JPH06200366A - 薄膜装置および薄膜装置の形成方法 - Google Patents
薄膜装置および薄膜装置の形成方法Info
- Publication number
- JPH06200366A JPH06200366A JP5000347A JP34793A JPH06200366A JP H06200366 A JPH06200366 A JP H06200366A JP 5000347 A JP5000347 A JP 5000347A JP 34793 A JP34793 A JP 34793A JP H06200366 A JPH06200366 A JP H06200366A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- electrode
- dielectric
- vacuum chamber
- upper electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電極および薄膜をＩＣＢ法（イオンクラスタ
ビーム法）を利用して形成する場合に蒸発源としてのる
つぼの数を減らすことができる薄膜装置を提供する。誘
電体薄膜の誘電率の低下を招くことなく電極を形成でき
る薄膜装置の形成方法を提供する。 【構成】 ４はシリコンウェハからなる基板であり、４
１は基板４上に形成された白金よりなる下部電極、５は
ＰＺＴの強誘電体薄膜、５１はＴｉ／ＴｉＮ層で形成さ
れる上部電極である。薄膜５及び上部電極５１は同一真
空槽内でＩＣＢ法でもって形成する。上部電極５１の構
成材料がＴｉ及びＴｉＮであり、ＴｉはＰＺＴの構成材
料の１つであるので、電極５１及び薄膜５をＩＣＢ法を
利用して形成する場合に蒸発源としてのるつぼを兼用し
得る。薄膜５に続いて電極５１を同一真空槽内で形成で
き、薄膜５の表面が大気に触れることによる酸化を防止
でき、誘電率の低下を防止し得る。
ビーム法）を利用して形成する場合に蒸発源としてのる
つぼの数を減らすことができる薄膜装置を提供する。誘
電体薄膜の誘電率の低下を招くことなく電極を形成でき
る薄膜装置の形成方法を提供する。 【構成】 ４はシリコンウェハからなる基板であり、４
１は基板４上に形成された白金よりなる下部電極、５は
ＰＺＴの強誘電体薄膜、５１はＴｉ／ＴｉＮ層で形成さ
れる上部電極である。薄膜５及び上部電極５１は同一真
空槽内でＩＣＢ法でもって形成する。上部電極５１の構
成材料がＴｉ及びＴｉＮであり、ＴｉはＰＺＴの構成材
料の１つであるので、電極５１及び薄膜５をＩＣＢ法を
利用して形成する場合に蒸発源としてのるつぼを兼用し
得る。薄膜５に続いて電極５１を同一真空槽内で形成で
き、薄膜５の表面が大気に触れることによる酸化を防止
でき、誘電率の低下を防止し得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体不揮発
性メモリ、半導体ＤＲＡＭキャパシタ等に使用される強
誘電体薄膜等の薄膜装置および薄膜装置の形成方法に関
する。
性メモリ、半導体ＤＲＡＭキャパシタ等に使用される強
誘電体薄膜等の薄膜装置および薄膜装置の形成方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の薄膜装置として、例えば
強誘電体薄膜装置を示す構成図であり、図において、４
はシリコンウェハからなる基板であり、表面の一部にシ
リコン酸化膜を持っている。４１は白金（Ｐｔ）よりな
る基板４上に形成された下部電極である。５はＰＺＴよ
りなる強誘電体薄膜である。ここで、ＰＺＴはジルコン
酸・チタン酸鉛（Ｐｂ−（Ｚｒ，Ｔｉ）−Ｏ3 ）であ
る。５１ａは白金よりなる上部電極である。
強誘電体薄膜装置を示す構成図であり、図において、４
はシリコンウェハからなる基板であり、表面の一部にシ
リコン酸化膜を持っている。４１は白金（Ｐｔ）よりな
る基板４上に形成された下部電極である。５はＰＺＴよ
りなる強誘電体薄膜である。ここで、ＰＺＴはジルコン
酸・チタン酸鉛（Ｐｂ−（Ｚｒ，Ｔｉ）−Ｏ3 ）であ
る。５１ａは白金よりなる上部電極である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の強誘電体薄膜装
置は以上のように構成されているので、以下のような問
題点があった。すなわち、薄膜５がイオンクラスタビー
ム法（ＩＣＢ法）で形成されるのに対して、電極４１，
５１ａはスパッタリング法で形成されていたため、スパ
ッタリング装置とＩＣＢ装置との間の搬送のため、基板
４を大気中に取り出すことになり、薄膜５の表面に酸化
膜が形成されて、誘電率の低下を招くという問題点があ
った。また、電極４１，５１ａと薄膜５の構成材料が異
なるため、例えば電極４１，５１ａおよび薄膜５をＩＣ
Ｂ法を利用して形成する場合には、蒸発源としてのるつ
ぼの数が多くなるという問題点があった。
置は以上のように構成されているので、以下のような問
題点があった。すなわち、薄膜５がイオンクラスタビー
ム法（ＩＣＢ法）で形成されるのに対して、電極４１，
５１ａはスパッタリング法で形成されていたため、スパ
ッタリング装置とＩＣＢ装置との間の搬送のため、基板
４を大気中に取り出すことになり、薄膜５の表面に酸化
膜が形成されて、誘電率の低下を招くという問題点があ
った。また、電極４１，５１ａと薄膜５の構成材料が異
なるため、例えば電極４１，５１ａおよび薄膜５をＩＣ
Ｂ法を利用して形成する場合には、蒸発源としてのるつ
ぼの数が多くなるという問題点があった。
【０００４】この発明はこのよな問題点を解決するため
になされたもので、電極および薄膜をＩＣＢ法を利用し
て形成する場合に蒸発源としてのるつぼの数を減らすこ
とができる薄膜装置を提供することを目的とする。ま
た、誘電体材料の薄膜の誘電率の低下を招くことなく電
極を形成できる薄膜装置の形成方法を提供することを目
的とする。
になされたもので、電極および薄膜をＩＣＢ法を利用し
