(57)【要約】【課題】  一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト型結晶構造を有し、容量素子として適用した場合に良好な残留分極値及びＩＶ特性を得ることのできる強誘電体を用いた半導体装置を提供する。【解決手段】  一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト型結晶構造を有する強誘電体２を用いた半導体装置であり、該強誘電体層２に含まれるＡ元素とＢ元素の組成比［Ａ］／［Ｂ］が（１）式を満たす範囲に設定されている。０．６５≦［Ａ］／［Ｂ］＜１．０  ・・・・・・（１）  組成比［Ａ］／［Ｂ］は、好ましくは（２）式、より好ましくは（３）式を満たす範囲に設定されている。０．６５≦［Ａ］／［Ｂ］≦０．９５  ・・・・・・（２）  ０．６５≦［Ａ］／［Ｂ］≦０．９０    ・・・・・・（３）【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型結晶構造を有する強誘電体を用いた半導体装置において、
前記強誘電体に含まれるＡ元素とＢ元素の組成比［Ａ］／［Ｂ］が（１）式を満たす範囲に設定されていることを特徴とする半導体装置。
０．６５≦［Ａ］／［Ｂ］＜１．０  ・・・・・・（１）
【請求項２】
前記組成比［Ａ］／［Ｂ］が（２）式を満たす範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
０．６５≦［Ａ］／［Ｂ］≦０．９５  ・・・・・・（２）
【請求項３】
前記組成比［Ａ］／［Ｂ］が（３）式を満たす範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
０．６５≦［Ａ］／［Ｂ］≦０．９０    ・・・・・・（３）
【請求項４】
前記強誘電体は、前記Ａ元素として鉛（Ｐｂ）を含有し、前記Ｂ元素としてジルコニウム（Ｚｒ）及びチタニウム（Ｔｉ）を含有するＰＺＴからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
一般式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型結晶構造を有する強誘電体を用いた半導体装置を製造する方法において、
前記強誘電体の成膜に際して供給される前記Ａ元素の原料をＡ原料、前記Ｂ元素の原料をＢ原料、前記Ａ元素の供給量をＡ量、前記Ｂ元素の供給量をＢ量とすると、
前記Ａ原料と前記Ｂ原料の供給量の総和に対する前記Ａ原料の供給量比Ａ量／（Ａ量＋Ｂ量）を、該供給量比Ａ量／（Ａ量＋Ｂ量）の増加に対する前記組成比［Ａ］／［Ｂ］の増加割合が比較的小さくなる自己制御領域の上限以下の値に設定して、前記強誘電体を成膜することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記供給量比Ａ量／（Ａ量＋Ｂ量）を、前記自己制御領域の下限以下の値に設定して、前記強誘電体を成膜することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記強誘電体を、６．６５Ｐａ以上５３２Ｐａ以下の圧力条件下で気相成長法により成膜することを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記強誘電体を、６．６５Ｐａ以上２６６Ｐａ以下の圧力条件下で気相成長法により成膜することを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記強誘電体を、６．６５Ｐａ以上１３３Ｐａ以下の圧力条件下で気相成長法により成膜することを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項５乃至９のいずれか一項に記載の製造方法により得られることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
当該半導体装置は、
前記強誘電体からなる強誘電体層と、該強誘電体層を挟んで配置された下部電極及び上部電極と、を有する容量素子であることを特徴とする請求項１、２、３、４及び１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記下部電極はルテニウム（Ｒｕ）からなることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記上部電極は、酸化ルテニウムからなることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記下部電極は、少なくとも前記強誘電体層側の面に、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）及びこれらの酸化物から選ばれる少なくとも１種の材料からなる膜を有することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記上部電極は、少なくとも前記強誘電体層側の面に、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）及びこれらの酸化物から選ばれる少なくとも１種の材料からなる膜を有することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１６】
請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の半導体装置を製造する方法であって、
前記下部電極上に、前記強誘電体層を構成する金属元素と同種の少なくとも一種の金属元素を含有する初期核を成膜する初期核成膜工程と、
前記初期核上に前記強誘電体層を成膜する強誘電体層成膜工程と、
をこの順に行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の半導体装置を製造する方法であって、
前記下部電極上に、前記強誘電体層を構成する金属元素と同種の少なくとも一種の金属元素を含有する初期核を成膜する初期核成膜工程と、
前記初期核上に、該初期核と前記強誘電体層のいずれにも含有される金属元素と同種の少なくとも一種の金属元素を、前記初期核よりも大きい比率で含有する緩衝層を成膜する緩衝層成膜工程と、
前記緩衝層上に前記強誘電体層を成膜する強誘電体層成膜工程と、
をこの順に行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層を、前記Ａ元素と前記Ｂ元素とを含有するように成膜することを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記初期核成膜工程では前記初期核を、前記緩衝層成膜工程では前記緩衝層を、それぞれ前記Ａ元素と前記Ｂ元素とを含有するように成膜することを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記初期核および前記緩衝層として、前記Ａ元素として鉛（Ｐｂ）を含有し、前記Ｂ元素としてチタニウム（Ｔｉ）を含有するチタン酸鉛（ＰＴＯ）をそれぞれ用いることを特徴とする請求項１９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層を、前記初期核よりも前記Ａ元素の含有比率が大きくなるように成膜することを特徴とする請求項１９又は２０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層に含まれる前記Ａ元素と前記Ｂ元素の組成比［Ｂ］／［Ａ］が以下の（４）式の範囲を満たすように前記緩衝層を成膜することを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
０．２≦［Ｂ］／［Ａ］  ≦１．０  ・・・・・・（４）
【請求項２３】
前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層に含まれる前記Ａ元素と前記Ｂ元素の組成比［Ｂ］／［Ａ］が以下の（５）式の範囲を満たすように前記緩衝層を成膜することを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
０．４≦［Ｂ］／［Ａ］  ≦０．８  ・・・・・・（５）
【請求項２４】
前記初期核成膜工程では、前記初期核に含まれるＡ元素とＢ元素の組成比［Ｂ］／［Ａ］が以下の（６）式を満たすように前記初期核を成膜し、
前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層に含まれるＡ元素とＢ元素との組成比［Ｂ］／［Ａ］が以下の（４）式を満たすように前期緩衝層を成膜することを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
０．８≦［Ｂ］／［Ａ］  ≦１．２・・・・・（６）
０．２≦［Ｂ］／［Ａ］  ≦１．０・・・・・（４）
【請求項２５】
