(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板表面に形成された絶縁膜上に形成された下部電極と、
前記下部電極の上に形成された強誘電体膜と、
前記強誘電体膜の上に形成された上部電極とを備えた強誘電体キャパシタにおいて、
前記下部電極は前記絶縁膜を貫通するように形成された導体層からなるプラグを介して半導体基板と電気的に接続されており、
前記プラグと前記下部電極との界面には高融点金属層あるいは高融点金属の窒化物層が介在せしめられていると共に、前記下部電極上から前記絶縁膜上に伸長する前記強誘電体膜と前記絶縁膜との界面には前記高融点金属層の酸化物層あるいは前記高融点金属層の酸窒化物層が介在せしめられており、
前記高融点金属の酸化物層あるいは前記高融点金属層の酸窒化物層は、前記高融点金属あるいは前記高融点金属層の窒化物を酸化することによって形成された酸化物からなることを特徴とする強誘電体キャパシタ。
【請求項２】
半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記半導体基板に到達するように前記絶縁膜にコンタクトホールを形成し、前記コンタクトホール内に第１の導体層を充填しプラグを形成する工程と、
前記プラグの形成された絶縁膜の上層に高融点金属層あるいは高融点金属の窒化物層からなるバリア層を形成する工程と、
前記バリア層の上層に第２の導体層からなる下部電極パターンを形成する工程と、
前記下部電極パターンをマスクとして選択酸化を行い、前記下部電極パターンから露呈する前記バリア層を酸化し、前記高融点金属層の酸化物層あるいは前記高融点金属層の酸窒化物層からなる絶縁バリア層を形成する工程と、
前記下部電極上から前記絶縁バリア層上の少なくとも一部に伸長するように、強誘電体層を形成する工程と、
前記強誘電体層上に上部電極を形成する工程とを含む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３】
請求項２に記載の強誘電体キャパシタの製造方法であって、
前記絶縁バリア層を形成する工程は、
前記下部電極パターンをマスクとして酸素イオンを注入することにより選択酸化を行う工程である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係り、特に基板表面に形成された絶縁膜上に形成される強誘電体キャパシタにおける強誘電体層と下地の絶縁膜との接触防止のための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンなどの半導体基板１の表面に強誘電体キャパシタを形成する場合、通常は、
図３（ａ）に示すように、下部電極４と上部電極６とで強誘電体層５を挟んだ構造が用いられる。通常このような強誘電体キャパシタは、半導体基板１表面に形成された酸化シリコン膜２などの絶縁膜上に形成され、下部電極４は酸化シリコン膜２に形成されたコンタクトホールＨを介して半導体基板１にコンタクトする構造をとっている。製造に際しては、下部電極４、強誘電体層５、上部電極６を順次積層し、一括してパターニングするという方法が試みられているが、３層同一のマスクパターンで順次エッチングしていく必要があり、エッチング条件の選択をはじめ、加工が極めて困難であるという問題がある。特に、強誘電体層５の側壁がエッチングダメージを受けやすく、特性劣化の原因となりやすいため、上部電極６をやや小さく形成し、エッジ部分はキャパシタとして使用しないようにするなどの工夫が必要となる。
【０００３】
そこで、図３（ｂ）に示すように、実際には、順次１層づつパターニングするという方法がとられている。この方法によれば、上部電極６のパターンを、前記強誘電体層５のエッジを残して形成することにより、強誘電体層５のダメージを受けた部分をキャパシタとして使用しないようにすることが可能になる。しかしながら１層づつのマスクアライメントが必要であり、下部電極４に対して強誘電体層５を位置あわせする場合、および強誘電体層５に対して上部電極６を位置あわせする場合、それぞれに対して、アライメントマージンＡおよびＢが必要となり、セル面積の低減を阻む大きな問題となっている。
【０００４】
このような問題を解決するため、図３（ｃ）に示すように、下部電極４のみをパターニングし、強誘電体層５はパターニングしないかもしくは、下部電極よりも大きめにパターニングし、上部電極６をこの上層に形成するという方法も提案されている。この構造では、強誘電体層５のパターンエッジは下部電極４よりも突出しているため、キャパシタを構成せず、エッチングダメージを受けていたとしても特性劣化の原因にはならない。このとき、上部電極６は下部電極４と対向するようにパターニングすればよいが、そのまま共通プレートとして使用する場合もある。