て形成する場合に蒸発源としてのるつぼの数を減らすこ
とができる薄膜装置を提供することを目的とする。ま
た、誘電体材料の薄膜の誘電率の低下を招くことなく電
極を形成できる薄膜装置の形成方法を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項第１項の発明に係
る薄膜装置は、基板上に形成された下部電極と、この下
部電極上に形成された誘電体等の薄膜と、この薄膜上に
形成され、該薄膜と同一の構成材料から成る上部電極と
を備えたものである。
る薄膜装置は、基板上に形成された下部電極と、この下
部電極上に形成された誘電体等の薄膜と、この薄膜上に
形成され、該薄膜と同一の構成材料から成る上部電極と
を備えたものである。
【０００６】請求項第２項の発明に係る薄膜装置は、基
板上に形成された下部電極と、この下部電極上に形成さ
れた誘電体等の薄膜と、この薄膜上に形成された上部電
極とを備え、上記下部電極および上部電極が上記薄膜と
同一の構成材料から成るものである。
板上に形成された下部電極と、この下部電極上に形成さ
れた誘電体等の薄膜と、この薄膜上に形成された上部電
極とを備え、上記下部電極および上部電極が上記薄膜と
同一の構成材料から成るものである。
【０００７】請求項第３項の発明に係る誘電体薄膜装置
の形成方法は、真空槽内で基板に誘電体材料をイオンク
ラスタビーム法により蒸着させて薄膜を形成し、次に、
上記真空槽内で薄膜に電極材料をイオンクラスタビーム
法により蒸着させて電極を形成するものである。
の形成方法は、真空槽内で基板に誘電体材料をイオンク
ラスタビーム法により蒸着させて薄膜を形成し、次に、
上記真空槽内で薄膜に電極材料をイオンクラスタビーム
法により蒸着させて電極を形成するものである。
【０００８】請求項第４項の発明に係る薄膜装置の形成
方法は、真空槽内で基板に誘電体材料をイオンクラスタ
ビーム法により蒸着させて薄膜を形成し、次に、上記真
空槽内で薄膜に窒素イオンを照射して窒素イオン処理を
し、次に、上記真空槽内で薄膜に電極材料をイオンクラ
スタビーム法により蒸着させて電極を形成するものであ
る。
方法は、真空槽内で基板に誘電体材料をイオンクラスタ
ビーム法により蒸着させて薄膜を形成し、次に、上記真
空槽内で薄膜に窒素イオンを照射して窒素イオン処理を
し、次に、上記真空槽内で薄膜に電極材料をイオンクラ
スタビーム法により蒸着させて電極を形成するものであ
る。
【０００９】
【作用】請求項第１項の発明においては、薄膜の構成材
料を利用して上部電極が形成されるため、ＩＣＢ法を利
用して電極および薄膜を形成する場合、薄膜の形成時の
蒸発源としてのるつぼを上部電極の形成時にも兼用でき
るため、るつぼの数を減らすことが可能となる。
料を利用して上部電極が形成されるため、ＩＣＢ法を利
用して電極および薄膜を形成する場合、薄膜の形成時の
蒸発源としてのるつぼを上部電極の形成時にも兼用でき
るため、るつぼの数を減らすことが可能となる。
【００１０】請求項第２項の発明においては、薄膜の構
成材料を利用して下部電極および上部電極が形成される
ため、ＩＣＢ法を利用して電極および薄膜を形成する場
合、薄膜の形成時の蒸発源としてのるつぼを下部電極お
よび上部電極の形成時にも兼用できるため、るつぼの数
を減らすことが可能となる。
成材料を利用して下部電極および上部電極が形成される
ため、ＩＣＢ法を利用して電極および薄膜を形成する場
合、薄膜の形成時の蒸発源としてのるつぼを下部電極お
よび上部電極の形成時にも兼用できるため、るつぼの数
を減らすことが可能となる。
【００１１】請求項第３項の発明においては、誘電体薄
膜の形成後に同一真空槽内で電極を形成するため、誘電
体薄膜の表面が大気に触れることがなく、酸化膜等の形
成を防ぐことができ、誘電体薄膜の誘電率を低下させる
ことなく電極を形成することが可能となる。
膜の形成後に同一真空槽内で電極を形成するため、誘電
体薄膜の表面が大気に触れることがなく、酸化膜等の形
成を防ぐことができ、誘電体薄膜の誘電率を低下させる
ことなく電極を形成することが可能となる。
【００１２】請求項第４項の発明においては、請求項第
３項の発明と同様の作用を有する他、窒素イオン処理を
することで電極構成材料に酸素がくっつきにくくなって
誘電体薄膜の表面に酸化物ができにくくなり、誘電体薄
膜の誘電率の低下を防止することが可能となる。
３項の発明と同様の作用を有する他、窒素イオン処理を
することで電極構成材料に酸素がくっつきにくくなって
誘電体薄膜の表面に酸化物ができにくくなり、誘電体薄
膜の誘電率の低下を防止することが可能となる。
【００１３】
実施例１．図１は、この発明に係る薄膜装置の一実施例
を示す構成図である。この図１において、図４と対応す
る部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
図において、５１は上部電極である。本例において、薄
膜５はＰＺＴであり、このＰＺＴは鉛（Ｐｂ）、ジルコ
ニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）の３金属からなる複合
酸化物である。上述した上部電極５１は、Ｔｉ／ＴｉＮ
層で形成される。本例は以上のように構成し、その他は
図４の例と同様に構成する。
を示す構成図である。この図１において、図４と対応す
る部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
図において、５１は上部電極である。本例において、薄
膜５はＰＺＴであり、このＰＺＴは鉛（Ｐｂ）、ジルコ
ニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）の３金属からなる複合
酸化物である。上述した上部電極５１は、Ｔｉ／ＴｉＮ
層で形成される。本例は以上のように構成し、その他は
図４の例と同様に構成する。
