(57)【要約】【課題】良好な特性を有する誘電体素子を提供する。【解決手段】この誘電体素子は、表面４ａに位置するＰｔ（白金原子）がＦ（フッ素原子）により終端された下部電極４と、下部電極４のＦ（フッ素原子）により終端された表面４ａ上に形成された強誘電体膜５とを備えている。【選択図】図２
2004079607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に位置する構成原子がハロゲン原子により終端された電極層と、
前記電極層の前記ハロゲン原子により終端された表面上に形成された誘電体膜とを備えた、誘電体素子。
【請求項２】
前記電極層は、Ｐｔ、Ｉｒ、ＰｄおよびＲｕからなるグループより選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の誘電体素子。
【請求項３】
前記誘電体膜は、ビスマス層状構造の強誘電体膜を含む、請求項１または２に記載の誘電体素子。
【請求項４】
電極層の表面に位置する構成原子をハロゲン原子により終端する工程と、
前記電極層の前記ハロゲン原子により終端された表面上に誘電体膜を形成する工程とを備えた、誘電体素子の製造方法。
【請求項５】
前記ハロゲン原子により終端する工程は、
前記電極層の表面をハロゲンイオンを含むプラズマ中および溶液中のいずれかに曝すことによって、前記電極層の表面に位置する構成原子を前記ハロゲン原子により終端する工程を含む、請求項４に記載の誘電体素子の製造方法。
【請求項６】
前記誘電体膜の形成後に熱処理を行うことによって、前記誘電体膜を結晶化する工程をさらに備える、請求項４または５に記載の誘電体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、誘電体素子および誘電体素子の製造方法に関し、特に、電極層上に形成された誘電体膜を有する誘電体素子および誘電体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、強誘電体膜を有する誘電体素子は、強誘電性などの特性を有しているため、エレクトロニクスなどの多くの分野で応用が期待されている。たとえば、分極ヒステリシス現象を利用した不揮発性の強誘電体メモリなどが研究されている。
【０００３】
従来の強誘電体膜の製造方法としては、ドライプロセスやウェットプロセスなどが用いられている。ドライプロセスとしては、スパッタリング法、真空蒸着法、レーザアブソープション法およびＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などがある。しかしながら、ドライプロセスでは、元素ごとに蒸気圧が異なるため、化学量論比に近い強誘電体膜を安定して形成するのが困難である。また、強誘電体膜の結晶性が悪くなるという欠点がある。また、生産性が低く、かつ、高価な設備を用いるために製造コストが高くなるという欠点もある。このため、現段階では、ドライプロセスは、実用化レベルには達していない。
【０００４】
その一方、ウェットプロセスは、ドライプロセスに比べて、強誘電体膜の化学組成を精密に制御することができるとともに、強誘電体膜を分子レベルで均一に形成することができる。また、大面積を有する強誘電体膜も形成することができる。さらに、設備が安価なことにより製造コストを低減することができ、かつ、量産に適している。このため、従来では、比較的平坦な基板上に強誘電体膜を形成する場合には、ウェットプロセスが用いられている。このウェットプロセスには、金属有機化合物を用いたゾルゲル法やカルボン酸の金属塩などを有機溶媒に溶かした溶液を用いるＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などがある。以下に、ゾルゲル法およびＭＯＤ法の概略について説明する。
【０００５】
ゾルゲル法では、まず、原料となる各成分金属の加水分解性の化合物、加水分解性の化合物の部分加水分解物または加水分解性の化合物の部分重縮合物を含有する原料溶液を基板上に塗布する。そして、基板上の塗布膜を乾燥させた後、空気または水蒸気雰囲気中において所定の温度で基板上の塗布膜を加熱することによって、基板上に金属酸化物からなる膜を形成する。次に、基板上の金属酸化物からなる膜を、その金属酸化物の結晶化温度以上で焼成することによって、金属酸化物の膜を結晶化させる。この場合、金属酸化物がＳＢＴである場合は、約７５０℃で熱処理することにより結晶化していた。
