十分な特性が得られた。
また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12回印加し
てみたが、誘電分極値の減少は５％以下であり、ショー
トによるキャパシタ１０の破壊も観測されなかった。
の実施例と同様にして引き出し電極を形成し、誘電分極
値２Ｐｒと２５０ｋＶ／ｃｍの電界を印加した場合のリ
ーク電流とを測定した。その結果、誘電分極値２Ｐｒは
１０．０〜２５．０μＣ／ｃｍ2 、リーク電流は５×１
０-8〜２×１０-6Ａ／ｃｍ2 と十分な特性が得られた。
また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12回印加し
てみたが、誘電分極値の減少は５％以下であり、ショー
トによるキャパシタ１０の破壊も観測されなかった。
【００７８】（第５の実施例）本実施例では、まず、シ
リコンよりなる基板１１を用意し、その上に、第１の実
施例と同様に、二酸化ケイ素よりなる厚さ３００ｎｍの
第１の層１３ａ，チタンよりなる厚さ３０ｎｍの接合層
および白金よりなる厚さ１００ｎｍの第２の層１３ｂを
順次積層した。
リコンよりなる基板１１を用意し、その上に、第１の実
施例と同様に、二酸化ケイ素よりなる厚さ３００ｎｍの
第１の層１３ａ，チタンよりなる厚さ３０ｎｍの接合層
および白金よりなる厚さ１００ｎｍの第２の層１３ｂを
順次積層した。
【００７９】次いで、第２の層１３ｂの上に、酸素ガス
とアルゴンガスを用いた反応性スパッタリング法によ
り、Ｓｒx Ｂｉy Ｔａ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦
１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．０，０
≦ｄ≦１．０）を含む厚さ１５０ｎｍの強誘電体膜１４
を形成した。ターゲットには、酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ
5 またはＢｉ2 Ｏ3 ）と酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）
と酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5 ）と酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ2 ）とを用いた。
とアルゴンガスを用いた反応性スパッタリング法によ
り、Ｓｒx Ｂｉy Ｔａ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦
１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．０，０
≦ｄ≦１．０）を含む厚さ１５０ｎｍの強誘電体膜１４
を形成した。ターゲットには、酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ
5 またはＢｉ2 Ｏ3 ）と酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）
と酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5 ）と酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ2 ）とを用いた。
【００８０】続いて、酸素雰囲気中において７５０℃で
３０分間加熱したのち、第１の実施例と同様に、白金よ
りなる厚さ１００ｎｍの上部電極１５を形成し、酸素雰
囲気中において７５０℃で３０分間加熱した。そのの
ち、上部電極１５，強誘電体膜１４および下部電極１３
をイオンミリングにより選択的にエッチングし、酸素雰
囲気中において７００℃で３０分間加熱してキャパシタ
１０を形成した。
３０分間加熱したのち、第１の実施例と同様に、白金よ
りなる厚さ１００ｎｍの上部電極１５を形成し、酸素雰
囲気中において７５０℃で３０分間加熱した。そのの
ち、上部電極１５，強誘電体膜１４および下部電極１３
をイオンミリングにより選択的にエッチングし、酸素雰
囲気中において７００℃で３０分間加熱してキャパシタ
１０を形成した。
【００８１】得られたキャパシタ１０については、第１
の実施例と同様にして引き出し電極を形成し、誘電分極
値２Ｐｒと２５０ｋＶ／ｃｍの電界を印加した場合のリ
ーク電流とを測定した。その結果、誘電分極値２Ｐｒは
１０．０〜２０．０μＣ／ｃｍ2 、リーク電流は１×１
０-8〜５×１０-7Ａ／ｃｍ2 と十分な特性が得られた。
また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12回印加し
てみたが、誘電分極値の減少は１０％以下であり、ショ
ートによるキャパシタ１０の破壊も観測されなかった。
の実施例と同様にして引き出し電極を形成し、誘電分極
値２Ｐｒと２５０ｋＶ／ｃｍの電界を印加した場合のリ
ーク電流とを測定した。その結果、誘電分極値２Ｐｒは
１０．０〜２０．０μＣ／ｃｍ2 、リーク電流は１×１
０-8〜５×１０-7Ａ／ｃｍ2 と十分な特性が得られた。
また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12回印加し
てみたが、誘電分極値の減少は１０％以下であり、ショ
ートによるキャパシタ１０の破壊も観測されなかった。
【００８２】（第６の実施例）本実施例では、タンタル
に代えてニオブを含む強誘電体膜１４を形成したことを
除き、第５の実施例と同様にしてキャパシタ１０を形成
した。すなわち、強誘電体膜１４の形成においては、ニ
オブのターゲットとして酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）を用
い、Ｓｒx Ｂｉy Ｎｂ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦
１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．０，０
≦ｄ≦１．０）を含む強誘電体膜１４を形成した。
に代えてニオブを含む強誘電体膜１４を形成したことを
除き、第５の実施例と同様にしてキャパシタ１０を形成
した。すなわち、強誘電体膜１４の形成においては、ニ
オブのターゲットとして酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）を用
い、Ｓｒx Ｂｉy Ｎｂ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦
１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．０，０
≦ｄ≦１．０）を含む強誘電体膜１４を形成した。
【００８３】得られたキャパシタ１０については、第１
の実施例と同様にして引き出し電極を形成し、誘電分極
値２Ｐｒと２５０ｋＶ／ｃｍの電界を印加した場合のリ
ーク電流とを測定した。その結果、誘電分極値２Ｐｒは
１０．０〜２２．０μＣ／ｃｍ2 、リーク電流は１×１
０-7〜１×１０-6Ａ／ｃｍ2 と十分な特性が得られた。
また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12回印加し
てみたが、誘電分極値の減少は１０％以下であり、ショ
ートによるキャパシタ１０の破壊も観測されなかった。
の実施例と同様にして引き出し電極を形成し、誘電分極
値２Ｐｒと２５０ｋＶ／ｃｍの電界を印加した場合のリ
ーク電流とを測定した。その結果、誘電分極値２Ｐｒは
１０．０〜２２．０μＣ／ｃｍ2 、リーク電流は１×１
０-7〜１×１０-6Ａ／ｃｍ2 と十分な特性が得られた。
