【事件の表示】
　特許第２９１７９１６号「強誘電体を用いた半導体集積回路とその製造方法」の特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９１７９１６号の請求項１〜３に係る特許を取り消す。
　同請求項６及び７に係る特許を維持する。
【理　由】
一.手続の経緯
　本件特許第２９１７９１６号の発明は、平成８年６月１２日に出願され、平成１１年４月２３日に設定登録され、その後、平成１２年１月１２日に高橋豊治より特許異議申立がなされ、平成１２年４月２５日付で取消理由通知をし、その指定期間内である平成１２年７月１８日に訂正請求がなされたものである。
二.訂正の適否の判断
（イ）訂正の要旨
(1）訂正事項ａ
特許請求の範囲の請求項１を削除し、請求項２を請求項１とし、以下のとおりと訂正する。
「水素透過抑止層を有する強誘電体を用いた半導体集積回路であって、水素透過抑止層は、強誘電体の水素との接触を避けるための水素の透過を抑止する性質を有し、アルミニウムの酸化物もしくは窒化物を含む組成で形成された層であり、かつ強誘電体の上方に位置し、かつ前記水素透過抑止層は、アルミニウムもしくはアルミニウムとＳｉ、Ｃｕなどの合金で形成された半導体集積回路の引き出し電極の上部に形成されていることを特徴とする強誘電体を用いた半導体集積回路。」
(2）訂正事項ｂ
特許請求の範囲の請求項３を請求項２とし、「前記強誘電体を含む素子の上部に位置する引き出し電極上の、前記半導体集積回路のＭＯＳトランジスタの上部を除く部分にのみ前記水素透過抑止層が存在すること特徴とする請求項１に記載の強誘電体を用いた半導体集積回路」と訂正する。
(3）訂正事項ｃ
特許請求の範囲の請求項４を請求項３とし、援用請求項を１，２または３から１または２に訂正する。
(4）訂正事項ｄ
特許請求の範囲の請求項５の請求項２（新たな請求項１）を援用するところのみを取り出して請求項４とする。
(5）訂正事項ｅ
特許請求の範囲の請求項５を「アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記合金を前記引き出し電極上に酸素もしくは窒素を含む雰囲気で所望の厚さだけ成膜して、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成することを特徴とする請求項２に記載の強誘電体を用いた半導体集積回路の製造方法。」と訂正する。
(6）訂正事項ｆ
特許請求の範囲の請求項６、７における援用請求項を１、２、３とする。
(7）訂正事項ｇ
明細書段落【０００９】を削除し、段落【０００８】及び【００１０】を「【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、本発明に係る強誘電体を用いた半導体集積回路は、水素透過抑止層を有する強誘電体を用いた半導体集積回路であって、水素透過抑止層は、強誘電体の水素との接触を避けるための水素の透過を抑止する性質を有し、アルミニウムの酸化物もしくは窒化物を含む組成で形成された層であり、かつ強誘電体の上方に位置し、かつ前記水素透過抑止層は、アルミニウムもしくはアルミニウムとＳｉ、Ｃｕなどの合金で形成された半導体集積回路の引き出し電極の上部に形成されているものである。」及び「【００１０】また強誘電体を含む素子の上部に位置する引き出し電極上の、前記半導体集積回路のＭＯＳトランジスタの上部を除く部分にのみ前記水素透過抑止層が存在するものである。」と訂正する。
（ロ）訂正の適否
　訂正事項ａ、ｃ、ｄ、ｆ及びｇは不明瞭な記載の釈明に該当し、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内であり、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。訂正事項ｂは特許請求の範囲の減縮に該当し、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内であり、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。また、訂正事項ｅは、請求項５において援用する請求項２が特許請求の範囲を減縮しているため、特許請求の範囲の減縮に該当し、願書に添付した明細書又は図面に記載された事項の範囲内であり、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　訂正事項ｄは特許請求の範囲の減縮に該当し、しかも異議申立がなされていない請求項に対するものであるので、特許法第１２０条の４第３項の規定により、請求項５に係る発明の独立要件について判断する。刊行物１〜６には下記三．(3)で述べている事項が記載されているが、請求項５に係る発明の「アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記合金を前記引き出し電極上に酸素もしくは窒素を含む雰囲気で所望の厚さだけ成膜して、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成する」構成が記載されておらず、請求項５に係る発明は上記構成を採用することにより、引き出し電極と水素透過抑止層とを一括して形成できるという顕著な効果を奏する。したがって、請求項５に係る発明は上記刊行物１〜６記載の発明に基づいて当業者が容易に発明できたものとはいえない。
