(57)【要約】本発明では、強誘電体キャパシタを用いたメモリを有する半導体装置を製造する場合に、強誘電体膜の配向性を制御して当該強誘電体膜の良好な強誘電体特性を維持しながら、当該強誘電体膜の膜中不純物および膜中の結晶欠陥を減少させる半導体装置の製造方法を提供する。そのため、第１の強誘電体層を形成する第１の成膜工程と、前記第１の強誘電体層の上に第２の強誘電体層を形成する第２の成膜工程からなり、前記第１の成膜工程の成膜温度が６００℃以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法を用いた。
2004109804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体キャパシタを含む、半導体装置の製造方法であって、
前記強誘電体キャパシタの下部電極を形成する下部電極形成工程と、
前記下部電極上に主に（１１１）配向を有する第１の強誘電体膜を有機金属原料を使った気相堆積法により形成する第１の成膜工程と、
前記第１の強誘電体膜の上に主に（１１１）配向を有する第２の強誘電体膜を有機金属原料を使った気相堆積法により形成する第２の成膜工程と、
前記第２の強誘電体膜の上に上部電極を形成する上部電極形成工程とを有し、
前記第１の強誘電体膜および第２の強誘電体膜はＰｂ（ＺｒＸ，Ｔｉ１−Ｘ）Ｏ３（ＰＺＴ）もしくはＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）を含み、前記第１の成膜工程の成膜温度が６００℃以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の成膜工程の成膜温度が５００℃以上６００℃未満であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の強誘電体膜の膜厚が３ｎｍ以上であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の強誘電体膜および第２の強誘電体膜から形成される強誘電体構造の結晶の（１１１）配向の配向率が９０％以上であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記上部電極および下部電極は、Ｉｒを含むことを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記下部電極は、Ｔｉ膜上にＩｒ膜が形成された構造を含むことを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記前記下部電極は、Ａｌ酸化物膜上にＩｒ膜が形成された構造を含むことを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２の成膜工程の成膜温度が４００℃以上５００℃未満であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２の成膜工程の後に、前記第２の強誘電体膜を結晶化する結晶化工程を有することを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記結晶化工程では、前記第２の強誘電体膜をランプアニールによって結晶化する処理が行われることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の強誘電体膜の膜厚が３ｎｍ以上であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の強誘電体膜および第２の強誘電体膜から形成される強誘電体構造の結晶の（１１１）配向の配向率が９０％以上であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記上部電極および下部電極は、Ｉｒを含むことを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記下部電極は、Ｔｉ膜上にＩｒ膜が形成された構造を含むことを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記前記下部電極は、Ａｌ酸化物膜上にＩｒ膜が形成された構造を含むことを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の成膜工程および第２の成膜工程で用いる有機金属原料は、Ｐｂ（ＤＰＭ）２を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の成膜工程および第２の成膜工程で用いる有機金属原料は、Ｚｒ（ｄｍｈｄ）４を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の成膜工程および第２の成膜工程で用いる有機金属原料は、Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）２（ＤＰＭ）２を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特には強誘電体キャパシタを有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】  近年、高速・低電力である不揮発性メモリとして、強誘電体キャパシタを用いた強誘電体メモリが注目され、研究開発が盛んになっている。このような強誘電体メモリに用いる強誘電体キャパシタの構造としてはプレーナ型が用いられてきたが、強誘電体キャパシタを高集積化するためにスタックキャパシタ構造に移行する必要が感じられはじめている。
スタックキャパシタ構造に用いる強誘電体膜は、立体キャパシタ構造を実現するために、ステップカバレッジが良好であること、形成される強誘電体膜がリーク電流が少ない高密度な結晶からなることが必要とされる。
