專利名稱：：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，特別涉及具有鐵電電容器的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
：鐵電存儲(chǔ)器是電壓驅(qū)動(dòng)的非易失半導(dǎo)體存儲(chǔ)器元件，具有動(dòng)作快速、電消耗少、并且即使切斷電源所存儲(chǔ)的信息也不消失的優(yōu)良的特性。鐵電存儲(chǔ)器已經(jīng)被應(yīng)用于ic卡和便攜式電子設(shè)備上。典型的FeRAM具有鐵電膜被一對電極夾持的鐵電電容器，根據(jù)電極間的施加電壓而在所述鐵電電容器中引起極化，從而存儲(chǔ)信息。這樣以極化的形式寫入鐵電膜中的信息即使除去施加電壓也能夠被保持。在該鐵電電容器中，如果使施加電壓的極性反轉(zhuǎn)則自發(fā)極化的極性也反轉(zhuǎn)。因此，通過檢測該自發(fā)極化，能夠讀取所寫入的信息。FeRAM與閃存器相比，能夠在低電壓下動(dòng)作，從而能夠在低電力下高速寫入信息。在該FeRAM中，為了恢復(fù)因伴隨在非氧化環(huán)境中的處理引起的鐵電膜的特性惡化，在FeRAM的制造工序中需要反復(fù)進(jìn)行在氧環(huán)境中的熱處理。構(gòu)成鐵電電容器的鐵電膜因在非氧化環(huán)境中的處理易于發(fā)生氧缺陷，由此使鐵電膜的反轉(zhuǎn)電荷量或者漏電流值等特性出現(xiàn)了惡化。因此，以往作為上部電極使用了Pt等在氧環(huán)境中也不易氧化的金屬、IrOx和RuOx等導(dǎo)電氧化物。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的問題但是，近年來，在FeRAM中對微細(xì)化提出了更高的要求，隨之要求鐵電電容器的微細(xì)化以及采用多層配線結(jié)構(gòu)。隨著進(jìn)一步地應(yīng)用于便攜型信息處理裝置上而要求低電壓動(dòng)作。為了使FeRAM能夠在低電壓下進(jìn)行動(dòng)作，要求構(gòu)成鐵電電容器的鐵電膜具有大的反轉(zhuǎn)電荷量Qsw，但在使用多層配線結(jié)構(gòu)的情況下，存在如下問5題，即，由于在形成多層配線結(jié)構(gòu)的過程中使用還原環(huán)境處理或者非氧化環(huán)境處理，使已經(jīng)形成的鐵電電容器的特性惡化。更具體地說，在利用Pt膜或者Ir膜等來形成上部電極的情況下會(huì)產(chǎn)生如下的問題，即，在形成多層配線結(jié)構(gòu)中的層間絕緣膜時(shí)使用的還原環(huán)境中的氫侵入Pt膜或Ir膜中，通過這些金屬所具有的觸媒作用而被活性化，被活性化了的氫將鐵電電容器中的鐵電膜還原。若鐵電膜被還原，則鐵電電容器的動(dòng)作特性會(huì)顯著惡化。在鐵電電容器被微細(xì)化，鐵電電容器中的電容器絕緣膜由己微細(xì)化的鐵電膜圖案構(gòu)成的情況下，該鐵電膜的特性惡化的問題表現(xiàn)得尤其明顯。因此，以往在下面的專利文獻(xiàn)2中提出如下技術(shù)，g卩，形成在鐵電膜上的上部電極由結(jié)晶的第一導(dǎo)電氧化膜和形成在所述第一導(dǎo)電氧化膜上的第二導(dǎo)電氧化膜構(gòu)成，此時(shí)，使所述第二導(dǎo)電氧化膜的組成形成為比所述第一導(dǎo)電氧化膜的組成更接近化學(xué)計(jì)量組成的組成。圖1是表示所述專利文獻(xiàn)2的鐵電電容器的制造工序的流程圖。參照圖l，最先在步驟S1中形成下部電極，然后在步驟S2中，在所述下部電極上形成PZT膜等的鐵電膜。進(jìn)而，在其后的步驟S3中，利用濺射法在所述鐵電膜上形成由氧化銥構(gòu)成的第一導(dǎo)電氧化膜來為上部電極的一部分，接著在步驟S4中，在被調(diào)整了的氧化環(huán)境中通過進(jìn)行結(jié)晶熱處理而使第一導(dǎo)電氧化膜結(jié)晶化。接下來，在步驟S5中，利用濺射法在所述己結(jié)晶的第一導(dǎo)電氧化膜上形成由氧化銥構(gòu)成的第二導(dǎo)電氧化膜，該第二導(dǎo)電氧化膜具有更高的氧化比例，接著在步驟S6中，在第二導(dǎo)電氧化膜上形成金屬Ir等金屬電極。但是，根據(jù)成為本申請的發(fā)明基礎(chǔ)的研究，在該專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，因?yàn)樗龅诙?dǎo)電氧化膜低溫成膜，所以在之后例如形成多層配線結(jié)構(gòu)時(shí)的熱處理工序中，使所述第二導(dǎo)電氧化膜結(jié)晶，其結(jié)果如圖2所示，發(fā)現(xiàn)有時(shí)所述第二導(dǎo)電氧化膜會(huì)發(fā)生收縮而產(chǎn)生空隙(void)。參照圖2得知，鐵電電容器經(jīng)TiAlN氧阻擋膜形成在TiN取向控制膜上，并且包括下部電極Ir、位于下部電極Ir之上的PZT鐵電膜和位于PZT鐵電膜之上的上部電極層，所述上部電極層是由第一導(dǎo)電氧化膜IrOx、導(dǎo)電氧化膜IrOy和金屬Ir膜構(gòu)成，其中所述第一導(dǎo)電氧化膜IrOx由氧化銥構(gòu)成，所述導(dǎo)電氧化膜IrOy形成在第一導(dǎo)電氧化膜IrOx上，同樣由氧化銥構(gòu)成，所述導(dǎo)電氧化膜IrOy的組成更接近化學(xué)計(jì)量組成Ir02，所述金屬Ir膜形成在導(dǎo)電氧化膜IrOy上，在所述第二導(dǎo)電氧化膜IrOy上形成有多個(gè)空隙。另外，由于形成這樣空隙的影響，在鐵電膜PZT與第一導(dǎo)電氧化膜IrOy之間的界面上也產(chǎn)生空隙。另一方面，下部電極Ir與鐵電膜PZT之間的界面的空隙反映了所述取向控制膜TiN之下的通孔插件(viaplug)表面的凹凸，這可以通過平坦處理來消除。這樣，當(dāng)在所述第二導(dǎo)電氧化膜中產(chǎn)生大規(guī)模的空隙時(shí)會(huì)產(chǎn)生如下的問題，即，在形成所述金屬膜Ir后進(jìn)行的多層配線結(jié)構(gòu)的形成工序等中，氫侵入該空隙中，使氧化銥還原，或者甚至進(jìn)一步侵入到氧化銥下的鐵電膜PZT中，使鐵電電容器的電特性惡化。專利文獻(xiàn)1:JP特開2004-273787號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2:JP專利第3661850號(hào)；專利文獻(xiàn)3:JP特開2006-128274號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)4:JP特開2000-91270號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)5:JP特開平10-242078號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)6:JP特開2001-127262號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)7:JP特開2002-246564號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)8:JP特開2005-183842號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)9:JP特開2006-73648號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)10:JP特開2006-222227號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)11:JP特開2000-58525號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)12:JP特開2003-197874號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)13:JP特開2002-289793號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)14:JP特開2003-347517號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)15:JP特開2005-183842號(hào)公報(bào)。