JPH11220095A - 誘電体キャパシタの製造方法 - Google Patents
誘電体キャパシタの製造方法Info
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- JPH11220095A JPH11220095A JP10018718A JP1871898A JPH11220095A JP H11220095 A JPH11220095 A JP H11220095A JP 10018718 A JP10018718 A JP 10018718A JP 1871898 A JP1871898 A JP 1871898A JP H11220095 A JPH11220095 A JP H11220095A
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- dielectric capacitor
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D1/00—Resistors, capacitors or inductors
- H10D1/60—Capacitors
- H10D1/68—Capacitors having no potential barriers
- H10D1/692—Electrodes
- H10D1/696—Electrodes comprising multiple layers, e.g. comprising a barrier layer and a metal layer
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10D1/60—Capacitors
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- H10D1/682—Capacitors having no potential barriers having dielectrics comprising perovskite structures
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳＢＴ等の強誘電体はフォーミングガスアニ
ーリング後に特性が劣化し、特に白金、金以外の貴金属
を下部電極に用いた場合、誘電体の特性劣化は著しい。 【解決手段】 Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈのうちの少なく
とも１種からなる、もしくはこれらの元素のうちの少な
くとも１種の元素を含む下部電極２３と、下部電極２３
上に形成された強誘電体もしくは高誘電体からなる誘電
体膜２４と、誘電体膜２４上に形成された上部電極２５
とを備えた誘電体キャパシタの製造方法であって、酸素
を含むガス雰囲気中での第１の熱処理工程を経て上記誘
電体膜２４を形成した後に、第１の熱処理温度以上の温
度の窒素雰囲気もしくは不活性ガス雰囲気で熱処理を行
う第２の熱処理工程を備えた誘電体キャパシタの製造方
法である。
ーリング後に特性が劣化し、特に白金、金以外の貴金属
を下部電極に用いた場合、誘電体の特性劣化は著しい。 【解決手段】 Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈのうちの少なく
とも１種からなる、もしくはこれらの元素のうちの少な
くとも１種の元素を含む下部電極２３と、下部電極２３
上に形成された強誘電体もしくは高誘電体からなる誘電
体膜２４と、誘電体膜２４上に形成された上部電極２５
とを備えた誘電体キャパシタの製造方法であって、酸素
を含むガス雰囲気中での第１の熱処理工程を経て上記誘
電体膜２４を形成した後に、第１の熱処理温度以上の温
度の窒素雰囲気もしくは不活性ガス雰囲気で熱処理を行
う第２の熱処理工程を備えた誘電体キャパシタの製造方
法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体キャパシタ
の製造方法に関し、詳しくは強誘電体不揮発メモリ等に
用いられる誘電体キャパシタの製造方法に関する。
の製造方法に関し、詳しくは強誘電体不揮発メモリ等に
用いられる誘電体キャパシタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】強誘電体メモリは、強誘電体薄膜の高速
な分極反転とその残留分極を利用する高速書換えが可能
な不揮発メモリである。従来の強誘電体メモリでは、ト
ランジスタと強誘電体キャパシタとは基板面方向に配列
されていた。この強誘電体キャパシタは、酸化シリコン
膜上にバッファー層として厚さが３０ｎｍ程度の金属チ
タン膜、下部電極として例えば２００ｎｍ程度の白金
膜、強誘電体膜として厚さが２００ｎｍ程度のＰＺＴ
〔Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 〕膜またはＳＢＴ（ＳｒＢｉ
2 Ｔａ2 Ｏ9 ）膜、上部電極として厚さが２００ｎｍ程
度の白金膜が順次積層されて形成されている。
な分極反転とその残留分極を利用する高速書換えが可能
な不揮発メモリである。従来の強誘電体メモリでは、ト
ランジスタと強誘電体キャパシタとは基板面方向に配列
されていた。この強誘電体キャパシタは、酸化シリコン
膜上にバッファー層として厚さが３０ｎｍ程度の金属チ
タン膜、下部電極として例えば２００ｎｍ程度の白金
膜、強誘電体膜として厚さが２００ｎｍ程度のＰＺＴ
〔Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 〕膜またはＳＢＴ（ＳｒＢｉ
2 Ｔａ2 Ｏ9 ）膜、上部電極として厚さが２００ｎｍ程
度の白金膜が順次積層されて形成されている。
【０００３】また情報記録密度を増加させる場合には、
トランジスタと強誘電体キャパシタとを基板上に積層す
る状態に配置する必要がある。いわゆるスタック型キャ
パシタである。このような構成では、トランジスタと強
誘電体キャパシタの下部電極とは、シリコンプラグで電
気的に接続されている。
トランジスタと強誘電体キャパシタとを基板上に積層す
る状態に配置する必要がある。いわゆるスタック型キャ
パシタである。このような構成では、トランジスタと強
誘電体キャパシタの下部電極とは、シリコンプラグで電
気的に接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、白金は
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etchi
ng）が困難であり、下部電極を白金で形成したものでは
キャパシタの微細加工が難しい。
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etchi
ng）が困難であり、下部電極を白金で形成したものでは
キャパシタの微細加工が難しい。
【０００５】また、強誘電体膜を作製する際に、通常、
６００℃〜８００℃の高温で熱処理を行う必要がある
が、この際にシリコンプラグと下部電極との間で熱拡散
を生じ、下部電極中に拡散したシリコンが下部電極上層
で酸化され、下部電極の導電性が失われたり、シリコン
がさらに強誘電体へと拡散してキャパシタ特性を著しく
劣化させる。
６００℃〜８００℃の高温で熱処理を行う必要がある
が、この際にシリコンプラグと下部電極との間で熱拡散
を生じ、下部電極中に拡散したシリコンが下部電極上層
で酸化され、下部電極の導電性が失われたり、シリコン
がさらに強誘電体へと拡散してキャパシタ特性を著しく
劣化させる。
【０００６】一方、通常のＭＯＳ型メモリ構造において
は、金属配線工程の前にトランジスタの回復のために４
００℃〜５００℃の水素熱処理（フォーミングガスアニ
ーリング）が施されるが、ＳＢＴ等の強誘電体はフォー
ミングガスアニーリング後に特性が劣化することが知ら
れている。また、白金、金以外の貴金属を下部電極に用
いた場合、誘電体熱処理時に貴金属の酸化が生じる。強
誘電体キャパシタ形成後のフォーミングガスアニーリン
グを施した場合、白金等の全く酸化を生じない電極に比
べ、白金、金以外の貴金属を下部電極に用いた場合の誘
電体の特性劣化は著しい。これは誘電体形成の熱処理時
に生成した貴金属酸化物がフォーミングガスアニーリン
グによってて還元され、キャパシタ構造に大きな変化を
もたらすためである。
は、金属配線工程の前にトランジスタの回復のために４
００℃〜５００℃の水素熱処理（フォーミングガスアニ
ーリング）が施されるが、ＳＢＴ等の強誘電体はフォー
ミングガスアニーリング後に特性が劣化することが知ら
れている。また、白金、金以外の貴金属を下部電極に用
いた場合、誘電体熱処理時に貴金属の酸化が生じる。強
誘電体キャパシタ形成後のフォーミングガスアニーリン
グを施した場合、白金等の全く酸化を生じない電極に比
べ、白金、金以外の貴金属を下部電極に用いた場合の誘
電体の特性劣化は著しい。これは誘電体形成の熱処理時
に生成した貴金属酸化物がフォーミングガスアニーリン
グによってて還元され、キャパシタ構造に大きな変化を
もたらすためである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた誘電体キャパシタの製造方法であ
り、第１の誘電体キャパシタの製造方法は、イリジウ
ム、パラジウム、ルテニウム、ロジウムのうちの少なく
とも１種からなるもしくはこれらの元素のうちの少なく
とも１種の元素を含む下部電極と、この下部電極上に形
成された強誘電体もしくは高誘電体からなる誘電体膜
と、この誘電体膜上に形成された上部電極とを備えた誘
電体キャパシタの製造方法であって、酸素を含むガス雰
囲気中での第１の熱処理工程を経て上記誘電体膜を形成
した後に、窒素雰囲気もしくは不活性ガス雰囲気で熱処
理を行う第２の熱処理工程を備えている。この第２の熱
処理工程は、第１の熱処理温度以上の温度で行う。
決するためになされた誘電体キャパシタの製造方法であ
り、第１の誘電体キャパシタの製造方法は、イリジウ
ム、パラジウム、ルテニウム、ロジウムのうちの少なく
とも１種からなるもしくはこれらの元素のうちの少なく
とも１種の元素を含む下部電極と、この下部電極上に形
