JPH0817764A - 誘電体膜の成膜方法 - Google Patents
誘電体膜の成膜方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 比誘電率の高い誘電体膜の成膜方法を提供す
る。 【構成】 基板上に酸化物系の誘電体膜を形成する成膜
方法において、誘電体膜をスパッタリング法またはＣＶ
Ｄ法にて成膜後、酸素イオンを誘電体膜に注入し、その
後、該誘電体膜に温度２００℃以上でアニール処理を行
う。
る。 【構成】 基板上に酸化物系の誘電体膜を形成する成膜
方法において、誘電体膜をスパッタリング法またはＣＶ
Ｄ法にて成膜後、酸素イオンを誘電体膜に注入し、その
後、該誘電体膜に温度２００℃以上でアニール処理を行
う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電体膜の成膜方法に
関し、更に詳しくは、高い比誘電率を得るための誘電体
膜の成膜方法に関する。
関し、更に詳しくは、高い比誘電率を得るための誘電体
膜の成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＳｒＴｉＯ3（チタン酸ストロン
チウム）、（ＢａＳｒ）ＴｉＯ3（チタン酸ストロンチ
ウム バリウム）等の誘電体膜を基板上に成膜する際に
は、例えばＳｒＴｉＯ3の場合は400℃以上、（ＢａＳ
ｒ）ＴｉＯ3の場合は500℃以上の基板温度で成膜する
等、該誘電体膜の材料がペロブスカイト構造の結晶性を
得る温度以上の基板温度で誘電体膜を成膜することが一
般的に行われていた。
チウム）、（ＢａＳｒ）ＴｉＯ3（チタン酸ストロンチ
ウム バリウム）等の誘電体膜を基板上に成膜する際に
は、例えばＳｒＴｉＯ3の場合は400℃以上、（ＢａＳ
ｒ）ＴｉＯ3の場合は500℃以上の基板温度で成膜する
等、該誘電体膜の材料がペロブスカイト構造の結晶性を
得る温度以上の基板温度で誘電体膜を成膜することが一
般的に行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記成
膜方法の場合は、広く知られているように誘電体膜の膜
厚がある程度十分に厚くしないと、大きな比誘電率が得
られない。
膜方法の場合は、広く知られているように誘電体膜の膜
厚がある程度十分に厚くしないと、大きな比誘電率が得
られない。
【０００４】これは基板上に形成された誘電体膜の初期
層の結晶性が悪く、また結晶粒径が小さいためであると
考えられている。言い換えれば誘電体膜が基板界面から
粒径が十分な大きさの結晶粒が得られれば比較的膜厚が
薄くても高い比誘電率が得られることになる。
層の結晶性が悪く、また結晶粒径が小さいためであると
考えられている。言い換えれば誘電体膜が基板界面から
粒径が十分な大きさの結晶粒が得られれば比較的膜厚が
薄くても高い比誘電率が得られることになる。
【０００５】本発明は従来の誘電体膜の成膜方法におけ
る問題点を解消するもので、基板上に成膜される誘電体
膜において、基板界面近傍から大きな結晶粒を形成し、
従って、比較的薄い膜厚でも高い比誘電率が得られる誘
電体膜の成膜方法を提供することを目的とする。
る問題点を解消するもので、基板上に成膜される誘電体
膜において、基板界面近傍から大きな結晶粒を形成し、
従って、比較的薄い膜厚でも高い比誘電率が得られる誘
電体膜の成膜方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の誘電体膜の成膜
方法は、基板上に酸化物系の誘電体膜を形成する成膜方
法において、誘電体膜をスパッタリング法またはＣＶＤ
法にて成膜後、酸素イオンを誘電体膜に注入し、かつ該
誘電体膜を温度２００℃以上でアニールすることを特徴
とする。
方法は、基板上に酸化物系の誘電体膜を形成する成膜方
法において、誘電体膜をスパッタリング法またはＣＶＤ
法にて成膜後、酸素イオンを誘電体膜に注入し、かつ該
誘電体膜を温度２００℃以上でアニールすることを特徴
とする。
【０００７】この時、誘電体膜中に注入する酸素イオン
量を１×１０12atom／cm2から３×１０16atom／cm2とし