解決問題的手段一方面，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，包括基板和形成在所述基板上的鐵電電容器，其特征在于，所述鐵電電容器包括下部電極、形成在所述下部電極上的鐵電膜和形成在所述鐵電膜上的上部電極，所述上部電極包括第7一層，由化學(xué)計(jì)量組成使用組成參數(shù)Xl以化學(xué)式AOXl表示且實(shí)際的組成使用組成參數(shù)X2以化學(xué)式AOX2表示的氧化物構(gòu)成；第二層，形成在所述第一層上，由化學(xué)計(jì)量組成使用組成參數(shù)y,以化學(xué)式BOy，表示且實(shí)際的組成使用組成參數(shù)y2以化學(xué)式BOy2表示的氧化物構(gòu)成；金屬層，形成在所述第二層上；所述第二層的氧化比例高于所述第一層的氧化比例，所述組成參數(shù)x,、x2、力和y2間的關(guān)系滿足y2/yi>x2/Xl，在所述第二層上并在與所述金屬層的界面上形成有含氧比例更高的界面層。另一方面，本發(fā)明是包括形成鐵電電容器的工序的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，形成所述鐵電電容器的工序包括形成下部電極的工序；在所述下部電極上堆積鐵電膜的工序；在所述鐵電膜上堆積第一導(dǎo)電氧化膜的工序；在氧化性環(huán)境中使所述第一導(dǎo)電氧化膜結(jié)晶的工序；在所述結(jié)晶工序后，在所述第一導(dǎo)電氧化膜上以微結(jié)晶狀態(tài)堆積第二導(dǎo)電氧化膜的工序；在氧化性環(huán)境使所述第二導(dǎo)電氧化膜的表面結(jié)晶的工序；在第二導(dǎo)電氧化膜的結(jié)晶工序后，在所述第二導(dǎo)電氧化膜上堆積金屬膜的工序。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，通過使用具有非化學(xué)計(jì)量組成的第一導(dǎo)電氧化膜作為所述鐵電電容器的與構(gòu)成電容器絕緣膜的鐵電膜接觸的下層上部電極層，而使Pb從所述鐵電膜擴(kuò)散至所述下層上部電極層中，隨之使所述鐵電膜與所述下層上部電極層之間的界面變平坦，在向所述鐵電電容器施加電壓時(shí)，施加在所述鐵電膜上的有效的電壓值變大，從而使電容器特性提高。另一方面，在具有該非化學(xué)計(jì)量組成的導(dǎo)電膜露出在含有氫的環(huán)境中時(shí)，膜中的金屬成分使氫產(chǎn)生活性，產(chǎn)生活性的氫使鐵電膜的特性惡化。因此，在本發(fā)明中，在所述下層上部電極層的上部形成由具有化學(xué)計(jì)量組成或更接近化學(xué)計(jì)量組成的組成的第二導(dǎo)電酸膜構(gòu)成的上層上部電極層，從而阻止還原氣體侵入下層上部電極層中。此時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，在經(jīng)熱處理而變?yōu)榻Y(jié)晶狀態(tài)的下層上部電極層上以微結(jié)晶狀態(tài)形成上層上部電極層，接著在所述上層上部電極層上形成金屬電極膜前，在氧化環(huán)境中對所述上層上部電極層進(jìn)行快速熱處理使其結(jié)晶，由此在其后的半導(dǎo)體裝置的制造步驟中，即使鐵電電容器受到熱處理，也能夠抑制在該上層上部電極層中產(chǎn)生空隙，例如能夠解決如下的問題，即，在所8述鐵電電容器上形成多層配線結(jié)構(gòu)，使用的還原環(huán)境中的氫通過該空隙傳遞而侵入鐵電電容器中，導(dǎo)致電特性的惡化。另外，在進(jìn)行所述下層上部電極層和上層上部電極層的結(jié)晶熱處理時(shí)，通過使工藝環(huán)境中的氧化氣體的比例以及溫度最佳化，能夠抑制這些表面異常生長。圖1是表示現(xiàn)有的鐵電電容器的制造工序的流程圖。圖2是用于說明本發(fā)明的課題的圖。圖3A是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的鐵電電容器的結(jié)構(gòu)的圖。圖3B是說明圖3A中的鐵電電容器的另外的圖。圖4是用于說明圖3A中的鐵電電容器的制造工序的流程圖。圖5A是用于說明圖3A中的鐵電電容器的制造工序的圖(之一)。圖5B是用于說明圖3A中的鐵電電容器的制造工序的圖(之二)。圖5C是用于說明圖3A中的鐵電電容器的制造工序的圖(之三)。圖5D是用于說明圖3A中的鐵電電容器的制造工序的圖(之四)。圖5E是用于說明圖3A中的鐵電電容器的制造工序的圖(之五)。圖5F是用于說明圖3A中的鐵電電容器的制造工序的圖(之六)。圖5G是用于說明圖3A中的鐵電電容器的制造工序的圖(之七)。圖5H是用于說明圖3A中的鐵電電容器的制造工序的圖(之八)。圖6A是表示通過圖5E的工序獲得的膜的表面狀態(tài)的圖。圖6B是表示通過圖5E的工序獲得的膜的表面狀態(tài)的另外的圖。圖6C是表示通過圖5E的工序獲得的膜的表面狀態(tài)的另外的圖。圖6D是表示通過圖5E的工序獲得的膜的表面狀態(tài)的另外的圖。圖7A是表示通過圖5G的工序獲得的膜的表面狀態(tài)的圖。圖7B是表示通過圖5G的工序獲得的膜的表面狀態(tài)的另外的圖。圖7C是表示通過圖5G的工序獲得的膜的表面狀態(tài)的另外的圖。圖7D是表示通過圖5G的工序獲得的膜的表面狀態(tài)的另外的圖。圖7E是表示通過圖5G的工序獲得的膜的表面狀態(tài)的另外的圖。圖7F是表示通過圖5G的工序獲得的膜的表面狀態(tài)的另外的圖。圖8A是表示X射線衍射圖案隨著圖5E的熱處理工序而變化的圖。圖8B是表示X射線衍射圖案隨著圖5G的熱處理工序而變化的圖。圖8C是表示X射線衍射圖案隨著圖5G的熱處理工序而變化的圖。圖8D是表示X射線衍射圖案隨著圖5G的熱處理工序而變化的圖。圖9A是表示圖3A中的鐵電電容器的電特性的圖。圖9B是表示圖3A中的鐵電電容器的電特性的圖。圖10是表示圖3A中的鐵電電容器的電氣特性的圖。圖11A是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之一)。圖11B是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之二)。圖11C是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之三)。圖11D是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之四)。圖11E是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之五)。圖11F是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之六)。圖11G是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之七)。圖11H是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之八)。圖111是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之九)。圖11J是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之十)。圖11K是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之十一)。