CN101563478A - 形成多层膜的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种多层薄膜形成方法和多层薄膜形成装置，其提高了由铅基钙钛矿复合氧化物形成的薄膜的介电特性和压电特性。所述多层薄膜形成方法包括：通过溅射下部电极层靶材(TG2)，在基片(S)上形成包含贵重金属的下部电极层(32b)；以及通过溅射包括铅的氧化物层靶材(TG3)，在所述下部电极层(32b)上叠置铅基复合氧化物层(33)。所述下部电极层(32b)的厚度限制为10到30nm，并且所述铅基复合氧化物层(33)的厚度限制为0.2到5.0μm。

Description

形成多层膜的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种形成多层膜的方法及装置。
背景技术
铅基钙钛矿复合氧化物(下文简称为铅基复合氧化物)具有极优的压电特性和介电特性，因此用于诸如传感器和致动器等各种类型的电子器件中。在现有技术中，各种类型的包括铅基复合氧化物的元件通过对铅基复合氧化物的烧结体进行机械加工而形成。
近年，在电子设备制造领域，由于电子器件的小型化和MEMS(微电子机械系统)技术的进步，需要更薄的铅基复合氧化物膜。用来获得更薄的铅基复合氧化物膜的公知工艺包括溅射、溶胶-凝胶、CVD和激光磨削。然而，通过这些工艺获得的铅基复合氧化物的薄膜与通过机械加工得到的铅基复合氧化物相比，都很难得到足够的介电特性和压电特性。
在铅基复合氧化物薄膜的制造领域，已提出方案来改进现有技术中的压电特性和介电特性。专利文献1公开了锆钛酸铅(PZT)薄膜的形成，该薄膜的厚度大于预先想要的薄膜厚度。通过进行反向溅射蚀刻将铅(Pb)多余层从PZT薄膜的表面去除。这样将PZT薄膜处理成想要的膜厚。在这种情况下，根据Pb多余层的去除量可以改进PZT薄膜的压电特性和介电特性。专利文献2公开了一种通过将钒(V)、铌(Nb)、碳(C)、氮(N)或氮化硼(BN)中的至少一种添加到PZT薄膜的组成元素中来改进压电特性和介电特性。
通常铅基复合氧化物只有在钙钛矿相时才显示想要的压电特性和介电特性。在准稳定烧绿石相时，介电常数变得低于钙钛矿相并且几乎不显示压电特性。
如果铅基复合氧化物沉积在电极层上，在铅基复合氧化物层和电极层之间的界面形成烧绿石相。一旦形成烧绿石相，即使当进行高温退火处理时，处于烧绿式石相的铅基复合氧化物也很难转变成钙钛矿相。因此，当降低铅基复合氧化物层的厚度(例如降到5.0μm或以下)时，由于烧绿石相的影响，铅基复合氧化物薄膜使介电特性和压电特性恶化。
图7示出了与PZT层的厚度对应的相对介电常数和介电损失。图8示出了与PZT层的厚度对应的压电常数。如图7和8所示，因为随着膜厚度变薄、烧绿石相的影响变大，PZT层使相对介电常数降低，并且增加了介电损失。并且，随着膜厚度变薄，PZT层使压电常数降低。
从而，较薄的铅基复合氧化物膜使介电特性和压电特性恶化。这样对电子器件的电性带来不利影响。
【专利文献1】公开号为7-109562的日本专利申请公开
【专利文献2】公开号为2003-212545的日本专利申请公开
发明内容
本发明提供一种形成多层薄膜的方法和形成多层薄膜的装置，其提高了由铅基钙钛矿复合氧化物组成的薄膜的介电特性和压电特性。
本发明的第一方面是一种用于形成多层膜的多层膜形成方法，所述多层膜包括电极层和铅基钙钛矿复合氧化物层。所述方法包括通过溅射包含贵重金属的第一靶材在基片上形成所述电极层，以及通过溅射包含铅的第二靶材在所述电极层上叠置所述铅基钙钛矿复合氧化物层。所述形成电极层包括形成厚度为10到30nm的所述电极层。
