JPH05243088A - Manufacture of capacity device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a capacitor device which is capable of forming a ferroelectric thin film having a good crystallinity as a capacitor insulation film by raising and dropping the temperature dramatically by scanning an energy beam or providing the beam in a pulse-like manner and crystallizing the ferroelectric thin film dramatically. CONSTITUTION:A first TiN film 12 is formed selectively or across the board on one surface of a support board 11 on which an integrated circuit or the like is loaded. A ferroelectric thin film TiO3 13 (Ba, Sr1-x) is formed on the surface of the first TiN film. The energy beam whose wavelength is lower than 310nm is emitted to the surface of the ferroelectric thin film where the thin film is annealed at a temperature of 100 deg. or above so as to crystallize. Then, a second TiN film 16 is formed selectively or across the-board on the crystallized ferroelectric thin film 15. This construction makes it possible to form a ferroelectric thin film having high quality crystallinity at a low temperature.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、結晶性の良い強誘電体
薄膜を有する容量装置の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a capacitive device having a ferroelectric thin film having good crystallinity.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、強誘電体薄膜は、自発分極、高誘
電率といった特徴をもつために、不揮発性ＲＡＭ（Ｒａ
ｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）や高集積ＤＲ
ＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ
Ｍｅｍｏｒｙ）への応用を目指して盛んに研究が行われ
ている。特に最近では、これらのメモリーにおいて強誘
電体薄膜は容量絶縁膜として用いられるために、強誘電
体薄膜を用いた容量についての研究・開発が盛んに行わ
れている。2. Description of the Related Art In recent years, ferroelectric thin films have characteristics such as spontaneous polarization and high dielectric constant.
ndom Access Memory) and highly integrated DR
AM (Dynamic Random Access)
Research is being actively conducted aiming at application to Memory. Particularly in recent years, since the ferroelectric thin film is used as a capacitance insulating film in these memories, research and development on the capacitance using the ferroelectric thin film have been actively conducted.

【０００３】以下図７（ａ）（ｂ）（ｃ）を用いて従来
の強誘電体薄膜を用いた容量の形成方法について説明す
る。まず図７（ａ）に示すように集積回路がつくりこま
れた支持基板７１上に膜厚１０から１００ｎｍのＴｉ膜
７２および膜厚１００から３００ｎｍの第１のＰｔ膜７
３を連続スパッタする。次に図７（ｂ）に示すようにＰ
ｔ膜７３上に強誘電体薄膜として（ＢＡ_X Ｓｒ_1-X ）Ｔ
ｉＯ₃ ７４を塗布法あるいはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、またはスパ
ッタ法を用いて膜厚２０から２５０ｎｍ堆積した後、酸
素雰囲気中で６５０から８００℃の温度アニールする。
引続き図７（ｃ）に示すように膜厚１００から３００ｎ
ｍの第２のＰｔ膜７５をスパッタ法を用いて堆積するこ
とにより容量装置を形成していた。A conventional method for forming a capacitor using a ferroelectric thin film will be described below with reference to FIGS. 7 (a), 7 (b) and 7 (c). First, as shown in FIG. 7A, a Ti film 72 having a film thickness of 10 to 100 nm and a first Pt film 7 having a film thickness of 100 to 300 nm are formed on a supporting substrate 71 on which an integrated circuit is formed.
3 is continuously sputtered. Next, as shown in FIG.
(BA _X Sr _1-X ) T as a ferroelectric thin film on the t film 73
iO ₃ 74 a coating method or a CVD (Chemical
After depositing a film having a thickness of 20 to 250 nm by a vapor deposition method or a sputtering method, annealing is performed at a temperature of 650 to 800 ° C. in an oxygen atmosphere.
Subsequently, as shown in FIG. 7C, the film thickness is 100 to 300 n.
The capacitance device was formed by depositing the second Pt film 75 of m using the sputtering method.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の製造方法では、（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ７４を結
晶化させるのに６５０℃以上の高温アニールが必要とな
り、支持基板７１への熱ダメージが存在していた。また
６５０℃以上の高温プロセスであるがゆえに、容量は金
属配線工程以前に形成する必要があり、容量形成後のプ
ロセスにより容量の特性が劣化するといった課題があっ
た。However, in the above-described conventional manufacturing method, high temperature annealing at 650 ° C. or higher is required to crystallize (Ba _x Sr _1-x ) TiO ₃ 74, and the heat applied to the supporting substrate 71 is increased. There was damage. Further, since it is a high temperature process of 650 ° C. or higher, it is necessary to form the capacitor before the metal wiring step, and there is a problem that the characteristic of the capacitor is deteriorated by the process after forming the capacitor.

【０００５】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、４５０℃以下の低温で良質の結晶性をもった強誘電
体薄膜を容量絶縁膜として形成する容量装置の製造方法
を提供することを目的としている。The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a method of manufacturing a capacitor device in which a ferroelectric thin film having good crystallinity is formed as a capacitor insulating film at a low temperature of 450 ° C. or lower. Has a purpose.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の容量装置の製造方法は、光のエネルギーを用
いることによって強誘電体薄膜のみにエネルギーを吸収
させるもので、そのエネルギービームを走査させるかあ
るいはパルス状に与えることによって、急速に昇温、降
温させ、強誘電体薄膜を急速に結晶化させるものであ
る。In order to achieve this object, a method of manufacturing a capacitor according to the present invention uses light energy to absorb energy only in a ferroelectric thin film. The ferroelectric thin film is rapidly crystallized by rapidly raising or lowering the temperature by scanning or applying in pulse form.