また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12回印加し
てみたが、誘電分極値の減少は１０％以下であり、ショ
ートによるキャパシタ１０の破壊も観測されなかった。
【００８４】（第７の実施例）本実施例では、まず、シ
リコンよりなる基板１１を用意し、その上に、第１の実
施例と同様に、二酸化ケイ素よりなる厚さ３００ｎｍの
第１の層１３ａ，チタンよりなる厚さ３０ｎｍの接合層
および白金よりなる厚さ１００ｎｍの第２の層１３ｂを
順次積層した。
リコンよりなる基板１１を用意し、その上に、第１の実
施例と同様に、二酸化ケイ素よりなる厚さ３００ｎｍの
第１の層１３ａ，チタンよりなる厚さ３０ｎｍの接合層
および白金よりなる厚さ１００ｎｍの第２の層１３ｂを
順次積層した。
【００８５】次いで、第２の層１３ｂの上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法により、Ｓｒx Ｂｉy Ｔａ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．
６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦
１．０，０≦ｄ≦１．０）を含む厚さ１００ｎｍの強誘
電体膜１４を形成した。
Ｄ法により、Ｓｒx Ｂｉy Ｔａ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．
６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦
１．０，０≦ｄ≦１．０）を含む厚さ１００ｎｍの強誘
電体膜１４を形成した。
【００８６】図８は本実施例において用いたＭＯＣＶＤ
装置の概略構成を表すものである。このＭＯＣＶＤ装置
は、液状の有機金属原料を気体として供給する液体原料
供給装置４０と、この液体原料供給装置４０により気化
された有機金属原料を酸素ガスと混合するガス混合部５
０と、このガス混合部５０により混合されたガスを反応
させて熱分解し、基板１１上に薄膜を形成する反応室６
０とを備えている。
装置の概略構成を表すものである。このＭＯＣＶＤ装置
は、液状の有機金属原料を気体として供給する液体原料
供給装置４０と、この液体原料供給装置４０により気化
された有機金属原料を酸素ガスと混合するガス混合部５
０と、このガス混合部５０により混合されたガスを反応
させて熱分解し、基板１１上に薄膜を形成する反応室６
０とを備えている。
【００８７】液体原料供給装置４０は、複数の有機金属
原料を液体の状態でそれぞれ収容する複数の容器４１を
有している。各容器４１は、各開閉弁４２を介して、液
体混合バルブ４３にそれぞれ接続されており、各有機金
属原料を所定の比率で混合するようになっている。この
液体混合バルブ４３には、また、液体ポンプ４４を介し
て気化室４５が接続されている。
原料を液体の状態でそれぞれ収容する複数の容器４１を
有している。各容器４１は、各開閉弁４２を介して、液
体混合バルブ４３にそれぞれ接続されており、各有機金
属原料を所定の比率で混合するようになっている。この
液体混合バルブ４３には、また、液体ポンプ４４を介し
て気化室４５が接続されている。
【００８８】ガス混合部５０は、気化室４５からキャリ
アガス（ここではアルゴンガス）と共に供給された有機
金属原料を酸素ガスと混合して反応室６０内に供給する
ようになっている。反応室６０には、ガス混合部５０に
接続されたシャワーノズル６１と、このシャワーノズル
６１に対向するように載置台６２が設けられている。載
置台６２には図示しないヒータが設けられており、基板
１１を所定の温度に加熱できるようになっている。反応
室６０には、また、反応室６０内を真空排気するための
ポンプ６３が配設されている。
アガス（ここではアルゴンガス）と共に供給された有機
金属原料を酸素ガスと混合して反応室６０内に供給する
ようになっている。反応室６０には、ガス混合部５０に
接続されたシャワーノズル６１と、このシャワーノズル
６１に対向するように載置台６２が設けられている。載
置台６２には図示しないヒータが設けられており、基板
１１を所定の温度に加熱できるようになっている。反応
室６０には、また、反応室６０内を真空排気するための
ポンプ６３が配設されている。
【００８９】また、ビスマスの原料としてはトリフェニ
ルビスマスを、ストロンチウムの原料としてはジ−２，
２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオンス
トロンチウムを、タンタルの原料としてはテトラ−イソ
プロポキシ−２，２，６，６−テトラメチル−３，５−
ヘプタンジオンタンタルを、チタンの原料としてはテト
ラ−イソプロポキシチタンをそれぞれ用いた。
ルビスマスを、ストロンチウムの原料としてはジ−２，
２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオンス
トロンチウムを、タンタルの原料としてはテトラ−イソ
プロポキシ−２，２，６，６−テトラメチル−３，５−
ヘプタンジオンタンタルを、チタンの原料としてはテト
ラ−イソプロポキシチタンをそれぞれ用いた。
【００９０】ここでは、これら原料をテトラヒドロフラ
ンを含む溶媒中に溶解し、図８に示したＭＯＣＶＤ装置
の各容器４１にそれぞれ収納した。次いで、各開閉弁４
２を適宜開閉して各有機金属原料を液体混合バルブ４３
において所定の比率で混合し、それを２００℃に保持さ
れた気化室４５で気化させ、５００ＳＣＣＭのキャリア
ガスと共にガス混合部５０に供給した。続いて、ガス混
合部５０においてこの原料ガスを５００ＳＣＣＭの酸素
ガスと混合したのち反応室６０に供給し、圧力雰囲気
（反応ガス圧）を１〜１０Ｔｏｒｒ、基板１１の温度を
４００〜６５０℃として、第２の層１３ｂの表面に非結
晶物よりなる膜を形成した。そののち、常圧酸素雰囲気
中において７５０℃で６０分間加熱して非結晶物を結晶
化させ、強誘電体膜１４を形成した。
ンを含む溶媒中に溶解し、図８に示したＭＯＣＶＤ装置
の各容器４１にそれぞれ収納した。次いで、各開閉弁４
２を適宜開閉して各有機金属原料を液体混合バルブ４３
において所定の比率で混合し、それを２００℃に保持さ
れた気化室４５で気化させ、５００ＳＣＣＭのキャリア
ガスと共にガス混合部５０に供給した。続いて、ガス混
合部５０においてこの原料ガスを５００ＳＣＣＭの酸素
ガスと混合したのち反応室６０に供給し、圧力雰囲気
（反応ガス圧）を１〜１０Ｔｏｒｒ、基板１１の温度を
４００〜６５０℃として、第２の層１３ｂの表面に非結
晶物よりなる膜を形成した。そののち、常圧酸素雰囲気
中において７５０℃で６０分間加熱して非結晶物を結晶
化させ、強誘電体膜１４を形成した。
【００９１】強誘電体膜１４を形成したのち、その上
に、第１の実施例と同様に、白金よりなる厚さ１００ｎ
ｍの上部電極１５を形成し、酸素雰囲気中において７５
０℃で１０分間加熱した。そののち、上部電極１５，強
誘電体膜１４および下部電極１３をイオンミリングによ
り選択的にエッチングし、キャパシタ１０を形成した。
に、第１の実施例と同様に、白金よりなる厚さ１００ｎ
ｍの上部電極１５を形成し、酸素雰囲気中において７５
０℃で１０分間加熱した。そののち、上部電極１５，強
誘電体膜１４および下部電極１３をイオンミリングによ
り選択的にエッチングし、キャパシタ１０を形成した。
【００９２】得られたキャパシタ１０について分極−電
圧ヒステリシスを測定したところ、誘電分極値２Ｐｒは
１０．０〜２２．０μＣ／ｃｍ2 であり、抗電圧２Ｅｃ
は１００〜１５０ＫＶ／ｃｍであった。また、±３Ｖの
バイポーラパルスを１×１０12回印加してみたが、ショ
ートによるキャパシタ１０の破壊は観測されなかった。
