DE10046021A1

DE10046021A1 - Einrichtung zur Bildung von Dünnfilmen und Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren auf Halbleitersubstraten unter Verwendung dieser Einrichtung

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Publication number: DE10046021A1
Application number: DE10046021A
Authority: DE
Inventors: Chang-Seok Kang; Doo-Sup Hwang; Cha-Young Yoo; Young-Wook Park; Hong-Bae Park
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2001-05-10
Anticipated expiration: 2020-09-19
Also published as: KR20010027867A; DE10046021B4; TW515027B; JP2001148377A; US6806183B2; US20030096472A1; KR100363081B1

Abstract

Verfahren und Einrichtungen zur Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung verschiedener Schichten (beispielsweise einer unteren Elektrode, einer Dielektrikumsschicht oder einer oberen Elektrode) eines mikroelektronischen Kondensators auf einem Substrat werden hier im einzelnen angegeben. Durch Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode des Kondensators kann die Leckstromeigenschaft des Kondensators verbessert werden, so daß der Leckstrom herabgesetzt wird, beispielsweise um einen Faktor von 100 oder mehr. Die Menge von Verunreinigungen an der unteren Elektrode kann ebenfalls herabgesetzt werden. Eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht des Kondensators kann die Leckstromeigenschaften des Kondensators verbessern und kann die Menge der Verunreinigungen in der Dielektrikumsschicht vermindern. Durch Ozon-Wärmebehandlung der oberen Elektrode kann die Leckstromcharakteristik des Kondensators verbessert werden und die Anzahl von Sauerstoff-Leerstellen, welche in der Dielektrikumsschicht gebildet sind, kann vermindert werden. Eine Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms auf einem Substrat hat eine Multifunktionskammer zur Ablagerung einer Dielektrikumsschicht auf dem Substrat sowie eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit, die mit der Multifunktionskammer verbunden ist. Die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit liefert ein Sauerstoffradikal oder ein Plasmagas an die ...

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und Verfahren zur Herstellung von Filmen auf Substraten und, insbesondere, eine Einrichtung mit Mehrfachkammern zur Erzeugung von Dünnfilmen auf Halbleitersubstraten sowie Verfahren zur Verwen dung solcher Einrichtungen zum Herstellen von Kondensatoren auf Halbleitersubstra ten.

Hintergrund der Erfindung

Bei der Steigerung der Gerätedichte auf Halbleitersubstraten, welche zu hochinte grierten Halbleitergeräten führt, kann es wünschenswert sein, die Kapazität in einem begrenzten Zellenbereich zu erhöhen. Verschiedene Methoden wurden vorgeschlagen, beispielsweise eine Verringerung der Dicke der dielektrischen Schicht, eine Erhöhung der effektiven Oberflächengröße der Elektroden, und/oder die Verwendung von dielek trischen Schichten mit großen Dielektrizitätskonstanten, beispielsweise die Verwendung von Schichten aus ferroelektrischen Materialien. Ist hier von dielektrischen Schichten mit großen Dielektrizitätskonstanten einschließlich ferroelektrischen Filmen die Rede, so werden diese als Hochdielektrikumsschichten bezeichnet.

Ein ferroelektrisches Material, beispielsweise PbZrTiO₃ (PZT) oder BaSrTiO₃ (BST) kann als Hochdielektrikumsschicht verwendet werden. Abweichend von einer Siliziumoxidschicht, einer Siliziumnitridschicht oder einer Tantaloxidschicht kann das ferroelektrische Material eine spontane Polarisationserscheinung aufweisen. Das ferroelektrische Material hat auch typischerweise eine Dielektrizitätskonstante zwi schen mehreren hundert und mehreren tausend. Da die äquivalente Oxiddicke der Hochdielektrikumsschicht gleich oder kleiner als 10 Å (1 mm) ist, wenngleich die Hoch dielektrikumsschicht bis zu einer Dicke von 500 Å (50 nm) gebildet ist, so ist es daher möglich, die Kapazität beträchtlich zu vergrößern, wenn für einen Kondensator die Hochdielektrikumsschicht eingesetzt wird.