【０００６】
また、ＭＯＤ法では、まず、熱分解性の有機金属化合物を含有する原料溶液を基板上に塗布する。そして、酸素を含む雰囲気中において基板上の塗布膜を加熱することによって、塗布膜中の溶媒を蒸発させるとともに、金属化合物の熱分解を生じさせる。これにより、基板上に金属酸化物からなる膜を形成する。次に、基板上の金属酸化物からなる膜を、その金属酸化物の結晶化温度以上で焼成することによって、金属酸化物の膜を結晶化させる。この場合、金属酸化物がＳＢＴである場合は、約７５０℃で熱処理することにより結晶化していた。
【０００７】
従来の誘電体素子では、基板上に電極層を形成した後に、上述したゾルゲル法またはＭＯＤ法を用いて、電極層上に強誘電体膜を形成していた。
【０００８】
図１０は、従来のゾルゲル法またはＭＯＤ法を用いてＰｔからなる下部電極上に形成された強誘電体膜（ＳＢＴ膜）の結晶構造を説明するための模式図である。なお、図１０中の大きい文字の元素は、同一平面内にあり、小さい文字の元素は、大きい文字の元素とは異なる平面内にある。
【０００９】
従来では、ゾルゲル法またはＭＯＤ法を用いて、図１０に示すように、Ｐｔからなる下部電極１０４上に、ビスマス層状構造を有するＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（ＳＢＴ）からなる強誘電体膜１０５を形成した場合、ＳＢＴからなる強誘電体膜１０５は、疑似ペロブスカイト層１０５ａが酸化ビスマス層１０５ｂで挟まれた層状の構造になる。
【００１０】
ここで、ビスマス層状構造の強誘電体のａ軸方向およびｂ軸方向は、ｃ軸方向よりも大きい分極量を示すことが知られている。このため、良好な強誘電性を有する誘電体素子を得るためには、ａ軸方向およびｂ軸方向が電極層の表面に対して垂直になるように、電極層上に強誘電体膜を形成するのが好ましい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のゾルゲル法またはＭＯＤ法によりＰｔからなる下部電極１０４上に、ビスマス層状構造のＳＢＴからなる強誘電体膜１０５を形成した場合、図１０に示したように、強誘電体膜１０５のａ軸方向およびｂ軸方向が下部電極１０４の表面に対して平行になるように、下部電極１０４上に強誘電体膜１０５が形成されやすいという問題点があった。これは、以下の理由によると考えられる。すなわち、Ｐｔの触媒作用によって、酸化ビスマス層１０５ｂを構成するＢｉが、下部電極１０４を構成するＰｔに結合しやすくなる。このように、ＢｉがＰｔと結合すると、Ｐｔからなる下部電極１０４の表面に対して平行に延びるように、酸化ビスマス層１０５ｂが形成されやすくなると考えられる。そして、この場合には、強誘電体膜１０５のａ軸方向およびｂ軸方向が下部電極１０４の表面に対して平行になる。
【００１２】
以上のように、従来では、ゾルゲル法またはＭＯＤ法などのウェットプロセスを用いた場合、Ｐｔからなる下部電極１０４の表面に対してａ軸方向およびｂ軸方向が平行になるため、良好な強誘電性を得るのは困難であるという問題点があった。
【００１３】
また、従来のゾルゲル法またはＭＯＤ法を用いて電極層上に強誘電体膜を形成する方法では、金属酸化物（強誘電体）を結晶化させる際に、上記のように、約７５０℃の高温の熱処理が必要であるという問題点もあった。
【００１４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、
この発明の１つの目的は、良好な特性を得ることが可能な誘電体素子を提供することである。
【００１５】
この発明のもう１つの目的は、上記の誘電体素子において、誘電体膜の結晶化温度を低下させることである。
【００１６】
この発明のさらにもう１つの目的は、良好な特性を有する誘電体素子を容易に製造することが可能な誘電体素子の製造方法を提供することである。
【００１７】
この発明の他の目的は、上記の誘電体素子の製造方法において、誘電体膜の結晶化温度を低下させることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による誘電体素子は、表面に位置する構成原子がハロゲン原子により終端された電極層と、電極層のハロゲン原子により終端された表面上に形成された誘電体膜とを備える。
