JPH11204734A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被電極接続部の特性を向上させることができ
る電極、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，誘電体膜１４および上部電極１５を順次積層
する。電極１３は、ＩｒＰｔＲｕＯ（酸素含有量１０原
子％以上）よりなる第１の層１３ａと、ＩｒＰｔＲｕあ
るいはＩｒＰｔＲｕＯ（酸素含有量１０原子％より少な
い）よりなる第２の層１３ｂとを、第２の層１３を誘電
体膜１４側として積層した構造とする。第１の層１３ａ
は誘電体膜１４との間の拡散を防止し、第２の層１３ｂ
は誘電体膜１４との界面において生じる若干の拡散によ
り誘電体膜１４における結晶の成長を容易とする。これ
により被電極接続部である誘電体膜１４の結晶性が良好
になり特性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体膜などの被
電極接続部に対して接続される電極、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】現在、半導体装置の分野においては、Ｄ
ＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＦｅＲＡＭ
（Ferroelectric Random Access Memories）など誘電体
膜を用いた種々の半導体デバイスが開発されており、誘
電体膜に対して接続する電極についても種々の検討がな
されている。従来、このような電極としては、誘電体膜
と電極との界面に電気抵抗の高い酸化物の層が形成され
ることを防止するために、酸化しにくい白金族に属する
金属や、酸化しても導電性を有する酸化ルテニウム（Ｒ
ｕＯ₂ ）あるいはランタン（Ｌａ）とストロンチウム
（Ｓｒ）とコバルト（Ｃｏ）と酸素（Ｏ）とからなる酸
化物などにより構成したものが用いられていた。

【０００３】しかし、誘電体膜の形成においては６００
〜８００℃程度の高温における加熱が通常必要とされる
のに対してこれらの材料は耐熱性に優れていなかったの
で、加熱により電極と誘電体膜との界面において構成元
素の相互拡散が生じ、劣化層が形成されてしまうという
問題があった。そのため、誘電体膜の厚さを特に１００
ｎｍ以下に薄くすると、良好な特性を得ることができな
かった。また、半導体デバイスにおいて、キャパシタと
トランジスタとをシリコン（Ｓｉ）やタングステン
（Ｗ）よりなるプラグ層により接合する場合には、電極
とプラグ層との界面においても構成元素の相互拡散やプ
ラグ層の酸化が起こり、それらの接触抵抗が異常に高く
なってしまうという問題もあった。

【０００４】そこで、これらの問題を解決するために、
従来は、電極を耐熱性に優れた酸化イリジウム（ＩｒＯ
₂ ）や酸化白金（ＰｔＯ）などにより構成していた。こ
のように構成すれば、電極の表面に誘電体膜を形成する
際に７００〜８００℃程度の高温で１時間程度加熱して
も、電極と誘電体膜との界面および電極とプラグ層との
界面における構成元素の相互拡散を防止することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成すると、電極と誘電体膜との界面において構成
元素の相互拡散が起こらないので、逆に、誘電体膜にお
いて良好な結晶が形成されにくく、良好な特性（強誘電
性あるいは高誘電性）を得ることができないという問題
があった。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、被電極接続部の特性を向上させるこ
とができる電極、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ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による電極は、被
電極接続部に対して接続されるものであって、被電極接
続部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の層とを備えたものである。

【０００８】本発明によるキャパシタは、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、一対の電
極のうちの少なくとも一方は、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
を備えたものである。

【０００９】本発明によるメモリは、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、一対の電極のうちの少なくとも一
方に、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の層とを備えたものである。

【００１０】本発明による電極の製造方法は、被電極接
続部に対して接続される電極を製造するものであって、
被電極接続部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の層とをそれぞれ形成する工程を
含むものである。

【００１１】本発明によるキャパシタの製造方法は、誘
電体膜に電極が接続されたキャパシタを製造するもので
あって、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の層とを備えた電極を形成す
る工程と、第１の層と第２の層とを備えた電極に接続さ
せて誘電体膜を形成する工程とを含むものである。

【００１２】本発明によるメモリの製造方法は、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、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の層とを備えたキ
ャパシタの電極を形成する工程と、第１の層と第２の層
とを備えた電極に接続させてキャパシタの誘電体膜を形
成する工程とを含むものである。

【００１３】本発明による電極では、被電極接続部との
間における拡散の程度が第１の層と第２の層とで異なっ
ている。

【００１４】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、誘電体膜において分極が起こ
りあるいは電荷が蓄積される。ここでは、電極の少なく
とも一方が、被電極接続部との間における拡散の程度が
異なる第１の層と第２の層とを備えているので、誘電体
膜は高い結晶性を有しており、誘電体膜を薄くしてもキ
ャパシタは優れた特性を示す。

【００１５】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誘電体膜において分極
が起こりあるいは電荷が蓄積され、これによりデータの
記憶および読み出しが行われる。ここでは、キャパシタ
の電極の少なくとも一方が、被電極接続部との間におけ
る拡散の程度が異なる第１の層と第２の層とを備えてい
るので、誘電体膜は高い結晶性を有しており、誘電体膜
を薄くしてもメモリは高い性能を有する。

【００１６】本発明による電極の製造方法では、被電極
接続部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の層とがそれぞれ形成される。

【００１７】本発明によるキャパシタの製造方法では、
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の層とを備えた電極が形成され、その
電極に接続されて誘電体膜が形成される。

【００１８】本発明によるメモリの製造方法では、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の層とを備えた電極が形成され、その電極
に接続されて誘電体膜が形成されることにより、キャパ
シタが形成される。

【００１９】

【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。

【００２０】図１は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（Ｔｉ）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，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。

【００２１】下部電極１３は、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１
３ａと第２の層１３ｂとを有している。第１の層１３ａ
は、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、それらの拡散は起こりに
くくなっている。例えば、第１の層１３ａは、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。その酸素の含有量は、原子％で１０％以上７
０％以下の範囲内であることが好ましい。酸素の含有量
が少ないと粒子径があまり小さくならず、構成元素の拡
散を有効に防止することができないからである。また、
酸素の含有量が多いと抵抗値が高くなりすぎるからであ
る。なお、第１の層１３ａの厚さは例えば１００ｎｍで
ある。