【００１４】本例においては、上部電極５１の構成材料
がＴｉおよびＴｉＮであり、Ｔｉは薄膜５、従ってＰＺ
Ｔの構成材料の１つであるので、電極５１、薄膜５をＩ
ＣＢ法を利用して形成する場合に、蒸発源としてのるつ
ぼを兼用でき、るつぼの数を減らすことができる。ま
た、薄膜５と上部電極５１とを同一真空槽内で形成でき
るので、プロセス時間を短縮できる。
がＴｉおよびＴｉＮであり、Ｔｉは薄膜５、従ってＰＺ
Ｔの構成材料の１つであるので、電極５１、薄膜５をＩ
ＣＢ法を利用して形成する場合に、蒸発源としてのるつ
ぼを兼用でき、るつぼの数を減らすことができる。ま
た、薄膜５と上部電極５１とを同一真空槽内で形成でき
るので、プロセス時間を短縮できる。
【００１５】実施例２．図２は、この発明に係る薄膜装
置の他の実施例を示す構成図である。この図２におい
て、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細
説明は省略する。図において、４１ａは下部電極であ
り、この下部電極４１ａは、Ｔｉ／ＴｉＮ層で形成され
る。本例は以上のように構成し、その他は図１の例の同
様に構成する。
置の他の実施例を示す構成図である。この図２におい
て、図１と対応する部分には同一符号を付し、その詳細
説明は省略する。図において、４１ａは下部電極であ
り、この下部電極４１ａは、Ｔｉ／ＴｉＮ層で形成され
る。本例は以上のように構成し、その他は図１の例の同
様に構成する。
【００１６】本例においては、下部電極４１ａおよび上
部電極５１の構成材料がＴｉおよびＴｉＮであり、Ｔｉ
は薄膜５、従ってＰＺＴの構成材料の１つであるので、
電極４１ａ，５１、薄膜５をＩＣＢ法を利用して形成す
る場合に、蒸発源としてのるつぼを兼用でき、るつぼの
数を減らすことができる。また、薄膜５と電極４１ａ，
５１とを同一真空槽内で形成できるので、プロセス時間
を短縮できる。
部電極５１の構成材料がＴｉおよびＴｉＮであり、Ｔｉ
は薄膜５、従ってＰＺＴの構成材料の１つであるので、
電極４１ａ，５１、薄膜５をＩＣＢ法を利用して形成す
る場合に、蒸発源としてのるつぼを兼用でき、るつぼの
数を減らすことができる。また、薄膜５と電極４１ａ，
５１とを同一真空槽内で形成できるので、プロセス時間
を短縮できる。
【００１７】実施例３．上述した実施例１、実施例２に
おいては、薄膜５のＰＺＴの構成材料の１つであるＴｉ
を電極４１ａ，５１の構成材料として利用したものであ
るが、ＰＺＴのその他の構成材料であるＰｂやＺｒを利
用しもよい。また、実施例１、実施例２では、薄膜５が
ＰＺＴである例を示したが、その他の誘電体薄膜であっ
てもよい。例えば、薄膜５がＳＴＯ，ＰＴＯ，ＰＬＺＴ
等の強誘電体あるいは高誘電体薄膜である場合には、こ
れらの構成材料を利用して電極を形成すればよい。ここ
で、ＳＴＯはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ
3）、ＰＴＯはチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、ＰＬＺＴは
ランタン含有のＰＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3］である。さらに、誘電体薄膜以外の薄膜にも同様
に適用できることは勿論である。
おいては、薄膜５のＰＺＴの構成材料の１つであるＴｉ
を電極４１ａ，５１の構成材料として利用したものであ
るが、ＰＺＴのその他の構成材料であるＰｂやＺｒを利
用しもよい。また、実施例１、実施例２では、薄膜５が
ＰＺＴである例を示したが、その他の誘電体薄膜であっ
てもよい。例えば、薄膜５がＳＴＯ，ＰＴＯ，ＰＬＺＴ
等の強誘電体あるいは高誘電体薄膜である場合には、こ
れらの構成材料を利用して電極を形成すればよい。ここ
で、ＳＴＯはチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ
3）、ＰＴＯはチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3）、ＰＬＺＴは
ランタン含有のＰＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）
Ｏ3］である。さらに、誘電体薄膜以外の薄膜にも同様
に適用できることは勿論である。
【００１８】実施例４．次に、この発明に係る薄膜装置
の形成方法の一実施例について説明する。本例は誘電体
薄膜がＰＺＴよりなるものであって、図１に示す誘電体
薄膜装置を形成する例である。この場合、薄膜５および
上部電極５１はＩＣＢ法によって形成される。図３は、
この方法に使用する薄膜形成装置の模式図である。
の形成方法の一実施例について説明する。本例は誘電体
薄膜がＰＺＴよりなるものであって、図１に示す誘電体
薄膜装置を形成する例である。この場合、薄膜５および
上部電極５１はＩＣＢ法によって形成される。図３は、
この方法に使用する薄膜形成装置の模式図である。
【００１９】図において、１は真空槽であり、この真空
槽１の内部には上部壁に噴出孔を有する蒸発源としての
るつぼ２ａ，２ｂ，２ｃが噴出方向を交差せしめるよう
に配されており、るつぼ２ａ，２ｂ，２ｃには、蒸着材
料としてそれぞれＰｂ粉末６ａ、Ｚｒ粉末６ｂ、Ｔｉ粉
末６ｃが収容されている。るつぼ２ａ，２ｂ，２ｃに
は、それぞれ蒸着材料を蒸気化するために加熱用フィラ
メント３が巻回されている。
槽１の内部には上部壁に噴出孔を有する蒸発源としての
るつぼ２ａ，２ｂ，２ｃが噴出方向を交差せしめるよう
に配されており、るつぼ２ａ，２ｂ，２ｃには、蒸着材
料としてそれぞれＰｂ粉末６ａ、Ｚｒ粉末６ｂ、Ｔｉ粉
末６ｃが収容されている。るつぼ２ａ，２ｂ，２ｃに
は、それぞれ蒸着材料を蒸気化するために加熱用フィラ
メント３が巻回されている。
【００２０】また、各々のるつぼ２ａ，２ｂ，２ｃに対
向して蒸着蒸気の流路途中に加速電極８が設けられてい