　以上のとおりであるから、上記訂正請求は、特許法第１２０条の４第２項及び同第３項で準用する同第１２６条第２〜４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
三．特許異議申立についての判断
(1)本件発明
　本件特許請求の範囲請求項１〜３、６及び７に係る発明は以下のとおりである。
　「【請求項１】　水素透過抑止層を有する強誘電体を用いた半導体集積回路であって、水素透過抑止層は、強誘電体の水素との接触を避けるための水素の透過を抑止する性質を有し、アルミニウムの酸化物もしくは窒化物を含む組成で形成された層であり、かつ強誘電体の上方に位置し、かつ前記水素透過抑止層は、アルミニウムもしくはアルミニウムとＳｉ、Ｃｕなどの合金で形成された半導体集積回路の引き出し電極の上部に形成されていることを特徴とする強誘電体を用いた半導体集積回路。
　【請求項２】 前記強誘電体を含む素子の上部に位置する引き出し電極上の、前記半導体集積回路のＭＯＳトランジスタの上部を除く部分にのみ前記水素透過抑止層が存在すること特徴とする請求項１に記載の強誘電体を用いた半導体集積回路。
　【請求項３】 強誘電体を含む素子は、該素子の各電極と対応する引き出し電極との電気的接触をとる部分を除いて前記水素透過抑止層により覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の強誘電体を用いた半導体集積回路。
　【請求項６】　アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記引き出し電極を活性な酸素もしくは窒素を含むプラズマに晒すことにより、前記引き出し電極の一部を酸化、もしくは窒化させて、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成することを特徴とする請求項１、２、３に記載の強誘電体を用いた半導体集積回路の製造方法。
　【請求項７】　アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記引き出し電極を酸素もしくは窒素雰囲気中で熱処理することにより、前記引き出し電極の一部を酸化、もしくは窒化させて、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成することを特徴とする請求項１、２、３に記載の強誘電体を用いた半導体集積回路の製造方法。」
(2)取消理由通知の概要
　本件請求項１〜４，６及び７に係る発明は、刊行物１〜６記載の発明に基づき当業者が容易に発明できたものであるから特許法第２９条第２項の規定によりその特許が取り消されるべきである。
(3)刊行物記載の発明
　刊行物１（特開平７−１１１３１８号公報）には、「【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述した強誘電体メモリは、・・・これが基板上のＭＯＳトランジスター特性を劣化させる。【０００９】このため、特性改善のために最終工程において水素混合窒素ガス（フォーミングガス）雰囲気中において３５０〜４５０℃の熱処理（ＭＯＳシンター）を行なうことにより、Ｈ２の還元性を利用して単結晶シリコン中に発生したダングリングボンド等の欠点を終端し劣化したＭＯＳ特性を修復する必要がある。【００１０】ところが、強誘電体薄膜用電極材料として水素に対して易透過性である白金等が使用される。そのため、還元性雰囲気中の熱処理工程において、上記層間絶縁膜及び上部電極を拡散通過して上部電極と強誘電体薄膜の界面及びキャパシタ側面まで到達した水素の還元作用によって、界面近傍の酸化物が酸化還元反応を起こしたり分解して、この界面における化学変化に起因して上部電極の密着性が低下したり、反応生成物である酸素、水等によって上部電極が押し上げられたりして、その結果上部電極と強誘電体薄膜との界面で剥離を発生させる問題があった。」（第３頁左欄第８〜３３行）、「【問題を解決するための手段】この発明は、半導体基板と、この基板上に設けられ、下部電極、酸化物強誘電体薄膜、上部電極の順次積層して構成される強誘電体薄膜キャパシタと、このキャパシタ表面に被覆された、アルミニウム・・・の窒化物薄膜を主要な構成要素とする保護膜とを具備したことを特徴とする強誘電体メモリである。【００１４】この発明において、前記保護膜の材料であるアルミニウム・・・の窒化物薄膜は、膜密度が比較的高く、酸化物と比較して化学的にも安定であり容易に水素ガスを透過させず、膜厚は２０nm〜１００nmの範囲にすることが望ましい。」（第３頁左欄第４９行〜右欄第１０行）、「この構成においては保護膜による水素透過防止効果が大き過ぎて、ＭＯＳトランジスタ部へ特性回復に十分な水素量を供給できないため、ＭＯＳトランジスタ部上の保護膜を除去した構成することもできる。」（第４頁右欄第４〜８行）、「【作用】この発明によれば、強誘電体薄膜キャパシタの上部電極の表面やキャパシタ側面等に還元性ガスの内部拡散浸透を防止する保護膜を設けること・・・により、酸化物強誘電体表面の還元反応、変質を阻止できる。また、従来のようにフォーミング処理により上部電極、下部電極が強誘電体薄膜から剥離するのを防止できる。」（第４頁右欄第３０〜３７行）、「（実施例１）図１を参照する。・・・ここで、前記ソース・ドレイン領域３，４及びゲート電極６を総称してＭＯＳトランジスタと呼ぶ。