JPH06200366A - Thin-film device and method for forming the device - Google Patents
Thin-film device and method for forming the deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film device such as a ferroelectric thin film used for a semiconductor nonvolatile memory, a semiconductor DRAM capacitor, etc., and a method for forming the thin film device.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a block diagram showing, for example, a ferroelectric thin film device as a conventional thin film device.
Is a substrate made of a silicon wafer, and has a silicon oxide film on a part of the surface. Reference numeral 41 is a lower electrode formed on the substrate 4 made of platinum (Pt). Reference numeral 5 is a ferroelectric thin film made of PZT. Here, PZT is zirconate-titanate (Pb- (Zr, Ti) -O 3). 51a is an upper electrode made of platinum.
【０００３】[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。Since the conventional ferroelectric thin film device is constructed as described above, it has the following problems. That is, while the thin film 5 is formed by the ion cluster beam method (ICB method), the electrodes 41,
Since 51a was formed by the sputtering method, the substrate 4 was taken out into the atmosphere for transportation between the sputtering apparatus and the ICB apparatus, and an oxide film was formed on the surface of the thin film 5 to lower the dielectric constant. There was a problem of inviting. In addition, since the electrodes 41 and 51a and the thin film 5 are made of different materials, the electrodes 41 and 51a and the thin film 5 can be integrated into the IC.
When the method B is used for the formation, there is a problem that the number of crucibles as evaporation sources increases.
【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。The present invention has been made in order to solve such a problem, and provides a thin film device capable of reducing the number of crucibles as evaporation sources when electrodes and thin films are formed by using the ICB method. The purpose is to provide. It is another object of the present invention to provide a method for forming a thin film device that can form an electrode without lowering the dielectric constant of a thin film of a dielectric material.
【０００５】[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。According to a first aspect of the present invention, there is provided a thin film device comprising: a lower electrode formed on a substrate; a thin film such as a dielectric formed on the lower electrode; and a thin film formed on the thin film. And an upper electrode made of the same constituent material as the thin film.
【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。According to a second aspect of the present invention, there is provided a thin-film device in which a lower electrode formed on a substrate, a thin film such as a dielectric formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the thin film. And the lower electrode and the upper electrode are made of the same constituent material as that of the thin film.
【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。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of forming a dielectric thin film device, wherein a dielectric material is deposited on a substrate by an ion cluster beam method in a vacuum chamber to form a thin film.
An electrode is formed by depositing an electrode material on the thin film by the ion cluster beam method in the vacuum chamber.
【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。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a thin film device forming method, wherein a dielectric material is deposited on a substrate by an ion cluster beam method to form a thin film in a vacuum chamber, and then in the vacuum chamber. The thin film is irradiated with nitrogen ions for nitrogen ion treatment, and then an electrode material is deposited on the thin film by the ion cluster beam method in the vacuum chamber to form an electrode.
【０００９】[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。According to the first aspect of the invention, since the upper electrode is formed by using the constituent material of the thin film, when the electrode and the thin film are formed by the ICB method, the evaporation source at the time of forming the thin film. The number of crucibles can be reduced because the crucible can be used also when forming the upper electrode.
【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。According to the second aspect of the invention, since the lower electrode and the upper electrode are formed by using the constituent material of the thin film, when the electrode and the thin film are formed by using the ICB method, when the thin film is formed. Since the crucible as the evaporation source can be used also when the lower electrode and the upper electrode are formed, the number of crucibles can be reduced.
【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。According to the third aspect of the invention, since the electrodes are formed in the same vacuum chamber after the dielectric thin film is formed, the surface of the dielectric thin film does not come into contact with the atmosphere and the formation of an oxide film or the like is prevented. Therefore, the electrode can be formed without lowering the dielectric constant of the dielectric thin film.
【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。According to the fourth aspect of the invention, in addition to having the same effect as the third aspect of the invention, the nitrogen ion treatment makes it difficult for oxygen to stick to the electrode constituent material, and thus the surface of the dielectric thin film. It becomes difficult to form oxides, and it is possible to prevent the dielectric constant of the dielectric thin film from decreasing.
【００１３】[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。Example 1. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a thin film device according to the present invention. In FIG. 1, parts corresponding to those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
In the figure, 51 is an upper electrode. In this example, the thin film 5 is PZT, and this PZT is a composite oxide composed of three metals of lead (Pb), zirconium (Zr), and titanium (Ti). The above-mentioned upper electrode 51 is made of Ti / TiN.