【００２２】第２の層１３ｂは、第１の層１３ａと誘電
体膜１４との間に形成されており、誘電体膜１４を形成
する際に結晶が良好に成長するようにするためのもので
ある。この第２の層１３ｂは、第１の層１３ａとは異な
り、誘電体膜１４との間において構成元素が若干拡散す
るように、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
厚さが薄いと構成元素の拡散により誘電体膜１４の結晶
成長を補助する効果を期待することができず、厚いと構
成元素の拡散による劣化層が形成されてしまい特性が低
下してしまうからである。

【００２３】誘電体膜１４は、適宜の強誘電性体または
高誘電体を含んでいる。これら強誘電性体または高誘電
体は単結晶でも多結晶でもよい。強誘電性体としては、
例えば、ビスマス（Ｂｉ）と、第１の元素としてのカル
シウム（Ｃａ），バリウム（Ｂａ），ストロンチウム，
鉛（Ｐｂ）およびビスマスからなる群のうちの少なくと
も１種と、第２の元素としての鉄（Ｆｅ），チタン，ニ
オブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ）およびタングステンか
らなる群のうちの少なくとも１種と、酸素とからなる層
状結晶構造酸化物や、鉛と、ジルコニウム（Ｚｒ）およ
びチタンのうちの少なくとも１種と、酸素とからなる酸
化物が優れた特性を有するので好ましい。

【００２４】特に、この層状結晶構造酸化物では、ビス
マスと、第１の元素としてのストロンチウム，カルシウ
ムおよびバリウムからなる群のうちの少なくとも１種
と、第２の元素としてのチタン，タンタルおよびニオブ
からなる群のうち少なくとも１種と、酸素とからなり、
組成式がＢｉ_x （Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_y （Ｔｉ，Ｔａ，
Ｎｂ）₂ Ｏ₉ ±_d （但し、１．７０≦ｘ≦２．５０，
０．６０≦ｙ≦１．２０，０≦ｄ≦１．００）で表され
るものが好ましい。この層状結晶構造酸化物の結晶構造
は、化学量論的な組成において説明すると、［Ｂｉ₂ Ｏ
₂ ］²⁺に該当する層と、［（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）₁ （Ｔ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ）₂ Ｏ₇ ］^2-に該当する層とが交互に積
層されたものとなっている。

【００２５】高誘電体としては、ＩＩａ族元素のマグネ
シウム（Ｍｇ），カルシウム，ストロンチウムおよびバ
リウムと、ＩＶａ族元素のチタンおよびジルコニウム
と、Ｖａ族元素のニオブおよびタンタルと、ＩＶｂ族元
素の鉛および錫（Ｓｎ）と、Ｖｂ族元素のビスマスとか
らなる群より選ばれた２以上の元素と、酸素とからなる
酸化物が優れた特性を有するので好ましい。特に、この
酸化物では、ＩＩａ族元素のマグネシウム，カルシウ
ム，ストロンチウムおよびバリウムとＩＶｂ族元素の鉛
とからなる群より選ばれた少なくとも１種の第１の元素
Ａと、ＩＶａ族元素のチタンおよびジルコニウムとＩＶ
ｂ族元素の錫とからなる群より選ばれた少なくとも１種
の第２の元素Ｂと、酸素とからなり、組成式がＡＢＯ₃
により表されるものが好ましい。この酸化物の基本的な
結晶構造はペロブスカイト構造である。最も好ましいの
は、第１の元素Ａとしてのストロンチウムおよびバリウ
ムのうちの少なくとも１種と、第２の元素Ｂとしてのチ
タンと、酸素とからなる酸化物である。

【００２６】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。

【００２７】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，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２に示した
ように、下部電極１３が突形状とされ、誘電体膜１４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１
０全体の大きさを大きくすることなく、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。これにより、下部電極１３は誘電体膜１４と第２
の層１３ｂにより接触し、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るからである。

【００２８】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。

【００２９】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、誘電体膜１
４において分極が起こりあるいは電荷が蓄積される。こ
こでは、誘電体膜１４が下部電極１３の第２の層１３ｂ
の表面に形成されているので、誘電体膜１４は高い結晶
性を有しており、キャパシタ１０は優れた特性を示す。

【００３０】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。

【００３１】まず、例えばシリコンよりなる基板１１を
用意し、その一面側に適宜な接合層１２を例えばスパッ
タリング法により形成したのち、その表面に第１の層１
３ａと第２の層１３ｂを順次形成し、下部電極１３を形
成する（下部電極形成工程）。この下部電極１３の形成
では、例えば、第１の層１３ａおよび第２の層１３ｂを
共にスパッタリング法によりそれぞれ形成してもよい
（第１の層形成工程，第２の層形成工程）。その際、第
１の層１３ａおよび第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種と
酸素とにより構成する場合（すなわちそれらが酸素を含
有する場合）には、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスなど
の不活性ガスと酸素ガスとを用いて反応性スパッタリン
グを行う。また、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種によ
り構成する場合（すなわち第２の層１３ｂが酸素を含有
しない場合）には、例えば、アルゴンガスなどの不活性
ガスを用いてスパッタリングを行う。

【００３２】また、この下部電極１３を形成する際に
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（第１の層形成工程）、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することにより、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（第２の層形成工程）。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種と
酸素とよりなる第１の層１３ａを形成したのち、それを
還元雰囲気中において加熱することにより、第１の層１
３ａの表面に、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種よりなる第２の層１３
ｂ、あるいは第１の層１３ａよりも酸素の含有量が少な
い第２の層１３ｂを形成する。更に、この下部電極１３
を形成する際には、例えば、第１の層１３ａおよび第２
の層１３ｂを共にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition:
化学的気相成長 )法により形成するようにしてもよい。

