(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の誘電性酸化物層を備える下部電極と，
前記下部電極上に形成されたチタン酸ジルコン酸鉛を材料とする強誘電体層と，
前記強誘電体層上に形成された第２の導電性酸化物層を備える上部電極と，
を有する強誘電体キャパシタにおいて，
前記第１の導電性酸化物層と前記強誘電体層との間に，Ｔｉ層と，該Ｔｉ層上に形成されたＰｔ層とを備え，
前記Ｔｉ層から前記Ｐｔ層の表面に拡散されたＴｉと前記強誘電体層の一部とが反応して生成されるチタン酸鉛層が，前記Ｐｔ層と前記強誘電体層との界面に形成されることを特徴とする，強誘電体キャパシタ。
【請求項２】
前記チタン酸鉛層は，
一方の面において前記強誘電体層と接し，他方の面において前記Ｐｔ層に接することを特徴とする，請求項１に記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項３】
前記上部電極と前記下部電極との間に，Ａｕ層を備えることを特徴とする，請求項１または２に記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項４】
前記上部電極と前記下部電極との間に，Ａｇ層を備えることを特徴とする，請求項１または２に記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項５】
前記第１の導電性酸化物層及び前記第２の導電性酸化物層の少なくとも一方は，イリジウム酸化物層であることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の強誘電体キャパシタ。
【請求項６】
第１の誘電性酸化物層を備える下部電極と，チタン酸ジルコン酸鉛を材料とする強誘電体層と，第２の導電性酸化物層を備える上部電極とを有し，前記第１の導電性酸化物層と前記強誘電体層との間に，Ｔｉ層と，該Ｔｉ層上に形成されたＰｔ層とを備える強誘電体キャパシタの製造方法において，
基板上に前記下部電極を形成する工程と，
前記下部電極上に前記Ｔｉ層と前記Ｐｔ層とを形成する工程と，
熱処理により，前記Ｔｉ層から前記Ｐｔ層の表面までＴｉを拡散させた後，前記Ｐｔ層上に前記強誘電体層を形成する工程と，
前記強誘電体層上に，前記上部電極を形成する工程と，
を有することを特徴とする，強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項７】
前記強誘電体層上に保護層を形成する工程と，
前記保護層が形成された前記強誘電体層に瞬時熱アニールを行う工程と，
前記保護層上に，前記上部電極層を形成する工程と，
を有することを特徴とする，請求項６に記載の強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項８】
前記保護層は，Ａｕ層であることを特徴とする，請求項７に記載の強誘電体キャパシタの製造方法。
【請求項９】
前記保護層は，Ａｇ層であることを特徴とする，請求項７に記載の強誘電体キャパシタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，強誘電体キャパシタおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
強誘電体キャパシタを構成する強誘電体物質としては，チタン酸ジルコン酸鉛：Ｐｂ（Ｚｒ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３（以下，「ＰＺＴ」という。），Ｂｉ層状化合物：ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（以下，「ＳＢＴ」という。）などの酸化物結晶が多く用いられている。このため，強誘電体物質によって形成された強誘電体層に接する電極には，耐酸化性に優れた金属または導電性酸化物が用いられていた。
【０００３】
従来，耐酸化性に優れた金属で形成された金属電極を備えた強誘電体キャパシタの場合，例えば，上部電極はＰｔによって形成され，下部電極はＰｔ層およびＴｉ層の積層（以下，「Ｐｔ／Ｔｉ積層」という。）によって形成されていた。ここで，Ｔｉ層は，下部電極の下地となる層がＳｉＯ２層である場合に，Ｐｔ層とＳｉＯ２層との密着性を向上させるために用いられている。
【０００４】
一方，ＩｒＯ２やＲｕＯ２などの導電性酸化物を上下電極に用いた場合，Ｐｔ電極に比べて拡散に対するバリア効果が向上する。また，これらの導電性酸化物は，水素に対する触媒作用も示さないため，強誘電体キャパシタの疲労特性の向上や耐水素性が向上することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，一般に，ＩｒＯ２やＲｕＯ２などの導電性酸化物は，Ｐｔに比べて結晶配向性が劣るため，導電性酸化物の上に形成された強誘電体膜の結晶性は，Ｐｔ層の上に形成された場合に比べて劣ることになる。この結果，導電性酸化物電極を有する強誘電体キャパシタは，Ｐｔ電極を有する強誘電体キャパシタに比べて，強誘電特性が劣っていた。また，導電性酸化物電極の抵抗率がＰｔ電極の抵抗率に対して１桁程度大きいことも，電気的特性の点から問題とされていた。