てもよい。
量を１×１０12atom／cm2から３×１０16atom／cm2とし
てもよい。
【０００８】また、前記誘電体膜をＳｒＴｉＯ3、Ｂａ
ＴｉＯ3、（ＢａＳｒ）ＴｉＯ3、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴ
ａＯ3、ＰｂＴｉＯ3、（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｚ
ｒＴｉ）Ｏ3、（ＰｂＬａ）（ＺｒＴｉ）Ｏ3から成る誘
電体膜であってもよい。
ＴｉＯ3、（ＢａＳｒ）ＴｉＯ3、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴ
ａＯ3、ＰｂＴｉＯ3、（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｚ
ｒＴｉ）Ｏ3、（ＰｂＬａ）（ＺｒＴｉ）Ｏ3から成る誘
電体膜であってもよい。
【０００９】
【作用】本発明では、スパッタリング法またはＣＶＤ法
にて基板上に誘電体膜を成膜した後、酸素イオンを誘電
体膜に注入する。基板上に成膜された誘電体膜に酸素イ
オンを注入することによって、結晶粒界がつぶされ、結
晶粒と結晶粒の境界がなくなる。
にて基板上に誘電体膜を成膜した後、酸素イオンを誘電
体膜に注入する。基板上に成膜された誘電体膜に酸素イ
オンを注入することによって、結晶粒界がつぶされ、結
晶粒と結晶粒の境界がなくなる。
【００１０】その後、該誘電体膜を高温でアニールする
と結晶粒と結晶粒の境界が不明瞭のために、隣接する結
晶粒と結晶粒が吸収合体されやすく次第に大きくなり、
その結果、基板界面近傍付近から比較的大きな結晶粒が
得られるので、誘電体膜全体の比誘電率は従来の成膜方
法で得られた誘電体膜に比べて高い値を示すようにな
る。
と結晶粒と結晶粒の境界が不明瞭のために、隣接する結
晶粒と結晶粒が吸収合体されやすく次第に大きくなり、
その結果、基板界面近傍付近から比較的大きな結晶粒が
得られるので、誘電体膜全体の比誘電率は従来の成膜方
法で得られた誘電体膜に比べて高い値を示すようにな
る。
【００１１】
【実施例】本発明の誘電体膜の成膜方法により成膜され
た誘電体膜が比較的薄い膜厚でも大きな比誘電率が得ら
れるのは次の理由による。
た誘電体膜が比較的薄い膜厚でも大きな比誘電率が得ら
れるのは次の理由による。
【００１２】即ち、基板上に薄膜を形成する際、従来か
ら広く知られているように、その初期において核が形成
され、成膜時間の経過と共に、次第にその核が成長し、
島状構造となり、その後膜厚がおおよそ10nm位でそれら
の島状構造が互いに繋がり連続膜となる。
ら広く知られているように、その初期において核が形成
され、成膜時間の経過と共に、次第にその核が成長し、
島状構造となり、その後膜厚がおおよそ10nm位でそれら
の島状構造が互いに繋がり連続膜となる。
【００１３】この時、夫々の島状構造の物は結晶成長方
位が全く同じではないので、夫々が繋がった際、その境
界は一般に結晶粒界となる。この時の結晶粒の粒径は非
常に小さく、一般に10nm以下である。
位が全く同じではないので、夫々が繋がった際、その境
界は一般に結晶粒界となる。この時の結晶粒の粒径は非
常に小さく、一般に10nm以下である。
【００１４】その後、薄膜の成長が続けられると、これ
らの小さな結晶のうちいくつかが柱状に成長を続け、次
第に大きな結晶となっていく。
らの小さな結晶のうちいくつかが柱状に成長を続け、次
第に大きな結晶となっていく。
【００１５】ペロブスカイト構造を有する誘電体膜にお
いては、その結晶粒が大きい程、高い比誘電率を示すこ
とができるので、誘電体膜の膜厚の増大と共に結晶粒径
が大きくなり、従って比誘電率も大きくなっていく。
いては、その結晶粒が大きい程、高い比誘電率を示すこ
とができるので、誘電体膜の膜厚の増大と共に結晶粒径
が大きくなり、従って比誘電率も大きくなっていく。
【００１６】このことから誘電体膜の膜厚が成膜初期か
らおおよそ10nm位の範囲においても結晶粒径を大きくす