【００３３】このように、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
ことができるので好ましい。また、酸素の含有量が多い
第１の層１３ａは酸素を含まないあるいは酸素の含有量
が少ない第２の層１３ｂに比べてエッチングが容易であ
るので、この方法によれば、エッチングにより第１の層
１３ａを下部電極１３の形状に形成してから還元により
第２の層１３ｂを形成するようにすることもでき、下部
電極１３の加工も容易となって好ましい。

【００３４】次いで、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ＭＯＣＶＤ（Meta
l Organic Chemical Vapor Deposition ）法やレーザー
アブレーション法やゾル・ゲル法やＭＯＤ（Metal Orga
nic Decomposition ）法やスパッタリング法により、先
に説明した層状結晶構造酸化物や酸化物よりなる誘電体
膜１４を形成する（誘電体膜形成工程）。その際、ここ
では、第２の層１３ｂの表面に誘電体膜１４を形成する
ので、加熱の際に第２の層１３ｂと誘電体膜１４との界
面において構成元素が若干拡散し、誘電体膜１４におけ
る結晶の成長が助けられ、良好な結晶が成長する。

【００３５】続いて、この誘電体膜１４の表面に、適宜
な上部電極１５を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、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１
０が形成される。

【００３６】なお、図２に示したようなキャパシタ１０
を形成する場合には、まず、先の説明と同様にして、基
板１１の一面側に接合層１２を形成したのち、その表面
に第１の層１３ａを形成する。次いで、例えば、イオン
ミリングにより第１の層１３ａおよび接合層１２を選択
的にエッチングし所定の形状とする。続いて、先の説明
と同様にして、その表面に第２の層１３ｂを形成する。
ここでは、第２の層１３ｂを還元雰囲気中における加熱
により形成するようにすれば、第２の層１３ｂをエッチ
ングにより加工する工程を除去することができるので、
好ましい。第２の層１３ｂを形成したのち、先の説明と
同様にして、その表面に誘電体膜１４を形成する。ここ
では、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、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。そののち、先の説明と同様にして、上部
電極１５を形成し、適宜にエッチングを行うことによ
り、図２に示したキャパシタ１０が形成される。

【００３７】このように本実施の形態に係る下部電極１
３およびキャパシタ１０によれば、第１の層１３ａと第
２の層１３ｂとを備えているので、下部電極１３と誘電
体膜１４との間において構成元素の拡散による劣化層の
生成を防止できると共に、その界面において構成元素が
若干拡散することにより誘電体膜１４における結晶の成
長を補助し、優れた結晶を成長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。

【００３８】本実施の形態に係る下部電極１３の製造方
法およびキャパシタ１０の製造方法によれば、スパッタ
リング法などにより第１の層１３ａおよび第２の層１３
ｂをそれぞれ形成するようにしたので、本実施の形態に
係る下部電極１３およびキャパシタ１０を容易に形成す
ることができる。

【００３９】また、第１の層１３ａを形成したのち還元
雰囲気中において加熱して第２の層１３ｂを形成するよ
うにすれば、更に簡単に第２の層１３ｂを形成すること
ができると共に、下部電極１３のエッチングを容易とす
ることもできる。

【００４０】更に、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
表面に誘電体膜１４を形成するようにしたので、加熱の
際に第２の層１３ｂと誘電体膜１４との界面において構
成元素を若干拡散させることにより結晶の成長を助ける
ことができ、誘電体膜１４の結晶性を向上させることが
できる。

【００４１】加えて、化学的気相成長法により誘電体膜
１４を形成するようにすれば、湾曲形状の誘電体膜１４
であっても均一の膜厚で形成することができる。よっ
て、キャパシタ１０を小型化することができる。

【００４２】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。

【００４３】図３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。

【００４４】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，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（具体的には第１の層１３ａ）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３３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。

【００４５】なお、このメモリは、図３では本実施の形
態に係るキャパシタ１０として図１に示した誘電体膜１
４が平板状のものを有しているが、図４に示したよう
に、図２に示した誘電体膜１４が湾曲形状のものを有し
ていてもよい。

【００４６】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誘
電体膜１４において分極がおこりあるいは電荷を蓄積す
る。これにより“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に
おいて誘電体膜１４が下部電極１３の第２の層１３ｂの
表面に形成されているので、誘電体膜１４は高い結晶性
を有しており、キャパシタ１０は優れた特性を示す。よ
って、メモリも高い性能を有している。

【００４７】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，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
の第１の層１３ａ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３または図４に示したメモリが形
成される。

【００４８】このようにこのメモリによれば、本実施の
形態に係る下部電極１３およびキャパシタ１０を備える
ようにしたので、本実施の形態に係る下部電極１３およ
びキャパシタ１０と同様の効果を有すると共に、キャパ
シタ１０の第１の層１３ａをトランジスタ２０のソース
領域２１とをプラグ層３３を介して接続するようにした
ので、プラグ層３３と下部電極１３との間における構成
元素の拡散も防止でき、良好な電気的接続を確保するこ
とができる。

【００４９】また、このメモリの製造方法によれば、本
実施の形態に係る下部電極１３の製造方法およびキャパ
シタ１０の製造方法を含んでいるので、それらと同様の
効果を有すると共に、プラグ層３３の上に第１の層１３
ａを接続させてキャパシタ１０を形成するようにしたの
で、製造工程中の加熱により下部電極１３とプラグ層３
３との間において構成元素の拡散が生ずることも防止で
き、このメモリを実現することができる。

【００５０】

【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。

【００５１】（第１の実施例）本実施例では図１を参照
して説明する。まず、シリコンよりなる基板１１を用意
し、その上に膜厚３０ｎｍのＴｉ（チタン）よりなる接
合層１２をスパッタリング法により形成した。続いて、
この接合層１２上に酸素ガスを用いた反応性スパッタリ
ング法により、酸素を原子％で１５％含む酸化白金より
なる第１の層１３ａを１００ｎｍの膜厚で形成した。次
いで、その上に、スパッタリング法により白金よりなる
第２の層１３ｂを２０ｎｍの膜厚で形成した。