る。加速電極８とるつぼ２ａ，２ｂ，２ｃの間には図示
しない直流電源により高電圧が、前者を負側、後者を正
側として印加されている。また、両者間には、クラスタ
（塊状原子集団）をイオン化するための電子を放射する
イオン化フィラメント９が配されている。真空槽１の上
方空間には、拡散イオンビームの交会位置に蒸着板面を
水平かつ下方に向けて基板４が配されている。なお、基
板４の下方には白金よりなる下部電極４１が予め形成さ
れている。
向して蒸着蒸気の流路途中に加速電極８が設けられてい
る。加速電極８とるつぼ２ａ，２ｂ，２ｃの間には図示
しない直流電源により高電圧が、前者を負側、後者を正
側として印加されている。また、両者間には、クラスタ
（塊状原子集団）をイオン化するための電子を放射する
イオン化フィラメント９が配されている。真空槽１の上
方空間には、拡散イオンビームの交会位置に蒸着板面を
水平かつ下方に向けて基板４が配されている。なお、基
板４の下方には白金よりなる下部電極４１が予め形成さ
れている。
【００２１】基板４の上方には、この基板４を所定の温
度まで加熱するためのヒータ１３が設置されている。そ
して、これらるつぼ２ａ〜２ｃ、基板４、加速電極８お
よびイオン化フィラメント９、ヒータ１３は、図示しな
い保持手段により真空槽１の内壁に固定されている。ま
た、真空槽１の槽内は、図示しない減圧排気手段によ
り、高真空に保持される。また、１０は酸素導入管、１
０ａは窒素導入管、１１，１１ａはバルブ、１２は酸素
源、１２ａは窒素源である。
度まで加熱するためのヒータ１３が設置されている。そ
して、これらるつぼ２ａ〜２ｃ、基板４、加速電極８お
よびイオン化フィラメント９、ヒータ１３は、図示しな
い保持手段により真空槽１の内壁に固定されている。ま
た、真空槽１の槽内は、図示しない減圧排気手段によ
り、高真空に保持される。また、１０は酸素導入管、１
０ａは窒素導入管、１１，１１ａはバルブ、１２は酸素
源、１２ａは窒素源である。
【００２２】以上のような装置において、真空槽１の槽
内を減圧排気手段により３×１０-4Ｔｏｒｒ程度の高真
空にする一方、加熱用フィラメント３によりるつぼ２
ａ，２ｂ，２ｃ内のＰｂ粉末６ａ、Ｚｒ粉末６ｂ、Ｔｉ
粉末６ｃを、それぞれるつぼ２ａ，２ｂ，２ｃ内が所定
の蒸気圧になるように加熱する。これにより、るつぼ２
ａ，２ｂ，２ｃの内部のＰｂ粉末６ａ、Ｚｒ粉末６ｂ、
Ｔｉ粉末６ｃが蒸気化するため、炉内外に圧力差が生
じ、蒸気化したＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉは噴出孔を通過し、そ
の出口近傍で流路が急に拡大して断熱膨張する。そのた
め、過冷却状態が生じ、蒸着用蒸気が凝縮して原子同士
がファン・デル・ワールス力により凝集し、多数のクラ
スタが形成される。
内を減圧排気手段により３×１０-4Ｔｏｒｒ程度の高真
空にする一方、加熱用フィラメント３によりるつぼ２
ａ，２ｂ，２ｃ内のＰｂ粉末６ａ、Ｚｒ粉末６ｂ、Ｔｉ
粉末６ｃを、それぞれるつぼ２ａ，２ｂ，２ｃ内が所定
の蒸気圧になるように加熱する。これにより、るつぼ２
ａ，２ｂ，２ｃの内部のＰｂ粉末６ａ、Ｚｒ粉末６ｂ、
Ｔｉ粉末６ｃが蒸気化するため、炉内外に圧力差が生
じ、蒸気化したＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉは噴出孔を通過し、そ
の出口近傍で流路が急に拡大して断熱膨張する。そのた
め、過冷却状態が生じ、蒸着用蒸気が凝縮して原子同士
がファン・デル・ワールス力により凝集し、多数のクラ
スタが形成される。
【００２３】噴出孔近傍で生成したクラスタの一部は、
基板４に向けて進行する途中において、イオン化フィラ
メント９から放射された電子の衝突により塊状原子集団
の中の１個の原子が陽電荷を帯びたクラスタイオンとな
る。このＰｂクラスタイオン、Ｚｒクラスタイオン、Ｔ
ｉクラスタイオン（いずれも正イオン）は、負高圧が印
加された加速電極８の電界により基板４方向に加速さ
れ、拡散ビーム状に基板４状の下部電極４１ａ上に照射
される。照射された各クラスタイオンは、構成原子単位
に分裂して下部電極４１ａ上に分散蒸着する。
基板４に向けて進行する途中において、イオン化フィラ
メント９から放射された電子の衝突により塊状原子集団
の中の１個の原子が陽電荷を帯びたクラスタイオンとな
る。このＰｂクラスタイオン、Ｚｒクラスタイオン、Ｔ
ｉクラスタイオン（いずれも正イオン）は、負高圧が印
加された加速電極８の電界により基板４方向に加速さ
れ、拡散ビーム状に基板４状の下部電極４１ａ上に照射
される。照射された各クラスタイオンは、構成原子単位
に分裂して下部電極４１ａ上に分散蒸着する。
【００２４】この際、バルブ１１を開けて酸素導入管１
０より酸素ガスを１×１０-4Ｔｏｒｒ程度真空槽１内に
導入する。これにより、下部電極４１ａ上にＰＺＴの誘
電体の薄膜５が形成される。次に、バルブ１１を開けて
酸素導入管１０より酸素ガスを真空槽１内に導入しなが
ら加熱処理を行い、酸化と結晶化を促進する。この場
合、ヒータ１３により基板４を４００゜Ｃ〜６００°Ｃ
程度に加熱する。
０より酸素ガスを１×１０-4Ｔｏｒｒ程度真空槽１内に
導入する。これにより、下部電極４１ａ上にＰＺＴの誘
電体の薄膜５が形成される。次に、バルブ１１を開けて
酸素導入管１０より酸素ガスを真空槽１内に導入しなが
ら加熱処理を行い、酸化と結晶化を促進する。この場
合、ヒータ１３により基板４を４００゜Ｃ〜６００°Ｃ
程度に加熱する。
【００２５】ここで、特開平１−２２２０４６号公報で
示すように、成膜後に加熱処理工程を経ることによって
酸化が完全となり、さらにＰＺＴとしてのペロブスカイ
ト構造への結晶化を促進することになる。その際にも、
上述したように反応性ガスとしての酸素を導入するが、
オゾンあるいは原子状酸素等を含んだ酸素の方がのぞま
しい。
示すように、成膜後に加熱処理工程を経ることによって