【００２９】・・・この強誘電体薄膜キャパシタ９は、Ｐｔからなる膜厚２００nmの下部電極１０と、この下部電極１０上に順次形成された強誘電体薄膜１１及びＰｔからなる膜厚２００nmの上部電極１２から形成され、上部電極１２上には膜厚５０nmの保護膜１３とから構成されている。前記強誘電体薄膜１１は、ＰＺＴ（４０／６０）のゾルゲル薄膜からなる。・・・前記ＭＯＳトランジスタのソース領域３，ドレイン領域に対応する前記層間絶縁膜１４及びＢＰＳＧ膜７には開口部が形成され、この開口部にソース取出し配線��５，ドレイン取出し配線１６が形成されている。また、前記強誘電体薄膜キャパシタ９の上部保護膜１３，下部電極１０に対応する前記層間絶縁膜１４にも開口部が形成され、これら開口部に上部電極用取出し配線１７，下部電極用取出し配線１８が形成されている。前記ドレイン取出し配線１６と上部電極用取出し配線１７とは電気的に接続されている。また、上記各取出し配線はＡｌ−Ｓｉからなる。【００３１】図１の構成の強誘電体メモリは次のようにして製造する。・・・更に上部電極１０上にｄｃスパッタで膜厚５０nmの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる保護膜１３を成膜した後、・・・更に、全面にスパッタ法によりＡｌ−Ｓｉからなる膜厚３００nmの配線材料膜を成膜し、・・・パターニングし、前記各コンタクトホールにソース取出し配線１５，ドレイン取出し配線１６，上部電極用取出し配線１７，下部電極用取出し配線１８が形成し、強誘電体薄膜キャパシタとＭＯＳトランジスタが電気的に接続された強誘電体メモリを製造した。【００３３】・・・しかるに、前記キャパシタ９の上面特に上部電極１２の上面はＡｌＮからなる保護膜１３で被覆された構成されているため、還元性ガスの内部透過を遮断でき、強誘電体薄膜１１表面の還元反応とこれに起因する電極剥離を防止することができる。」（第４頁右欄第４１行〜第５頁右欄第２１行）及び「【００３９】（実施例６）図４を参照する。但し、図１と同部材は同符号を付して説明は省略する。この実施例６は、実施例１と比べ、図１に示されたＡｌＮからなる保護膜１３の他に、コンタクトホール周辺の層間絶縁膜上にもＡｌＮからなる保護膜４１を設けた点が異なる。」（第６頁左欄第５〜９行）が図１，４と共に記載されている。図４の記載から見て、保護膜１３及び４１は強誘電体薄膜１１上方に位置しているといえる。してみると、上記刊行物１には、「保護膜１３及び４１を有する強誘電体薄膜キャパシタを有する強誘電体メモリであって、保護膜１３及び４１は強誘電体薄膜１１が水素と接触するのを避けるための水素透過を抑止する性質を有し、アルミニウムの窒化物を含む組成で形成され、かつ強誘電体薄膜１１上方に位置し、取出し電極１５，１６，１７及び１８はＡｌ−Ｓｉから構成され、保護膜１３および４１は強誘電体薄膜１１の上部電極１２上及びコンタクトホール周辺の層間絶縁膜１４上すなわち取出し電極１５，１６及び１７の下部に形成されていることを特徴とする強誘電体薄膜１１を用いた強誘電体メモリ」が記載されているものと認められる。刊行物２（電子通信学会編「ＬＳＩハンドブック」昭和５９年１１月３０日社団法人電子通信学会発行第２７４乃至２７９頁）には、「Ａｌが非常に酸化されやすく、通常、表面に３〜９nmの酸化膜が存在している」ことが記載されているものと認められる。刊行物３（特開平７−２７３２９７号公報）には、「ＭＯＳシンター工程において強誘電体薄膜への水素の透過を防止するためにアルミニウムの窒化物からなる水素ガス遮蔽性の保護膜を設けた強誘電体メモリ」が記載されているものと認められる。刊行物４（特開平８−３３５６７３号公報）には、「不揮発性ランダムアクセスメモリにおいて強誘電体膜とキャパシタ上に設けたＳｉＯ２とのアニール��の相互拡散を防止するために強誘電体膜とＳｉＯ２との間にＡｌ２Ｏ３からなる拡散防止膜を設ける」が記載されているものと認められる。刊行物５（特公平４−２５７５６号公報）及び刊行物６（特開平４−１８６０６０号公報）には、「アルミニウムの酸化物が水素の透過を防止する」ことが記載されているものと認められる。
(4)対比・判断
　(イ)請求項１〜３について
　(a)請求項１に係る発明と上記刊行物１記載の発明とを対比すると、上記刊行物１記載の発明における「強誘電体薄膜キャパシタ」、「保護膜１３，４１」及び「強誘電体メモリ」は、請求項１に係る発明における「強誘電体」、「水素透過抑止層」及び「半導体集積回路」に相当するから、両者は、「水素透過抑止層を有する強誘電体を用いた半導体集積回路であって、水素透過抑止層は、強誘電体の水素との接触を避けるための水素の透過を抑止する性質を有し、アルミニウムの窒化物を含む組成で形成された層であり、かつ強誘電体の上方に位置し、半導体集積回路の引き出し電極はアルミニウムとＳｉの合金で形成されていることを特徴とする強誘電体を用いた半導体集積回路」の点で一致するが、水素透過抑止層が、請求項１に係る発明においては半導体集積回路の引き出し電極の上部に形成されているのに対して、上記刊行物１記載の発明においては強誘電体の上部電極上及びコンタクトホール周辺の層間絶縁膜上すなわち半導体集積回路の引き出し電極の下部に形成されている点で両者は相違するものと認められる。
　上記相違点について検討すると、水素透過抑止層を半導体集積回路の引き出し電極の上部に形成するか下部に形成するかは単なる設計的事項に過ぎない。よって、上記相違点は当業者が必要に応じて容易に想到し得たものと認められる。