Wenn ein Kondensator eines hochintegrierten Halbleiterleitergerätes erzeugt wird, so besitzt die Hochdielektrikumsschicht, beispielsweise aus BST oder PZT vorzugswei se eine hohe Dielektrizitätskonstante und eine ausgezeichnete Stufenüberdeckung. Der resultierende Kondensator hat insbesondere hervorragende Leckstromeigenschaften. Um dies zu erreichen verwendet man zur Bildung der Hochdielektrikumsschicht typischer weise ein metallorganisches chemisches Dampfablagerungsverfahren (MOCVD).

Wenn jedoch die Hochdielektrikumsschicht, beispielsweise die BST-Schicht, die durch das MOCVD-Verfahren gebildet wird, an dem Kondensator angebracht wird, wird die Hochdielektrikumsschicht typischerweise bei einer hohen Temperatur von mehr als etwa 500°C erzeugt, um die Leckstromeigenschaften des Kondensators zu ver bessern. Während die Leckstromeigenschaften des resultierenden Kondensators gut sein können, kann die Stufenüberdeckung einer Hochdielektrikumsschicht, die bei der hohen Temperatur gebildet wird, kleiner als etwa 50% sein, was im allgemeinen als schlecht angesehen wird. Wenn die Stufenüberdeckung der Hochdielektrikumsschicht schlecht ist, so läßt sich die Hochdielektrikumsschicht nicht so gut in hochintegrierten Halblei tergeräten einsetzen, bei welchen ein Abstand zwischen Speicherelektroden (den unte ren Elektroden des Kondensators) verhältnismäßig klein ist. Ferner kann dann, wenn die Hochdielektrikumsschicht bei der hohen Temperatur von mehr als etwa 500°C gebildet wird, eine Sperrmetallschicht oxidiert werden.

Zur Lösung der obigen Probleme kann die Hochdielektrikumsschicht bei einer niedrigen Temperatur von weniger als etwa 500°C abgelagert werden, bei der die Stu fenüberdeckung der Hochdielektrikumsschicht gut ist. Wenn aber die Hochdielektri kumsschicht bei der niedrigen Temperatur abgelagert wird, kann eine Nach- Wärmebehandlung oder -Vergütung erforderlich sein, da die Hochdielektrikumsschicht als eine amorphe Schicht mit einer Dielektrizitätskonstanten von weniger als etwa 50 abgelagert wird. Zusätzlich können sich die Leckstromeigenschaften des Kondensators verschlechtern, da Verunreinigungen in der Dielektrikumsschicht verbleiben können. Diese Verunreinigungen können beispielsweise eine Kohlenstoffkomponente haben, die durch eine organische Metallquelle erzeugt wird, welche als Ausgangsmaterial oder Rohmaterial der Hochdielektrikumsschicht verwendet wird.

Zur Beseitigung der Verunreinigungen, welche in der Hochdielektrikumsschicht verbleiben können, kann nach dem Ablagern der Hochdielektrikumsschicht bei der niedrigen Temperatur von weniger als etwa 500°C ein Verfahren zur Kristallisations- Wärmebehandlung der Hochdielektrikumsschicht bei einer hohen Temperatur von über etwa 600°C vorgesehen werden. Wenn aber die Hochdielektrikumsschicht einer Kri stallisations-Wärmebehandlung bei der hohen Temperatur von über etwa 600°C unter zogen wird, so können die Elektrode des Kondensators des Halbleitergerätes und die Sperrmetallschicht oxidiert werden und die Hochdielektrikumsschicht kann verschlech tert werden. Außerdem kann es vorkommen, daß die bleibenden Verunreinigungen nicht entfernt werden können, selbst wenn die Hochdielektrikumsschicht, welche bei der niedrigen Temperatur von weniger als etwa 500°C abgelagert worden ist, bei der hohen Temperatur von mehr als etwa 600°C einer Kristallisations-Wärmebehandlung unterzo gen wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der Nachteile der oben kurz beschriebenen bekannten Verfahren bzw. Einrichtungen, insbesondere die Beseitigung der Nachteile einer Dielektrikumsschichtablagerung bei hoher Temperatur bzw. einer Dieelektri kumsablagerung bei niederer Temperatur mit nachfolgender Kristallisations- Wärmebehandlung bei hoher Temperatur.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch Verfahren bzw. Einrichtungen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 18 bzw. 23, 36 und 39 gelöst.

Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Verfahren und Einrichtungen für eine Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung oder Plasma- Wärmebehandlung verschiedener Schichten (beispielsweise einer unteren Elektrode, einer Dielektrikumsschicht oder einer oberen Elektrode) eines mikroelektronischen Kondensators auf einem Substrat angegeben. Durch die Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der unteren Elektrode des Kondensators kann die Leckstromeigen schaft des Kondensators so verbessert werden, daß der Leckstrom beispielsweise um einen Faktor von 100 oder mehr vermindert wird. Die Menge von Verunreinigungen an der unteren Elektrode kann vermindert werden. Eine Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht des Kondensators kann die Leckstromei genschaften des Kondensators verbessern und kann die Menge von Verunreinigungen in der Dielektrikumsschicht reduzieren. Durch Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung der oberen Elektrode können die Leckstromeigenschaften des Kondensators verbessert wer den und die Anzahl von Sauerstoff-Leerstellen, welche in der Dielektrikumsschicht ge bildet werden, kann reduziert werden.

Gemäß einem Aspekt werden durch die vorliegende Erfindung Ausführungsfor men einer Einrichtung zur Bildung eines Dünnfilmes auf einem Substrat geschaffen, welche eine Multifunktionskammer zur Ablagerung einer dielektrischen Schicht auf dem Substrat und eine mit der Multifunktionskammer verbundene Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit aufweisen. Die Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungseinheit liefert ein Sauerstoffradikal oder Plasmagas an die Multi funktionskammer zur Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung einer oder mehrerer Elektroden und/oder von Dielektrikumsschichten auf dem Substrat in der Multifunktionskammer.

In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Sauerstoffradi kal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit ein Ozongenerator oder Plasmagenerator.

Der Plasmagenerator ist in der Lage, ein Plasmagas zu erzeugen, das aus der Gruppe gewählt ist, welche aus O₂, NH₃, Ar, N₂ und N₂O besteht. Die Multifunktionskammer enthält eine Einrichtung zur Entfernung von Ozon- oder Plasmagas, welche an einem Auslaß der Multifunktionskammer angeschlossen ist.

In wieder anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält die Multifunktionskammer eine Trägerplatte, die so ausgebildet ist, daß sie das Substrat halten kann, eine unter der Trägerplatte angeordnete Heizvorrichtung, eine Quellen- Dispersionseinrichtung, die oberhalb der Trägerplatte angeordnet ist und so ausgebildet ist, daß sie gleichförmig eine organische Quellenflüssigkeit verbreitet, sowie eine Quellenmaterial-Liefereinrichtung in strömungsmäßiger Verbindung mit der Quellen- Dispersionseinrichtung. Die Quellenmittel-Liefereinrichtung enthält eine Flüssigkeits- Massendurchsatzsteuereinrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie eine Strömung einer organischen Quellenflüssigkeit steuert, einen Verdampfer in Strömungsverbindung mit der Strömungssteuereinrichtung zur Verdampfung der Quellenflüssigkeit, sowie eine Übertragungsgasquelle in Strömungsverbindung mit dem Verdampfer zur Übertragung einer organischen Quelle von dem Verdampfer zu der Quellen-Dispersionseinrichtung. Die Quellenmaterial-Liefereinrichtung enthält zwischen einem und drei Verdampfern.

In wieder anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält die Einrichtung eine Reinigungsgas-Liefereinrichtung in Strömungsverbindung mit der Multifunktionskammer zur Lieferung eines Reinigungsgases zum Entfernen von die lektrischem Material von einer Wand der Multifunktionskammer. Die Einrichtung ent hält eine Übertragungskammer zur Übertragung des Substrates von einer ersten Kam mer zu einer zweiten Kammer. Die Multifunktionskammer ist mit der Übertragungs kammer oder Transferkammer verbunden. Die Einrichtung enthält eine Beschickungs- Schleusenkammer zur Eingabe des Substrates in die Einrichtung. Die Beschickungs- Schleusenkammer ist mit der Transferkammer verbunden. Weiter enthält die Einrich tung eine Elektroden-Ablagerungskammer, eine Kristallisations- Wärmebehandlungskammer, eine Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungskammer zur Vorbehandlung einer unteren Elektrode, und/oder eine Kühlkammer und eine Vorheizkammer welche jeweils mit der Transferkammer verbun den sind.