本发明的第二方面是一种多层膜形成装置，其具有第一成膜单元，所述第一成膜单元包括包含贵重金属的第一靶材，并溅射所述第一靶材以在基片上形成电极层。第二成膜单元，其包括包含铅的第二靶材，并溅射所述第二靶材以在所述电极层上形成铅基钙钛矿复合氧化物层。搬送单元连接至所述第一成膜单元和第二成膜单元，并将所述基片搬送到所述第一成膜单元和第二成膜单元。控制单元驱动所述搬送单元、第一成膜单元和第二成膜单元。所述控制单元驱动所述第一成膜单元以在所述基片上形成厚度为10nm到30nm的所述电极层。
附图说明
图1是示意性地示出成膜装置的平面图；
图2是示出图2的成膜装置的电气配置的电路方框图；
图3(a)是示出制造多层膜的下部电极层的工序图；
图3(b)是示出制造多层膜的铅基复合氧化物层的工序图；
图3(c)是示出制造多层膜的上部电极层的工序图；
图4示出了多层膜的X-射线衍射光谱；
图5是示出多层膜的相对介电常数和介电损失的图；
图6是示出多层膜的压电常数的图；
图7是示出现有技术例中多层膜的相对介电常数和介电损失的图；及
图8是示出现有技术惯用例的压电常数的图。
具体实施方式
现在说明根据本发明的形成多层膜的装置的一个实施方式。图1是示意性示出用作多层膜形成装置的成膜装置10的平面图。
如图1所示，成膜装置10包括加载互锁真空室(下文简称为LL室)和连接至LL室11并形成搬送单元的搬送室12。成膜装置10还包括全都连接至搬送室12的用作第一成膜单元的下部电极层室13、用作第二成膜单元的氧化物层室14以及上部电极层室15。
LL室11包括可降压的内部空间(下文简称为收容室11a)，用来收容多个基片S使得基片能够被搬送进出收容室11a。硅基片、陶瓷基片等可用作基片S。当开始对基片S进行成膜处理时，LL室11使收容室11a降压，使得所述多个基片S可被搬出搬送室12。在结束对基片S的成膜处理之后，LL室11将收容室11a对大气开放，使得被收容的基片S可被搬出成膜装置10。
搬送室12包括可与收容室11a连通的内部空间(下文简称为搬送腔12a)。在搬送腔12a内安装有搬送自动机械12b，用来搬送基片S。当对基片S的成膜处理开始时，搬送自动机械12b将还没经过成膜处理的基片S从LL室11装载到搬送室12。然后，搬送自动机械12b以如图1所示的逆时针方向按顺序，即，以下部电极层室13、氧化物层室14以及上部电极层室15的顺序搬送被装载的基片S。在对基片S的成膜处理结束之后，搬送自动机械12b将已经过成膜处理的基片S从处理室12装载到LL室11。
下部电极层室13包括可与搬送腔12a连通的内部空间(下文简称为成膜腔13a)。成膜腔13a包括粘接层靶材TG1。在下部电极层室13内进行溅射以将粘接层靶材TG1溅射并在保持在预定温度(例如500℃或以上)的基片S上形成粘接层。钛(Ti)、钽(Ta)、镍(Ni)、钴(Co)、锆(Zr)或这些物质的氧化物(TiO2、Ta2O5等)可用来形成粘接层。下部电极层室13还包括装在成膜腔13a内用作第一靶材的下部电极层靶材TG2。在下部电极层室13内进行溅射以将下部电极层靶材TG2溅射并在保持在预定温度(例如500℃或以上)的基片S的粘接层上形成下部电极层。下部电极层靶材TG2中，下部电极层的主要成分的含量，即，诸如铂(Pt)、金(Au)和银(Ag)等贵重金属的含量为90％或以上，较佳为95％或以上。下部电极层靶材TG2的剩余部分包含除了主要成分的金属元素之外的其他金属，诸如铜和硅等。在下部电极层室13内可以进行各种类型的溅射，诸如DC或AC溅射处理以及DC或AC磁控处理等。