圖11L是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之十二)。10圖11M是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之十三)。圖UN是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之十四)。圖iio是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之十五)。圖UP是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之十六)。圖IIQ是說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之十七)。圖11R是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之十八)。圖11S是說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之十九)。'圖11T是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之二十)。圖11U是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之二一)。圖11V是用于說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之二二)。圖12是用于說明本發(fā)明第三實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖。圖13是用于說明第三實(shí)施方式的一個(gè)變形例的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖(之八)。圖14是用于說明本發(fā)明第四實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序的圖。附圖標(biāo)記的說明11氧化膜12取向控制膜13導(dǎo)電氧阻擋膜14下部電極15鐵電膜16第一導(dǎo)電氧化物膜17第二導(dǎo)電氧化物膜17A化學(xué)計(jì)量組成表面層18金屬膜61基板61A元件區(qū)域611元件分離結(jié)構(gòu)61a61f擴(kuò)散區(qū)域62A、62B柵絕緣膜63A、63B柵電極64A、64B柵硅化物層65、67SiON膜66、68、81、83層間絕緣膜66A、66B、66C、68A、68C、83A、83B、83C通孔67A67C、69A、69C、84A84C通孔插件67a、67b、67c，69a、69c、84a、84b、84c緊貼膜78硬掩模膜78A、78B硬掩模圖案79、80八1203氫阻擋膜85A、85B、85C配線圖案具體實(shí)施例方式圖3A是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的鐵電電容器10的結(jié)構(gòu)的圖。參照圖3A，鐵電電容器10由取向控制膜12、導(dǎo)電氧阻擋膜13、下部電極14、鐵電膜15、導(dǎo)電氧化物膜16、導(dǎo)電氧化物膜17、化學(xué)計(jì)量組成區(qū)域17A和金屬膜18構(gòu)成，并且所述導(dǎo)電氧化物膜16和包括所述化學(xué)計(jì)量組成區(qū)域17A的導(dǎo)電氧化物膜17與所述金屬膜18—起構(gòu)成圖3A中的鐵電電容器10的上部電極，其中，所述取向控制膜12形成在用于覆蓋硅基板(未圖示)的硅氧化膜11上，由形成在所述硅氧化膜11上的具有(111)取向的TiN膜或者具有(002)取向的Ti膜構(gòu)成，用于對鐵電電容器中的鐵電電容器絕緣膜的結(jié)晶取向進(jìn)行控制；所述導(dǎo)電氧阻擋膜13由形成在所述取向控制膜12上的(111)取向的TiAlN膜構(gòu)成，用于抑制氧向所述硅氧化膜11中的未圖示的配線圖案中侵入；所述下部電極14由形成在所述導(dǎo)電氧阻擋膜13上的(111)取向的Pt膜構(gòu)成；所述鐵電膜15由形成在所述下部電極14上的(111)取向的PZT膜構(gòu)成；所述導(dǎo)電氧化物膜16由形成在所述鐵電膜15上的第一氧化銥結(jié)晶膜構(gòu)成；所述導(dǎo)電氧化物膜17由形成在所述第一導(dǎo)電氧化物膜16上的第二氧化銥結(jié)晶膜構(gòu)成;所述化學(xué)計(jì)量組成區(qū)域17A由以l~20nm的厚度形成在所述導(dǎo)電氧化物膜17的表面部分上的化學(xué)計(jì)量組成(Ir02)的氧化銥?zāi)?gòu)成，且含氧濃度高于所述導(dǎo)電氧化物膜17的其他部分；所述金屬膜18由與所述化學(xué)計(jì)量組成區(qū)域17A接觸地形成在所述導(dǎo)電氧化物膜17上的Ir膜構(gòu)成。圖3B是表示在將圖3A中的所述導(dǎo)電氧化物膜16和包含所述化學(xué)計(jì)量組成區(qū)域17A的導(dǎo)電氧化物膜17的組成使用組成參數(shù)x、y分別表示為IrOx、y的情況下，所述組成參數(shù)x、y的深度分布的概略圖。在本實(shí)施方式中，因?yàn)槭窃谒龅诙?dǎo)電氧化膜17形成后且金屬膜18形成前，在氧化環(huán)境中對所述第二導(dǎo)電氧化膜17進(jìn)行快速熱處理使其結(jié)晶，所以在結(jié)晶的同時(shí)氧被導(dǎo)入至所述第二導(dǎo)電氧化膜17中，膜17的組成接近化學(xué)計(jì)量組成，同時(shí)在膜17的表面部分形成穩(wěn)定的化學(xué)計(jì)量組成的表面層。因此，即使在形成所述金屬膜18后，在配線結(jié)構(gòu)的形成工序等中進(jìn)行熱處理，也能夠抑制如前面圖2中說明那樣在導(dǎo)電氧化膜17上形成空隙，從而避免鐵電電容器隨著該空隙形成而特性惡化。此外，如圖3B中虛線所示，在本發(fā)明中，導(dǎo)電氧化膜17中的含氧濃度分布(profile)也具有從所述表面層17A向下方漸漸減少的情況。在這種情況下，考慮在前導(dǎo)電氧化膜17的表面形成具有化學(xué)計(jì)量組成的區(qū)域17A。圖4是表示所述圖3中的鐵電電容器10的制造工序的流程圖，圖5A5E示出了與鐵電電容器10的圖4的流程圖對應(yīng)的制造工序。參照圖5A，利用濺射法在用于覆蓋未圖示的硅基板的硅氧化膜11上形成具有(002)取向的Ti膜12以作為取向控制膜，利用反應(yīng)濺射法在所述取向控制膜12上形成TiAlN膜13以作為導(dǎo)電氧擴(kuò)散阻擋膜。此外，所述硅氧13化膜11可以在其表面上擔(dān)載八1203膜。例如，所述Ti膜12是通過如下這樣形成的，即，在DC濺射裝置中，將被處理基板與靶間的距離設(shè)定為60mm，在壓力為0.15Pa的Ar環(huán)境中，以2(TC的基板溫度供給2.6kW的濺射功率5秒。另夕卜，所述TiAlN膜43同樣是在DC濺射裝置中，使用Ti和Al的合金靶，在壓力為253.3Pa的Ar/N2環(huán)境中，一邊以40sccm的流量供給氬氣(Ar氣)、以10sccm的流量供給氮?dú)猓贿呉?00'C的基板溫度供給1.0kW的濺射功率而形成的，且形成的所述TiAlN膜13的膜厚為100nm。優(yōu)選所述Ti膜12在成膜后進(jìn)行一次氮化。通過使Ti膜12這樣地氮化，在之后進(jìn)行鐵電膜的恢復(fù)熱處理時(shí)，能夠抑制來自膜側(cè)面的Ti的氧化。在這里，所述導(dǎo)電氧擴(kuò)散阻擋膜13不局限于TiAlN，也可以使用Ir或者Ru膜。所述取向控制膜12不局限于Ti或者TiN，另外還可以使用Pt、Ir、Re、Ru、Pd、Os或者它們的合金。另外，可以由Ti、Al、Ir、Pt、Ru、Pd、Os、Rh、PtOx、IrOx、RuOx、PdOx等的單層膜或者層疊膜形成所述取向控制膜12。