【０００７】[0007]

【作用】上記構成により、強誘電体薄膜のみにエネルギ
ーが吸収されて急速なアニール・結晶化が可能となる。
したがって、温度の上昇はほとんどなく低温で良質の強
誘電体薄膜を形成することができる。With the above structure, energy is absorbed only in the ferroelectric thin film, and rapid annealing / crystallization is possible.
Therefore, it is possible to form a good quality ferroelectric thin film at a low temperature with almost no temperature rise.

【０００８】[0008]

【実施例】以下本発明の実施例について図１〜図６の図
面を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS.

【０００９】（実施例１）本発明の容量装置の製造方法
の第１の実施例について図１を用いて説明する。まず図
１（ａ）に示すように集積回路がつくりこまれた支持基
板１１上にスパッタ法を用いて膜厚１０から５００ｎｍ
の第１のＴｉＮ膜１２を形成する。次に図１（ｂ）に示
すようにＴｉＮ膜１２上に強誘電体薄膜として（Ｂａ_X
Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ １３を塗布法あるいはＣＶＤ法、ま
たはスパッタ法を用いて膜厚２０から２５０ｎｍ堆積す
る。次に図１（ｃ）に示すようにＡｒイオンレーザ、紫
外線照射器またはエキシマレーザなどのエネルギービー
ム１４を（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ １３上に照射して
結晶化させ、結晶質の（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ １５
にかえる。引続き図１（ｄ）に示すように膜厚２０から
３００ｎｍの第２のＴｉＮ膜１６を上電極として堆積す
ることにより容量が形成される。(Embodiment 1) A first embodiment of a method of manufacturing a capacitance device according to the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1A, a film thickness of 10 to 500 nm is formed on a supporting substrate 11 on which an integrated circuit is formed by a sputtering method.
The first TiN film 12 is formed. Next, as shown in FIG. 1B, a ferroelectric thin film (Ba _X ) is formed on the TiN film 12.
Sr _{1 -X} ) TiO ₃ 13 is deposited to a film thickness of 20 to 250 nm by a coating method, a CVD method, or a sputtering method. Next, as shown in FIG. 1C, an energy beam 14 such as an Ar ion laser, an ultraviolet irradiator, or an excimer laser is irradiated onto the (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ 13 to crystallize it, and the crystalline (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ 15
Change Subsequently, as shown in FIG. 1D, a capacitor is formed by depositing a second TiN film 16 having a film thickness of 20 to 300 nm as an upper electrode.

【００１０】本製造方法によると、強誘電体薄膜（Ｂａ
_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ １３の結晶化は光エネルギーの吸
収により行われる。したがって、低温で結晶化が急速に
進行し、支持基板１１上への熱的ダメージはない。なお
第１、第２のＴｉＮ膜１２、１６の代わりにＴａ膜、Ｐ
ｔ膜などの別の金属を用いても同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。According to this manufacturing method, the ferroelectric thin film (Ba
Crystallization of ( _X Sr _1-x ) TiO ₃ 13 is performed by absorption of light energy. Therefore, crystallization rapidly progresses at a low temperature, and there is no thermal damage on the supporting substrate 11. In place of the first and second TiN films 12 and 16, a Ta film and P
Needless to say, the same effect can be obtained by using another metal such as a t-film.

【００１１】（実施例２）次に本発明の容量装置の製造
方法の第２の実施例について図２を用いて説明する。ま
ず図２（ａ）に示すように集積回路がつくりこまれた支
持基板２１上にスパッタ法を用いて膜厚１０から１００
ｎｍの第１のＴｉ膜２２および膜厚２０から５００ｎｍ
の第１のＴｉＮ膜２３を連続スパッタする。次に図２
（ｂ）に示すようにＴｉＮ膜２３上に強誘電体薄膜とし
て（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ２４を塗布法、ＣＶＤ法
またはスパッタ法を用いて膜厚２０から２５０ｎｍ堆積
する。次に図２（ｃ）に示すようにＡｒイオンレーザ、
紫外線照射器またはエキシマレーザなどのエネルギービ
ーム２５を（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ２４上に照射し
て結晶化させ、結晶質の（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ２
６にかえる。引続き図２（ｄ）に示すように膜厚２０か
ら３００ｎｍの第２のＴｉＮ膜２７を上電極として堆積
することにより、容量が形成される。(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the method of manufacturing the capacitance device of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, a film thickness of 10 to 100 is formed on a supporting substrate 21 on which an integrated circuit is formed by a sputtering method.
nm first Ti film 22 and film thickness 20 to 500 nm
The first TiN film 23 is continuously sputtered. Next in FIG.
As shown in (b), (Ba _x Sr ₁ -x) TiO ₃ 24 is deposited as a ferroelectric thin film on the TiN film 23 by a coating method, a CVD method or a sputtering method to a film thickness of 20 to 250 nm. Next, as shown in FIG. 2C, an Ar ion laser,
An energy beam 25 such as an ultraviolet irradiator or an excimer laser is irradiated onto (Ba _x Sr _1-x ) TiO ₃ 24 to crystallize it, and crystalline (Ba _x Sr _1-x ) TiO ₃ 2
Change to 6. Subsequently, as shown in FIG. 2D, a capacitor is formed by depositing a second TiN film 27 having a film thickness of 20 to 300 nm as an upper electrode.

