【手続補正書】
【提出日】平成23年2月9日(2011.2.9)
【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】
膜材料として、Ｓｒ、Ｔａ、及びＮｂを主成分とする強誘電体材料が用いられ、酸化イットリウムを含む下地上に形成されたことを特徴とする強誘電体膜。
【請求項２】
請求項１に記載の強誘電体薄膜において、抗電界が２００ｋＶ／ｃｍ以上であることを特徴とする強誘電体膜。
【請求項３】
請求項１に記載の強誘電体薄膜において、結晶粒径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする強誘電体膜。
【請求項４】
請求項１に記載の強誘電体薄膜において、前記下地はＹ２Ｏ３を含むことを特徴とする強誘電体膜。
【請求項５】
請求項１に記載の強誘電体薄膜において、前記強誘電体材料は以下の組成式で表される材料であることを特徴とする強誘電体膜。
Ｓｒ２（Ｔａ１−ｘＮｂｘ）２Ｏ７（０≦ｘ≦１）…（式１）
【請求項６】
請求項１に記載の強誘電体薄膜において、酸素ラジカルによって酸素成分が導入されていることを特徴とする強誘電体膜。
【請求項７】
請求項６に記載の強誘電体膜において、希ガス元素を含有することを特徴とする強誘電体膜。
【請求項８】
請求項７に記載の強誘電体膜において、前記希ガス元素は、Ｋｒ、Ｘｅの内の少なくとも１種であることを特徴とする強誘電体膜。
【請求項９】
強誘電体膜を製造する方法であって、酸化イットリウムを含む基板上にＳｒ、Ｔａ、及びＮｂを主成分とする強誘電体膜を形成する膜形成工程を有することを特徴とする強誘電体膜の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の強誘電体膜の製造方法において、
前記強誘電体膜を酸素ラジカルによって酸化する酸素導入工程をさらに有し、
前記酸素導入工程の酸素ラジカルは、希ガス及び酸素を含むプラズマ処理によって生成されることを特徴とする強誘電体膜の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の強誘電体膜の製造方法において、前記希ガスは、Ｋｒ、Ｘｅの内の少なくとも１種からなることを特徴とする強誘電体膜の製造方法。
【請求項１２】
請求項９〜１１の内のいずれか一つに記載の強誘電体膜の製造方法において、前記強誘電体膜を加熱する加熱工程を備えていることを特徴とする強誘電体膜の製造方法。
【請求項１３】
請求項９〜１２の内のいずれか一つに記載の強誘電体膜の製造方法において、前記強誘電体膜の成膜を、塗布、スパッタリング又は有機金属化合物の気相反応によって行うことを特徴とする強誘電体膜の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の強誘電体膜の製造方法において、前記有機金属化合物の気相反応による成膜は、プラズマ中において行われることを特徴とする強誘電体膜の製造方法。
【請求項１５】
請求項９〜１２の内のいずれか一つに記載の強誘電体膜の製造方法において、前記強誘電体膜の成膜を有機金属化合物の液体を霧状にして基板上に導入し、反応することにより前記強誘電体膜を成膜することを特徴とする強誘電体膜の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の強誘電体膜の製造方法において、前記強誘電体膜の成膜を有機金属化合物の液体を霧状にしてプラズマ中において反応し、基板上に導入することにより成膜することを特徴とする強誘電体膜の製造方法。
【請求項１７】
酸化イットリウムを含む下地膜上にＳｒ、Ｔａ、及びＮｂを主成分とする強誘電体材料からなる強誘電体膜が設けられ、さらに、その上に直接又は間接に導電性電極が設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の半導体装置において、前記強誘電体膜の抗電界が２００ｋＶ／ｃｍ以上であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の半導体装置において、前記強誘電体膜の結晶粒径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２０】
請求項１７に記載の半導体装置において、前記下地はＹ２Ｏ３を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項２１】
請求項１７に記載の半導体装置において、前記強誘電体材料は以下の組成式で表される材料であることを特徴とする半導体装置。
Ｓｒ２（Ｔａ１−ｘＮｂｘ）２Ｏ７（０≦ｘ≦１）…（式１）
【請求項２２】
請求項１７に記載の半導体装置において、前記強誘電体膜は、酸素ラジカルによって酸素成分が導入されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の半導体装置において、前記強誘電体膜は、希ガス元素を含有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の半導体装置において、前記希ガス元素は、Ｋｒ、Ｘｅの内の少なくとも１種であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２５】
請求項１７〜２４の内のいずれか一つに記載の半導体装置において、前記導電性電極部分をゲートとし、前記強誘電体膜をゲート絶縁膜の一部とした電界効果型トランジスタを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の半導体装置において、前記ゲート絶縁膜はさらに前記下地膜と半導体基板と前記下地膜との間に設けられた絶縁物膜とを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項２７】
請求項１７〜２６の内のいずれか一つに記載の半導体装置において、Ｓｉ基板と、前記Ｓｉ基板上に形成された絶縁物膜とを有し、前記下地膜は前記絶縁膜上に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２８】
請求項２６または２７に記載の半導体装置において、前記絶縁膜はシリコン酸化膜を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項２９】
請求項２６〜２８の内のいずれか一つに記載の半導体装置において、前記絶縁膜は窒化シリコン膜を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項３０】
請求項１７〜２６の内のいずれか一つに記載の半導体装置において、シリコン基板上に形成された窒化シリコン膜とその上に形成されたシリコン酸化膜とを含む絶縁膜を有し、前記下地膜は前記絶縁膜上に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３１】
請求項１７〜３０の内のいずれか一つに記載の半導体装置において、強誘電体メモリに用いられることを特徴とする半導体装置。
【請求項３２】
半導体装置を製造する方法であって、酸化イットリウムを含む下地膜上にＳｒ、Ｔａ、及びＮｂを主成分とする強誘電体膜を形成する膜形成工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の半導体装置の製造方法において、前記強誘電体膜を酸素ラジカルによって酸化する酸素導入工程および前記強誘電体膜をアニールする熱処理工程をさらに有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３４】