Gemäß einem anderen Aspekt werden durch die vorliegende Erfindung Ausfüh rungsformen einer Einrichtung zur Bildung eines Dünnfilms auf einem Substrat ge schaffen, welche eine Kristallisations-Wärmebehandlungskammer zur Behandlung eines Substrates und eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit, die mit der Kristallisations-Wärmebehandlungskammer verbunden ist, aufweisen. Die Sauer stoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit liefert ein Sauerstoffradikal oder Plasmagas an die Kristallisations-Wärmebehandlungskammer, zur Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung einer Elektrode einer dielektrischen Schicht auf dem Substrat in der Kristallisations-Wärmebehandlungskammer.

In anderen Ausführungsformen nach der Erfindung enthält die Einrichtung eine Übertragungskammer oder Transferkammer zur Übergabe des Substrates von einer er sten Kammer in eine zweite Kammer. Die Kristallisations-Wärmebehandlungskammer ist mit der Transferkammer verbunden. Die Einrichtung enthält eine Beschickungs- Schleusenkammer zur Einführung des Substrates in die Einrichtung, eine Dielektri kumsschicht-Ablagerungskammer und/oder eine Elektroden-Ablagerungskammer, wel che jeweils mit der Transferkammer verbunden sind.

Gemäß weiteren Aspekten umfaßt die vorliegende Erfindung Ausführungsformen einer Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms auf einem Substrat, mit einer Sauer stoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer zur Nachbehandlung einer die lektrischen Schicht und/oder einer oberen Elektrode, sowie eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit, welche mit der Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungskammer verbunden ist. Die Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungseinheit liefert ein Sauerstoffradikal oder Plasmagas an die Sauer stoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer zur Sauerstoffradikal- oder Plas ma-Wärmebehandlung einer dielektrischen Schicht und/oder einer oberen Elektrode auf einem Substrat in der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer.

Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung enthält die Einrichtung eine Transferkammer zur Übergabe des Substrates von einer ersten Kammer in eine zweite Kammer. Die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer, welche zur Nachbehandlung einer dielektrischen Schicht und/oder einer oberen Elektrode ausgebil det ist, ist mit der Transferkammer verbunden. Die Einrichtung enthält eine Beschic kungs-Schleusenkammer zur Einführung des Substrates in die Einrichtung, eine Die lektrikumsschicht-Ablagerungskammer und/oder eine Elektroden-Ablagerungskammer, welche jeweils mit der Transferkammer verbunden sind. Die Einrichtung enthält weiter eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer zur Vorbehandlung einer unteren Elektrode, weiterhin eine Kristallisations-Wärmebehandlungskammer und/oder eine Kühlkammer und eine Vorheizkammer, die jeweils mit der Transferkam mer in Verbindung stehen.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen auch Verfahren zur Er zeugung eines Kondensators auf einem Substrat mit den Verfahrensschritten der Bil dung einer unteren Elektrode auf dem Substrat, der Bildung einer Dielektrikumsschicht auf der unteren Elektrode, der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht, und der Bildung einer oberen Elektrode auf der sauerstoffradikal- oder plasma-wärmebehandelten Dielektrikumsschicht.

In weiteren Ausführungsformen der Erfindung werden die Verfahrensschritte der Bildung einer Dielektrikumsschicht und der Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht in derselben Kammer durchgeführt. Die Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht umfaßt den Verfahrens schritt des Aussetzens der Dielektrikumsschicht gegenüber einer Atmosphäre, welche ein Sauerstoffradikal enthält, das von Ozon gebildet sein kann, und des Aufrechterhal tens der Temperatur der Dielektrikumsschicht gleich oder kleiner einem Wert von 500°C während des Verfahrensschrittes des Aussetzens der Dielektrikumsschicht gegenüber dem Sauerstoffradikal. Die Plasma-Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht umfaßt den Verfahrensschritt des Aussetzens der Dielektrikumsschicht gegen über einer Atmosphäre, welche ein Plasmagas; beispielsweise O₂, NH₃, Ar, N₂ und N₂O enthält, und des Aufrechterhaltens der Temperatur der Dielektrikumsschicht gleich oder kleiner einem Wert von 500°C während des Verfahrensschrittes des genannten Ausset zens. Die Verfahrensschritte zur Bildung und zur Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht können wiederholt durchgeführt werden. Die Dielektrikumsschicht kann von verschiedenerlei dielektrischen Materialien gebildet sein, beispielsweise Ta₂O₅, Al₂O₃, TiO₂, Y₂O₃, SrTiO₃, BaTiO₃, SrTiO₃, PbZrTiO₃, SrBi₂Ta₂O₉, PbZrO₃, LaZrO₃, PbTiO₃, LaTiO₃ und Bi₄Ti₃O₁₂.