圧ヒステリシスを測定したところ、誘電分極値２Ｐｒは
１０．０〜２２．０μＣ／ｃｍ2 であり、抗電圧２Ｅｃ
は１００〜１５０ＫＶ／ｃｍであった。また、±３Ｖの
バイポーラパルスを１×１０12回印加してみたが、ショ
ートによるキャパシタ１０の破壊は観測されなかった。
【００９３】（第８の実施例）本実施例では、下部電極
１３を酸化イリジウムよりなる厚さ１００ｎｍの第１の
層１３ａとイリジウムよりなる厚さ１００ｎｍの第２の
層１３ｂとにより形成し、上部電極１５をイリジウムに
より形成したことを除き、第７の実施例と同様にしてキ
ャパシタ１０を形成した。
１３を酸化イリジウムよりなる厚さ１００ｎｍの第１の
層１３ａとイリジウムよりなる厚さ１００ｎｍの第２の
層１３ｂとにより形成し、上部電極１５をイリジウムに
より形成したことを除き、第７の実施例と同様にしてキ
ャパシタ１０を形成した。
【００９４】得られたキャパシタ１０について第７の実
施例と同様に分極−電圧ヒステリシスを測定したとこ
ろ、誘電分極値２Ｐｒは１０．０〜２２．０μＣ／ｃｍ
2 であり、抗電圧２Ｅｃは１００〜１５０ＫＶ／ｃｍで
あった。また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12
回印加してみたが、ショートによるキャパシタ１０の破
壊は観測されなかった。
施例と同様に分極−電圧ヒステリシスを測定したとこ
ろ、誘電分極値２Ｐｒは１０．０〜２２．０μＣ／ｃｍ
2 であり、抗電圧２Ｅｃは１００〜１５０ＫＶ／ｃｍで
あった。また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12
回印加してみたが、ショートによるキャパシタ１０の破
壊は観測されなかった。
【００９５】（第９の実施例）本実施例では、まず、シ
リコンよりなる基板１１を用意し、その上に、反応性ス
パッタリング法により、二酸化イリジウムよりなる厚さ
１００ｎｍの第１の層１３ａおよび原子％で７０％のイ
リジウムと３０％のルテニウムからなる厚さ１００ｎｍ
の第２の層１３ｂを順次積層した。
リコンよりなる基板１１を用意し、その上に、反応性ス
パッタリング法により、二酸化イリジウムよりなる厚さ
１００ｎｍの第１の層１３ａおよび原子％で７０％のイ
リジウムと３０％のルテニウムからなる厚さ１００ｎｍ
の第２の層１３ｂを順次積層した。
【００９６】次いで、第２の層１３ｂの上に、第７の実
施例と同様にして、ＭＯＣＶＤ法により、Ｓｒx Ｂｉy
Ｔａ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦
ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）を
含む厚さ１００ｎｍの強誘電体膜１４を形成した。但
し、ここでは、基板１１の温度を５００〜７００℃と
し、反応室６０内に１００ＷのＲＦ（Radio Frequency
）プラズマを放電させて直接、結晶質よりなる膜を形
成した。
施例と同様にして、ＭＯＣＶＤ法により、Ｓｒx Ｂｉy
Ｔａ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦
ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）を
含む厚さ１００ｎｍの強誘電体膜１４を形成した。但
し、ここでは、基板１１の温度を５００〜７００℃と
し、反応室６０内に１００ＷのＲＦ（Radio Frequency
）プラズマを放電させて直接、結晶質よりなる膜を形
成した。
【００９７】強誘電体膜１４を形成したのち、その上
に、スパッタリング法により、原子％で７０％のイリジ
ウムと３０％のルテニウムからなる厚さ１００ｎｍの上
部電極１５を形成し、窒素雰囲気中において６００℃で
３０分間加熱した。そののち、上部電極１５，強誘電体
膜１４および下部電極１３をイオンミリングにより選択
的にエッチングし、キャパシタ１０を形成した。
に、スパッタリング法により、原子％で７０％のイリジ
ウムと３０％のルテニウムからなる厚さ１００ｎｍの上
部電極１５を形成し、窒素雰囲気中において６００℃で
３０分間加熱した。そののち、上部電極１５，強誘電体
膜１４および下部電極１３をイオンミリングにより選択
的にエッチングし、キャパシタ１０を形成した。
【００９８】得られたキャパシタ１０について第７の実
施例と同様に分極−電圧ヒステリシスを測定したとこ
ろ、誘電分極値２Ｐｒは５．０〜１８．０μＣ／ｃｍ2
であり、抗電圧２Ｅｃは１００〜２００ＫＶ／ｃｍであ
った。また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12回
印加してみたが、ショートによるキャパシタ１０の破壊
は観測されなかった。
施例と同様に分極−電圧ヒステリシスを測定したとこ
ろ、誘電分極値２Ｐｒは５．０〜１８．０μＣ／ｃｍ2
であり、抗電圧２Ｅｃは１００〜２００ＫＶ／ｃｍであ
った。また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12回
印加してみたが、ショートによるキャパシタ１０の破壊
は観測されなかった。
【００９９】（第１０の実施例）本実施例では、下部電
極１３を酸化イリジウムよりなる厚さ１００ｎｍの第１
の層１３ａとイリジウムよりなる厚さ２０ｎｍの第２の
層１３ｂとにより形成し、強誘電体膜１４をＳｒx Ｂｉ
y （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ
≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．
１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）を含む強誘電体材料
により形成し、上部電極１５をイリジウムにより形成し
たことを除き、第７の実施例と同様にしてキャパシタ１
０を形成した。なお、ニオブの原料としてはテトラ−イ
ソプロポキシ−２，２，６，６−テトラメチル−３，５
−ヘプタンジオンニオブを用いた。
極１３を酸化イリジウムよりなる厚さ１００ｎｍの第１
の層１３ａとイリジウムよりなる厚さ２０ｎｍの第２の
層１３ｂとにより形成し、強誘電体膜１４をＳｒx Ｂｉ
y （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ
≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．
１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）を含む強誘電体材料
により形成し、上部電極１５をイリジウムにより形成し
たことを除き、第７の実施例と同様にしてキャパシタ１
０を形成した。なお、ニオブの原料としてはテトラ−イ
ソプロポキシ−２，２，６，６−テトラメチル−３，５
−ヘプタンジオンニオブを用いた。
【０１００】得られたキャパシタ１０について第７の実
施例と同様に分極−電圧ヒステリシスを測定したとこ
ろ、誘電分極値２Ｐｒは１０．０〜２５．０μＣ／ｃｍ
2 であり、抗電圧２Ｅｃは１００〜２５０ＫＶ／ｃｍで
あった。また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12
回印加してみたが、ショートによるキャパシタ１０の破
壊は観測されなかった。
施例と同様に分極−電圧ヒステリシスを測定したとこ
ろ、誘電分極値２Ｐｒは１０．０〜２５．０μＣ／ｃｍ
2 であり、抗電圧２Ｅｃは１００〜２５０ＫＶ／ｃｍで
あった。また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12
回印加してみたが、ショートによるキャパシタ１０の破