前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層を０．２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の膜厚に成膜することを特徴とする請求項１７乃至２４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層を０．４ｎｍ以上の膜厚に成膜することを特徴とする請求項２５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層を１ｎｍ以上の膜厚に成膜することを特徴とする請求項２６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２８】
前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層を８ｎｍ以下の膜厚に成膜することを特徴とする請求項２５乃至２７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層を５ｎｍ以下の膜厚に成膜することを特徴とする請求項２８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
前記初期核成膜工程では、前記初期核を、前記Ａ元素と前記Ｂ元素とを含有するように成膜することを特徴とする請求項１６乃至２９のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３１】
前記初期核として、前記Ａ元素として鉛（Ｐｂ）を含有し、前記Ｂ元素としてチタニウム（Ｔｉ）を含有するチタン酸鉛（ＰＴＯ）を用いることを特徴とする請求項３０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３２】
前記初期核成膜工程では、前記初期核に含まれる前記Ａ元素と前記Ｂ元素の組成比［Ｂ］／［Ａ］が以下の（６）式の範囲を満たすように前記初期核を成膜することを特徴とする請求項３０又は３１に記載の半導体装置の製造方法。
０．８≦［Ｂ］／［Ａ］  ≦１．２・・・・・（６）
【請求項３３】
前記初期核成膜工程では、前記初期核に含まれる前記Ａ元素と前記Ｂ元素の組成比［Ｂ］／［Ａ］が以下の（７）式の範囲を満たすように前記初期核を成膜することを特徴とする請求項３０又は３１に記載の半導体装置の製造方法。
０．９≦［Ｂ］／［Ａ］  ≦１．１・・・・・（７）
【請求項３４】
前記初期核成膜工程では、前記初期核を１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の膜厚に成膜することを特徴とする請求項１６乃至３３のいずれかに一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３５】
前記初期核成膜工程では、前記初期核を２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の膜厚に成膜することを特徴とする請求項３４に一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３６】
前記初期核を、前記強誘電体層の成膜条件と比べて低温の条件か又は圧力が高い条件であるかの少なくともいずれか一方を満たす条件下で成膜することを特徴とする請求項１６乃至３５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３７】
請求項１６乃至３６のいずれか一項に記載の製造方法により得られることを特徴とする半導体装置。
【請求項３８】
請求項１１、１２、１３、１４、１５及び３７のいずれか一項に記載の半導体装置を備えることを特徴とする記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、その製造方法及び記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、強誘電体の分極特性を利用した強誘電体メモリ等が活発に研究開発されている。
【０００３】
強誘電体の成膜方法としては、従来、ゾルゲル法、スパッタ法、ＣＶＤ法等が採用されている。なかでも、ＣＶＤ法は、大口径ウェハー上への成膜の均一性及び表面段差に対する被覆性に優れるため、ＵＬＳＩの量産化技術として有望である。
【０００４】
また、このような強誘電体としては、従来、ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型結晶からなるものが知られている。
【０００５】
その例として、Ａ元素としてＰｂ（鉛）を含み、Ｂ元素としてはＺｒ（ジルコニウム）及びＴｉ（チタニウム）を含む強誘電体容量層Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3（以下、ＰＺＴ容量）がある。このＰＺＴ容量におけるＡ元素とＢ元素の組成比［Ａ］／［Ｂ］、すなわち組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）としては、従来、一般的に化学量論比である１．０が良いとされている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、ＡＢＯ3強誘電体がＰＺＴ容量であり、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）が下記（１１）式を満たすようにする技術が開示されている。
【０００７】
１．０＜［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）≦１．１・・・・・・（１１）
特許文献１によれば、このような組成比とすることにより、優れた強誘電特性が得られるとしている。
【０００８】
なお、特許文献１において組成比［Ａ］／［Ｂ］の範囲を上記（１１）式のように化学量論比よりも大きい値に設定しているのは、後プロセス等において強誘電体層からＰｂが抜ける可能性を考慮したためであると考えられる。
【特許文献１】特開２００２−７６２９２号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記（１１）式の範囲の組成比のＰＺＴ容量の場合、容量の電気的特性である残留分極値の低下及びＩＶ特性の悪化（耐圧低下）が起こる。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト型結晶構造を有し、容量素子として適用した場合に良好な残留分極値及びＩＶ特性を得ることのできる強誘電体を用いた半導体装置、その製造方法及び半導体装置を備える記憶装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一般式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型結晶構造を有する強誘電体としては、例えば上記のようにＰＺＴがある。
【００１２】
この場合のＡ元素としてのＰｂ原料であるＰｂ有機金属材料ガスは、ＰＺＴ表面で分解し、酸化されてＰｂＯとなる。ＰＺＴ表面上のＰｂＯの付着係数は低く、Ｐｂ有機金属材料ガスをＰＺＴ表面に流すだけでは成膜は起こらない。
【００１３】
すなわち、ＰＺＴ表面上に、Ｐｂ有機金属材料ガスとともにＴｉ及びＺｒを供給することにより、該表面上のＰｂＯは気相中に脱離する前にＴｉもしくはＺｒと結合し、該表面上に固定される（成膜が起こる）。
【００１４】
従って、ある程度過剰にＰｂ原料を供給しても、Ｔｉ、Ｚｒと結合できないＰｂは気相中に脱離する。このため、このような気相成長においては化学量論比が一致する自己制御領域（自己整合域ともいう）がある。
【００１５】
なお、自己制御領域とは、ＰＺＴの気相成長の場合、Ｐｂ、Ｔｉ及びＺｒの原料の供給量の総和（全流量）に対するＰｂ原料の流量（Ｐｂ流量比）の増加割合に対し、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）の増加割合が比較的小さい領域（他の領域と比べて小さい領域）のことをいう。
【００１６】
図１は、Ｐｂ流量比を様々な値にして気相成長を行った結果の組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）をプロットした図であり、縦軸を組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）、横軸をＰｂ原料の流量／全流量（Ｐｂ、Ｔｉ及びＺｒの各原料の流量を含む）としたグラフとなっている。図１に網掛けで示すように、自己制御領域においては、グラフの傾きが他の領域と比べてなだらかになる。
【００１７】
これらのことに鑑み、本発明者は、上記（１１）式の範囲の組成比のＰＺＴ容量の場合（特許文献１）に、容量の電気的特性である残留分極値の低下及びＩＶ特性の悪化（耐圧低下）が起こる理由について、以下のように考察した。
【００１８】
すなわち、例えばＲｕ電極上へ気相成長法によりＰＺＴを成膜した場合、上記（１１）式の組成範囲は、Ｐｂ流量比に対する組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）の自己制御領域よりもＰｂ過剰側に位置する。
【００１９】
Ｐｂ流量比が大きくなってＰｂＯの表面密度（ＰＺＴの表面における密度）が高まると、ＰＺＴ表面上でＰｂＯどうしが反応するようになるため、過剰ＰｂによるＰｂＯ結晶の析出が十分に考えられる。
【００２０】
つまり、上記（１１）式の範囲の組成比のＰＺＴ容量の場合（特許文献１）には、このようにＰｂＯ結晶の析出が生じる結果として、容量の電気的特性である残留分極値の低下及びＩＶ特性の悪化（耐圧低下）を招くものと思われる。