【０００６】
本発明は，上記のような問題点に鑑みてなされたものであり，その目的は，優れたヒステリシス特性，残留分極飽和特性，疲労特性，および耐還元性を有する強誘電体キャパシタおよびそ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】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，強誘電体層，一の電極，および他の電極を有する強誘電体キャパシタが提供される。そして，この強誘電体キャパシタにおける強誘電体層は，チタン酸ジルコン酸鉛から構成され，一の電極は，Ｐｔ層とＴｉ層とが積層されたＰｔ／Ｔｉ積層を含むことを特徴としている。かかる構成において，Ｐｔ／Ｔｉ積層が形成された後に熱処理を施すことによって，Ｐｔ層の表面にＴｉ層からのＴｉが熱拡散される。その後，Ｐｔ／Ｔｉ積層に対して，強誘電体層を積層させることによって，強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛における余剰ＰｂとＰｔ層表面のＴｉとが反応し，チタン酸鉛が形成されることになる。このチタン酸鉛は，＜１１１＞軸に配向しており，結果的に強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛も＜１１１＞軸に強く配向させることが可能となる。また，Ｔｉ層からのＴｉの熱拡散によって，Ｐｔ層の格子定数が増加するため，Ｐｔ層の（１１１）面と，チタン酸ジルコン酸鉛から成る強誘電体層の（１１１）面の格子整合が良好となる。
【０００８】
また，上記課題を解決するために，本発明の第２の観点によれば，強誘電体層，一の電極，および他の電極を有する強誘電体キャパシタが提供される。そして，強誘電体層は，チタン酸ジルコン酸鉛から構成され，一の電極，および，他の電極の少なくとも一方は，強誘電体層に接するチタン酸鉛層を含むことを特徴としている。チタン酸鉛は，＜１１１＞軸に配向しており，チタン酸鉛から成るチタン酸鉛層は，強誘電体層に接しているため，強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛を＜１１１＞軸に強く配向させることが可能となる。特に，一の電極および他の電極の両方に，チタン酸鉛層を備えることによって，強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛をより均一に結晶化させることが可能となる。
【０００９】
そして，一の電極は，Ｐｔ層を含み，一の電極に含まれるチタン酸鉛層は，一の面において，強誘電体層に接し，他の面において，Ｐｔ層に接することが好ましい。Ｐｔは，自己配向性が強いため，チタン酸鉛層を構成するチタン酸鉛の＜１１１＞軸結晶配向性を向上させることが可能となる。さらに，チタン酸鉛層に接する強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛の＜１１１＞軸優先配向度を増加させることが可能となる。
【００１０】
一の電極，および，他の電極の少なくとも一方は，Ａｕ層，あるいは，Ａｇ層を含むことが好ましい。ＡｕおよびＡｇは，耐酸化性に優れ，また，水素に対する触媒効果を持たないため，強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛の組成を安定させることが可能となる。また，ＡｕおよびＡｇは，強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛の（１１１）面との結晶整合が良好であるため，例えば，Ａｕ層またはＡｇ層を強誘電体層に接するように形成すれば，強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛をより均一に結晶化させることが可能となる。
【００１１】
また，一の電極，および，他の電極の少なくとも一方は，イリジウム酸化物層を含むことが好ましい。かかる構成によれば，熱処理時および電界印加時における強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛の構成原子の拡散が防止され，また，耐還元性も向上することになる。
【００１２】
上記課題を解決するために，本発明の第３の観点によれば，強誘電体層，一の電極，および他の電極を有する強誘電体キャパシタの製造方法が提供される。そして，この製造方法は，一の電極を構成するＴｉ層を形成する工程と，Ｔｉ層に対して，一の電極を構成するＰｔ層を積層する工程と，熱処理を施す工程と，チタン酸ジルコン酸鉛から成る強誘電体層を形成する工程と，他の電極を形成する工程とを含むことを特徴としている。かかる製造方法によれば，Ｐｔ層とＴｉ層が積層されたところで，熱処理が施され，かかる熱処理によって，Ｐｔ層の表面にＴｉ層からのＴｉが熱拡散される。その後の工程において，Ｐｔ／Ｔｉ積層に対して，強誘電体層がさらに積層され，強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛における余剰ＰｂとＰｔ層表面のＴｉとが反応し，チタン酸鉛が形成されることになる。このチタン酸鉛は，＜１１１＞軸に配向しており，結果的に強誘電体層を構成するチタン酸ジルコン酸鉛を＜１１１＞軸に強く配向させることが可能となる。また，Ｔｉ層からのＴｉの熱拡散によって，Ｐｔ層の格子定数が増加するため，Ｐｔ層の（１１１）面と，チタン酸ジルコン酸鉛から成る強誘電体層の（１１１）面の格子整合が良好となる。