氧化物层室14包括可与搬送腔12a连通的内部空间(下文称为成膜腔14a)。成膜腔14a包括用作第二靶材的氧化物层靶材TG3。在氧化物层室14内进行溅射以将氧化物层靶材TG3溅射并在保持在预定温度(例如500℃或以上)的基片S上形成铅基复合氧化物(铅基钙钛矿复合氧化物)层。诸如铅基复合氧化物的主要成分，即锆钛酸铅(Pb(Zr，Ti)O3：PZT)、锶钛酸铅(Pb(Sr，Ti)O3：PST)、锆钛酸镧铅((Pb，La)(Zr，Ti)O3：PLZT)等铅基钙钛矿复合氧化物的烧结体可用于氧化物层靶材TG3。或者，形成锆钛酸铅(Pb(Zr，Ti)O3：PZT)的铅-锆-钛的合金靶材等可用于氧化物层靶材TG3。即，氧化物层室14是用来通过进行溅射形成铅基钙钛矿复合氧化物的腔室。在氧化物层室14内可以进行各种类型的溅射，诸如DC或AC溅射处理以及DC或AC磁控处理等。
上部电极层室15包括可与搬送腔12a连通的内部空间(下文简称为成膜腔15a)。成膜腔15a包括上部电极层靶材TG4。在上部电极层室15内进行溅射以将上部电极层靶材溅射并在保持在预定温度(例如500℃或以上)的基片S上形成上部电极层。上部电极层靶材TG4中，上部电极层的主要成分的含量，即，诸如铂(Pt)、金(Au)和银(Ag)等贵重金属的含量为90％或以上，较佳为95％或以上。上部电极层靶材TG4的剩余部分包含除了主要成分的金属元素之外的其他金属，诸如铜和硅等。
现在说明成膜装置10的电气结构。图2是示出成膜装置10的电气结构的电路方框图。
如图2所示，控制单元21对成膜装置10执行各种处理(例如，基片S的搬送处理、基片S的成膜处理等)。控制单元21包括执行各种计算的CPU、存储各种类型数据的RAM、存储各种控制程序的ROM、硬盘等。控制单元21将成膜处理程序从硬盘读出以按照成膜处理程序执行成膜处理。
控制单元21连接至输入/输出单元22。输入/输出单元22包括诸如启动开关和停止开关等各种类型的操作开关，以及诸如液晶显示器等各种类型的显示装置。输入/输出单元22为控制单元21提供各个处理操作所用的数据并将与成膜装置10的处理状态相关的数据输出。输入/输出单元22为控制单元21提供与成膜参数相关的数据(例如，溅射的气体流量、成膜压力、成膜温度以及成膜时间等)作为成膜条件数据Id。换句话说，输入/输出单元22将形成粘接层、下部电极层、铅基复合氧化物以及上部电极层的各种成膜参数作为成膜条件数据Id提供给控制单元21。控制单元21在与输入/输出单元22提供的成膜条件数据Id对应的成膜条件下执行各层的成膜处理。
控制单元21连接至控制和驱动LL室11的LL室驱动电路23。LL室驱动电路23检测LL室11的状态并将检测结果提供给控制单元21。例如，LL室驱动电路23检测到收容室11a的压力值并将与该压力值相关的检测信号提供给控制单元21。根据LL室驱动电路23提供的检测信号，控制单元21将对应的驱动控制信号提供给LL室驱动电路23。响应于控制单元21的驱动控制信号，LL室驱动电路23将收容室11a降压或将其对大气开放，使得基片S可以被载入收容室11a或从收容室11a卸出。
控制单元21连接至控制和驱动搬送室12的搬送室驱动电路24。搬送室驱动电路24检测搬送室12的状态并将检测结果提供给控制单元21。例如，搬送室驱动电路24检测到搬送自动机械12b的臂部位置并将与该臂部位置相关的检测信号提供给控制单元21。根据搬送室驱动电路24提供的检测信号，控制单元21将对应的驱动控制信号提供给搬送室驱动电路24。响应于控制单元21的驱动控制信号，搬送室驱动电路24按照成膜处理程序以LL室11、搬送室12、下部电极层室13、氧化物层室14以及上部电极层室15的顺序搬送基片S。