【００１９】
この第１の局面による誘電体素子では、上記のように、表面に位置する構成原子がハロゲン原子により終端された電極層の表面上に誘電体膜を形成することによって、たとえば、ビスマス層状構造の強誘電体膜を形成する場合に、電極層の表面に位置する電極層の構成原子をハロゲン原子で終端すれば、強誘電体膜を構成するＢｉと電極層の表面に位置する構成原子とが結合するのを抑制することができる。このため、ビスマス層が電極層の表面に対して垂直になるように、電極層の表面上に強誘電体膜を形成することができる。これにより、強誘電体膜のａ軸方向およびｂ軸方向を、電極層の表面に対して垂直方向にすることができるので、大きい分極量を示す強誘電体膜を得ることができる。その結果、良好な特性を有する誘電体素子を得ることができる。また、電極層の表面の構成原子をハロゲン原子で終端することによって、電極層の表面が改質されるので、その電極層上に誘電体膜を形成した場合に、誘電体膜の結晶化温度を低下させることができる。
【００２０】
上記第１の局面による誘電体素子において、好ましくは、電極層は、Ｐｔ、Ｉｒ、ＰｄおよびＲｕからなるグループより選択される少なくとも１つを含む。このように構成すれば、これらの電極層の構成原子をハロゲン原子により終端することによって、容易に、良好な特性を有する誘電体素子を得ることができる。
【００２１】
上記第１の局面による誘電体素子において、好ましくは、誘電体膜は、ビスマス層状構造を有する強誘電体膜を含む。このように構成すれば、下地となる電極層の構成原子をハロゲン原子により終端することによって、容易に、ビスマス層状構造の強誘電体膜のａ軸方向およびｂ軸方向が、電極層の表面に対して垂直方向になるように、強誘電体膜を形成することができる。
【００２２】
この発明の第２の局面による誘電体素子の製造方法は、電極層の表面に位置する構成原子をハロゲン原子により終端する工程と、電極層のハロゲン原子により終端された表面上に誘電体膜を形成する工程とを備える。
【００２３】
この第２の局面による誘電体素子の製造方法では、上記のように、電極層の表面に位置する構成原子をハロゲン原子により終端した後、その電極層の表面上に誘電体膜を形成することによって、たとえば、ビスマス層状構造の強誘電体膜を形成する場合に、電極層の表面に位置する構成原子をハロゲン原子で終端すれば、強誘電体膜を構成するＢｉと電極層の表面に位置する構成原子とが結合するのを抑制することができる。このため、ビスマス層が電極層の表面に対して垂直になるように、電極層の表面上に強誘電体膜を形成することができる。これにより、強誘電体膜のａ軸方向およびｂ軸方向を、電極層の表面に対して垂直にすることができるので、大きい分極量を示す強誘電体膜を容易に形成することができる。その結果、良好な特性を有する誘電体素子を形成することができる。また、電極層の表面の構成原子をハロゲン原子で終端することによって、電極層の表面が改質されるので、その電極層上に誘電体膜を形成した場合に、誘電体膜の結晶化温度を低下させることができる。
【００２４】
上記第２の局面による誘電体素子の製造方法において、好ましくは、ハロゲン原子により終端する工程は、電極層の表面をハロゲンイオンを含むプラズマ中および溶液中のいずれかに曝すことによって、電極層の表面に位置する構成原子をハロゲン原子により終端する工程を含む。このように構成すれば、容易に、電極層の表面に位置する構成原子をハロゲン原子により終端することができる。
【００２５】
上記第２の局面による誘電体素子の製造方法において、好ましくは、誘電体膜の形成後に熱処理を行うことによって、誘電体膜を結晶化する工程をさらに備える。このように構成すれば、ハロゲン原子による終端により改質された電極層の表面上に形成された誘電体膜を、容易に、低温で結晶化することができる。その結果、高温の熱処理に起因する基板の変形や基板と誘電体膜との化学反応を抑制することができる。さらに、高温の熱処理に耐えることができない材料が使用可能となるので、誘電体膜の多層化による高機能化などにも対応することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態による誘電体素子の断面図である。図２は、図１に示した一実施形態による誘電体素子のＰｔからなる電極層上に形成された強誘電体膜（ＳＢＴ膜）の結晶構造を説明するための模式図である。なお、図２中の大きい文字の元素は、同一平面内にあり、小さい文字の元素は、大きい文字の元素とは異なる平面内にある。まず、図１および図２を参照して、本実施形態による誘電体素子の構造について説明する。