成された強誘電体もしくは高誘電体からなる誘電体膜
と、この誘電体膜上に形成された上部電極とを備えた誘
電体キャパシタの製造方法であって、酸素を含むガス雰
囲気中での第１の熱処理工程を経て上記誘電体膜を形成
した後に、窒素雰囲気もしくは不活性ガス雰囲気で熱処
理を行う第２の熱処理工程を備えている。この第２の熱
処理工程は、第１の熱処理温度以上の温度で行う。
【０００８】上記第１の誘電体キャパシタの製造方法で
は、下部電極がイリジウム、パラジウム、ルテニウム、
ロジウムのうちの少なくとも１種からなるもしくはこれ
らの元素のうちの少なくとも１種の元素を含むものから
なることから、下部電極のエッチング加工が白金からな
るものよりも容易に行える。また酸素を含むガス雰囲気
中での第１の熱処理工程を経て上記誘電体膜を形成した
後にこの第１の熱処理温度以上の温度の窒素雰囲気もし
くは不活性ガス雰囲気で熱処理を行う第２の熱処理工程
を備えていることから、第１の熱処理工程で下部電極も
同時に酸化されるが、その酸化が例えばＸ線回折による
分析で検出できないような軽微な酸化の場合には、上記
第２の熱処理工程によって下部電極の酸化された部分が
還元される。
は、下部電極がイリジウム、パラジウム、ルテニウム、
ロジウムのうちの少なくとも１種からなるもしくはこれ
らの元素のうちの少なくとも１種の元素を含むものから
なることから、下部電極のエッチング加工が白金からな
るものよりも容易に行える。また酸素を含むガス雰囲気
中での第１の熱処理工程を経て上記誘電体膜を形成した
後にこの第１の熱処理温度以上の温度の窒素雰囲気もし
くは不活性ガス雰囲気で熱処理を行う第２の熱処理工程
を備えていることから、第１の熱処理工程で下部電極も
同時に酸化されるが、その酸化が例えばＸ線回折による
分析で検出できないような軽微な酸化の場合には、上記
第２の熱処理工程によって下部電極の酸化された部分が
還元される。
【０００９】この製造方法により得られた誘電体キャパ
シタは、酸化されていない上記金属からなる下部電極上
に誘電体膜が形成された状態となり、後のフォーミング
ガスアニーリングではもはや還元される部分がないた
め、安定した特性を示すことになる。よって、この製造
方法により得られた誘電体キャパシタは、フォーミング
ガスアニーリング後の特性劣化が低減される。
シタは、酸化されていない上記金属からなる下部電極上
に誘電体膜が形成された状態となり、後のフォーミング
ガスアニーリングではもはや還元される部分がないた
め、安定した特性を示すことになる。よって、この製造
方法により得られた誘電体キャパシタは、フォーミング
ガスアニーリング後の特性劣化が低減される。
【００１０】第２の誘電体キャパシタの製造方法は、イ
リジウム、パラジウム、ルテニウム、ロジウムのうちの
少なくとも１種からなる、もしくはこれらの元素のうち
の少なくとも１種の元素を含む下部電極と、この下部電
極上に形成された強誘電体もしくは高誘電体からなる誘
電体膜と、この誘電体膜上に形成された上部電極とを備
えた誘電体キャパシタの製造方法であって、酸素を含む
ガス雰囲気中での熱処理工程を経て上記誘電体膜を形成
した後にこの熱処理工程で下部電極に酸化生成した酸化
物の還元を行う還元工程を備えている。
リジウム、パラジウム、ルテニウム、ロジウムのうちの
少なくとも１種からなる、もしくはこれらの元素のうち
の少なくとも１種の元素を含む下部電極と、この下部電
極上に形成された強誘電体もしくは高誘電体からなる誘
電体膜と、この誘電体膜上に形成された上部電極とを備
えた誘電体キャパシタの製造方法であって、酸素を含む
ガス雰囲気中での熱処理工程を経て上記誘電体膜を形成
した後にこの熱処理工程で下部電極に酸化生成した酸化
物の還元を行う還元工程を備えている。
【００１１】上記第２の誘電体キャパシタの製造方法で
は、上記第１の誘電体キャパシタの製造方法と同様の理
由により、下部電極のエッチング加工が白金からなるも
のよりも容易に行える。また酸素を含むガス雰囲気中で
の熱処理工程を経て上記誘電体膜を形成した後にこの熱
処理工程で下部電極に酸化生成した酸化物の還元を行う
還元工程を備えていることから、この熱処理工程で下部
電極も同時に酸化されるが、その酸化が例えばＸ線回折
による分析で検出できる程度に進んでいても、上記還元
工程によって下部電極の酸化された部分が還元される。
は、上記第１の誘電体キャパシタの製造方法と同様の理
由により、下部電極のエッチング加工が白金からなるも
のよりも容易に行える。また酸素を含むガス雰囲気中で
の熱処理工程を経て上記誘電体膜を形成した後にこの熱
処理工程で下部電極に酸化生成した酸化物の還元を行う
還元工程を備えていることから、この熱処理工程で下部
電極も同時に酸化されるが、その酸化が例えばＸ線回折
による分析で検出できる程度に進んでいても、上記還元
工程によって下部電極の酸化された部分が還元される。
【００１２】この製造方法により得られた誘電体キャパ
シタは、酸化されていない上記金属からなる下部電極上
に誘電体膜が形成された状態となり、後のフォーミング
ガスアニーリングではもはや還元される部分がないた
め、安定した特性を示すことになる。よって、この製造
方法により得られた誘電体キャパシタは、フォーミング
ガスアニーリング後の特性劣化が低減される。
シタは、酸化されていない上記金属からなる下部電極上
に誘電体膜が形成された状態となり、後のフォーミング
ガスアニーリングではもはや還元される部分がないた
め、安定した特性を示すことになる。よって、この製造
方法により得られた誘電体キャパシタは、フォーミング
ガスアニーリング後の特性劣化が低減される。
【００１３】第３の誘電体キャパシタの製造方法は、イ
リジウム、パラジウム、ルテニウム、ロジウムのうちの
少なくとも１種からなるもしくはこれらの元素のうちの
少なくとも１種の元素を含む下部電極と、この下部電極
上に形成された強誘電体もしくは高誘電体からなる誘電
体膜と、この誘電体膜上に形成された上部電極とを備え
て誘電体キャパシタの製造方法であって、酸素を含むガ
ス雰囲気中での第１の熱処理工程を経て上記誘電体膜を
形成した後にこの第１の熱処理工程で下部電極に酸化生
成した酸化物の還元を行う還元工程と、この還元工程の
後に上記第１の熱処理温度以上の温度の窒素雰囲気もし
くは不活性ガス雰囲気で熱処理を行う第２の熱処理工程
を備えている。
リジウム、パラジウム、ルテニウム、ロジウムのうちの
少なくとも１種からなるもしくはこれらの元素のうちの
少なくとも１種の元素を含む下部電極と、この下部電極
上に形成された強誘電体もしくは高誘電体からなる誘電
体膜と、この誘電体膜上に形成された上部電極とを備え
て誘電体キャパシタの製造方法であって、酸素を含むガ
ス雰囲気中での第１の熱処理工程を経て上記誘電体膜を
形成した後にこの第１の熱処理工程で下部電極に酸化生
成した酸化物の還元を行う還元工程と、この還元工程の
後に上記第１の熱処理温度以上の温度の窒素雰囲気もし
くは不活性ガス雰囲気で熱処理を行う第２の熱処理工程
を備えている。
【００１４】また上記還元工程と上記第２の熱処理工程
との間に、上記還元工程で還元された物質が酸化を起こ
す温度未満でかつ酸素を含む雰囲気で熱処理を行う酸素
供給の熱処理工程を備えていてもよい。
との間に、上記還元工程で還元された物質が酸化を起こ
す温度未満でかつ酸素を含む雰囲気で熱処理を行う酸素
供給の熱処理工程を備えていてもよい。
【００１５】上記第３の誘電体キャパシタの製造方法で
は、上記第１の誘電体キャパシタの製造方法と同様の理
由により、下部電極のエッチング加工が白金からなるも
のよりも容易に行える。また酸素を含むガス雰囲気中で
行う第１の熱処理工程後に還元工程を備えていることか
ら、第１の熱処理工程で下部電極も同時に酸化される
が、その酸化がＸ線回折による分析で検出できる程度に
かなり進んでいても、上記還元工程によって下部電極の
酸化された部分が還元される。またその後の第２の熱処
理工程により、誘電体特性がさらに改善される。この第
２の熱処理工程では、前記第１の製造方法のように第２
の熱処理工程で下部電極の酸化された部分を還元する必
要はないため、第１の熱処理工程ほどの高温を施す必要
はない。
は、上記第１の誘電体キャパシタの製造方法と同様の理
由により、下部電極のエッチング加工が白金からなるも
のよりも容易に行える。また酸素を含むガス雰囲気中で
行う第１の熱処理工程後に還元工程を備えていることか
ら、第１の熱処理工程で下部電極も同時に酸化される
が、その酸化がＸ線回折による分析で検出できる程度に
かなり進んでいても、上記還元工程によって下部電極の
酸化された部分が還元される。またその後の第２の熱処
理工程により、誘電体特性がさらに改善される。この第
２の熱処理工程では、前記第１の製造方法のように第２
の熱処理工程で下部電極の酸化された部分を還元する必
要はないため、第１の熱処理工程ほどの高温を施す必要
はない。
【００１６】この製造方法により得られた誘電体キャパ
シタは、酸化されていない上記金属からなる下部電極上
に誘電体膜が形成された状態となり、後のフォーミング
ガスアニーリングではもはや還元される部分がないた
め、安定した特性を示すことになる。よって、この製造
方法により得られた誘電体キャパシタは、フォーミング
ガスアニーリング後の特性劣化が低減される。
シタは、酸化されていない上記金属からなる下部電極上
に誘電体膜が形成された状態となり、後のフォーミング
ガスアニーリングではもはや還元される部分がないた
め、安定した特性を示すことになる。よって、この製造
方法により得られた誘電体キャパシタは、フォーミング
ガスアニーリング後の特性劣化が低減される。
【００１７】また上記還元工程と上記第２の熱処理工程
との間に、上記還元工程で還元された物質が酸化を起こ
す温度未満でかつ酸素を含む雰囲気で熱処理を行う酸素
供給の熱処理工程を備えている製造方法では、還元工程
で誘電体膜の還元反応が進行して酸素が不足状態になっ
ても、下部電極を酸化させることなく誘電体膜に酸素が
供給される。
との間に、上記還元工程で還元された物質が酸化を起こ
す温度未満でかつ酸素を含む雰囲気で熱処理を行う酸素
供給の熱処理工程を備えている製造方法では、還元工程
で誘電体膜の還元反応が進行して酸素が不足状態になっ
ても、下部電極を酸化させることなく誘電体膜に酸素が
供給される。