そのため、スタックキャパシタ構造に用いる強誘電体膜を形成する場合、ゾルゲル法やスパッタ法などに比べてステップカバレッジが良好で高密度な結晶が得られるＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相堆積法）に優位性があり、次世代の成膜方法として有望である。
図１Ａ〜１Ｇに、スタックキャパシタ構造による強誘電体メモリを有する半導体装置の製造工程を概賂的に示す。
まず図１Ａを参照するに、Ｓｉからなる基板１０１上には、素子分離膜１０２によって分離された不純物拡散領域であるウェル領域１０３が形成され、前記ウェル領域１０３には低濃度不純物拡散領域１０６と、高濃度不純物拡散領域１０７が、当該低濃度不純物拡散領域１０６が当該高濃度不純物拡散領域１０７を包むように複数形成されている。
また、前記ウェル領域１０３中に形成された２つの前記低濃度不純物拡散領域１０６に挟まれるようにチャネル領域１０４が形成されており、前記チャネル領域１０４上にはゲート絶縁膜１０５を介して、例えばポリシリコンからなるゲート電極１０８が形成され、前記ゲート電極１０８の側壁には側壁絶縁膜１１０が、また前記ゲート電極１０８の上部には絶縁膜１０９が形成されている。さらに、前記側壁絶縁膜１１０、絶縁膜１０９および前記高濃度不純物拡散層１０７を覆うように、絶縁膜１１１が形成され、さらに当該絶縁膜１１１を覆う層間絶縁膜１１２が形成されて、ＭＯＳトランジスタ２００が形成されている。
また、前記ＭＯＳトランジスタ２００は、前記ウェル領域１０３に、例えば２個形成されている。さらに２個のＭＯＳトランジスタ２００の間と、ＭＯＳトランジスタ２００と前記素子分離膜１０２の間の、前記層間絶縁膜１１２中には、前記高濃度不純物拡散層１０７に電気的に接続する、バリア膜１１３ａに覆われたコンタクトプラグ１１３が形成されている。
次に、図１Ｂの工程において、まずキャパシタの下部電極となるＩｒ膜１１４ａを前記層間絶縁膜１１２上に形成し、次に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相堆積法）により、前記Ｉｒ膜１１４ａ上にＰｂ（ＺｒＸ，Ｔｉ１−Ｘ）Ｏ３膜（ＰＺＴ膜）を形成する。ＭＯＣＶＤ法によりＰＺＴ膜を形成するには、例えば原料となる有機金属ガスと酸化ガスを、加熱された前記基板１０１上に供給し、有機金属ガスを熱分解さて、有機金属ガスと同時に供給される酸化ガスとの間に酸化反応を生じさせることにより、ＰＺＴ膜１１５ａを、前記Ｉｒ膜１１４ａ上に形成する。
原料となる前記有機金属ガスとしては、Ｐｂを含む原料ガス、Ｚｒを含む原料ガスおよびＴｉを含む原料ガスを用い、酸化ガスとしては酸素を用いる。
次に、形成されたＰＺＴ膜１１５ａ上に、上部電極となるＩｒＯｘ膜１１６ａを形成する。
次に、図１Ｃにおいて、前記ＩｒＯｘ膜１１６ａ、ＰＺＴ膜１１５ａ、Ｉｒ膜１１４ａをエッチングして、図１Ｃに示すように、Ｉｒからなる下部電極１１４、ＰＺＴ膜からなる強誘電体膜１１５、ＩｒＯｘからなる上部電極１１６によって構成される強誘電体キャパシタ１３０が形成される。
次に、図１Ｄにおいて、前記強誘電体キャパシタ１３０および層間絶縁膜１１２を覆うように、保護膜１１７を形成した後、図１Ｅにおいて、さらに前記保護膜１１７を覆うように層間絶縁膜１１８を形成する。
次に、図１Ｆにおいて、前記層間絶縁膜１１８にコンタクトホールを形成し、２つの前記ＭＯＳトランジスタ２００の間にあるコンタクトプラグ１１３に電気的に接続する、バリア膜１２０ａに覆われたコンタクトプラグ１２０を形成する。
次に、図１Ｇにおいて、前記層間絶縁膜１１８に、前記上部電極１１６に通じるコンタクトホールを形成し、前記上部電極１１６および前記コンタクトプラグ１２０に電気的に接続される、バリア膜１１９ａおよび配線部１１９からなる配線層を形成する。その後、当該配線層に接続される多層配線構造を形成することにより、強誘電体メモリを有する半導体装置が形成される。
このようにして形成される前記強誘電体キャパシタ１３０の特性は、前記強誘電体膜１１５の強誘電体としての特性に大きく依存している。前記強誘電体膜１１５の強誘電体としての電気特性は、ＰＺＴ結晶の配向性に依存し、ＰＺＴ結晶が（００１）配向を有する場合に最大の強誘電性、すなわち最大のスイッチング電荷量Ｑｓｗが得られる。
一方、ＰＺＴ結晶が（１００）配向した場合には強誘電性は得られない。強誘電体膜を構成するＰＺＴ結晶は一般に正方晶系に属し、ｃ軸方向の格子定数がａ軸、ｂ軸方向の格子定数に対して異なっているが、実際はその差は僅かであり、ＰＺＴ結晶を（００１）配向させようとすると、同程度の割合で強誘電性を示さない（１００）配向のＰＺＴ結晶が生じてしまう。このため、強誘電性の程度は多少劣るが、ＰＺＴ結晶の（１１１）配向の割合を増加させることで強誘電体膜全体の自発分極量を増加させ、また良好なインプリント耐性を得て、強誘電体メモリとしての信頼性を高めることが試みられている。
ＰＺＴ膜の（１１１）配向の割合を増加させるためには、ＰＺＴ膜の成膜温度を６００℃以上にする必要があることが知られている。（例えば非特許文献１）。
図２には、本発明の発明者が、本発明の基礎となる研究において、図１Ｂの説明で前述したＭＯＣＶＤ法によってＩｒ膜上に形成したＰＺＴ膜のＸ線解析プロファイルを示す。また、図２には、ＰＺＴ膜の成膜温度を、４５０℃、５００℃、５５０℃、５８０℃および６２０℃とした場合についての結果を、それぞれ実験Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４およびＥ５で示す。図２において、ピークＰ１は、ＰＺＴ膜中の（１００）配向を、ピークＰ２はＰＺＴ膜中の（１０１）配向を、ピークＰ３はＰＺＴ膜中の（１１１）配向を示している。
なお、ピークＰｓはＳｉの、ピークＰｉはＩｒの（１１１）配向を示している。
図２を参照するに、まず実験Ｅ１の場合には、ＰＺＴ膜中の（１００）配向を示すピークＰ１、（１０１）配向を示すピークＰ２、および（１１１）配向を示すピークＰ３が観測されず、成膜温度が４００℃未満の場合、例えば成膜温度が４５０℃の場合には、ＰＺＴ膜は、非晶質状態で形成されていることがわかる。
