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JP2003133531A - 電子装置とその製造方法 - Google Patents

電子装置とその製造方法

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Publication number
JP2003133531A
JP2003133531A JP2001329688A JP2001329688A JP2003133531A JP 2003133531 A JP2003133531 A JP 2003133531A JP 2001329688 A JP2001329688 A JP 2001329688A JP 2001329688 A JP2001329688 A JP 2001329688A JP 2003133531 A JP2003133531 A JP 2003133531A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
electronic device
reo
orientation
ferroelectric
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
Application number
JP2001329688A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Maruyama
研二 丸山
Masao Kondo
正雄 近藤
Masaki Kurasawa
正樹 倉澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2001329688A priority Critical patent/JP2003133531A/ja
Priority to US10/076,349 priority patent/US6744085B2/en
Priority to TW091104016A priority patent/TW535179B/zh
Priority to KR1020020014011A priority patent/KR20030035761A/ko
Priority to EP02252255A priority patent/EP1306889B1/en
Priority to DE60217610T priority patent/DE60217610T2/de
Priority to CNB021083045A priority patent/CN1212665C/zh
Publication of JP2003133531A publication Critical patent/JP2003133531A/ja
Priority to US10/821,841 priority patent/US7153705B2/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B53/00Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B53/00Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors
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    • HELECTRICITY
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    • H10D1/60Capacitors
    • H10D1/68Capacitors having no potential barriers
    • H10D1/692Electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D1/682Capacitors having no potential barriers having dielectrics comprising perovskite structures
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D1/60Capacitors
    • H10D1/68Capacitors having no potential barriers
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    • H10D1/684Capacitors having no potential barriers having dielectrics comprising perovskite structures the dielectrics comprising multiple layers, e.g. comprising buffer layers, seed layers or gradient layers

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分極量の大きな強誘電体層を得ることが可能