酸化が完全となり、さらにＰＺＴとしてのペロブスカイ
ト構造への結晶化を促進することになる。その際にも、
上述したように反応性ガスとしての酸素を導入するが、
オゾンあるいは原子状酸素等を含んだ酸素の方がのぞま
しい。
【００２６】次に、薄膜５上に上部電極５１としてＴｉ
／ＴｉＮ層を形成する。Ｔｉ層はるつぼ２ｃを加熱用フ
ィラメント３で加熱してＴｉを蒸発させて行なうと共
に、ＴｉＮ層はバルブ１１ａを開けて窒素導入管１０ａ
より窒素ガスを導入しながらるつぼ２ｃでＴｉを蒸発さ
せて基板上で窒化反応を生じさせて行なう。この場合、
最初ＴｉＮ層で次にＴｉ層として２層に分類してもよ
い。また、ＴｉＮからＴｉまでを次第に窒素ガス量を減
らしていく、いわゆる傾斜構成としてもよい。
／ＴｉＮ層を形成する。Ｔｉ層はるつぼ２ｃを加熱用フ
ィラメント３で加熱してＴｉを蒸発させて行なうと共
に、ＴｉＮ層はバルブ１１ａを開けて窒素導入管１０ａ
より窒素ガスを導入しながらるつぼ２ｃでＴｉを蒸発さ
せて基板上で窒化反応を生じさせて行なう。この場合、
最初ＴｉＮ層で次にＴｉ層として２層に分類してもよ
い。また、ＴｉＮからＴｉまでを次第に窒素ガス量を減
らしていく、いわゆる傾斜構成としてもよい。
【００２７】本例においては、薄膜５の形成後に、真空
槽１内で上部電極５１を連続して形成するので、真空槽
１外に取り出さずにインライン処理ができる。これによ
り、薄膜５の表面が大気に触れることがなく、酸化膜等
の形成を防ぐことができ、従って薄膜（ＰＺＴ）５の高
い誘電率を低下させることなく上部電極５１を形成でき
る。また、Ｔｉはバリアメタルとしての効果もある。
槽１内で上部電極５１を連続して形成するので、真空槽
１外に取り出さずにインライン処理ができる。これによ
り、薄膜５の表面が大気に触れることがなく、酸化膜等
の形成を防ぐことができ、従って薄膜（ＰＺＴ）５の高
い誘電率を低下させることなく上部電極５１を形成でき
る。また、Ｔｉはバリアメタルとしての効果もある。
【００２８】実施例５．次に、この発明に係る薄膜装置
の形成方法の他の実施例について説明する。本例も誘電
体薄膜がＰＺＴよりなるものであって、図１に示す誘電
体薄膜装置を形成する例であり、薄膜５および上部電極
５１はＩＣＢ法によって形成される。本例においては、
実施例４における薄膜５の形成後で上部電極５１の形成
前に窒素イオン処理をするものであり、その他は実施例
４と同様に行われる。窒素イオン処理は、具体的には、
バルブ１１ａを開けて窒素導入管１０ａより窒素ガスを
真空槽１内に導入し、イオン化フィラメント９を加熱し
て熱電子を発生させ、熱電子が窒素ガスに作用して得ら
れる窒素イオンを加速電極８を使って引き出して薄膜５
の表面に照射するものである。
の形成方法の他の実施例について説明する。本例も誘電
体薄膜がＰＺＴよりなるものであって、図１に示す誘電
体薄膜装置を形成する例であり、薄膜５および上部電極
５１はＩＣＢ法によって形成される。本例においては、
実施例４における薄膜５の形成後で上部電極５１の形成
前に窒素イオン処理をするものであり、その他は実施例
４と同様に行われる。窒素イオン処理は、具体的には、
バルブ１１ａを開けて窒素導入管１０ａより窒素ガスを
真空槽１内に導入し、イオン化フィラメント９を加熱し
て熱電子を発生させ、熱電子が窒素ガスに作用して得ら
れる窒素イオンを加速電極８を使って引き出して薄膜５
の表面に照射するものである。
【００２９】本例においては、実施例４の方法と同様の
効果を得ることができる他、窒素イオン処理されること
によって、薄膜５の表面に酸化膜ができにくくなり、薄
膜５の誘電率の低下を防ぐことができる。すなわち、金
属Ｔｉは酸素と結合して酸化物（ＴｉＯ2）になりやす
いが、上述したように窒素イオン処理をすることで、酸
化物（ＴｉＯ2）ができにくくなる。
効果を得ることができる他、窒素イオン処理されること
によって、薄膜５の表面に酸化膜ができにくくなり、薄
膜５の誘電率の低下を防ぐことができる。すなわち、金
属Ｔｉは酸素と結合して酸化物（ＴｉＯ2）になりやす
いが、上述したように窒素イオン処理をすることで、酸
化物（ＴｉＯ2）ができにくくなる。
【００３０】実施例６．次に、この発明に係る薄膜装置
の形成方法のさらに他の実施例について説明する。本例
は誘電体薄膜がＰＺＴよりなるものであり、下部電極４
１と上部電極５１ａが白金よりなる図４に示す誘電体薄
膜装置を形成する例である。本例において使用する薄膜
形成装置は、蒸着材料としてのＰｔ粉末が収容されたる
つぼおよびそれに関連する加熱用フィラメント３、加速
電極８、イオン化フィラメント９等が真空槽１内に併置
される他は、図３の例と同様に構成される。そして、下
部電極４１は薄膜５の形成前に、上部電極５１ａは薄膜
５の形成後に、それぞれ上述したＩＣＢ法でもって形成
する。その他は、実施例４と同様である。
の形成方法のさらに他の実施例について説明する。本例
は誘電体薄膜がＰＺＴよりなるものであり、下部電極４
１と上部電極５１ａが白金よりなる図４に示す誘電体薄
膜装置を形成する例である。本例において使用する薄膜
形成装置は、蒸着材料としてのＰｔ粉末が収容されたる
つぼおよびそれに関連する加熱用フィラメント３、加速
電極８、イオン化フィラメント９等が真空槽１内に併置
される他は、図３の例と同様に構成される。そして、下
部電極４１は薄膜５の形成前に、上部電極５１ａは薄膜
５の形成後に、それぞれ上述したＩＣＢ法でもって形成
する。その他は、実施例４と同様である。
【００３１】本例においては、下部電極４１および上部
電極５１ａを薄膜５を形成するのと同一の真空槽１内で
形成できるため、電極４１，５１ａと薄膜５との界面に
酸化物が形成されにくく、薄膜５の誘電率の低下を防止
できる。
電極５１ａを薄膜５を形成するのと同一の真空槽１内で
形成できるため、電極４１，５１ａと薄膜５との界面に
酸化物が形成されにくく、薄膜５の誘電率の低下を防止
できる。
【００３２】