次に、実験Ｅ２〜４の場合についてみると、ＰＺＴ膜中の（１００）配向を示す前記ピークＰ１およびＰＺＴ膜中の（１０１）配向を示す前記ピークＰ２がみられるものの、ＰＺＴ膜中の（１０１）配向を示す前記ピークＰ３は観測されず、成膜温度が５００℃以上６００℃未満の場合は、ＰＺＴの結晶化は進行するものの、（１１１）配向が形成されていないことがわかる。
ＰＺＴ膜の成膜温度を６００度以上、例えば６２０℃とした前記実験Ｅ５の場合において、ＰＺＴ膜中の（１１１）配向が観測され、このことからＭＯＣＶＤ法においては、ＰＺＴ膜の成膜温度を６００℃程度以上とした場合にＰＺＴ膜中の（１１１）配向の割合が増加することが確認される。
【非特許文献１】          Ｈｏｒｉｉ  ｅｔ  ａｌ．，ＩＥＤＭ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ  ２００２，Ｐ．５２９
一方、本発明の基礎となる研究において、ＰＺＴ膜を、成膜温度６００℃以上で形成すると、ＰＺＴ膜を形成するための原料となる有機金属ガスの、基板への付着確率が低下してＰＺＴ膜の堆積速度が低下してしまう問題が生じることが見出された。
図３には、ＰＺＴ膜の成膜温度に対する、ＰＺＴ膜形成の原料となる有機金属ガスの、付着確率を示したものである。また、図３には、前記有機金属ガスである、Ｐｂを含む原料ガス、Ｚｒを含む原料ガスおよびＴｉを含む原料ガスのそれぞれの場合についての付着確率を示してある。
図３を参照するに、Ｐｂを含む原料ガス、Ｚｒを含む原料ガスおよびＴｉを含む原料ガスのいずれの場合においても、成膜温度を上昇させると基板への付着確率が低下し、例えば成膜温度を６２０℃とした場合には、成膜温度を５００〜５５０℃とした場合に比べて、基板への付着確率が低下していると考えられる。
これは、前記有機金属ガスが気相中で分解してしまい、基板への付着量が減少していることを示している。そのため、気相中では、例えばパーティクルなどの原料ガスの分解物、すなわち不純物が形成される量が増加してしまう。このような不純物が、ＰＺＴ膜中に取り込まれることで、ＰＺＴ膜の局所的な強誘電体特性の悪化が生じてしまう場合があり、パーティイクルを含むビットではスイッチング電化量の低下によって歩留まりの低下を招く場合がある。
また、ＰＺＴ膜を形成する場合に、例えば成膜温度が６００℃以上の高温下では、蒸気圧が高いＰｂが特に離脱しやすく、またＰｂの離脱にともない酸素の離脱が生じてＰＺＴ膜中のＰｂ欠損、Ｏ欠損などの結晶欠陥が増大してしまう恐れがある。
このような結晶欠陥が増大すると、ＰＺＴ膜のリーク電流が増大すると共に、当該ＰＺＴ膜を用いた強誘電体キャパシタの疲労特性を劣化させてしまう問題がある。
そこで、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用な半導体装置の製造方法を提供することを統括的課題としている。
本発明の具体的な課題は、強誘電体キャパシタを用いたメモリを有する半導体装置を製造する場合に、強誘電体膜の配向性を制御して当該強誘電体膜の良好な強誘電体特性を維持しながら、当該強誘電体膜の膜中不純物および膜中の結晶欠陥を減少させることができ、また大きな堆積速度が実現できる半導体装置の製造方法を提供することである。
【発明の開示】
本発明では上記の課題を、強誘電体キャパシタを含む、半導体装置の製造方法であって、前記強誘電体キャパシタの下部電極を形成する下部電極形成工程と、前記下部電極上に主に（１１１）配向を有する第１の強誘電体膜を有機金属原料を使った気相堆積法により形成する第１の成膜工程と、前記第１の強誘電体膜の上に主に（１１１）配向を有する第２の強誘電体膜を有機金属原料を使った気相堆積法により形成する第２の成膜工程と、前記第２の強誘電体膜の上に上部電極を形成する上部電極形成工程とを有し、前記第１の強誘電体膜および第２の強誘電体膜はＰｂ（ＺｒＸ，Ｔｉ１−Ｘ）Ｏ３（ＰＺＴ）もしくはＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）を含み、前記第１の成膜工程の成膜温度が６００℃以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法により、解決する。
本発明によれば、強誘電体キャパシタのＰＺＴまたはＰＴを含む強誘電体構造を形成する場合に、当該強誘電体膜を第１の成膜工程によって形成される第１の強誘電体膜と、第２の成膜工程によって形成される第２の強誘電体膜を積層することによって形成する。その際、前記第１の成膜工程では、前記第１の強誘電体膜の成膜温度を６００℃以上とする。これにより、前記第１の強誘電体膜の（１１１）配向の配向率を増大させ、そのために前記第２の工程で形成される前記第２の強誘電体膜の（１１１）配向の配向率を増大させることが可能となる。
そのため、前記第２の成膜工程では強誘電体膜の膜中の不純物や膜中の結晶欠陥を減少させることを可能とする成膜温度が６００℃未満の条件でも、第２の強誘電体膜の（１１１）配向の配向率を増大させることが可能となる。このようにして得られて、前記第１の強誘電体膜と第２の強誘電体膜から形成される前記強誘電体構造は、（１１１）配向の配向率が高く、強誘電体特性に優れ、かつ膜中の不純物や結晶欠陥が少ないため、高品質な強誘電体キャパシタを形成することが可能となる。
本発明では、特に前記第２の成膜工程の成膜温度を５００℃以上６００℃未満とすることで、形成される前記第２の強誘電体膜の不純物や膜中の結晶欠陥を減少させることが可能となる。これは、前記第２の強誘電体膜の原料となる有機金属ガスの気相中での反応が抑制され、例えば気相中の反応によって形成されるパーティクルや気相中での分解物など、膜中に取り込まれる不純物が減少するためである。
また、前記第２の成膜工程において、成膜温度が５００℃以上６００℃未満であるため、形成される前記第２の強誘電体膜からのＰｂおよびＯの脱離が抑制され、Ｐｂ欠損、およびＯ欠損が少なく、結晶欠陥が少ない膜を形成することが可能となり、その結果リーク電流の少ない強誘電体膜を得ることが可能となる。