【００２１】
そこで、本発明者は、ＰＺＴ容量の気相成長法により、Ｐｂ流量比に対する組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）の関係を調査したところ、以下の（８）式の組成の範囲において、Ｐｂ流量比の増加に対する組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）の増加割合が小さい領域となり（つまり自己制御領域となり）、このときＰＺＴ容量の残留分極値が最大値をとることを確認した。
【００２２】
０．６５≦［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）＜１．０  ・・・・・・（８）
このことは、上記（８）式の範囲において、組成の自己制御的な成膜が実行されていることを示唆している。
【００２３】
つまり、上記（８）式の範囲においては、容量特性を低下させる要因の１つである過剰ＰｂによるＰｂＯの析出が自己整合的に抑制され、その結果、容量の電気特性である残量分極値が最大になると考えられる。
【００２４】
このような検討結果から、本発明の半導体装置は、一般式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型結晶構造を有する強誘電体を用いた半導体装置において、前記強誘電体に含まれるＡ元素とＢ元素の組成比［Ａ］／［Ｂ］が（１）式を満たす範囲に設定されていることを特徴としている。
【００２５】
０．６５≦［Ａ］／［Ｂ］＜１．０  ・・・・・・（１）
本発明の半導体装置においては、前記組成比［Ａ］／［Ｂ］が（２）式を満たす範囲に設定されていることがより好ましい。
【００２６】
０．６５≦［Ａ］／［Ｂ］≦０．９５  ・・・・・・（２）
本発明の半導体装置においては、前記組成比［Ａ］／［Ｂ］が（３）式を満たす範囲に設定されていることが更に好ましい。
【００２７】
０．６５≦［Ａ］／［Ｂ］≦０．９０    ・・・・・・（３）
本発明の半導体装置は、前記Ａ元素として鉛（Ｐｂ）を含有し、前記Ｂ元素としてジルコニウム（Ｚｒ）及びチタニウム（Ｔｉ）を含有するＰＺＴからなることを好ましい一例としている。
【００２８】
すなわち、この場合、前記組成比［Ａ］／［Ｂ］は［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）で表され、上記（１）式は上記（８）式に、上記（２）式は以下の（９）式に、上記（３）式は以下の（１０）式に、それぞれ置き換えることができる。
【００２９】
０．６５≦［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）≦０．９５  ・・・・・・（９）
０．６５≦［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）≦０．９０  ・・・・・・（１０）
また、本発明の半導体装置の製造方法は、一般式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型結晶構造を有する強誘電体を用いた半導体装置を製造する方法において、前記強誘電体の成膜に際して供給される前記Ａ元素の原料をＡ原料、前記Ｂ元素の原料をＢ原料、前記Ａ元素の供給量をＡ量、前記Ｂ元素の供給量をＢ量とすると、前記Ａ原料と前記Ｂ原料の供給量の総和に対する前記Ａ原料の供給量比Ａ量／（Ａ量＋Ｂ量）を、該供給量比Ａ量／（Ａ量＋Ｂ量）の増加に対する前記組成比［Ａ］／［Ｂ］の増加割合が比較的小さくなる自己制御領域の上限以下の値に設定して、前記強誘電体を成膜することを特徴としている。
【００３０】
本発明の半導体装置の製造方法においては、前記供給量比Ａ量／（Ａ量＋Ｂ量）を、前記自己制御領域の下限以下の値に設定して、前記強誘電体を成膜することも好ましい。
【００３１】
本発明の半導体装置の製造方法においては、前記強誘電体を、６．６５Ｐａ以上５３２Ｐａ以下の圧力条件下で気相成長法により成膜することが好ましい。
【００３２】
本発明の半導体装置の製造方法においては、前記強誘電体を、６．６５Ｐａ以上２６６Ｐａ以下の圧力条件下で気相成長法により成膜することがより好ましい。
【００３３】
本発明の半導体装置の製造方法においては、前記強誘電体を、６．６５Ｐａ以上１３３Ｐａ以下の圧力条件下で気相成長法により成膜することがより好ましい。
【００３４】
また、本発明の半導体装置は、これらの製造方法により得られることを特徴としている。
【００３５】
更に、本発明の半導体装置は、前記強誘電体層と、該強誘電体層を挟んで配置された下部電極及び上部電極と、を有する容量素子であることを特徴としている。
【００３６】
本発明の半導体装置においては、前記下部電極はルテニウム（Ｒｕ）からなることが好ましい。
【００３７】
本発明の半導体装置においては、前記上部電極は酸化ルテニウムからなることが好ましい。
【００３８】
本発明の半導体装置においては、前記下部電極は、少なくとも前記強誘電体層側の面に、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）及びこれらの酸化物から選ばれる少なくとも１種の材料からなる膜を有することが好ましい。
【００３９】
また、本発明の半導体装置においては、前記上部電極は、少なくとも前記強誘電体層側の表面に、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）及びこれらの酸化物から選ばれる少なくとも１種の材料からなる膜を有することが好ましい。
【００４０】
更に、本発明の製造方法は、本発明の半導体装置を製造する方法であって、前記下部電極上に、前記下部電極上に、前記強誘電体層を構成する金属元素と同種の少なくとも一種の金属元素を含有する初期核を成膜する初期核成膜工程と、前記初期核上に前記強誘電体層を成膜する強誘電体層成膜工程と、をこの順に行うことを特徴としている。
【００４１】
或いは、本発明の製造方法は、本発明の半導体装置を製造する方法であって、前記下部電極上に、前記強誘電体層を構成する金属元素と同種の少なくとも一種の金属元素を含有する初期核を成膜する初期核成膜工程と、前記初期核上に、該初期核と前記強誘電体層のいずれにも含有される金属元素と同種の少なくとも一種の金属元素を、前記初期核よりも大きい比率で含有する緩衝層を成膜する緩衝層成膜工程と、前記緩衝層上に前記強誘電体層を成膜する強誘電体層成膜工程と、をこの順に行うことを特徴としている。
【００４２】
前記初期核成膜工程では前記初期核を、前記緩衝層成膜工程では前記緩衝層を、それぞれ前記Ａ元素と前記Ｂ元素とを含有するように成膜することが好ましい。
【００４３】
更に、前記初期核および前記緩衝層として、前記Ａ元素として鉛（Ｐｂ）を含有し、前記Ｂ元素としてチタニウム（Ｔｉ）を含有するチタン酸鉛（ＰＴＯ）をそれぞれ用いることが好ましい。
【００４４】
前記初期核成膜工程では、前記初期核に含まれる前記Ａ元素と前記Ｂ元素の組成比［Ｂ］／［Ａ］が以下の（６）式の範囲を満たすように前記初期核を成膜することが好ましい。
【００４５】
０．８≦［Ｂ］／［Ａ］  ≦１．２・・・・・（６）
前記初期核成膜工程では、前記初期核に含まれる前記Ａ元素と前記Ｂ元素の組成比［Ｂ］／［Ａ］が以下の（７）式の範囲を満たすように前記初期核を成膜することがより好ましい。
【００４６】
０．９≦［Ｂ］／［Ａ］  ≦１．１・・・・・（７）
前記初期核成膜工程では、前記初期核を１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の膜厚に成膜することが好ましく、前記初期核を２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の膜厚に成膜することがより好ましい。
【００４７】
また、前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層を、前記初期核よりも前記Ａ元素の含有比率が大きくなるように成膜することが好ましい。
【００４８】
また、前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層に含まれる前記Ａ元素と前記Ｂ元素の組成比［Ｂ］／［Ａ］が以下の（４）式の範囲を満たすように前記緩衝層を成膜することが好ましい。
【００４９】
０．２≦［Ｂ］／［Ａ］  ≦１．０  ・・・・・・（４）
前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層に含まれる前記Ａ元素と前記Ｂ元素の組成比［Ｂ］／［Ａ］が以下の（５）式の範囲を満たすように前記緩衝層を成膜することがより好ましい。
【００５０】
０．４≦［Ｂ］／［Ａ］  ≦０．８  ・・・・・・（５）
また、前記初期核成膜工程では、前記初期核に含まれるＡ元素とＢ元素の組成比［Ｂ］／［Ａ］が以下の（６）式を満たすように前記初期核を成膜し、前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層に含まれるＡ元素とＢ元素との組成比［Ｂ］／［Ａ］が以下の（４）式を満たすように前期緩衝層を成膜することが好ましい。
【００５１】
０．８≦［Ｂ］／［Ａ］  ≦１．２・・・・・（６）
０．２≦［Ｂ］／［Ａ］  ≦１．０・・・・・（４）