【００２８】
本実施形態による誘電体素子では、図１に示すように、Ｓｉ基板１上に、約３５０ｎｍの膜厚を有するＳｉＯ２膜２が形成されている。ＳｉＯ２膜２上には、約１００ｎｍの膜厚を有するＩｒＳｉＮからなる密着層３が形成されている。密着層３上には、約１００ｎｍの膜厚を有するＰｔからなる下部電極４が形成されている。なお、密着層３は、ＳｉＯ２膜２と下部電極４との密着性を向上させて、下部電極４が剥離するのを防止する機能を有する。なお、下部電極４は、本発明の「電極層」の一例である。
【００２９】
ここで、本実施形態では、図２に示すように、下部電極４の表面４ａに位置するＰｔ（白金原子）は、Ｆ（フッ素原子）により終端されている。すなわち、Ｐｔからなる下部電極４の表面４ａは、フッ化されている。なお、Ｐｔ（白金原子）は、本発明の「電極層の構成原子」の一例であり、Ｆ（フッ素原子）は、本発明の「ハロゲン原子」の一例である。そして、下部電極４のＦにより終端された表面４ａ上には、約１００ｎｍの膜厚を有するビスマス層状構造のＳＢＴからなる強誘電体膜５が形成されている。なお、強誘電体膜５は、疑似ペロブスカイト層５ａが酸化ビスマス層５ｂで挟まれた層状の構造を有している。そして、強誘電体膜５のａ軸方向およびｂ軸方向は、下部電極４の表面４ａに対して垂直になっている。すなわち、酸化ビスマス層５ｂが、下部電極４の表面４ａに対して垂直方向になっている。また、疑似ペロブスカイト層５ａを構成するＴａを中心とした酸素八面体の１つのＯが、Ｐｔを終端したＦと結合している。なお、強誘電体膜５は、本発明の「誘電体膜」の一例である。
【００３０】
また、図１に示すように、強誘電体膜５は、下部電極４の表面４ａの一部が露出するように、下部電極４の表面４ａ上に形成されている。そして、強誘電体膜５上には、Ｐｔからなる上部電極６が形成されている。
【００３１】
本実施形態では、上記のように、Ｐｔからなる下部電極４の表面４ａに位置する下部電極４のＰｔをＦで終端することによって、強誘電体膜５を構成するＢｉと下部電極４の表面４ａに位置するＰｔとが結合するのを抑制することができる。このため、酸化ビスマス層５ｂが下部電極４の表面４ａに対して垂直になるように、下部電極４の表面４ａ上に強誘電体膜５を形成することができる。これにより、強誘電体膜５のａ軸方向およびｂ軸方向を、下部電極４の表面４ａに対して垂直方向にすることができるので、大きい分極量を示す強誘電体膜５を得ることができる。その結果、良好な特性を有する誘電体素子を得ることができる。
【００３２】
図３〜図５、図７および図８は、図１に示した一実施形態による誘電体素子の製造方法を説明するための断面図である。図６は、図１に示した一実施形態による誘電体素子の形成時に用いられる前駆体の分子構造を説明するための模式図である。次に、図１〜図８を参照して、本実施形態による誘電体素子の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、図３に示すように、Ｓｉ基板１の表面を熱処理することによって、Ｓｉ基板１上に、約３５０ｎｍの膜厚を有するＳｉＯ２膜２を形成する。
【００３４】
次に、図４に示すように、スパッタ法を用いて、ＳｉＯ２膜２上に、約１００ｎｍの膜厚を有するＩｒＳｉＮからなる密着層３、および、約１００ｎｍの膜厚を有するＰｔからなる下部電極４を順次形成する。
【００３５】
次に、本実施形態では、原料ガスとしてＣＨＦ３、ＣＨ４およびＡｒを含むことによりフッ素イオンが含まれるプラズマ中に下部電極４の表面４ａを曝すことによって、図２に示したように、下部電極４の表面４ａに位置するＰｔ（白金原子）をＦ（フッ素原子）により終端する。これにより、下部電極４の表面４ａには、フッ化白金が形成される。
【００３６】