　なお、請求項１に係る発明の効果について検討すると、上記刊行物１記載の発明は酸化物強誘電体を用いるのであるから、水素の還元性雰囲気に晒されれば、強誘電体中の酸素の一部が無くなり酸化物強誘電体が充分な結晶構造を保てなくなり、ひいては残留分極等の強誘電特性が劣化することになるが、上記刊行物１記載の発明の水素透過抑止膜はこの劣化を防止できることは明かである。よって、上記刊行物１記載の発明もまた残留分極等の強誘電特性が劣化するのを防止することができるという請求項１に係る発明と同様の効果を有することは明かである。
　(b)請求項２に係る発明と上記刊行物１記載の発明とを対比すると、請求項１に係る発明と上記刊行物１記載の発明との相違点以外に、水素透過抑止層が、請求項２に係る発明においては強誘電体を含む素子の上部に位置する引き出し電極上の、半導体集積回路のＭＯＳトランジスタの上部を除く部分にのみ存在するのに対して、上記刊行物１記載の発明においては強誘電体の上部電極上及びコンタクトホール周辺の層間絶縁膜上すなわち半導体集積回路の引き出し電極の下部に形成されている点で両者は相違するものと認められる。
　上記相違点について検討すると、請求項１に係る発明と上記刊行物１記載の発明との相違点についての検討は上述したので、それ以外の相違点について検討する。上記刊行物１にも記載されている（「この構成においては保護膜による水素透過防止効果が大き過ぎて、ＭＯＳトランジスタ部へ特性回復に十分な水素量を供給できないため、ＭＯＳトランジスタ部上の保護膜を除去した構成することもできる。」（第４頁右欄第４〜８行））ようにＭＯＳシンターのために水素透過抑止層をＭＯＳトランジスタ上部を除く部分にのみ存在するようにすることは当業者にとって当然の配慮である。よって、上記相違点は当業者が必要に応じて容易に想到し得たものと認められる。
　(c)請求項３に係る発明と上記刊行物１記載の発明とを対比すると、請求項１または２に係る発明と上記刊行物１記載の発明との相違点以外に、水素透過抑止層が、請求項３に係る発明においては強誘電体を含む素子の、各電極と対応する引き出し電極との電気的接触を取る部分を除く部分を覆って形成されているのに対して、上記刊行物１記載の発明においては強誘電体の上部電極上及びコンタクトホール周辺の層間絶縁膜上すなわち半導体集積回路の引き出し電極の下部に形成されている点で両者は相違するものと認められる。
　上記相違点について検討すると、請求項１または２に係る発明と上記刊行物１記載の発明との相違点についての検討は上述したので、それ以外の相違点について検討する。水素透過抑止層は要は強誘電体に水素が侵入するのを防止すればよのであるから、上記刊行物１記載の発明において水素透過抑止層を、強誘電体の上部電極上及びコンタクトホール周辺の層間絶縁膜上すなわち半導体集積回路の引き出し電極の下部に形成することに替えて強誘電体を含む素子の、各電極と対応する引き出し電極との電気的接触を取る部分を除く部分を覆って形成するようにすることに格別の創意工夫を必要としない。よって、上記相違点は当業者が容易に想到し得たものと認められる。
　(ロ)請求項６及び７について
　(a)請求項６に係る発明と上記刊行物１記載の発明とを対比すると、請求項１、２または３に係る発明と上記刊行物１記載の発明との相違点以外に、請求項６に係る発明がアルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記引き出し電極を活性な酸素もしくは窒素を含むプラズマに晒すことにより、前記引き出し電極の一部を酸化、もしくは窒化させて、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成する製造方法を採用するのに対して、上記刊行物１記載の発明がそのような製造方法を採用していない点で両者は相違するものと認められる。
　上記相違点について検討すると、請求項６に係る発明における「アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記引き出し電極を活性な酸素もしくは窒素を含むプラズマに晒すことにより、前記引き出し電極の一部を酸化、もしくは窒化させて、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成する製造方法」の構成は刊行物２〜６の何れにも記載されていない。そして、請求項６に係る発明は上記構成を採用することによって、水素透過抑止層と引き出し電極とを一括して形成することができるという顕著な効果を奏する。よって、上記相違点は当業者が容易に想到し得たものとは認められない。
　なお、異議申立人は、「レジストマスクを除去するために「アッシング法」を用いるのが常套手段であり、「アッシング法」を採用した場合は窒素を含有するプラズマにアルミニウムを晒すこととなるので、引き出し電極の一部は必然的に窒化されることとなる。」と主張するが、アッシング法はレジストマスクを除去するための手段であり、レジストマスクが除去された後までも窒素を含有するプラズマにアルミニウムを晒すことが継続されるものとは認められないから、アッシング法によって水素の透過を抑止するのに充分な厚さのＡｌＮ膜が形成されるとはいえない。よって、上記異議申立人の主張は採用できない。