壊は観測されなかった。
【０１０１】（第１１の実施例）本実施例では、まず、
シリコンよりなる基板１１を用意し、その上に、第７の
実施例と同様に、二酸化ケイ素よりなる厚さ３００ｎｍ
の第１の層１３ａ，チタンよりなる厚さ３０ｎｍの接合
層および白金よりなる厚さ１００ｎｍの第２の層１３ｂ
を順次積層した。
シリコンよりなる基板１１を用意し、その上に、第７の
実施例と同様に、二酸化ケイ素よりなる厚さ３００ｎｍ
の第１の層１３ａ，チタンよりなる厚さ３０ｎｍの接合
層および白金よりなる厚さ１００ｎｍの第２の層１３ｂ
を順次積層した。
【０１０２】次いで、第２の層１３ｂの上に、ＭＯＣＶ
Ｄ法により、Ｓｒx Ｂｉy Ｔａ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．
６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦
１．０，０≦ｄ≦１．０）を含む厚さ１００ｎｍの強誘
電体膜１４を形成した。
Ｄ法により、Ｓｒx Ｂｉy Ｔａ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．
６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦
１．０，０≦ｄ≦１．０）を含む厚さ１００ｎｍの強誘
電体膜１４を形成した。
【０１０３】ここでは、第７の実施例と異なり、各容器
４１にそれぞれ収納したビスマス，ストロンチウム，タ
ンタルおよびチタンの各有機金属原料を個々に気化し、
それぞれ２００ＳＣＣＭ，２２０ＳＣＣＭ，５０ＳＣＣ
Ｍおよび３０ＳＣＣＭのキャリアガスと共にガス混合部
に供給した。なお、用いた各有機金属原料は第７の実施
例と同様とした。次いで、第７の実施例と同様に、ガス
混合部５０においてこの原料ガスを５００ＳＣＣＭの酸
素ガスと混合したのち反応室６０に供給し、圧力雰囲気
を１〜１０Ｔｏｒｒ、基板１１の温度を４００〜６５０
℃として非結晶物よりなる膜を形成し、常圧酸素雰囲気
中において７５０℃で６０分間加熱して非結晶物を結晶
化させた。
４１にそれぞれ収納したビスマス，ストロンチウム，タ
ンタルおよびチタンの各有機金属原料を個々に気化し、
それぞれ２００ＳＣＣＭ，２２０ＳＣＣＭ，５０ＳＣＣ
Ｍおよび３０ＳＣＣＭのキャリアガスと共にガス混合部
に供給した。なお、用いた各有機金属原料は第７の実施
例と同様とした。次いで、第７の実施例と同様に、ガス
混合部５０においてこの原料ガスを５００ＳＣＣＭの酸
素ガスと混合したのち反応室６０に供給し、圧力雰囲気
を１〜１０Ｔｏｒｒ、基板１１の温度を４００〜６５０
℃として非結晶物よりなる膜を形成し、常圧酸素雰囲気
中において７５０℃で６０分間加熱して非結晶物を結晶
化させた。
【０１０４】このようにして強誘電体膜１４を形成した
のち、その上に、第７の実施例と同様に、白金よりなる
厚さ１００ｎｍの上部電極１５を形成し、酸素雰囲気中
において７５０℃で１０分間加熱した。そののち、上部
電極１５，強誘電体膜１４および下部電極１３をイオン
ミリングにより選択的にエッチングし、キャパシタ１０
を形成した。
のち、その上に、第７の実施例と同様に、白金よりなる
厚さ１００ｎｍの上部電極１５を形成し、酸素雰囲気中
において７５０℃で１０分間加熱した。そののち、上部
電極１５，強誘電体膜１４および下部電極１３をイオン
ミリングにより選択的にエッチングし、キャパシタ１０
を形成した。
【０１０５】得られたキャパシタ１０について第７の実
施例と同様に分極−電圧ヒステリシスを測定したとこ
ろ、誘電分極値２Ｐｒは１０．０〜２０．０μＣ／ｃｍ
2 であり、抗電圧２Ｅｃは１００〜１５０ＫＶ／ｃｍで
あった。また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12
回印加してみたが、ショートによるキャパシタ１０の破
壊は観測されなかった。
施例と同様に分極−電圧ヒステリシスを測定したとこ
ろ、誘電分極値２Ｐｒは１０．０〜２０．０μＣ／ｃｍ
2 であり、抗電圧２Ｅｃは１００〜１５０ＫＶ／ｃｍで
あった。また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12
回印加してみたが、ショートによるキャパシタ１０の破
壊は観測されなかった。
【０１０６】（第１２の実施例）本実施例では、まず、
シリコンよりなる基板１１を用意し、その上に、反応性
スパッタリング法により、二酸化イリジウムよりなる厚
さ１００ｎｍの第１の層１３ａおよびイリジウムよりな
る厚さ１００ｎｍの第２の層１３ｂを順次積層した。
シリコンよりなる基板１１を用意し、その上に、反応性
スパッタリング法により、二酸化イリジウムよりなる厚
さ１００ｎｍの第１の層１３ａおよびイリジウムよりな
る厚さ１００ｎｍの第２の層１３ｂを順次積層した。
【０１０７】次いで、第２の層１３ｂの上に、第１１の
実施例と同様にして、ＭＯＣＶＤ法により、Ｓｒx Ｂｉ
y Ｔａ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７
≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）
を含む厚さ１００ｎｍの強誘電体膜１４を形成した。な
お、ビスマス，ストロンチウム，タンタルおよびチタン
の各有機金属原料を供給するためのキャリアガスの流量
は、それぞれ２００ＳＣＣＭ，２３０ＳＣＣＭ，５０Ｓ
ＣＣＭおよび２０ＳＣＣＭとした。また、基板１１の温
度は６００〜８５０℃とし、第２の層１３ｂの表面に、
層状結晶構造酸化物を気相成長させ、結晶化のための加
熱は行わなかった。
実施例と同様にして、ＭＯＣＶＤ法により、Ｓｒx Ｂｉ
y Ｔａ2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７
≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）
を含む厚さ１００ｎｍの強誘電体膜１４を形成した。な
お、ビスマス，ストロンチウム，タンタルおよびチタン
の各有機金属原料を供給するためのキャリアガスの流量
は、それぞれ２００ＳＣＣＭ，２３０ＳＣＣＭ，５０Ｓ
ＣＣＭおよび２０ＳＣＣＭとした。また、基板１１の温
度は６００〜８５０℃とし、第２の層１３ｂの表面に、
層状結晶構造酸化物を気相成長させ、結晶化のための加
熱は行わなかった。
【０１０８】このようにして強誘電体膜１４を形成した
のち、その上に、スパッタリング法によりイリジウムよ
りなる厚さ１００ｎｍの上部電極１５を形成し、酸素雰
囲気中において６００℃で３０分間加熱した。そのの
ち、上部電極１５，強誘電体膜１４および下部電極１３
をイオンミリングにより選択的にエッチングし、キャパ
シタ１０を形成した。
のち、その上に、スパッタリング法によりイリジウムよ
りなる厚さ１００ｎｍの上部電極１５を形成し、酸素雰
囲気中において６００℃で３０分間加熱した。そのの
ち、上部電極１５，強誘電体膜１４および下部電極１３
をイオンミリングにより選択的にエッチングし、キャパ
シタ１０を形成した。
【０１０９】得られたキャパシタ１０について第７の実
施例と同様に分極−電圧ヒステリシスを測定したとこ
ろ、誘電分極値２Ｐｒは１０．０〜２０．０μＣ／ｃｍ
2 であり、抗電圧２Ｅｃは１００〜１５０ＫＶ／ｃｍで
あった。また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12
回印加してみたが、ショートによるキャパシタ１０の破
壊は観測されなかった。
施例と同様に分極−電圧ヒステリシスを測定したとこ
ろ、誘電分極値２Ｐｒは１０．０〜２０．０μＣ／ｃｍ
2 であり、抗電圧２Ｅｃは１００〜１５０ＫＶ／ｃｍで