控制单元21连接至控制和驱动下部电极层室13的下部电极层室驱动电路25。下部电极层室驱动电路25检测下部电极层室13的状态并将检测结果提供给控制单元21。例如，下部电极层室驱动电路25检测诸如成膜腔13a的实际压力、溅射气体的实际流量、基片S的实际温度、处理时间以及施加给靶材的实际功率值等参数。然后下部电极层室驱动电路25将与这些参数相关的检测信号提供给控制单元21。根据下部电极层室驱动电路25提供的检测信号，控制单元21将与成膜条件数据Id对应的驱动控制信号提供给下部电极层室驱动电路25。响应于控制单元21的驱动控制信号，下部电极层室驱动电路25在与成膜条件数据Id对应的成膜条件下执行粘接层和下部电极层的成膜处理。
控制单元21连接至控制和驱动氧化物层室14的氧化物层室驱动电路26。氧化物层室驱动电路26检测氧化物层室14的状态并将检测结果提供给控制单元21。例如，氧化物层室驱动电路26检测诸如成膜腔14a的实际压力、溅射气体的实际流量、基片S的实际温度、处理时间以及施加给靶材的实际功率值等参数。然后氧化物层室驱动电路26将与这些参数相关的检测信号提供给控制单元21。根据氧化物层室驱动电路26提供的检测信号，控制单元21将与成膜条件数据Id对应的驱动控制信号提供给氧化物层室驱动电路26。响应于控制单元21的驱动控制信号，氧化物层室驱动电路26在与成膜条件数据Id对应的成膜条件下执行铅基复合氧化物层成膜处理。
控制单元21连接至控制和驱动上部电极层室15的上部电极层室驱动电路27。上部电极层室驱动电路27检测上部电极层室15的状态并将检测结果提供给控制单元21。例如，上部电极层室驱动电路27检测诸如成膜腔15a的实际压力、溅射气体的实际流量、基片S的实际温度、处理时间以及施加给靶材的实际功率值等参数。然后上部电极层室驱动电路27将与这些参数相关的检测信号提供给控制单元21。根据上部电极层室驱动电路27提供的检测信号，控制单元21将与成膜条件数据Id对应的驱动控制信号提供给上部电极层室驱动电路27。响应于控制单元21的驱动控制信号，上部电极层室驱动电路27在与成膜条件数据Id对应的成膜条件下执行上部电极层成膜处理。
现在说明利用成膜装置10形成多层膜的方法。图3(a)-3(c)示出了形成多层膜的工序图。
首先，将基片S设置在LL室11内。在这种情况下，如图3(a)所示，各基片S具有其上形成有底层31(例如，硅氧化物膜)的表面。当从输入/输出单元22接收到成膜条件数据Id，控制单元21利用LL室驱动电路23和搬送室驱动电路24驱动LL室11和搬送室12，以将基片S从收容室11a搬移到下部电极层室13。
当基片S被搬入下部电极层室13的成膜腔13a时，如图3(a)所示，控制单元21将粘接层32a和下部电极层32b叠置在底层31的上侧。换句话说，控制单元21通过下部电极层室驱动电路25驱动下部电极层室13，以在与成膜条件数据Id对应的成膜条件下叠置粘接层32a和下部电极层32b。
下部电极层32b具有称为下部电极层厚度T1的厚度。下部电极层室13根据成膜条件数据Id形成下部电极层32b，使得下部电极层厚度T1为10-30nm。例如，控制单元21通过下部电极层室驱动电路25检测形成下部电极层32b的处理时间。然后，控制单元21在处理时间达到预定成膜时间的时刻结束成膜处理，使得下部电极层厚度T1被调整到10-30nm。
通过形成为30nm或以下厚度的下部电极层32b，当铅基复合氧化物层33在后续工序中形成在下部电极层32b上时，降低了铅基复合氧化物层33的铅扩散。这样避免了铅从铅基复合氧化物损失的情况。