次に、図５に示すように、ゾルゲル法またはＭＯＤ法を用いて、下部電極４の表面４ａ上に、約１００ｎｍの膜厚を有するとともに、ビスマス層状構造のＳＢＴからなる強誘電体膜５を形成する。具体的には、まず、スピンコート法を用いて、下部電極４の表面４ａ上に、ＳＢＴ用の溶液（ＳＢＴ溶液）を、約２０００ｒｐｍで約３０秒間塗布する。なお、ＳＢＴ溶液としては、強誘電体膜５がＳＢＴになるように、ゾルゲル法またはＭＯＤ法により調合された前駆体（図６参照）と呼ばれる組成物を、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールおよび２−エチルヘキサンなどの溶媒に溶かしたものを用いる。また、前駆体は、図６に示すように、Ｓｒを介して、Ｔａを中心とした酸素八面体が２つ繋がっている構造を有する。そして、Ｓｒと結合しているＯ（酸素原子）には、Ｂｉが結合している。また、Ｂｉには、有機成分（Ｒ）が結合している。
【００３７】
この後、約２００℃の大気中で約１５分間の熱処理を行うことによって、下部電極４の表面４ａ上に塗布されたＳＢＴ溶液の溶媒成分を蒸発させる。これにより、下部電極４の表面４ａ上に塗布されたＳＢＴ溶液は、ＳＢＴからなる強誘電体膜５なる。その後、約６５０℃の酸素雰囲気中で約１時間の本焼成を行うことによって、ＳＢＴからなる強誘電体膜５を結晶化させる。これにより、下部電極４の表面４ａ上に、約１００ｎｍの膜厚を有するビスマス層状構造の結晶化されたＳＢＴからなる強誘電体膜５が形成される。
【００３８】
上記のように、Ｆ（フッ素原子）により終端されたＰｔからなる下部電極４の表面４ａ上に、ゾルゲル法またはＭＯＤ法を用いて、ＳＢＴからなる強誘電体膜５を形成すると、強誘電体膜５を構成するＢｉが下部電極４を構成するＰｔに結合するのが抑制される。これにより、図２に示したように、強誘電体膜５を構成する酸化ビスマス層５ｂは、下部電極４の表面４ａに対して垂直方向に形成される。このため、強誘電体膜５のａ軸方向およびｂ軸方向を下部電極４の表面４ａに対して垂直方向にすることができるので、大きい分極量を示す強誘電体膜５を形成することができる。また、疑似ペロブスカイト層５ａのＴａを中心とした酸素八面体の１つのＯは、下部電極４の表面４ａに位置するＰｔを終端したＦ（フッ素原子）に結合する。すなわち、ＰｔをＦ（フッ素原子）によりフッ化することにより形成されるフッ化白金（ＰｔＦ６）は、強力な酸化剤であり、Ｏ２をＯ２＋に酸化させることができるとともに、固体のＯ２（ＰｔＦ６）を形成することができる。　このＰｔＦ６の性質から推測すると、Ｆ（フッ素原子）でＰｔ（白金原子）を終端することによって、容易に、疑似ペロブスカイト構造を構成するＴａを中心とした酸素八面体の１つのＯ（酸素原子）を、Ｆ（フッ素原子）に結合させることができる。
【００３９】
上記のように形成した強誘電体膜５上に、スパッタ法を用いて、図７に示すように、Ｐｔからなる上部電極６を形成する。
【００４０】
次に、図８に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて、上部電極６上に、レジストパターン７を形成する。そして、ドライエッチング技術を用いて、レジストパターン７をマスクとして、上部電極６および強誘電体膜５をパターニングする。なお、上部電極６に対するエッチングは、Ｃｌ２／Ａｒ系ガスを用いる。また、強誘電体薄膜５に対するエッチングは、ＣＦ４／Ａｒ系ガスを用いる。その後、レジストパターン７を除去することにより、図１に示したような、本実施形態による誘電体素子が形成される。最後に、エッチングダメージを回復するために、約６５０℃の酸素雰囲気中で約１時間の熱処理を行う。
【００４１】
図９は、図３〜図８に示した本実施形態による誘電体素子の製造方法を用いて実際に作製した誘電体素子のヒステリシス特性を示したグラフである。図９を参照して、本実施形態による製造方法により作製した誘電体素子では、２Ｐｒ＝８μＣ／ｃｍ２の良好な分極量を示すことが判明した。
【００４２】
また、本実施形態の製造方法では、上記のように、下部電極４の表面４ａに位置するＰｔ（白金原子）をＦ（フッ素原子）により終端することによって、下部電極４の表面４ａが改質されるので、その下部電極４の表面４ａ上に強誘電体膜５を形成した場合に、強誘電体膜５の結晶化温度を低下させることができる。すなわち、従来の強誘電体膜の結晶化温度（約７５０℃）よりも約１００℃低い約６５０℃で強誘電体膜５の結晶化を行うことができる。その結果、高温の熱処理に起因する基板の変形や基板と強誘電体膜との化学反応を抑制することができる。さらに、高温の熱処理に耐えることができない材料が使用可能となるので、強誘電体膜の多層化による高機能化などにも対応することができる。
【００４３】