【００１８】
【発明の実施の形態】まず、第１の誘電体キャパシタの
製造方法に係わる実施の形態の一例を、図１の製造工程
図によって説明する。なお、以下の説明では物質名は元
素記号で示すことにする。
製造方法に係わる実施の形態の一例を、図１の製造工程
図によって説明する。なお、以下の説明では物質名は元
素記号で示すことにする。
【００１９】図１の（１）に示すように、スパッタリン
グによって、Ｓｉ基板１１上に、接合層２１となるＴｉ
膜を例えば２０ｎｍの厚さに形成し、次いで拡散防止層
２２となるＩｒＨｆＯを例えば１００ｎｍの厚さに堆積
し、さらに下部電極２３となるＩｒを例えば２０ｎｍの
厚さに形成する。ここでは、下部電極２３をＩｒで形成
したが、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈで形成してもよい。
グによって、Ｓｉ基板１１上に、接合層２１となるＴｉ
膜を例えば２０ｎｍの厚さに形成し、次いで拡散防止層
２２となるＩｒＨｆＯを例えば１００ｎｍの厚さに堆積
し、さらに下部電極２３となるＩｒを例えば２０ｎｍの
厚さに形成する。ここでは、下部電極２３をＩｒで形成
したが、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈで形成してもよい。
【００２０】次に上記下部電極２３上にＳＢＴをゾル−
ゲル回転塗布法により成膜する。ゾル−ゲル溶液（図示
省略）には、例えばＳｒ０．８／Ｂｉ２．２／Ｔａ２．
０の組成比率溶液を用いる。上記下部電極２３上に上記
ゾル−ゲル溶液を回転塗布法を用いて塗布した後、ベー
キングにより塗布膜（図示省略）中の有機溶媒成分を除
去する。このベーキングは、例えば２５０℃の大気中で
７分間行う。次いで第１熱処理工程を行う。この第１熱
処理処理工程では、急速熱処理（以下ＲＴＡという、Ｒ
ＴＡはRapid Thermal Annealing の略）を施すことによ
りＳＢＴ層状ペロブスカイト結晶を得る。このＲＴＡ条
件は、一例として、雰囲気ガスにはＮ2とＯ2 とをその
体積比が４：１になるようにして用い、昇温速度を７６
０℃／１０秒、到達温度を７６０℃とし、その温度で３
０秒間保持するように設定した。ここでのＲＴＡの雰囲
気を上記のようにＮ2 とＯ2 との混合雰囲気とすること
で下部電極２３を構成するＩｒの酸化を極力少なくする
ことができる。そして上記ゾル−ゲル回転塗布法〜ＲＴ
Ａのプロセスを３回繰り返すことで、厚さが１７０ｎｍ
のＳＢＴ薄膜からなる誘電体膜２４を得る。
ゲル回転塗布法により成膜する。ゾル−ゲル溶液（図示
省略）には、例えばＳｒ０．８／Ｂｉ２．２／Ｔａ２．
０の組成比率溶液を用いる。上記下部電極２３上に上記
ゾル−ゲル溶液を回転塗布法を用いて塗布した後、ベー
キングにより塗布膜（図示省略）中の有機溶媒成分を除
去する。このベーキングは、例えば２５０℃の大気中で
７分間行う。次いで第１熱処理工程を行う。この第１熱
処理処理工程では、急速熱処理（以下ＲＴＡという、Ｒ
ＴＡはRapid Thermal Annealing の略）を施すことによ
りＳＢＴ層状ペロブスカイト結晶を得る。このＲＴＡ条
件は、一例として、雰囲気ガスにはＮ2とＯ2 とをその
体積比が４：１になるようにして用い、昇温速度を７６
０℃／１０秒、到達温度を７６０℃とし、その温度で３
０秒間保持するように設定した。ここでのＲＴＡの雰囲
気を上記のようにＮ2 とＯ2 との混合雰囲気とすること
で下部電極２３を構成するＩｒの酸化を極力少なくする
ことができる。そして上記ゾル−ゲル回転塗布法〜ＲＴ
Ａのプロセスを３回繰り返すことで、厚さが１７０ｎｍ
のＳＢＴ薄膜からなる誘電体膜２４を得る。
【００２１】その後、上記ＳＢＴ薄膜の誘電体膜２４を
上記第１の熱処理温度以上の温度のＮ2 雰囲気もしくは
不活性ガス雰囲気で第２の熱処理工程を行う。この第２
の熱処理工程は、例えば８００℃のＮ2 雰囲気中で１時
間の熱処理により行う。この第２の熱処理により下部電
極２３に生成された酸化物が還元される。
上記第１の熱処理温度以上の温度のＮ2 雰囲気もしくは
不活性ガス雰囲気で第２の熱処理工程を行う。この第２
の熱処理工程は、例えば８００℃のＮ2 雰囲気中で１時
間の熱処理により行う。この第２の熱処理により下部電
極２３に生成された酸化物が還元される。
【００２２】次いで図１の（２）に示すように、上記誘
電体膜２４上に上部電極２５をＰｔで形成した後、６５
０℃の窒素雰囲気中で１０分間の熱処理を施す。そして
上記誘電体膜２４の強誘電体特性を測定したところ、２
Ｐｒ＝２０μＣ／ｃｍ2 、２Ｖｃ＝１．８Ｖを得た。こ
のように誘電体膜２４は、ＳＢＴ強誘電体として２Ｐ
ｒ、２Ｖｃともに良好なる数値を得た。
電体膜２４上に上部電極２５をＰｔで形成した後、６５
０℃の窒素雰囲気中で１０分間の熱処理を施す。そして
上記誘電体膜２４の強誘電体特性を測定したところ、２
Ｐｒ＝２０μＣ／ｃｍ2 、２Ｖｃ＝１．８Ｖを得た。こ
のように誘電体膜２４は、ＳＢＴ強誘電体として２Ｐ
ｒ、２Ｖｃともに良好なる数値を得た。
【００２３】その後フォーミングガスアニーリング〔ガ
ス：Ｎ2 ／Ｈ2 ＝９６／４（体積比）、４００℃、１時
間〕を施し、さらに回復アニーリング〔ガス：Ｎ2 、４
５０℃、３０分間〕を行った後、上記誘電体膜２４の強
誘電体特性を測定した。その結果、２Ｐｒ＝２０μＣ／
ｃｍ2 、２Ｖｃ＝１．８Ｖとなり、フォーミングガスア
ニーリング前と同様なる結果を得た。すなわち、図１の
（３）に示すように、フォーミングガスアニーリングに
耐性のある誘電体キャパシタ１を得ることができた。
ス：Ｎ2 ／Ｈ2 ＝９６／４（体積比）、４００℃、１時
間〕を施し、さらに回復アニーリング〔ガス：Ｎ2 、４
５０℃、３０分間〕を行った後、上記誘電体膜２４の強
誘電体特性を測定した。その結果、２Ｐｒ＝２０μＣ／
ｃｍ2 、２Ｖｃ＝１．８Ｖとなり、フォーミングガスア
ニーリング前と同様なる結果を得た。すなわち、図１の
（３）に示すように、フォーミングガスアニーリングに
耐性のある誘電体キャパシタ１を得ることができた。
【００２４】なお、フォーミングガスアニーリングに耐
性を有する誘電体キャパシタ１を得るためには、２０ｎ
ｍの厚さの接合層２１上に１００ｎｍの厚さのＩｒＨｆ
Ｏからなる拡散防止層２２、２０ｎｍの厚さのＩｒから
なる下部電極２３を形成した構成において、上記第２の
熱処理工程は７７０℃以上の窒素もしくは不活性ガスの
雰囲気中で熱処理を行う必要がある。
性を有する誘電体キャパシタ１を得るためには、２０ｎ
ｍの厚さの接合層２１上に１００ｎｍの厚さのＩｒＨｆ
Ｏからなる拡散防止層２２、２０ｎｍの厚さのＩｒから
なる下部電極２３を形成した構成において、上記第２の
熱処理工程は７７０℃以上の窒素もしくは不活性ガスの
雰囲気中で熱処理を行う必要がある。
【００２５】また、エッチングの困難さを解消すること
を考えた場合には、上部電極２５にも下部電極２３と同
様に、Ｐｔ、Ａｕ以外の貴金属、例えばＩｒ、Ｐｄ、Ｒ
ｕもしくはＲｈを使うことが望ましい。しかし上部電極
２５は下部電極２３以上に誘電体特性に影響をもたらす
ため、この実施の形態では繰り返し再現性が良好である
ことから上部電極２５はＰｔで形成した。
を考えた場合には、上部電極２５にも下部電極２３と同
様に、Ｐｔ、Ａｕ以外の貴金属、例えばＩｒ、Ｐｄ、Ｒ
ｕもしくはＲｈを使うことが望ましい。しかし上部電極
２５は下部電極２３以上に誘電体特性に影響をもたらす
ため、この実施の形態では繰り返し再現性が良好である
ことから上部電極２５はＰｔで形成した。
【００２６】上記第１の誘電体キャパシタの製造方法で
は、下部電極２３がＩｒからなることから、下部電極２
３のエッチング加工がＰｔからなるものよりも容易に行
える。またＯ2 を含むガス雰囲気中での第１の熱処理工
程を経て上記誘電体膜２４を形成した後、上記第２の熱
処理工程を備えていることから、第１の熱処理工程で下
部電極２３も同時に酸化されるが、上記第２の熱処理工
程によって下部電極２３の酸化された部分が還元され
る。この製造方法により得られた誘電体キャパシタ１
は、酸化されていないＩｒからなる下部電極２３上に誘
電体膜２４が形成された状態となり、後のフォーミング
ガスアニーリングではもはや還元される部分がないた
め、安定した誘電体特性を示すことになる。よって、こ
の製造方法により得られた誘電体キャパシタ１は、フォ
ーミングガスアニーリング後の特性劣化が低減されるこ
とになる。
は、下部電極２３がＩｒからなることから、下部電極２
３のエッチング加工がＰｔからなるものよりも容易に行
える。またＯ2 を含むガス雰囲気中での第１の熱処理工
程を経て上記誘電体膜２４を形成した後、上記第２の熱
処理工程を備えていることから、第１の熱処理工程で下
部電極２３も同時に酸化されるが、上記第２の熱処理工
程によって下部電極２３の酸化された部分が還元され
る。この製造方法により得られた誘電体キャパシタ１
は、酸化されていないＩｒからなる下部電極２３上に誘
電体膜２４が形成された状態となり、後のフォーミング
ガスアニーリングではもはや還元される部分がないた
め、安定した誘電体特性を示すことになる。よって、こ
の製造方法により得られた誘電体キャパシタ１は、フォ
ーミングガスアニーリング後の特性劣化が低減されるこ
とになる。
【００２７】次に、上記第１の実施の形態に対する比較
例を以下に説明する。なお、この比較例の説明では、前
記第１の実施の形態と比較し易くするために同様の構成
部品には同一符号を付与して説明する。
例を以下に説明する。なお、この比較例の説明では、前
記第１の実施の形態と比較し易くするために同様の構成
部品には同一符号を付与して説明する。
【００２８】この比較例は、前記第１の実施の形態にお
ける第２熱処理工程において、ＳＢＴ薄膜の誘電体膜２
４に対して、８００℃のＮ2 雰囲気中で１時間の熱処理
を施す代わりに、８００℃のＯ2 雰囲気中で１時間の熱
処理を施した。それ以外の工程は、前記第１の実施の形
態と同様のプロセスで行った。
ける第２熱処理工程において、ＳＢＴ薄膜の誘電体膜２
４に対して、８００℃のＮ2 雰囲気中で１時間の熱処理
を施す代わりに、８００℃のＯ2 雰囲気中で１時間の熱
処理を施した。それ以外の工程は、前記第１の実施の形
態と同様のプロセスで行った。