な電子装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 電子装置の製造方法は、(a)(00
1)配向を有するReO3層を準備する工程と、(b)
前記ReO3層上に(001)配向を有するペロブスカ
イト構造の酸化物強誘電体層を形成する工程とを含む。
好ましくは、工程(a)が、(a−1)(001)配向
を有するMgO層を準備する工程と、(a−2)前記M
gO層の上に(001)配向を有するReO3層を形成
する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体層を有す
る電子装置とその製造方法に関し、特に配向を揃えた強
誘電体層を有する電子装置とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】1メモリセルが1トランジスタと1キャ
パシタで構成される半導体メモリが広く知られている。
ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)のキ
ャパシタは、常誘電体で形成されたキャパシタ誘電体層
を有する。キャパシタに蓄積した電荷は、トランジスタ
をオフにしても、リークで徐々に減少する。従って、メ
モリセルに印加した電圧を取り除くと、蓄積された情報
は減少し、やがて消滅する。
【0003】電源をオフにしても、蓄積された情報を保
持できるメモリを不揮発性メモリと呼ぶ。不揮発性メモ
リの1種として、キャパシタ誘電体層が強誘電体で形成
された1トランジスタ−1キャパシタ型メモリが知られ
ており、強誘電体ランダムアクセスメモリ(FeRA
M)と呼ばれる。
【0004】FeRAMは、強誘電体の残留分極を蓄積
した情報として利用する。強誘電体キャパシタの1対の
電極間に印加する電圧の極性を制御して分極の方向を制
御する。一方の分極方向を"1"とし、他方の分極方向
を"0"とすれば、バイナリ情報が記憶できる。強誘電体
は印加電圧を取り除いても残留分極が残るので、不揮発
性メモリが実現できる。書き換え回数は、1010回から
1012回であり、十分な回数の書き換えが可能である。
書き換え速度も数十nsのオ−ダであり、高速性を備え
ている。
【0005】強誘電体としては、ペロブスカイト構造を
有する鉛系酸化物強誘電体やビスマス層状構造を有する
ビスマス系酸化物強誘電体が知られている。鉛系強誘電
体の代表例は、PbZrxTi1-x3(PZT)、Pby
La1-yZrxTi1-x3(PLZT)等である。ビスマ
ス系強誘電体の代表例は、SrBi2Ta29(BS
T)である。
【0006】強誘電体キャパシタは、強誘電体の分極が
大きいほど電荷保持能力が高く、小さいキャパシタ容量
で電荷を保持することができる。すなわち高集積化が可
能となる。また、強誘電体の分極が大きいほど、読み出
し電圧が低くても分極の方向を明瞭に区別できるため、
強誘電体メモリを低い電圧で駆動させることが可能とな
る。
【0007】強誘電体の分極量を大きくするためには、
強誘電体結晶の配向を揃えることが有効である。例え
ば、Journal of Applied Physics、1991年、70
巻、1号、382〜388頁は、白金やイリジウム等の
金属薄膜を500℃で堆積し、(111)配向した金属
薄膜を得、この上にPZT等の強誘電体薄膜を室温で堆
積し、その後650〜700℃に加熱することにより、
(111)配向した強誘電体薄膜を得ることを開示して
いる。しかしながら、FeRAMの製造プロセスに許さ
れる最高温度は、通常620℃である。
【0008】PZT等の正方晶系単純ペロブスカイト構
造の強誘電体は、c軸<001>に分極軸を有してい
る。従って、強誘電体層を(001)配向させた時に分
極量は最大となる。強誘電体層を(111)配向させる
と、<001>方向に生じる分極は、厚さ方向である<
111>方向には約1/1.73の成分のみを有する。
配向によって分極を大きくすることができるが、分極を
最大限に大きくすることは不可能である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、分極
量の大きな強誘電体層を得ることが可能な電子装置およ
びその製造方法を提供することである。
【0010】本発明の他の目的は、(001)配向した
強誘電体層を有する電子装置およびその製造方法を提供
することである。
【0011】本発明のさらに他の目的は、ReO3層を
少なくとも1方の電極として有する強誘電体キャパシタ
を有する電子装置とその製造方法を提供することであ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の1観点によれ
ば、(001)配向を有するReO3層と、前記ReO3
層上に形成され、(001)配向を有するペロブスカイ
ト構造の酸化物強誘電体層とを有する電子装置が提供さ
れる。
【0013】本発明の他の観点によれば、(001)配
向を有するReO3層を準備する工程と、(b)前記R
eO3層上に(001)配向を有するペロブスカイト構
造の酸化物強誘電体層を形成する工程とを含む電子装置
の製造方法が提供される。
【0014】好ましくは、ReO3層の下地として、