【００５２】続いて、第２の層１３ｂの上に、ビスマス
とストロンチウムとタンタルと酸素とからなり化学量論
組成よりもビスマスを過剰に含む層状結晶構造酸化物に
より膜厚が１００ｎｍの誘電体膜１４を形成した。この
誘電体膜１４の形成にはＭＯＣＶＤ法を用いた。

【００５３】図５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、液状の有機金属前駆体（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前駆体を酸素ガス
（Ｏ₂ ）と混合するガス混合部５０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６０とを備えている。

【００５４】液体原料供給装置４０は、形成する薄膜の
原料である複数の有機金属前駆体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、各有機金属前駆体を所定の比率で
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。

【００５５】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（Ａｒ）ガス）と共に供給さ
れた有機金属前駆体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。

【００５６】なお、ビスマスの原料としてはトリフェニ
ルビスマス（Ｂｉ（Ｃ₆ Ｈ₅ ）₃ ）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（Ｓｒ（Ｃ₁₁Ｈ
₁₉Ｏ₂ ）₂ ）にテトラグリム（ＣＨ₃ ＯＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ
ＣＨ₃ ）が付加した化合物を、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（Ｔａ（Ｏ−
ｉＣ₃ Ｈ₇ ）₄ （Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂ ））をそれぞれ用いた。

【００５７】ここでは、このようなＭＯＣＶＤ装置およ
び原料を用い、まず、各開閉弁４２を適宜開閉して各有
機金属前駆体を液体混合バルブ４３において所定の比率
で混合し、それを気化室４５で気化させ、キャリアガス
を含めたガス流量を１０００ＳＣＣＭとしてガス混合部
５０に供給した。次いで、ガス混合部５０においてこの
原料ガスを１０００ＳＣＣＭの酸素ガスと混合し、反応
室６０に供給して、第２の層１３ｂの表面にビスマスと
ストロンチウムとタンタルと酸素とからなるアモルファ
ス層を形成した。その際、基板１１を４００℃以上６５
０℃以下の範囲内において加熱した。そののち、酸素雰
囲気中において７５０℃で６０分間加熱してアモルファ
ス層の結晶化を行い、誘電体膜１４を形成した。

【００５８】このようにして誘電体膜１４を形成したの
ち、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、酸素を原子％で１５％含む酸化白金よりなる
上部電極１５を１００ｎｍの膜厚で形成した。上部電極
１５を形成したのち、酸素雰囲気中において７５０℃で
３０分間加熱して誘電体膜１４の結晶性を向上させた。
そののち、上部電極１５，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。

【００５９】なお、このキャパシタ１０の上に酸化ケイ
素（ＳｉＯ₂ ）よりなる絶縁膜を３００ｎｍ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３０
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２５０
ｋＶ／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１８．０μＣ／ｃ
ｍ² であり、リーク電流は１×１０^-8Ａ／ｃｍ² であっ
た。ちなみに、第２の層１３ｂを形成しない従来のキャ
パシタでは、誘電体膜１４の膜厚を１００ｎｍ程度とす
ると結晶性が悪いためにリーク電流が大きく、ヒステリ
シスを測定することができなかった。すなわち、本実施
例によれば、誘電体膜１４の膜厚を薄くしても十分な特
性が得られ、誘電体膜１４は優れた結晶性を有している
ことが分かった。

【００６０】（第２の実施例）本実施例においても図１
を参照して説明する。まず、シリコンよりなる基板１１
を用意し、その上に、珪化チタン（ＴｉＳｉ）の膜，窒
化チタンの膜および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、
酸素を原子％で２０％含む酸化イリジウムよりなる第１
の層１３ａを１００ｎｍの膜厚で形成した。続いて、そ
の上に、スパッタリング法により白金よりなる第２の層
１３ｂを２０ｎｍの膜厚で形成した。

【００６１】第２の層１３ｂを形成したのち、その上
に、第１の実施例と同様の層状結晶構造酸化物よりなる
誘電体膜１４を１００ｎｍの膜厚で形成した。ここで
は、第１の実施例と同様にしてＭＯＣＶＤ法によりアモ
ルファス層を形成したのち、酸素雰囲気中において７５
０℃で３０秒間加熱してＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal
ing)処理を施し、更に酸素雰囲気中において７５０℃で
３０分間加熱してアモルファス層を結晶化させた。

【００６２】このようにして誘電体膜１４を形成したの
ち、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、酸素を原子％で２０％含む酸化イリジウムよ
りなる上部電極１５を１００ｎｍの膜厚で形成した。上
部電極１５を形成したのち、酸素雰囲気中において７５
０℃で３０分間加熱して誘電体膜１４の結晶性を向上さ
せた。そののち、上部電極１５，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。

【００６３】なお、このキャパシタ１０の上に酸化タン
タルよりなる絶縁膜を５０ｎｍの膜厚で形成したのち、
この絶縁膜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３０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１
０の強誘電特性（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）を測定した。その
結果、誘電分極値２Ｐｒは１８．０μＣ／ｃｍ² 、リー
ク電流は１×１０^-8Ａ／ｃｍ² と第１の実施例と同様の
結果が得られた。すなわち、本実施例によっても十分な
特性が得られ、誘電体膜１４は優れた結晶性を有してい
ることが分かった。

【００６４】（第３の実施例）本実施例では図２を参照
して説明する。まず、シリコンよりなる基板１１を用意
し、その上に、珪化チタンの膜および窒化チタンの膜を
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、酸素を原子％で３０％含む酸化イ
リジウムよりなる第１の層１３ａを１００ｎｍの膜厚で
形成した。続いて、これら第１の層１３ａおよび接合層
１２をイオンミリングによりそれぞれエッチングし、突
形状に加工した。そののち、その表面に、スパッタリン
グ法によりイリジウムと白金との合金よりなる第２の層
１３ｂを１０ｎｍの膜厚で形成した。