【００２９】その結果、上部電極２５となるＰｔを成膜
し、次いで６５０℃のＮ2 雰囲気中で１０分間の熱処理
を施した後に、誘電体膜２４の強誘電体特性を測定した
ところ、２Ｐｒ＝２０μＣ／ｃｍ2 、２Ｖｃ＝１．８Ｖ
を得た。この段階では、誘電体膜２４はＳＢＴ強誘電体
として２Ｐｒ、２Ｖｃともに良好な数値を示した。
し、次いで６５０℃のＮ2 雰囲気中で１０分間の熱処理
を施した後に、誘電体膜２４の強誘電体特性を測定した
ところ、２Ｐｒ＝２０μＣ／ｃｍ2 、２Ｖｃ＝１．８Ｖ
を得た。この段階では、誘電体膜２４はＳＢＴ強誘電体
として２Ｐｒ、２Ｖｃともに良好な数値を示した。
【００３０】その後、前記第１の実施の形態で説明した
のと同様なるフォーミングガスアニーリングを施し、さ
らに回復アニーリングを行った後、誘電体膜２４の強誘
電体特性を測定した。その結果、キャパシタは完全にシ
ョートし、強誘電体特性を測定することができなかっ
た。このように、通常の誘電体膜の作製で用いられるＯ
2 雰囲気の熱処理を採用した場合には、フォーミングガ
スアニーリングに耐性を持つキャパシタは、Ｉｒの下部
電極２３を形成したキャパシタでは得られなかった。
のと同様なるフォーミングガスアニーリングを施し、さ
らに回復アニーリングを行った後、誘電体膜２４の強誘
電体特性を測定した。その結果、キャパシタは完全にシ
ョートし、強誘電体特性を測定することができなかっ
た。このように、通常の誘電体膜の作製で用いられるＯ
2 雰囲気の熱処理を採用した場合には、フォーミングガ
スアニーリングに耐性を持つキャパシタは、Ｉｒの下部
電極２３を形成したキャパシタでは得られなかった。
【００３１】よって、上記第１の実施の形態で説明した
ように、上記第２の熱処理工程を、第１の熱処理温度以
上の温度のＮ2 （もしくは不活性ガス）雰囲気で行うこ
とにより、誘電体特性の劣化を低減することが可能にな
る。
ように、上記第２の熱処理工程を、第１の熱処理温度以
上の温度のＮ2 （もしくは不活性ガス）雰囲気で行うこ
とにより、誘電体特性の劣化を低減することが可能にな
る。
【００３２】次に第２の誘電体キャパシタの製造方法に
係わる実施形態の一例を、図２の製造工程図によって説
明する。この図２では、前記図１によって説明したのと
同様の構成部品には同一符号を付与して示す。なお、以
下の説明でも物質名は元素記号で示すことにする。
係わる実施形態の一例を、図２の製造工程図によって説
明する。この図２では、前記図１によって説明したのと
同様の構成部品には同一符号を付与して示す。なお、以
下の説明でも物質名は元素記号で示すことにする。
【００３３】第２の実施の形態では、図２の（１）に示
すように、Ｓｉ基板１１上にＳｉＯ 2 膜１２を例えば３
００ｎｍの厚さに形成した基板１０を用いる。そして、
前記第１の実施の形態と同様に、スパッタリングによっ
て、上記基板１０上に、接合層２１となるＴｉ膜を例え
ば２０ｎｍの厚さに形成し、次いで拡散防止層２２とな
るＩｒＨｆＯを例えば１００ｎｍの厚さに堆積し、さら
に下部電極２３となるＩｒを例えば２０ｎｍの厚さに形
成する。
すように、Ｓｉ基板１１上にＳｉＯ 2 膜１２を例えば３
００ｎｍの厚さに形成した基板１０を用いる。そして、
前記第１の実施の形態と同様に、スパッタリングによっ
て、上記基板１０上に、接合層２１となるＴｉ膜を例え
ば２０ｎｍの厚さに形成し、次いで拡散防止層２２とな
るＩｒＨｆＯを例えば１００ｎｍの厚さに堆積し、さら
に下部電極２３となるＩｒを例えば２０ｎｍの厚さに形
成する。
【００３４】次に前記第１の実施の形態と同様に、ゾル
−ゲル回転塗布法により上記下部電極２３上にＳＢＴを
成膜する。その後ベーキングにより塗布膜中の有機溶媒
成分を除去する。次いで熱処理工程（前記第１熱処理工
程に相当）を行う。この熱処理処理工程では、ＲＴＡを
施すことによりＳＢＴ層状ペロブスカイト結晶を得る。
そして上記ゾル−ゲル回転塗布法〜ＲＴＡのプロセスを
３回繰り返すことで、厚さが１７０ｎｍのＳＢＴ薄膜か
らなる誘電体膜２４を得る。ここでＸ線回折による成分
分析を行った結果、下部電極酸化物としてＩｒＯ2 のピ
ークが認められた。
−ゲル回転塗布法により上記下部電極２３上にＳＢＴを
成膜する。その後ベーキングにより塗布膜中の有機溶媒
成分を除去する。次いで熱処理工程（前記第１熱処理工
程に相当）を行う。この熱処理処理工程では、ＲＴＡを
施すことによりＳＢＴ層状ペロブスカイト結晶を得る。
そして上記ゾル−ゲル回転塗布法〜ＲＴＡのプロセスを
３回繰り返すことで、厚さが１７０ｎｍのＳＢＴ薄膜か
らなる誘電体膜２４を得る。ここでＸ線回折による成分
分析を行った結果、下部電極酸化物としてＩｒＯ2 のピ
ークが認められた。
【００３５】次に、４００℃のＮ2 とＨ2 （体積比：Ｎ
2 ／Ｈ2 ＝９６／４）とからなるガス雰囲気中で１時間
の熱処理を行うことにより還元工程を行う。その後、Ｘ
線回折による成分分析によりＩｒＯ2 の存在を調べたと
ころ、ＩｒＯ2 のピークは消失していた。よって、下部
電極２３の酸化部分（図示省略）が還元されたことが判
明した。
2 ／Ｈ2 ＝９６／４）とからなるガス雰囲気中で１時間
の熱処理を行うことにより還元工程を行う。その後、Ｘ
線回折による成分分析によりＩｒＯ2 の存在を調べたと
ころ、ＩｒＯ2 のピークは消失していた。よって、下部
電極２３の酸化部分（図示省略）が還元されたことが判
明した。
【００３６】さらに、ＳＢＴ薄膜からなる上記誘電体膜
２４を７５０℃の窒素雰囲気中で１時間の熱処理を施す
第２の熱処理工程を行う。この第２の熱処理工程は、誘
電体膜２４の結晶化をＩｒの下部電極２３を酸化させな
いように行うための工程であるから、上記のようにＮ2
雰囲気中、もしくは不活性ガス雰囲気中で、かつ７００
℃〜７５０℃程度の温度で行えばよい。
２４を７５０℃の窒素雰囲気中で１時間の熱処理を施す
第２の熱処理工程を行う。この第２の熱処理工程は、誘
電体膜２４の結晶化をＩｒの下部電極２３を酸化させな
いように行うための工程であるから、上記のようにＮ2
雰囲気中、もしくは不活性ガス雰囲気中で、かつ７００
℃〜７５０℃程度の温度で行えばよい。
【００３７】以下、前記第１実施例で説明したのと同様
に、図２の（２）に示すように、上記誘電体膜２４上に
Ｐｔを成膜して上部電極２５を形成した後、６５０℃の
窒素雰囲気中で１０分間の熱処理を施す。そして上記誘
電体膜２４の強誘電体特性を測定したところ、２Ｐｒ＝
１９μＣ／ｃｍ2 、２Ｖｃ＝１．８Ｖなる結果を得た。
このように、誘電体膜２４は、ＳＢＴ強誘電体として２
Ｐｒ、２Ｖｃともに良好なる数値を得た。
に、図２の（２）に示すように、上記誘電体膜２４上に
Ｐｔを成膜して上部電極２５を形成した後、６５０℃の
窒素雰囲気中で１０分間の熱処理を施す。そして上記誘
電体膜２４の強誘電体特性を測定したところ、２Ｐｒ＝
１９μＣ／ｃｍ2 、２Ｖｃ＝１．８Ｖなる結果を得た。
このように、誘電体膜２４は、ＳＢＴ強誘電体として２
Ｐｒ、２Ｖｃともに良好なる数値を得た。
【００３８】その後フォーミングガスアニーリング〔ガ
ス：Ｎ2 ／Ｈ2 ＝９６／４（体積比）、４００℃、１時
間〕を施し、さらに回復アニーリング〔ガス：Ｎ2 、４
５０℃、３０分間〕を行った後、上記誘電体膜２４の強
誘電体特性を測定した。その結果、２Ｐｒ＝１９μＣ／
ｃｍ2 、２Ｖｃ＝１．８Ｖとなり、フォーミングガスア
ニーリング前と同様なる結果を得た。すなわち、図２の
（３）に示すように、フォーミングガスアニーリングに
耐性のある誘電体キャパシタ２を得ることができた。
ス：Ｎ2 ／Ｈ2 ＝９６／４（体積比）、４００℃、１時
間〕を施し、さらに回復アニーリング〔ガス：Ｎ2 、４
５０℃、３０分間〕を行った後、上記誘電体膜２４の強
誘電体特性を測定した。その結果、２Ｐｒ＝１９μＣ／
ｃｍ2 、２Ｖｃ＝１．８Ｖとなり、フォーミングガスア
ニーリング前と同様なる結果を得た。すなわち、図２の
（３）に示すように、フォーミングガスアニーリングに
耐性のある誘電体キャパシタ２を得ることができた。
【００３９】第１の実施の形態と比較して、第２の実施
の形態では、水素ガスを含むガス雰囲気中で下部電極２
３の還元処理を行っているため、上記第２の熱処理工程
では、第１の実施の形態と同様なる７７０℃以上の熱処
理温度は必要はなく、７００℃〜７５０℃の熱処理温度
で良好なる強誘電体特性が得られる。
の形態では、水素ガスを含むガス雰囲気中で下部電極２
３の還元処理を行っているため、上記第２の熱処理工程
では、第１の実施の形態と同様なる７７０℃以上の熱処
理温度は必要はなく、７００℃〜７５０℃の熱処理温度
で良好なる強誘電体特性が得られる。
【００４０】なお、エッチングの困難さを解消すること
を考えた場合には、第１の実施の形態で説明したのと同
様に、上部電極２５にも下部電極２３と同様に、Ｐｔ、
Ａｕ以外の貴金属、例えばＩｒ、Ｐｄ、ＲｕもしくはＲ
ｈを使うことが望ましい。しかし上部電極２５は下部電
極２３以上に誘電体特性に影響をもたらすため、この実
施の形態では繰り返し再現性が良好であることから上部
電極２５はＰｔで形成した。
を考えた場合には、第１の実施の形態で説明したのと同
様に、上部電極２５にも下部電極２３と同様に、Ｐｔ、
Ａｕ以外の貴金属、例えばＩｒ、Ｐｄ、ＲｕもしくはＲ
ｈを使うことが望ましい。しかし上部電極２５は下部電
極２３以上に誘電体特性に影響をもたらすため、この実
施の形態では繰り返し再現性が良好であることから上部
電極２５はＰｔで形成した。
【００４１】上記第２の誘電体キャパシタの製造方法で
は、上記第１の誘電体キャパシタの製造方法と同様の理
由により、下部電極２３がＩｒからなることから、下部
電極２３のエッチング加工がＰｔからなるものよりも容
易に行える。またＯ2 を含むガス雰囲気中での熱処理工
程を経て上記誘電体膜２４を形成した後、上記還元工程
を備えていることから、上記熱処理工程で下部電極２３
も同時に酸化されるが、上記還元工程によって下部電極
２３の酸化された部分が酸化が例えばＸ線回折による分
析で検出できる程度に進んでいても還元される。この製
造方法により得られた誘電体キャパシタ２は、酸化され
ていないＩｒからなる下部電極２３上に誘電体膜２４が
形成された状態となり、後のフォーミングガスアニーリ
ングではもはや還元される部分がないため、安定した誘