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明の第４の観点によれば，強誘電体層，一の電極，および他の電極を有する強誘電体キャパシタの製造方法が提供される。そして，この製造方法は，一の電極を形成する工程と，強誘電体層を形成する工程と，他の電極を構成する保護層を形成する工程と，瞬時熱アニールを行う工程とを含むことを特徴としている。かかる製造方法によれば，強誘電体層は，保護層が形成された後にアニール処理されることになる。そして，この保護層として，Ａｕ層あるいはＡｇ層を用いることが可能である。ＡｕおよびＡｇは，耐酸化性に優れているとともに水素に対する触媒効果を持たないため，アニール処理による強誘電体層の組成変化が防止されることになる。そして，瞬時熱アニールが用いられているため，熱拡散による強誘電体層の構成原子の組成ずれを最小限に抑えることが可能となる。また，例えば，強誘電体層がチタン酸ジルコン酸鉛によって構成された場合，ＡｕおよびＡｇは，かかるチタン酸ジルコン酸鉛の（１１１）面に対して結晶整合が良好であるため，チタン酸ジルコン酸鉛を均一に結晶化させることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる強誘電体キャパシタおよびその製造方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，以下の説明および添付された図面において，略同一の機能および構成を有する構成要素については，同一符号を付することによって重複説明を省略する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ１の構成およびその製造方法について，図１を用いて説明する。
【００１６】
まず，Ｓｉ基板１００上にＳｉＯ２層２００（約２００ｎｍ）を形成する。
【００１７】
次に，ＩｒＯ２層１０，Ｔｉ層２０，およびＰｔ層３０から成る下部電極を形成する。ＳｉＯ２層２００の上にＩｒＯ２層１０（約１５０〜２００ｎｍ）を反応性スパッタ法によって形成する。その上にＴｉ層２０（約１０〜２０ｎｍ）をスパッタ法で形成し，さらにその上にＰｔ層３０（約２００ｎｍ）をスパッタ法で形成する。
【００１８】
ここで，電気炉において，約３５０℃，約１５分間の熱処理を行う。この熱処理の目的は，Ｔｉ層２０からＰｔ層３０に対してＴｉを熱拡散させることと，Ｐｔの格子定数を増加させることにある。
【００１９】
熱処理後，強誘電体物質であるＰＺＴから成るＰＺＴ層３５をＰｔ層３０の上に形成し，結晶化アニールを行う。
【００２０】
最後に上部電極としてのＩｒＯ２層４０を形成する。
【００２１】
以上のように構成された第１の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ１において，下部電極の最上層にＰｔから構成されたＰｔ層３０を用いる最大の理由は，ＰＺＴ層３５を＜１１１＞軸に優先配向させるためである。Ｐｔは，＜１１１＞軸への自己配向性が強いため，Ｐｔ（１１１）面と格子整合の良いＰＺＴ結晶が成長し易くなると考えられる。ＰＺＴ（１１１）面は，このＰｔ（１１１）面に対応しているため，Ｐｔ層３０上に形成されるＰＺＴ層３５は，＜１１１＞軸に優先配向することになる。
【００２２】
以上のようなＰｔ層３０およびＴｉ層２０から成る下部電極と異なり，ＳｉＯ２層２００上に直接Ｐｔ層３０を積層させ，Ｐｔ層３０のみから成る下部電極を形成した場合，図２に示すＸ線回折の結果から明らかなように，ＰＺＴ層３５の＜１１１＞軸への優先配向は弱まる。なお，図２において，実線は，Ｐｔ／Ｔｉ積層の上に形成されたＰＺＴ層のＸ線回折パターンを示し，破線は，Ｐｔ層の上に形成されたＰＺＴ層のＸ線回折パターンを示している。
【００２３】
また，図３のヒステリシス特性，図４の残留分極飽和特性にも明確な差異が現れる。なお，図３，図４において，黒丸によるプロットは，Ｐｔ／Ｔｉ積層の上に形成されたＰＺＴ層の特性を示し，白三角によるプロットは，Ｐｔ層の上に形成されたＰＺＴ層の特性を示している。このように，ＰＺＴ層３５の＜１１１＞軸への優先配向度が高い程，ヒステリシス特性や残留分極飽和特性等の強誘電特性が向上する。
【００２４】