【００６５】第２の層１３ｂを形成したのち、その上
に、第１の実施例と同様の層状結晶構造酸化物よりなる
誘電体膜１４を１００ｎｍの膜厚で形成した。ここで
は、第１の実施例と同様にしてＭＯＣＶＤ法によりアモ
ルファス層を形成したのち、酸素雰囲気中において７５
０℃で３０秒間加熱してＲＴＡ処理を施し、更に酸素雰
囲気中において７５０℃で１時間加熱してアモルファス
層を結晶化させた。

【００６６】このようにして誘電体膜１４を形成したの
ち、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、白金を原子％で４０％含み、イリジウムを原
子％で４０％含み、酸素を原子％で２０％含む酸化物よ
りなる上部電極１５を１００ｎｍの膜厚で形成した。上
部電極１５を形成したのち、酸素雰囲気中において７５
０℃で３０分間加熱して誘電体膜１４の結晶性を向上さ
せた。そののち、上部電極１５および誘電体膜１４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。

【００６７】なお、このキャパシタ１０の上に二酸化ケ
イ素（ＳｉＯ₂ ）よりなる絶縁膜を３００ｎｍの膜厚で
形成したのち、この絶縁膜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１８．０μＣ／
ｃｍ² 、リーク電流は１×１０^-8Ａ／ｃｍ² と第１の実
施例と同様の結果が得られた。すなわち、本実施例によ
っても十分な特性が得られ、誘電体膜１４は優れた結晶
性を有していることが分かった。

【００６８】（第４の実施例）本実施例では図１を参照
して説明する。まず、シリコンよりなる基板１１を用意
し、その上に、珪化チタンの膜，窒化チタンの膜および
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、酸素を原子％で２０
％含む酸化イリジウムよりなる第１の層１３ａを１００
ｎｍの膜厚で形成した。続いて、その上に、スパッタリ
ング法によりイリジウムよりなる第２の層１３ｂを１０
ｎｍの膜厚で形成した。

【００６９】第２の層１３ｂを形成したのち、その上
に、鉛と亜鉛とチタンと酸素とからなり化学量論組成よ
りも鉛を過剰に含む酸化物により膜厚が８０ｎｍの誘電
体膜１４を形成した。この誘電体膜１４の形成は第１の
実施例と同様にしてＭＯＣＶＤ法により行った。なお、
鉛の原料としてはジ−２，２，６，６−テトラメチル−
３，５−ヘプタンジオン鉛（Ｐｂ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂ ）₂ ）
を、亜鉛の原料としてはジ−２，２，６，６−テトラメ
チル−３，５−ヘプタンジオン亜鉛（Ｚｎ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ
₂ ）₂ ）を、チタンの原料としてはジ−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（Ｏ−ｉＣ₃ Ｈ₇ ）₂ （Ｃ₁₁Ｈ₁₉
Ｏ₂ ）₂ ）をそれぞれ用いた。これによりアモルファス
層を形成したのち、酸素雰囲気中において６５０℃で１
０分間加熱してアモルファス層を結晶化させた。

【００７０】このようにして誘電体膜１４を形成したの
ち、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、酸素を原子％で２０％含む酸化イリジウムよ
りなる上部電極１５を１００ｎｍの膜厚で形成した。上
部電極１５を形成したのち、酸素雰囲気中において６５
０℃で１０分間加熱して誘電体膜１４の結晶性を向上さ
せた。そののち、上部電極１５，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。

【００７１】なお、このキャパシタ１０の上に酸化チタ
ン（ＴｉＯ₂ ）よりなる絶縁膜を１０ｎｍの膜厚、その
上に二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）よりなる絶縁膜を３００
ｎｍの膜厚でそれぞれ形成したのち、この絶縁膜にコン
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５００℃で３０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２５０ｋＶ／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２
Ｐｒは１８．０μＣ／ｃｍ² 、リーク電流は１×１０^-7
Ａ／ｃｍ² と良好な結果が得られた。すなわち、本実施
例によっても十分な特性が得られ、誘電体膜１４は優れ
た結晶性を有していることが分かった。

【００７２】（第５の実施例）本実施例においても図１
を参照して説明する。まず、シリコンよりなる基板１１
を用意し、その上に、珪化チタンの膜および窒化チタン
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、酸素を原子％で２０％含む
酸化イリジウムよりなる第１の層１３ａを５０ｎｍの膜
厚で形成した。続いて、その上に、スパッタリング法に
よりルテニウムよりなる第２の層１３ｂを５ｎｍの膜厚
で形成した。

【００７３】第２の層１３ｂを形成したのち、その上
に、バリウムとストロンチウムとチタンと酸素とからな
る酸化物により膜厚が８０ｎｍの誘電体膜１４を形成し
た。この誘電体膜１４の形成は第１の実施例と同様にし
てＭＯＣＶＤ法により行った。なお、バリウムの原料と
してはジ−２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘ
プタンジオンバリウム（Ｂａ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂ ）₂ ）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
（Ｓｒ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂ ）₂ ）を、チタンの原料としては
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（Ｏ−ｉＣ₃
Ｈ₇ ）₂ （Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂ ）₂ ）をそれぞれ用いた。ま
た、基板１１の加熱温度は４００℃以上７００℃以下の
範囲内とした。これによりアモルファス層を形成したの
ち、酸素雰囲気中において６５０℃で３０分間加熱して
アモルファス層を結晶化させた。

【００７４】このようにして誘電体膜１４を形成したの
ち、その上に、スパッタリング法により、ルテニウムよ
りなる上部電極１５を１００ｎｍの膜厚で形成した。上
部電極１５を形成したのち、窒素雰囲気中において６０
０℃で３０分間加熱した。そののち、上部電極１５，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。