ることが出来れば、全体として高い比誘電率を示すよう
になる。
らおおよそ10nm位の範囲においても結晶粒径を大きくす
ることが出来れば、全体として高い比誘電率を示すよう
になる。
【００１７】本発明において、誘電体膜にアニールを行
う際の温度を２００℃以上としたのは、それ以下の温度
では粒の吸収合体が進行せず、粒成長が起こらないから
である。
う際の温度を２００℃以上としたのは、それ以下の温度
では粒の吸収合体が進行せず、粒成長が起こらないから
である。
【００１８】また、誘電体膜中に注入する酸素イオン量
を１×１０12atom／cm2から３×１０16atom／cm2とした
のは、酸素イオン量が１×１０12atom／cm2に満たない
場合は、結晶粒界をつぶす効果が弱いからであり、ま
た、酸素イオン量が３×１０16atom／cm2を超えた場合
は、膜中に酸素イオンが多数残留し、アニールの際に酸
素ガスとして膜中から抜け出し、膜が欠陥だらけとなる
からである。
を１×１０12atom／cm2から３×１０16atom／cm2とした
のは、酸素イオン量が１×１０12atom／cm2に満たない
場合は、結晶粒界をつぶす効果が弱いからであり、ま
た、酸素イオン量が３×１０16atom／cm2を超えた場合
は、膜中に酸素イオンが多数残留し、アニールの際に酸
素ガスとして膜中から抜け出し、膜が欠陥だらけとなる
からである。
【００１９】以下に本発明の具体的実施例を比較例と共
に説明する。
に説明する。
【００２０】実施例１ ５インチ径のＳｉ（ケイ素）ウェハー上に下部電極とし
てＰｔ（白金）電極を形成したものを基板として用い
た。
てＰｔ（白金）電極を形成したものを基板として用い
た。
【００２１】この基板をＳｒＴｉＯ3（チタン酸ストロ
ンチウム）ターゲットを備えたスパッタリング装置内に
設置し、高周波出力500WのＲＦパワーを印加して、下部
電極上に膜厚60nmのＳｒＴｉＯ3誘電体膜を成膜した。
ンチウム）ターゲットを備えたスパッタリング装置内に
設置し、高周波出力500WのＲＦパワーを印加して、下部
電極上に膜厚60nmのＳｒＴｉＯ3誘電体膜を成膜した。
【００２２】尚、スパッタ時の基板温度は350℃とし、
スパッタ雰囲気ガスの圧力はＡｒ（アルゴン）ガス0.5P
a、Ｏ2（酸素）ガス0.1Paとした。
スパッタ雰囲気ガスの圧力はＡｒ（アルゴン）ガス0.5P
a、Ｏ2（酸素）ガス0.1Paとした。
【００２３】この基板をイオン注入装置内に移送し、加
熱することなく、誘電体膜中にＯ2（酸素）イオンを20k
eVの加速エネルギーで５×１０14atom／cm2注入した。
熱することなく、誘電体膜中にＯ2（酸素）イオンを20k
eVの加速エネルギーで５×１０14atom／cm2注入した。
【００２４】続いて、この基板をアニール装置内に移送
し、Ｏ2（酸素）ガス雰囲気中で、450℃で、１時間アニ
ール処理を行った後、基板をアニール装置内より取り出
した。
し、Ｏ2（酸素）ガス雰囲気中で、450℃で、１時間アニ
ール処理を行った後、基板をアニール装置内より取り出
した。
【００２５】次に、この誘電体膜上に上部電極としてＰ
ｔ（白金）電極を蒸着法により形成した。
ｔ（白金）電極を蒸着法により形成した。
【００２６】尚、下部電極並びに上部電極の厚さは夫々
100nmとした。
100nmとした。
【００２７】そして、下部電極と上部電極間のＳｒＴｉ
Ｏ3誘電体膜の比誘電率をインピーダンス測定器（ヒュ
ーレッドパッカー社製、ＨＰ４２８４Ａ）（ＬＣＲメー
タ）を用いて、測定周波数1kHzで測定したところ２５０
であった。
Ｏ3誘電体膜の比誘電率をインピーダンス測定器（ヒュ
ーレッドパッカー社製、ＨＰ４２８４Ａ）（ＬＣＲメー
タ）を用いて、測定周波数1kHzで測定したところ２５０
であった。
【００２８】比較例１ 前記実施例１と同様の方法で基板の下部電極上にに膜厚
60nmのＳｒＴｉＯ3誘電体膜を成膜した後、該誘電体膜
への酸素イオン注入は行わなかった。
60nmのＳｒＴｉＯ3誘電体膜を成膜した後、該誘電体膜
への酸素イオン注入は行わなかった。
【００２９】次に、前記実施例１と同様の方法でＯ