【０００５】
しかしながら、この場合、半導体基板１表面に形成された酸化シリコン膜２に強誘電体層５が直接接するという問題がある。通常このようなキャパシタでは強誘電体層５としてＰＺＴ(ＰｂＺｒxＴｉ1-xＯ3)膜、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9）などの強誘電体層、ＢＳＴ（ＢａxＳｒ1-xＴｉ1-xＯ3）などの高誘電率層が用いられる。通常このような強誘電体層は、スパッタリング法、ＭＯＣＶＤ法のほかゾルゲル法とよばれる、液体（ゾル）状の原料を基板表面にコーティングして、熱処理により焼成する方法などによって形成される。しかしながら、このような方法はいずれも高温工程を伴い、例えばＰＺＴを用いる場合には強誘電体層５中のＰｂやＴｉなどが酸化シリコン膜２中に拡散し、さらにはその下地のシリコン基板内に拡散する。その結果、キャパシタ自身のみならず、半導体基板内に形成されている半導体素子の素子特性の劣化を招いたり、また、図３（ｃ）に点Ｃで示すように、下部電極４のエッジに相当する部分における段差で強誘電体膜５が薄くなりウィークポイントを形成してしまい、場合によっては強誘電体層にクラックが生じることがある。
【０００６】
そこで、強誘電体キャパシタの強誘電体層が酸化シリコン膜などのシリコン含有層と接していることにより生じる相互反応を防止するため、強誘電体層とシリコン含有層との接する部分に酸化チタン層あるいは、マグネシウム、ジルコニウム、タンタルなどの酸化物層を設けるという提案もなされている（特開平７−９９２９０）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プラグを介して、シリコン基板表面に形成されたＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子とキャパシタの下部電極とを接続する必要がある場合、このプラグと下部電極とのコンタクトをとる必要があるが、このような構造では、酸化物層３がプラグ表面にも介在することになり、オーミック接触をとることができないという問題がある。そこで、プラグ表面に相当する領域に対しては、このような酸化物層をエッチング除去する必要がある。しかしながら、チタン、マグネシウム、ジルコニウム、タンタルなどの酸化物は、加工性が悪く、ドライエッチングによる加工には時間がかかったり、その構成元素である重金属が遊離してエッチング端面に付着したりして高精度のパターニングを行うのは不可能に近い状態であった。また、上記のような従来の強誘電体キャパシタには、次のような問題点があった。下部電極として白金を用いる場合、この上層には配向性の良好な強誘電体層を形成することができるという性質があるが、白金は酸素を透過しやすいため、ＰＺＴ内の酸素が抜け出し、経年変化および分極反転の繰り返しによって強誘電性が低下するという問題があった。つまり、白金の柱状結晶の間から、強誘電体中の酸素が抜け出すおそれがあった。
【０００８】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、プラグ表面と下部電極とのオーミック接触性を得ることができ、加工性が良好で信頼性の高い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を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の強誘電体キャパシタでは、半導体基板表面に形成された絶縁膜上に、下部電極と、強誘電体膜と、上部電極とを順次積層してなる強誘電体キャパシタにおいて、前記下部電極は前記絶縁膜を貫通するように形成された導体層からなるプラグを介して半導体基板と電気的に接続されており、前記プラグと前記下部電極との間には高融点金属層あるいは高融点金属の窒化物層が介在せしめられていると共に、前記下部電極上から前記絶縁膜上に伸長する前記強誘電体膜と前記絶縁膜との界面には前記高融点金属層の酸化物層あるいは前記高融点金属層の酸窒化物層が介在しており、前記高融点金属の酸化物層あるいは前記高融点金属層の酸窒化物層は、前記高融点金属あるいは前記高融点金属層の窒化物を酸化することによって形成された酸化物からなることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、前記プラグと下部電極との間には導体層である高融点金属層あるいは高融点金属の窒化物層が介在せしめられており、下部電極のパターンから露呈する領域には高融点金属の酸化物層あるいは高融点金属の酸窒化物層が形成され、絶縁膜上に伸長した部分の強誘電体層との間に介在しているため、絶縁バリアとして良好に作用するとともに、プラグ上では導体層であり良好なコンタクト性を得ることが可能である。