　(b)請求項７に係る発明と上記刊行物１記載の発明とを対比すると、請求項１、２または３に係る発明と上記刊行物１記載の発明との相違点以外に、請求項７に係る発明がアルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記引き出し電極を酸素もしくは窒素雰囲気中で熱処理することにより、前記引き出し電極の一部を酸化、もしくは窒化させて、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成する製造方法を採用するのに対して、上記刊行物１記載の発明がそのような製造方法を採用していない点で両者は相違するものと認められる。
　上記相違点について検討すると、請求項７に係る発明における「アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記引き出し電極を酸素もしくは窒素雰囲気中で熱処理することにより、前記引き出し電極の一部を酸化、もしくは窒化させて、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成する製造方法」の構成は刊行物２〜６の何れにも記載されていない。そして、請求項７に係る発明は上記構成を採用することによって、水素透過抑止層と引き出し電極とを一括して形成することができるという顕著な効果を奏する。よって、上記相違点は当業者が容易に想到し得たものとは認められない。
　なお、異議申立人は、「アルミニウム電極材料を堆積し、パターニングする工程においてアルミニウム電極は大気あるいは酸素や窒素を含む雰囲気中で加熱される場合が多い。」と主張するが、上記主張の根拠が示されていない。よって、上記異議申立人の主張は採用できない。
(5)むすび
　以上のとおりであるから、本件特許請求の範囲請求項１〜３に係る発明は上記刊行物記載の発明に基づいて当業者が容易に発明できたものである。したがって、本件特許請求の範囲請求項１〜３に係る発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものであり、同法第１１３条第２号に該当し、取り消されるべきものである。
　また、本件特許請求の範囲請求項６及び７に係る発明の特許については、他に取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１２年１０月１９日（２０００．１０．１９）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
（１）訂正事項ａ
特許請求の範囲の請求項１を削除し、請求項２を請求項１とし、以下のとおりと訂正する。
「水素透過抑止層を有する強誘電体を用いた半導体集積回路であって、水素透過抑止層は、強誘電体の水素との接触を避けるための水素の透過を抑止する性質を有し、アルミニウムの酸化物もしくは窒化物を含む組成で形成された層であり、かつ強誘電体の上方に位置し、かつ前記水素透過抑止層は、アルミニウムもしくはアルミニウムとＳｉ、Ｃｕなどの合金で形成された半導体集積回路の引き出し電極の上部に形成されていることを特徴とする強誘電体を用いた半導体集積回路。」と訂正する。
（２）訂正事項ｂ
特許請求の範囲の請求項３を請求項２とし、「前記強誘電体を含む素子の上部に位置する引き出し電極上の、前記半導体集積回路のＭＯＳトランジスタの上部を除く部分にのみ前記水素透過抑止層が存在すること特徴とする請求項１に記載の強誘電体を用いた半導体集積回路」と訂正する。
（３）訂正事項ｃ
特許請求の範囲の請求項４を請求項３とし、援用請求項を１，２または３から１または２に訂正する。
（４）訂正事項ｄ
特許請求の範囲の請求項５の請求項２（新たな請求項１）を援用するところのみと取り出して請求項４とする。
（５）訂正事項ｅ
特許請求の範囲の請求項５を「アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉＣｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記合金を前記引き出し電極上に酸素もしくは窒素を含む雰囲気
で所望の厚さだけ成膜して、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成することを特徴とする請求項２に記載の強誘電体を用いた半導体集積回路の製造方法。」と訂正する。
（６）訂正事項ｆ
特許請求の範囲の請求項６、７における援用請求項を１、２、３とする。
（７）訂正事項ｇ
明細書段落【０００９】を削除し、段落【０００８】及び【００１０】を「【０００８】【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、本発明に係る強誘電体を用いた半導体集積回路は、水素透過抑止層を有する強誘電体を用いた半導体集積回路であって、水素透過抑止層は、強誘電体の水素との接触を避けるための水素の透過を抑止する性質を有し、アルミニウムの酸化物もしくは窒化物を含む組成で形成された層であり、かつ強誘電体の上方に位置し、かつ前記水素透過抑止層は、アルミニウムもしくはアルミニウムとＳｉ、Ｃｕなどの合金で形成された半導体集積回路の引き出し電極の上部に形成されているものである。」及び「【００１０】また強誘電体を含む素子の上部に位置する引き出し電極上の、前記半導体集積回路のＭＯＳトランジスタの上部を除く部分にのみ前記水素透過抑止層が存在するものである。」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