2（酸素）ガス雰囲気中で、450℃で、１時間アニール処
理を行った後、誘電体膜上に上部電極を蒸着法により形
成した。そして、前記実施例１と同様の方法で下部電極
と上部電極間のＳｒＴｉＯ3誘電体膜の比誘電率を測定
したところ、９０であった。
2（酸素）ガス雰囲気中で、450℃で、１時間アニール処
理を行った後、誘電体膜上に上部電極を蒸着法により形
成した。そして、前記実施例１と同様の方法で下部電極
と上部電極間のＳｒＴｉＯ3誘電体膜の比誘電率を測定
したところ、９０であった。
【００３０】比較例２ 前記実施例１と同様の方法で誘電体膜を成膜した後、該
誘電体膜に酸素イオンを注入（注入量５×１０14atom／
cm2）した。
誘電体膜に酸素イオンを注入（注入量５×１０14atom／
cm2）した。
【００３１】次に、前記実施例１と同様の方法でＯ
2（酸素）ガス雰囲気中で、150℃で、５時間アニール処
理を行った後、誘電体膜上に上部電極を蒸着法により形
成した。そして、前記実施例１と同様の方法で下部電極
と上部電極間のＳｒＴｉＯ3誘電体膜の比誘電率を測定
したところ、１００であった。
2（酸素）ガス雰囲気中で、150℃で、５時間アニール処
理を行った後、誘電体膜上に上部電極を蒸着法により形
成した。そして、前記実施例１と同様の方法で下部電極
と上部電極間のＳｒＴｉＯ3誘電体膜の比誘電率を測定
したところ、１００であった。
【００３２】実施例２ 前記実施例１と同様の方法で誘電体膜を成膜した後、誘
電体膜に注入する酸素イオン量を１×１０10atom／cm2
から１×１０18atom／cm2まで種々変化させて、酸素イ
オン注入量の異なる誘電体膜を得た。
電体膜に注入する酸素イオン量を１×１０10atom／cm2
から１×１０18atom／cm2まで種々変化させて、酸素イ
オン注入量の異なる誘電体膜を得た。
【００３３】次に、酸素イオン注入量が種々異なる誘電
体膜に前記実施例１と同様の方法でアニール処理を行っ
た後、誘電体膜上に上部電極を形成した。
体膜に前記実施例１と同様の方法でアニール処理を行っ
た後、誘電体膜上に上部電極を形成した。
【００３４】そして、前記実施例１と同様の方法で下部
電極と上部電極間の酸素イオン注入量の異なる各ＳｒＴ
ｉＯ3誘電体膜の比誘電率を夫々測定し、酸素イオン注
入量と得られた比誘電率との関係を図１に示す。
電極と上部電極間の酸素イオン注入量の異なる各ＳｒＴ
ｉＯ3誘電体膜の比誘電率を夫々測定し、酸素イオン注
入量と得られた比誘電率との関係を図１に示す。
【００３５】図１から明らかなように、酸素イオン注入
量が１×１０11atom／cm2以下では比誘電率は１００程
度と低い値であったが、酸素イオン注入量が１×１０12
atom／cm2以上、３×１０16atom／cm2以下の範囲では比
誘電率は１７０〜２６０の値が得られた。また、イオン
注入量が１×１０17atom／cm2以上で酸素イオンを注入
した場合、上下電極の間に電界を印加した際、誘電体膜
に電流が流れてしまい誘電率を測定することが出来なか
った。
量が１×１０11atom／cm2以下では比誘電率は１００程
度と低い値であったが、酸素イオン注入量が１×１０12
atom／cm2以上、３×１０16atom／cm2以下の範囲では比
誘電率は１７０〜２６０の値が得られた。また、イオン
注入量が１×１０17atom／cm2以上で酸素イオンを注入
した場合、上下電極の間に電界を印加した際、誘電体膜
に電流が流れてしまい誘電率を測定することが出来なか
った。
【００３６】実施例１では誘電体膜中に酸素イオンが注
入されているので、そのため下部電極上に成膜された誘
電体膜の初期層付近に生じている小さな誘電体膜の結晶
粒の粒界を不明瞭な形に潰してしまう。その後アニール
処理を行うことにより結晶粒と結晶粒とが吸収合体しや
すくなっているため結晶粒が大きく成長し、高い比誘電
率が得られる。
入されているので、そのため下部電極上に成膜された誘
電体膜の初期層付近に生じている小さな誘電体膜の結晶
粒の粒界を不明瞭な形に潰してしまう。その後アニール
処理を行うことにより結晶粒と結晶粒とが吸収合体しや