また、プラグを構成する多結晶シリコン層などの導体層と、下部電極との間のバリア層としての作用をも奏効し得、加工性が良好で信頼性の高い強誘電体キャパシタを得ることが可能となる。
【００１１】
なお、かかる構成において、プラグと下部電極との間には導体層である高融点金属あるいは高融点金属の窒化物層が介在せしめられており、絶縁膜と強誘電体層との間には下部電極のパターンをマスクとして前記高融点金属あるいは高融点金属の窒化物層の選択酸化によって形成した酸化膜が絶縁バリアとして介在している。
【００１２】
本発明では、上記強誘電体キャパシタにおいて、誘電体膜を強誘電体膜で構成している。強誘電体膜の場合、特に、高温工程で形成される事が多く、成膜時などにおいて、下地の絶縁膜との間で構成元素の相互拡散を生じたりする可能性が高いが、絶縁膜と強誘電体膜との間には絶縁バリア層が形成され、一方前記プラグと前記下部電極との界面には高融点金属層あるいは高融点金属の窒化物層からなる導体からなるバリア層が介在しているため、コンタクト性が良好でかつ信頼性の高い強誘電体キャパシタを得ることが可能となる。
【００１３】
望ましくは、前記強誘電体膜はＰＺＴであることを特徴とする。特に、強誘電体膜がＰＺＴの場合、ＰｂやＺｒが絶縁膜さらには半導体基板まで拡散したり、散高温工程で形成される事が多く、成膜時などにおいて、下地の絶縁膜との間で構成元素の相互拡散を生じたりする可能性が高いが、絶縁膜と強誘電体膜との間には絶縁バリア層が形成され、一方前記プラグと前記下部電極との界面には高融点金属層あるいは高融点金属の窒化物層からなる導体からなるバリア層が介在しているため、コンタクト性が良好でかつ信頼性の高い強誘電体キャパシタを得ることが可能となる。
【００１４】
また望ましくは、前記強誘電体膜はＳＢＴであることを特徴とする。
【００１５】
また、前記強誘電体膜は高誘電率膜を用いてもよい。
【００１６】
また、前記高融点金属は、チタニウム（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）から選ばれた金属であることを特徴とする。チタニウムは、シリコンおよび酸化シリコンとの密着性が良好であり、下部電極および強誘電体層との密着性の向上をはかることができる。また、下部電極としてイリジウム（Ｉｒ）を含む場合には特に、ＰＺＴ内の酸素、鉛（Ｐｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）が抜け出したりすることもなく、経年変化および分極反転の繰り返しによっても変化はなく、良好な強誘電性を維持することが可能となる。タンタルは、酸化物である酸化タンタルも同様、拡散バリア効果が高いため、より拡散防止機能が高くなるという特徴がある。タングステンは、低抵抗であり、密着性、オーミック接触性などにおいて多結晶シリコンと良好な組合わせとなり得るものである。
【００１７】
また、上記強誘電体キャパシタにおいては、前記高融点金属の酸化物層あるいは前記高融点金属層の酸窒化物層は、前記高融点金属あるいは前記高融点金属層の窒化物を、酸化することによって形成された酸化物からなる構成を有しているため、極めて容易に信頼性の高いバリア層および絶縁バリア層の形成が可能となる。
【００１８】
またここで望ましくは、前記高融点金属層は、窒化チタニウム層であり、前記酸化物層は酸化チタニウム層であることを特徴とする。特に窒化チタニウムは、バリア性が高い金属であり、プラグが高濃度にドープされた多結晶シリコン層の場合にも、プラグの不純物が下部電極に拡散するのを防止することができ、その一方で、酸化チタン層は絶縁層と強誘電体層との間で絶縁バリアとして有効なバリア性を発揮する。また、チタニウムは密着性が良好でありシリコンと反応してＴｉＳｉを形成しオーミック接触性が向上する。また、チタン層は酸化シリコンとの密着性も極めて良好であるため、下部電極４のエッジに相当する部分における段差で強誘電体膜５が薄くなっても、下地との密着性が良好でありウィークポイントを形成することもない。従って、強誘電体層にクラックが生じたりすることもなく、長期にわたり信頼性の高い強誘電体キャパシタを得ることが可能となる。従ってチタニウムと窒化チタニウムの２層構造で用いるのが望ましい。