【００７５】このキャパシタ１０の上に二酸化ケイ素
（ＳｉＯ₂ ）よりなる絶縁膜を３００ｎｍの膜厚で形成
したのち、この絶縁膜にコンタクトホールをエッチング
により形成し、窒素雰囲気中において６００℃で３０分
間加熱したのち、引き出し電極を形成して、キャパシタ
１０の特性（電流−電圧特性と２５０ｋＶ／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、
良好な電流−電圧特性が得られ、リーク電流も２×１０
^-8Ａ／ｃｍ² と良好な結果が得られた。すなわち、本実
施例によっても十分な特性が得られ、誘電体膜１４は優
れた結晶性を有していることが分かった。

【００７６】（第６の実施例）本実施例では図２を参照
して説明する。まず、シリコンよりなる基板１１を用意
し、その上に、珪化チタンの膜および窒化チタンの膜を
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
なる第１の層１３ａを２００ｎｍの膜厚で形成した。続
いて、これら第１の層１３ａおよび接合層１２をイオン
ミリングによりそれぞれエッチングし、突形状に加工し
た。そののち、窒素雰囲気中において７００℃で３０分
間加熱し、第１の層１３ａの表面を１０ｎｍの厚さでイ
リジウムよりなる第２の層１３ｂとした。

【００７７】第２の層１３ｂを形成したのち、その上
に、ビスマスとストロンチウムとタンタルとニオブと酸
素とからなり化学量論組成よりもビスマスを過剰に含む
層状結晶構造酸化物により膜厚が１００ｎｍの誘電体膜
１４を形成した。この誘電体膜１４の形成は第１の実施
例と同様にしてＭＯＣＶＤ法により行った。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
（Ｎｂ（Ｏ−ｉＣ₃ Ｈ₇ ）₄ （Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ₂ ））を用い
た。これによりアモルファス層を形成したのち、酸素雰
囲気中において７５０℃で３０秒間加熱してＲＴＡ処理
を施し、更に酸素雰囲気中において７５０℃で１時間加
熱してアモルファス層を結晶化させた。

【００７８】このようにして誘電体膜１４を形成したの
ち、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、白金を原子％で４０％含み、イリジウムを原
子％で４０％含み、酸素を原子％で２０％含む酸化物よ
りなる上部電極１５を１００ｎｍの膜厚で形成した。上
部電極１５を形成したのち、酸素雰囲気中において７０
０℃で３０分間加熱して誘電体膜１４の結晶性を向上さ
せた。そののち、上部電極１５および誘電体膜１４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。

【００７９】なお、このキャパシタ１０の上に酸化タン
タルよりなる絶縁膜を５０ｎｍの膜厚で形成したのち、
この絶縁膜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３０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１
０の強誘電特性（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）を測定した。その
結果、誘電分極値２Ｐｒは２０．０μＣ／ｃｍ² 、リー
ク電流は３×１０^-8Ａ／ｃｍ² と良好な結果が得られ
た。すなわち、本実施例によっても十分な特性が得ら
れ、誘電体膜１４は優れた結晶性を有していることが分
かった。

【００８０】（第７の実施例）本実施例においても図２
を参照して説明する。まず、シリコンよりなる基板１１
を用意し、その上に、珪化チタンの膜および窒化チタン
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（Ｉｒ
Ｏ₂ ）よりなる第１の層１３ａを１００ｎｍの膜厚で形
成した。続いて、これら第１の層１３ａおよび接合層１
２をイオンミリングによりそれぞれエッチングし、突形
状に加工した。そののち、その表面に、酸素ガスを用い
た反応性スパッタリング法により、酸素を原子％で５％
含む酸化白金よりなる第２の層１３ｂを２０ｎｍの膜厚
で形成した。

【００８１】第２の層１３ｂを形成したのち、その上
に、第６の実施例と同様の層状結晶構造酸化物よりなる
誘電体膜１４を１００ｎｍの膜厚で形成した。ここで
は、第１の実施例と同様にしてＭＯＣＶＤ法によりアモ
ルファス層を形成したのち、酸素雰囲気中において７０
０℃で３０秒間加熱してＲＴＡ処理を施し、更に酸素雰
囲気中において７００℃で１時間加熱してアモルファス
層を結晶化させた。

【００８２】このようにして誘電体膜１４を形成したの
ち、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、酸素を原子％で５％含む酸化白金よりなる上
部電極１５を１００ｎｍの膜厚で形成した。上部電極１
５を形成したのち、酸素雰囲気中において７００℃で３
０分間加熱して誘電体膜１４の結晶性を向上させた。そ
ののち、上部電極１５および誘電体膜１４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。

【００８３】なお、このキャパシタ１０の上に二酸化ケ
イ素よりなる絶縁膜を１００ｎｍの膜厚で形成したの
ち、この絶縁膜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３０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２５０ｋＶ／ｃ
ｍ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２０．０μＣ／ｃｍ² 、リ
ーク電流は３×１０^-8Ａ／ｃｍ² と良好な結果が得られ
た。すなわち、本実施例によっても十分な特性が得ら
れ、誘電体膜１４は優れた結晶性を有していることが分
かった。

【００８４】（第８の実施例）本実施例においても図２
を参照して説明する。まず、シリコンよりなる基板１１
を用意し、その上に、珪化チタンの膜および窒化チタン
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、酸化ルテニウム（Ｒｕ
Ｏ₂ ）よりなる第１の層１３ａを１００ｎｍの膜厚で形
成した。続いて、これら第１の層１３ａおよび接合層１
２をイオンミリングによりそれぞれエッチングし、突形
状に加工した。そののち、その表面に、酸素ガスを用い
た反応性スパッタリング法により、酸素を原子％で５％
含む酸化白金よりなる第２の層１３ｂを２０ｎｍの膜厚
で形成した。

【００８５】第２の層１３ｂを形成したのち、その上
に、第６の実施例と同様の層状結晶構造酸化物よりなる
誘電体膜１４を１００ｎｍの膜厚で形成した。ここで
は、第１の実施例と同様にしてＭＯＣＶＤ法によりアモ
ルファス層を形成したのち、酸素雰囲気中において７０
０℃で３０秒間加熱してＲＴＡ処理を施し、更に酸素雰
囲気中において７００℃で１時間加熱してアモルファス
層を結晶化させた。