并且，通过形成为10nm或以上厚度的下部电极层32b，当在后续工序中对铅基复合氧化物层33进行蚀刻时，确保了铅基复合氧化物层33和下部电极层32b之间的蚀刻选择比。例如，如果铅基复合氧化物层33的厚度差(厚度变化)为45nm并且下部电极层厚度T1为10nm，铅基复合氧化物层33和下部电极层32b之间的蚀刻选择比可为在大于4.5的范围内。因此，可以为铅基复合氧化物层33获得足够的加工性能。如果铅基复合氧化物层33的膜厚差(膜厚度变化)为45nm并且下部电极层厚度T1为30nm，则铅基复合氧化物层33和下部电极层32b之间的蚀刻选择比会降到1.5。
在形成下部电极层32b之后，如图3(b)所示，控制单元21将铅基复合氧化物层33叠置在下部电极层32b的上侧。换句话说，控制单元21通过搬送室驱动电路24驱动搬送室12，并将基片S从下部电极层室13搬送至氧化物层室14。然后控制单元21通过氧化物层室驱动电路26驱动氧化物层室14，并在与成膜条件数据Id对应的成膜条件下叠置铅基复合氧化物层33。
铅基复合氧化物层33的厚度称为氧化物层厚度T2。氧化物层室14根据成膜条件数据Id形成铅基复合氧化物层33，使得氧化物层厚度T2为0.2-5.0μm。例如，控制单元21通过氧化物层室驱动电路26检测形成铅基复合氧化物层33的处理时间，并且在处理时间达到预定成膜时间的时刻结束成膜处理，使得氧化物层厚度T2被调整到0.2-5.0μm。
因此，铅基复合氧化物层33的厚度被限制为比下部电极层32b的厚度足够大的值。这样进一步确保了铅基复合氧化物层的介电特性和压电特性的改进。
在形成铅基复合氧化物层33之后，如图3(c)所示，控制单元21将上部电极层34叠置在铅基复合氧化物层33的上侧。换句话说，控制单元21通过搬送室驱动电路24驱动搬送室12，并将基片S从氧化物层室14搬送至上部电极层室15。然后控制单元21通过上部电极层室驱动电路27驱动上部电极层室15，以在与成膜条件数据Id对应的成膜条件下叠置上部电极层34。这就形成了包括粘接层32a、下部电极层32b、铅基复合氧化物层33和上部电极层34的多层膜35。
在形成上部电极层34之后，控制单元21将基片S搬出成膜装置10。换句话说，控制单元21通过搬送室驱动电路24驱动搬送室12，以将基片S从上部电极层室15搬送至LL室11。之后，以同样的方式，控制单元21通过驱动电路23-27驱动室11-15，以在各个基片S上叠置粘接层32a、下部电极层32b、铅基复合氧化物层33以及上部电极层34。然后，将基片S保持在LL室11内。在每个基片S都经过成膜处理后，控制室21通过LL室驱动电路23将LL室11对大气开放，并将所有基片S搬出成膜装置10。
现在利用实施例和对照例说明本发明。
图4示出了利用成膜装置10得到的多层膜35的X射线衍射光谱。图5示出了与下部电极层32b的膜厚度对应的相对介电常数和介电损失。图6示出了下部电极层32b的膜厚度对应的压电常数。
【实施例】
利用直径为150mm的硅基片作为基片S，膜厚为1μm的硅氧化物膜形成为底层31。
作为粘接层32a和下部电极层32b的成膜条件，分别使用主要成分为Ti和Pt的靶材。并且，使用氩(Ar)气作为溅射气体。在将基片S的温度保持在500℃的同时，主要成分为Ti、膜厚为20nm的粘接层32a以及主要成分为Pt、膜厚为30nm的下部电极层32b依次叠置在下层31上。
作为铅基复合氧化物层33的成膜条件，使用主要成分为锆钛酸铅(Pb(Zr0.52Ti0.48)O3)的靶材。并且，分别使用氩气和氧气作为溅射气体和反应气体。在将基片S的温度保持在550℃的同时，形成主要成分为锆钛酸铅(Pb(Zr，Ti)O3：PZT)、膜厚为1.0μm的铅基复合氧化物层33。
作为上部电极层34的成膜条件，使用主要成分为Pt的靶材。主要成分为Pt、膜厚为100nm的上部电极层34叠置在铅基复合氧化物层33上。通过进行上述的处理，得到实施例的多层膜35。