【００１９】
また望ましくは、前記下部電極はイリジウム、酸化イリジウム、プラチナ、酸化ルテニウム、ルテニウムの少なくとも一種を含む導体層であることを特徴とする。これらイリジウム、酸化イリジウム、プラチナ、酸化ルテニウム、ルテニウムは上層に形成される強誘電体膜の配向性を良好に維持することができる材料であり、その一方で、例えば酸素透過性が高いという問題があり、強誘電体膜中の酸素や、その他の元素を透過するという問題があるが、本発明では、下層の絶縁バリア層によって強固なバリア効果を得ることができるため、極めて信頼性の高い強誘電体キャパシタを得ることが可能となる。
【００２０】
望ましくは、前記プラグは多結晶シリコンを含み、前記下部電極はイリジウム層であり、誘電体層は強誘電体層であり、前記プラグと前記下部電極との間にはチタニウム層が介在せしめられており、前記強誘電体層と前記絶縁膜との間には酸化チタニウム層が介在せしめられていることを特徴とする。イリジウムは上層に形成される強誘電体膜の配向性を良好に維持することができる材料である反面、柱状多結晶であり透過性が高いという問題があり、強誘電体膜中の酸素や、その他の元素を透過するという問題があるが、下層の酸化チタンからなる緻密な絶縁バリア層によって強固なバリア効果を得ることができる。さらにはプラグが多結晶シリコン層の場合、特にドーパントが下部電極に拡散するという問題があり、またこの下部電極がイリジウムの場合、特にこれを透過しやすいという問題があるが、チタン層は極めて緻密でバリア性が高くかつ導電性も高いため、良好なコンタクト性を得ることができかつ、長期にわたって特性を維持することが可能である。
【００２１】
望ましくは、前記高融点金属はシリコンを含有することを特徴とする。上記第１の構成による効果に加え、シリコンを含有することによりエッチングし易く、加工性が向上する一方で、下地のシリコンの拡散を抑制する効果が増大する。
【００２２】
さらに望ましくは、前記高融点金属はアルミニウムを含有することを特徴とする。上記第１の構成による効果に加え、アルミニウムを含有することによりエッチングし易くなり、加工性が向上する。
【００２３】
本発明の強誘電体キャパシタの製造方法において、半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記半導体基板に到達するように前記絶縁膜にコンタクトホールを形成し、前記コンタクトホール内に第１の導体層を充填しプラグを形成する工程と、前記プラグの形成された絶縁膜の上層に高融点金属層あるいは高融点金属の窒化物層からなるバリア層を形成する工程と、前記バリア層の上層に第２の導体層からなる下部電極パターンを形成する工程と、前記下部電極パターンをマスクとして選択酸化を行い、前記下部電極パターンから露呈する前記バリア層を酸化し、前記高融点金属層の酸化物層あるいは前記高融点金属層の酸窒化物層からなる絶縁バリア層を形成する工程と、前記下部電極上から前記絶縁バリア層上の少なくとも一部に伸長するように、強誘電体層を形成する工程と、前記強誘電体層上に上部電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。かかる構成によれば、選択酸化により自己整合的に、バリア層と絶縁バリア層とが同時形成されることになり、極めて容易に製造可能であり、また、マスクあわせなどのためのマージンが不要であるため、パターンの微細化が可能となる。
【００２４】
望ましくは、上記強誘電体キャパシタの製造方法において、前記下部電極パターンを形成する工程は、前記高融点金属層あるいは高融点金属の窒化物層からなるバリア層を形成した後、真空を破ることなく続いて下部電極を構成する第２の導体層を形成する工程と、この第２の導体層をパターニングする工程とを含むことを特徴とする。たとえばチタンのように酸化されやすい材料をバリア層として用いる場合には、下部電極を連続して形成し、必要に応じてパターニングし、さらにこの下部電極をマスクとして選択酸化を行うことにより、プラグと下部電極との間では酸化チタンを生じることがなくより良好なコンタクト性を得ることが可能となる。
【００２５】