【発明の効果】請求項第１項の発明によれば、基板上に
下部電極、誘電体等の薄膜および上部電極がこの順に配
され、上部電極が薄膜の構成材料を利用して形成される
ものであり、ＩＣＢ法を利用して電極および薄膜を形成
する場合、薄膜の形成時の蒸発源としてのるつぼを上部
電極の形成時にも兼用できるため、るつぼの数を減らす
ことができる等の効果がある。
下部電極、誘電体等の薄膜および上部電極がこの順に配
され、上部電極が薄膜の構成材料を利用して形成される
ものであり、ＩＣＢ法を利用して電極および薄膜を形成
する場合、薄膜の形成時の蒸発源としてのるつぼを上部
電極の形成時にも兼用できるため、るつぼの数を減らす
ことができる等の効果がある。
【００３３】請求項第２項の発明によれば、基板上に下
部電極、誘電体等の薄膜および上部電極がこの順に配さ
れ、下部電極および上部電極が薄膜の構成材料を利用し
て形成されるものであり、ＩＣＢ法を利用して電極およ
び薄膜を形成する場合、薄膜の形成時の蒸発源としての
るつぼを下部電極および上部電極の形成時にも兼用でき
るため、るつぼの数を減らすことができる等の効果があ
る。
部電極、誘電体等の薄膜および上部電極がこの順に配さ
れ、下部電極および上部電極が薄膜の構成材料を利用し
て形成されるものであり、ＩＣＢ法を利用して電極およ
び薄膜を形成する場合、薄膜の形成時の蒸発源としての
るつぼを下部電極および上部電極の形成時にも兼用でき
るため、るつぼの数を減らすことができる等の効果があ
る。
【００３４】請求項第３項の発明によれば、真空槽内で
基板に誘電体材料をイオンクラスタビーム法により蒸着
させて誘電体薄膜を形成し、次に、真空槽内で誘電体薄
膜に電極材料をイオンクラスタビーム法により蒸着させ
て電極を形成するものであり、誘電体薄膜の形成後に同
一真空槽内で電極を形成するため、誘電体薄膜の表面が
大気に触れないため、酸化膜等の形成を防ぐことがで
き、誘電体薄膜の誘電率を低下させることなく電極を形
成することができる等の効果がある。
基板に誘電体材料をイオンクラスタビーム法により蒸着
させて誘電体薄膜を形成し、次に、真空槽内で誘電体薄
膜に電極材料をイオンクラスタビーム法により蒸着させ
て電極を形成するものであり、誘電体薄膜の形成後に同
一真空槽内で電極を形成するため、誘電体薄膜の表面が
大気に触れないため、酸化膜等の形成を防ぐことがで
き、誘電体薄膜の誘電率を低下させることなく電極を形
成することができる等の効果がある。
【００３５】請求項第４項の発明によれば、真空槽内で
基板に誘電体材料をイオンクラスタビーム法により蒸着
させて誘電体薄膜を形成し、次に、真空槽内で誘電体薄
膜に窒素イオンを照射して窒素イオン処理をし、次に、
真空槽内で誘電体薄膜に電極材料をイオンクラスタビー
ム法により蒸着させて電極を形成するものであり、請求
項第３項の発明と同様の効果を有する他、窒素イオン処
理をすることで電極構成材料に酸素が結合しにくくなっ
て誘電体薄膜の表面に酸化物ができにくくなり、誘電体
薄膜の誘電率の低下を防止することができる等の効果が
ある。
基板に誘電体材料をイオンクラスタビーム法により蒸着
させて誘電体薄膜を形成し、次に、真空槽内で誘電体薄
膜に窒素イオンを照射して窒素イオン処理をし、次に、
真空槽内で誘電体薄膜に電極材料をイオンクラスタビー
ム法により蒸着させて電極を形成するものであり、請求
項第３項の発明と同様の効果を有する他、窒素イオン処
理をすることで電極構成材料に酸素が結合しにくくなっ
て誘電体薄膜の表面に酸化物ができにくくなり、誘電体
薄膜の誘電率の低下を防止することができる等の効果が
ある。
【図１】この発明に係る薄膜装置の一実施例を示す構成
図である。
図である。
【図２】この発明に係る薄膜装置の他の実施例を示す構
成図である。
成図である。
【図３】この発明に係る薄膜装置の形成方法に使用され
る薄膜形成装置を示す構成図である。
る薄膜形成装置を示す構成図である。
【図４】従来の強誘電体薄膜装置を示す構成図である。
【符号の説明】 １ 真空槽 ２ａ，２ｂ，２ｃ るつぼ ３ 加熱用フィラメント ４ 基板 ５ 強誘電体薄膜 ６ａ Ｐｂ粉末 ６ｂ Ｚｒ粉末 ６ｃ Ｔｉ粉末 ８ 加速電極 ９ イオン化フィラメント １０ 酸素導入管 １０ａ 窒素導入管 １１，１１ａ バルブ １２ 酸素源 １２ａ 窒素源 １３ ヒータ ４１，４１ａ 下部電極 ５１，５１ａ 上部電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月１７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の薄膜装置として、例えば
強誘電体薄膜装置を示す構成図の一例であり、図におい
て、４はシリコンウェハからなる基板であり、表面の一
部にシリコン酸化膜を持っている。４１は白金（Ｐｔ）
よりなる基板４上に形成された下部電極である。５はＰ
ＺＴよりなる強誘電体薄膜である。ここで、ＰＺＴはジ
ルコン酸・チタン酸鉛（Ｐｂ−（Ｚｒ，Ｔｉ）−Ｏ3 ）
である。５１ａは白金よりなる上部電極である。
強誘電体薄膜装置を示す構成図の一例であり、図におい
て、４はシリコンウェハからなる基板であり、表面の一
部にシリコン酸化膜を持っている。４１は白金（Ｐｔ）
よりなる基板４上に形成された下部電極である。５はＰ
ＺＴよりなる強誘電体薄膜である。ここで、ＰＺＴはジ
ルコン酸・チタン酸鉛（Ｐｂ−（Ｚｒ，Ｔｉ）−Ｏ3 ）
である。５１ａは白金よりなる上部電極である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項第１項の発明に係
る薄膜装置は、基板上に形成された下部電極と、この下
部電極上に形成された誘電体等の薄膜と、この薄膜上に
形成され、該薄膜と同一の構成材料の１つから成る上部
電極とを備えたものである。
る薄膜装置は、基板上に形成された下部電極と、この下
部電極上に形成された誘電体等の薄膜と、この薄膜上に