【００８６】このようにして誘電体膜１４を形成したの
ち、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、酸素を原子％で５％含む酸化白金よりなる上
部電極１５を１００ｎｍの膜厚で形成した。上部電極１
５を形成したのち、酸素雰囲気中において６００℃で３
０分間加熱して誘電体膜１４の結晶性を向上させた。そ
ののち、上部電極１５および誘電体膜１４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。

【００８７】なお、このキャパシタ１０の上に二酸化ケ
イ素よりなる絶縁膜を１００ｎｍの膜厚で形成したの
ち、この絶縁膜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３０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２５０ｋＶ／ｃ
ｍ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２０．０μＣ／ｃｍ² 、リ
ーク電流は３×１０^-8Ａ／ｃｍ² と良好な結果が得られ
た。すなわち、本実施例によっても十分な特性が得ら
れ、誘電体膜１４は優れた結晶性を有していることが分
かった。

【００８８】なお、以上の各実施例では、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。す
なわち、第１の層１３ａ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種と酸素とによ
り構成しかつ酸素の含有量が原子％で１０％以上となる
ようにすると共に、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１種と酸素とにより構成しかつ酸素の含有
量が原子％で１０％よりも少なくなるようにし、第２の
層１３ｂの膜厚を３ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすれば、
誘電体膜１４の結晶性を高めることができ、誘電体膜１
４の厚さを薄くしても良好な特性を得ることができる。

【００８９】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、上記実施の形態および各実施例において
は、下部電極１３が第１の層１３ａと第２の層１３ｂと
を備える場合についてのみ説明したが、下部電極１３に
代えて上部電極１５が第１の層と第２の層とを備えるよ
うにしてもよく、下部電極１３に加えて上部電極１５も
第１の層と第２の層とを備えるようにしてもよい。

【００９０】また、上記実施の形態および各実施例にお
いては、被電極接続部が誘電体膜１４である場合につい
てのみ説明したが、本発明の電極は、種々の被電極接続
部に対して接続される場合に適用することができる。特
に、電極の表面に結晶を成長させて被電極接続部を形成
する場合において有効である。

【００９１】更に、上記実施の形態においては、基板１
１に対して垂直方向にキャパシタ１０とトランジスタ２
０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。

【００９２】加えて、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（Larg
e Scale Integrated Circuit）メモリについても同様に
適用することができる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電極に
よれば、被電極接続部との間における拡散の程度が異な
る第１の層と第２の層とを備えるようにしたので、電極
と被電極接続部との間において構成元素の拡散による劣
化層の生成を防止できると共に、その界面において構成
元素が拡散することにより例えば被電極接続部における
結晶の成長を補助することができるという効果を奏す
る。

【００９４】また、本発明に係るキャパシタまたはメモ
リによれば、少なくとも一方の電極が、誘電体膜との間
における拡散の程度の異なる第１の層と第２の層とを備
えるようにしたので、電極と誘電体膜との間において構
成元素の拡散による劣化層の生成を防止できると共に、
その界面において構成元素が拡散することにより誘電体
膜における結晶の成長を補助し、誘電体膜の結晶性を向
上させることができる。よって、誘電体膜の厚さを薄く
しても優れた特性を得ることができるという効果を奏す
る。

【００９５】更に、本発明に係る電極の製造方法によれ
ば、被電極接続部との間における拡散の程度が異なる第
１の層と第２の層とをそれぞれ形成するようにしたの
で、本発明の電極を容易に製造することができ、本発明
の電極を容易に実現することができるという効果を奏す
る。

【００９６】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、誘電体膜との間にお
ける拡散の程度が異なる第１の層と第２の層とを備えた
電極を形成し、その電極に接続させて誘電体膜を形成す
るようにしたので、加熱により電極と誘電体膜との間に
劣化層が生成されることを防止しつつ、それらの界面に
おいて構成元素を若干拡散させることにより結晶の成長
を助けることができ、誘電体膜の結晶性を向上させるこ
とができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】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。