また、上記強誘電体キャパシタの製造方法において、前記選択酸化工程は、下部電極パターンをマスクとして酸素イオンを注入する工程であることを特徴とする。かかる構成によれば、熱処理工程に代えて、酸素イオンの注入により選択酸化を行うようにしているため、高温工程を避けることができる。また、酸素イオンの注入領域の下地は絶縁膜であるため、酸素イオンが下地まで到達しても、特性に大きな影響を及ぼすこともない。従って下地にアルミニウムなどの融点の低い材料を使用している場合にも適用可能となる。
【００２６】
望ましくは上記強誘電体キャパシタにおいて、前記選択酸化工程は、酸素雰囲気中で加熱する工程であることを特徴とする。より容易に選択酸化を行うことが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例として、ＰＺＴを強誘電体膜として用いた強誘電体キャパシタについて説明する。この強誘電体キャパシタは、図１（ａ）乃至（ｅ）にその製造工程図、図２にこれを用いて形成したＦＲＡＭを示すように、シリコン基板１内に形成されたスイッチングトランジスタとしてのＭＯＳＦＥＴのソース・ドレイン領域１０の一方とプラグ７を介して下部電極４が接続するように、基板表面を覆う絶縁膜２上に強誘電体キャパシタを形成してなる強誘電体メモリ（ＦＲＡＭ）に関するもので、その絶縁膜２と強誘電体層５と絶縁バリア構造に特徴を有するものである。ここではゲート絶縁膜を介して基板表面にゲート電極が形成されている。すなわち図２（図１（ｅ））に示すように、高濃度にドープされた多結晶シリコン層からなるプラグ７と酸化イリジウムおよびプラチナとの２層膜からなる下部電極４との界面にはチタン薄膜８が介在するとともに、下部電極４上から、基板表面を覆う酸化シリコン膜からなる絶縁膜２上に伸長するＰＺＴからなる強誘電体膜５の絶縁膜２との界面には前記チタン膜の選択酸化によって形成された前記酸化チタン層８Ｓが介在していることを特徴とする。
【００２８】
次に、この強誘電体キャパシタの製造工程について説明する。まず、ＭＯＳＦＥＴの形成されたシリコン基板１の表面を熱酸化し、膜厚６００ｎｍ程度の酸化シリコン層２を形成した後、この酸化シリコン層２にコンタクトホールＨを形成する。そして、図１（ａ）に示すように、このコンタクトホール内に高濃度にドープされた多結晶シリコン層を埋め込みプラグ７を形成した後、基板表面全体にスパッタリング法により膜厚１０〜１００ｎｍ程度のチタン薄膜８を形成する。
【００２９】
続いて真空を破ることなく、イリジウムをターゲットとし、アルゴンと酸素との混合ガスを用いて、酸化イリジウム層をチタン薄膜８の上に形成する。そして更にこの上層にプラチナをターゲットとして用いてプラチナ層を形成する。このようにして図１（ｂ）に示すように、膜厚５０ｎｍ程度の酸化イリジウム層、および膜厚２００ｎｍ程度のプラチナ層を形成する。
【００３０】
この後図１（ｃ）に示すように、これをフォトリソグラフィにパターニングし、下部電極４を形成する。
【００３１】
こののち、この下部電極４をマスクとして、６００−８００℃程度の酸素雰囲気中で３０−６０分間熱処理を行うことにより、図１（ｄ）に示すように、下部電極４のパターンから露呈する前記チタン層８を選択的に酸化し、酸化チタン層８Ｓを形成する。このとき、下部電極下のチタン層８は酸化されることなくそのままチタン層８として残留する。
【００３２】
次に、この下部電極４の上に、ゾルゲル法によって、強誘電体膜５としてＰＺＴ膜を形成する。出発原料として、Pb(CH3COO)2・3H2O,Zr(t-OC4H9)4,Ti(i-OC3H7)4の混合溶液を用いた。この混合溶液をスピンコートした後、１５０℃で乾燥させ、ドライエアー雰囲気において４００℃で３０分の仮焼成を行った。これを５回繰り返した後、Ｏ2の雰囲気中で、７００℃以上の熱処理を施した。このようにして、２５０nmの強誘電体膜５を形成した。なお、ここでは、PbZrxTi1-xO3において、ｘを０．５２として（以下ＰＺＴ（５２／４８）と表す）、ＰＺＴ膜を形成している。
【００３３】
さらに、強誘電体膜５の上に、スパッタリングにより酸化イリジウムとイリジウムとの積層膜６を形成する（図１（ｅ））。この酸化イリジウム層とイリジウム層との積層膜を、上部電極６とする。ここでは、イリジウム層と酸化イリジウム層とをあわせて２００nmの厚さとなるように形成した。このようにして、強誘電体キャパシタを得ることができる。
【００３４】