ＰＺＴ層３５に接触する面がＰｔ層３０であっても，Ｔｉ層２０の有無によって強誘電特性に差が生じる原因として，ＰＺＴの結晶成長メカニズムが関与していると考えられる。上述のように第１の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ１の製造工程において，Ｔｉ層２０およびＰｔ層３０を積層させたところで熱処理が行われている。この熱処理によって，Ｔｉ層２０を構成するＴｉがＰｔ層３０の表面，すなわち後にＰＺＴ層３５が形成される面にまで熱拡散する。Ｐｔ層３０の表面に拡散したＴｉは，ＰＺＴ層３５における余剰Ｐｂと反応して，比較的結晶化温度の低いチタン酸鉛ＰｂＴｉＯ３（以下，「ＰＴＯ」という。）が形成される。すなわち，Ｔｉ層２０は，ＰＺＴ層３５とＰｔ層３０との界面にＰＴＯを間接的に生成するために機能する。そして，＜１１１＞軸に配向したＰＴＯを核として，ＰＺＴ層３５の結晶化が進むと考えられる。
【００２５】
以上のように，第１の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ１によれば，Ｐｔ／Ｔｉ積層を含む下部電極に対して熱処理が施され，Ｐｔ層３０とＰＺＴ層３５との界面にＰＴＯが生成されることになり，結果的に，ＰＴＯからＰＺＴ層３５へのいわゆるヘテロエピタキシャル的な成長が実現する。
【００２６】
また，Ｔｉ層２０からのＴｉの熱拡散によってＰｔ層３０の格子定数が増大するため，Ｐｔ層３０の（１１１）面とＰＺＴ層３５の（１１１）面の格子整合がさらに良好となる。
【００２７】
さらに，第１の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ１に備えられたＩｒＯ２層１０およびＩｒＯ２層４０は，熱処理時および電界印加時におけるＰＺＴ層３５の構成原子の拡散を防止するとともに耐還元性を向上させる。
【００２８】
以上のように，第１の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ１は，従来の強誘電体キャパシタに対して，ヒステリシス特性，残留分極飽和特性，疲労特性，および耐還元性が向上することになる。さらに，電極の抵抗率は，従来のＩｒＯ２単層電極に比べ大幅に低下する。
【００２９】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ２について，図５を用いて説明する。
【００３０】
第２の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ２は，第１の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ１に対して，Ｐｔ層３０およびＴｉ層２０に代えて，ＰＴＯ層３３を備えた構成を有するものである。すなわち，この強誘電体キャパシタ２は，Ｓｉ基板１００に対して，ＳｉＯ２層２００，ＩｒＯ２層１０，ＰＴＯ層３３，ＰＺＴ層３５，およびＩｒＯ２層４０が順次積層されて成るものである。
【００３１】
第１の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ１は，Ｐｔ層３０の表面にＴｉ層２０のＴｉを熱拡散させ，かかるＴｉとＰＺＴ層３５の余剰Ｐｂとを反応させることで，いわば間接的にＰＴＯ結晶核を生成することを特徴としている。しかし，Ｐｔ層３０におけるＴｉの拡散は速く，所定の核生成密度となるように制御することは容易ではない。
【００３２】
これに対して，第２の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ２は，下部電極を構成するＩｒＯ２層１０上に，ＰＺＴ層３５の結晶核となるＰＴＯ層３３が薄く（数十Å程度）形成されている。このＰＴＯ層３３によって，核生成密度の制御が容易化され，結果的に非常に密で均一なＰＺＴ結晶を形成することが可能となる。
【００３３】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ３について，図６を用いて説明する。
【００３４】
第３の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ３は，第２の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ２に対して，ＰＴＯ層３３とＩｒＯ２層１０との間に，Ｐｔ層３０が追加された構成を有するものである。すなわち，この強誘電体キャパシタ３は，Ｓｉ基板１００に対して，ＳｉＯ２層２００，ＩｒＯ２層１０，Ｐｔ層３０，ＰＴＯ層３３，ＰＺＴ層３５，およびＩｒＯ２層４０が順次積層されて成るものである。
【００３５】
第２の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ２は，ＩｒＯ２層１０の上に直接ＰＴＯ層３３が形成されている。しかし，ＰＴＯ層３３の＜１１１＞軸結晶配向性は低いため，その上に形成されるＰＺＴ層３５も十分な＜１１１＞軸結晶配向性が得られない。この点，第３の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ３は，自己配向性の強いＰｔ層３０が，ＰＴＯ層３３とＩｒＯ２層１０の間に形成されているため，ＰＴＯ層３３の＜１１１＞軸結晶配向性が改善され，これに伴いＰＺＴ層３５の＜１１１＞軸優先配向度も増すことになる。したがって，第３の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ３によれば，高いヒステリシス特性，残留分極飽和特性，疲労特性，および耐還元性が得られる。