すくなっているため結晶粒が大きく成長し、高い比誘電
率が得られる。
【００３７】比較例１では誘電体膜中に酸素イオンが注
入されていないので、下部電極近傍の誘電体膜の小さな
結晶粒は、その後アニール処理を行っても結晶粒はほと
んど大きくならず、比誘電率は低いままである。
入されていないので、下部電極近傍の誘電体膜の小さな
結晶粒は、その後アニール処理を行っても結晶粒はほと
んど大きくならず、比誘電率は低いままである。
【００３８】比較例２では誘電体膜中に酸素イオンが注
入されているので、下部電極上に成膜された誘電体膜の
初期層付近には小さな誘電体膜の結晶粒の粒界は不明瞭
な形に潰れているが、その後のアニール処理温度が低い
ため、結晶粒と結晶粒の合体成長が進行せず、比誘電率
は低いままである。
入されているので、下部電極上に成膜された誘電体膜の
初期層付近には小さな誘電体膜の結晶粒の粒界は不明瞭
な形に潰れているが、その後のアニール処理温度が低い
ため、結晶粒と結晶粒の合体成長が進行せず、比誘電率
は低いままである。
【００３９】実施例２では誘電体膜中に注入する酸素イ
オン量が１×１０11atom／cm2以下の場合は注入量が少
ないため、結晶粒の粒界を潰す効果が不十分で、その後
アニール処理を行っても粒界が残っているため結晶が大
きく成長していかない。また、注入する酸素イオン量が
１×１０17atom／cm2以上の場合は誘電体膜中に過剰の
酸素が多量に入っているため、アニール処理を行った
際、誘電体膜中から酸素がガス状になって抜けてしまう
ので、誘電体膜が疎で粗い膜質になって、本来の絶縁性
が失われてしまい、上下電極が短絡してしまう。
オン量が１×１０11atom／cm2以下の場合は注入量が少
ないため、結晶粒の粒界を潰す効果が不十分で、その後
アニール処理を行っても粒界が残っているため結晶が大
きく成長していかない。また、注入する酸素イオン量が
１×１０17atom／cm2以上の場合は誘電体膜中に過剰の
酸素が多量に入っているため、アニール処理を行った
際、誘電体膜中から酸素がガス状になって抜けてしまう
ので、誘電体膜が疎で粗い膜質になって、本来の絶縁性
が失われてしまい、上下電極が短絡してしまう。
【００４０】従って、実施例１並びに実施例２から明ら
かなように、成膜された誘電体膜に酸素イオンをイオン
量１×１０12atom／cm2から３×１０16atom／cm2の範囲
で注入した後、温度450℃（温度200℃以上）でアニール
処理を施すことにより高い比誘電率が得られることが確
認された。これに対し、酸素イオン注入を行わなかった
比較例１、並びに酸素イオン注入は行ったがアニール処
理時の温度が150℃と低かった比較例２では比誘電率は
１００以下と低かった。
かなように、成膜された誘電体膜に酸素イオンをイオン
量１×１０12atom／cm2から３×１０16atom／cm2の範囲
で注入した後、温度450℃（温度200℃以上）でアニール
処理を施すことにより高い比誘電率が得られることが確
認された。これに対し、酸素イオン注入を行わなかった
比較例１、並びに酸素イオン注入は行ったがアニール処
理時の温度が150℃と低かった比較例２では比誘電率は
１００以下と低かった。
【００４１】実施例３〜１０ 誘電体膜材料としてＢａＴｉＯ3（チタン酸バリウ
ム）、（Ｂａ0.5Ｓｒ0.5）ＴｉＯ3（チタン酸ストロン
チウムバリウム）、ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウ
ム）、ＬｉＴａＯ3（タンタル酸リチウム）、ＰｂＴｉ
Ｏ3（チタン酸鉛）、（Ｐｂ0.8Ｌａ0.2）ＴｉＯ3（チタ
ン酸鉛ランタン）、Ｐｂ（Ｚｒ0.5Ｔｉ0.5）Ｏ3（ジル
コン酸チタン酸鉛）、（Ｐｂ0.8Ｌａ0.2）（Ｚｒ0.5Ｔ
ｉ0.5）Ｏ3（ジルコン酸チタン酸鉛ランタン）を用い、
また、基板上への誘電体膜の成膜時の温度、注入酸素イ
オン量、アニール処理時の温度を表１に示す条件とした
以外は前記実施例１と同様の方法で膜材料の異なる誘電
体膜を得た。
ム）、（Ｂａ0.5Ｓｒ0.5）ＴｉＯ3（チタン酸ストロン