また、本発明では上記の課題を、請求項８に記載したように、前記第２の成膜工程の成膜温度が４００℃以上５００℃未満であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法により、解決する。
本発明では、特に前記第２の成膜工程の成膜温度を４００℃以上５００℃未満と低温にすることで、形成される第２の強誘電体膜の、膜中の不純物や膜中の結晶欠陥をさらに減少させることが可能となる。前記第２の強誘電体膜の原料となる有機金属ガスの気相中での反応が抑制され、例えば気相中の反応によって形成されるパーティクルや気相中での分解物など、膜中に取り込まれる不純物が減少するためである。
さらに本発明によれば、成膜温度４００℃〜５００℃で形成された非晶質の強誘電体膜をアニールすることで、強誘電体膜として機能する結晶化構造を得る。この場合、成膜温度を上げることで結晶化された強誘電体膜にくらべて、前記第２の高誘電体膜を高温にする時間を短くすることが可能になる。そのため、前記第２の高誘電体膜を含む半導体装置のデバイスにかかる熱量を小さくすることができ、例えばＭＯＳトランジスタなどの半導体デバイスへの熱によるダメージを抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】  図１Ａ〜１Ｇは従来の、強誘電体キャパシタを有する半導体装置の形成方法を示す図である。
図２は、Ｉｒ電極上にＭＯＣＶＤ法により形成したＰＺＴ膜のＸ線解析プロファイルを示した図である。
図３は、Ｐｂを含む原料ガス、Ｚｒを含む原料ガスおよびＴｉを含む原料ガスの基板への付着確率の温度依存性を示した図である。
図４Ａ〜４Ｉは、第１実施例による強誘電体キャパシタを含む半導体装置の製造方法を示した図である。
図５は、Ｉｒ電極上にＭＯＣＶＤ法により形成したＰＺＴ膜のＸ線解析プロファイルを、ＰＺＴ膜の成膜温度によって比較した図である。
図６は、第２実施例による強誘電体キャパシタを含む半導体装置の概略を示す図である。
図７Ａ〜７Ｅは、図６に示した強誘電体キャパシタを含む半導体装置の製造方法を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  次に、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
本発明では、半導体装置に用いる強誘電体キャパシタの強誘電体膜を形成する場合、第１の成膜工程と第２の成膜工程によって形成する。その場合、前記第１の成膜工程と第２の成膜工程の成膜温度を変更することにより、形成される強誘電体膜の良好な強誘電体特性を維持しながら、膜中の不純物や結晶欠陥の少ない強誘電体膜を形成することが可能となる。
例えば、強誘電体膜としてＭＯＣＶＤ法によってＰＺＴ膜を形成する場合、ＰＺＴ膜の成膜温度を６００℃以上とすることで、ＰＺＴ膜中の（１１１）配向の配向率を上昇させることにより、自発分極量を増大させて強誘電体特性が良好とし、また良好なインプリント耐性を得て、当該ＰＺＴ膜を用いたメモリの信頼性を向上させることが可能となる。
しかし、ＰＺＴ膜の成膜温度が６００℃以上となると、ＰＺＴ膜を形成するために基板に供給する有機金属原料ガスが気相中で分解してしまい、分解物などがパーティクルとなってＰＺＴ膜中に取り込まれてしまう場合がある。またＰＺＴ膜の成膜温度が６００℃以上と高温であるため、ＰｂやＯの脱離によってＰｂ欠損やＯ欠損が形成されやすくなり、結晶欠陥が増加してＰＺＴ膜のリーク電流が増大する問題があった。
そのため、前記第２の成膜工程では、ＰＺＴの成膜温度を５００℃以上６００℃未満とすることで、有機金属原料ガスの気相中での反応を抑制して分解物の形成を押さえ、膜中不純物を減少させることが可能になる。また、Ｐｂの脱離やＯの脱離を抑制して、膜中欠陥の少ないＰＺＴ膜の形成が可能となる。また、前記第１の工程において（１１１）配向の配向率が高いＰＺＴ膜が形成されているため、前記第２の成膜工程においては、前記第１の成膜工程において形成されたＰＺＴ膜の（１１１）配向の配向率を維持してＰＺＴ膜が形成されるため、ＰＺＴ膜中の（１１１）配向率を高く維持することができる。
［第１実施例］
次に、第１実施例として、強誘電体キャパシタを有する半導体装置の製造方法に関して、図４Ａ〜４Ｉを用いて説明する。
まず図４Ａを参照するに、Ｓｉからなる基板１１には、素子分離膜１２が形成され、前記素子分離膜１２によって分離されたウェル領域１３が形成されている。前記ウェル領域１３には、低濃度不純物拡散領域１６Ａ、１６Ｂおよび１６Ｃが形成され、さらに前記低濃度不純物拡散領域１６Ａ、１６Ｂおよび１６Ｃ中にそれぞれ高濃度不純物拡散領域１７Ａ、１７Ｂおよび１７Ｃが形成されている。
また、前記低濃度不純物拡散領域１６Ａ、１６Ｂに挟まれるようにチャネル領域１４Ａが形成され、前記チャネル領域１４Ａ上にはゲート絶縁膜１５Ａが形成されている。前記ゲート絶縁膜１５Ａ上には、側壁に側壁絶縁膜２０Ａが、上部に絶縁膜１９Ａが形成された、例えばポリシリコンからなるゲート電極１８Ａが形成され、ＭＯＳトランジスタ２０Ａを構成している。
また、前記低濃度不純物拡散領域１６Ｂ、１６Ｃに挟まれるようにチャネル領域１４Ｂが形成され、前記チャネル領域１４Ｂ上にはゲート絶縁膜１５Ｂが形成されている。前記ゲート絶縁膜１５Ｂ上には、側壁に側壁絶縁膜２０Ｂが、上部に絶縁膜１９Ｂが形成された、例えばポリシリコンからなるゲート電極１８Ｂが形成されて、ＭＯＳトランジスタ２０Ｂを構成している。
さらに前記素子分離領域１２、高濃度不純物拡散領域１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、側壁絶縁膜２０Ａ、２０Ｂ、および絶縁膜１９Ａ、１９Ｂを覆うように絶縁膜２１が成膜され、さらに前記絶縁膜２１を覆うように、例えばシリコン酸化膜またはリンガラス膜からなる層間絶縁膜２２が形成されている。