【００１２】本製造方法によると、第１の実施例と同様
に低温での強誘電体薄膜（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ２
４の結晶化が可能となる。さらにＴｉ膜２２が第１のＴ
ｉＮ膜２３と支持基板２１との間の密着層として形成さ
れているので、エネルギービーム２５を照射する際の第
１のＴｉＮ膜２３の支持基板２１からのはがれを防止す
ることができる。なお本実施例では、密着強化用の金属
膜として、Ｔｉ膜２２を一層用いた場合を示したが、一
層以上の金属膜を重ねて用いることもできる。また密着
強化膜としてＴｉ膜２２、第１、第２の金属膜としてＴ
ｉＮ膜２３、２７を用いたが、他の金属を用いても同様
の効果が得られることは言うまでもない。また第２のＴ
ｉＮ膜２７と結晶質の（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ の間
に密着強化用の少なくとも一層の金属膜を選択的または
全面に形成してもよい。According to this manufacturing method, as in the first embodiment, the ferroelectric thin film (Ba _x Sr _1-x ) TiO ₃ 2 at low temperature is used.
Crystallization of 4 is possible. Further, the Ti film 22 is the first T
Since it is formed as an adhesion layer between the iN film 23 and the supporting substrate 21, it is possible to prevent the first TiN film 23 from peeling off from the supporting substrate 21 when the energy beam 25 is irradiated. In the present embodiment, the case where the Ti film 22 is used as one layer as the metal film for strengthening the adhesion is shown, but it is also possible to use one or more layers of the metal film in layers. Further, the Ti film 22 is used as the adhesion enhancing film, and the T film is used as the first and second metal films.
Although the iN films 23 and 27 are used, it goes without saying that the same effect can be obtained by using other metals. Also the second T
iN film 27 and crystalline (Ba _X Sr _1-X) may be formed selectively or entirely at least one layer of metal film for adhesion reinforcing during TiO _3.

【００１３】（実施例３）次に本発明の容量装置の製造
方法の第３の実施例について図３を用いて説明する。ま
ず図３（ａ）に示すように集積回路がつくりこまれた支
持基板３１上にスパッタ法を用いて膜厚１０から１００
ｎｍのＴｉ膜３２および膜厚２０から５００ｎｍの第１
のＴｉＮ膜３３を連続スパッタする。次に図３（ｂ）に
示すようにＴｉＮ膜２３上に強誘電体薄膜として（Ｂａ
_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ３４を塗布法、ＣＶＤ法またはス
パッタ法を用いて膜厚２０から２５０ｎｍ堆積する。次
に図３（ｃ）に示すように波長２４８ｎｍのＫｒＦエキ
シマレーザ３５を（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ３４上に
照射して、結晶化させ、結晶質の（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）Ｔ
ｉＯ₃ ３６にかえる。引続き図３（ｄ）に示すように膜
厚２０から３００ｎｍの第２のＴｉＮ膜３７を上電極と
して堆積することにより、容量が形成される。(Embodiment 3) Next, a third embodiment of the method of manufacturing a capacitance device according to the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3A, a film thickness of 10 to 100 is formed on a supporting substrate 31 on which an integrated circuit is formed by a sputtering method.
nm Ti film 32 and the first 20 to 500 nm thick film
The TiN film 33 is continuously sputtered. Next, as shown in FIG. 3B, a ferroelectric thin film (Ba) is formed on the TiN film 23.
_X Sr _1-X ) TiO ₃ 34 is deposited to a film thickness of 20 to 250 nm by a coating method, a CVD method or a sputtering method. Next, as shown in FIG. 3C, a KrF excimer laser 35 having a wavelength of 248 nm is irradiated onto the (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ 34 to be crystallized, and a crystalline (Ba _X Sr _{1-X) is formed.} ) T
Change to iO ₃ 36. Subsequently, as shown in FIG. 3D, a capacitor is formed by depositing a second TiN film 37 having a film thickness of 20 to 300 nm as an upper electrode.