進(jìn)而，在所述圖5A的工序中，對應(yīng)所述圖4中的步驟Sll，利用在例如壓力為0.2Pa的Ar環(huán)境中，以40(TC的基板溫度，投入0.5kW的濺射功率的濺射法，在所述導(dǎo)電氧擴(kuò)散阻擋膜13上形成由厚度大約100nm的Pt膜構(gòu)成的下部電極膜14。另外，所述下部電極14不局限于純凈的Pt，可以是含有Pt的貴金屬合金，或者是將Pt或含有Pt的貴金屬合金與氧化鉑(PtO)層疊的層疊膜。這樣形成的Pt下部電極膜14具有(111)取向，并將形成在其上的鐵電膜的取向高效地限制為(111)取向。接著，在圖5B的工序中，對應(yīng)所述圖4的步驟S12，利用高頻濺射法，例如使用PLZT組成的靶，在壓力為0.9Pa的Ar環(huán)境中，投入1000W的功率并以5(TC的基板溫度，在所述下部電極14上形成PZT膜以作為所述鐵電膜15，且所形成的所述鐵電膜15的膜厚為100200nm。這樣形成的鐵電膜15是以非結(jié)晶狀態(tài)形成的，在使用PLZT組成的靶作為所述靶的情況下，所述鐵電膜15具有PLZT組成?；蛘?，可以利用MOCVD法形成所述鐵電膜15。接著，在圖5C的工序中，對應(yīng)所述圖4的步驟S13，在含氧的壓力為O.lMPa的Ar環(huán)境中，以650°C以下的溫度對所述圖5B的結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速熱處理，補(bǔ)償所述鐵電膜15的氧缺陷，緊接著通過在氧環(huán)境中進(jìn)行溫度為750°C的快速熱處理，使所述鐵電膜15結(jié)晶。另外，通過該快速熱處理，使構(gòu)成所述下部電極14的Pt膜致密，從而能夠抑制在所述下部電極14與鐵電膜15間的Pt與氧相互擴(kuò)散。接著，在圖5D的工序中，利用濺射法在所述鐵電膜15上堆積厚度20~75nm的氧化銥?zāi)?6。例如該濺射處理如下進(jìn)行，在15(TC以上且350°C以下的例如30(TC的溫度中，在0.3Pa的壓力下，分別以140sccm以及60sccm的流量供給氬氣以及氧氣，并投入大約lkW的濺射功率。這樣形成的氧化銥?zāi)?6處于結(jié)晶狀態(tài)，具有表示氧組成的組成參數(shù)x為1.92(x=1.92)的非化學(xué)計(jì)量組成IrOx。或者，也可以在1(TC以上且5(TC以下的溫度例如室溫下，利用RF濺射實(shí)施所述圖5D的氧化銥?zāi)?6的成膜工序。在這種情況下，在0.23Pa的壓力下，以100sccm的流量供給氬氣，以5259sccm的流量供給氧氣，并投入大約2kW的濺射功率。這樣形成的氧化銥?zāi)?6為非結(jié)晶狀態(tài)，且具有所述組成參數(shù)x為1.20-1.50的非化學(xué)計(jì)量組成IrOx。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，為了抑制先前如圖2所述在構(gòu)成上部電極結(jié)構(gòu)的一部分的導(dǎo)電氧化膜中形成空隙，在圖5E的工序中，對應(yīng)圖4中的步驟S14，在被控制的氧化環(huán)境中對所述圖5D的結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理，使所述氧化銥?zāi)?6結(jié)晶。但是，發(fā)現(xiàn)關(guān)于這樣的氧化銥?zāi)?6在氧化環(huán)境中的熱處理，氧化銥結(jié)晶顆粒易于發(fā)生異常生長，因而需要加以注意。圖6A示出了掃描電子顯微鏡照片，該掃描電子顯微鏡照片示出了在通過在含氧濃度為1%的氬/氧混合氣體環(huán)境中，以725'C的溫度、60秒的快速熱處理來進(jìn)行上述那樣的熱處理時(shí)所述氧化銥?zāi)?6的表面狀態(tài)的。同樣地，圖6B圖6D是表示在含氧濃度分別為20%、30°/。和50%的氬/氧混合氣體環(huán)境中進(jìn)行相同的熱處理時(shí)所述氧化銥?zāi)?6的表面狀態(tài)的圖。參照圖6A6D，在含氧濃度為1%~30%的范圍內(nèi)，所述氧化銥?zāi)?6中的結(jié)晶粒徑與環(huán)境中的含氧濃度一起漸漸變大，但結(jié)晶粒徑大致相等，沒有產(chǎn)生孤立的巨大結(jié)晶粒。但是，如圖6D所示，當(dāng)含氧濃度超過30%時(shí)，出現(xiàn)了孤立的氧化銥的巨大結(jié)晶。這樣，當(dāng)在所述氧化銥?zāi)?6的表面發(fā)生異常生長時(shí)，表面形態(tài)(morphology)的異常可能會(huì)被傳送至位于所述氧化銥?zāi)?6之上的氧化銥?zāi)?7，而在所述氧化銥?zāi)?7中表面形態(tài)也產(chǎn)生異常。由此可知，圖5E的工序的熱處理需要在含氧濃度為30%以下的環(huán)境中進(jìn)行。另一方面，在不含氧的非活性氣體環(huán)境中進(jìn)行所述圖5E的工序的熱處理的情況下，因?yàn)樗鲅趸災(zāi)?6表面的氧發(fā)生脫離，所以考慮熱處理環(huán)境的含氧濃度至少為0.1%。在本實(shí)施例中，在含氧濃度為20%的氬/氧混合氣體環(huán)境中進(jìn)行所述圖5E的工序的熱處理，但優(yōu)選該熱處理在含氧濃度為1%以上且20%以下的環(huán)境中進(jìn)行。另外，所述圖5E的工序的熱處理若在溫度為65(TC以下的環(huán)境下進(jìn)行則效果低，鐵電電容器10僅能獲得不充分的電氣特性。另一方面，當(dāng)所述熱處理溫度超過750'C時(shí)，所述下部電極24之下的TiAlN氧阻擋膜13的阻擋特性有可能惡化，因此，優(yōu)選所述熱處理溫度在65(TC以上且750。C以下。因此，本實(shí)施方式中的一個(gè)例子是在725'C的溫度且含氧20%的氬/氧混合氣體環(huán)境中，以60秒的快速熱處理來進(jìn)行所述熱處理。在本實(shí)施方式中，因?yàn)樗鲅趸災(zāi)?6如上所述具有非化學(xué)計(jì)量組成，所以圖5E的熱處理的結(jié)果，Pb從用于構(gòu)成所述鐵電膜15的PZT膜向LrOx膜16擴(kuò)散，在所述鐵電膜16與氧化銥?zāi)?6間形成平坦的界面。其結(jié)果，在向所述鐵電電容器10施加電壓時(shí)，在所述鐵電膜15引起同樣的電場，從而能夠以低驅(qū)動(dòng)電壓在鐵電電容器10中引起極化反轉(zhuǎn)。然后，在本實(shí)施方式中，在圖5F的工序中，對應(yīng)所述圖4的步驟15，利用濺射法在5(TC以上且8(TC以下的基板溫度下，在所述圖5E的結(jié)構(gòu)上以100~150nm的厚度形成所述第二氧化銥?zāi)?7，且在成膜時(shí)使所述第二氧化銥?zāi)?7形成為微結(jié)晶狀態(tài)。在緊接著的工序中對這樣形成的氧化銥?zāi)?7實(shí)施結(jié)晶熱處理，但若那時(shí)所述氧化銥?zāi)?7為非結(jié)晶狀態(tài)，則在結(jié)晶后變?yōu)椴痪鶆虻哪?，易產(chǎn)生圖2中說明的空隙。另外，若以15(TC以上的溫度進(jìn)行所述氧化銥?zāi)?7的成膜，則氧化銥?zāi)?7在結(jié)晶后的狀態(tài)下被獲得，此時(shí)結(jié)晶顆粒的一部分會(huì)發(fā)生異常生長，而不能獲得平坦的表面形態(tài)。另外，若所述成膜溫度在IOO'C以下，則在獲得的所述氧化銥?zāi)?7中微結(jié)晶與結(jié)晶混合；若所述成膜溫度在8(TC以下，則所獲得的氧化銥?zāi)?7僅由微結(jié)晶構(gòu)成。為此，在本實(shí)施方式中，以5(TC以上且8(TC以下的溫度例如6(TC，實(shí)施所述圖5F的利用了濺射法的成膜工序。此時(shí)，在所述圖5F的工序中，禾i」用了濺射法的氧化銥?zāi)?7的成膜通過在0.3Pa的壓力下，以100sccm的流量供給氬氣并以100sccm的流量供給氧氣，投入例如lkW的濺射功率來實(shí)施，但以這樣的條件成膜時(shí)，能夠抑制所述氧化銥?zāi)?7表面發(fā)生異常氧化及由此引起的結(jié)晶顆粒的異常生長。