かかる構成によれば、プラグと下部電極との間には導体層であるチタン層８が介在せしめられており、絶縁膜と強誘電体層との間には下部電極のパターンをマスクとして前記チタン層の選択酸化によって形成した酸化チタン層８Ｓが絶縁バリアとして介在しているため、プラグと下部電極とのオーミック接触性を低下することなく、絶縁層と強誘電体層との間には良好な絶縁バリアを介在させることができるため、信頼性の高い強誘電体キャパシタを形成することが可能となる。
【００３５】
また、このチタン層は、プラグを構成する多結晶シリコン層と、下部電極との間のバリア層としての作用をも奏効し得、加工性が良好で信頼性の高い強誘電体キャパシタを得ることが可能となる。さらにまた、チタン層は接合層としての作用もある。イリジウムとシリコン、あるいは酸化シリコン層４との密着性は余り良くない。このため、部分的に膜がはがれ、強誘電特性を劣化させるおそれがあるが、この実施例では、酸化シリコン層２と密着性のよいチタン層を形成した後、このチタン層を酸化しているためこの酸化チタン層は接合層としての作用も奏効する。このようにＰｂあるいはＺｒなどの酸化シリコン膜への拡散防止効果のみならず、このような密着性の向上によっても、強誘電特性を改善している。
【００３６】
なお、前記実施例では上部電極および下部電極を積層膜で構成したが、膜厚２００ｎｍ程度の単層膜でもよいことはいうまでもない。また、上記実施例ではバリア層、絶縁バリア層としてチタン層およびこれを選択酸化して形成した酸化チタン層を用いたが、後続の高温工程に耐えうる材料であれば、チタンに限定されることなく適宜選択可能である。チタニウム、タンタル、ジルコニウム、タングステンあるいはこれらの窒化物さらには、ＴａＡｌＮ、ＴａＳｉＮなど高融点金属の窒化物にアルミニウムあるいはシリコンなどを含有させたものも適用可能である。例えばＴａＮにアルミニウムを加えたＴａＡｌＮは、エッチングが容易であり、加工性が良好であるという特徴があるため、パターニングが必要な場合には有効な材料である。またＴａＮにシリコンを加えたＴａＳｉＮはシリコンを含有しているため、酸化シリコン層からのシリコンの拡散防止効果が高くまた、ＴａＮに比べてエッチングが容易であり、加工性が良好であるという特徴があるため、これもパターニングが必要な場合には有効な材料である。さらにまた、ＴａＳｉＮはＳｉの添加により微結晶またはアモルファスとなり、バリア性が向上する。
【００３７】
上記各実施例では、強誘電体膜５としてＰＺＴを用いているが、ＳＢＴなどの強誘電体あるいはＢＳＴなどの高誘電率誘電体膜などにも適用可能である。イリジウムの物性は白金の物性とほぼ等しい。イリジウムの抵抗率は、白金よりも小さく、電極として好ましい材料である。また、酸化イリジウムの抵抗率は、４９×１０-6Ωcmであって、電極材料として問題はない。
【００３８】
下部電極４においては、イリジウム層は、柱状の結晶であるため、強誘電体膜５中の酸素を透過してしまうが、この実施例では、酸化イリジウム層を使用し、さらにこの上層をＰｔで被覆している。この酸化イリジウム層は、柱状結晶構造ではなく酸素を透過しにくいため、強誘電体膜５の酸素の欠乏を防ぐことができる。ここでは、イリジウムの酸化を防ぐために表面にプラチナ層を形成したが、形成しなくてもよい。この場合は、選択酸化工程で下部電極全体が酸化イリジウム層となってしまう可能性が高いが酸化イリジウム層は導電性でありまた、酸素などの透過を防止することができる緻密な膜構造をもつため、酸化防止膜として良好に作用しうるものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、製造が容易で微細化、高集積化が可能で信頼性の高い強誘電体キャパシタを得ることが可能となる。
また、本発明によれば、イリジウム／酸化イリジウムを用いた電極構造において、下地絶縁膜との密着性を高めることができ、かつバリア性の高い絶縁バリアを用いているため、長期にわたって良好に強誘電体の特性を維持することができ、経年変化および分極反転による劣化の少ない強誘電体キャパシタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の強誘電体キャパシタの製造工程を示す図である。
【図２】同強誘電体キャパシタを用いたメモリを示す図である。
【図３】従来例の強誘電体キャパシタを示す図である。
【符号の説明】
１・・・シリコン基板
２・・・酸化シリコン層
４・・・下部電極
５・・・強誘電体膜
６・・・上部電極
７・・・プラグ
８・・・バリア層
８Ｓ 絶縁バリア層
【図１】
0004647050.tif 000002
【図２】
0004647050.tif 000003
【図３】
0004647050.tif 000004