Formed in layers. This example is configured as described above, and other configurations are similar to those of the example of FIG.
【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。In this example, the constituent materials of the upper electrode 51 are Ti and TiN, and Ti is the thin film 5, and thus PZ.
Since it is one of the constituent materials of T, the electrode 51 and the thin film 5 are I
When forming using the CB method, the crucible as an evaporation source can be used also, and the number of crucibles can be reduced. Moreover, since the thin film 5 and the upper electrode 51 can be formed in the same vacuum chamber, the process time can be shortened.
【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。Example 2. FIG. 2 is a configuration diagram showing another embodiment of the thin film device according to the present invention. 2, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the figure, 41a is a lower electrode, and this lower electrode 41a is formed of a Ti / TiN layer. The present example is configured as described above, and the others are configured similarly to the example of FIG.
【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。In this example, the constituent materials of the lower electrode 41a and the upper electrode 51 are Ti and TiN.
Is one of the constituent materials of the thin film 5, and thus PZT,
When the electrodes 41a and 51 and the thin film 5 are formed by using the ICB method, the crucible as an evaporation source can also be used and the number of crucibles can be reduced. In addition, the thin film 5 and the electrodes 41a,
Since 51 and 51 can be formed in the same vacuum chamber, the process time can be shortened.
【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。Embodiment 3. In Examples 1 and 2 described above, Ti, which is one of the constituent materials of PZT of the thin film 5, is used.
Is used as the constituent material of the electrodes 41a and 51, but Pb or Zr which is another constituent material of PZT may be used. Further, although the thin film 5 is an example in which the thin film 5 is PZT in the first and second embodiments, it may be another dielectric thin film. For example, the thin film 5 is STO, PTO, PLZT
In the case of a ferroelectric or high dielectric thin film such as, the electrodes may be formed by using these constituent materials. Here, STO is strontium titanate (SrTiO 3
3), PTO is lead titanate (PbTiO3), PLZT is lanthanum-containing PZT [(Pb, La) (Zr, Ti).
O3]. Furthermore, it is needless to say that the same can be applied to thin films other than the dielectric thin film.
【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。Example 4. Next, an example of a method of forming a thin film device according to the present invention will be described. In this example, the dielectric thin film is made of PZT, and the dielectric thin film device shown in FIG. 1 is formed. In this case, the thin film 5 and the upper electrode 51 are formed by the ICB method. Figure 3
It is a schematic diagram of the thin film forming apparatus used for this method.
【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。In the figure, reference numeral 1 denotes a vacuum chamber, and inside the vacuum chamber 1, crucibles 2a, 2b and 2c as evaporation sources having ejection holes in an upper wall are arranged so as to intersect the ejection directions. The crucibles 2a, 2b, 2c contain Pb powder 6a, Zr powder 6b, and Ti powder 6c as vapor deposition materials, respectively. A heating filament 3 is wound around each of the crucibles 2a, 2b and 2c in order to vaporize the vapor deposition material.
【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。Further, an accelerating electrode 8 is provided in the middle of the flow path of the vapor deposition vapor so as to face each of the crucibles 2a, 2b and 2c. A high voltage is applied between the accelerating electrode 8 and the crucibles 2a, 2b, 2c by a DC power source (not shown) with the former on the negative side and the latter on the positive side. Further, an ionizing filament 9 that emits electrons for ionizing a cluster (lumpy atomic group) is arranged between the two. In the upper space of the vacuum chamber 1, the substrate 4 is arranged at the intersection of the diffused ion beams with the surface of the vapor deposition plate facing horizontally and downward. A lower electrode 41 made of platinum is previously formed below the substrate 4.
【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。A heater 13 for heating the substrate 4 to a predetermined temperature is installed above the substrate 4. The crucibles 2a to 2c, the substrate 4, the acceleration electrode 8, the ionization filament 9, and the heater 13 are fixed to the inner wall of the vacuum chamber 1 by a holding means (not shown). Further, the inside of the vacuum chamber 1 is maintained at a high vacuum by a decompression exhaust unit (not shown). Further, 10 is an oxygen introduction tube, 1
Reference numeral 0a is a nitrogen introduction pipe, 11, 11a are valves, 12 is an oxygen source, and 12a is a nitrogen source.
【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。In the apparatus as described above, the inside of the vacuum chamber 1 is evacuated to a high vacuum of about 3.times.10@-4 Torr by means of decompressing exhaust means, while the heating filament 3 is used to form the crucible 2.