接著，在與所述圖4的步驟14對應(yīng)的圖5G的工序中，在氬/氧混合氣體環(huán)境中，在65075(TC的溫度范圍內(nèi)例如70(TC的溫度下，并在常壓或者減壓下，對所述圖5F的結(jié)構(gòu)進(jìn)行60秒的快速熱處理而使所述圖5F的結(jié)構(gòu)結(jié)晶。圖7A7F是觀察分別在壓力為O.lMPa，含氧濃度為1%、10%、20%、25%、30%、50%的氬/氧混合氣體環(huán)境中實(shí)施所述圖5G的熱處理工序的情況下獲得的氧化銥?zāi)?7的表面狀態(tài)的金屬顯微鏡照片。參照圖7A7E，可以觀察到在含氧濃度達(dá)到30%之前，表面狀態(tài)一樣；當(dāng)含氧濃度超過30%時(shí)，如圖7F所示，結(jié)構(gòu)不均勻，可知表面發(fā)生了異常生長。因此，在本實(shí)施例中，與所述圖5E的熱處理工序相同，以0.1%以上且30%以下的含氧濃度，更優(yōu)選1%以上且20%以下的含氧濃度進(jìn)行所述圖5G的熱處理工序，從而能夠避免該異常生長問題的發(fā)生。圖8A8C示出了分別對所述第一氧化銥?zāi)?6、第二氧化銥?zāi)?7、所述第一和第二氧化銥?zāi)?6、17的層疊結(jié)構(gòu)求出的X射線衍射圖案。參照圖8A，實(shí)線對應(yīng)于所述第一氧化銥?zāi)?6剛成膜后的狀態(tài)，另外，虛線對應(yīng)于實(shí)施了所述圖5E的熱處理工序后的狀態(tài)，若將實(shí)線與虛線進(jìn)行比較可知，通過圖5G的熱處理，在X射線衍射圖案上，峰位置和26角中的任一個(gè)都僅產(chǎn)生微小的變化，衍射峰也與化學(xué)計(jì)量組成的IrOj莫的衍射峰幾乎一致。這表示所述氧化銥?zāi)?6己經(jīng)通過圖5E的熱處理工序而完全結(jié)晶。另一方面，在圖8B中，在剛成膜后的狀態(tài)(虛線)與在含氧濃度為1%的環(huán)境中進(jìn)行了所述圖5G的熱處理的狀態(tài)下，對單獨(dú)形成的第二氧化銥?zāi)?717的X射線衍射圖案進(jìn)行比較，在這種情況下可知，在剛成膜后，(110)以及(200)衍射峰的高度較低，而且20角也比IrO2的2e角更向低角度側(cè)偏移，膜為微結(jié)晶狀態(tài)；反之，膜在熱處理后完全結(jié)晶，(100)以及(200)衍射峰與化學(xué)計(jì)量組成的1102膜對應(yīng)的(100)以及(200)衍射峰幾乎一致。并且，圖8C是如所述圖5G所示那樣對將第一氧化銥?zāi)?6與第二氧化銥?zāi)?7層疊的結(jié)構(gòu)，比較示出在進(jìn)行圖5G的熱處理前的狀態(tài)與進(jìn)行圖5G的熱處理后的狀態(tài)下求出的X射線衍射圖案的圖。圖中，虛線對應(yīng)于進(jìn)行圖5G的熱處理工序前的狀態(tài)，實(shí)線對應(yīng)于進(jìn)行了熱處理工序后的狀態(tài)。參照圖8C可知，該實(shí)驗(yàn)獲得了與前面的圖8B大致相同的結(jié)果，在所述第二氧化銥?zāi)?7剛成膜后，(110)以及(200)衍射峰的高度較低，而且26角也比IrO2的20角更向低角度側(cè)偏移，膜為微結(jié)晶狀態(tài)；反之，在經(jīng)過圖5G的熱處理后，所述氧化銥?zāi)?7完全結(jié)晶，(100)以及(200)衍射峰與化學(xué)計(jì)量組成的Ir02膜對應(yīng)的(100)以及(200)衍射峰幾乎一致。并且，圖8D示出了在對所述第二氧化銥?zāi)?7單獨(dú)進(jìn)行對應(yīng)于圖5G的工序的熱處理的情況下，使環(huán)境中的含氧濃度發(fā)生各種變化的情況。參照圖8D可知，隨著環(huán)境中的含氧濃度增大，則Ir(llO)的峰減小，而Ir(200)的峰增大。這表示通過該熱處理，使所述第二氧化銥?zāi)?7的氧化程度增大。艮口，所述第二氧化銥?zāi)?7在剛成膜后的微結(jié)晶狀態(tài)下氧化程度較低，組成與理想的化學(xué)計(jì)量組成Ir02偏差較大，相反，通過進(jìn)行圖5G的熱處理，從環(huán)境中向膜中取入氧，使膜中的氧組成值y增大，此時(shí)，特別是在膜表面的氧組成y變?yōu)樽畲螅纬删哂谢瘜W(xué)計(jì)量組成IrO2且厚度在20nm以內(nèi)的表面區(qū)域17A，可知其結(jié)果，在鐵電電容器10的由所述氧化銥?zāi)?6、17構(gòu)成的上部電極結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了如上在圖3B所示的含氧濃度分布。如下的表1匯總示出了所述圖5G的熱處理工序后的氧組成參數(shù)x、y，該所述圖5G的熱處理工序后的氧組成參數(shù)x、y是通過HRBS(高分辨率盧瑟福背散射分析)對這樣形成的第一氧化銥(IrOx)膜16和第二氧化銥(IrOy)膜17求得的。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>參照表1可知，對于第一氧化銥?zāi)?6，在以2(TC的基板溫度成膜的情況下，所述氧組成參數(shù)x的值為1.20-1.50;在以300'C的基板溫度成膜的情況下，所述氧組成參數(shù)x的值為1.92;對于所述第二氧化銥?zāi)?7，在以206CTC的基板溫度成膜的情況下，所述氧組成參數(shù)y的值為2.10;在以30(TC的基板溫度成膜的情況下，所述氧組成參數(shù)y的值為2.05。在這里，對于所述第二氧化銥?zāi)?7，如前面敘述那樣通過所述圖5G的工序的熱處理使氧從所述膜17的表面導(dǎo)入至膜中，可知其結(jié)果，在膜表面大致形成Ir02的化學(xué)計(jì)量組成，含氧濃度在膜內(nèi)部更減小，產(chǎn)生了如前面的圖3B中說明的氧分布。接著，在與所述圖14的步驟17相對應(yīng)的圖5H的工序中，在所述圖5G的第二氧化銥?zāi)?7上形成所述金屬Ir膜18，從而制成了鐵電電容器10。圖9A和9B分別示出了這樣獲得的鐵電電容器10的反轉(zhuǎn)電荷量Qsw和漏電流密度。其中，圖9A、9B是5(Hrnix50^mi的鐵電電容器的反轉(zhuǎn)電荷量Qsw和漏電流密度，測定是在其上形成有5層多層配線結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下進(jìn)行的。在圖9A、9B中，"TEL-AN1"表示在所述圖5E的熱處理工序的環(huán)境中的含氧濃度，"TEL-AN2"表示在所述圖5G的熱處理工序中的環(huán)境中的含氧濃度。參照圖9A，在本發(fā)明中反轉(zhuǎn)電荷量Qsw能夠獲得28pC/cm2以上的值，該值明顯超過專利文獻(xiàn)2中獲得的值(20pC/cm2)。另夕卜，參照圖9B可知，特別是在以10%以上的含氧濃度進(jìn)行圖5G的熱處理工序的情況下，漏電流顯著降低。這表示能夠高效地抑制了在前面圖2中說明的在第二氧化銥?zāi)?7中形成空隙的情況。另一方面，在所述圖5G的熱處理工序中的含氧濃度為191%的情況下產(chǎn)生較大的漏電流，這表示在第二氧化銥?zāi)?7中大規(guī)模地產(chǎn)生前面在圖2說明的空隙。而且，圖11示出了這樣獲得的鐵電電容器的反轉(zhuǎn)電荷量Qsw與施加電壓的關(guān)系。參照圖11，反轉(zhuǎn)電荷量Qsw與施加電壓的關(guān)系受到所述圖5E的熱處理工程和圖5G的熱處理工序的影響，通過以20%的含氧濃度進(jìn)行這些熱處理工序，能夠以使反轉(zhuǎn)電荷量Qsw更急劇地上升的方式而使所述關(guān)系發(fā)生變化。這樣，通過在含氧濃度比較高的環(huán)境中實(shí)施所述圖5E和圖5G的熱處理工序，能夠在本發(fā)明中抑制在所述氧化銥?zāi)?7中形成空隙，其結(jié)果能夠解決在后面進(jìn)行多層配線結(jié)構(gòu)的形成工序中產(chǎn)生氫或者水侵入鐵電電容器中的問題。