また、本実施形態の製造方法では、上記のように、下部電極４の表面４ａをフッ素イオンを含むプラズマ中に曝すことによって、容易に、下部電極４の表面４ａに位置するＰｔ（白金原子）をＦ（フッ素原子）により終端することができる。
【００４４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４５】
たとえば、上記実施形態では、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（ＳＢＴ）からなる強誘電体膜５を下部電極４上に形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、下記の一般式で示されるビスマス層状構造の強誘電体からなる強誘電体膜を電極層上に形成する場合にも同様の効果を得ることができる。
【００４６】
（Ｂｉ２Ｏ２）２＋（Ａｎ−１ＢｎＯ３ｎ＋１）２−
なお、Ａは、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｐｂ、Ｂｉ、ＫまたはＮａであり、Ｂは、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、ＷまたはＶである。
【００４７】
ｎ＝１の場合：
・Ｂｉ２ＷＯ６
・Ｂｉ２ＶＯ５．５
ｎ＝２の場合：
・Ｂｉ２Ｏ３／ＳｒＴａ２Ｏ６
・Ｂｉ２Ｏ３／ＳｒＮｂ２Ｏ６
（ＳｒＢｉ２Ｎｂ２Ｏ９）
ｎ＝３の場合：
・Ｂｉ２Ｏ３／ＳｒＴａ２Ｏ６／ＢａＴｉＯ３
・Ｂｉ２Ｏ３／ＳｒＴａＯ６／ＳｒＴｉＯ３
・Ｂｉ２Ｏ３／Ｂｉ２Ｔｉ３Ｏ９
（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）：ＢＩＴ
ｎ＝４の場合：
・Ｂｉ２Ｏ３／Ｓｒ３Ｔｉ４Ｏ１２
（Ｓｒ３Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１５）
・Ｂｉ２Ｏ３／Ｂｉ２Ｔｉ３Ｏ９／ＳｒＴｉＯ３
（ＳｒＢｉ４Ｔｉ４Ｏ１５）
【００４８】
また、Ａに入っている原子の一部を他の原子で置き換えたビスマス層状構造の強誘電体においても有効である。たとえば、ＢＬＴ：Ｂｉ２Ｏ３／Ｂｉ１．２５Ｌａ０．７５Ｔｉ３Ｏ９などがある。
【００４９】
また、Ｂに入っている原子の一部を他の原子で置き換えたビスマス層状構造の強誘電体においても有効である。たとえば、ＢＩＴＷ：Ｂｉ２Ｏ３／Ｂｉ２Ｔｉ２．９７Ｗ０．０３Ｏ９などがある。
【００５０】
また、ＡおよびＢに入っている原子の一部を他の原子で置き換えたビスマス層状構造の強誘電体においても有効である。たとえば、ＢＬＴＮ：Ｂｉ２Ｏ３／Ｂｉ１．２５Ｌａ０．０７５Ｔｉ２．９７Ｎｂ０．０３Ｏ９などがある。
【００５１】
また、上記実施形態では、Ｐｔからなる下部電極４をＳｉ基板１上に形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、Ｐｔ、Ｉｒ、ＰｄおよびＲｕからなるグループより選択される少なくとも１つを含む電極層を基板上に形成する場合も同様の効果を得ることができる。また、上記以外の電極材料を用いてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、約１００ｎｍの膜厚を有する下部電極４を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲の膜厚を有する電極層を形成すればよい。
【００５３】
また、上記実施形態では、下部電極４が剥離するのを防止するために、ＳｉＯ２膜２上にＩｒＳｉＮからなる密着層３を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、他の材料からなる密着層を形成するようにしてもよい。たとえば、ＴｉＯ２、ＣｏＳｉＮ、ＲｕＳｉＮ、Ｔｉ、Ｐｔ／ＴｉＯ２、ＴａＳｉＮ、Ｐｔ、ＩｒＯ２、ＴｉＮなどが考えられる。
【００５４】
また、上記実施形態では、約１００ｎｍの膜厚を有する密着層３を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲の膜厚を有する密着層を形成すればよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、Ｆ（フッ素原子）で下部電極４の表面４ａに位置するＰｔ（白金原子）を終端するようにしたが、本発明はこれに限らず、他のハロゲン原子で電極層の表面に位置する電極層の構成原子を終端するようにしてもよい。他のハロゲン原子としては、たとえば、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔなどが考えられる。