あった。また、±３Ｖのバイポーラパルスを１×１０12
回印加してみたが、ショートによるキャパシタ１０の破
壊は観測されなかった。
【０１１０】このように上記各実施例によれば、優れた
特性を得ることができると共に、リーク電流を低く抑え
ることができ、ショートによる破壊を低減できることが
分かった。
特性を得ることができると共に、リーク電流を低く抑え
ることができ、ショートによる破壊を低減できることが
分かった。
【０１１１】なお、上記各実施例では、具体的な例をい
くつか挙げて説明したが、本発明のキャパシタ１０であ
れば上記実施例と同様の結果を得ることができる。
くつか挙げて説明したが、本発明のキャパシタ１０であ
れば上記実施例と同様の結果を得ることができる。
【０１１２】以上、実施の形態および各実施例を挙げて
本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態およ
び各実施例に限定されるものではなく、種々変形可能で
ある。例えば、上記実施の形態においては、基板１１に
対して垂直方向にキャパシタ１０とトランジスタ２０と
が形成されているメモリについて説明したが、本発明
は、基板に対して平行方向にキャパシタとトランジスタ
とが並べて形成されているメモリについても適用するこ
とができる。
本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態およ
び各実施例に限定されるものではなく、種々変形可能で
ある。例えば、上記実施の形態においては、基板１１に
対して垂直方向にキャパシタ１０とトランジスタ２０と
が形成されているメモリについて説明したが、本発明
は、基板に対して平行方向にキャパシタとトランジスタ
とが並べて形成されているメモリについても適用するこ
とができる。
【０１１３】また、上記実施の形態においては、キャパ
シタ１０を１つのメモリに用いた場合について説明した
が、本発明は、複数のメモリを集積したＬＳＩ（Large
Scale Integrated Circuit）メモリについても同様に適
用することができる。
シタ１０を１つのメモリに用いた場合について説明した
が、本発明は、複数のメモリを集積したＬＳＩ（Large
Scale Integrated Circuit）メモリについても同様に適
用することができる。
【０１１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る強誘電
体材料によれば、Ｓｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2
Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦
２．５，０．１≦ｚ≦１．０）を含むように構成したの
で、優れた誘電分極値およびファティーグ特性を保持し
つつ、リーク電流の印加電圧による変化を小さくするこ
とができ、かつ温度特性も向上させることができるとい
う効果を奏する。
体材料によれば、Ｓｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2
Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦
２．５，０．１≦ｚ≦１．０）を含むように構成したの
で、優れた誘電分極値およびファティーグ特性を保持し
つつ、リーク電流の印加電圧による変化を小さくするこ
とができ、かつ温度特性も向上させることができるとい
う効果を奏する。
【０１１５】また、本発明に係るキャパシタまたはメモ
リによれば、強誘電体膜１４がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ
(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦１．
２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．０）を含む
ようにしたので、本発明の強誘電体材料と同様の効果を
有する。すなわち、優れた特性を有すると共に、キャパ
シタのショートによる破壊を低減することができ、メモ
リの信頼性を向上させることができるという効果を奏す
る。
リによれば、強誘電体膜１４がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ
(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （０．６≦ｘ≦１．
２，１．７≦ｙ≦２．５，０．１≦ｚ≦１．０）を含む
ようにしたので、本発明の強誘電体材料と同様の効果を
有する。すなわち、優れた特性を有すると共に、キャパ
シタのショートによる破壊を低減することができ、メモ
リの信頼性を向上させることができるという効果を奏す
る。
【０１１６】更に、本発明に係る強誘電体材料の製造方
法によれば、反応性スパッタリング法あるいはＭＯＣＶ
Ｄ法により強誘電体材料を形成するようにしたので、本
発明に係る強誘電体材料を容易に製造することができ
る。よって、本発明の強誘電体材料を容易に作製するこ
とができる。
法によれば、反応性スパッタリング法あるいはＭＯＣＶ
Ｄ法により強誘電体材料を形成するようにしたので、本
発明に係る強誘電体材料を容易に製造することができ
る。よって、本発明の強誘電体材料を容易に作製するこ
とができる。
【０１１７】また、本発明に係るキャパシタの製造方法
またはメモリの製造方法によれば、本発明の強誘電体材
料よりなる強誘電体膜を形成する工程を含んでいるの
で、本発明のキャパシタおよびメモリを実現することが
できる。
またはメモリの製造方法によれば、本発明の強誘電体材
料よりなる強誘電体膜を形成する工程を含んでいるの
で、本発明のキャパシタおよびメモリを実現することが
できる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る電極を備えたキャ
パシタの構成を表す断面図である。
パシタの構成を表す断面図である。
【図２】層状結晶構造酸化物の組成とリーク電流と電圧
との関係を表す特性図である。
との関係を表す特性図である。
【図３】層状結晶構造酸化物の組成と温度と誘電分極値
の減少率との関係を表す特性図である。
の減少率との関係を表す特性図である。
【図４】層状結晶構造酸化物の組成と誘電分極値および
抗電界との関係を表す特性図である。
抗電界との関係を表す特性図である。
【図５】図１に示した電極およびキャパシタの変形例を
表す断面図である。
表す断面図である。
【図６】図１に示したキャパシタを用いたメモリの構成
を表す断面図である。
を表す断面図である。
【図７】図２に示したキャパシタを用いたメモリの構成
を表す断面図である。
を表す断面図である。
【図８】本発明の実施例において用いるＭＯＣＶＤ装置
を表す構成図である。
を表す構成図である。
１１…基板、１２…接合層、１３…下部電極、１３ａ…
第１の層、１３ｂ…第２の層、１４…強誘電体膜、１５
…上部電極、２０…トランジスタ、２１…ソース領域、
２２…ドレイン領域、２３，２４…ＬＤＤ領域、２５…
ゲート酸化膜、２６…ゲート電極、２７…ゲート側壁、
３１…フィールド酸化膜、３２…層間絶縁膜、３２ａ…
コンタクトホール、３３…プラグ層、３４…絶縁膜、４
０…液体原料供給装置、４１…容器、４２…開閉弁、４
３…液体混合バルブ、４４…液体ポンプ、４５…気化
室、５０…ガス混合部、６０…反応室、６１…シャワー
ノズル、６２…載置台、６３…ポンプ
第１の層、１３ｂ…第２の層、１４…強誘電体膜、１５
…上部電極、２０…トランジスタ、２１…ソース領域、
２２…ドレイン領域、２３，２４…ＬＤＤ領域、２５…
ゲート酸化膜、２６…ゲート電極、２７…ゲート側壁、