在本實(shí)施方式中，當(dāng)形成圖3A的鐵電電容器10時(shí)，通過在含氧濃度為30%以下的氬/氧氣體混合環(huán)境中實(shí)施圖5E和圖5G的熱處理工序，能夠避免第一和第二氧化銥?zāi)け砻姘l(fā)生氧化銥結(jié)晶的異常生長。在所述圖5E和圖5G的工序中，能夠使用氮?dú)?、He氣等其他非活性氣體代替氬氣。另外，能夠使用N20氣或者臭氧等其他氧化氣體代替所述氧氣。此外，在本實(shí)施方式中，在進(jìn)行所述圖4的步驟12后，在已結(jié)晶的鐵電膜上還薄薄地形成有非結(jié)晶狀態(tài)的鐵電膜，能夠在進(jìn)行完氧缺陷補(bǔ)償后或者馬上在其上形成所述第一氧化銥?zāi)?6。另外，在進(jìn)行了所述圖4的步驟S16之后且進(jìn)行步驟S17之前，再次以650750'C的溫度進(jìn)行快速熱處理，可以提高鐵電膜15與由所述導(dǎo)電銥?zāi)?6、17構(gòu)成的上部電極間的緊貼性。在本實(shí)施方式中，對所述第一和第二導(dǎo)電氧化膜16、17為氧化銥?zāi)さ那闆r進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不局限于該特定的材料，能夠使用氧化釕、氧化銠、氧化錸和氧化鋨等。這些導(dǎo)電氧化膜能夠通過使用例如Ir、Ru、Rh、Re、Os等金屬元素作為耙的濺射法來形成。以下，參照圖12A12V對本發(fā)明第二實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的制造工序進(jìn)行說明。參照圖12A，在硅基板61中形成有n型阱作為元件區(qū)域61A，在所述元件區(qū)域61A上分別經(jīng)由柵絕緣膜62A以及62B形成有具有多晶硅柵電極63A的第一MOS晶體管和具有多晶硅柵電極63B的第二MOS晶體管。而且，在所述硅基板61中，對應(yīng)所述柵電極63A的兩側(cè)壁面形成有p'型的LDD區(qū)域61a、61b，另外，對應(yīng)所述柵電極13B的兩側(cè)壁面形成有p—型的LDD區(qū)域61c、61d。在這里，因?yàn)樗龅谝缓偷诙﨧OS晶體管共同形成在所述元件區(qū)域61A中，共用同一p-型擴(kuò)散區(qū)域作為所述LDD區(qū)域61b和LDD區(qū)域61c。在所述多晶硅柵電極63A上形成有硅化物層64A，另外在多晶硅柵電極63B上形成有硅化物層64B，并且在所述多晶硅柵電極63A的兩側(cè)壁面和所述多晶硅柵電極63B的兩側(cè)壁面上分別形成有各自的側(cè)壁絕緣膜。并且，在所述硅基板61中，在所述柵電極63A的各個(gè)側(cè)壁絕緣膜的外側(cè)形成有p+型的擴(kuò)散區(qū)域61e和61f，另外在所述柵電極63B的各個(gè)側(cè)壁絕緣膜的外側(cè)形成有p+型的擴(kuò)散區(qū)域61g和61h。其中，所述擴(kuò)散區(qū)域61f和61g由同一p+型擴(kuò)散區(qū)域構(gòu)成。而且，在所述硅基板61上形成有厚度例如為200nm的SiON膜65，該SiON膜65覆蓋所述硅化物層64A、側(cè)壁絕緣膜以及所述柵電極63A，并且覆蓋所述硅化物層64B、側(cè)壁絕緣膜以及所述柵電極63B，利用以TEOS作為原料的等離子CVD法，在所述SiON膜65上形成由Si02構(gòu)成的層間絕緣膜66，其厚度為例如1000nm。進(jìn)而，利用CMP法使所述層間絕緣膜66變平坦，進(jìn)而在所述層間絕緣膜66中形成接觸孔66A、66B、66C，使得所述擴(kuò)散區(qū)域61e、61f(擴(kuò)散區(qū)域61g)、61h分別露出。在所述接觸孔66A、66B、66C中隔著使厚度為30nm的Ti膜與厚度為20nm的TiN膜層疊而成的緊貼層67a、67b、67c，形成由W(鎢)構(gòu)成的通孔插件67A、67B、67C。而且，在圖12A的結(jié)構(gòu)中，與所述層間絕緣膜66同樣地利用以TEOS為原料的等離子CVD法，在所述層間絕緣膜66上隔著厚度例如130nm的其他SiON膜67形成由硅氧化膜構(gòu)成的下一個(gè)層間絕緣膜68，該層間絕緣膜68的厚度例如為300nm。在這里，能夠使用SiN膜或者八1203膜代替所述SiON膜67。接著，在圖12B的工序中，在所述層間絕緣膜68中分別形成使所述通孔插件67A、67C露出的通孔68A、68C，在所述通孔68A中隔著與所述緊貼層67a同樣的使Ti膜與TiN膜層疊而成的緊貼層69a，形成由鎢構(gòu)成且與所述通孔插件67A接觸的通孔插件69A。另外，在所述通孔68C中隔著與所述緊貼層67c同樣的使Ti膜與TiN膜層疊而成的緊貼層69c，形成由鎢構(gòu)成且與所述通孔插件67C接觸的通孔插件69C。接著，在圖12C的工序中，利用NH3等離子處理所述層間絕緣膜68的表面，使NH基與所述層間絕緣膜68表面的氧原子結(jié)合，接著，利用濺射法在所述層間絕緣膜68上形成厚度例如為20nm的Ti膜70，以覆蓋所述通孔插件69A、69B。通過這樣地利用NH3等離子處理所述層間絕緣膜68的表面，使所述層間絕緣膜68表面的氧原子被NH基封端，氧原子不會(huì)優(yōu)先與Ti原子結(jié)合而限制Ti膜取向，從而使所述Ti膜70具有理想的(002)取向。進(jìn)而，在圖12C的工序中，在氮環(huán)境中，以65(TC的溫度對所述Ti膜70進(jìn)行快速熱處理而變換為(111)取向的TiN膜70。然后在圖12D的工序中，在所述TiN膜70上形成TiAIN膜71作為氧擴(kuò)散阻擋膜，接著在圖12E的工序中，在所述TiAIN膜71上通過濺射法或?qū)iAlN膜71的氧化，形成由Al203膜72構(gòu)成的Pb擴(kuò)散阻擋膜，該P(yáng)b擴(kuò)散阻擋膜的膜厚在lnm以上且5nm以下。接著，在圖12F的工序中，利用濺射法在所述Al20j莫72上層疊厚度約為100nm的Pt膜，以形成下部電極層73。接著，在Ar環(huán)境中，以65(TC以上的溫度對所述圖12F的結(jié)構(gòu)進(jìn)行60秒的熱處理，緊接著，在圖12G的工序中，利用濺射法在所述下部電極層73上形成第一PZT膜74，所形成的第一PZT膜74的厚度為卜50nm，優(yōu)選為2030nrn。接著，在圖12H的工序中，利用MOCVD法在所述PZT膜74上形成第二PZT膜75，且其膜厚例如為80nm。然后，在圖12I的工序中，對于PZT膜74、75，在含有氧的環(huán)境中例如氧氣與氬氣等的非活性氣體的混合環(huán)境中，以55080(TC的溫度例如580°C的溫度，一邊以例如025sccm的流量供給氧氣、以2000sccm的流量供給氬氣，一邊進(jìn)行30120秒例如90秒的熱處理，使PZT膜74、75結(jié)晶。對該P(yáng)ZT膜73進(jìn)行結(jié)晶熱處理的結(jié)果是，在所述PZT膜74、75中，(111)取向的柱狀PZT結(jié)晶從所述下部電極73的表面向上方生長。接著，在圖12J的工序中，與前面的實(shí)施方式的圖5D5G同樣，利用濺射法以及受到控制的氧化環(huán)境中的熱處理，在所述PZT膜74上形成上部電極膜76，該上部電極膜76通過未圖示的前面實(shí)施方式中的第一氧化銥?zāi)?6、第二氧化銥?zāi)?7和金屬銥?zāi)?8層疊而形成，進(jìn)而在圖12K的工序中，利用反應(yīng)濺射法和使用TEOS原料的等離子CVD法，在所述上部電極膜76上分別形成TiAlN膜77和硅氧化膜78以作為硬掩模層。接著，通過圖12L的工序，使所述硅氧化膜78和其之下的TiAlN膜77形成圖案，形成與期望的鐵電電容器C1、C2對應(yīng)的硬掩模圖案78A、78C。