また、前記層間絶縁膜２２には、コンタクトホールが形成され、バリア膜２３Ａ’を有するコンタクトプラグ２３Ａ、バリア膜２３Ｂ’を有するコンタクトプラグ２３Ｂ、およびバリア膜２３Ｃ’を有するコンタクトプラグ２３Ｃが形成され、それぞれ前記高濃度不純物拡散領域１７Ａ、１７Ｂおよび１７Ｃに電気的に接続されている。
このような構成となっている前記ＭＯＳトランジスタ２０Ａ、２０Ｂ上の前記層間絶縁膜２２上に、強誘電体キャパシタを形成するために、まず下部電極となる、Ｔｉ膜２４、およびＩｒ膜２５を、例えば反応性スパッタにより、成膜する。ここで、ＰＺＴ膜が形成される下地となる下部電極を、Ｉｒ／Ｔｉの構成としたことで、形成されるＰＺＴ膜の（１１１）配向が形成されやすくなる。まず、（１１１）配向を形成することが容易なＴｉによってＴｉの（１１１）配向を形成し、それによりＩｒの（１１１）配向が形成されやすくなる。また、Ｉｒの（１１１）配向の格子間隔の値はＰＺＴの（１１１）配向の格子間隔の値に近いためにＰＺＴの（１１１）配向が形成されやすくなる。また、下部電極はＡｌ酸化物膜上にＩｒ膜が形成された構造をとることも可能である。
次に、図４Ｂの工程において、強誘電体膜の第１の成膜工程によってＭＯＣＶＤにより例えばＰＺＴ膜からなる第１の強誘電体膜２６が形成される。この場合、Ｐｂを含む原料としてＰｂ（ＤＰＭ）２、Ｚｒを含む原料としてＺｒ（ｄｍｈｄ）４、Ｔｉを含む原料としてＴｉ（Ｏ−ｉＰｒ）２（ＤＰＭ）２を用いる。
これらの原料を、溶媒のＴＨＦ（テトラヒドロフラン）にそれぞれモル比３％の濃度で溶解させて液体原料とし、当該液体原料を気化器により２６０℃で気化させて酸素と混合して原料ガスを形成する。さらに、当該原料ガスを、例えばシャワーヘッド構造などの原料ガスの供給系を介して、前記基板１１上に供給する。
この場合のＰｂを含む原料の流量は、０．３６５ｍｌ／ｍｉｎ、Ｚｒを含む原料の流量は０．１９６ｍｌ／ｍｉｎ、Ｔｉを含む原料の流量は０．１７５ｍｌ／ｍｉｎとして、２０秒間の成膜を行う。
そこで、加熱された前記基板１１上で前記原料ガスが熱分解されることにより、ＰＺＴ膜が形成される。この場合の成膜温度は６００度以上とし、本実施例の場合、例えば６２０℃とする。形成されるＰＺＴ膜の成膜温度が６００℃以上と高温であるため、図２の説明で前記したように、形成されるＰＺＴ膜は、（１１１）配向の配向率が高くなる。
次に、図４Ｃの工程において、図４Ｂで説明した工程と同様にして第２の強誘電体膜２７を形成し、前記第１の強誘電体膜２６および当該第２の強誘電体膜２７からなる強誘電体構造４０Ａを形成する。この場合、Ｐｂを含む原料の流量は、０．３７６ｍｌ／ｍｉｎ、Ｚｒを含む原料の流量は０．２７７ｍｌ／ｍｉｎ、Ｔｉを含む原料の流量は０．２１４ｍｌ／ｍｉｎとして、４２０秒間の成膜を行う。
そこで、加熱された前記基板１１上で前記原料ガスが熱分解されることにより、ＰＺＴ膜が形成される。この場合の成膜温度は５００℃以上６００℃未満とし、本実施例の場合例えば５００℃とする。このように、第２の成膜工程においては第１の成膜工程に比べて成膜温度が低くなっている。
このため、前記原料ガスが気相中で分解されることを抑制し、例えば気相中でパーティクルや分解物などの不純物が形成されることを防止し、当該不純物が形成される高誘電体膜中に取り込まれることを防止する。そのため、形成される高誘電体膜は不純物やパーティクルの少ない高品質の膜になる。
また、成膜温度が低いために、例えばＰｂやＯなどが、ＰＺＴ膜中から脱離することを防止して、Ｐｂ欠損やＯ欠損といった結晶欠陥が形成されることを防止して結晶欠陥の少ない強誘電体膜を形成することが可能となる。そのため、形成される強誘電体膜の電気特性を良好とし、例えばリーク電流の値を低く抑えることが可能となる。
また、前記強誘電体構造４０Ａ中で、前記第２の強誘電体膜２７は、前記第１の強誘電体膜２６に対して厚く形成されるため、前記強誘電体構造４０Ａは、前記第２の強誘電体膜２７と実質的に同一の特性を示し、例えば前記したような不純物が少なく、また結晶欠陥が少なくリーク電流が小さいなどの高品質な強誘電体膜となる。
また、前記第１の成膜工程において、ＰＺＴ膜の（１１１）配向の配向率が高い第１の強誘電体膜２６が形成されているため、当該第１の強誘電体膜２６上に形成される、第２の強誘電体膜２７の（１１１）配向の配向率は、当該第１の強誘電体膜２６と同様に高くなる。
そのため、前記第２の強誘電体膜２７は、成膜温度が５００℃以上６００℃未満と低いにもかかわらず、（１１１）配向の配向率が高い。このため、第１の強誘電体膜２６および第２の強誘電体膜２７は共に（１１１）配向が高く、前記強誘電体構造４０Ａは、自発分極量が大きく、優れた強誘電体の特性を示す。また、前記強誘電体構造４０Ａを用いて構成される強誘電体キャパシタのインプリント耐性が良好となって、前記強誘電体構造４０Ａを用いた強誘電体メモリの信頼性が良好となる。
また、このように、前記第２の強誘電体膜２７の（１１１）配向の配向率を増大させるためには、前記第１の強誘電体膜２６を３ｎｍ以上形成する必要がある。
本実施例で形成される第１の強誘電体層２６は５ｎｍ、第２の強誘電体層２７は１１５ｎｍであり、あわせて１２０ｎｍの強誘電体膜が形成される。また、形成されたＰＺＴ膜の組成を調べたところ、Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＝１．１７、Ｚｒ（Ｚｒ＋Ｔｉ）＝０．４３であった。
次に、図４Ｄの工程において、例えば反応性スパッタによって、上部電極となる酸化イリジウム膜（ＩｒＯｘ膜）２８を２００ｎｍ形成する。
次に、図４Ｅの工程において、前記ＩｒＯｘ膜２８、第２の強誘電体膜２７、第１の強誘電体膜２６、Ｉｒ膜２５およびＴｉ膜２４をエッチングして、図４Ｅに示す強誘電体キャパシタ４０を形成する。
前記強誘電体キャパシタ４０は、前記Ｔｉ膜２４および前記Ｉｒ膜２５からなる下部電極と、前記第１の強誘電体膜２６と前記第２の強誘電体膜２７からなる前記強誘電体構造４０Ａ、および前記ＩｒＯｘ膜２８からなる上部電極によって構成される。また、前記強誘電体キャパシタ４０は、前記コンタクトプラグ２３Ａおよび２３Ｃ上に形成され、前記Ｔｉ膜２４がそれぞれ当該前記コンタクトプラグ２３Ａおよび２３Ｃに電気的に接続するように構成される。