(001)配向したMgO層を用いる。
【0015】(001)配向したReO3層と、(00
1)配向したぺロブスカイト構造の酸化物強誘電体層と
は格子整合することができる。従って、(001)配向
を有するReO3層の上に、(001)配向したペロブ
スカイト構造の酸化物強誘電体層を形成することができ
る。
【0016】MgO層は、容易に(001)配向させる
ことができる。(001)配向したMgO層と、(00
1)配向したReO3層とは格子整合することができ
る。従って、(001)配向を有するMgO層の上に、
順次(001)配向したReO 3層と、(001)配向
を有するペロブスカイト構造の酸化物強誘電体層とを形
成することができる。
【0017】なお、ReO3の用語は、Re以外の金属
を添加し、格子定数を制御したものを含む概念とする。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。
【0019】図1〈A〉は、本発明の基本的実施例によ
る強誘電体キャパシタの構成を示す。Si基板10の表
面上に、酸化シリコン層11が形成されている。酸化シ
リコン層11は、シリコンの熱酸化、化学気相堆積〈C
VD〉等により形成することができる。他の方法で酸化
シリコン層を形成しても良い。酸化シリコン層11は、
アモルファス相である。酸化シリコン層11の上に(0
01)配向したMgO層12が形成され、その上に(0
01)配向したReO313層が形成され、さらにその
上に(001)配向したPZT層14が形成されてい
る。
【0020】(001)配向したMgO層12、その上
の(001)配向したReO3層13、さらにその上の
(001)配向したペロブスカイト構造の強誘電体層1
4は、有機金属(MO)材料を用いたMOCVDにより
作成することができる。
【0021】図1(B)は、MOCVDで膜を成膜する
装置の構成を概略的に示す。液体容器21−1は、成膜
に用いる有機金属材料の溶液を収容する。溶液上の空間
に開口した配管からHeガスを圧送することにより、溶
液中に深く侵入した他の配管22−1に溶液を供給する
ことができる。供給された溶液は、マスフローコントロ
ーラ(MFC)24−1で流量を制御され、配管25‐
1を介して気化器27−1に供給される。
【0022】気化器27‐1には、キャリアガス用配管
26も接続されている。気化器27−1に、キャリアガ
スN2と共に供給された液体原料溶液は、気化器27‐
1で気化され、配管28−1に供給される。
【0023】液体容器21‐2、配管22−2、マスフ
ローコントローラ24−2、配管25−2、気化器27
−2、配管28−2は、上述の液体容器21−1、配管
22−1、マスフローコントローラ24−1、配管25
−1、気化器27−1、配管28−1と同様の構成を有
する。さらに、同様の原料供給系を任意の数備えること
ができる。
【0024】気化器27−1には、液体容器21−1、
配管22−1、マスフローコントローラ24−1、配管
25−1と同様な構成を有する他の液体原料供給系も接
続されている。他の気化器にも任意数の液体原料供給系
を備えることができる。
【0025】反応室30は、ガス配管29、液体原料配
管28−1、28−2、…等の原料配管を有し、シャワ
ーヘッド32から原料ガスを供給することができる。反
応容器30の下部には、温度を調節できるサセプタ34
が配置され、サセプタ34上に例えば酸化シリコン層を
備えたシリコン基板で構成された基板35が配置され
る。
【0026】上記説明では原料供給系を複数有している
例を示しているが、単独であってもかまわない。また反
応室は単独例を図示しているが、複数であってもかまわ
ない。
【0027】液体容器に収容する有機金属材料として
は、例えばMg原料としてMg(DPM)2(DPMは
ジピバロイルメタナートを示す)をテトラヒドロフラン
(THF)に溶解させた液体を用いることができる。
【0028】図2(A)は、Mg(DPM)2の化学構
造を示す化学式である。Mg原子の両側にジピバロイル
メタナート(DPM)が結合している。DPMは、価数
が1であり、n価の原子にn個結合できる。
【0029】Re原料としては、Re(DPM)2をT
HFに溶解したものを用いることができる。Re(DP
M)2は、図2(A)の化学式においてMgをReに置
き換えたものに相当する。
【0030】Pb原料としては、Pb(DPM)2をD
HFに溶解したものを用いることができる。Pb(DP
M)2は、図2(A)の構造においてMgをPbに置き
換えたものに相当する。
【0031】Zr原料としてはZr(DPM)4をTH
Fに溶解したものを用いることができる。Zr(DP
M)4は、Zr原子の回りにDPMが4つ結合した構造
である。
【0032】Ti原料してはTi(i−PrO)2DP
2(i−PrOはイソプロキシ基を示す)をDHFに
溶解したものを用いることができる。Ti(i−Pr
O)2(DPM)2は、図2(A)の構造において、Mg
をTiに置き換え、さらにTiに図2(B)に示すイソ
プロキシ基を2個結合させた構造に相当する。なお、M
O原料はこれらに限らない。
【0033】図1(A)に示すMgO層12を成膜する
時は、Mg(DPM)2をTHFに溶解させた液体を収