然后，在其次的圖6M的工序中，以所述硬掩模圖案78A、78C作為掩模，通過使用了HBr、02、Ar以及C4F8的干蝕刻法對所述硬掩模圖案78A、78C之下的TiAlN膜77、上部電極層76、PZT膜74、75、下部電極層73以及Al203膜刻畫圖案直至所述TiAlN膜71露出，與所述鐵電電容器C1對應(yīng)地，在所述硬掩模圖案78A之下獲得使A1203圖案72A、下部電極圖案73A、PZT圖案74A、75A、上部電極圖案76A以及TiAlN掩模圖案77A層疊而成的結(jié)構(gòu)，而且，與所述鐵電電容器C2對應(yīng)地，在所述硬掩模圖案76C之下獲得使A1203圖案72C、下部電極圖案73C、PZT圖案74C、75C、上部電極圖案76C以及TiAlN掩模圖案77C層疊而成的結(jié)構(gòu)。在這里，所述下部電極圖案73A、PZT圖案74A、75A和上部電極圖案76A構(gòu)成鐵電電容器C1，下部電極圖案73C、PZT圖案74C、75C和上部電極圖案76C構(gòu)成鐵電電容器C2。接著，在圖12N的工序中，通過干蝕刻或者濕式蝕刻(wetetching)除去所述硬掩模圖案78A、78C，在圖120的工序中，以所述鐵電電容器C1、C2為掩模，通過干蝕刻除去所述層間絕緣膜68上的TiN膜70和TiN膜70上的TiAlN膜71，在所述電容器C1中，在所述Al203圖案72A之下形成將TiN圖案70A和TiAlN圖案71A層疊而成的結(jié)構(gòu)，另外，在所述電容器C2中，在所述A1203圖案72C之下形成將TiN圖案70C和TiAlN圖案71C的結(jié)構(gòu)而成的結(jié)構(gòu)。接著，在圖12P的工序中，利用濺射法或者ALD法，在通過所述圖120的工序露出的所述層間絕緣膜68上形成非常薄的、膜厚為20mn以下的Ah03膜79以作為氫阻擋膜，該Al203膜79連續(xù)覆蓋所述鐵電電容器Cl、C2的側(cè)壁面和上表面；然后，在圖12Q的工序中，在氧環(huán)境中以55075(TC的溫度例如65(TC的溫度進(jìn)行熱處理，從而修復(fù)所述鐵電電容器C1、C2中的PZT膜74A、75A以及74C、75C在圖120的干蝕刻工序等中造成的損傷。進(jìn)而，在圖12R的工序中，利用MOCVD法，在所述圖12P的A1203膜79上形成下一個(gè)Al20j莫80，且其膜厚例如為20nm并作為氫阻擋膜；接著，在圖12S的工序中，利用以TEOS、氧、氦的混合氣體為原料的等離子CVD法，以覆蓋上述那樣形成的Al203氫阻擋膜79、80的方式形成由硅氧化膜構(gòu)成的層間絕緣膜81，且其膜厚為1500nm。在圖12S的工序中，在利用CMP法使這樣形成的層間絕緣膜81的表面變平坦后，在使用N20或者氮?dú)獾牡入x子中進(jìn)行熱處理，除去所述層間絕緣膜81中的水分。接著，在圖6S的工序中，利用濺射或者M(jìn)OCVD法，在所述層間絕緣膜81上形成厚度為20100nm的Ah03膜82,以作為氫阻擋膜。在圖12S的工序中，利用CMP法對所述層間絕緣膜81進(jìn)行平坦化的平坦工序的結(jié)果是，使所述層間絕緣膜81具有例如700nm的膜厚。接著，在圖12T的工序中，利用TEOS原料的等離子CVD法，在所述氫阻擋膜82上形成由硅氧化膜構(gòu)成的層間絕緣膜83且其膜厚為300500nm;在圖12U的工序中，在所述層間絕緣膜83中形成使所述鐵電電容器Cl的上部電極76A露出的通孔83A和使所述鐵電電容器C2的上部電極76C露出的通孔83C。并且，在圖12U的工序中，通過這樣形成的通孔83A和83C在氧化環(huán)境中進(jìn)行熱處理，對所述PZT膜74A、75A和74C、75C補(bǔ)償伴隨著該通孔形成工序而發(fā)生的氧缺陷。接著，使用由TiN單層膜構(gòu)成的阻擋金屬膜84a、84c分別覆蓋所述通孔83A、83C的底面和內(nèi)壁面，進(jìn)而，利用鎢插件84A填充所述通孔83A，另外利用鎢插件84C填充所述通孔83C。另夕卜，在形成所述鎢插件84A、84C后，在所述層間絕緣膜83中形成用于使所述通孔插件67B露出的通孔83B，利用鎢通孔插件84B填充該通孔83B。此外，所述鉤通孔插件84B如通常那樣伴隨有Ti/TiN層疊結(jié)構(gòu)的緊貼膜84b。接著，在圖12V的工序中，在所述層間絕緣膜83上，對應(yīng)于所述通孔插件84A，以被Ti/TiN層疊結(jié)構(gòu)的緊貼膜85a、85d夾持的形態(tài)形成由AlCu合金構(gòu)成的配線圖案85A;對應(yīng)于所述通孔插件84B，以被Ti/TiN層疊結(jié)構(gòu)的緊貼膜85b、85e夾持的形態(tài)形成由AlCu合金構(gòu)成的配線圖案85B;并且，對應(yīng)于所述通孔插件85C，以被Ti/TiN層疊結(jié)構(gòu)的緊貼膜85c、85f夾持的形態(tài)形成由AlCu合金構(gòu)成的配線圖案85C。另外，在所述圖12V的結(jié)構(gòu)上還可按照需要形成配線層。另外，在本實(shí)施方式中，鐵電膜74A、75A或者74C、75C為PZT膜，但如前面說明的那樣，在通過濺射形成下層的鐵電膜74A、74C的情況下，用于構(gòu)成所述鐵電膜71A、74C的PZT膜可以含有Ca和Sr等元素。另外，PZT膜74A、75A、74C、75C可以是含有La的PLZT膜。另外，可以在所述圖12G、12H的工序中，如前面的實(shí)施方式那樣利用濺射法形成所述PZT膜74、75作為單一的PZT膜。進(jìn)而，所述鐵電膜74A、75A、74C、75C不局限于PZT膜，只要是由含Pb的具有AB03型鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵電膜構(gòu)成即可，例如占有所述A位置的金屬元素包括Bi、Pb、Ba、Sr、Ca、Na、K和稀土類元素等，作為占有所述B位置的金屬元素包括Ti、Zr、Nb、Ta、W、Mn、Fe、Co、Cr等。進(jìn)而，所述下部電極73A、73C不局限于Pt膜，還可以是含有Pt的合金，并且可以通過氧化鉑(PtO)與Pt或者含有Pt的合金的層疊來形成。另外，所述導(dǎo)電氧阻擋膜71A、71C不局限于TiAlN膜，還能夠使用Ir膜或者Ru膜。并且，所述取向控制膜70A、70C不局限于Ti膜或者TiN膜，也可由Pt膜、Ir膜、Re膜、Ru膜、Pd膜、Os膜構(gòu)成，或者由構(gòu)成這些膜的元素的合金構(gòu)成。另外，作為所述取向控制膜70A、70C可以使用由Ti、Al、Ir、Pt、Ru、Pd、Os、Rh、PtOx、IrOx、RuOx、PdOx中任意一個(gè)構(gòu)成的單層膜或者層疊膜。圖15示出了本發(fā)明第四實(shí)施方式的鐵電存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)。參照圖15，在本實(shí)施方式中，在進(jìn)行所述圖12R的工序后，通過圖12S的工序形成層間絕緣膜81后，直接在所述層間絕緣膜81中形成使所述通孔插件67B露出的通孔，利用鎢將該通孔填充而形成所述通孔插件84B。進(jìn)而，在形成所述通孔插件84B后，在所述層間絕緣膜81上形成SiON膜等氧阻擋膜，在該狀態(tài)下，在所述層間絕緣膜81中形成使所述鐵電電容器C1的上部電極76A和所述鐵電電容器C2的上部電極76C露出的接觸孔。接下來，在氧環(huán)境中通過所述接觸孔對所述鐵電電容器C1中的PZT膜74A、75A和鐵電電容器C2中的PZT膜74C、75C進(jìn)行熱處理來補(bǔ)償氧缺陷后，除去所述氧阻擋膜，在所述層間絕緣膜81上，分別對應(yīng)于所述鐵電電容器Cl的上部電極76A、通孔插件84B和所述鐵電電容器C2的上部電極76C來形成電極圖案85A、85B和85C。以上，以優(yōu)選的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，本發(fā)明不局限于該特定的實(shí)施方式，在本發(fā)明的權(quán)利要求書所記載的宗旨內(nèi)，能夠進(jìn)行各種變形和變更。此外，上述的實(shí)施方式列舉了堆疊結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明也適用于平面結(jié)構(gòu)。