電体特性を示すことになる。よって、この製造方法によ
り得られた誘電体キャパシタ２は、フォーミングガスア
ニーリング後の特性劣化が低減されることになる。
は、上記第１の誘電体キャパシタの製造方法と同様の理
由により、下部電極２３がＩｒからなることから、下部
電極２３のエッチング加工がＰｔからなるものよりも容
易に行える。またＯ2 を含むガス雰囲気中での熱処理工
程を経て上記誘電体膜２４を形成した後、上記還元工程
を備えていることから、上記熱処理工程で下部電極２３
も同時に酸化されるが、上記還元工程によって下部電極
２３の酸化された部分が酸化が例えばＸ線回折による分
析で検出できる程度に進んでいても還元される。この製
造方法により得られた誘電体キャパシタ２は、酸化され
ていないＩｒからなる下部電極２３上に誘電体膜２４が
形成された状態となり、後のフォーミングガスアニーリ
ングではもはや還元される部分がないため、安定した誘
電体特性を示すことになる。よって、この製造方法によ
り得られた誘電体キャパシタ２は、フォーミングガスア
ニーリング後の特性劣化が低減されることになる。
【００４２】次に、上記第２の実施の形態に対する比較
例を以下に説明する。なお、この比較例の説明では、前
記第２の実施の形態と比較し易くするために同様の構成
部品には同一符号を付与して説明する。
例を以下に説明する。なお、この比較例の説明では、前
記第２の実施の形態と比較し易くするために同様の構成
部品には同一符号を付与して説明する。
【００４３】この比較例は、前記第２の実施の形態にお
ける還元工程のみを行わず、それ以外のプロセスは前記
第２の実施の形態と同様のプロセスで行った。そしてフ
ォーミングガスアニーリングを行い、回復アニーリング
を行った後、誘電体膜２４の強誘電体特性を測定した結
果、キャパシタは完全にショートしており、強誘電体特
性を測定することができなかった。このように、還元工
程を行わなかった場合には、フォーミングガスアニーリ
ングに耐性を持つ誘電体キャパシタは、Ｉｒの下部電極
２３を有する誘電体キャパシタでは得られなかった。
ける還元工程のみを行わず、それ以外のプロセスは前記
第２の実施の形態と同様のプロセスで行った。そしてフ
ォーミングガスアニーリングを行い、回復アニーリング
を行った後、誘電体膜２４の強誘電体特性を測定した結
果、キャパシタは完全にショートしており、強誘電体特
性を測定することができなかった。このように、還元工
程を行わなかった場合には、フォーミングガスアニーリ
ングに耐性を持つ誘電体キャパシタは、Ｉｒの下部電極
２３を有する誘電体キャパシタでは得られなかった。
【００４４】よって、上記第２の実施の形態で説明した
ように、上記還元工程を行うことにより、誘電体特性の
劣化を低減することが可能になる。
ように、上記還元工程を行うことにより、誘電体特性の
劣化を低減することが可能になる。
【００４５】第３の実施の形態では、図３の（１）に示
すように、Ｓｉ基板１１上にＳｉＯ 2 膜１２を例えば３
００ｎｍの厚さに形成したＳｉＯ2 ／Ｓｉ基板１０を用
いる。または図示はしないがＳｉ基板１１のみとするこ
とも可能である。そして、前記第１の実施の形態と同様
に、スパッタリングによって、上記基板１０上に、接合
層２１となるＴｉ膜を例えば２０ｎｍの厚さに形成し、
次いで拡散防止層２２となるＩｒＨｆＯを例えば１００
ｎｍの厚さに堆積し、さらに下部電極２３となるＩｒを
例えば２０ｎｍの厚さに形成する。
すように、Ｓｉ基板１１上にＳｉＯ 2 膜１２を例えば３
００ｎｍの厚さに形成したＳｉＯ2 ／Ｓｉ基板１０を用
いる。または図示はしないがＳｉ基板１１のみとするこ
とも可能である。そして、前記第１の実施の形態と同様
に、スパッタリングによって、上記基板１０上に、接合
層２１となるＴｉ膜を例えば２０ｎｍの厚さに形成し、
次いで拡散防止層２２となるＩｒＨｆＯを例えば１００
ｎｍの厚さに堆積し、さらに下部電極２３となるＩｒを
例えば２０ｎｍの厚さに形成する。
【００４６】次に上記下部電極２３上にＳＢＴＮをゾル
−ゲル回転塗布法により成膜する。ゾル−ゲル溶液に
は、例えばＳｒ０．８／Ｂｉ２．２／Ｔａ１．７５／Ｎ
ｂ０．２５の組成比率溶液を用いる。上記下部電極２３
上に上記ゾル−ゲル溶液を塗布した後、前記第１の実施
の形態と同様に、ベーキングにより塗布膜中の有機溶媒
成分を除去する。次いで第１熱処理工程を行う。この第
１熱処理処理工程では、ＲＴＡを施すことによりＳＢＴ
Ｎ層状ペロブスカイト結晶を得る。このＲＴＡ条件は、
一例として、雰囲気ガスにはＮ2 とＯ2 とをその体積比
が４：１になるようにして用い、昇温速度を７４０℃／
１０秒、到達温度を７４０℃とし、その温度で３０秒間
保持するように設定した。ここでのＲＴＡの雰囲気を上
記のようにＮ2 とＯ2 との混合雰囲気とすることで下部
電極２３を構成するＩｒの酸化を極力少なくすることが
できる。そして上記ゾル−ゲル回転塗布法〜ＲＴＡのプ
ロセスを３回繰り返すことで、厚さが１７０ｎｍのＳＢ
ＴＮ薄膜からなる誘電体膜２４を得る。
−ゲル回転塗布法により成膜する。ゾル−ゲル溶液に
は、例えばＳｒ０．８／Ｂｉ２．２／Ｔａ１．７５／Ｎ
ｂ０．２５の組成比率溶液を用いる。上記下部電極２３
上に上記ゾル−ゲル溶液を塗布した後、前記第１の実施
の形態と同様に、ベーキングにより塗布膜中の有機溶媒
成分を除去する。次いで第１熱処理工程を行う。この第
１熱処理処理工程では、ＲＴＡを施すことによりＳＢＴ
Ｎ層状ペロブスカイト結晶を得る。このＲＴＡ条件は、
一例として、雰囲気ガスにはＮ2 とＯ2 とをその体積比
が４：１になるようにして用い、昇温速度を７４０℃／
１０秒、到達温度を７４０℃とし、その温度で３０秒間
保持するように設定した。ここでのＲＴＡの雰囲気を上
記のようにＮ2 とＯ2 との混合雰囲気とすることで下部
電極２３を構成するＩｒの酸化を極力少なくすることが
できる。そして上記ゾル−ゲル回転塗布法〜ＲＴＡのプ
ロセスを３回繰り返すことで、厚さが１７０ｎｍのＳＢ
ＴＮ薄膜からなる誘電体膜２４を得る。
【００４７】次に、４００℃のＮ2 とＨ2 （体積比：Ｎ
2 ／Ｈ2 ＝９６／４）とからなるガス雰囲気中で１時間
の熱処理を行うことにより還元工程を行う。
2 ／Ｈ2 ＝９６／４）とからなるガス雰囲気中で１時間
の熱処理を行うことにより還元工程を行う。
【００４８】さらに、ＳＢＴＮ薄膜の上記下部電極２３
に対して４００℃のＯ2 雰囲気中で１時間の酸素供給の
熱処理工程を行う。この熱処理温度は、下部電極にＩｒ
を用いた場合には２５０℃〜６５０℃、好ましくは３５
０℃〜５００℃に設定する。またＰｄを用いた場合には
２５０℃〜６００℃、好ましくは３５０℃〜５００℃、
Ｒｕを用いた場合には２５０℃〜６００℃、好ましくは
３５０℃〜５００℃、、Ｒｈを用いた場合には２５０℃
〜６００℃、好ましくは３５０℃〜５００℃に設定す
る。
に対して４００℃のＯ2 雰囲気中で１時間の酸素供給の
熱処理工程を行う。この熱処理温度は、下部電極にＩｒ
を用いた場合には２５０℃〜６５０℃、好ましくは３５
０℃〜５００℃に設定する。またＰｄを用いた場合には
２５０℃〜６００℃、好ましくは３５０℃〜５００℃、
Ｒｕを用いた場合には２５０℃〜６００℃、好ましくは
３５０℃〜５００℃、、Ｒｈを用いた場合には２５０℃
〜６００℃、好ましくは３５０℃〜５００℃に設定す
る。
【００４９】さらに、ＳＢＴＮ薄膜からなる上記誘電体
膜２４を７５０℃の窒素雰囲気中で１時間の熱処理を施
す第２の熱処理工程を行う。この第２の熱処理工程は、
誘電体膜２４の結晶化をＩｒの下部電極２３を酸化させ
ないように行うための工程であるから、上記のようにＮ
2 雰囲気中、もしくは不活性ガス雰囲気中で、かつ７０
０℃〜７５０℃程度の温度で行えばよい。
膜２４を７５０℃の窒素雰囲気中で１時間の熱処理を施
す第２の熱処理工程を行う。この第２の熱処理工程は、
誘電体膜２４の結晶化をＩｒの下部電極２３を酸化させ
ないように行うための工程であるから、上記のようにＮ
2 雰囲気中、もしくは不活性ガス雰囲気中で、かつ７０
０℃〜７５０℃程度の温度で行えばよい。
【００５０】以下、前記第１実施例で説明したのと同様
に、図３の（２）に示すように、上記誘電体膜２４上に
Ｐｔを成膜して上部電極２５を形成した後、６５０℃の
窒素雰囲気中で１０分間の熱処理を施す。そして上記誘
電体膜２４の強誘電体特性を測定したところ、２Ｐｒ＝
１８μＣ／ｃｍ2 、２Ｖｃ＝２．０Ｖなる結果を得た。
このように、誘電体膜２４は、ＳＢＴＮ強誘電体として
２Ｐｒ、２Ｖｃともに良好なる数値を得た。
に、図３の（２）に示すように、上記誘電体膜２４上に
Ｐｔを成膜して上部電極２５を形成した後、６５０℃の
窒素雰囲気中で１０分間の熱処理を施す。そして上記誘
電体膜２４の強誘電体特性を測定したところ、２Ｐｒ＝
１８μＣ／ｃｍ2 、２Ｖｃ＝２．０Ｖなる結果を得た。
このように、誘電体膜２４は、ＳＢＴＮ強誘電体として
２Ｐｒ、２Ｖｃともに良好なる数値を得た。
【００５１】その後フォーミングガスアニーリング〔ガ
ス：Ｎ2 ／Ｈ2 ＝９６／４（体積比）、４００℃、１時
間〕を施し、さらに回復アニーリング〔ガス：Ｎ2 、４
５０℃、３０分間〕を行った後、上記誘電体膜２４の強
誘電体特性を測定した。その結果、２Ｐｒ＝１８μＣ／
ｃｍ2 、２Ｖｃ＝２．０Ｖとなり、フォーミングガスア
ニーリング前と同様なる結果を得た。すなわち、図３の
（３）に示すように、フォーミングガスアニーリングに
耐性のある誘電体キャパシタ３を得ることができた。
ス：Ｎ2 ／Ｈ2 ＝９６／４（体積比）、４００℃、１時
間〕を施し、さらに回復アニーリング〔ガス：Ｎ2 、４
５０℃、３０分間〕を行った後、上記誘電体膜２４の強
誘電体特性を測定した。その結果、２Ｐｒ＝１８μＣ／
ｃｍ2 、２Ｖｃ＝２．０Ｖとなり、フォーミングガスア
ニーリング前と同様なる結果を得た。すなわち、図３の
（３）に示すように、フォーミングガスアニーリングに
耐性のある誘電体キャパシタ３を得ることができた。
【００５２】第１の実施の形態と比較して、第３の実施
の形態でも、水素ガスを含むガス雰囲気中で下部電極２
３の還元処理を行っているため、上記第２の熱処理工程
では、第１の実施の形態と同様なる７７０℃以上の熱処
理温度は必要はなく、７００℃〜７５０℃程度の熱処理
温度で良好なる強誘電体特性が得られる。