对于上述实施例的多层膜35，利用X射线衍射设备测量了X射线衍射光谱。并且利用介电常数测量设备测量了相对介电常数和介电损失。并且，对于上述实施例的多层膜35，还利用压电常数测量设备来测量压电常数。压电常数测量设备通过在形成为例如悬臂状的多层膜35的下部电极层32b和上部电极层34之间施加预定的交流电、并利用多普勒振动计测量多层膜35末端的偏移，来测量压电常数。
【对照例】
作为下部电极层32b的成膜条件，使用主要成分为Pt的靶材。并且，使用氩气作为溅射气体。采用三个基片S，在每个基片S上形成主要成分为Pt的下部电极层32b。三个下部电极层32b分别形成为具有100nm、70nm以及50nm的膜厚度。除了下部电极层32b的成膜条件之外，对照例1-3中，利用与实施例相同的成膜条件来形成多层膜35。对照例1的多层膜35的下部电极层32b具有100nm的膜厚度，对照例2的多层膜35的下部电极层32b具有70nm的膜厚度，对照例3的多层膜35的下部电极层32b具有50nm的膜厚度。与上述实施例相同的方式，对各个对照例1-3测量X-射线衍射光谱、相对介电常数、介电损失以及压电常数。
图4是示出实施例和对照例1-3的X-射线衍射强度的图。水平轴和垂直轴分别表示X-射线的衍射角2θ和X-射线衍射强度。
在约40°的衍射角2θ对应的位置，实施例和对照例1-3中共同识别到形成下部电极层32b的Pt的(111)面。并且，在与约22°、约32°、约38°以及约44°的衍射角2θ对应的位置，实施例和对照例1-3中共同识别到与铅基复合氧化物层33(PZT)的钙钛矿相对应的(100)面、(110)面、(111)面以及(200)面。
在与约29°的衍射角2θ对应的位置，只有在对照例1-3中共同识别到与铅基复合氧化物层33(PZT)的烧绿石相对应的(111)面。具体地，在各个对照例1-3中，烧绿石相的(111)面的强度相对钙钛矿相的各个面的强度降低。降低的程度按照对照例1、对照例2以及对照例3的顺序变大，即，按照下部电极层32b膜厚的变薄顺序变大。在实施例中，对照例1-3中识别到的烧绿石相的(111)面消失了。
因此，可以认识到，通过形成膜厚度为30nm或更小的下部电极层32b，铅基复合氧化物层33的烧绿石相消失了，或相对于钙钛矿相变得非常薄。
如图5所示，随着下部电极层厚度T1变得越小，相对介电常数增加。换句话说，在对照例1-3和实施例中，下部电极层厚度T1为30nm的实施例的相对介电常数的值最高。随着下部电极层厚度T1变小，介电损失降低。换句话说，在对照例1-3和实施例中，实施例的介电损失最低。因此，可以认识到，当下部电极层厚度T1为30nm或更小时，铅基复合氧化物层33的介电特性得到提高。
如图6所示，随着下部电极层厚度T1变小，压电常数增加。换句话说，在对照例1-3和实施例中，下部电极层厚度T1为30nm的实施例的压电常数最高。因此，可以认识到当下部电极层厚度T1为30nm或更小时，铅基复合氧化物层33的压电特性得到提高。
实施方式中形成多层膜的方法具有下述优点。
(1)实施方式中形成多层膜的方法包括通过溅射下部电极层靶材，在基片S上形成来自贵重金属的下部电极层32b的工序，以及溅射包含铅的氧化物层靶材，以在下部电极层32b上叠置铅基复合氧化物层33的工序。在形成下部电极层32b的工序中，下部电极层32b的厚度被限定在10到30nm。
由于铅的损失导致铅基钙钛矿复合氧化物33转变成烧绿石相。发明人已发现通过降低电极层32b或铅基复合氧化物33基部的厚度，抑制了铅基钙钛矿复合氧化物33的铅的扩散，从而避免了烧绿石相的生长。在现有技术中，使用的铅基钙钛矿复合氧化物的下部电极层的膜厚度一般大于100nm。发明人已发现通过将下部电极层的膜厚度限制到30nm或更小，充分抑制了烧绿石相的生长并且铅基钙钛矿复合氧化物的介电特性和压电特性得到提高。