Pb powder 6a, Zr powder 6b, Ti in a, 2b and 2c
The powder 6c is heated so that the inside of the crucibles 2a, 2b and 2c has a predetermined vapor pressure. This allows the crucible 2
Pb powder 6a, Zr powder 6b inside a, 2b, 2c,
Since the Ti powder 6c is vaporized, a pressure difference is generated inside and outside the furnace, and the vaporized Pb, Zr, and Ti pass through the ejection hole, and the flow path suddenly expands and adiabatically expands near the outlet. Therefore, a supercooled state occurs, the vapor for vapor deposition is condensed, and the atoms are aggregated by Van der Waals forces to form many clusters.
【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***して下部電極４１ａ上に分散蒸着する。A part of the cluster generated near the ejection hole is
While traveling toward the substrate 4, one atom in the massive atom population becomes a positively charged cluster ion due to collision of electrons emitted from the ionization filament 9. This Pb cluster ion, Zr cluster ion, T
The i cluster ions (all positive ions) are accelerated toward the substrate 4 by the electric field of the accelerating electrode 8 to which a negative high voltage is applied, and are radiated as a diffused beam onto the lower electrode 41a on the substrate 4. The irradiated cluster ions are divided into constituent atom units and dispersed and deposited on the lower electrode 41a.
【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。At this time, the valve 11 is opened to open the oxygen introducing pipe 1.
From 0, oxygen gas is introduced into the vacuum chamber 1 at about 1.times.10@-4 Torr. As a result, the PZT dielectric thin film 5 is formed on the lower electrode 41a. Next, the valve 11 is opened and a heat treatment is performed while oxygen gas is being introduced into the vacuum chamber 1 through the oxygen introducing pipe 10 to promote oxidation and crystallization. In this case, the heater 13 moves the substrate 4 to 400 ° C to 600 ° C.
Heat to a degree.
【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。Here, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-222046, the oxidation is completed by passing through a heat treatment step after film formation, and further crystallization into a perovskite structure as PZT is promoted. In that case,
Introducing oxygen as a reactive gas as described above,
Oxygen containing ozone or atomic oxygen is more desirable.
【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。Next, Ti is used as the upper electrode 51 on the thin film 5.
/ TiN layer is formed. The Ti layer is formed by heating the crucible 2c with the heating filament 3 to evaporate Ti, and the TiN layer is formed by opening the valve 11a and introducing the nitrogen introducing pipe 10a.
While introducing more nitrogen gas, Ti is evaporated in the crucible 2c to cause a nitriding reaction on the substrate. in this case,
The TiN layer may be divided first into two layers, and then the Ti layer. Further, a so-called inclined structure in which the amount of nitrogen gas is gradually reduced from TiN to Ti may be adopted.
【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。In this example, since the upper electrode 51 is continuously formed in the vacuum chamber 1 after the thin film 5 is formed, in-line processing can be performed without taking it out of the vacuum chamber 1. As a result, the surface of the thin film 5 does not come into contact with the atmosphere and the formation of an oxide film or the like can be prevented, so that the upper electrode 51 can be formed without lowering the high dielectric constant of the thin film (PZT) 5. Further, Ti also has an effect as a barrier metal.
【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。Example 5. Next, another embodiment of the method for forming a thin film device according to the present invention will be described. This example is also an example in which the dielectric thin film is made of PZT to form the dielectric thin film device shown in FIG. 1, and the thin film 5 and the upper electrode 51 are formed by the ICB method. In this example,
Nitrogen ion treatment is performed after the thin film 5 is formed and before the upper electrode 51 is formed in the fourth embodiment, and otherwise the same as in the fourth embodiment. Nitrogen ion treatment, specifically,
The valve 11a is opened and nitrogen gas is introduced into the vacuum chamber 1 through the nitrogen introducing pipe 10a to heat the ionizing filament 9 to generate thermoelectrons, and the thermoelectrons act on the nitrogen gas to obtain nitrogen ions, which are acceleration electrodes. Use 8 to pull out thin film 5
It irradiates the surface of.
【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。In this example, the same effect as that of the method of Example 4 can be obtained, and the nitrogen ion treatment makes it difficult for an oxide film to form on the surface of the thin film 5, so that the dielectric constant of the thin film 5 is reduced. You can prevent the decline. That is, metal Ti is likely to combine with oxygen to form an oxide (TiO2), but by performing the nitrogen ion treatment as described above, it becomes difficult to form an oxide (TiO2).