の形態でも、水素ガスを含むガス雰囲気中で下部電極２
３の還元処理を行っているため、上記第２の熱処理工程
では、第１の実施の形態と同様なる７７０℃以上の熱処
理温度は必要はなく、７００℃〜７５０℃程度の熱処理
温度で良好なる強誘電体特性が得られる。
【００５３】なお、エッチングの困難さを解消すること
を考えた場合には、第１の実施の形態で説明したのと同
様に、上部電極２５にも下部電極２３と同様に、Ｐｔ、
Ａｕ以外の貴金属、例えばＩｒ、Ｐｄ、ＲｕもしくはＲ
ｈを使うことが望ましい。しかし上部電極２５は下部電
極２３以上に誘電体特性に影響をもたらすため、この実
施の形態では繰り返し再現性が良好であることから上部
電極２５はＰｔで形成した。
を考えた場合には、第１の実施の形態で説明したのと同
様に、上部電極２５にも下部電極２３と同様に、Ｐｔ、
Ａｕ以外の貴金属、例えばＩｒ、Ｐｄ、ＲｕもしくはＲ
ｈを使うことが望ましい。しかし上部電極２５は下部電
極２３以上に誘電体特性に影響をもたらすため、この実
施の形態では繰り返し再現性が良好であることから上部
電極２５はＰｔで形成した。
【００５４】上記第３の誘電体キャパシタの製造方法で
は、上記第１の誘電体キャパシタの製造方法と同様の理
由により、下部電極２３がＩｒからなることから、下部
電極２３のエッチング加工がＰｔからなるものよりも容
易に行える。またＯ2 を含むガス雰囲気中での第１の熱
処理工程を経て上記誘電体膜２４を形成した後、上記還
元工程を備えていることから、上記熱処理工程で下部電
極２３も同時に酸化されるが、上記還元工程によって下
部電極２３の酸化された部分が酸化が例えばＸ線回折に
よる分析で検出できる程度に進んでいても還元される。
は、上記第１の誘電体キャパシタの製造方法と同様の理
由により、下部電極２３がＩｒからなることから、下部
電極２３のエッチング加工がＰｔからなるものよりも容
易に行える。またＯ2 を含むガス雰囲気中での第１の熱
処理工程を経て上記誘電体膜２４を形成した後、上記還
元工程を備えていることから、上記熱処理工程で下部電
極２３も同時に酸化されるが、上記還元工程によって下
部電極２３の酸化された部分が酸化が例えばＸ線回折に
よる分析で検出できる程度に進んでいても還元される。
【００５５】また酸素供給の熱処理工程を備えているこ
とから、前記還元工程で誘電体膜２４の還元が進み酸素
不足になっても、この熱処理温度が下部電極２３を酸化
させる温度になっていないため、下部電極２３を酸化さ
せることなく誘電体膜２４に酸素が供給される。また第
２の熱処理工程により、誘電体膜２４の誘電体特性がさ
らに改善される。
とから、前記還元工程で誘電体膜２４の還元が進み酸素
不足になっても、この熱処理温度が下部電極２３を酸化
させる温度になっていないため、下部電極２３を酸化さ
せることなく誘電体膜２４に酸素が供給される。また第
２の熱処理工程により、誘電体膜２４の誘電体特性がさ
らに改善される。
【００５６】この製造方法により得られた誘電体キャパ
シタ３は、酸化されていないＩｒからなる下部電極２３
上に誘電体膜２４が形成された状態となり、後のフォー
ミングガスアニーリングではもはや還元される部分がな
いため、安定した誘電体特性を示すことになる。よっ
て、この製造方法により得られた誘電体キャパシタ３
は、フォーミングガスアニーリング後の特性劣化が低減
されることになる。
シタ３は、酸化されていないＩｒからなる下部電極２３
上に誘電体膜２４が形成された状態となり、後のフォー
ミングガスアニーリングではもはや還元される部分がな
いため、安定した誘電体特性を示すことになる。よっ
て、この製造方法により得られた誘電体キャパシタ３
は、フォーミングガスアニーリング後の特性劣化が低減
されることになる。
【００５７】次に、上記第３の実施の形態に対する比較
例を以下に説明する。なお、この比較例の説明では、前
記第３の実施の形態と比較し易くするために同様の構成
部品には同一符号を付与して説明する。
例を以下に説明する。なお、この比較例の説明では、前
記第３の実施の形態と比較し易くするために同様の構成
部品には同一符号を付与して説明する。
【００５８】この比較例は、前記第３の実施の形態にお
ける還元工程後の４００℃のＯ2 雰囲気での熱処理のみ
を行わず、それ以外のプロセスは前記第３の実施の形態
と同様のプロセスで行った。そしてフォーミングガスア
ニーリングを行い、回復アニーリングを行った後、誘電
体膜２４の強誘電体特性を測定した結果、Ｓｉ基板１１
上にＳｉＯ2 膜１２を形成した基板１０を用いたもので
は、２Ｐｒ＝１８μＣ／ｃｍ2 、２Ｖｃ＝１．８Ｖとな
り、誘電体膜２４はＳＢＴＮ強誘電体として２Ｐｒ、２
Ｖｃともに良好なる数値を得た。一方、Ｓｉ基板１１の
みで構成した基板１０を用いたものでは、２Ｐｒ＝１４
μＣ／ｃｍ2 、２Ｖｃ＝２．２Ｖとなり劣化した値しか
得られなかった。
ける還元工程後の４００℃のＯ2 雰囲気での熱処理のみ
を行わず、それ以外のプロセスは前記第３の実施の形態
と同様のプロセスで行った。そしてフォーミングガスア
ニーリングを行い、回復アニーリングを行った後、誘電
体膜２４の強誘電体特性を測定した結果、Ｓｉ基板１１
上にＳｉＯ2 膜１２を形成した基板１０を用いたもので
は、２Ｐｒ＝１８μＣ／ｃｍ2 、２Ｖｃ＝１．８Ｖとな
り、誘電体膜２４はＳＢＴＮ強誘電体として２Ｐｒ、２
Ｖｃともに良好なる数値を得た。一方、Ｓｉ基板１１の
みで構成した基板１０を用いたものでは、２Ｐｒ＝１４
μＣ／ｃｍ2 、２Ｖｃ＝２．２Ｖとなり劣化した値しか
得られなかった。
【００５９】ＳｉＯ2 は熱伝導率が低いため、第１の熱
処理工程のＲＴＡ時に、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ基板１０に形成
した下部電極２３の実質温度がＳｉ基板１１に形成した
下部電極２３の実質温度よりも高くなり、ＲＴＡ後には
ＳｉＯ2 ／Ｓｉ基板１０上の下部電極２３の方がＳｉ基
板１１上の下部電極２３と比較して、酸化物生成量が多
くなる。ここで、ＳｉＯ2 膜１２上の下部電極２３に合
わせて還元処理を行うと、Ｓｉ基板１１上では還元が進
みすぎ、誘電体膜２４が酸素不足になる。ここでＩｒ、
Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ等を酸化しない温度領域でかつＯ2 を
含む雰囲気で熱処理工程（酸素供給の熱処理工程）を行
うことにより、下部電極２３を酸化させずに誘電体膜２
４に酸素を補給することができる。以上により、第３実
施例では、Ｓｉ基板１１でもＳｉＯ2 ／Ｓｉ基板１０上
でも、フォーミングガスアニーリングの耐性を有する誘
電体キャパシタ３を得ることができる。
処理工程のＲＴＡ時に、ＳｉＯ2 ／Ｓｉ基板１０に形成
した下部電極２３の実質温度がＳｉ基板１１に形成した
下部電極２３の実質温度よりも高くなり、ＲＴＡ後には
ＳｉＯ2 ／Ｓｉ基板１０上の下部電極２３の方がＳｉ基
板１１上の下部電極２３と比較して、酸化物生成量が多
くなる。ここで、ＳｉＯ2 膜１２上の下部電極２３に合
わせて還元処理を行うと、Ｓｉ基板１１上では還元が進
みすぎ、誘電体膜２４が酸素不足になる。ここでＩｒ、
Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ等を酸化しない温度領域でかつＯ2 を
含む雰囲気で熱処理工程（酸素供給の熱処理工程）を行
うことにより、下部電極２３を酸化させずに誘電体膜２
４に酸素を補給することができる。以上により、第３実
施例では、Ｓｉ基板１１でもＳｉＯ2 ／Ｓｉ基板１０上
でも、フォーミングガスアニーリングの耐性を有する誘
電体キャパシタ３を得ることができる。
【００６０】上記第１〜第３の実施の形態ではＩｒの下
部電極２３に付いて述べたが、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈのうち
の少なくとも１種からなるもしくはこれらの元素のうち
の少なくとも１種の元素を含む下部電極においても、同
様なる結果が得られる。また上記説明では誘電体膜２４
として、ＳＢＴ、ＳＢＴＮを用いて説明したが、ＰＺ
Ｔ、ＢＳＴ〔（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 〕等の強誘電体、
高誘電体でも同様なる効果が得られる。
部電極２３に付いて述べたが、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈのうち
の少なくとも１種からなるもしくはこれらの元素のうち
の少なくとも１種の元素を含む下部電極においても、同
様なる結果が得られる。また上記説明では誘電体膜２４
として、ＳＢＴ、ＳＢＴＮを用いて説明したが、ＰＺ
Ｔ、ＢＳＴ〔（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 〕等の強誘電体、
高誘電体でも同様なる効果が得られる。
【００６１】上記第１〜第３の実施形態では、拡散防止
層２２はＩｒＨｆＯで形成したもので説明したが、この
拡散防止層２２は、Ｉｒ−Ｍ−Ｏで表されるものを用い
る。ここでＭは、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔ
ａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジ
ウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン
（Ｗ）、イットリウム（Ｙ）および希土類金属元素のう
ちの少なくとも１種からなる。また、上記拡散防止層２
２を設けることにより、従来、強誘電体膜を作製する際
に、通常行われる６００℃〜８００℃の高温での熱処理
を行っても、熱拡散によるＳｉプラグから下部電極への
Ｓｉの拡散が防止される。そのため、下部電極中の上層
に拡散したＳｉが酸化されりために起こる下部電極の導
電性の消失がなくなり、さらにＳｉが誘電体膜へ拡散し
てキャパシタ特性を著しく劣化させることもなくなる。
層２２はＩｒＨｆＯで形成したもので説明したが、この
拡散防止層２２は、Ｉｒ−Ｍ−Ｏで表されるものを用い
る。ここでＭは、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔ
ａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジ
ウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン
（Ｗ）、イットリウム（Ｙ）および希土類金属元素のう
ちの少なくとも１種からなる。また、上記拡散防止層２
２を設けることにより、従来、強誘電体膜を作製する際
に、通常行われる６００℃〜８００℃の高温での熱処理
を行っても、熱拡散によるＳｉプラグから下部電極への
Ｓｉの拡散が防止される。そのため、下部電極中の上層
に拡散したＳｉが酸化されりために起こる下部電極の導
電性の消失がなくなり、さらにＳｉが誘電体膜へ拡散し
てキャパシタ特性を著しく劣化させることもなくなる。
【００６２】上記第１〜第３の実施形態では、誘電体膜
２４をＳＢＴ、ＳＢＴＮ等で形成した例で説明したが、
この誘電体膜２４は、下記化学式（１）で表される物質
で主たる結晶層をなし、この結晶層中にＢｉ、Ｔａおよ
びＮｂのうちの少なくとも１種を含む酸化物を含む（こ
の酸化物には上記Ｂｉ、Ｔａ、Ｎｂのうちの少なくとも
２種を含む複合酸化物も含まれる）ような強誘電体であ
ってもよい。
２４をＳＢＴ、ＳＢＴＮ等で形成した例で説明したが、
この誘電体膜２４は、下記化学式（１）で表される物質
で主たる結晶層をなし、この結晶層中にＢｉ、Ｔａおよ
びＮｂのうちの少なくとも１種を含む酸化物を含む（こ
の酸化物には上記Ｂｉ、Ｔａ、Ｎｂのうちの少なくとも
２種を含む複合酸化物も含まれる）ような強誘電体であ
ってもよい。
【００６３】 Ｂｉx （Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）y （Ｔａ，Ｎｂ）2 Ｏz …（１） 〔式中のｘ、ｙ、ｚは、１．７０≦ｘ≦２．５０、０．
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕
【００６４】または、下記化学式（２）で表される物質
で主たる結晶層をなし、この結晶層中にＢｉおよびＴａ
のうちの少なくとも１種を含む酸化物を含む（この酸化
物には上記ＢｉおよびＴａのうちの少なくとも２種を含
む複合酸化物も含まれる）ような強誘電体であってもよ
い。
で主たる結晶層をなし、この結晶層中にＢｉおよびＴａ
のうちの少なくとも１種を含む酸化物を含む（この酸化
物には上記ＢｉおよびＴａのうちの少なくとも２種を含
む複合酸化物も含まれる）ような強誘電体であってもよ
い。
【００６５】Ｂｉx Ｓｒy Ｔａ2 Ｏz …（２） 〔式中のｘ、ｙ、ｚは、１．７０≦ｘ≦２．５０、０．
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕
【００６６】もしくは、誘電体膜２４はＰＺＴ、ＢＳＴ
等の高誘電体であってもよい。
等の高誘電体であってもよい。
【００６７】なお、上記第１〜第３の実施形態で説明し
た誘電体膜２４は、ゾル−ゲル回転塗布法以外にＣＶＤ
法、スパッタリング等により形成することも可能であ
る。
た誘電体膜２４は、ゾル−ゲル回転塗布法以外にＣＶＤ
法、スパッタリング等により形成することも可能であ
る。
【００６８】
【発明の効果】以上、説明したように本発明に係わる第
１の誘電体キャパシタの製造方法によれば、Ｉｒ、Ｐ
ｄ、ＲｕもしくはＲｈを下部電極に用いて、誘電体膜を
形成した場合に、誘電体膜を形成する際に行う酸素を含
む熱処理（第１の熱処理）によって下部電極に酸化物を
生じるが、第２の熱処理によって酸化物は還元される。
そのため、トランジスタ特性回復のためのフォーミング
ガスアニーリングを施した場合には、下部電極は酸化さ
れていないので下部電極が還元されることはない、よっ
て、フォーミングガスアニーリングに耐性を有する誘電
体キャパシタを得ることができる。
１の誘電体キャパシタの製造方法によれば、Ｉｒ、Ｐ
ｄ、ＲｕもしくはＲｈを下部電極に用いて、誘電体膜を
形成した場合に、誘電体膜を形成する際に行う酸素を含
む熱処理（第１の熱処理）によって下部電極に酸化物を
生じるが、第２の熱処理によって酸化物は還元される。
そのため、トランジスタ特性回復のためのフォーミング
ガスアニーリングを施した場合には、下部電極は酸化さ
れていないので下部電極が還元されることはない、よっ
て、フォーミングガスアニーリングに耐性を有する誘電
体キャパシタを得ることができる。
【００６９】本発明に係わる第２の誘電体キャパシタの
製造方法によれば、Ｉｒ、Ｐｄ、ＲｕもしくはＲｈを下
部電極に用いて、誘電体膜を形成した場合に、誘電体膜
を形成する際に行う酸素を含む熱処理（第１の熱処理）
によって下部電極に酸化物を生じるが、還元工程によっ
てその酸化物は還元される。そのため、トランジスタ特
性回復のためのフォーミングガスアニーリングを施した
場合には、下部電極は酸化されていないので下部電極が
還元されることはない、よって、フォーミングガスアニ
ーリングに耐性を有する誘電体キャパシタを得ることが
できる。
製造方法によれば、Ｉｒ、Ｐｄ、ＲｕもしくはＲｈを下
部電極に用いて、誘電体膜を形成した場合に、誘電体膜
を形成する際に行う酸素を含む熱処理（第１の熱処理）
によって下部電極に酸化物を生じるが、還元工程によっ
てその酸化物は還元される。そのため、トランジスタ特
性回復のためのフォーミングガスアニーリングを施した
場合には、下部電極は酸化されていないので下部電極が
還元されることはない、よって、フォーミングガスアニ
ーリングに耐性を有する誘電体キャパシタを得ることが
できる。
【００７０】本発明に係わる第３の誘電体キャパシタの
製造方法によれば、Ｉｒ、Ｐｄ、ＲｕもしくはＲｈを下
部電極に用いて、誘電体膜を形成した場合に、誘電体膜
を形成する際に行う酸素を含む熱処理（第１の熱処理）
によって下部電極に酸化物を生じるが、還元工程によっ
てその酸化物は還元される。そのため、トランジスタ特
性回復のためのフォーミングガスアニーリングを施した
場合には、下部電極は酸化されていないので下部電極が
還元されることはない、よって、フォーミングガスアニ
ーリングに耐性を有する誘電体キャパシタを得ることが
できる。しかも、還元工程により誘電体膜の酸素が欠乏
しても、酸素を含みかつ下部電極が酸化されない雰囲気
での酸素供給の熱処理を行うので、誘電体膜中に酸素を
供給することができる。それによって、誘電体膜の特性
の低下を防ぐことができる。
製造方法によれば、Ｉｒ、Ｐｄ、ＲｕもしくはＲｈを下
部電極に用いて、誘電体膜を形成した場合に、誘電体膜
を形成する際に行う酸素を含む熱処理（第１の熱処理）
によって下部電極に酸化物を生じるが、還元工程によっ
てその酸化物は還元される。そのため、トランジスタ特
性回復のためのフォーミングガスアニーリングを施した
場合には、下部電極は酸化されていないので下部電極が
還元されることはない、よって、フォーミングガスアニ
ーリングに耐性を有する誘電体キャパシタを得ることが
できる。しかも、還元工程により誘電体膜の酸素が欠乏
しても、酸素を含みかつ下部電極が酸化されない雰囲気
での酸素供給の熱処理を行うので、誘電体膜中に酸素を
供給することができる。それによって、誘電体膜の特性
の低下を防ぐことができる。
【図１】本発明に係わる第１の実施の形態を示す製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図２】本発明に係わる第２の実施の形態を示す製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
【図３】本発明に係わる第２の実施の形態を示す製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
１…誘電体キャパシタ、２３…下部電極、２４…誘電体
膜、２５…上部電極
膜、２５…上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/788 29/792
Claims (25)
- 【請求項１】 イリジウム、パラジウム、ルテニウム、
ロジウムのうちの少なくとも１種からなる、もしくはこ
れらの元素のうちの少なくとも１種の元素を含む下部電
極と、 前記下部電極上に形成された強誘電体もしくは高誘電体
からなる誘電体膜と、 前記誘電体膜上に形成された上部電極とを備えた誘電体
キャパシタの製造方法において、 酸素を含むガス雰囲気中での第１の熱処理工程を経て前
記誘電体膜を形成した後に窒素雰囲気もしくは不活性ガ
ス雰囲気で熱処理を行う第２の熱処理工程を備えたこと
を特徴とする誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の誘電体キャパシタの製造
方法において、 前記第２の熱処理工程は前記第１の熱処理温度以上の温
度で行うことを特徴とする誘電体キャパシタの製造方
法。 - 【請求項３】 イリジウム、パラジウム、ルテニウム、
ロジウムのうちの少なくとも１種からなる、もしくはこ
れらの元素のうちの少なくとも１種の元素を含む下部電
極と、 前記下部電極上に形成された強誘電体もしくは高誘電体
からなる誘電体膜と、 前記誘電体膜上に形成された上部電極とを備えた誘電体
キャパシタの製造方法において、 酸素を含むガス雰囲気中での熱処理工程を経て前記誘電
体膜を形成した後に前記熱処理工程で前記下部電極に酸
化生成した酸化物の還元を行う還元工程を備えたことを
特徴とする誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項４】 イリジウム、パラジウム、ルテニウム、
ロジウムのうちの少なくとも１種からなるもしくはこれ
らの元素のうちの少なくとも１種の元素を含む下部電極
と、 前記下部電極上に形成された強誘電体もしくは高誘電体
からなる誘電体膜と、 前記誘電体膜上に形成された上部電極とを備えた誘電体
キャパシタの製造方法において、 酸素を含むガス雰囲気中での第１の熱処理工程を経て前
記誘電体膜を形成した後に前記第１の熱処理工程で前記
下部電極に酸化生成した酸化物の還元を行う還元工程
と、 前記還元工程の後に窒素雰囲気もしくは不活性ガス雰囲
気で熱処理を行う第２の熱処理工程を備えたことを特徴
とする誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の誘電体キャパシタの製造