前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層を、０．２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の膜厚に成膜することが好ましく、０．４ｎｍ以上の膜厚に成膜することがより好ましく、１ｎｍ以上の膜厚に成膜することが更に好ましい。また、前記緩衝層成膜工程では、前記緩衝層を８ｎｍ以下の膜厚に成膜することがより好ましく、５ｎｍ以下の膜厚に成膜することが更に好ましい。
【００５２】
また、前記初期核は、前記強誘電体層の成膜条件と比べて低温の条件か又は圧力が高い条件であるかの少なくともいずれか一方を満たす条件下で成膜することが好ましい。
【００５３】
更に、本発明の半導体装置は、これらの製造方法により得られることを特徴としている。
【００５４】
また、本発明の記憶装置は、本発明の半導体装置を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、半導体装置を構成する強誘電体に含まれるＡ元素とＢ元素の組成比［Ａ］／［Ｂ］が上記（１）式を満たす範囲に設定されている。（１）式の組成比［Ａ］／［Ｂ］の範囲は、Ａ元素を構成する原料の流量増加に対する組成比［Ａ］／［Ｂ］の増加が少ない領域（自己制御領域）を含み、このとき強誘電体の容量特性を低下させる要因の１つである過剰Ａ元素（例えば過剰Ｐｂ）に起因するＡ元素酸化物（例えばＰｂＯ）の析出が自己整合的に抑制され、その結果、容量の電気特性である残量分極値が最大になる。つまり、良好な残留分極値を得ることができる。また、上記（１）式を満たす範囲において、良好なＩＶ特性も得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態について説明する。
【００５７】
図１０に示すように、第１の実施形態に係る半導体記憶装置（記憶装置）が備える容量素子（半導体装置）１は、強誘電体層（強誘電体）２と、該強誘電体層２を挟んで配置された下部電極３及び上部電極４と、を有して構成されている。
【００５８】
また、図示は省略するが、下部電極３上には、例えば、強誘電体層２の形成前に、初期核（結晶核）及び緩衝層（何れも後述）が形成されている。
【００５９】
以下、容量素子１の各構成要素について順に説明する。
【００６０】
［強誘電体層］
強誘電体層２は、一般式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型結晶構造（図１１参照）を有する。
【００６１】
強誘電体層２に含まれるＡ元素とＢ元素の組成比［Ａ］／［Ｂ］は、以下の（１）式を満たす範囲に設定されている。
【００６２】
０．６５≦［Ａ］／［Ｂ］＜１．０  ・・・・・・（１）
より好ましくは、上記組成比［Ａ］／［Ｂ］は、以下の（２）式を満たす範囲に設定されている。
【００６３】
０．６５≦［Ａ］／［Ｂ］≦０．９５  ・・・・・・（２）
更に好ましくは、上記組成比［Ａ］／［Ｂ］は、以下の（３）式を満たす範囲に設定されている。
【００６４】
０．６５≦［Ａ］／［Ｂ］≦０．９０    ・・・・・・（３）
また、強誘電体層２を構成するペロブスカイト型結晶構造におけるＡ格子（Ａサイト）を占めるＡ元素としては、鉛（Ｐｂ）が好ましい。すなわち、強誘電体層２は、Ｐｂ系誘電体からなるものが好ましい。なかでも、強誘電体層２は、Ｂ格子を占めるＢ元素としてジルコニウム（Ｚｒ）及びチタン（Ｔｉ）を含有するＰＺＴ層であることが好ましい。
【００６５】
強誘電体層２がＰＺＴ層からなる場合、上記の（１）式は、以下の（８）式に置き変えることができる。
【００６６】
０．６５≦［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）＜１．０  ・・・・・・（８）式
すなわち、強誘電体層２に含まれるＰｂ、Ｚｒ及びＴｉの組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）は、（８）式を満たす範囲に設定されている。
【００６７】
同様に、上記の（２）式は以下の（９）式に、上記の（３）式は以下の（１０）式に、それぞれ置き換えることができる。
【００６８】
０．６５≦［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）≦０．９５  ・・・・・・（９）
０．６５≦［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）≦０．９０  ・・・・・・（１０）
すなわち、上記組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）は、上記（９）式を満たす範囲に設定されていることが好ましく、上記（１０）式を満たす範囲に設定されていることがより好ましい。
【００６９】
［電極］
下部電極３及び上部電極４は、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、ルテニウム（Ｒｕ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ、ＲｕＯ2）、金（Ａｕ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等を主成分とする電極を用いることができる。
【００７０】
特に下部電極３としてはＲｕが好ましく、上部電極としては酸化ルテニウム（ＲｕＯ、ＲｕＯ2）が好ましい。
【００７１】
これらの電極は、ＣＶＤ法やスパッタリング法、真空蒸着等により形成することができる。
【００７２】
また、下部電極３及び上部電極４は、少なくとも強誘電体層２側の面に、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）及びこれらの酸化物から選ばれる少なくとも一種の材料からなる膜を有することが好ましい。
【００７３】
［初期核］
初期核は、下部電極３上に設けられる。
【００７４】
この初期核は、強誘電体層２を構成する金属元素と同種の少なくとも一種の金属元素を含有する。
【００７５】
初期核を下部電極３上に設けた後で、該初期核上に強誘電体層２を形成することにより、下部電極３上に強誘電体層２を直接設けた場合と比べて、配向性や結晶性、反転疲労耐性に優れた強誘電体層２を形成することができる。
【００７６】
より優れた特性を得る点から、この初期核は、Ａ元素とＢ元素と酸素からなることが好ましく、一般式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型結晶構造を有することがより好ましい。
【００７７】
初期核は、強誘電体層２を構成する金属元素の全種類を含有して構成されてもよいし、或いは一部の種類の金属元素のみを含有してもよい。
【００７８】
例えば、強誘電体層２がＰＺＴ層の場合、初期核は、ＰＺＴ層又はチタン酸鉛（ＰＴＯ）層が好ましく、成膜条件の制御性や結晶性等の観点から、ＰＴＯ層がより好ましい。
【００７９】
初期核を構成するＡ元素とＢ元素の構成比率Ｂ／Ａ（初期核に含まれるＡ元素とＢ元素の組成比［Ｂ］／［Ａ］：チタン酸鉛の場合はＴｉ／Ｐｂ）は、容量特性の点から、０．５以上が好ましく０．８以上がより好ましく、一方、１．５以下が好ましく、１．２以下がより好ましく、特に０．９〜１．１の範囲が好ましい。
【００８０】
また、初期核の厚みは、容量特性等の点から、１ｎｍ以上が好ましく、２ｎｍ以上がより好ましく、一方、１０ｎｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００８１】
初期核の形成における処理時間は、例えば５秒〜６０秒の範囲で適宜設定することができる。処理時間が短すぎたり長すぎたりすると、所望の特性を持つ誘電体膜が得にくくなる。
【００８２】
更に、初期核は、強誘電体層２の成膜条件のそれと比べて、低温の条件か又は圧力が高い条件であるかの少なくともいずれか一方を満たす条件下で成膜されたことが好ましい。
【００８３】
［緩衝層］
緩衝層は、初期核上に設けられ、緩衝層上には強誘電体層２が設けられる。なお、緩衝層は、例えば後述する実施例２のように省略することとしても良く、この場合には、初期核上に強誘電体層２が設けられる。
【００８４】
緩衝層は、初期核と強誘電体層２のいずれにも含有される金属元素と同種の少なくとも一種の金属元素を、初期核中の当該金属元素の含有比率よりも大きい比率で含有することが必要である。少なくともＰｂその他の高蒸気圧金属元素の含有比率を初期核中の含有比率よりも大きくすることが好ましい。
【００８５】
ＭＯＣＶＤ法による成膜過程において、初期核が高蒸気圧金属元素を含有する場合、その初期核の形成工程と誘電体層の形成工程との間の待機期間が長くなると、この高蒸気圧金属元素が初期核表面から蒸発し欠損しやすくなる。この欠損による化学量論的欠陥部は容量特性低下の原因となる。
【００８６】
本実施形態では、この欠損しやすい高蒸気圧金属元素を含有し、その含有量が初期核中の含有比率よりも大きい緩衝層を初期核上に設け、その後に強誘電体層２を形成する。これにより、この緩衝層を設けない場合に比べて、容量特性、特に低電圧特性を向上させることができる。
【００８７】