３１…フィールド酸化膜、３２…層間絶縁膜、３２ａ…
コンタクトホール、３３…プラグ層、３４…絶縁膜、４
０…液体原料供給装置、４１…容器、４２…開閉弁、４
３…液体混合バルブ、４４…液体ポンプ、４５…気化
室、５０…ガス混合部、６０…反応室、６１…シャワー
ノズル、６２…載置台、６３…ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 27/108 Ｈ０１Ｌ 27/10 ６５１ 21/8242 29/78 ３７１ 21/8247 29/788 29/792 (72)発明者 池田 祐司 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 磯辺 千春 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (33)
- 【請求項１】 ストロンチウム（Ｓｒ）と、ビスマス
（Ｂｉ）と、タンタル（Ｔａ）およびニオブ（Ｎｂ）の
うちの少なくとも１種と、チタン（Ｔｉ）と、酸素
（Ｏ）とからなり、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ
(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦
１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１
≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構
造酸化物を含むことを特徴とする強誘電体材料。 - 【請求項２】 強誘電体膜に一対の電極がそれぞれ接続
されたキャパシタであって、 前記強誘電体膜は、ストロンチウムと、ビスマスと、タ
ンタルおよびニオブのうちの少なくとも１種と、チタン
と、酸素とからなり、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ
(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦
１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１
≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構
造酸化物を含むことを特徴とするキャパシタ。 - 【請求項３】 前記一対の電極対のうちの少なくとも一
方は、少なくとも一部が、イリジウム（Ｉｒ），白金
（Ｐｔ）およびルテニウム（Ｒｕ）からなる群のうちの
少なくとも１種により構成されたことを特徴とする請求
項２記載のキャパシタ。 - 【請求項４】 前記一対の電極対のうちの少なくとも一
方は、少なくとも一部が、イリジウム，白金およびルテ
ニウムからなる群のうちの少なくとも１種と酸素とから
なりかつ酸素の含有量が原子％で１０％よりも少ない導
電体により構成されたことを特徴とする請求項２記載の
キャパシタ。 - 【請求項５】 前記一対の電極対のうちの少なくとも一
方は、前記強誘電体膜との間において構成元素の拡散す
る程度が異なる第１の層と第２の層とを備えたことを特
徴とする請求項２記載のキャパシタ。 - 【請求項６】 強誘電体膜に一対の電極がそれぞれ接続
されたキャパシタを有するメモリであって、 前記キャパシタは、強誘電体膜に、ストロンチウムと、
ビスマスと、タンタルおよびニオブのうちの少なくとも
１種と、チタンと、酸素とからなり、かつ組成式がＳｒ
x Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但
し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ
≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）で表
される層状結晶構造酸化物を含むことを特徴とするメモ
リ。 - 【請求項７】 前記キャパシタにプラグ層を介して接続
されたトランジスタを備えたことを特徴とする請求項６
記載のメモリ。 - 【請求項８】 ストロンチウムと、ビスマスと、タンタ
ルおよびニオブのうちの少なくとも１種と、チタンと、
酸素とからなり、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy（Ｔａ
(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦
１．２，１．７≦ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１
≦ｚ≦１．０，０≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構
造酸化物を含む強誘電体材料を、反応性スパッタリング
法により形成することを特徴とする強誘電体材料の製造
方法。 - 【請求項９】 ストロンチウムを含む有機金属原料と、
ビスマスを含む有機金属原料と、タンタルあるいはニオ
ブを含む有機金属原料と、チタンを含む有機金属原料と
をそれぞれ気化させた原料ガスを供給することにより、
ストロンチウムと、ビスマスと、タンタルおよびニオブ
のうちの少なくとも１種と、チタンと、酸素とからな
り、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2
Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦
ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０
≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構造酸化物を含む強
誘電体材料を形成することを特徴とする強誘電体材料の
製造方法。 - 【請求項１０】 ストロンチウムを含む有機金属原料と
して、ジ−２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘ
プタンジオンストロンチウム（Ｓｒ（Ｃ11Ｈ
19Ｏ2 ）2 ），テトラグリム（ＣＨ3 ＯＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ
ＣＨ3 ）がジ−２，２，６，６−テトラメチル−３，５
−ヘプタンジオンストロンチウムに付加した化合物，テ
トラヒドロフラン（Ｃ4 Ｈ8 Ｏ）がジ−ペンタメチルシ
クロペンタジエンストロンチウム（Ｓｒ（（ＣＨ3 ）5
Ｃ5 ）2 ）に付加した化合物およびテトラグリムがジ−
ｎ−プロピルテトラメチルシクロペンタジエンストロン
チウム（Ｓｒ（（Ｃ3 Ｈ7 ）（ＣＨ3 ）4 Ｃ5 ）2 ）に
付加した化合物からなる群のうちの少なくとも１種を用
いたことを特徴とする請求項９記載の強誘電体材料の製
造方法。 - 【請求項１１】 ビスマスを含む有機金属原料として、
トリフェニルビスマス（Ｂｉ（Ｃ6 Ｈ5 ）3 ），トリ−
ｏ−トリルビスマス（Ｂｉ（ｏ−Ｃ7 Ｈ7 ）3 ），トリ
エトキシドビスマス（Ｂｉ（Ｏ−Ｃ2 Ｈ5 ）3 ），トリ
イソプロポキシドビスマス（Ｂｉ（Ｏ−ｉＣ
3 Ｈ7 ）3 ），トリ−ｔｅｒｔｉａｒｙ−ブトキシドビ
スマス（Ｂｉ（Ｏ−ｔＣ4 Ｈ9 ）3 ）およびトリ−ｔｅ
ｒｔｉａｒｙ−ペンチルオキシドビスマス（Ｂｉ（Ｏ−
ｔＣ5 Ｈ11）3 ）からなる群のうちの少なくとも１種を
用いたことを特徴とする請求項９記載の強誘電体材料の
製造方法。 - 【請求項１２】 タンタルを含む有機金属原料として、
ペンタイソプロポキシドタンタル（Ｔａ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ
7 ）5 ）および２，２，６，６−テトラメチル−３，５