【００３６】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ４について，図７を用いて説明する。
【００３７】
第４の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ４は，第１の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ１に対して，上部電極を構成するＩｒＯ２層４０とＰＺＴ層３５との間に，Ａｕ層３８が追加された構成を有するものである。すなわち，この強誘電体キャパシタ４は，Ｓｉ基板１００に対して，ＳｉＯ２層２００，ＩｒＯ２層１０，Ｔｉ層２０，Ｐｔ層３０，ＰＺＴ層３５，Ａｕ層３８，およびＩｒＯ２層４０が順次積層されて成るものである。そして，ＰＺＴ層３５の結晶化アニールは，Ａｕ層３８が形成された後，酸素雰囲気中において，瞬時熱アニール（以下，「ＲＴＡ」という。）処理（７００℃，１分間）によって行われる。
【００３８】
従来，強誘電体の結晶化アニールは，強誘電体膜形成直後に行われていた。このため，強誘電体は，下部電極のみの影響を受けて結晶化し，結晶粒が大きく，また，深さ方向に組成の異なる結晶となりやすかった。この点，第４の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ４は，上部電極を構成するものとして，ＰＺＴ層３５の（１１１）面との結晶整合が良好で，耐酸化性に優れ，かつ水素に対する触媒効果を持たないＡｕ層３８が用いられている。そして，このＡｕ層３８が形成された後に結晶化アニールが実行される。したがって，上下電極双方からの影響を受けつつＰＺＴ層３５を構成する強誘電体が結晶化し，結晶粒の小さい密な強誘電体膜が形成されることになる。なお，Ａｕ層３８に代えて，Ａｇから成るＡｇ層を用いてもよい。
【００３９】
また，結晶化アニールとしてＲＴＡが用いられているため，構成原子の熱拡散による強誘電体膜の組成ずれが最小限に抑えられることになる。図８に示すように，電気炉アニールを用いた場合（図中破線）に対して，ＲＴＡを用いた場合（図中実線），上下電極の＜１１１＞軸配向性がより強く反映され，＜１１１＞軸に優先配向したＰＺＴ層３５が形成される。
【００４０】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ５について，図９を用いて説明する。
【００４１】
第５の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ５は，第２の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ２に対して，上部電極を構成するＩｒＯ２層４０とＰＺＴ層３５との間に，Ａｕ層３８が追加された構成を有するものである。すなわち，この強誘電体キャパシタ５は，Ｓｉ基板１００に対して，ＳｉＯ２層２００，ＩｒＯ２層１０，ＰＴＯ層３３，ＰＺＴ層３５，Ａｕ層３８，およびＩｒＯ２層４０が順次積層されて成るものである。そして，ＰＺＴ層３５の結晶化アニールは，Ａｕ層３８が形成された後，酸素雰囲気中において，ＲＴＡ処理（７００℃，１分間）によって行われる。
【００４２】
第５の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ５は，上部電極を構成するものとして，ＰＺＴ層３５の（１１１）面との結晶整合が良好で，耐酸化性に優れ，かつ水素に対する触媒効果を持たないＡｕ層３８が用いられている。そして，このＡｕ層３８が形成された後に結晶化アニールが実行される。したがって，上下電極双方からの影響を受けつつＰＺＴ層３５を構成する強誘電体が結晶化し，第４の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ４と同様に結晶粒の小さい密な強誘電体膜が形成されることになる。なお，Ａｕ層３８に代えて，Ａｇから成るＡｇ層を用いてもよい。
【００４３】
また，結晶化アニールとしてＲＴＡが用いられているため，構成原子の熱拡散による強誘電体膜の組成ずれが最小限に抑えられることになる。図８に示すように，電気炉アニールを用いた場合（図中破線）に対して，ＲＴＡを用いた場合（図中実線），上下電極の＜１１１＞軸配向性がより強く反映され，＜１１１＞軸に優先配向したＰＺＴ層３５が形成される。
【００４４】
さらに，第５の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ５は，下部電極を構成するＩｒＯ２層１０上に，ＰＺＴ層３５の結晶核となるＰＴＯ層３３が薄く（例えば，数十Å〜１００Å）形成されている。このＰＴＯ層３３によって，核生成密度の制御が容易化され，結果的に非常に密で均一なＰＺＴ結晶を形成することが可能となる。
【００４５】