強誘電体を用いた半導体集積回路とその製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　水素透過抑止層を有する強誘電体を用いた半導体集積回路であって、水素透過抑止層は、強誘電体の水素との接触を避けるための水素の透過を抑止する性質を有し、アルミニウムの酸化物もしくは窒化物を含む組成で形成された層であり、かつ強誘電体の上方に位置
し、かつ前記水素透過抑止層は、アルミニウムもしくはアルミニウムとＳｉ、Ｃｕなどの合金で形成された半導体集積回路の引き出し電極の上部に形成されていること
　【請求項２】　前記強誘電体を含む素子の上部に位置する引き出し電極上
の、前記半導体集積回路のＭＯＳトランジスタの上部を除く部分にのみ
　【請求項
３
１または２
　【請求項
４
１
　【請求項５】　アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記合金を前記引き出し電極上に酸素もしくは窒素を含む雰囲気で所望の厚さだけ成膜して、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成することを特徴とする請求項
２
　【請求項６】　アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記引き出し電極を活性な酸素もしくは窒素を含むプラズマに晒すことにより、前記引き出し電極の一部を酸化、もしくは窒化させて、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成することを特徴とする請求項
１、２、３
　【請求項７】　アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記引き出し電極を酸素もしくは窒素雰囲気中で熱処理することにより、前記引き出し電極の一部を酸化、もしくは窒化させて、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成することを特徴とする請求項
１、２、３
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体を用いた半導体集積回路とその製造方法に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】酸化物強誘電体を含む集積回路では、還元雰囲気中の熱処理により酸化物強誘電体の還元が起こり、リーク電流が増大する，比誘電率が低下する，残留分極値が減少するなど、強誘電体の特性が劣化するため、強誘電体と還元雰囲気との接触をなくす必要があった。
　【０００３】そのための技術として、たとえば特開平４−１０２３６７号公報に示されるように水素の透過を抑止する層８を上部電極７の形成後に層間膜９を挾んで素子全面に形成する方法（図７）や、特開平７−１１１３１８号公報に示されるように強誘電体５を含む素子のみを水素の透過を抑止する層８で覆う方法（図８）などが報告されている。また図７及び図８において、１は拡散層，２は素子分離膜，３はキャパシタ電極，４はゲート多結晶シリコン，６は層間絶縁膜である。
　【０００４】
　【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来法では、次のような欠点があった。特開平４−１０２３６７号公報に示される方法では、窒化チタンを基本的な組成とする水素透過抑止層は、その水素バリア性が不完全であり、強誘電体の劣化を完全に抑制することができない。
　【０００５】また水素透過抑止層が素子全面に存在するため、ＭＯＳトランジスタのしきい値制御のための水素アロイ工程においてもＭＯＳ界面に水素が達せず、その結果ＭＯＳトランジスタの特性のばらつきが大きくなり、信頼性が劣化してしまう。
　【０００６】また特開平７−１１１３１８号公報に示される方法では、チタンや、シリコンなどの窒化物を基本的な組成とする水素バリア膜は、水素バリア性が不完全であることに加えて、強誘電体を含む素子に少なくとも２種類以上の水素透過抑止層を付け加える必要があるため、作製工程が増え、素子の良品率が低下してしまう。
　【０００７】本発明の目的は、強誘電体の残留分極，絶縁特性，比誘電率の劣化を防止する強誘電体を用いた半導体集積回路とその製造方法を提供することにある。
　【０００８】
　【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、本発明に係る強誘電体を用いた半導体集積回路は、水素透過抑止層を有する強誘電体を用いた半導体集積回路であって、水素透過抑止層は、強誘電体の水素との接触を避けるための水素の透過を抑止する性質を有し、アルミニウムの酸化物もしくは窒化物を含む組成で形成された層であり、かつ強誘電体の上方に位置
し、かつ前記水素透過抑止層は、アルミニウムもしくはアルミニウムとＳｉ、Ｃｕなどの合金で形成された半導体集積回路の引き出し電極の上部に形成されている
　【０００９】（削除）
　【００１０】また強誘電体を含む素子の上部に位置する引き出し電極上
の、前記半導体集積回路のＭＯＳトランジスタの上部を除く部分にのみ