【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。Example 6. Next, still another embodiment of the method for forming a thin film device according to the present invention will be described. In this example, the dielectric thin film is made of PZT, and the lower electrode 4
1 is an example of forming the dielectric thin film device shown in FIG. 4 in which 1 and the upper electrode 51a are made of platinum. In the thin film forming apparatus used in this example, the crucible containing Pt powder as a vapor deposition material and the heating filament 3, the accelerating electrode 8 and the ionizing filament 9 associated therewith are arranged in parallel in the vacuum chamber 1. The configuration is similar to the example of FIG. The lower electrode 41 is formed by the ICB method described above before the thin film 5 is formed and the upper electrode 51a is formed after the thin film 5 is formed. Others are the same as in the fourth embodiment.
【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。In this example, since the lower electrode 41 and the upper electrode 51a can be formed in the same vacuum chamber 1 in which the thin film 5 is formed, an oxide is formed at the interface between the electrodes 41 and 51a and the thin film 5. It is difficult to prevent the dielectric constant of the thin film 5 from decreasing.
【００３２】[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。According to the first aspect of the invention, the lower electrode, the thin film such as the dielectric and the upper electrode are arranged in this order on the substrate, and the upper electrode is formed by using the constituent material of the thin film. When the electrodes and the thin film are formed by using the ICB method, the number of crucibles can be reduced because the crucible as the evaporation source at the time of forming the thin film can be used also at the time of forming the upper electrode. There is.
【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。According to the second aspect of the invention, the lower electrode, the thin film such as a dielectric and the upper electrode are arranged in this order on the substrate, and the lower electrode and the upper electrode are formed by using the constituent material of the thin film. In the case of forming an electrode and a thin film by using the ICB method, the number of crucibles can be reduced because the crucible as the evaporation source at the time of forming the thin film can be used also at the time of forming the lower electrode and the upper electrode. There are effects such as being able to.
【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。According to the third aspect of the invention, the dielectric material is deposited on the substrate by the ion cluster beam method in the vacuum chamber to form a dielectric thin film, and then the dielectric thin film is formed in the vacuum chamber. An electrode is formed by vapor-depositing an electrode material by the ion cluster beam method.Because the dielectric thin film is formed in the same vacuum chamber after forming the electrode, the surface of the dielectric thin film does not come into contact with the atmosphere. And the like can be prevented, and the electrode can be formed without lowering the dielectric constant of the dielectric thin film.
【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。According to the fourth aspect of the present invention, the dielectric material is deposited on the substrate by the ion cluster beam method in the vacuum chamber to form a dielectric thin film, and then the dielectric thin film is formed in the vacuum chamber. Irradiate nitrogen ions to perform nitrogen ion treatment, then
An electrode is formed by depositing an electrode material on a dielectric thin film by an ion cluster beam method in a vacuum chamber to form an electrode. In addition to the same effect as the invention of claim 3, the electrode is formed by performing a nitrogen ion treatment. Oxygen is less likely to bond to the constituent materials, and an oxide is less likely to be formed on the surface of the dielectric thin film, so that it is possible to prevent a decrease in the dielectric constant of the dielectric thin film.
【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。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a thin film device according to the present invention.
【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。FIG. 2 is a configuration diagram showing another embodiment of the thin film device according to the present invention.
【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。FIG. 3 is a configuration diagram showing a thin film forming apparatus used in the method for forming a thin film device according to the present invention.
【図４】従来の強誘電体薄膜装置を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional ferroelectric thin film device.
【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[Description of Reference Signs] 1 vacuum chamber 2a, 2b, 2c crucible 3 heating filament 4 substrate 5 ferroelectric thin film 6a Pb powder 6b Zr powder 6c Ti powder 8 acceleration electrode 9 ionization filament 10 oxygen introduction tube 10a nitrogen introduction tube 11, 11a valve 12 oxygen source 12a nitrogen source 13 heater 41, 41a lower electrode 51, 51a upper electrode
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年６月１７日[Submission date] June 17, 1993
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項１[Name of item to be corrected] Claim 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項２[Name of item to be corrected] Claim 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００２[Name of item to be corrected] 0002
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００２】[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。BACKGROUND ART FIG. 4 is a conventional thin film device is an example of a configuration diagram showing an example ferroelectric thin film device, in FIG, 4 is a substrate of silicon wafer, a silicon oxide on the part of the surface Have a membrane. 41 is platinum (Pt)
Is a lower electrode formed on the substrate 4 made of. 5 is P
It is a ferroelectric thin film made of ZT. Here, PZT is zirconate-titanate (Pb- (Zr, Ti) -O 3)
Is. 51a is an upper electrode made of platinum.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００５[Name of item to be corrected] 0005
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００５】[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。According to a first aspect of the present invention, there is provided a thin film device comprising: a lower electrode formed on a substrate; a thin film such as a dielectric formed on the lower electrode; and a thin film formed on the thin film. And an upper electrode made of one of the same constituent materials as the thin film.