容する液体容器21にヘリウムガスを圧送し、260℃
に加熱した気化器27を通過させ、気化させると共にキ
ャリアガスN2に装荷させる。
【0034】N2をキャリアガスとするMg原料は、配
管28からシャワーヘッド32に送られ、ガス配管29
から供給されたO2ガスと共に基板35の酸化シリコン
膜上に供給される。酸化シリコン膜は、560℃に加熱
され、供給された有機金属ガスを分解すると共に酸素と
化合させ、(001)配向したMgO層を成膜する。
(001)MgO層の層厚は、例えば50〜100nm
とする。
【0035】成膜温度は560℃に限定されない。好ま
しくは、620℃以下の基板ドン度で行う。従って、F
eRAMデバイスの他の製造工程との調和をはかること
ができる。
【0036】次に、(001)MgO層12の上にRe
3層13を成膜する場合を説明する。ReO3層を成膜
する場合は、液体容器21にRe(DPM)2をTHF
に溶解した液体原料を用い、上述の方法と同様にしてキ
ャリアガスに装荷された有機金属原料をシャワーヘッド
32に送る。シャワーヘッド32には、同時にO2ガス
あるいはO2ガスとN2ガスの混合ガス等も供給されてい
る。
【0037】(001)MgO層12を形成した基板
は、サセプタ34により560℃に保たれている。原料
ガスを560℃に保たれた(001)MgO層上に供給
することにより(001)配向したReO3層が成膜さ
れる。(001)ReO3層の層厚は、例えば20〜5
0nmとする。
【0038】(001)ReO3層13を成膜した後、
その上にPZT層14を成膜する。PZTのPbの原料
としては、Pb(DPM)2をTHFに溶解したもの、
Zrの原料としてはZr(DPM)4をTHFに溶解し
たもの、Ti原料としてはTi(i−PrO)2(DP
M)2をTHFに溶解したものを用いる。これらの液体
原料を収容する3つの液体容器にヘリウムガスを圧送
し、3つの気化器又は1つの気化器で気化し、シャワー
ヘッド32に供給する。
【0039】基板温度を560℃に保ち、Pb(DP
M)2ガス、Zr(DPM)4ガス、Ti(i−PrO)
2(DPM)2ガス及び酸素を同時に吹き込むことによ
り、(001)ReO3層13の上にPb(Zr、T
i)O3(PZT)層14が成膜する。PZT層14
も、(001)配向する。(001)PZT層の層厚
は、例えば80〜150nmとする。
【0040】このように、アモルファス層の酸化シリコ
ン層11の上に、MgO層をMOCVDで成膜し、(0
01)配向したMgO層12を形成することができる。
(001)配向したMgO層12の上に、下地の配向に
従って(001)配向したReO3層13を成膜するこ
とができる。(001)配向したReO3層13の上
に、下地の配向に従って(001)配向したPZT層1
4を成膜することができる。
【0041】PZT層14の上に、上部電極を形成す
る。上部電極は、(001)配向させる必要はない。従
来公知の電極材料で上部電極15を形成することができ
る。例えば、IrO2層をMOCVDで成膜する。この
場合、Ir原料としてはIr(DPM)3をTHFに溶
解したものを用いる。気化する方法は上述の方法と同様
である。基板温度を560℃に保ち、Ir(DPM)3
ガス及び酸素を同時に吹き込むことにより、PZT層1
4の上にIrO2層15を成膜することができる。Ir
2層15の層厚は、例えば100〜150nmとす
る。
【0042】上部電極をIrO2層で形成する場合を説
明したが、上部電極は強誘電体層の配向とは関係なく、
種々の材料を用いることができる。
【0043】図1(C)に示すように。上部電極とし
て、IrO2層15−1とSrRuO3層15−2との積
層15を用いても良い。成膜方法も、MOCVD以外の
方法を用いても良い。
【0044】例えば、IrO2のターゲットを用い、ス
パッタリングでIrO2層15−1を成膜することがで
きる。この場合、基板は室温に保ち、真空度3×10-4
Torr、ワークガスArでターゲットをスパッタリン
グし、IrO2層を成膜する。IrO2層15−1の層厚
は、例えば100〜150nmとする。
【0045】IrO2層15−1の上に成膜するSrR
uO3層15−2は、やはりスパッタリングで成膜する
ことができる。SrRuO3のターゲットを用い、基板
を室温に保持し、真空度3×10-4Torrで、ワーク
ガスをArとし、ターゲットをスパッタリングすること
によりSrRuO3層15−2を成膜する。SrRuO3
層15−2の層厚は、例えば10〜30nmとする。
【0046】強誘電体としてPZTを用いる場合を説明
したが、他のペロブスカイト構造の酸化物強誘電体を用
いることもできる。たとえば、PbyLa1-yZrxTi
1-x 3(PLZT)、Pb1-a-b-cLaaSrbCacZr
1-xTix3(PLSCZT)等を用いることができ
る。
【0047】ガス種としてO2ガスのみを記載したが他
のガスとO2ガスとの混合ガス、例えばO2/N2、O2
Ar、O2/He、O2/N2Oなどでもよい。
【0048】少量の金属を添加したReO3は、3000
Kで10-6(mオーダーの比抵抗を示す。電極として用
いる金属層の比抵抗は、10-5(m以下であれば有効に