容量特性、初期核の形成工程の緩衝層の形成工程との間の待機期間、操作の簡便性の点から、緩衝層を構成する金属元素は、初期核を構成する金属元素から選ばれるものであることが好ましい。また、この緩衝層は、さらに素子特性の点から、Ａ元素及びＢ元素をそれぞれ一種以上含有することが好ましい。例えば、初期核に鉛（Ｐｂ）を含有する場合は、緩衝層はＰｂを含有し、このＰｂ含有比率が初期核中の含有比率よりも大きいことが好ましい。強誘電体層２がＰＺＴからなり、初期核がチタン酸鉛からなる場合、緩衝層はチタン酸鉛或いは酸化鉛で構成することができる。容量特性の点からチタン酸鉛がより好ましい。
【００８８】
この緩衝層における、初期核表面からの欠損を防止しようとする金属元素の含有比率、特に高蒸気圧金属元素の含有比率は、初期核中の含有比率よりも大きい範囲内で適宜設定することができる。この金属元素の緩衝層中の含有比率が小さすぎると容量特性の所望の改善効果が得られなくなる。逆にこの含有比率が大きすぎると、容量特性の改善効果が低減する傾向がある。
【００８９】
初期核として例えばチタン酸鉛を形成する場合、緩衝層として酸化鉛を形成することで、容量特性の改善効果を得ることができる。
【００９０】
また、初期核及び緩衝層としてチタン酸鉛を形成する場合、初期核のＴｉ／Ｐｂ比（初期核に含まれるチタニウム（Ｔｉ）と鉛（Ｐｂ）との組成比［Ｔｉ］／［Ｐｂ］）が１付近、例えば０．８〜１．２、より好ましくは０．９〜１．１の範囲にあるとき、緩衝層のＴｉ／Ｐｂ比（緩衝層に含まれるチタニウム（Ｔｉ）と鉛（Ｐｂ）との組成比［Ｔｉ］／［Ｐｂ］）を例えば０．２〜１、より好ましくは０．４〜０．８の範囲に設定することで容量特性のより高い改善効果を得ることができる。
【００９１】
緩衝層の厚みは、０．２ｎｍ以上が好ましく、０．４ｎｍ以上がより好ましく、１ｎｍ以上がさらに好ましく、一方、１０ｎｍ以下が好ましく、８ｎｍ以下がより好ましく、５ｎｍ以下がさらに好ましい。緩衝層が薄すぎると、十分な容量特性の改善効果が得られなくなる。逆に厚すぎると、その上に形成される強誘電体層２の結晶配向性への影響が大きくなり、容量特性が低下する虞がある。よって、緩衝層は、強誘電体層２の結晶配向性に影響を与えない厚みであることが好ましい。
【００９２】
緩衝層は、２層以上に積層してもよく、その際、下部電極３側から強誘電体層２へ向かってＰｂ等の高蒸気圧金属元素の含有比率が順に大きくなるように積層することができる。また、緩衝層は、強誘電体層２中の高蒸気圧金属元素の含有比率が下部電極３側から強誘電体層２へ向かって連続的に大きくなる組成分布を持つ層としてもよい。
【００９３】
［ＭＯＣＶＤ法による成膜方法］
以下、ＭＯＣＶＤ法を用いた初期核、緩衝層及び強誘電体層２の形成方法についてより具体的に説明する。これらの形成は、公知のＭＯＣＶＤ用気相成長装置を用いて行うことができる。
【００９４】
ＭＯＣＶＤ法に用いられる有機金属原料は、加熱によりガス化し、必要によりキャリアガスとともに、基板を載置した真空容器（成長槽）内へ供給することができる。
【００９５】
有機金属原料は、常温・常圧下で固体又は液体のものが多く、固体原料は公知の固体昇華方式により、或いは適当な溶媒に溶解して液体輸送し真空容器導入直前の気化装置によりガス化する液体輸送方式により供給することができる。液体原料はそのまま、或いは必要により溶媒で希釈して液体輸送方式により供給することができる。
【００９６】
ガス化された原料（原料ガス）は、減圧下に保たれた真空容器内にて所定の温度に加熱された基板上に供給され、成膜が行われる。その際、原料ガス組成比の制御の点から、原料供給系及び真空容器の内壁温度を、原料が内壁上で凝集しない十分な脱離速度（蒸気圧）を持つ温度以上で且つ分解する温度以下で制御することが好ましい。例えば１８０〜２２０℃程度に設定することができる。
【００９７】
有機金属原料としては、例えばＰＺＴであれば、Ｐｂ用にビスジピバロイルメタナート鉛（Ｐｂ（ＤＰＭ）2）、Ｔｉ用にチタンイソプロポキシド（Ｔｉ（ＯｉＰｒ）4）、ジイソプロポキシビスジピバロイルメタナートチタン（Ｔｉ（ＯｉＰｒ）2（ＤＰＭ）2）、Ｚｒ用にジルコニウムブトキシド（Ｚｒ（ＯｔＢｕ）4）、イソプロポキシトリスジピバロイルメタナートジルコニウム（Ｚｒ（ＯｉＰｒ）（ＤＰＭ）3）を用いることができる。
【００９８】
下部電極３を構成する導電層上での合金や酸素欠陥の形成を防止するために、有機金属原料ガスとともに酸化性ガスを供給することが好ましい。この酸化性ガスとしては、二酸化窒素（ＮＯ2）、オゾン、酸素、酸素イオン、酸素ラジカルが挙げられ、中でも酸化性の高い二酸化窒素が好ましい。
【００９９】
これらの原料ガスを用いて、チタン酸鉛からなる初期核及び緩衝層、並びにＰＺＴからなる強誘電体層２を形成する場合を例に挙げてさらに説明する。
【０１００】
まず、真空容器内へ、下部電極用導電膜が形成された基板を設置する。真空容器内の圧力を所定の減圧条件、基板温度を例えば５３０℃以下に保持する。なお、成膜条件は、初期核、緩衝層及び強誘電体層２の形成工程を通して必ずしも一定である必要はなく、例えば、後述するように、初期核の形成を比較的低温で実施し、強誘電体層２の形成を初期核の形成温度より高温で実施する、或いは初期核の形成を比較的高圧で実施し、強誘電体層２の形成を初期核の形成圧力より低い圧力で実施することができる。
【０１０１】
次に、真空容器内へ、Ｐｂ原料ガス、Ｔｉ原料ガス及び酸化性ガスを所定の流量で所定時間供給して、基板上に初期核を形成する（初期核形成工程）。その後、Ｐｂ原料ガス、Ｔｉ原料ガス及び酸化性ガスの供給を停止する。
【０１０２】
この初期核の形成に際しては、その前に前処理工程を実施してもよい。例えば、Ｐｂ原料ガスと酸化性ガスを、真空容器内へ所定の流量で所定時間供給し（前処理工程）、引き続きそのままの状態でさらにＴｉ原料ガスの供給を開始して所定時間保持し、初期核を基板上に形成する（初期核形成工程）。
【０１０３】
この前処理工程は、Ｐｂ原料ガスが導電層表面で分解して表面金属と十分に反応でき、且つ、導電層上にＰｂＯ膜が形成しない時間及び処理条件で行う必要がある。例えば、処理温度（導電層の温度）は、所望の効果を十分に得る点から３５０℃以上が好ましく、３９０℃以上がより好ましく、一方、アルミニウム配線等の熱劣化制御の観点から７００℃以下が好ましく、６００℃以下がより好ましく、５００℃以下がさらに好ましい。処理時間は、通常６０秒以下の範囲で適宜設定することができ、例えば３秒〜２０秒の範囲内で行うことができる。なお、ＰｂＯ膜の形成はＸ線解析により調べることができる。
【０１０４】
次に、Ｐｂ原料ガスのＴｉ原料ガスに対する流量比率が初期核形成工程における比率よりも大きい流量条件で、例えばＰｂ原料ガス及び酸化性ガスを初期核形成工程と同じ或いは実質的に同じ流量で、Ｔｉ原料ガスを初期核形成工程より少ない流量で供給して緩衝層を形成する（緩衝層形成工程）。その際、必要により、初期核形成工程に対して温度及び圧力の少なくとも一方を変更してもよい。所定の時間経過後にＰｂ原料ガス、Ｔｉ原料ガス及び酸化性ガスの供給を停止する。
【０１０５】
次に、原料供給条件を変更し、Ｐｂ原料ガス、Ｚｒ原料ガス、Ｔｉ原料ガス及び酸化性ガスをそれぞれ所定の流量で供給し、所定時間保持して所定の厚みの強誘電体層２を形成する（強誘電体層形成工程）。その際、必要により、前工程に対して温度及び圧力の少なくとも一方を変更してもよい。なお、強誘電体層形成工程を実施するに際しては、Ｐｂ欠損の防止の点から、緩衝層形成工程を強誘電体層形成工程との間の待機時間ができるだけ短いことが好ましい。そのため。緩衝層形成工程の条件（温度、圧力）は、できるだけ強誘電体層形成工程の条件に近いことが好ましい。これにより、強誘電体層形成工程のための成膜条件変更後の安定化時間、すなわち待機時間を短くすることができる。
【０１０６】
強誘電体層２の形成が終了した後、その上に上部電極形成用の導電層をスパッタリング法又はＣＶＤ法等により形成する。
【０１０７】
〔成膜温度及び圧力〕
また原料ガスの全圧力は、上記の初期核形成工程〜強誘電体層形成工程を通じて、成膜速度の点から１×１０-4Ｔｏｒｒ（１．３３×１０-2Ｐａ）以上が好ましい。一方、初期核形成工程では、結晶化の点から１００Ｔｏｒｒ（１３．３ｋＰａ）以下の範囲で適宜設定することができ、例えば２０Ｔｏｒｒ（２．６６ｋＰａ）以下にすることができる。
【０１０８】
強誘電体層形成工程では、結晶性の点から４Ｔｏｒｒ（５３２Ｐａ）以下にすることが好ましく、２Ｔｏｒｒ（２６６Ｐａ）以下がより好ましく、より具体的には、０．０５Ｔｏｒｒ（６．６５Ｐａ）以上１．０Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）以下であることが一層好ましい。
【０１０９】
緩衝層形成工程の処理条件（温度、圧力）は、Ｐｂ等の高蒸気圧金属元素の欠損防止の点から、緩衝層形成工程と強誘電体層形成工程との間の待機時間ができるだけ短いことが好ましいため、強誘電体層形成工程の処理条件と同じであるか或いは近い条件、すなわち強誘電体層形成工程の処理条件の範囲内に適宜設定することができる。
【０１１０】
また、初期核形成工程の条件は、強誘電体層形成工程の条件よりも温度（強誘電体層２の温度）が低い条件（以下「低温核付け条件」という）、及び強誘電体層形成工程の条件よりも原料ガス圧力が高い条件（以下「高圧核付け条件」という）、の少なくともいずれかの条件を満たすことが好ましい。この方法によれば、後に形成する誘電体層のグレインサイズが小さくなり、表面の凹凸が小さくなる。結果、リーク電流が少なく、且つ透明性に優れマスクの位置合わせが良好に行える誘電体膜が形成され、さらにこの誘電体膜を容量素子に適用すればビット線電圧差のバラツキの小さい半導体装置を製造できる。その際、緩衝層形成工程の条件は、Ｐｂ等の高蒸気圧金属元素の欠損防止の点から、緩衝層形成工程と強誘電体層形成工程との間の待機時間ができるだけ短いことが好ましいため。強誘電体層形成工程の条件に近い或いは同じ条件、すなわち強誘電体層形成工程の処理条件の範囲内に適宜設定することができる。