【００１４】本製造方法によると、第１の実施例と同様
に低温での強誘電体薄膜（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ３
４の結晶化が可能になると同時に、ＫｒＦエキシマレー
ザのエネルギーは５.0ｅＶであるために、強誘電体薄膜
（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃３４を構成するＴｉ−Ｏや
Ｂａ−Ｏなどの結合にダメージを与えない。したがっ
て、強誘電体薄膜（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ３６の結
晶性を向上することができる。なお本実施例では、密着
強化膜としてＴｉ膜３２、第１、第２の金属層としてＴ
ｉＮ膜３３、３７を用いたが、他の金属を用いても同様
の効果が得られることは言うまでもない。またＫｒＦエ
キシマレーザ３５の波長として２４８ｎｍの場合につい
て述べたが、３１０ｎｍ以下であれば効果が発揮できる
ことを実験的に確認した。According to this manufacturing method, the ferroelectric thin film (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ 3 at low temperature is used as in the first embodiment.
Since the KrF excimer laser has an energy of 5.0 eV at the same time as the crystallization of _No. 4 is possible, Ti—O, Ba—O, etc. which constitute the ferroelectric thin film (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ 34 are formed. Doesn't damage the binding of. Therefore, the crystallinity of the ferroelectric thin film (Ba _x Sr _1-x ) TiO ₃ 36 can be improved. In the present embodiment, the Ti film 32 is used as the adhesion strengthening film, and the T and the second metal layers are used.
Although the iN films 33 and 37 are used, it goes without saying that the same effect can be obtained by using other metals. Although the case where the wavelength of the KrF excimer laser 35 is 248 nm has been described, it was experimentally confirmed that the effect can be exhibited if the wavelength is 310 nm or less.

【００１５】（実施例４）次に本発明の容量装置の製造
方法の第４の実施例について図３を用いて説明する。第
４の実施例の特徴は図３（ｃ）において、波長２４８ｎ
ｍのＫｒＦエキシマレーザ３５を（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）Ｔ
ｉＯ₃ ３４上に２から２０回パルス照射して結晶化さ
せ、結晶質の（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ３６にかえる
ことである。(Embodiment 4) Next, a fourth embodiment of the method of manufacturing a capacitance device according to the present invention will be described with reference to FIG. The feature of the fourth embodiment is that the wavelength is 248n in FIG.
The KrF excimer laser 35 of m is (Ba _X Sr _1-X ) T
It is to be crystallized by irradiating the io ₃ 34 with 2 to 20 times of pulses and changing it to crystalline (Ba _x Sr _1-x ) TiO ₃ 36.

【００１６】本製造方法によると、強誘電体薄膜（Ｂａ
_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ３４の結晶化をゆるやかに行うこ
とができるので、強誘電体薄膜（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）Ｔｉ
Ｏ₃３６の結晶性を向上することができる。また、Ａｒ
イオンレーザなどの他のエネルギービームを用いても同
様の効果が得られることは言うまでもない。According to this manufacturing method, the ferroelectric thin film (Ba
_X Sr _1-X ) TiO ₃ 34 can be slowly crystallized, so that the ferroelectric thin film (Ba _X Sr _1-X ) Ti
The crystallinity of O ₃ 36 can be improved. Also, Ar
Needless to say, the same effect can be obtained by using another energy beam such as an ion laser.

【００１７】（実施例５）次に本発明の容量装置の製造
方法の第５の実施例について図３を用いて説明する。こ
の第５の実施例の特徴は、図３（ｃ）に示すように波長
２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ３５を（Ｂａ_X Ｓｒ
_1-X ）ＴｉＯ₃ ３４上に照射して結晶化させ、結晶質の
（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ３６にかえた後、酸素雰囲
気中１００℃以上の温度でアニールを行う工程を付加し
たことである。(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment of the method for manufacturing a capacitor device according to the present invention will be described with reference to FIG. The feature of the fifth embodiment is that the KrF excimer laser 35 having a wavelength of 248 nm is (Ba _X Sr) as shown in FIG.
_1-X ) TiO ₃ 34 is irradiated and crystallized, and after being changed to crystalline (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ 36, a step of annealing at a temperature of 100 ° C. or higher in an oxygen atmosphere is added. That is what I did.

【００１８】本製造方法によると、強誘電体薄膜（Ｂａ
_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ３６の酸素の空孔欠陥をアニール
により補償することができるので、強誘電体薄膜（Ｂａ
_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ３６の絶縁膜としての耐圧を向上
し、リーク電流を低減することができる。なお、Ａｒイ
オンレーザなどの他のエネルギービームを用いても同様
の効果が得られることは言うまでもない。According to this manufacturing method, the ferroelectric thin film (Ba
_Since oxygen vacancy defects in ( _X Sr _1-X ) TiO ₃ 36 can be compensated by annealing, the ferroelectric thin film (Ba
The withstand voltage of ( _X Sr _1-X ) TiO ₃ 36 as an insulating film can be improved and the leak current can be reduced. Needless to say, the same effect can be obtained by using another energy beam such as an Ar ion laser.