チウムバリウム）、ＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウ
ム）、ＬｉＴａＯ3（タンタル酸リチウム）、ＰｂＴｉ
Ｏ3（チタン酸鉛）、（Ｐｂ0.8Ｌａ0.2）ＴｉＯ3（チタ
ン酸鉛ランタン）、Ｐｂ（Ｚｒ0.5Ｔｉ0.5）Ｏ3（ジル
コン酸チタン酸鉛）、（Ｐｂ0.8Ｌａ0.2）（Ｚｒ0.5Ｔ
ｉ0.5）Ｏ3（ジルコン酸チタン酸鉛ランタン）を用い、
また、基板上への誘電体膜の成膜時の温度、注入酸素イ
オン量、アニール処理時の温度を表１に示す条件とした
以外は前記実施例１と同様の方法で膜材料の異なる誘電
体膜を得た。
【００４２】そして、前記実施例１と同様の方法で下部
電極と上部電極間の膜材料の異なる誘電体膜の比誘電率
を夫々測定し、その結果を表１に示す。
電極と上部電極間の膜材料の異なる誘電体膜の比誘電率
を夫々測定し、その結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】比較例３〜１０ 前記実施例３〜１０と同様の方法で基板上に膜厚60nmの
膜材料の異なる誘電体膜を成膜した後、各誘電体膜への
酸素イオン注入は行わなかった。
膜材料の異なる誘電体膜を成膜した後、各誘電体膜への
酸素イオン注入は行わなかった。
【００４５】次に、前記実施例３〜１０と同様の方法で
膜材料の異なる誘電体膜にＯ2（酸素）ガス雰囲気中
で、夫々アニール処理を行った後、各誘電体膜上に上部
電極を蒸着法により形成した。
膜材料の異なる誘電体膜にＯ2（酸素）ガス雰囲気中
で、夫々アニール処理を行った後、各誘電体膜上に上部
電極を蒸着法により形成した。
【００４６】そして、前記実施例１と同様の方法で下部
電極と上部電極間の膜材料の異なる誘電体膜の比誘電率
を夫々測定し、その結果を表２に示す。
電極と上部電極間の膜材料の異なる誘電体膜の比誘電率
を夫々測定し、その結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】表１並びに表２より明らかなように、実施
例３〜１０の比誘電率は誘電体膜が同一材料の場合の比
較例３〜１０の比誘電率に比して夫々大きくなっている
ことが確認された。
例３〜１０の比誘電率は誘電体膜が同一材料の場合の比
較例３〜１０の比誘電率に比して夫々大きくなっている
ことが確認された。
【００４９】実施例１１ 誘電体膜へのアニール処理時の温度を200℃、300℃、35
0℃、400℃、500℃、550℃、600℃とした以外は前記実
施例と同様の方法で基板上に膜厚60nmのＳｒＴｉＯ3誘
電体膜を成膜した。
0℃、400℃、500℃、550℃、600℃とした以外は前記実
施例と同様の方法で基板上に膜厚60nmのＳｒＴｉＯ3誘
電体膜を成膜した。
【００５０】そして、前記実施例１と同様の方法で下部
電極と上部電極間のＳｒＴｉＯ3誘電体膜の比誘電率を
測定したところ、アニール処理時の温度200℃の場合の
比誘電率は１８０であり、温度300℃の場合の比誘電率
は２１０であり、温度350℃の場合の比誘電率は２４０
であり、温度400℃の場合の比誘電率は２５０であり、
温度500℃の場合の比誘電率は２５０であり、温度550℃
の場合の比誘電率は２７０であり、温度600℃の場合の
比誘電率は２６０であった。
電極と上部電極間のＳｒＴｉＯ3誘電体膜の比誘電率を
測定したところ、アニール処理時の温度200℃の場合の
比誘電率は１８０であり、温度300℃の場合の比誘電率
は２１０であり、温度350℃の場合の比誘電率は２４０
であり、温度400℃の場合の比誘電率は２５０であり、
温度500℃の場合の比誘電率は２５０であり、温度550℃
の場合の比誘電率は２７０であり、温度600℃の場合の
比誘電率は２６０であった。
【００５１】実施例１１から明らかなように酸素イオン
注入した後、アニール処理を行う際の温度を200℃以上
とすることにより大きな比誘電率が得られることが確認
された。
注入した後、アニール処理を行う際の温度を200℃以上
とすることにより大きな比誘電率が得られることが確認
された。
【００５２】実施例１２ 本実施例では誘電体膜を成膜する方法としてＣＶＤ（Ch