【０１１１】
低温核付け条件は、次の温度範囲内で、初期核形成工程の温度が強誘電体層形成工程の温度より低くなるように設定することが好ましい。圧力は前述の圧力範囲に設定することができ、下記の高圧核付け条件の圧力に設定してもよい。
【０１１２】
〔半導体記憶装置の製造方法〕
次に、上述の強誘電体層２と、下部電極３及び上部電極４を備えた容量素子１を有する半導体記憶装置の製造方法について説明する。
【０１１３】
まず、トランジスタ等の能動素子が形成された半導体基板上に設けられた第１の層間絶縁膜上に下部電極３を形成する。その際、例えば、バリア膜としてＴｉＮ膜又はＴｉとＴｉＮとの積層膜（例えば、Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ積層膜）をスパッタリング法により形成し、その上に下部電極形成用の例えばＲｕからなる厚み１００ｎｍ程度の導電膜をスパッタリング法又はＣＶＤ法により形成する。
【０１１４】
下部電極３を形成するためのパターニングは、この導電膜形成後に行ってもよいし、強誘電体層２及び上部電極４形成用の誘電膜を形成した後に一括して行ってもよい。また、下部電極３は、第１の層間絶縁膜内に設けられ能動素子に導通するプラグに電気的に接続されるように配置される。
【０１１５】
次に、下部電極形成用の導電膜上或いはパターニングされた下部電極３上に、ＭＯＣＶＤ法により、前述の方法にしたがって、初期核、緩衝層及び強誘電体層２をこの順に形成する。
【０１１６】
次に、この強誘電体層２上に、上部電極形成用の例えばＲｕの酸化物からなる厚み１００ｎｍ程度の導電膜をスパッタリング法又はＣＶＤ法により形成する。
【０１１７】
その後、ドライエッチングにより、バリア膜、下部電極用導電膜、強誘電体層２及び上部電極用導電膜をパターニングして、或いは既に下部電極３が形成されている場合は強誘電体層２及び上部電極用導電膜等をパターニングして、上部電極４と下部電極３とこれらの電極間に位置する強誘電体層２とを有する容量素子１が形成される。
【０１１８】
以上のようにして形成された容量素子１上に第２の層間絶縁膜を形成し、この第２の層間絶縁膜に上部電極４へ電気的に通じるプラグを形成し、次いでこのプラグに導通する配線を形成することができる。
【０１１９】
次に、本実施形態の好ましい実施例について説明する。
【０１２０】
＜実施例１＞
下部電極用導電膜としての厚み１００ｎｍのＲｕ膜上に、下記のとおりＭＯＣＶＤ法により、下記原料を用い、基板温度４９０℃、成膜圧力１Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）の条件下で、初期核（ＰＴＯ）、緩衝層（ＰＴＯ）及び強誘電体層２（ＰＺＴ）を形成し、その後、上部電極４として上部電極作成に伴う熱処理効果が発生しないように、真空蒸着法により厚み１００ｎｍのＡｕ膜を形成した。
【０１２１】
Ｐｂ原料：ビスジピバロイルメタナート鉛（Ｐｂ（ＤＰＭ）2）を有機溶媒に溶解した溶液（濃度０．１ｍｏｌ／Ｌ）。
【０１２２】
Ｔｉ原料：ジイソプロポキシジピバロイルメタナートチタン（Ｔｉ（ＯｉＰｒ）2（ＤＰＭ）2を有機溶媒に溶解した溶液（濃度０．３ｍｏｌ／Ｌ）。
【０１２３】
Ｚｒ原料：イソプロポキシトリスジピバロイルメタナートジルコニウム（Ｚｒ（ＯｉＰｒ）（ＤＰＭ）3）を有機溶媒に溶解した溶液（濃度０．１ｍｏｌ／Ｌ）。
【０１２４】
酸化ガス：二酸化窒素（ＮＯ2）。
【０１２５】
なお、Ｐｂ原料、Ｔｉ原料、Ｚｒ原料は溶液として輸送し、気化器によりガス化して真空容器内に供給した（いわゆる液体輸送方式にて供給）。
【０１２６】
実施例１についてより具体的に説明すると、まず、初期核の形成前に、二酸化窒素４００ｓｃｃｍとともにＰｂ原料（０．２ｍｌ／ｍｉｎ）と有機溶媒０．２ｍｌ／ｍｉｎを気化ガスとして２秒間供給した（前工程）。
【０１２７】
次に、二酸化窒素４００ｓｃｃｍとともにＰｂ原料（０．３ｍｌ／ｍｉｎ）とＴｉ原料（０．１４ｍｌ／ｍｉｎ）を気化ガスとして２０秒間供給し、厚み３ｎｍの初期核（結晶核）を形成した（初期核形成工程）。
【０１２８】
次に、二酸化窒素４００ｓｃｃｍとともにＰｂ原料（０．３ｍｌ／ｍｉｎ）とＴｉ原料（０．０８ｍｌ／ｍｉｎ）を気化ガスとして２０秒間供給し、厚み２ｎｍの緩衝層を形成した（緩衝層形成工程）。
【０１２９】
次に、二酸化窒素４００ｓｃｃｍととも所要流量のＰｂ原料、Ｔｉ原料（０．１ｍｌ／ｍｉｎ）、Ｚｒ原料（０．２ｍｌ／ｍｉｎ）を気化ガスとして９００秒間供給し、厚み２３０ｎｍの強誘電体層２を形成した。尚、Ｐｂ原料の流量は、Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）比を変化させるため、０．３ｍｌ／ｍｉｎ〜０．３６ｍｌ／ｍｉｎの範囲で０．０１ｍｌ／ｍｉｎずつ変化させた（強誘電体層形成工程）。
【０１３０】
次に、上部電極（容量の電気特性を評価する場合に適用）として、真空蒸着法により厚み１００ｎｍのＡｕ膜を形成した。
【０１３１】
図１は、実施例１により得られた強誘電体層２の組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）と、強誘電体層形成工程における原料の流量比と、の関係を示した図である。ここで、原料の流量比は、Ｐｂ流量と全流量との比、すなわちＰｂ流量／（Ｐｂ流量＋Ｔｉ流量＋Ｚｒ流量）となっていて、図１のグラフにおいて右側となるほどＰｂ流量比が増加している。また、図１において、Ｐｂ流量比の増加に対する組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）の増加割合が比較的小さい領域（つまり自己制御領域）の範囲には、網掛けを施している。
【０１３２】
図１からは、自己制御領域が、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）＝０．９０〜０．９２の範囲に存在することが分かる。
【０１３３】
図２は、実施例１により得られた強誘電体層２の残留分極値（単位：μＣ／ｃｍ2）と、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）と、の関係を示した図である。ここで、残留分極値は、強誘電体層２上に上部電極４を形成したデバイスに対する±３Ｖの両極性の単発電圧掃引で得られたヒステリシス（シングルショットヒステリシス）特性のＹ軸との交点の値である。なお、図２においても、自己制御領域の範囲には、網掛けを施している。
【０１３４】
図２からは、自己制御領域（組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）＝０．９０〜０．９２）において、他の領域と比べて残留分極値（容量特性）が際立って改善されることが分かる。
【０１３５】
残留分極値は、特に、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）が自己制御領域よりも小さい値から自己制御領域に移行する点（つまり、自己制御領域における下限値）となる組成比（［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）＝０．９０）の場合に極大値をとることが分かる。
【０１３６】
また、自己制御領域を越えると残留分極値は急激に悪化することも分かる。つまり、従来技術のような組成比では、残留分極値が悪化する。
【０１３７】
図３は、実施例１により得られた強誘電体層２上に上部電極４を形成したデバイスの上部電極４側に正電圧を印加した場合における絶縁破壊電圧（耐圧）及び電流密度が１×１０-1Ａとなる電圧と、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）と、の関係を示す図である。
【０１３８】
図３からは、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）が自己制御領域の下限値以下となる領域（［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）≦０．９０）において、耐圧が改善してくることが分かる。
【０１３９】
図４は、実施例１により得られた強誘電体層２上に上部電極４を形成したデバイスの上部電極４側に正電圧を印加した場合の電流値（リーク電流値）と、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）と、の関係を示す図である。ここで、電流値は、２．５Ｖを印加した時の電流値（丸）、３Ｖを印加した時の電流値（四角）及び４Ｖを印加した時の電流値（三角）の３種類について調べた。
【０１４０】
図４からは、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）が自己制御領域の下限値以下となる領域において、リーク電流が抑制されることが分かる。
【０１４１】