【００１９】（実施例６）次に本発明の容量装置の製造
方法の第６の実施例について図４を用いて説明する。ま
ず図４（ａ）に示すように集積回路がつくりこまれた支
持基板４１上にスパッタ法を用いて膜厚１０から１００
ｎｍのＴｉ膜４２および膜厚２０から５００ｎｍの第１
のＴｉＮ膜４３を連続スパッタする。次に図４（ｂ）に
示すようにＴｉＮ膜４３上に強誘電体薄膜として（Ｂａ
_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ４４を塗布法、ＣＶＤ法またはス
パッタ法を用いて膜厚２０から２５０ｎｍ堆積する。こ
こまでは、第２の実施例と同じで、本実施例の特徴は図
４（ｃ）に示すようにヒータ４５を用いて支持基板４１
を１００℃以上の温度に加熱しながらＡｒイオンレー
ザ、紫外線照射器またはエキシマレーザなどのエネルギ
ービーム４６を（Ｂａ_XＳｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ４４上に照
射して、結晶化させ、結晶質の（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X）Ｔｉ
Ｏ₃ ４７にかえることである。その後は前述の実施例と
同じであるので説明を省略する。なお４８は第２のＴｉ
Ｎ膜である。(Embodiment 6) Next, a sixth embodiment of the method of manufacturing a capacitance device according to the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 4A, a film thickness of 10 to 100 is formed on a supporting substrate 41 on which an integrated circuit is formed by a sputtering method.
nm Ti film 42 and film thickness 20 to 500 nm of the first
The TiN film 43 is continuously sputtered. Next, as shown in FIG. 4B, a ferroelectric thin film (Ba) is formed on the TiN film 43.
_X Sr _1-X ) TiO ₃ 44 is deposited to a thickness of 20 to 250 nm by a coating method, a CVD method or a sputtering method. The process up to this point is the same as that of the second embodiment, and the feature of this embodiment is that the support substrate 41 is formed by using the heater 45 as shown in FIG.
Is heated to a temperature of 100 ° C. or higher, and an energy beam 46 such as an Ar ion laser, an ultraviolet irradiator, or an excimer laser is irradiated onto the (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ 44 to crystallize it. (Ba _X Sr _1-X ) Ti
It is to change to O ₃ 47. Since the subsequent steps are the same as those in the above-mentioned embodiment, the description thereof will be omitted. 48 is the second Ti
It is an N film.

【００２０】本製造方法によると、強誘電体薄膜（Ｂａ
_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ４７の結晶化を光のエネルギー４
６と熱エネルギーとの両方で行うことができるので、強
誘電体薄膜（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ４７の結晶性を
向上することができる。なお赤外線過熱などの他の加熱
法を用いても同様の効果が得られることは言うまでもな
い。According to this manufacturing method, the ferroelectric thin film (Ba
_X Sr _1-X ) TiO ₃ 47 is crystallized by light energy 4
6 and thermal energy, the crystallinity of the ferroelectric thin film (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ 47 can be improved. Needless to say, the same effect can be obtained by using other heating methods such as infrared heating.

【００２１】（実施例７）次に本発明の容量装置の製造
方法の第７の実施例について図２を用いて説明する。す
なわち本実施例の特徴は図２（ｃ）に示すエネルギービ
ーム２５の照射を空気中または酸素雰囲中で行うことで
ある。(Embodiment 7) Next, a seventh embodiment of the method of manufacturing a capacitance device according to the present invention will be described with reference to FIG. That is, the feature of this embodiment is that the irradiation of the energy beam 25 shown in FIG. 2C is performed in the air or the oxygen atmosphere.

【００２２】本製造方法によると、炉によるアニールな
しで同様の効果を得ることができる。According to this manufacturing method, the same effect can be obtained without annealing in a furnace.

【００２３】（実施例８）次に本発明の容量装置の製造
方法の第８の実施例について図２を用いて説明する。本
実施例の特徴は図２（ｂ）において（Ｂａ_X Ｓｙ_1-X ）
ＴｉＯ₃ ２４を形成した後、酸素雰囲気中または空気中
で１００から４００℃程度の温度で支持基板を加熱した
後、図２（ｃ）に示すように、エネルギービーム２５を
照射するようにしたものである。(Embodiment 8) Next, an eighth embodiment of the method of manufacturing a capacitance device according to the present invention will be described with reference to FIG. The feature of this embodiment is that (Ba _X Sy _1-X ) in FIG.
After forming the TiO ₃ 24, the supporting substrate is heated at a temperature of about 100 to 400 ° C. in an oxygen atmosphere or in air, and then an energy beam 25 is irradiated as shown in FIG. 2 (c). Is.

【００２４】本製造方法によると、強誘電体薄膜に含有
されるＯＨ基を蒸発させた後に、強誘電体薄膜を結晶化
する。したがって、強誘電体薄膜の結晶性を向上するこ
とができるとともに、絶縁膜としての信頼性を向上する
ことができる。According to this manufacturing method, the ferroelectric thin film is crystallized after the OH groups contained in the ferroelectric thin film are evaporated. Therefore, the crystallinity of the ferroelectric thin film can be improved, and the reliability as an insulating film can be improved.