−ヘプタンジオン−テトラソプロポキシドタンタル（Ｔ
ａ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 （Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ））からなる群
のうちの少なくとも１種を用いたことを特徴とする請求
項９記載の強誘電体材料の製造方法。 - 【請求項１３】 ニオブを含む有機金属原料として、ペ
ンタイソプロポキシドニオブ（Ｎｂ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）
5 ）および２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘ
プタンジオン−テトライソプロポキシドニオブ（Ｎｂ
（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）4 （Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ））からなる群の
うちの少なくとも１種を用いたことを特徴とする請求項
９記載の強誘電体材料の製造方法。 - 【請求項１４】 チタンを含む有機金属原料として、テ
トライソプロポキシドチタン（Ｔｉ（Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）
4 ），ジ−２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘ
プタンジオンオキソチタン（ＴｉＯ（Ｃ11Ｈ
19Ｏ2 ）2 ）およびジ−イソプロポキシ−ジ−２，２，
６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオンチタン
（Ｔｉ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 （Ｏ−ｉＣ3 Ｈ7 ）2 ）から
なる群のうちの少なくとも１種を用いたことを特徴とす
る請求項９記載の強誘電体材料の製造方法。 - 【請求項１５】 各有機金属原料を混合したのちそれを
気化させることを特徴とする請求項９記載の強誘電体材
料の製造方法。 - 【請求項１６】 各有機金属原料をテトラヒドロフラン
を含む有機溶媒中にそれぞれ溶解したのち、１８０℃以
上２５０℃以下の範囲内において加熱することにより気
化させることを特徴とする請求項１５記載の強誘電体材
料の製造方法。 - 【請求項１７】 原料ガスを酸化性ガスと共に供給して
層状結晶構造酸化物を化学的気相成長させることを特徴
とする請求項９記載の強誘電体材料の製造方法。 - 【請求項１８】 ５００℃以上８００℃以下の温度範囲
内において化学的気相成長させることを特徴とする請求
項１７記載の強誘電体材料の製造方法。 - 【請求項１９】 ０．１Ｔｏｒｒ以上５０Ｔｏｒｒ以下
の範囲内における圧力雰囲気中において化学的気相成長
させることを特徴とする請求項１７記載の強誘電体材料
の製造方法。 - 【請求項２０】 １Ｔｏｒｒ以上１０Ｔｏｒｒ以下の範
囲内における圧力雰囲気中において化学的気相成長させ
ることを特徴とする請求項１７記載の強誘電体材料の製
造方法。 - 【請求項２１】 原料ガスを供給してストロンチウム
と、ビスマスと、タンタルおよびニオブのうちの少なく
とも１種と、チタンとを含む非結晶物を形成したのち、
酸化性雰囲気中において加熱することにより非結晶物を
結晶化させることを特徴とする請求項９記載の強誘電体
材料の製造方法。 - 【請求項２２】 ４００℃以上６５０℃以下の温度範囲
内において非結晶物を形成すると共に、６５０℃以上８
５０℃以下の温度範囲内において結晶化させることを特
徴とする請求項２１記載の強誘電体材料の製造方法。 - 【請求項２３】 原料ガスと共に酸化性ガスを供給して
非結晶物を形成することを特徴とする請求項２１記載の
強誘電体材料の製造方法。 - 【請求項２４】 ０．１Ｔｏｒｒ以上５０Ｔｏｒｒ以下
の範囲内における圧力雰囲気中において非結晶物を形成
することを特徴とする請求項２１記載の強誘電体材料の
製造方法。 - 【請求項２５】 １Ｔｏｒｒ以上１０Ｔｏｒｒ以下の範
囲内における圧力雰囲気中において非結晶物を形成する
ことを特徴とする請求項２１記載の強誘電体材料の製造
方法。 - 【請求項２６】 強誘電体膜に電極が接続されたキャパ
シタの製造方法であって、電極を形成する工程と、スト
ロンチウムと、ビスマスと、タンタルおよびニオブのう
ちの少なくとも１種と、チタンと、酸素とからなり、か
つ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2 Ｔｉz
Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦ｙ≦
２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０≦ｄ
≦１．０）で表される層状結晶構造酸化物を含む強誘電
体膜を形成する工程とを含むことを特徴とするキャパシ
タの製造方法。 - 【請求項２７】 前記強誘電体膜の形成工程では、反応
性スパッタリング法により強誘電体膜を形成することを
特徴とする請求項２６記載のキャパシタの製造方法。 - 【請求項２８】 前記強誘電体膜の形成工程では、スト
ロンチウムを含む有機金属原料と、ビスマスを含む有機
金属原料と、タンタルあるいはニオブを含む有機金属原
料と、チタンを含む有機金属原料とをそれぞれ気化させ
た原料ガスを供給することにより強誘電体膜を形成する
ことを特徴とする請求項２６記載のキャパシタの製造方
法。 - 【請求項２９】 前記電極の形成工程では、電極の少な
くとも一部を、イリジウム，白金およびルテニウムから
なる群のうちの少なくとも１種により形成すると共に、
前記強誘電体膜の形成工程では、この電極の上に強誘電
体膜を形成することを特徴とする請求項２６記載のキャ
パシタの製造方法。 - 【請求項３０】 前記電極の形成工程では、電極の少な
くとも一部を、イリジウム，白金およびルテニウムから
なる群のうちの少なくとも１種と酸素とからなりかつ酸
素の含有量が原子％で１０％よりも少ない導電体により
形成すると共に、前記強誘電体膜の形成工程では、この
電極の上に強誘電体膜を形成することを特徴とする請求
項２６記載のキャパシタの製造方法。 - 【請求項３１】 前記電極の形成工程では、強誘電体膜
との間において構成元素の拡散する程度が異なる第１の
層と第２の層とそれぞれ形成すると共に、前記強誘電体
膜の形成工程では、この電極の上に強誘電体膜を形成す
ることを特徴とする請求項２６記載のキャパシタの製造
方法。 - 【請求項３２】 強誘電体膜に電極が接続されたキャパ
シタを有するメモリの製造方法であって、 キャパシタの電極を形成する工程と、 ストロンチウムと、ビスマスと、タンタルおよびニオブ
のうちの少なくとも１種と、チタンと、酸素とからな
り、かつ組成式がＳｒx Ｂｉy （Ｔａ(1-u) Ｎｂu ）2
Ｔｉz Ｏ9 ±d （但し、０．６≦ｘ≦１．２，１．７≦
ｙ≦２．５，０≦ｕ≦１．０，０．１≦ｚ≦１．０，０
≦ｄ≦１．０）で表される層状結晶構造酸化物を含むキ
ャパシタの強誘電体膜を形成する工程とを含むことを特
徴とするメモリの製造方法。 - 【請求項３３】 キャパシタにプラグ層を介して接続さ
れたトランジスタを備えたメモリの製造方法であって、 トランジスタを形成する工程と、 トランジスタに接続させてプラグ層を形成する工程と、 プラグ層に電極を接続させてキャパシタを形成する工程