次に、図４Ｆの工程において、前記層間絶縁膜２２および前記強誘電体キャパシタ４０を覆うように、例えばＰＺＴ膜からなる保護膜２９を形成する。
次に、図４Ｇの工程において、前記保護膜２２を覆うように、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）からなる層間絶縁膜３０を形成して、さらに形成された前記層間絶縁膜３０をＣＭＰ（化学機械研磨）により平坦化する。
次に、図４Ｈの工程において、平坦化された前記層間絶縁膜３０の、前記コンタクトプラグ２３に対応する部分にドライエッチングによりコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールに、ＴｉおよびＴｉＮを例えばスパッタリングにより形成し、ＴｉＮ／Ｔｉ構造のバリア膜３１Ａを形成する。
さらに前記バリア膜３１Ａ上に、例えばＷ（タングステン）からなるコンタクトプラグ３１を形成する。その後、ＣＭＰによって前記層間絶縁膜３０上に形成されたＴｉＮ／ＴｉとＷを除去し、前記コンタクトプラグ２３Ｂに電気的に接続される前記コンタクトプラグ３１を形成する。
次に、図４Ｉの工程において、前記層間絶縁膜３０の、前記上部電極２８に対応する部分にドライエッチングによりコンタクトホールを形成した後、スパッタリングによってＴｉＮ／Ｔｉからなるバリア膜３３Ａを形成し、さらにスパッタリングによってＡｌ−Ｃｕからなる配線部３３を形成し、さらにＴｉＮ／Ｔｉからなるバリア膜３３Ａを形成し、エッチングによって配線形状を形成することで前記層間絶縁膜３０上に配線層を形成する。
さらに形成された当該配線層の上に、多層配線構造を形成し、強誘電体メモリを有する半導体装置５０が形成される。
また、本実施例においてはＰＺＴ膜からなる強誘電体構造４０Ａについて記述したが、ＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）膜（ＰＴ膜）を用いて、ＰＺＴ膜を用いた場合と同様にして強誘電体構造４０Ａを形成した場合においても、本実施例に記述した場合と同様の結果を得ることが可能である。また、ＰＺＴ膜とＰＴ膜を積層した構造とした膜を用いることもできる。
また、前記第２の成膜工程の温度が６００℃以下と低いため、半導体装置５０に加えられる熱量が小さい。このため、半導体デバイス、例えば前記高濃度不純物拡散領域１７Ａ〜１７Ｃの不純物拡散状態に影響を及ぼすことがない。
また、図４Ｃの工程においては、第２の強誘電体膜２７を形成する成膜温度を５００℃以上６００℃未満としているが、成膜温度を変更して、４００℃以上５００℃未満とすることも可能である。この場合、図２の説明で前記したように、形成される第２の強誘電体膜２７は、非晶質構造となる。そのため、図４Ｃの第２の成膜工程の後で、例えばランプアニールなどの方法によって形成された第２の強誘電体膜を加熱して結晶化を行う工程を追加することにより、本実施例の図４Ｃにおいて、成膜温度を５００℃以上６００℃未満として第２の強誘電体膜を形成した場合と同様の結果を得ることができる。
このように、非晶質のＰＺＴ膜を形成し、アニールすることで結晶化を行う場合は、ＰＺＴ膜を高温で成膜して結晶化したＰＺＴ膜を形成する場合にくらべて、高温にする時間が短くて済むために、基板に加える熱量が少ない。そのため、例えばＭＯＳトランジスタなどの半導体デバイスへの熱によるダメージが少ないメリットがある。
これは、特に配線ルールが１００ｎｍ以下となった場合に有用な技術である。具体的には、配線ルールが１００ｎｍ以下となると、例えばＭＯＳトランジスタの不純物拡散領域を形成する際の熱拡散温度は６００℃以下とする必要があるため、このように６００℃以下の熱拡散によって形成された不純物拡散領域に影響を与えない強誘電体のキャパシタの形成方法は有用である。
次に、第１実施例に記載した前記強誘電体構造４０Ａの配向性に関して調べた結果を図５に示す。図５は、ＰＺＴ膜からなる前記強誘電体構造４０ＡのＸ線解析プロファイルである。図５中には、前記第２の強誘電体膜２７の成膜温度を５００℃とした場合の結果である実験Ｆ２、前記第２の強誘電体膜２７の成膜温度を５５０℃とした場合の結果である実験Ｆ３を示す。また、比較のために、前記第１の強誘電体２６と第２の強誘電体２７の成膜温度を共に６２０℃にした場合の結果Ｆ１を併記する。
図５を参照するに、前記実験Ｅ２およびＥ３は、成膜温度を６２０℃とした前記実験Ｅ１と同様の結果を示しており、それぞれＰＺＴ膜中の（１１１）配向の配向率が９０％以上と高い値を示している。
このことから、第１の強誘電体膜と第２の強誘電体膜からなる強誘電体構造において、第１の強誘電体膜の成膜温度を６００℃以上とすれば、第２の強誘電体膜の成膜温度を６００℃未満とした場合でも、ＰＺＴ膜の（１１１）配向の配向率を上昇させることが可能であり、ＰＺＴ膜を６００℃以上で形成した場合と同様に（１１１）配向の配向率を９０％以上とするこが可能となり、優れた強誘電体特性を示す強誘電体構造を形成することが可能となる。
［第２実施例］
次に、第２実施例として、前記した第１実施例の変形例であるプレーナ構造の強誘電体キャパシタを有する半導体装置５０Ａを図６に示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図６を参照するに、前記層間絶縁膜２２上には下部電極を構成するＡｌ酸化物膜（ＡｌｘＯｙ膜）４０およびＩｒ膜４１からなる、Ｉｒ／ＡｌｘＯｙ構造を有する下部電極が形成されている。
前記Ｉｒ膜４１上には例えばＰＺＴ膜からなる前記第１の強誘電体膜２６が形成され、前記第１の強誘電体膜２６上には第２の強誘電体膜２７’が形成されて、第１の強誘電体膜２６および第２の強誘電体膜２７’からなる強誘電体構造４０Ａ’が形成されている。