在实施方式中，通过将下部电极层32b的膜厚度限制到10nm或更大，确保了下部电极层32b和铅基复合氧化物层33之间的蚀刻选择比。这样保证了铅基复合氧化物层33的加工性。因此，在不损害铅基复合氧化物层33的加工性的情况下，抑制了铅的扩散。因此，将铅基复合氧化物层33保持在钙钛矿相。这样提高了厚度降低的铅基复合氧化物层33的介电特性和压电特性。
(2)铅基复合氧化物层33的厚度被限制在0.2-5.0μm。这样相对于厚度已降低的下部电极层32b的厚度，形成足够厚的铅基复合氧化物层33。因此，进一步保证了多层膜35的介电特性和压电特性。
(3)溅射主要成分为铂的靶材，以在加热到500℃或更高温度的基片S上形成主要成分为铂的下部电极层32b。然后，溅射主要成分为锆钛酸铅的靶材，以在下部电极层32b上形成主要成分为锆钛酸铅的铅基复合氧化物层33。
因为下部电极层32b被加热到500℃或更高温度，锆钛酸铅的定向被优化。因此，钙钛矿相的锆钛酸铅的生长更稳定。这样提高了厚度已降低的锆钛酸铅的介电特性和压电特性。
上述实施方式可以以下述形式实施。
在上述实施方式中采用了单靶材溅射法，对于粘接层32a、下部电极层32b、铅基复合氧化物层33以及上部电极层34分别使用和溅射单靶材。但是本发明不限于上述方式，也可以应用使用和溅射多个靶材的多靶材溅射法。

Claims (6)

1、一种形成多层膜的多层膜形成方法，所述多层膜包括电极层和铅基钙钛矿复合氧化物层，所述方法包括：
通过溅射包含贵重金属的第一靶材，在基片上形成所述电极层；
通过溅射包含铅的第二靶材，在所述电极层上叠置所述铅基钙钛矿复合氧化物层；
其中，所述形成电极层包括形成厚度为10nm到30nm的所述电极层。
2、如权利要求1所述的多层膜形成方法，其中所述叠置铅基钙钛矿复合氧化物层包括叠置厚度为0.2μm到5.0μm的所述铅基钙钛矿复合氧化物层。
3、如权利要求1或2所述的多层膜形成方法，其中：
所述形成电极层包括：
将所述基片加热到500℃或更高；以及
溅射主要成分为铂的靶材，以在所述被加热的基片上形成厚度为10nm到30nm的所述电极层，并且
所述叠置铅基钙钛矿复合氧化物层包括：
溅射主要成分为锆钛酸铅的靶材，以在所述电极层上形成厚度为0.2μm到5.0μm的所述铅基钙钛矿复合氧化物层。
4、一种多层膜形成装置，包括：
第一成膜单元，其包括包含贵重金属的第一靶材，并溅射所述第一靶材以在基片上形成电极层；
第二成膜单元，其包括包含铅的第二靶材，并溅射所述第二靶材以在所述电极层上形成铅基钙钛矿复合氧化物层；
连接至所述第一成膜单元和第二成膜单元的搬送单元，其将所述基片搬送到所述第一成膜单元和第二成膜单元；以及
驱动所述搬送单元、第一成膜单元和第二成膜单元的控制单元，其中所述控制单元驱动所述第一成膜单元，以在所述基片上形成厚度为10nm到30nm的所述电极层。
5、如权利要求4所述的多层膜形成装置，其中所述控制单元驱动所述第二成膜单元，以在所述电极层上叠置厚度为0.2μm到5.0μm的所述铅基钙钛矿复合氧化物层。
6、如权利要求4或5所述的多层膜形成装置，其特征在于：
所述第一靶材的主要成分为铂；
所述第二靶材的主要成分为锆钛酸铅；以及
所述控制单元驱动所述第一成膜单元，以在所述被加热到500℃或更高温度的基片上形成主要成分为铂、厚度为10nm到30nm的所述电极层，并驱动所述第二成膜单元，以在所述电极层上叠置主要成分为锆钛酸铅、厚度为0.2μm到5.0μm的所述铅基钙钛矿复合氧化物层。
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