【００２５】（実施例９）次に本発明の容量装置の製造
方法の第９の実施例について図５を用いて説明する。図
５（ａ）に示すように集積回路がつくりこまれた支持基
板５１上にスパッタ法を用いて膜厚１０から１００ｎｍ
のＴｉ膜５２および膜厚２０から５００ｎｍの第１のＴ
ｉＮ膜５３を連続スパッタする。次に図５（ｂ）に示す
ようにＴｉＮ膜５３上に強誘電体薄膜として（Ｂａ_X Ｓ
ｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ５４を塗布法、ＣＶＤ法またはスパッ
タ法を用いて膜厚２０から２５０ｎｍ堆積する。次に図
５（ｃ）に示すようにＡｒイオンレーザ、紫外線照射器
またはエキシマレーザなどのエネルギービーム５５を
（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ５４上に選択的照射し、
（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ５４上のエネルギービーム
５５の照射領域を、結晶質の（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ
₃ ５６にかえる。さらに図５（ｄ）に示すようにＨＦ：
Ｈ₂ Ｏ＝１：３０程度の弱酸に浸すことにより、（Ｂａ
_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ ₃ ５４上のエネルギービーム５５の
未照射領域を溶融し、（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ５４
上のエネルギービーム５５の照射領域を残す。引続き膜
厚２０から３００ｎｍの第２のＴｉＮ膜５７を上電極と
して形成することにより、容量が形成される。(Embodiment 9) Next, manufacture of the capacitance device of the present invention.
A ninth embodiment of the method will be described with reference to FIG. Figure
A support base on which an integrated circuit is built as shown in FIG.
The film thickness is 10 to 100 nm on the plate 51 by using the sputtering method.
Ti film 52 and first T having a film thickness of 20 to 500 nm
The iN film 53 is continuously sputtered. Next, as shown in FIG.
On the TiN film 53 as a ferroelectric thin film (Ba_XS
r_1-X) TiO₃54 is a coating method, a CVD method or a sputter method.
A film thickness of 20 to 250 nm is deposited by using the sputtering method. Next figure
As shown in FIG. 5 (c), Ar ion laser, ultraviolet irradiator
Or an energy beam 55 such as an excimer laser
(Ba_XSr_1-X) TiO₃Selectively irradiate on 54,
(Ba_XSr_1-X) TiO₃Energy beam on 54
55 of the irradiated area is crystalline (Ba_XSr_1-X) TiO
₃Change to 56. Furthermore, as shown in FIG. 5D, HF:
H₂By immersing in a weak acid of O = 1: 30, (Ba
_XSr_1-X) TiO ₃Of the energy beam 55 on 54
The unirradiated area is melted and (Ba_XSr_1-X) TiO₃54
The irradiation area of the upper energy beam 55 is left. Continued membrane
The second TiN film 57 having a thickness of 20 to 300 nm is used as the upper electrode.
Then, the capacitor is formed.

【００２６】本製造方法によると、第２の実施例の効果
に加えて、フォトリソグラフィー工程を用いることなし
に強誘電体薄膜（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ５６のパタ
ーン形成が可能となる。したがって、強誘電体薄膜（Ｂ
ａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ５６を用いた容量の微細化が可
能である。なお（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ５４の溶融
に、弱酸の代りに有機溶媒やガスのラディカルを用いて
も同様の効果が得られることは言うまでもない。According to this manufacturing method, in addition to the effect of the second embodiment, it is possible to form a pattern of the ferroelectric thin film (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ 56 without using a photolithography process. .. Therefore, the ferroelectric thin film (B
It is possible to miniaturize the capacity by using a _x Sr _1-x ) TiO ₃ 56. Needless to say, the same effect can be obtained by using a radical of an organic solvent or gas instead of a weak acid for melting (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ 54.

【００２７】（実施例１０）次に本発明の容量装置の製
造方法の第１０の実施例について図６を用いて説明す
る。図６（ａ）に示すように集積回路がつくりこまれた
支持基板６１上にスパッタ法を用いて膜厚１０から１０
０ｎｍのＴｉ膜６２および膜厚２０から５００ｎｍの第
１のＴｉＮ膜６３を連続スパッタする。次に図６（ｂ）
に示すようにＴｉＮ膜６３上に強誘電体薄膜として（Ｂ
ａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ６４を塗布法、ＣＶＤ法または
スパッタ法を用いて膜厚２０から２５０ｎｍ堆積する。
次に本実施例の特徴として図６（ｃ）に示すようにＡｒ
イオンレーザ、紫外線照射器またはエキシマレーザなど
のエネルギービーム６５を遮光するマスクパターン６６
を通じて（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ６４上に照射する
ことにより、（Ｂａ_X Ｓｒ _1-X ）ＴｉＯ₃ ６４上のエネ
ルギービーム６５の照射領域を選択的に結晶質の（Ｂａ
_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ６７にかえる。さらに図６（ｄ）
に示すようにＨＦ：Ｈ₂ Ｏ＝１：３０程度の弱酸に浸す
ことにより、（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ６４上のエネ
ルギービーム６５の未照射領域を溶融し、（Ｂａ_X Ｓｒ
_1-X ）ＴｉＯ ₃ ６４上のエネルギービーム６５の照射領
域を残す。引続き図６（ｅ）に示すように膜厚２０から
３００ｎｍの第２のＴｉＮ膜６８を上電極として形成す
ることにより、容量が形成される。(Embodiment 10) Next, a capacitor device of the present invention is manufactured.
A tenth embodiment of the manufacturing method will be described with reference to FIG.
It An integrated circuit was built as shown in Fig. 6 (a).
A film thickness of 10 to 10 is formed on the supporting substrate 61 by the sputtering method.
The Ti film 62 of 0 nm and the first film of 20 to 500 nm thickness
The TiN film 63 of No. 1 is continuously sputtered. Next, FIG. 6 (b)
As shown in (B), as a ferroelectric thin film (B
a_XSr_1-X) TiO₃64 coating method, CVD method or
A film thickness of 20 to 250 nm is deposited by using the sputtering method.
Next, as a characteristic of this embodiment, as shown in FIG.
Ion laser, UV irradiator, excimer laser, etc.
Pattern 66 for blocking the energy beam 65 of
Through (Ba_XSr_1-X) TiO₃Irradiate on 64
Therefore, (Ba_XSr _1-X) TiO₃Energy on 64
The irradiation area of the rugie beam 65 is selectively crystalline (Ba
_XSr_1-X) TiO₃Change to 67. Further, FIG. 6 (d)
As shown in HF: H₂Immerse in a weak acid of O = 1: 30
Therefore, (Ba_XSr_1-X) TiO₃Energy on 64
The unirradiated area of the rugie beam 65 is melted, and (Ba_XSr
_1-X) TiO ₃Irradiation area of energy beam 65 on 64
Leave the area. Then, as shown in FIG.
Form a 300 nm second TiN film 68 as an upper electrode
By doing so, a capacitor is formed.