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ６について，図１０を用いて説明する。
【００４６】
第６の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ６は，第３の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ３に対して，上部電極を構成するＩｒＯ２層４０とＰＺＴ層３５との間に，Ａｕ層３８が追加された構成を有するものである。すなわち，この強誘電体キャパシタ６は，Ｓｉ基板１００に対して，ＳｉＯ２層２００，ＩｒＯ２層１０，Ｐｔ層３０，ＰＴＯ層３３，ＰＺＴ層３５，Ａｕ層３８，およびＩｒＯ２層４０が順次積層されて成るものである。そして，ＰＺＴ層３５の結晶化アニールは，Ａｕ層３８が形成された後，酸素雰囲気中において，ＲＴＡ処理（７００℃，１分間）によって行われる。
【００４７】
第６の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ６は，上部電極を構成するものとして，ＰＺＴ層３５の（１１１）面との結晶整合が良好で，耐酸化性に優れ，かつ水素に対する触媒効果を持たないＡｕ層３８が用いられている。そして，このＡｕ層３８が形成された後に結晶化アニールが実行される。したがって，上下電極双方からの影響を受けつつＰＺＴ層３５を構成する強誘電体が結晶化し，第４，５の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ４，５と同様に結晶粒の小さい密な強誘電体膜が形成されることになる。なお，Ａｕ層３８に代えて，Ａｇから成るＡｇ層を用いてもよい。
【００４８】
また，結晶化アニールとしてＲＴＡが用いられているため，構成原子の熱拡散による強誘電体膜の組成ずれが最小限に抑えられることになる。図８に示すように，電気炉アニールを用いた場合（図中破線）に対して，ＲＴＡを用いた場合（図中実線），上下電極の＜１１１＞軸配向性がより強く反映され，＜１１１＞軸に優先配向したＰＺＴ層３５が形成される。
【００４９】
さらに，第６の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ６は，自己配向性の強いＰｔ層３０が，ＰＴＯ層３３とＩｒＯ２層１０の間に形成されているため，ＰＴＯ層３３の＜１１１＞軸結晶配向性が改善され，これに伴いＰＺＴ層３５の＜１１１＞軸優先配向度も増すことになる。したがって，第６の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ６によれば，高いヒステリシス特性，残留分極飽和特性，疲労特性，および耐還元性が得られる。
【００５０】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ７について，図１１を用いて説明する。
【００５１】
第７の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ７は，第２の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ２に対して，上部電極を構成するＩｒＯ２層４０とＰＺＴ層３５との間にＰＴＯ層３７が追加された構成を有するものである。すなわち，この強誘電体キャパシタ７は，Ｓｉ基板１００に対して，ＳｉＯ２層２００，ＩｒＯ２層１０，ＰＴＯ層３３，ＰＺＴ層３５，ＰＴＯ層３７，およびＩｒＯ２層４０が順次積層されて成るものである。
【００５２】
第２の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ２は，下部電極を構成するＩｒＯ２層１０上に，ＰＺＴ層３５の結晶核となるＰＴＯ層３３が薄く（例えば，数十Å〜１００Å）形成されている。このＰＴＯ層３３によって，核生成密度の制御が容易化され，結果的に非常に密で均一なＰＺＴ結晶粒を形成することが可能となる。
【００５３】
これに加えて，第７の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ７は，ＰＺＴ層３５と上部電極を構成するＩｒＯ２層４０との間に，ＰＴＯ層３７が形成されている。このため，ＰＺＴ層３５は，下方のＰＴＯ層３３のみならず上方のＰＴＯ層３７を核として結晶化することになる。したがって，第７の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ７によれば，第２の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ２に対して，さらに密で均一なＰＺＴ結晶粒から成るＰＺＴ層３５が形成されることになる。
【００５４】
（第８の実施の形態）
第８の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ８について，図１２を用いて説明する。
【００５５】