以上のことから、良好な残留分極値を得るには、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）を自己制御領域の範囲（実施例１の場合０．９０≦［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）≦０．９２）に設定することが好ましく、良好なＩＶ特性を得るには、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）を自己制御領域の下限値以下の範囲（［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）≦０．９０）に設定することが好ましいことが分かる。
【０１４２】
＜実施例２＞
次に、実施例２について説明する。
【０１４３】
実施例２の場合、上記の実施例１と大きく異なる点が２点存在する。１つは、実施例１と比べて成膜温度が高い（基板温度で５３０℃）ことである。もう１つは緩衝層を成膜する工程を省略したことである（つまり実施例２の場合、容量素子１は緩衝層を備えていない）。
【０１４４】
実施例２の場合、下部電極用導電膜としての厚み１００ｎｍのＲｕ膜（実施例１と同様）上に、ＭＯＣＶＤ法により、上記実施例１と同様の原料を用い、基板温度５３０℃、成膜圧力１Ｔｏｒｒ（実施例１と同様）の条件下で、初期核（ＰＴＯ）及び強誘電体層２（ＰＺＴ）を形成し、その後、上部電極４として真空蒸着法により厚み１００ｎｍのＡｕ膜を形成した。
【０１４５】
実施例２についてより具体的に説明すると、まず、初期核の形成前に、二酸化窒素４００ｓｃｃｍとともにＰｂ原料（０．２ｍｌ／ｍｉｎ）と有機溶媒０．２ｍｌ／ｍｉｎを気化ガスとして５秒間供給した（前工程）。すなわち、実施例１では２秒間であった気化ガスの供給時間を５秒間に延長した。
【０１４６】
次に、二酸化窒素４００ｓｃｃｍとともにＰｂ原料（０．３ｍｌ／ｍｉｎ）とＴｉ原料（０．１４ｍｌ／ｍｉｎ）を気化ガスとして２０秒間供給し、厚み３ｎｍの初期核（結晶核）を形成した（初期核形成工程）。すなわち、実施例１では０．１４ｍｌ／ｍｉｎであったＴｉ原料の流量を０．１１ｍｌ／ｍｉｎに減少させた。
【０１４７】
次に、二酸化窒素４００ｓｃｃｍとともに所要流量のＰｂ原料、Ｔｉ原料（０．１５ｍｌ／ｍｉｎ）、Ｚｒ原料（０．３２ｍｌ／ｍｉｎ）を気化ガスとして６００秒間供給し、厚み２３０ｎｍの強誘電体層を形成した。尚、Ｐｂ原料の流量は、Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）比を変化させるため、０．４ｍｌ／ｍｉｎ〜０．６８ｍｌ／ｍｉｎの範囲で０．０１ｍｌ／ｍｉｎ〜０．５ｍｌ／ｍｉｎずつ変化させた（強誘電体層形成工程）。すなわち、Ｚｒ原料の流量、気化ガスの供給時間、Ｐｂ原料の流量の変化範囲を実施例１とは異なる値にしている。
【０１４８】
次に、上部電極（容量の電気特性を評価する場合に適用）として、真空蒸着法により厚み１００ｎｍのＡｕ膜（上記実施例１と同様）を形成した。
【０１４９】
図５は、実施例２により得られた強誘電体層２の特性を示す図である。このうち図５（ａ）は、図１と同様に、強誘電体層２の組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）と、強誘電体層形成工程における原料の流量比と、の関係を示した図である。また、図５（ｂ）は、図２と同様に、強誘電体層２の残留分極値（単位：μＣ／ｃｍ2）と、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）と、の関係を示した図である。また、図５においても、自己制御領域の範囲には、網掛けを施している。なお、図５（実施例２）の場合、自己制御領域は、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）＝０．９０〜０．９５の範囲となっている。
【０１５０】
実施例２によれば、図５に示すように、自己制御領域となる組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）の範囲が実施例１とは異なるものの、上記実施例１と同様に、自己制御領域において、残留分極値（容量特性）が大きく改善されることが分かる。
【０１５１】
また、残留分極値は、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）が自己制御領域よりも小さい値から自己制御領域に移行する点となる組成比（［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）＝０．９０）の場合に極大値をとることが分かる。
【０１５２】
また、自己制御領域を越えると残留分極値は急激に悪化することも分かる。
【０１５３】
なお、実施例１及び実施例２から、議論している組成比（［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］））が成膜温度（実施例１では４９０℃であるのに対し実施例２では５３０℃）や初期界面の形成状態（実施例１では緩衝層を形成したのに対し実施例２では形成していない）に依存しないことが分かる。
【０１５４】
＜実施例３＞
次に、実施例３について説明する。
【０１５５】
上記の実施例１及び実施例２では、上部電極４としてＡｕを用いた容量素子１について説明したが、実施例３では、上部電極４としてＲｕの酸化物を用いた容量素子１について説明する。
【０１５６】
実施例３は、上部電極４として、Ｒｕの酸化物を成膜した以外は、実施例１と同様の条件を以て容量素子１を形成した。
【０１５７】
図６乃至図８は、実施例３により形成された容量素子１の残留分極値のヒステリシス特性（図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ））とＩＶ特性（図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ））を示すものである。このうち図６は組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）が０．８９２の場合、図７は組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）が０．８５１の場合、図８は組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）が０．８１８の場合をそれぞれ示す。尚、図６（ａ）、図７（ａ）及び図８（ａ）のヒステリシス特性は、±２Ｖ、±２．５Ｖ、±３Ｖ、±４Ｖ、±５Ｖの両極性の単発電圧掃引で得られたヒステリシス特性を重ね合わせて示したものである。また、ＩＶ特性の測定は、３回実施し、図６（ｂ）、図７（ｂ）及び図８（ｂ）には、各回の測定データを重ね合わせて示している。
【０１５８】
実施例３によれば、図６乃至図８に示すように、上部Ａｕ電極の場合と同様に、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）＝０．９０付近において良好な残留分極値が得られ、より具体的には組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）＝０．９０に近づくほど良好な残留分極値が得られることが分かる。つまり、図６乃至図８のうちでは、図８→図７→図６の順に、次第に残留分極値が向上する。
【０１５９】
また、ＩＶ特性は、組成比［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］）が０．９０よりも小さくなるに従いより良好になることが確認できる。すなわち、ＩＶ特性は、図６→図７→図８の順に、次第に良好になる。
【０１６０】
なお、実施例１、実施例２及び実施例３から、議論している組成比（［Ｐｂ］／（［Ｚｒ］＋［Ｔｉ］））が上部電極材料（実施例１および実施例２では、上部電極としてＡｕを使用しているのに対して、実施例３ではＲｕの酸化物を使用している。）に依存しないことが分かる。
【０１６１】
＜実施例４＞
次に、実施例４について説明する。
【０１６２】
下部電極用導電膜としての厚み１００ｎｍのＲｕ膜上に、下記のとおりＭＯＣＶＤ法により、下記原料を用い、初期核（ＰＴＯ）及び強誘電体層２（ＰＺＴ）を形成し、その後、上部電極４として厚み１００ｎｍのＲｕの酸化物を成膜した。
【０１６３】
Ｐｂ原料：ビスジピバロイルメタナート鉛（Ｐｂ（ＤＰＭ）2）、
Ｔｉ原料：チタンイソプロポキシド（Ｔｉ（ＯｉＰｒ）4）、
Ｚｒ原料：ジルコニウムブトキシド（Ｚｒ（ＯｔＢｕ）4）、
酸化ガス；二酸化窒素（ＮＯ2）。
【０１６４】
尚、Ｐｂ原料、Ｔｉ原料、Ｚｒ原料は、固体又は液体のまま直接ガス化して真空容器内へ供給した（いわゆる固体昇華方式で供給）。
【０１６５】
実施例４についてより具体的に説明すると、まず、初期核の形成前に、基板温度３３０℃、成膜圧力５０ｍＴｏｒｒ（６．６５ｐａ）にて、二酸化窒素２０ｓｃｃｍとともにＰｂ原料０．１８ｓｃｃｍを２０秒間供給した（前工程）。
【０１６６】
次に、同じ温度・圧力下で、更にＴｉ原料０．２４ｓｃｃｍを１０秒間保持し、厚み２ｎｍの初期核（結晶核）を形成した（初期核形成工程）。
【０１６７】