【００２８】本製造方法によると、第９の実施例の効果
に加えて、マスクパターン６６でパターン形成を行うの
で、非常に高い精度のパターンを形成することができ
る。なお（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ ６４の溶融に、弱
酸の代りに有機溶媒やガスのラディカルを用いても同様
の効果が得られることは言うまでもない。According to this manufacturing method, in addition to the effect of the ninth embodiment, since the pattern is formed with the mask pattern 66, it is possible to form a pattern with extremely high accuracy. Needless to say, the same effect can be obtained by using a radical of an organic solvent or a gas instead of the weak acid for melting (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ 64.

【００２９】なお第１から第１０の実施例では、強誘電
体薄膜として（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ を用いたが、
ＳｒＴｉＯ₃ 薄膜、ＢａＴｉＯ₃ 薄膜、ＰＺＴ薄膜また
はＰＬＺＴ薄膜などの他の強誘電体薄膜を用いても同様
の効果が得られることは言うまでもない。In the first to tenth embodiments, (Ba _x Sr _1-x ) TiO ₃ was used as the ferroelectric thin film,
Needless to say, the same effect can be obtained by using other ferroelectric thin films such as SrTiO ₃ thin film, BaTiO ₃ thin film, PZT thin film or PLZT thin film.

【００３０】[0030]

【発明の効果】以上の実施例に示すように本発明は、光
のエネルギーを用いることによって強誘電体薄膜のみに
エネルギーを吸収させるもので、そのエネルギービーム
を走査させるかあるいはパルス状に与えることによっ
て、急速に昇温、降温させ、強誘電体薄膜を急速に結晶
化させる構成によるので、良質の結晶性を有する強誘電
体薄膜を低温で形成することができる容量装置を提供で
きる。As shown in the above embodiments, according to the present invention, the energy is absorbed only in the ferroelectric thin film by using the energy of light, and the energy beam is scanned or given in a pulse form. According to the configuration, the ferroelectric thin film is rapidly crystallized by rapidly raising and lowering the temperature. Therefore, it is possible to provide a capacitance device capable of forming a ferroelectric thin film having good crystallinity at a low temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第１の実施例における容量装置の製造
方法を示す工程断面図FIG. 1 is a process sectional view showing a method of manufacturing a capacitor device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第２の実施例における容量装置の製造
方法を示す工程断面図FIG. 2 is a process cross-sectional view showing the method of manufacturing the capacitor device according to the second embodiment of the present invention.

【図３】本発明の第３の実施例における容量装置の製造
方法を示す工程断面図FIG. 3 is a process sectional view showing the method of manufacturing the capacitor device according to the third embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第６の実施例における容量装置の製造
方法を示す工程断面図FIG. 4 is a process sectional view showing the method of manufacturing the capacitor device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第９の実施例における容量装置の製造
方法を示す工程断面図FIG. 5 is a process sectional view showing the method of manufacturing the capacitor device according to the ninth embodiment of the present invention.

【図６】本発明の第１０の実施例における容量装置の製
造方法を示す工程断面図FIG. 6 is a process sectional view showing the method of manufacturing the capacitor device according to the tenth embodiment of the present invention.

【図７】従来の容量装置の製造方法を示す工程断面図7A to 7C are process cross-sectional views showing a conventional method of manufacturing a capacitance device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１ 支持基板 １２ 第１のＴｉＮ膜（第１の金属膜） １３ （Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ （強誘電体薄膜） １４ エネルギービーム １５ 結晶質の（Ｂａ_X Ｓｒ_1-X ）ＴｉＯ₃ １６ 第２のＴｉＮ膜（第２の金属膜）11 Support Substrate 12 First TiN Film (First Metal Film) 13 (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ (Ferroelectric Thin Film) 14 Energy Beam 15 Crystalline (Ba _X Sr _1-X ) TiO ₃ 16 Second TiN film (second metal film)