第８の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ８は，第６の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ６に対して，上部電極を構成するＡｕ層３８とＰＺＴ層３５との間にＰＴＯ層３７が追加された構成を有するものである。すなわち，この強誘電体キャパシタ８は，Ｓｉ基板１００に対して，ＳｉＯ２層２００，ＩｒＯ２層１０，Ｐｔ層３０，ＰＴＯ層３３，ＰＺＴ層３５，ＰＴＯ層３７，Ａｕ層３８，およびＩｒＯ２層４０が順次積層されて成るものである。
【００５６】
第６の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ６は，上述のように，自己配向性の強いＰｔ層３０が，ＰＴＯ層３３とＩｒＯ２層１０の間に形成されているため，ＰＴＯ層３３の＜１１１＞軸結晶配向性が改善され，これに伴いＰＺＴ層３５の＜１１１＞軸優先配向度も増すことになる。したがって，第６の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ６によれば，高いヒステリシス特性，残留分極飽和特性，疲労特性，および耐還元性が得られる。
【００５７】
これに加えて，第８の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ７は，ＰＺＴ層３５と上部電極を構成するＡｕ層３８との間に，ＰＴＯ層３７が形成されている。このため，ＰＺＴ層３５は，下方のＰＴＯ層３３のみならず上方のＰＴＯ層３７を核として結晶化することになり，＜１１１＞軸優先配向度が向上する。したがって，第８の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ８によれば，第６の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタ６に対して，さらに密で均一なＰＺＴ結晶粒から成るＰＺＴ層３５が形成されることになる。なお，Ａｕ層３８に代えて，Ａｇから成るＡｇ層を用いてもよい。
【００５８】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明にかかる強誘電体キャパシタおよびその製造方法によれば，ヒステリシス特性，残留分極飽和特性，疲労特性，および耐還元性等の電気的特性，および，耐環境性が向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの構成を示す断面図である。
【図２】Ｐｔ層の上に形成されたＰＺＴ層のＸ線回折パターン，および，Ｐｔ／Ｔｉ積層の上に形成されたＰＺＴ層のＸ線回折パターンを示す特性図である。
【図３】Ｐｔ層の上に形成されたＰＺＴ層のヒステリシス特性，および，Ｐｔ／Ｔｉ積層の上に形成されたＰＺＴ層のヒステリシス特性を示す特性図である。
【図４】Ｐｔ層の上に形成されたＰＺＴ層の残留分極飽和特性，および，Ｐｔ／Ｔｉ積層の上に形成されたＰＺＴ層の残留分極飽和特性を示す特性図である。
【図５】第２の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの構成を示す断面図である。
【図６】第３の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの構成を示す断面図である。
【図７】第４の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの構成を示す断面図である。
【図８】Ｐｔ層の上に形成されたＰＺＴ層の電気炉アニール後のＸ線回折パターン，および，ＲＴＡアニール後のＸ線回折パターンを示す特性図である。
【図９】第５の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの構成を示す断面図である。
【図１０】第６の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの構成を示す断面図である。
【図１１】第７の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの構成を示す断面図である。
【図１２】第８の実施の形態にかかる強誘電体キャパシタの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１    強誘電体キャパシタ
１０    ＩｒＯ２層
２０    Ｔｉ層
３０    Ｐｔ層
３３    ＰＴＯ層
３５    ＰＺＴ層
３７    ＰＴＯ層
３８    Ａｕ層
４０    ＩｒＯ２層
１００    Ｓｉ基板
２００    ＳｉＯ２層
【図１】
0003583638.tif 000002
【図２】
0003583638.tif 000003
【図３】
0003583638.tif 000004
【図４】
0003583638.tif 000005
【図５】
0003583638.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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