　【００１１】また、強誘電体を含む素子は、該素子の各電極と対応する引き出し電極との電気的接触をとる部分を除いて前記水素透過抑止層に覆われているものである。
　【００１２】また本発明に係る強誘電体を用いた半導体集積回路は、アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記合金を前記引き出し電極上に酸素もしくは窒素を含む雰囲気で所望の厚さだけ成膜して、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成するものである。
　【００１３】また本発明に係る強誘電体を用いた半導体集積回路は、アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記引き出し電極を活性な酸素もしくは窒素を含むプラズマに晒すことにより、前記引き出し電極の一部を酸化、もしくは窒化させて、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成するものである。
　【００１４】本発明に係る強誘電体を用いた半導体集積回路は、アルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ、Ｃｕなどを添加した合金を強誘電体の上方位置に酸素もしくは窒素を含まない雰囲気で所望の厚さだけを成膜して引き出し電極を形成し、引き続いて、前記引き出し電極を酸素もしくは窒素雰囲気中で熱処理することにより、前記引き出し電極の一部を酸化、もしくは窒化させて、水素透過抑止層を前記引き出し電極と一括して形成するものである。
　【００１５】
　【作用】本発明による半導体集積回路では、水素透過抑止層として酸化アルミニウムもしくは窒化アルミニウムを主成分とした材料を用いる。これは、アルミニウムの酸化物もしくは窒化物が優れた水素透過抑止能力を持っており、かつ金属アルミニウムを主成分とする合金を、酸素もしくは窒素を含む雰囲気中でプラズマ処理または熱処理することにより容易に形成できるためである。
　【００１６】またアルミニウムを主成分とする合金は、引き出し電極材料として広く半導体集積回路に用いられており、引き出し電極を直接プラズマ処理することにより表面に酸化アルミニウムや窒化アルミニウムを形成でき、水素透過抑止層の形成工程を簡略化することができるのも理由の一つである。
　【００１７】水素透過抑止層は引き出し電極上に設けるが、ＭＯＳ界面が存在する素子の直上では水素透過抑止膜が存在しないため、ＭＯＳ界面のしきい値制御のための水素アロイ工程では、ＭＯＳ界面に水素が到達でき、素子のばらつきを抑えることが可能で、かつ、この水素透過抑止層がない部分の直下には、強誘電体を含む素子が存在しないことから強誘電体を含む素子の強誘電特性や絶縁特性の劣化はない。
　【００１８】また、強誘電体を含む素子を直接水素透過抑止層で覆う構造でないため、強誘電体素子の作製工程が容易で素子の信頼性が向上する。必要ならば、強誘電体に直接接続されている電極と引き出し電極との接続部分を除いて、強誘電体を含む素子を絶縁性の水素透過抑止層で覆うことが可能である。この場合は特開平７−１１１３１８号公報に示される例に比べて導電性の水素透過抑止層を作製する必要がなく、やはり工程の削減が可能である。
　【００１９】
　【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図により説明する。
　【００２０】（実施形態１）図１は、本発明による強誘電体を含む半導体集積回路の一例である強誘電体メモリのセル構造を示す断面図である。図１において、強誘電体５としてジルコン酸チタン酸鉛薄膜が白金のキャパシタ電極３に挾まれた薄膜キャパシタの形で組み込まれており、層間膜６上にこのキャパシタの上部引き出し電極７が存在し、さらにそれを覆うようにして窒化アルミニウムの水素透過抑止層８が形成されている。
　【００２１】水素透過抑止層８としての窒化アルミニウム層は、窒素を含む雰囲気スパッタすることによって作製した。また図１において、１は拡散層，２は素子分離膜，４はゲート多結晶シリコンである。
　【００２２】トランジスタの直上にキャパシタは存在しないようなセルアレイアウトがなされており、トランジスタ直上の水素透過抑止層８は除去されている。このセルと同様のキャパシタを２０００個並列に接続した容量に水素透過抑止層８として窒化アルミニウム層を上部引き出し電極７上に形成したものと、窒化アルミニウム層がない同じ容量を、Ｈ２／Ｎ２＝１／１雰囲気中で４００℃熱処理した後にＰ−Ｅヒステリシス特性，リーク電流特性を測定した結果が図２である。
　【００２３】窒化アルミニウム層の内容量では、ヒステリシス曲線が常電極体に近い形になり、リーク電流も増大する。一方、窒化アルミニウム層が存在する場合には、熱処理前に近いヒステリシス曲線が得られ、リーク電流特性もほとんど変化がなく、窒化アルミニウム層が水素透過抑止層８として機能していることがわかる。
　【００２４】さらに上記の構造のセルそのものをＨ２／Ｎ２＝１／１雰囲気中で４００℃熱処理した後のトランジスタの閾値電圧の分布を図３に示す。熱処理後は閾値のばらつきが小さくなっており、この構造で水素中での熱処理の閾値分布抑制効果が確認できた。
　【００２５】同時にセルのメモリ動作の試験を行った結果、信号電圧の大きさから水素中での熱処理以前に比べて残留分極値の劣化が１０％以下であることを確認した。１０％弱の劣化は水素透過抑止層８の下側にわずかに水素が回り込んだ影響であると推定できる。