【図３】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。

【図４】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。

【図５】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。

【符号の説明】

１１…基板、１２…接合層、１３…下部電極、１３ａ…
第１の層、１３ｂ…第２の層、１４…誘電体膜、１５…
上部電極、２０…トランジスタ、２１…ソース領域、２
２…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、３
１…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、４０
…液体原料供給装置、４１…容器、４２…開閉弁、４３
…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 (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)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被電極接続部に対して接続される電極で
   あって、 被電極接続部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
   電極。
2. 【請求項２】 前記第１の層は、被電極接続部との間に
   おいて構成元素の拡散する程度が前記第２の層よりも小
   さく、前記第２の層を介して被電極接続部と接続された
   ことを特徴とする請求項１記載の電極。
3. 【請求項３】 前記第１の層はイリジウム（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（Ｏ）とよりなりかつ酸素を原
   子％で１０％以上含むと共に、前記第２の層はイリジウ
   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種よりなることを特徴とする請求項１記載の電極。
4. 【請求項４】 前記第１の層はイリジウム，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
   よりなりかつ酸素を原子％で１０％以上含むと共に、前
   記第２の層はイリジウム，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種と酸素とよりなりかつ酸素
   を原子％で１０％よりも少なく含むことを特徴とする請
   求項１記載の電極。
5. 【請求項５】 前記第２の層は、厚さが３ｎｍ以上１０
   ０ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１記
   載の電極。
6. 【請求項６】 前記第２の層は、厚さが５ｎｍ以上５０
   ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１記載
   の電極。
7. 【請求項７】 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、 前記一対の電極のうちの少なくとも一方は、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キャパシタ。
8. 【請求項８】 前記第１の層は、誘電体膜との間におい
   て構成元素の拡散する程度が前記第２の層よりも小さ
   く、前記第２の層を介して誘電体膜と接続されたことを
   特徴とする請求項７記載のキャパシタ。
9. 【請求項９】 前記第１の層はイリジウム，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
   よりなりかつ酸素を原子％で１０％以上含むと共に、前
   記第２の層はイリジウム，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種よりなることを特徴とする
   請求項７記載のキャパシタ。
10. 【請求項１０】 前記第１の層はイリジウム，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
    とよりなりかつ酸素を原子％で１０％以上含むと共に、
    前記第２の層はイリジウム，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種と酸素とよりなりかつ酸
    素を原子％で１０％よりも少なく含むことを特徴とする
    請求項７記載のキャパシタ。
11. 【請求項１１】 前記第２の層は、厚さが３ｎｍ以上１
    ００ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項７
    記載のキャパシタ。
12. 【請求項１２】 前記第２の層は、厚さが５ｎｍ以上５
    ０ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項７記
    載のキャパシタ。
13. 【請求項１３】 前記誘電体膜は、ビスマス（Ｂｉ）
    と、第１の元素としてのカルシウム（Ｃａ），バリウム
    （Ｂａ），ストロンチウム（Ｓｒ），鉛（Ｐｂ）および
    ビスマスからなる群のうちの少なくとも１種と、第２の
    元素としての鉄（Ｆｅ），チタン（Ｔｉ），ニオブ（Ｎ
    ｂ），タンタル（Ｔａ）およびタングステン（Ｗ）から
    なる群のうちの少なくとも１種と、酸素とからなる層状
    結晶構造酸化物を含むことを特徴とする請求項７記載の
    キャパシタ。
14. 【請求項１４】 前記誘電体膜は、ビスマスと、第１の
    元素としてのストロンチウム，カルシウムおよびバリウ
    ムからなる群のうちの少なくとも１種と、第２の元素と
    してのチタン，タンタルおよびニオブからなる群のうち
    少なくとも１種と、酸素とからなる層状結晶構造酸化物
    を含むと共に、この層状結晶構造酸化物は組成式がＢｉ
    _x （Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_y （Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ）₂ Ｏ₉
    ±_d （但し、１．７０≦ｘ≦２．５０，０．６０≦ｙ≦
    １．２０，０≦ｄ≦１．００）であることを特徴とする
    請求項７記載のキャパシタ。
15. 【請求項１５】 前記誘電体膜は、鉛と、ジルコニウム
    （Ｚｒ）およびチタンのうちの少なくとも１種と、酸素
    とからなる酸化物を含むことを特徴とする請求項７記載
    のキャパシタ。
16. 【請求項１６】 前記誘電体膜は、バリウムおよびスト
    ロンチウムのうちの少なくとも１種と、チタンと、酸素
    とからなる酸化物を含むことを特徴とする請求項７記載
    のキャパシタ。
17. 【請求項１７】 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、一対の電極のうちの少なくとも一方
    に、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
    メモリ。
18. 【請求項１８】 前記第１の層は、誘電体膜との間にお
    いて構成元素の拡散する程度が前記第２の層よりも小さ
    く、前記第２の層を介して誘電体膜と接続されたことを
    特徴とする請求項１７記載のメモリ。
19. 【請求項１９】 前記第１の層はイリジウム，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
    とよりなりかつ酸素を原子％で１０％以上含むと共に、
    前記第２の層はイリジウム，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種よりなることを特徴とす
    る請求項１７記載のメモリ。
20. 【請求項２０】 前記第１の層はイリジウム，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
    とよりなりかつ酸素を原子％で１０％以上含むと共に、
    前記第２の層はイリジウム，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種と酸素とよりなりかつ酸
    素を原子％で１０％よりも少なく含むことを特徴とする
    請求項１７記載のメモリ。
21. 【請求項２１】 前記第２の層は、厚さが３ｎｍ以上１
    ００ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項２
    ０記載のメモリ。
22. 【請求項２２】 前記第２の層は、厚さが５ｎｍ以上５
    ０ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項２０
    記載のメモリ。
23. 【請求項２３】 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
    １７記載のメモリ。
24. 【請求項２４】 前記プラグ層は、シリコン（Ｓｉ）あ
    るいはタングステン（Ｗ）よりなることを特徴とする請
    求項２２記載のメモリ。
25. 【請求項２５】 被電極接続部に対して接続される電極
    の製造方法であって、 被電極接続部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の層とをそれぞれ形成する工程を
    含むことを特徴とする電極の製造方法。
26. 【請求項２６】 第１の層および第２の層をスパッタリ
    ング法によりそれぞれ形成することを特徴とする請求項
    ２４記載の電極の製造方法。
27. 【請求項２７】 第１の層を形成する工程と、 第１の層を還元雰囲気中において加熱することにより、
    第１の層の表面に第２の層を形成する工程とを含むこと
    を特徴とする請求項２５記載の電極の製造方法。
28. 【請求項２８】 前記第１の層の形成工程では、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種と酸素とよりなる第１の層を形成すると共に、
    前記第２の層の形成工程では、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種よりなる
    第２の層あるいは第１の層よりも酸素の含有量が少ない
    第２の層を形成することを特徴とする請求項２７記載の
    電極の製造方法。
29. 【請求項２９】 前記第２の層の形成工程では、第１の
    層を窒素雰囲気中において３００℃以上８００℃以下の
    範囲内において加熱することを特徴とする請求項２７記
    載の電極の製造方法。
30. 【請求項３０】 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、 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の層とを備えた電極を形成する工程
    と、 第１の層と第２の層を備えた電極に接続させて誘電体膜
    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。
31. 【請求項３１】 前記誘電体膜の形成工程では、化学的
    気相成長法により誘電体膜を形成することを特徴とする
    請求項３０記載のキャパシタの製造方法。
32. 【請求項３２】 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、 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の層とを備えたキャパシタの電極を形
    成する工程と、 第１の層と第２の層とを備えた電極に接続させてキャパ
    シタの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。
33. 【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。