次に、基板温度を４３０℃に変更し、上記初期核形成工程と同じ圧力にて、Ｐｂ原料０．１８ｓｃｃｍ、Ｔｉ原料０．１４ｓｃｃｍ、Ｚｒ原料０．０４５ｓｃｃｍ、二酸化窒素５０ｓｃｃｍに変更して安定化した後に、これらの原料を１２５０秒間供給し、厚み２３０ｎｍの強誘電体層を形成した（強誘電体層形成工程）。
【０１６８】
すなわち、実施例４の場合、上記の実施例１と比べて、成膜圧力が小さい（０．０５Ｔｏｒｒ）点で大きく異なる。
【０１６９】
図９は、実施例４により得られた容量素子１の残留分極値のヒステリシス特性を示す図である。なお、図９は、±２．５Ｖ、±３．０Ｖ、±４．０Ｖ、±５．０Ｖの両極性の単発電圧掃引で得られたヒステリシス（シングルショットヒステリシス）を重ね合わせて示したものである。
【０１７０】
実施例４によれば、図９に示すように、成膜圧力５０ｍＴｏｒｒ、Ａ／Ｂ比＝０．９３においても強誘電性が得られることが確認できる。
【０１７１】
次に、本実施形態の場合に、組成の自己制御領域が化学量論比よりも小さくなる理由について検討した結果について説明する。
【０１７２】
先ず、本実施形態の場合に、従来技術と大きく異なる点は以下に示す２点である。
【０１７３】
１．成膜圧力が高いこと。
【０１７４】
２．下部電極３がＲｕであること。
【０１７５】
（１）成膜圧力の違いについての考察。
【０１７６】
従来技術においては、強誘電体層の成膜圧力は、０．０１Ｔｏｒｒ程度であった。これに対し、本実施形態では、成膜圧力は、０．０５Ｔｏｒｒ〜１．０Ｔｏｒｒ程度と、従来技術よりも大きい値に設定している。
【０１７７】
このように比較的高い成膜圧力の場合、気相中での反応が起こりやすくなるため、ＰｂＯの微結晶が生じ、ＰｂＯの再蒸発が起こりにくい状態になる。
【０１７８】
従って、例えば１．０Ｔｏｒｒの成膜圧力において、化学量論的組成（組成比［Ａ］／［Ｂ］＝１．０）のＰＺＴ膜を成膜した場合、前記の理由によりＰｂＯの結晶が多く含まれてしまう。つまり、ＴｉもしくはＺｒと結合していないＰｂＯを合わせて［Ａ］／［Ｂ］＝１．０となってしまう。
【０１７９】
その結果、見かけ上、化学量論的組成を持っていても、常誘電性を有するＰｂＯを含んでいるため、ＰＺＴの強誘電性の悪化（残留分極値の低下）や、ＩＶ特性の悪化（リーク電流の増加）が生じると考えられる。
【０１８０】
このことを踏まえて、上記のように成膜圧力が１．０Ｔｏｒｒと高く設定し、ＰＺＴの組成を化学量論的組成（［Ａ］／［Ｂ］＝１．０）よりも小さい領域に関して詳細に検証した結果、例えば［Ａ］／［Ｂ］＝０．９付近において組成の自己制御領域が存在し、ＰＺＴの強誘電性及びＩＶ特性が改善されることを確認した。
【０１８１】
（２）下部電極の違いについての考察。
【０１８２】
従来技術においては、使用している下部電極がＰｔであった。
【０１８３】
例えばＰｔ、Ｉｒ、Ｒｕといった電極上にＰＺＴ等のペロブスカイト金属酸化物誘電体膜を成膜する上で最も重要であるのは、Ｐｔ、ＩｒやＲｕといった結晶構造が異なる基板上にペロブスカイトの結晶核を発生させることである。
【０１８４】
この結晶核を成長する時、構成元素の前駆体の電極表面上の濃度は、電極上での原料分解効率及び付着係数、さらには電極中へのこれらの拡散によって決まり、この表面濃度を成膜使用としている物質の化学量論比に合わせなければ、ペロブスカイトの結晶核発生を起こすことができない。
【０１８５】
特に、Ａ格子（Ａサイト）に入るＡ元素（例えばＰｂ）は、電極を構成する導電性材量と合金化しやすく、電極中に拡散しやすい。従って、拡散により界面付近でＡ元素が欠乏する現象を防ぐため、結晶核形成時においてＡ元素を多めに供給する必要がある。
【０１８６】
ここで、ＰｔはＩｒやＲｕと比較して、Ｐｂとの反応性が大きいため、より多くのＰｂを供給する必要がある。
【０１８７】
そのことを鑑みると、本実施形態で用いている下部電極（Ｒｕ電極）上では、Ｐｔ電極の場合と比較して、電極上でのＰｂ元素の拡散が少ないため、結晶核を形成する際のＰｂ供給量を多くする必要性がない。また、Ｒｕ上ではＰｂの拡散が少ないためにＰｂＯが結晶化しやすい状況になり、結果としてＰＺＴの組成比［Ａ］／［Ｂ］を小さくする必要が生じてくるとも考えられる。
【０１８８】
ただし、本提案においても結晶核（ＰＴＯ３）を用いているが、その最適組成は、ＰＴＯ３の化学量論比のＰｂ／Ｔｉ＝１．０であることを確認している。従って、その上に形成されるＰＺＴの最適組成は、結晶核と同様に化学量論的組成になるはずである。しかしながら、所望の容量特性を得るための最適組成は、化学量論比よりも小さいことから、電極の相違という点では、ＰＺＴの最適組成が変化することを説明できないと考える。
【０１８９】
よって、上記（１）及び（２）の考察から導かれる結論として、（１）で説明したように、成膜圧力が高いことが重要な要素となっていると考えられる。
【０１９０】
特に、本実施形態特有の成膜条件（従来技術と比べて低い成膜温度、高い成膜圧力）においては、ＰＺＴ膜中に取り込まれるＰｂＯの離脱がおきにくい状態になっており、この離脱できないＰｂＯに起因して、ＰＺＴの化学量論比を［Ａ］／［Ｂ］＝１．０にしても、特性が良くないと考えられます。
【０１９１】
そして、ＰｂＯの影響を受けない最適組成が化学量論比よりも小さいところに存在し、そこでは、前記成膜条件においても、組成の自己制御領域が存在し、特性が改善することを発見したということになる。つまり、化学量論組成に至らなくても、自己制御領域以下の組成において、所望の特性を得るための組成が存在している。
【０１９２】
以上のように、本実施形態によれば、一般式ＡＢＯ3で表されるペロブスカイト型結晶構造を有する強誘電体層（強誘電体）２を用いた容量素子１において、当該強誘電体層２に含まれるＡ元素とＢ元素の組成比［Ａ］／［Ｂ］が（１）式を満たす範囲に設定されているので、良好な残留分極値を得ることができる。また、良好なＩＶ特性も得ることができる。
【０１９３】
特に、組成比［Ａ］／［Ｂ］を、（２）式を満たす範囲に設定することにより、すなわち自己整合領域の上限以下の値に設定して強誘電体層２を成膜することにより、一層良好な残留分極値を得ることができる。
【０１９４】
また、特に、組成比［Ａ］／［Ｂ］を、（３）式を満たす範囲に設定することにより、すなわち自己整合領域の下限以下の値に設定して強誘電体層２を成膜することにより、一層良好なＩＶ特性を得ることができる。
【０１９５】
また、従来と比べて成膜圧力を高めることにより、量産性（スループット（成膜レート）、面内均一性）を向上させることもできる。
【０１９６】
なお、上記の実施形態では、本発明に係る強誘電体を容量素子に適用した例を説明したが、これに限らない。
【０１９７】
また、上記の実施形態では、本発明に係る容量素子を半導体記憶装置に適用した例を説明したが、記憶装置に適用する場合、半導体記憶装置以外の記憶装置（基板が半導体でない）に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１９８】
【図１】本発明に係る実施形態の実施例１の場合の強誘電体層の組成比［Ａ］／［Ｂ］と原料の流量比との関係を示す図である。
【図２】本発明に係る実施形態の実施例１の場合の強誘電体層の残留分極値と組成比［Ａ］／［Ｂ］との関係を示す図である。
【図３】本発明に係る実施形態の実施例１の場合の容量素子の絶縁破壊電圧（耐圧）と組成比［Ａ］／［Ｂ］との関係を示す図である。
【図４】本発明に係る実施形態の実施例１の場合の容量素子のリーク電流値と組成比［Ａ］／［Ｂ］との関係を示す図である。
【図５】本発明に係る実施形態の実施例２の場合の強誘電体層の特性を示す図であり、このうち（ａ）は強誘電体層の組成比［Ａ］／［Ｂ］と原料の流量比との関係を、（ｂ）は強誘電体層の残留分極値と組成比［Ａ］／［Ｂ］との関係を示す。
【図６】本発明に係る実施形態の実施例３の場合の容量素子の特性を示す図であり、このうち（ａ）はヒステリシス特性を、（ｂ）はＩＶ特性をそれぞれ示す。
【図７】本発明に係る実施形態の実施例３の場合の容量素子の特性を示す図であり、このうち（ａ）はヒステリシス特性を、（ｂ）はＩＶ特性をそれぞれ示す。
【図８】本発明に係る実施形態の実施例３の場合の容量素子の特性を示す図であり、このうち（ａ）はヒステリシス特性を、（ｂ）はＩＶ特性をそれぞれ示す。
【図９】本発明に係る実施形態の実施例３の場合の容量素子の残留分極値のヒステリシス特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る半導体記憶装置が備える容量素子を示す断面図である。
【図１１】ペロブスカイト型の結晶構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１９９】
１    容量素子（半導体装置）
２    強誘電体層（強誘電体）
３    下部電極
４    上部電極
【図１】
2005251843.tif 000003
【図２】
2005251843.tif 000004
【図３】
2005251843.tif 000005
【図４】
2005251843.tif 000006
【図５】
2005251843.tif 000007
【図６】
2005251843.tif 000008
【図７】
2005251843.tif 000009
【図８】
2005251843.tif 000010
【図９】
2005251843.tif 000011
【図１０】
2005251843.tif 000012
【図１１】
2005251843.tif 000013