emical Vapor Deposition）法を用いて成膜するもので
ある。
emical Vapor Deposition）法を用いて成膜するもので
ある。
【００５３】ＳｒＴｉＯ3（チタン酸ストロンチウム）
誘電体膜の成膜をＳｒ（ＤＰＭ）2とＴｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3
Ｈ7）4を原料として基板温度４００℃、反応圧力２００
Ｐａで行い、基板の下部電極上に膜厚60nmのＳｒＴｉＯ
3誘電体膜を成膜した。
誘電体膜の成膜をＳｒ（ＤＰＭ）2とＴｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3
Ｈ7）4を原料として基板温度４００℃、反応圧力２００
Ｐａで行い、基板の下部電極上に膜厚60nmのＳｒＴｉＯ
3誘電体膜を成膜した。
【００５４】そして前記実施例１と同様の方法でイオン
注入、アニール処理を行った後、下部電極と上部電極間
のＳｒＴｉＯ3誘電体膜の比誘電率を測定したところ、
２８０であった。
注入、アニール処理を行った後、下部電極と上部電極間
のＳｒＴｉＯ3誘電体膜の比誘電率を測定したところ、
２８０であった。
【００５５】前記実施例では誘電体膜を成膜する方法と
してスパッタリング法或いはＣＶＤ法を用いたが、同一
材料の誘電体膜を形成する方法として膜材料をゾル−ゲ
ル法等の塗布法を用いて成膜するようにしてもよい。
してスパッタリング法或いはＣＶＤ法を用いたが、同一
材料の誘電体膜を形成する方法として膜材料をゾル−ゲ
ル法等の塗布法を用いて成膜するようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】本発明によるときは、基板上に誘電体膜
を成膜した後、膜中に酸素イオンを注入するようにした
ので、基板上に成膜された誘電体膜の初期層に成長した
小さな結晶粒の粒界が潰され、その後、誘電体膜に温度
２００℃以上のアニール処理を施すようにしたので、も
との結晶粒が吸収合体しながら成長するため、誘電体膜
の初期層から大きな結晶粒が得られるので、高い比誘電
率の誘電体膜を成膜することが出来る等の効果がある。
を成膜した後、膜中に酸素イオンを注入するようにした
ので、基板上に成膜された誘電体膜の初期層に成長した
小さな結晶粒の粒界が潰され、その後、誘電体膜に温度
２００℃以上のアニール処理を施すようにしたので、も
との結晶粒が吸収合体しながら成長するため、誘電体膜
の初期層から大きな結晶粒が得られるので、高い比誘電
率の誘電体膜を成膜することが出来る等の効果がある。
【図１】 本発明の１実施例の誘電体膜に注入する酸素
イオン注入量と成膜された誘電体膜の比誘電率との関係
を表す特性線図。
イオン注入量と成膜された誘電体膜の比誘電率との関係
を表す特性線図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3205 (72)発明者 石川 道夫 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内 (72)発明者 鈴木 郁生 千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技 術株式会社千葉超材料研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に酸化物系の誘電体膜を形成する
成膜方法において、誘電体膜をスパッタリング法または
ＣＶＤ法にて成膜後、酸素イオンを誘電体膜に注入し、
かつ該誘電体膜を温度２００℃以上でアニールすること
を特徴とする誘電体膜の成膜方法。 - 【請求項２】 誘電体膜中に注入する酸素イオン量は１
×１０12atom／cm2から３×１０16atom／cm2であること
を特徴とする前記請求項第１項に記載の誘電体膜の成膜
方法。 - 【請求項３】 前記誘電体膜はＳｒＴｉＯ3、ＢａＴｉ
Ｏ3、（ＢａＳｒ）ＴｉＯ3、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａ
Ｏ3、ＰｂＴｉＯ3、（ＰｂＬａ）ＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｚｒ
Ｔｉ）Ｏ3、（ＰｂＬａ）（ＺｒＴｉ）Ｏ3から成る誘電
体膜であることを特徴とする前記請求項第１項または第
２項に記載の誘電体膜の成膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15230694A JP3597217B2 (ja) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | 誘電体膜の成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15230694A JP3597217B2 (ja) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | 誘電体膜の成膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0817764A true JPH0817764A (ja) | 1996-01-19 |
| JP3597217B2 JP3597217B2 (ja) | 2004-12-02 |
Family
ID=15537650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15230694A Expired - Lifetime JP3597217B2 (ja) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | 誘電体膜の成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3597217B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000052743A1 (en) * | 1999-03-01 | 2000-09-08 | Micron Technology, Inc. | Method for improving the resistance degradation of thin film capacitors |
| US9399958B2 (en) | 2010-05-11 | 2016-07-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Specifying method of EGR rate in internal combustion engine and control apparatus of internal combustion engine |
-
1994
- 1994-07-04 JP JP15230694A patent/JP3597217B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000052743A1 (en) * | 1999-03-01 | 2000-09-08 | Micron Technology, Inc. | Method for improving the resistance degradation of thin film capacitors |
| US9399958B2 (en) | 2010-05-11 | 2016-07-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Specifying method of EGR rate in internal combustion engine and control apparatus of internal combustion engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3597217B2 (ja) | 2004-12-02 |
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