利用することができる。従って、金属不純物を添加した
ReO3を強誘電体キャパシタの電極として有効に利用
することができる。
【0049】なお、アモルファス層の上にMgO層を成
膜し、(001)配向したMgO層を形成したが、単結
晶MgOの(001)面を用いてもよいことは自明であ
ろう。
【0050】図1(D)は、(001)面の単結晶Mg
O層12の上に、エピタキシャルにReO3層13、ペ
ロブスカイト構造の強誘電体膜14を成長し、その上に
上部電極15を形成する場合を示す。
【0051】MO原料を用いたCVDの代りに、他の原
料を用いたCVDにより、(001)配向したMgO
層、ReO3層、強誘電体層を成膜することも可能であ
ろう。スパッタリングにより、同様に(001)配向し
た膜を成膜することも可能であろう。
【0052】強誘電体層を(001)配向させることに
より、電圧印加によって生じる分極を電極と垂直な方向
に整列させることができる。このため、強誘電体層の分
極を最大限有効に利用することが可能となる。
【0053】図3(A)、(B)は、このような強誘電
体キャパシタを用いる半導体装置の構成例を示す。
【0054】図3(A)は、強誘電体キャパシタの上下
から電極を取り出した構成例を示す。Si基板10の表
面には、シャロートレンチアイソレーション(STI)
により素子分離領域40が形成されている。素子分離領
域40に画定された活性領域内に、2つのMOSトラン
ジスタが形成される。2つのMOSトランジスタは、一
方のソース/ドレイン領域46を共通領域とし、その両
側にキャパシタに接続される他のソース/ドレイン領域
45を有する。
【0055】ソース/ドレイン領域の間のチャネル領域
上には、ゲート絶縁膜41、多結晶ゲート電極42、シ
リサイドゲート電極43から形成される絶縁ゲート電極
が配置されている。絶縁ゲート電極の側壁には、サイド
スペーサ44が形成されている。半導体素子を形成した
表面上に、酸化シリコン等のアモルファス絶縁層11が
形成される。アモルファス絶縁層11の表面上に(00
1)配向したMgO層12が形成される。
【0056】両側のソース/ドレイン領域45に対する
引き出し電極を形成するため、MgO層12、絶縁層1
1にコンタクト孔が形成され、例えばバリアメタル4
8、Wプラグ49から構成される引き出しプラグが形成
される。MgO層12表面上の不要な電極層を例えば化
学機械研磨(CMP)等により除去した後、MgO層1
2上に下部ReO3電極13、ペロブスカイト構造の強
誘電体層14、上部電極15から構成される強誘電体キ
ャパシタが形成される。
【0057】MgO層12を(001)配向させること
により、(001)配向した下部ReO3電極13、
(001)配向したペロブスカイト構造の強誘電体層1
4を形成することができる。
【0058】キャパシタを形成した後、その表面を覆っ
て酸化シリコン等の絶縁層50を形成する。絶縁層50
に接続孔を形成し、バリアメタル層51、W等の金属導
電層52を埋め込むことにより、引き出し電極が形成さ
れる。電極形成後、絶縁層50上の不要部を除去し、上
部配線54、55が形成される。上部配線54、55表
面は、さらに絶縁層60に覆われる。
【0059】図3(B)は、キャパシタの上方から2電
極を取り出す構成を示す。Si基板10の表面上に、L
OCOSにより形成された酸化シリコンの素子分離領域
40が形成されている。素子分離領域40で画定された
活性領域内に、1つのMOSトランジスタが形成されて
いる。
【0060】チャネル領域上にゲート絶縁膜41、多結
晶ゲート電極42、多結晶シリサイド電極43で形成さ
れた絶縁ゲート電極が配置され、その両側にはサイドス
ペーサ44が形成される。ゲート電極両側にソース/ド
レイン領域45、46がイオン注入等により形成され
る。
【0061】MOSトランジスタを覆って、酸化シリコ
ン等のアモルファス絶縁層48が形成され、ソース/ド
レイン領域45、46を導出するプラグ49が形成され
る。プラグ49を形成したアモルファス絶縁層48の表
面上に、例えばアモルファス相の窒化シリコン層49が
形成され、酸素遮蔽層を構成する。
【0062】アモルファス窒化シリコン層49の上に、
(001)配向したMgO層12が形成される。アモル
ファス層上であれば、(001)配向したMgO層12
を成膜することができると考えられる。(001)Mg
O層の上に、(001)配向した下部ReO3電極1
3、(001)配向したペロブスカイト構造の強誘電体
層14、上部電極15で構成された強誘電体キャパシタ
が形成される。この強誘電体キャパシタを覆って、酸化
シリコン等の絶縁層18が形成される。
【0063】絶縁層18、MgO層12、窒化シリコン
層49の所望部分をエッチングで除去し、接続孔が形成
される。ローカル配線19が接続孔に露出されたプラグ
49と上部電極15を接続する。ローカル配線19を覆
ってさらに絶縁層50が形成され、他方のソース/ドレ
イン領域46上のプラグ49を露出する開口が形成され
る。この開口を埋め込んで他方の配線55が形成され
る。
【0064】なお、多層配線構造を公知の技術によりさ
らに形成することもできる。このようにして、強誘電体