また、前記第２の強誘電体膜２７’上には、酸化イリジウム膜（ＩｒＯｘ膜）４４からなる上部電極が形成されている。このように、前記層間絶縁膜２２上には、前記ＡｌｘＯｙ膜４０、Ｉｒ膜４１、強誘電体構造４０Ａ’、およびＩｒＯｘ膜４４によって構成される強誘電体キャパシタ４０’が設けられている。
また、前記強誘電体キャパシタ４０’および前記層間絶縁膜２２を覆うように、絶縁膜４５が形成され、さらに当該絶縁膜４５の全体を覆うように層間絶縁膜４８が形成されている。前記絶縁膜４５および層間絶縁膜４８の前記コンタクトプラグ１３Ｂに対応する部分にはコンタクトホールが形成され、当該コンタクトホールには前記コンタクトプラグ１３Ｂに電気的に接続される配線部４６が形成されている。
前記層間絶縁膜４５の前記コンタクトプラグ１３Ｃに対応する部分にはコンタクトホールが形成され、当該コンタクトホールには例えばＴｉＮからなる配線部４７が形成されている。前記配線部４７は、前記コンタクトプラグ１３Ｃに電気的に接続され、さらに前記絶縁膜４５上にそって設けられて、前記ＩｒＯｘ膜４４に電気的に接続されるよう形成されている。
次に、図６に示した前記半導体装置５０Ａの前記強誘電体構造４０’の形成方法に関して図７Ａ〜７Ｅに基づき、説明する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
まず、図７Ａの工程において、例えばスパッタ法によって、前記層間絶縁膜２２上に前記ＡｌｘＯｙ膜４０さらに当該前記ＡｌｘＯｙ膜４０上に前記Ｉｒ膜４１を形成する。
次に、図７Ｂの工程において、前記Ｉｒ膜４１上に、図４Ｂに示した場合と同様にして、強誘電体の第１の成膜工程によってＭＯＣＶＤにより例えばＰＺＴ膜からなる第１の強誘電体膜２６が形成される。この場合、Ｐｂを含む原料としてＰｂ（ＤＰＭ）２、Ｚｒを含む原料としてＺｒ（ｄｍｈｄ）４、Ｔｉを含む原料としてＴｉ（Ｏ−ｉＰｒ）２（ＤＰＭ）２を用いる。
これらの原料を、溶媒のＴＨＦ（テトラヒドロフラン）にそれぞれモル比３％の濃度で溶解させて液体原料とし、当該液体原料を気化器により２６０℃で気化させて酸素と混合して原料ガスを形成する。さらに、当該原料ガスを、例えばシャワーヘッド構造などの原料ガスの供給系を介して、前記基板１１上に供給する。
この場合のＰｂを含む原料の流量は、０．３６５ｍｌ／ｍｉｎ、Ｚｒを含む原料の流量は０．１９６ｍｌ／ｍｉｎ、Ｔｉを含む原料の流量は０．１７５ｍｌ／ｍｉｎとして、２０秒間の成膜を行う。
そこで、加熱された前記基板１１上で前記原料ガスが熱分解されることにより、ＰＺＴ膜が形成される。この場合の成膜温度は６００度以上とし、本実施例の場合例えば６２０℃とする。形成されるＰＺＴ膜の成膜温度が６００℃以上と高温領域であるため形成されるＰＺＴ膜は、（１１１）配向の配向率が高くなる。
次に、図７Ｃの工程において、図４Ｃで説明した工程と同様にして第２の強誘電体膜２７’を形成し、前記第１の強誘電体膜２６および当該第２の強誘電体膜２７’からなる強誘電体構造４０Ａ’を形成する。この場合、Ｐｂを含む原料の流量は、０．１１ｍｌ／ｍｉｎ、Ｚｒを含む原料の流量は０．０２ｍｌ／ｍｉｎ、Ｔｉを含む原料の流量は０．５ｍｌ／ｍｉｎとして、１８００秒間の成膜を行う。
そこで、加熱された前記基板１１上で前記原料ガスが熱分解されることにより、ＰＺＴ膜が形成される。ただし、この場合の成膜温度は４００℃以上５００℃未満とし、本実施例の場合例えば４００℃とする。このように、第２の成膜工程においては第１の成膜工程に比べて成膜温度が低く、形成されるＰＺＴ膜は非晶質となる。
このため、前記原料ガスが気相中で分解されることを抑制し、例えば気相中でパーティクルや分解物などの不純物が形成されることを防止し、当該不純物が形成される高誘電体膜中に取り込まれることを防止する。そのため、形成される高誘電体膜は不純物やパーティクルの少ない高品質の膜になる。
また、前記第２の強誘電体膜２７’は非晶質構造のため、例えばランプアニールによって結晶化を行う必要が有る。例えば、結晶化工程は、酸素雰囲気中で前記基板１１を７５０℃にして６０秒維持するアニールを行うことで、前記強誘電体膜２７’の結晶化を行う処理をする。
このように、非晶質のＰＺＴ膜を形成し、アニールすることで結晶化を行う場合は、ＰＺＴ膜を高温で成膜して結晶化したＰＺＴ膜を形成する場合にくらべて、高温にする時間が短くて済むために、基板に加える熱量が少ない。そのため、例えばＭＯＳトランジスタなどの半導体デバイスへの熱によるダメージが少ないメリットがある。
これは、特に配線ルールが１００ｎｍ以下となった場合に有用な技術である。具体的には、配線ルールが１００ｎｍ以下となると、例えばＭＯＳトランジスタの不純物拡散領域を形成する際の熱拡散温度は６００℃以下とする必要があるため、このように６００℃以下の熱拡散によって形成された不純物拡散領域に影響を与えない強誘電体のキャパシタの形成方法は有用である。
また、基板に加える熱量が少ないために、例えばＰｂやＯなどが、ＰＺＴ膜中から脱離することを防止して、Ｐｂ欠損やＯ欠損といった結晶欠陥が形成されることを防止して結晶欠陥の少ない強誘電体膜を形成することが可能となる。そのため、形成される強誘電体膜の電気特性を良好とし、例えばリーク電流の値を低く抑えることが可能となる。
また、前記強誘電体構造４０Ａ’中で、前記第２の強誘電体膜２７’は、前記第１の強誘電体膜２６に対して厚く形成されるため、前記強誘電体構造４０Ａ’は、前記第２の強誘電体膜２７’と実質的に同一の特性を示し、例えば前記したような不純物が少なく、また結晶欠陥が少なくリーク電流が小さいなどの高品質な強誘電体膜となる。
また、前記第１の成膜工程において、ＰＺＴ膜の（１１１）配向の配向率が高い第１の強誘電体膜２６が形成されているため、当該第１の強誘電体膜２６上に形成される、第２の強誘電体膜２７’の（１１１）配向の配向率は、当該第１の強誘電体膜２６と同様に高くなる。そのため、前記強誘電体構造４０Ａ’は、自発分極量が大きく、また残留分極量が少ないなど、優れた強誘電体の特性を示す。また、前記強誘電体構造４０Ａ’を用いて構成される強誘電体キャパシタのインプリント耐性が良好となる。