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００６[Correction target item name] 0006
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【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。According to a second aspect of the present invention, there is provided a thin-film device in which a lower electrode formed on a substrate, a thin film such as a dielectric formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the thin film. And the lower electrode and the upper electrode are made of one of the same constituent materials as the thin film.
【手続補正６】[Procedure correction 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１２[Correction target item name] 0012
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【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。[0012] Claim in the invention of item 4, Claim addition to having the same operation as the invention of the third term, the surface of the dielectric thin film Te Kuna' oxygen such an electrode structure material by a nitrogen ion treatment It becomes difficult to form oxides, and it is possible to prevent the dielectric constant of the dielectric thin film from decreasing.
【手続補正７】[Procedure Amendment 7]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図１[Name of item to be corrected] Figure 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図１】 [Figure 1]
【手続補正８】[Procedure Amendment 8]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図２[Name of item to be corrected] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図２】 [Fig. 2]
【手続補正９】[Procedure Amendment 9]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図４[Name of item to be corrected] Fig. 4
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図４】 [Figure 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location // H01L 21/203 M 8122-4M
Claims (4)
る上部電極とを備えたことを特徴とする薄膜装置。1. A lower electrode formed on a substrate, a thin film such as a dielectric formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the thin film and made of the same constituent material as the thin film. A thin film device characterized by being provided.
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。2. A lower electrode formed on a substrate, a thin film such as a dielectric formed on the lower electrode, and an upper electrode formed on the thin film, wherein the lower electrode and the upper electrode are A thin film device comprising the same constituent material as the above thin film.
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。3. A thin film is formed by depositing a dielectric material on a substrate by an ion cluster beam method in a vacuum chamber, and then an electrode material is deposited on the thin film by an ion cluster beam method in the vacuum chamber. Forming a thin film device.
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。4. A thin film is formed by depositing a dielectric material on a substrate by an ion cluster beam method in a vacuum chamber, and then the thin film is irradiated with nitrogen ions in the vacuum chamber for nitrogen ion treatment. Next, a method for forming a thin film device, characterized in that an electrode material is deposited on the thin film in the vacuum chamber by an ion cluster beam method to form an electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5000347A JPH06200366A (en) | 1993-01-05 | 1993-01-05 | Thin-film device and method for forming the device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5000347A JPH06200366A (en) | 1993-01-05 | 1993-01-05 | Thin-film device and method for forming the device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06200366A true JPH06200366A (en) | 1994-07-19 |
Family
ID=11471325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5000347A Pending JPH06200366A (en) | 1993-01-05 | 1993-01-05 | Thin-film device and method for forming the device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06200366A (en) |
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 (en) * | 1997-06-28 | 1998-12-31 | United Microelectronics Corp | METHOD FOR MANUFACTURING A DYNAMIC RAM MEMORY DEVICE WITH REDUCED CONSTRAINT LEVEL |
| NL1008071C2 (en) * | 1997-12-23 | 1999-07-21 | United Microelectronics Corp | DRAM manufacture |
| US5985757A (en) * | 1995-04-07 | 1999-11-16 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device |
| KR20030073773A (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-19 | 주식회사 엘지이아이 | Media for storing data and method for manufacturing the same |
-
1993
- 1993-01-05 JP JP5000347A patent/JPH06200366A/en 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 (en) * | 1996-12-25 | 1998-07-21 | Hitachi Ltd | Ferroelectric memory element and its manufacture |
| 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 (en) * | 1997-06-28 | 1998-12-31 | United Microelectronics Corp | METHOD FOR MANUFACTURING A DYNAMIC RAM MEMORY DEVICE WITH REDUCED CONSTRAINT LEVEL |
| US6114200A (en) * | 1997-06-28 | 2000-09-05 | United Microelectronics Corp. | Method of fabricating a dynamic random access memory device |
| NL1008071C2 (en) * | 1997-12-23 | 1999-07-21 | United Microelectronics Corp | DRAM manufacture |
| KR20030073773A (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-19 | 주식회사 엘지이아이 | Media for storing data and method for manufacturing the same |
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