キャパシタを有する半導体集積回路装置を作成すること
ができる。
【0065】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、種
々の変形、改良、組合わせ等が可能なことは当業者に自
明であろう。
【0066】以下、本発明の特徴を付記する。
【0067】(付記1) (001)配向を有するRe
3層と、前記ReO3層上に形成され、(001)配向
を有するペロブスカイト構造の酸化物強誘電体層と、を
有する電子装置。
【0068】(付記2) さらに、(001)配向を有
するMgO層を有し、前記ReO3層が前記MgO層上
に形成されている付記1記載の電子装置。
【0069】(付記3) さらに、アモルファス層を有
し、前記MgO層が前記アモルファス層上に形成されて
いる付記2記載の電子装置。
【0070】(付記4) さらに、前記酸化物強誘
電体層上に形成された上部電極を有することを特徴とす
る付記3記載の電子装置。
【0071】(付記5) 前記アモルファス層は絶
縁層からなり、半導体素子を形成した半導体基板上に前
記半導体素子を覆うように形成され、かつ前記絶縁層を
貫通し、前記半導体素子と前記ReO3層とが電気的に
接続するよう導電性プラグが設けられてなる付記4記載
の電子装置。
【0072】(付記6) 前記ReO3層は、前記導電
性プラグを含む前記絶縁層の上に形成されている付記5
記載の電子装置。
【0073】(付記7) さらに、前記上部電極を覆う
層間絶縁層と、前記層間絶縁層を貫通し、前記導電性プ
ラグ、前記上部電極を露出する開口と、前記開口を介し
て前記プラグと前記上部電極とを接続するローカル配線
とを有する付記5記載の電子装置。
【0074】(付記8) 前記MgO層が(001)面
を有する単結晶MgO層である付記2記載の電子装置。
【0075】(付記9) 前記ReO3層が、Re以外
の金属を添加したReO3で形成されている付記1〜8
のいずれか1項記載の電子装置。
【0076】(付記10) 前記上部電極が、IrO2
層、またはIrO2層とSrRuO 3層との積層で形成さ
れている付記4〜7のいずれか1項記載の電子装置。
【0077】(付記11) (a)(001)配向を有
するReO3層を準備する工程と、(b)前記ReO3
上に(001)配向を有するペロブスカイト構造の酸化
物強誘電体層を形成する工程と、を含む電子装置の製造
方法。
【0078】(付記12) 前記工程(a)が、(00
1)面を有する単結晶MgO層の上にReO3層を成膜
する付記11記載の電子装置の製造方法。
【0079】(付記13) 前記工程(a)が、(a−
1)(001)配向を有するMgO層を準備する工程
と、(a−2)前記MgO層の上に(001)配向を有
するReO3層を形成する工程と、を含む付記11記載
の電子装置の製造方法。
【0080】(付記14) 前記工程(a−1)が、
(a−1−1)アモルファス層を準備する工程と、(a
−1−2)前記アモルファス層上に(001)配向のM
gO層を形成する工程と、を含む付記13記載の電子装
置の製造方法。
【0081】(付記15) 前記工程(a‐1‐2)、
(a−2)、(b)のうち少なくとも1つはMOCVD
により行われる付記14記載の電子装置の製造方法。
【0082】(付記16) 前記工程(a‐1‐2)、
(a−2)、(b)の全てがMOCVDにより行われる
付記15記載の電子装置の製造方法。
【0083】(付記17) 前記MOCVDは、基板温
度620℃以下で行われる付記15または16記載の電
子装置の製造方法。
【0084】(付記18)前記MOCVDがMO原料と
して、金属のDPM化合物ないしi-PrO化合物を用い
る付記15〜17のいずれか1項記載の電子装置の製造
方法。
【0085】(付記19) 前記工程(a‐1−2)、
(a‐2)、(b)のうち少なくとも1つはスパッタリ
ングにより行われる付記14記載の電子装置の製造方
法。
【0086】
【発明の効果】大きな分極を実現することのできる強誘
電体キャパシタが形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を説明するための電子装置の
概略断面図およびMOCVD装置の構成を示す概略ブロ
ック図、および上部電極を積層構造とした場合を示す概
略断面図、および単結晶MgO層を用いた場合の概略断
面図である。
【図2】 Mg(DPM)2およびi−PrOの化学式
を示す構造図である。
【図3】 本発明の実施例によるキャパシタを有する電
子装置の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
10 Si基板(下地) 11 酸化シリコン層(絶縁層) 12 MgO層 13 ReO3層 14 強誘電体層 15 上部電極 21 液体原料容器 22、25、26、28、29 配管 24 マスフローコントローラ 27 気化器 30 反応容器 32 シャワーヘッド 34 サセプタ 35 基板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成14年2月4日(2002.2.4)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0061