　【００２６】（実施形態２）図４は、本発明の実施形態２を示す断面図である。図４に示す本発明の実施形態２は、実施形態１に示した構造に、セルキャパシタの各電極と対応する引き出し電極との電気的接触をとる部分を除いた部分を覆う水素透過抑止層８を付け加えた構造としたものである。
　【００２７】セルを覆う部分の水素透過抑止層８は窒化アルミニウム層であり、窒素を含む雰囲気ガス中で金属アルミニウムをスパッタすることによって作製した。
　【００２８】このセル構造のＨ２／Ｎ２＝１／１雰囲気中で４００℃熱処理した後のメモリ動作試験では、信号電圧の劣化はほとんどなく、実施形態１で見られた水素の回り込み効果も抑制できることを示唆している。
　【００２９】（実施形態３）図１に示されるようなセルを作製する場合、上部引き出し電極７上の水素透過抑止層８を上部引き出し電極７の成膜時に一括して作成することも可能である。上部引き出し電極７は、一般的にアルミニウムもしくはアルミニウムにＳｉ，Ｃｕなどを添加した合金が用いられるため、導電性を必要とする上部引き出し電極７の作製時は成膜雰囲気に不活性ガスを用い、引き続いて水素透過抑止層８の成膜時には、成膜雰囲気に不活性ガスのほかに窒素や酸素などの窒化，酸化に必要なガスを添加することにより、上部引き出し電極７上に窒化アルミニウムもしくは酸化アルミニウムを含む層が形成される。
　【００３０】例えば、スパッタ法でＡ１−Ｓｉ−Ｃｕターゲットを用いる場合は、まずＡｒ１００％雰囲気下で成膜を行い、９００ｎｍの上部引き出し電極を作製した後、雰囲気ガスをＡｒ／Ｎ２＝３０／７０として同じターゲットでスパッタリングを行い、１００ｎｍの窒化アルミニウム層を作製した。
　【００３１】このように作製されたセルをＨ２／Ｎ２＝１／１雰囲気中で４００℃熱処理した後のメモリ動作試験では、信号電圧の大きさから実施形態１に示されたセルと同等の特性、すなわち水素中での熱処理後以前に比べて残留分極値の劣化が１０％以下であることを確認した。　
　【００３２】（実施形態４）水素透過抑止層８を、金属アルミニウム層を窒素プラズマ処理して作成することも可能である。上部引き出し電極７のアルミニウムを作製した後、３００℃でＡｒ／Ｎ２：１／１のＥＣＲプラズマ中で３０分間処理することにより得られた試料の深さ方向組成分析結果を図５に示す。窒素の組成比は一定ではないが、表面から約１５０ｎｍまでの深さで窒素が検出されている。
　【００３３】このように作製されたセルをＨ２／Ｎ２＝１／１雰囲気中で４００℃熱処理した後のメモリ動作試験では、信号電圧の大きさから実施形態１に示されたセルと同等の特性、すなわち水素中での熱処理後以前に比べて残留分極値の劣化が１０％以下であることを確認した。
　【００３４】（実施形態５）水素透過抑止層８を、金属アルミニウム層を酸素または窒素中で熱処理して作成することも可能である。上部引き出し電極７のアルミニウムを作製した後、急速加熱処理装置を用いて７００℃で１０秒間Ｎ２１００％中で熱処理することにより得られた試料の深さ方向組成分析結果を図６に示す。
　【００３５】実施形態４の場合と同様に窒素の組成比は一定ではないが、表面から約２５０ｎｍまでの深さで窒素が検出されている。このように作製されたセルをＨ２／Ｎ２＝１／１雰囲気中で４００℃熱処理した後のメモリ動作試験では、信号電圧の大きさから実施形態１に示されたセルと同等の特性、すなわち水素中での熱処理以前に比べて残留分極値の劣化が１０％以下であることを確認した。
　【００３６】なお、以上の実施形態では水素透過抑止層として窒化アルミニウムを用いた例を述べたが、同様の効果は、水素透過抑止層を酸化アルミニウム，酸化窒化アルミニウムとしても得られており、これらの材料を水素透過抑止層として用いることを制限するものではない。水素透過抑止層の膜厚に関しても、およそ１０ｎｍ以上存在すれば、水素透過抑止効果を示すことがわかっている。また水素透過抑止層の成膜法も実施形態中で述べたスパッタ法に限定されず、ＣＶＤ法，塗布法などを用いることが可能である。
　【００３７】
　【発明の効果】以上のように本発明によれば、酸化物強誘電体を用いた半導体集積回路の作製工程の一つである水素を含む雰囲気下での熱処理工程での、強誘電体の残留分極，絶縁特性，比誘電率の劣化を防止することができる。
　【００３８】また本発明は、従来の技術よりも工程が簡略化されており、素子の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】本発明による半導体集積回路素子の構造を示す断面図である。
　【図２】本発明による水素透過抑止層の有無による誘電特性及び絶縁特性を示す図である。
　【図３】本発明によるセルトランジスタの水素熱処理前後の閾値電圧分布を示す図である。
　【図４】本発明による半導体集積回路素子の構造を示す断面図である。
　【図５】本発明による水素透過抑止層の組成分析結果を示す図である。
　【図６】本発明による水素透過抑止層の組成分析結果を示す図である。
　【図７】従来法の半導体集積回路素子の構造を示す断面図である。
　【図８】従来法の半導体集積回路素子の構造を示す断面図である。
　【符号の説明】
　１　拡散層
　２　素子分離膜
　３　キャパシタ電極
　４　ゲート多結晶シリコン
　５　強誘電体
　６　層間絶縁膜
　７　上部引き出し電極
　８　水素透過抑止層
　９　層間膜