とを含むことを特徴とする請求項３２記載のメモリの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10006132A JPH11204744A (ja) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | 強誘電体材料、キャパシタおよびメモリならびにそれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10006132A JPH11204744A (ja) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | 強誘電体材料、キャパシタおよびメモリならびにそれらの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11204744A true JPH11204744A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11629986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10006132A Pending JPH11204744A (ja) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | 強誘電体材料、キャパシタおよびメモリならびにそれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11204744A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004066388A1 (ja) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Fujitsu Limited | 強誘電体キャパシタおよびその製造方法 |
| JP2011195348A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Yukio Watabe | 酸化物強誘電体の分極電場の増大法 |
| KR101498732B1 (ko) * | 2007-06-26 | 2015-03-04 | 가부시키가이샤 코준도카가쿠 켄큐쇼 | 스트론튬 함유 박막의 형성 방법 |
| US9331212B2 (en) | 2011-05-11 | 2016-05-03 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device comprising an antiferroelectric gate insulating film |
-
1998
- 1998-01-14 JP JP10006132A patent/JPH11204744A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004066388A1 (ja) * | 2003-01-17 | 2004-08-05 | Fujitsu Limited | 強誘電体キャパシタおよびその製造方法 |
| JPWO2004066388A1 (ja) * | 2003-01-17 | 2006-05-18 | 富士通株式会社 | 強誘電体キャパシタおよびその製造方法 |
| KR101498732B1 (ko) * | 2007-06-26 | 2015-03-04 | 가부시키가이샤 코준도카가쿠 켄큐쇼 | 스트론튬 함유 박막의 형성 방법 |
| JP2011195348A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Yukio Watabe | 酸化物強誘電体の分極電場の増大法 |
| US9331212B2 (en) | 2011-05-11 | 2016-05-03 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device comprising an antiferroelectric gate insulating film |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4998461B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US5686151A (en) | Method of forming a metal oxide film | |
| US20060073613A1 (en) | Ferroelectric memory cells and methods for fabricating ferroelectric memory cells and ferroelectric capacitors thereof | |
| JP3832617B2 (ja) | 多層状電極の鉛ゲルマネート強誘電体構造およびその堆積方法 | |
| KR19990013720A (ko) | 강유전체 캐패시터와 그 제조 방법 및 그 캐패시터를이용한 메모리셀 | |
| US6995069B2 (en) | Dielectric capacitor manufacturing method and semiconductor storage device manufacturing method | |
| US6352898B2 (en) | Method of manufacturing a semiconductor memory device incorporating a capacitor therein | |
| US6525364B1 (en) | Capacitor for semiconductor memory device and method of manufacturing the same | |
| JP3971645B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH10200059A (ja) | 強誘電体薄膜素子及びその製造方法 | |
| JP3641142B2 (ja) | 強誘電体メモリ | |
| JP2001127258A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH11204744A (ja) | 強誘電体材料、キャパシタおよびメモリならびにそれらの製造方法 | |
| JP4616830B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| WO2004109804A1 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3294214B2 (ja) | 薄膜キャパシタ | |
| KR20000044600A (ko) | 반도체 메모리 소자의 캐패시터 제조 방법 | |
| JPH11204734A (ja) | 電極、キャパシタおよびメモリならびにそれらの製造方法 | |
| JP2001028426A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2009076571A (ja) | 強誘電体キャパシタとその製造方法、及び強誘電体メモリ装置 | |
| JPH1197630A (ja) | 強誘電体薄膜の製造方法及び強誘電体メモリ素子 | |
| JP3663570B2 (ja) | 強誘電体薄膜、強誘電体キャパシタ、及び、半導体記憶装置 | |
| KR100513796B1 (ko) | 비스무스계 강유전체막을 구비하는 캐패시터 및 그 제조방법 | |
| KR100362185B1 (ko) | 반도체 소자의 강유전체 캐패시터 형성방법 | |
| JP2002151659A (ja) | 半導体装置、及びその製造方法 |