方法において、 前記還元工程と前記第２の熱処理工程との間に、前記還
元工程で還元された物質が酸化を起こす温度未満でかつ
酸素を含む雰囲気で熱処理を行う酸素供給の熱処理工程
を備えたことを特徴とする誘電体キャパシタの製造方
法。 - 【請求項６】 請求項１記載の誘電体キャパシタの製造
方法において、 前記下部電極の下部に、 イリジウムと、 ハフニウム、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、バナジ
ウム、モリブデン、タングステン、イットリウムおよび
希土類金属元素のうちの少なくとも１種と、 酸素とを含む拡散防止層が形成されていることを特徴と
する誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項７】 請求項２記載の誘電体キャパシタの製造
方法において、 前記下部電極の下部に、 イリジウムと、 ハフニウム、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、バナジ
ウム、モリブデン、タングステン、イットリウムおよび
希土類金属元素のうちの少なくとも１種と、 酸素とを含む拡散防止層が形成されていることを特徴と
する誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項８】 請求項３記載の誘電体キャパシタの製造
方法において、 前記下部電極の下部に、 イリジウムと、 ハフニウム、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、バナジ
ウム、モリブデン、タングステン、イットリウムおよび
希土類金属元素のうちの少なくとも１種と、 酸素とを含む拡散防止層が形成されていることを特徴と
する誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項９】 請求項４記載の誘電体キャパシタの製造
方法において、 前記下部電極の下部に、 イリジウムと、 ハフニウム、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、バナジ
ウム、モリブデン、タングステン、イットリウムおよび
希土類金属元素のうちの少なくとも１種と、 酸素とを含む拡散防止層が形成されていることを特徴と
する誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項１０】 請求項５記載の誘電体キャパシタの製
造方法において、 前記下部電極の下部に、 イリジウムと、 ハフニウム、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、バナジ
ウム、モリブデン、タングステン、イットリウムおよび
希土類金属元素のうちの少なくとも１種と、 酸素とを含む拡散防止層が形成されていることを特徴と
する誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１記載の誘電体キャパシタの製
造方法において、 前記誘電体膜は、ビスマス層状構造ペロブスカイト型の
強誘電体であることを特徴とする誘電体キャパシタの製
造方法。 - 【請求項１２】 請求項２記載の誘電体キャパシタの製
造方法において、 前記誘電体膜は、ビスマス層状構造ペロブスカイト型の
強誘電体であることを特徴とする誘電体キャパシタの製
造方法。 - 【請求項１３】 請求項３記載の誘電体キャパシタの製
造方法において、 前記誘電体膜は、ビスマス層状構造ペロブスカイト型の
強誘電体であることを特徴とする誘電体キャパシタの製
造方法。 - 【請求項１４】 請求項４記載の誘電体キャパシタの製
造方法において、 前記誘電体膜は、ビスマス層状構造ペロブスカイト型の
強誘電体であることを特徴とする誘電体キャパシタの製
造方法。 - 【請求項１５】 請求項５記載の誘電体キャパシタの製
造方法において、 前記誘電体膜は、ビスマス層状構造ペロブスカイト型の
強誘電体であることを特徴とする誘電体キャパシタの製
造方法。 - 【請求項１６】 請求項１１記載の誘電体キャパシタの
製造方法において、 前記強誘電体は、 Ｂｉx （Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）y （Ｔａ，Ｎｂ）2 Ｏz 〔式中のｘ、ｙ、ｚは、１．７０≦ｘ≦２．５０、０．
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕で表される物質で主たる結晶層をなし、 前記結晶層中にビスマス、タンタルおよびニオブのうち
の少なくとも１種を含む酸化物を含むことを特徴とする
誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１２記載の誘電体キャパシタの
製造方法において、 前記強誘電体は、 Ｂｉx （Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）y （Ｔａ，Ｎｂ）2 Ｏz 〔式中のｘ、ｙ、ｚは、１．７０≦ｘ≦２．５０、０．
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕で表される物質で主たる結晶層をなし、 前記結晶層中にビスマス、タンタルおよびニオブのうち
の少なくとも１種を含む酸化物を含むことを特徴とする
誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項１８】 請求項１３記載の誘電体キャパシタの
製造方法において、 前記強誘電体は、 Ｂｉx （Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）y （Ｔａ，Ｎｂ）2 Ｏz 〔式中のｘ、ｙ、ｚは、１．７０≦ｘ≦２．５０、０．
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕で表される物質で主たる結晶層をなし、 前記結晶層中にビスマス、タンタルおよびニオブのうち
の少なくとも１種を含む酸化物を含むことを特徴とする
誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項１９】 請求項１４記載の誘電体キャパシタの
製造方法において、 前記強誘電体は、 Ｂｉx （Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）y （Ｔａ，Ｎｂ）2 Ｏz 〔式中のｘ、ｙ、ｚは、１．７０≦ｘ≦２．５０、０．
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕で表される物質で主たる結晶層をなし、 前記結晶層中にビスマス、タンタルおよびニオブのうち
の少なくとも１種を含む酸化物を含むことを特徴とする
誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項２０】 請求項１５記載の誘電体キャパシタの
製造方法において、 前記強誘電体は、 Ｂｉx （Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）y （Ｔａ，Ｎｂ）2 Ｏz 〔式中のｘ、ｙ、ｚは、１．７０≦ｘ≦２．５０、０．
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕で表される物質で主たる結晶層をなし、 前記結晶層中にビスマス、タンタルおよびニオブのうち
の少なくとも１種を含む酸化物を含むことを特徴とする
誘電体キャパシタの製造方法。 - 【請求項２１】 請求項１１記載の誘電体キャパシタの
製造方法において、 前記強誘電体は、 Ｂｉx Ｓｒy Ｔａ2 Ｏz 〔式中のｘ、ｙ、ｚは、１．７０≦ｘ≦２．５０、０．
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕で表される物質で主たる結晶層となし、 前記結晶層中にビスマスおよびタンタルのうちの少なく
とも１種を含む酸化物を含むことを特徴とする誘電体キ
ャパシタの製造方法。 - 【請求項２２】 請求項１２記載の誘電体キャパシタの
製造方法において、 前記強誘電体は、 Ｂｉx Ｓｒy Ｔａ2 Ｏz 〔式中のｘ、ｙ、ｚは、１．７０≦ｘ≦２．５０、０．
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕で表される物質で主たる結晶層となし、 前記結晶層中にビスマスおよびタンタルのうちの少なく
とも１種を含む酸化物を含むことを特徴とする誘電体キ
ャパシタの製造方法。 - 【請求項２３】 請求項１３記載の誘電体キャパシタの
製造方法において、 前記強誘電体は、 Ｂｉx Ｓｒy Ｔａ2 Ｏz 〔式中のｘ、ｙ、ｚは、１．７０≦ｘ≦２．５０、０．
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕で表される物質で主たる結晶層となし、 前記結晶層中にビスマスおよびタンタルのうちの少なく
とも１種を含む酸化物を含むことを特徴とする誘電体キ
ャパシタの製造方法。 - 【請求項２４】 請求項１４記載の誘電体キャパシタの
製造方法において、 前記強誘電体は、 Ｂｉx Ｓｒy Ｔａ2 Ｏz 〔式中のｘ、ｙ、ｚは、１．７０≦ｘ≦２．５０、０．
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕で表される物質で主たる結晶層となし、 前記結晶層中にビスマスおよびタンタルのうちの少なく
とも１種を含む酸化物を含むことを特徴とする誘電体キ
ャパシタの製造方法。 - 【請求項２５】 請求項１５記載の誘電体キャパシタの
製造方法において、 前記強誘電体は、 Ｂｉx Ｓｒy Ｔａ2 Ｏz 〔式中のｘ、ｙ、ｚは、１．７０≦ｘ≦２．５０、０．
６０≦ｙ≦１．２０、ｚ＝９±ｄ、０≦ｄ≦１．０であ
る〕で表される物質で主たる結晶層となし、 前記結晶層中にビスマスおよびタンタルのうちの少なく
とも１種を含む酸化物を含むことを特徴とする誘電体キ
ャパシタの製造方法。
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