【００５６】
また、上記実施形態では、スピンコート法を用いて、強誘電体（ＳＢＴ）膜形成用の溶液の塗布を行うようにしたが、本発明はこれに限らず、デップコート法や噴霧法などの他の方法を用いてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、下部電極４の表面４ａ上に塗布された強誘電体（ＳＢＴ）膜形成用の溶液の溶媒成分を蒸発させるために、約２００℃の大気中で約１５分間の熱処理を行うようにしたが、本発明はこれに限らず、約１５０℃〜約３００℃で約３分〜約３０分間の条件で熱処理を行えばよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（ＳＢＴ）からなる強誘電体膜を結晶化させるために、約６５０℃の酸素雰囲気中で約１時間の本焼成を行うようにしたが、本発明はこれに限らず、約６００℃〜約７００℃で約１５分〜約６０分間の条件で本焼成を行えばよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、下部電極４の表面４ａ上に塗布された強誘電体（ＳＢＴ）膜形成用の溶液の溶媒成分を蒸発させた後に、強誘電体膜を結晶化させるための本焼成を行うようにしたが、本発明はこれに限らず、金属原子に結合している有機成分などを蒸発させるための仮焼成をした後に、本焼成を行うようにしてもよい。また、強誘電体膜を所定の膜厚にするために、強誘電体膜形成用の溶液の塗布および仮焼成を数回繰り返すようにしてもよい。たとえば、約３００℃〜約５００℃の大気中または酸素雰囲気中で約３分〜約６０分間の条件で仮焼成を行うようにしてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、エッチングダメージを回復するために、約６５０℃の酸素雰囲気中で約１時間の熱処理を行うようにしたが、本発明はこれに限らず、約６００℃〜約７００℃の温度条件で熱処理を行えばよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ハロゲン原子により終端された電極層の表面上に誘電体膜を形成することによって、良好な特性を有する誘電体素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による誘電体素子の断面図である。
【図２】図１に示した一実施形態による誘電体素子のＰｔからなる電極層上に形成された強誘電体膜（ＳＢＴ膜）の結晶構造を説明するための模式図である。
【図３】図１に示した一実施形態による誘電体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図４】図１に示した一実施形態による誘電体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】図１に示した一実施形態による誘電体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】図１に示した一実施形態による誘電体素子の形成時に用いられる前駆体の分子構造を説明するための模式図である。
【図７】図１に示した一実施形態による誘電体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図１に示した一実施形態による誘電体素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】図３〜図８に示した本実施形態による誘電体素子の製造方法を用いて実際に作製した誘電体素子のヒステリシス特性を示したグラフである。
【図１０】従来の誘電体素子の電極層上に形成された強誘電体薄膜の結晶構造を説明するための模式図である。
【符号の説明】
４　下部電極（電極層）
４ａ　表面
５　強誘電体膜（誘電体膜）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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