2權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體裝置，其包括基板和形成在所述基板上的鐵電電容器，其特征在于，所述鐵電電容器包括下部電極、形成在所述下部電極上的鐵電膜和形成在所述鐵電膜上的上部電極，所述上部電極包括第一層，由化學(xué)計(jì)量組成使用組成參數(shù)x1以化學(xué)式AOx1表示且實(shí)際的組成使用組成參數(shù)x2以化學(xué)式AOx2表示的氧化物構(gòu)成；第二層，形成在所述第一層上，由化學(xué)計(jì)量組成使用組成參數(shù)y1以化學(xué)式BOy1表示且實(shí)際的組成使用組成參數(shù)y2以化學(xué)式BOy2表示的氧化物構(gòu)成；金屬層，形成在所述第二層上；所述第二層的氧化比例高于所述第一層的氧化比例，所述組成參數(shù)x1、x2、y1和y2間的關(guān)系滿足y2/y1＞x2/x1在所述第二層上并在與所述金屬層的界面上形成有氧化比例更高的化學(xué)計(jì)量組成的界面層。2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一層由與構(gòu)成所述第二層的金屬元素相同的金屬元素構(gòu)成。3.如權(quán)利要求1或者2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一和第二層是氧化銥。4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，構(gòu)成所述第一層的金屬元素與構(gòu)成所述第二層的金屬元素不同。5.如權(quán)利要求1~4中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述鐵電膜與所述第一膜的界面是平坦的。6.如權(quán)利要求1~5中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一層含有Pb，所述第二層實(shí)際不含Pb。7.如權(quán)利要求1~6中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有覆蓋所述鐵電電容器的絕緣膜和形成在該絕緣膜上方的配線結(jié)構(gòu)，所述金屬層經(jīng)由接觸孔與所述配線結(jié)構(gòu)中的配線圖案連接。8.—種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括形成鐵電電容器的工序，其特征在于，形成所述鐵電電容器的工序包括形成下部電極的工序；在所述下部電極上堆積鐵電膜的工序；在所述鐵電膜上堆積第一導(dǎo)電氧化膜的工序；在氧化性環(huán)境中使所述第一導(dǎo)電氧化膜結(jié)晶的工序；在所述結(jié)晶工序后，在所述第一導(dǎo)電氧化膜上以微結(jié)晶狀態(tài)堆積第二導(dǎo)電氧化膜的工序；在氧化性環(huán)境中使所述第二導(dǎo)電氧化膜的表面結(jié)晶的工序；在第二導(dǎo)電氧化膜的結(jié)晶工序后，在所述第二導(dǎo)電氧化膜上堆積金屬膜的工序。9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電氧化膜的結(jié)晶工序和所述第二導(dǎo)電氧化膜的結(jié)晶工序，通過在各自的氧化性環(huán)境中的氧化性氣體比例為30%以下的快速熱處理工序來實(shí)施。10.如權(quán)利要求8或者9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，使所述氧化性環(huán)境中的氧化性氣體比例為0.1%以上且30%以下來實(shí)施所述快速熱處理工序。11.如權(quán)利要求8或者9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，使所述氧化性環(huán)境中的氧化性氣體比例為1%以上且20%以下來實(shí)施所述快速熱處理工序。12.如權(quán)利要求8~11中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電氧化膜的結(jié)晶工序以650。C以上且75(TC以下的溫度來實(shí)施。13.如權(quán)利要求812中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第二導(dǎo)電氧化膜的結(jié)晶工序以650'C以上且75(TC以下的溫度來實(shí)施。14.如權(quán)利要求8~13中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電氧化膜的堆積工序以15(TC以上且35(TC以下的溫度利用濺射法來實(shí)施，以結(jié)晶狀態(tài)形成所述第一導(dǎo)電氧化膜。15.如權(quán)利要求8~13中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電氧化膜的堆積工序以l(TC以上且5(TC以下的溫度利用濺射法來實(shí)施，以非結(jié)晶狀態(tài)形成所述第一導(dǎo)電氧化膜。16.如權(quán)利要求8~15中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第二導(dǎo)電氧化膜的堆積工序以5(TC以上且80'C以下的溫度利用濺射法來實(shí)施，以非結(jié)晶狀態(tài)形成所述第二導(dǎo)電氧化膜。17.如權(quán)利要求816中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第一和第二導(dǎo)電氧化膜是氧化銥?zāi)ぁ?8.如權(quán)利要求8~17中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，實(shí)施形成所述第二導(dǎo)電氧化膜的工序使得所述第二導(dǎo)電氧化膜的膜厚為100150nrn。19.如權(quán)利要求8~18中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，實(shí)施形成所述第一導(dǎo)電氧化膜的工序使得所述第一導(dǎo)電氧化膜的膜厚為2075nm。20.如權(quán)利要求8~19中的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，與所述第二導(dǎo)電氧化膜的堆積工序相比，所述第一導(dǎo)電氧化膜的堆積工序是在氧化氣體流量與非活性氣體流量的比例更小的條件下實(shí)施的，所述第二導(dǎo)電氧化膜的氧化比例高于所述第一導(dǎo)電氧化膜的氧化比例。全文摘要一種半導(dǎo)體裝置，包括基板和形成在所述基板上的鐵電電容器，所述鐵電電容器包括下部電極、形成在所述下部電極上的鐵電膜和形成在所述鐵電膜上的上部電極，所述上部電極包括第一層，由化學(xué)計(jì)量組成使用組成參數(shù)x₁以化學(xué)式AOx₁表示且實(shí)際的組成使用組成參數(shù)x₂以化學(xué)式AOx₂表示的氧化物構(gòu)成；第二層，形成在所述第一層上，由化學(xué)計(jì)量組成使用組成參數(shù)y₁以化學(xué)式BOy₁表示且實(shí)際的組成使用組成參數(shù)y₂以化學(xué)式BOy₂表示的氧化物構(gòu)成；金屬層，形成在所述第二層上；所述第二層的氧化比例高于所述第一層的氧化比例，所述組成參數(shù)x₁、x₂、y₁和y₂間的關(guān)系滿足y₂/y₁＞x₂/x₁，在所述第二層上并在與所述金屬層的界面上形成由氧化比例更高的化學(xué)計(jì)量組成的界面層。文檔編號(hào)H01L21/8246GK101636836SQ20078005222公開日2010年1月27日申請日期2007年3月20日優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日發(fā)明者王文生申請人:富士通微電子株式會(huì)社