形成され、該薄膜と同一の構成材料の１つから成る上部
電極とを備えたものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】請求項第２項の発明に係る薄膜装置は、基
板上に形成された下部電極と、この下部電極上に形成さ
れた誘電体等の薄膜と、この薄膜上に形成された上部電
極とを備え、上記下部電極および上部電極が上記薄膜と
同一の構成材料の１つから成るものである。
板上に形成された下部電極と、この下部電極上に形成さ
れた誘電体等の薄膜と、この薄膜上に形成された上部電
極とを備え、上記下部電極および上部電極が上記薄膜と
同一の構成材料の１つから成るものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】請求項第４項の発明においては、請求項第
３項の発明と同様の作用を有する他、窒素イオン処理を
することで電極構成材料に酸素がなくなって誘電体薄膜
の表面に酸化物ができにくくなり、誘電体薄膜の誘電率
の低下を防止することが可能となる。
３項の発明と同様の作用を有する他、窒素イオン処理を
することで電極構成材料に酸素がなくなって誘電体薄膜
の表面に酸化物ができにくくなり、誘電体薄膜の誘電率
の低下を防止することが可能となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｍ 8122−4Ｍ
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に形成された下部電極と、 この下部電極上に形成された誘電体等の薄膜と、 この薄膜上に形成され、該薄膜と同一の構成材料から成
る上部電極とを備えたことを特徴とする薄膜装置。 - 【請求項２】 基板上に形成された下部電極と、 この下部電極上に形成された誘電体等の薄膜と、 この薄膜上に形成された上部電極とを備え、上記下部電
極および上部電極が上記薄膜と同一の構成材料から成る
ことを特徴とする薄膜装置。 - 【請求項３】 真空槽内で基板上に誘電体材料をイオン
クラスタビーム法により蒸着させて薄膜を形成し、 次に、上記真空槽内で上記薄膜に電極材料をイオンクラ
スタビーム法により蒸着させて電極を形成することを特
徴とする薄膜装置の形成方法。 - 【請求項４】 真空槽内で基板に誘電体材料をイオンク
ラスタビーム法により蒸着させて薄膜を形成し、 次に、上記真空槽内で上記薄膜に窒素イオンを照射して
窒素イオン処理をし、 次に、上記真空槽内で上記薄膜に電極材料をイオンクラ
スタビーム法により蒸着させて電極を形成することを特
徴とする薄膜装置の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5000347A JPH06200366A (ja) | 1993-01-05 | 1993-01-05 | 薄膜装置および薄膜装置の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5000347A JPH06200366A (ja) | 1993-01-05 | 1993-01-05 | 薄膜装置および薄膜装置の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06200366A true JPH06200366A (ja) | 1994-07-19 |
Family
ID=11471325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5000347A Pending JPH06200366A (ja) | 1993-01-05 | 1993-01-05 | 薄膜装置および薄膜装置の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06200366A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998029908A1 (en) * | 1996-12-25 | 1998-07-09 | Hitachi, Ltd. | Ferroelectric memory device and method for manufacturing the same |
| FR2765397A1 (fr) * | 1997-06-28 | 1998-12-31 | United Microelectronics Corp | Procede de fabrication d'un dispositif de memoire vive dynamique avec un niveau de contrainte reduit |
| NL1008071C2 (nl) * | 1997-12-23 | 1999-07-21 | United Microelectronics Corp | Werkwijze voor het vervaardigen van een Dynamic Random Access Memory-inrichting. |
| US5985757A (en) * | 1995-04-07 | 1999-11-16 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device |
| KR20030073773A (ko) * | 2002-03-13 | 2003-09-19 | 주식회사 엘지이아이 | 정보 저장용 매체 및 그의 제조방법 |
-
1993
- 1993-01-05 JP JP5000347A patent/JPH06200366A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5985757A (en) * | 1995-04-07 | 1999-11-16 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device |