また、このように、前記第２の強誘電体膜２７’の（１１１）配向の配向率を増大させるためには、前記第１の強誘電体膜２６を３ｎｍ以上形成する必要がある。
本実施例で形成される第１の強誘電体層２６は５ｎｍ、第２の強誘電体層２７’は１１５ｎｍであり、あわせて１２０ｎｍの強誘電体膜が形成される。また、形成されたＰＺＴ膜の組成を調べたところ、Ｐｂ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）＝１．１４、Ｚｒ・（Ｚｒ＋Ｔｉ）＝０．３５であった。
次に、図７Ｄの工程において、例えば反応性スパッタによって、上部電極となる酸化イリジウム膜（ＩｒＯｘ膜）４４を２００ｎｍ形成する。
次に、図７Ｅの工程において、前記ＩｒＯｘ膜４４、第２の強誘電体膜２７’、第１の強誘電体膜２６、Ｉｒ膜４１およびＩｒＯｘ膜４０をエッチングして、図７Ｅに示す強誘電体キャパシタ４０’を形成する。
この後、図６に示す絶縁膜４５、配線部４６、４７および層間絶縁膜４８を形成して前記半導体装置５０Ａを形成する。また、図６に示す半導体装置５０Ａでは、前記配線部４６に接続される、多層配線構造を省略している。
本実施例で示したように、本発明はプレーナ構造の強誘電体キャパシタを有する半導体装置に適用することも可能であり、さらには、立体スタック構造の強誘電体キャパシタに適用することも可能である。
また、本実施例においてはＰＺＴ膜からなる強誘電体構造４０Ａについて記述したが、ＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）膜（ＰＴ膜）を用いて、ＰＺＴ膜を用いた場合と同様にして強誘電体構造４０Ａを形成した場合においても、本実施例に記述した場合と同様の結果を得ることが可能である。また、ＰＺＴ膜とＰＴ膜を積層した構造とした膜を用いることもできる。
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、半導体装置の強誘電体キャパシタのＰＺＴまたはＰＴを含む強誘電体構造を形成する場合に、当該強誘電体膜を第１の成膜工程によって形成される第１の強誘電体膜と、第２の成膜工程によって形成される第２の強誘電体膜を積層することによって形成した。前記第１の成膜工程では、前記第１の強誘電体膜の成膜温度を６００℃以上とした。そのため、前記第１の強誘電体膜の（１１１）配向の配向率を増大させ、そのために前記第２の工程で形成される前記第２の強誘電体膜の（１１１）配向の配向率を増大させることが可能となる。
そのため、前記第２の成膜工程では強誘電体膜の膜中の不純物や膜中の結晶欠陥を減少させることを可能とする成膜温度が６００℃未満の条件でも、第２の強誘電体膜の（１１１）配向の配向率を増大させることが可能となった。そのため、前記第１の強誘電体膜と第２の強誘電体膜から形成される前記強誘電体構造は、（１１１）配向の配向率が高く、強誘電体特性に優れ、かつ膜中の不純物や結晶欠陥が少ないため、高品質な強誘電体キャパシタを形成することが可能となる。
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年5月17日(2005.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体キャパシタを含む、半導体装置の製造方法であって、
前記強誘電体キャパシタの下部電極を形成する下部電極形成工程と、
前記下部電極上に主に（１１１）配向を有する第１の強誘電体膜を有機金属原料を使った気相堆積法により形成する第１の成膜工程と、
前記第１の強誘電体膜の上に主に（１１１）配向を有する第２の強誘電体膜を有機金属原料を使った気相堆積法により形成する第２の成膜工程と、
前記第２の強誘電体膜の上に上部電極を形成する上部電極形成工程とを有し、
前記第１の強誘電体膜および第２の強誘電体膜はＰｂ（ＺｒＸ，Ｔｉ１−Ｘ）Ｏ3（ＰＺＴ）もしくはＰｂＴｉＯ3（ＰＴ）を含み、前記第１の成膜工程の成膜温度が６００℃以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の成膜工程の成膜温度が５００℃以上６００℃未満であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の成膜工程の成膜温度が４００℃以上５００℃未満であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２の成膜工程の後に、前記第２の強誘電体膜を結晶化する結晶化工程を有することを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の強誘電体膜の膜厚が３ｎｍ以上であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１の強誘電体膜および第２の強誘電体膜から形成される強誘電体構造の結晶の（１１１）配向の配向率が９０％以上であることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記上部電極および下部電極は、Ｉｒを含むことを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１の成膜工程および第２の成膜工程で用いる有機金属原料は、Ｐｂ（ＤＰＭ）2を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の成膜工程および第２の成膜工程で用いる有機金属原料は、Ｚｒ（ｄｍｈｄ）4を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の成膜工程および第２の成膜工程で用いる有機金属原料は、Ｔｉ（Ｏ−ｉＰｒ）2（ＤＰＭ）2を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【国際調査報告】
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