請求項３２または３３に記載の半導体装置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絶縁膜上に前記下地膜を形成する工程をさらに有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３５】
請求項３２〜３４の内のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法において、前記絶縁膜を形成する工程は、前記半導体基板表面を窒化して窒化膜を形成する工程および酸化膜を形成する工程の少なくとも一つを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３６】
請求項３２〜３５の内のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法において、前記下地膜を形成する工程は、イットリウムを酸化雰囲気中でスパッタ形成する工程、酸化イットリウムを不活性ガス雰囲気中でスパッタ形成する工程、酸化イットリウムを酸化雰囲気中でスパッタ形成する工程、酸化イットリウムをゾル−ゲル法により形成する工程、および酸化イットリウム膜を酸素ラジカルで酸化する工程の少なくとも一つを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３７】
請求項３２〜３６の内のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法において、前記強誘電体膜を形成する膜形成工程は、前記強誘電体膜をゾル−ゲル法により形成する工程、前記強誘電体膜をスパッタリング形成する工程、および前記強誘電体膜を有機金属化合物の気相反応によって形成する工程の少なくとも一つを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３８】
請求項３２〜３７の内のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法において、前記下地膜を形成する工程および前記強誘電体膜を形成する膜形成工程の一方または両方は、前工程から半導体装置を外気に曝すことなく行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３９】
請求項３２に記載の半導体装置の製造方法において、前記下地はＹ２Ｏ３を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４０】
請求項３２に記載の半導体装置の製造方法において、前記膜形成工程では、処理室の少なくともターゲット周辺の内側表面がターゲットと同様の構成材質で形成されている処理室内において、前記ターゲットに対しプラズマ中のイオンを衝突させ、当該衝突によって発生したターゲット原子を下地に堆積させることによって、前記強誘電体膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４１】
請求項３３に記載の半導体装置の製造方法において、前記酸素導入工程の酸素ラジカルは、希ガス及び酸素を含むプラズマ処理によって生成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の半導体装置の製造方法において、前記希ガスは、Ｋｒ、Ｘｅの内の少なくとも１種からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４３】
請求項３７に記載の半導体装置の製造方法において、前記有機金属化合物の気相反応による成膜は、プラズマ中において行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４４】
請求項３２〜４３の内のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法において
前記強誘電体膜の成膜をプラズマ中における有機金属化合物の気相反応によって行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４５】
請求項３２に記載の半導体装置の製造方法において、前記強誘電体膜を有機金属化合物の液体を霧状にして基板上に導入し、反応することにより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４６】
請求項４５に記載の半導体装置の製造方法において、前記強誘電体膜の成膜を有機金属化合物の液体を霧状にしてプラズマ中において反応し、基板上に導入することにより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４７】
請求項３２〜４３の内のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法において、
Ｓｉ基板の表面上にＳｉＮ層を形成する工程と、
前記ＳｉＮ層上に酸化雰囲気で酸化イットリウムを含む下地を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４８】
酸化イットリウムを含む下地と、
前記下地上に設けられ、Ｓｒ、Ｔａ、及びＮｂを主成分とする強誘電体材料からなる強誘電体膜と、
を有することを特徴とする強誘電体デバイス。
【請求項４９】
請求項４８に記載の強誘電体デバイスにおいて、前記強誘電体膜の抗電界が２００ｋＶ／ｃｍ以上であることを特徴とする強誘電体デバイス。
【請求項５０】
請求項４８に記載の強誘電体デバイスにおいて、前記強誘電体膜の結晶粒径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする強誘電体デバイス。
【請求項５１】
請求項４８に記載の強誘電体デバイスにおいて、前記下地はＹ２Ｏ３を含むことを特徴とする強誘電体デバイス。
【請求項５２】
請求項４８に記載の強誘電体デバイスにおいて、前記強誘電体材料は以下の組成式で表される材料であることを特徴とする強誘電体デバイス。
Ｓｒ２（Ｔａ１−ｘＮｂｘ）２Ｏ７（０≦ｘ≦１）…（式１）
【請求項５３】
請求項５２に記載の強誘電体デバイスにおいて、前記強誘電体膜は、酸素ラジカルによって酸素成分が導入されていることを特徴とする強誘電体デバイス。
【請求項５４】
請求項５２に記載の強誘電体デバイスにおいて、前記強誘電体膜は、希ガス元素を含有することを特徴とする強誘電体デバイス。
【請求項５５】
請求項５４に記載の強誘電体デバイスにおいて、前記希ガス元素は、Ｋｒ、Ｘｅの内の少なくとも１種であることを特徴とする強誘電体デバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
上記強誘電体膜の膜材料には、従来、Ｐｂ（Ｚｒ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３（０≦ｘ≦１）（ＰＺＴ）、ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（ＳＢＴ）等が用いられて来たが、近年、比較的比誘電率を低く押さえることができ、かつ水素雰囲気等に対して劣化し難いＳｒ２（Ｔａ１−ｘＮｂｘ）２Ｏ７（０≦ｘ≦１）（ＳＴＮ）が注目されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
強誘電体膜（ＳＴＮ膜）５７は膜材料としてＳｒ、Ｔａ、Ｎｂを含有する材料であり、具体的な組成は例えばＳｒ２（Ｔａ１−ｘＮｂｘ）２Ｏ７（０≦ｘ≦１）（ＳＴＮ）である。