フロントページの続き (72)発明者 嶋田 恭博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 (72)発明者 上本 康裕 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 (72)発明者 林 慎一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内Front page continuation (72) Inventor Yasuhiro Shimada 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electronics Industrial Co., Ltd. (72) Yasuhiro Uemoto 1006, Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electronic Industrial Co., Ltd. Inventor Shinichiro Hayashi 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electronics Industrial Co., Ltd.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】支持基板の一表面上に第１の金属膜を選択
的または全面に形成する工程と、その第１の金属膜の表
面に強誘電体薄膜を形成する工程と、その強誘電体薄膜
の表面にエネルギービームを照射して結晶化させる工程
と、その結晶化した強誘電体薄膜上に第２の金属膜を選
択的または全面に形成する工程とを少くとも有すること
を特徴とする容量装置の製造方法。1. A step of selectively or entirely forming a first metal film on one surface of a supporting substrate, a step of forming a ferroelectric thin film on the surface of the first metal film, and a ferroelectric film thereof. At least a step of irradiating the surface of the body thin film with an energy beam to crystallize and a step of selectively or entirely forming a second metal film on the crystallized ferroelectric thin film. Method for manufacturing a capacitive device. 【請求項２】第１の金属膜を選択的または全面に形成す
る工程の前に密着強化用の少なくとも一層の金属膜を選
択的または全面に形成する工程を付加したことを特徴と
する請求項１記載の容量装置の製造方法。2. The step of selectively or entirely forming a metal film of at least one layer for adhesion enhancement before the step of selectively or entirely forming the first metal film. 1. The method for manufacturing the capacitance device according to 1. 【請求項３】第２の金属膜を選択的または全面に形成す
る工程の前に密着強化用の少なくとも一層の金属膜を選
択的または全面に形成する工程を付加したことを特徴と
する請求項１または２記載の容量装置の製造方法。3. A step of selectively or entirely forming a metal film of at least one layer for adhesion enhancement before the step of selectively or entirely forming the second metal film. 3. The method for manufacturing the capacitance device according to 1 or 2. 【請求項４】エネルギービームの波長が３１０ｎｍ以下
であることを特徴とする請求項１、２または３記載の容
量装置の製造方法。4. The method of manufacturing a capacitance device according to claim 1, wherein the wavelength of the energy beam is 310 nm or less. 【請求項５】エネルギービームの照射をパルス状に、複
数回行うことを特徴とする請求項１、２、３または４記
載の容量装置の製造方法。5. The method of manufacturing a capacitance device according to claim 1, wherein the irradiation of the energy beam is performed plural times in a pulsed manner. 【請求項６】エネルギービームを照射して結晶化させる
工程の後に強誘電体薄膜等を形成した支持基板を１００
℃以上の温度でアニールする工程を付加したことを特徴
とする請求項１、２、３または４記載の容量装置の製造
方法。6. A supporting substrate having a ferroelectric thin film or the like formed thereon after the step of irradiating with an energy beam to crystallize the supporting substrate.
5. The method of manufacturing a capacitance device according to claim 1, further comprising a step of annealing at a temperature of ℃ or more. 【請求項７】エネルギービームを照射して結晶化させる
工程がエネルギービーム照射時に支持基板裏面より加熱
し、前記支持基板を１００℃以上の温度にして強誘電体
薄膜を結晶化させる工程である請求項１、２、３または
４記載の容量装置の製造方法。7. The step of crystallizing by irradiating with an energy beam is a step of heating from the back surface of the supporting substrate at the time of irradiating the energy beam to bring the supporting substrate to a temperature of 100 ° C. or higher to crystallize the ferroelectric thin film. Item 5. A method of manufacturing a capacitance device according to item 1, 2, 3 or 4. 【請求項８】エネルギービーム照射を空気中または酸素
雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１、２、３また
は４記載の容量装置の製造方法。8. The method of manufacturing a capacitance device according to claim 1, wherein the energy beam irradiation is performed in air or an oxygen atmosphere. 【請求項９】エネルギービームを照射する工程の前に、
支持基板を１００℃以上の温度で空気中または酸素雰囲
気中でアニールする工程を付加したことを特徴とする請
求項１、２、３または４記載の容量装置の製造方法。9. Before the step of irradiating the energy beam,
5. The method of manufacturing a capacitance device according to claim 1, further comprising a step of annealing the support substrate at a temperature of 100 [deg.] C. or higher in air or an oxygen atmosphere. 【請求項１０】強誘電体薄膜の表面にエネルギービーム
を照射して結晶化させる工程が、強誘電体薄膜の所定の
表面にエネルギービームを選択的に照射し、照射された
所定領域を結晶化させた後、未照射領域をラジカルと反
応させる等の手段により除去する工程であることを特徴
とする請求項１、２、３または４記載の容量装置の製造
方法。10. The step of irradiating the surface of the ferroelectric thin film with an energy beam to crystallize selectively irradiates the predetermined surface of the ferroelectric thin film with the energy beam to crystallize the irradiated predetermined region. 5. The method for manufacturing a capacitance device according to claim 1, wherein the unirradiated region is removed by a means such as reacting with radicals after the treatment. 【請求項１１】強誘電体薄膜の表面にエネルギービーム
を照射して結晶化させる工程が、強誘電体薄膜の所定の
表面に遮光膜を形成してエネルギービームを照射し、照
射された所定領域を結晶化させた後、未照射領域をラジ
カルと反応させる等の手段により除去する工程であるこ
とを特徴とする請求項１、２、３または４記載の容量装
置の製造方法。11. The step of irradiating the surface of the ferroelectric thin film with an energy beam for crystallization forms a light-shielding film on a predetermined surface of the ferroelectric thin film and irradiates the energy beam with the irradiated predetermined area. 5. The method for manufacturing a capacitance device according to claim 1, which is a step of removing the non-irradiated region by means such as reacting with a radical after crystallization of the.