| WO1998029908A1 (en) * | 1996-12-25 | 1998-07-09 | Hitachi, Ltd. | Ferroelectric memory device and method for manufacturing the same |
| JPH10189885A (ja) * | 1996-12-25 | 1998-07-21 | Hitachi Ltd | 強誘電体メモリ素子及びその製造方法 |
| US6623986B2 (en) | 1996-12-25 | 2003-09-23 | Hitachi, Ltd. | Method of manufacturing a ferroelectric memory device |
| US6906365B2 (en) | 1996-12-25 | 2005-06-14 | Hitachi, Ltd. | Ferroelectric memory device including an upper protection electrode |
| FR2765397A1 (fr) * | 1997-06-28 | 1998-12-31 | United Microelectronics Corp | Procede de fabrication d'un dispositif de memoire vive dynamique avec un niveau de contrainte reduit |
| US6114200A (en) * | 1997-06-28 | 2000-09-05 | United Microelectronics Corp. | Method of fabricating a dynamic random access memory device |
| NL1008071C2 (nl) * | 1997-12-23 | 1999-07-21 | United Microelectronics Corp | Werkwijze voor het vervaardigen van een Dynamic Random Access Memory-inrichting. |
| KR20030073773A (ko) * | 2002-03-13 | 2003-09-19 | 주식회사 엘지이아이 | 정보 저장용 매체 및 그의 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6461982B2 (en) | Methods for forming a dielectric film | |
| US6498107B1 (en) | Interface control for film deposition by gas-cluster ion-beam processing | |
| JP3318186B2 (ja) | ガスクラスターの形成方法と薄膜形成方法 | |
| US6617266B2 (en) | Barium strontium titanate annealing process | |
| US20050269652A1 (en) | NROM memory device with a high-permittivity gate dielectric formed by the low temperature oxidation of metals | |
| JP3490483B2 (ja) | Ｐｚｔ薄膜の作製方法 | |
| JP3427362B2 (ja) | 誘電体薄膜堆積方法 | |
| US5856242A (en) | Method of producing dielectric thin film element | |
| JPH03122266A (ja) | 窒化物薄膜の製造方法 | |
| JPH05251351A (ja) | 強誘電体薄膜の形成方法 | |
| JPH0665715A (ja) | 誘電体薄膜形成用下地電極の形成方法 | |
| JP2009266967A (ja) | 強誘電体膜、強誘電体膜を有する半導体装置、及びそれらの製造方法 | |
| US6177361B1 (en) | In-situ formation of metal oxide and ferroelectric oxide films | |
| JP2001342572A (ja) | 誘電体薄膜の製造方法およびその製造装置 | |
| JPH07172996A (ja) | 誘電体薄膜の製造方法及びその製造装置 | |
| JPH04199828A (ja) | 酸化物高誘電率薄膜の製造方法 | |
| JPH06101020A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| JPH09153598A (ja) | 誘電体薄膜素子の製造方法及び誘電体薄膜素子 | |
| JPH03126252A (ja) | 高誘電率薄膜素子並びに高誘電率薄膜素子の作成方法および装置 | |
| JPH01290763A (ja) | 薄膜形成方法 | |
| US5523166A (en) | Process for forming thin film having excellent insulating property and metallic substrate coated with insulating material formed by said process | |
| KR100239008B1 (ko) | N₂0 반응 가스를 이용한 산화물 박막 증착 방법 | |
| JPH01163917A (ja) | 化合物薄膜形成方法 | |
| JPS61104070A (ja) | 薄膜形成法 | |
| JPH0211752A (ja) | 酸化物薄膜形成方法 |