【補正方法】変更
【補正内容】
【0061】MOSトランジスタを覆って、酸化シリコ
ン等のアモルファス絶縁層48が形成され、ソース/ド
レイン領域45、46を導出するプラグ49が形成され
る。プラグ49を形成したアモルファス絶縁層48の表
面上に、例えばアモルファス相の窒化シリコン層59が
形成され、酸素遮蔽層を構成する。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0062
【補正方法】変更
【補正内容】
【0062】アモルファス窒化シリコン層59の上に、
(001)配向したMgO層12が形成される。アモル
ファス層上であれば、(001)配向したMgO層12
を成膜することができると考えられる。(001)Mg
O層の上に、(001)配向した下部ReO3電極1
3、(001)配向したペロブスカイト構造の強誘電体
層14、上部電極15で構成された強誘電体キャパシタ
が形成される。この強誘電体キャパシタを覆って、酸化
シリコン等の絶縁層18が形成される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0063
【補正方法】変更
【補正内容】
【0063】絶縁層18、MgO層12、窒化シリコン
層59の所望部分をエッチングで除去し、接続孔が形成
される。ローカル配線19が接続孔に露出されたプラグ
49と上部電極15を接続する。ローカル配線19を覆
ってさらに絶縁層50が形成され、他方のソース/ドレ
イン領域46上のプラグ49を露出する開口が形成され
る。この開口を埋め込んで他方の配線55が形成され
る。
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成14年2月6日(2002.2.6)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉澤 正樹 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 Fターム(参考) 4K030 AA11 AA14 AA16 BA01 BA18 BA22 BA42 BA44 BB12 HA02 LA12 5F058 BA11 BA20 BC03 BC20 BF06 BF27 BJ01 5F083 FR02 JA12 JA15 JA43 JA45 MA06 MA17 MA19 NA08 PR21

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (001)配向を有するReO3層と、 前記ReO3層上に形成され、(001)配向を有する
    ペロブスカイト構造の酸化物強誘電体層と、を有する電
    子装置。
  2. 【請求項2】 さらに、(001)配向を有するMgO
    層を有し、 前記ReO3層が前記MgO層上に形成されている請求
    項1記載の電子装置。
  3. 【請求項3】 さらに、アモルファス層を有し、前記M
    gO層が前記アモルファス層上に形成されている請求項
    2記載の電子装置。
  4. 【請求項4】 さらに、前記酸化物強誘電体層上に形成
    された上部電極を有することを特徴とする請求項3記載
    の電子装置。
  5. 【請求項5】 前記アモルファス層は絶縁層からなり、
    半導体素子を形成した半導体基板上に前記半導体素子を
    覆うように形成され、かつ前記絶縁層を貫通し、前記半
    導体素子と前記ReO3層とが電気的に接続するよう導
    電性プラグが設けられてなる請求項4記載の電子装置。
  6. 【請求項6】 (a)(001)配向を有するReO3
    層を準備する工程と、 (b)前記ReO3層上に(001)配向を有するペロ
    ブスカイト構造の酸化物強誘電体層を形成する工程と、
    を含む電子装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記工程(a)が、 (a−1)(001)配向を有するMgO層を準備する
    工程と、 (a−2)前記MgO層の上に(001)配向を有する
    ReO3層を形成する工程と、を含む請求項6記載の電
    子装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記工程(a−1)が、 (a−1−1)アモルファス層を準備する工程と、 (a−1−2)前記アモルファス層上に(001)配向
    のMgO層を形成する工程と、を含む請求項7記載の電
    子装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記工程(a‐1‐2)、(a−2)、
    (b)のうち少なくとも1つはMOCVDにより行われ
    る請求項8記載の電子装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記工程(a‐1−2)、(a‐
    2)、(b)のうち少なくとも1つはスパッタリングに
    より行われる請求項8記載の電子装置の製造方法。
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