In wieder anderen Ausführungsformen der Erfindung beinhalten die Verfahren den Verfahrensschritt der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode. Die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektro de, das Ablagern die Dielektrikumsschicht und die Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht werden in derselben Kammer durchge führt. Die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode, das Bilden der Dielektrikumsschicht, die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht und das Bilden der oberen Elektrode werden in-situ durch eine einzige Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms durchgeführt.

Abermals andere Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, daß die Verfahren den Verfahrensschritt der Kristallisations-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht nach der Bildung der oberen Elektrode enthalten. Die Verfahrensschritte der Sauer stoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode, der Bildung der Dielektrikumsschicht, der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Die lektrikumsschicht, der Bildung der oberen Elektrode und der Kristallisations- Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht werden in-situ durch eine einzige Einrich tung zur Erzeugung eines Dünnfilms ausgeführt.

In anderen Ausführungsformen enthalten die Verfahren den Verfahrensschritt ei ner Kristallisations-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht nach der Sauerstoffra dikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht. Die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht und die Kristallisations- Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht werden in der selben Kammer durchge führt. Die Verfahrensschritte der Bildung der Dielektrikumsschicht, der Sauerstoffradi kal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht, der Kristallisations- Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht, sowie der Bildung der oberen Elektrode werden in-situ durch eine einzige Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms durchge führt. Gemäß wiederum einem anderen Aspekt werden Ausführungsformen des hier angegebenen Verfahrens geschaffen, um einen Kondensator auf einem Substrat zu er zeugen, wobei das Verfahren die Verfahrensschritte der Bildung einer unteren Elektrode auf einem Substrat, der Bildung einer Dielektrikumsschicht auf der unteren Elektrode, der Bildung einer ersten oberen Elektrode auf der Dielektrikumsschicht, sowie eine Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung der oberen Elektrode enthält. In anderen Ausfüh rungsformen umfaßt die Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung die Verfahrensschritte des Aussetzens der oberen Elektrode gegenüber einer Atmosphäre, welche Ozon enthält, und des Aufrechterhaltens der Temperatur der oberen Elektrode bei einem Wert gleich oder kleiner als 500°C während des Verfahrensschrittes des Aussetzens der oberen Elektrode gegenüber der ozonhaltigen Atmosphäre. Die Verfahren enthalten den Ver fahrensschritt der Bildung einer zweiten oberen Elektrode auf der durch Sauerstoffradi kal-Wärmebehandlung vergüteten ersten oberen Elektrode.

Wie oben beschrieben können durch Einrichtungen und Verfahren nach der vor liegenden Erfindung Kondensatoren erzeugt werden, welche verbesserte Leckstromei genschaften aufweisen. Verunreinigungen und Defekte in einer Schicht oder in mehre ren Schichten des Kondensators können ebenfalls vermindert werden, während die ver besserten Leckstromeigenschaften beibehalten werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Diagramm, das einen Vergleich des Leckstroms eines Kondensa tors mit Ozon-wärmebehandelter Hochdielektrikumsschicht gemäß Aus führungsformen der vorliegenden Erfindungen gegenüber dem Leckstrom eines Kondensators zeigt, der ohne eine Ozon-Wärmebehandlung gebil det worden ist.

Fig. 2 ist Diagramm, das einen Vergleich des Leckstroms eines Kondensators mit einer Plasma-wärmebehandelten Hochdielektrikumsschicht gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen gegenüber dem Leck strom eines Kondensators zeigt, der ohne Plasma-Wärmebehandlung her gestellt worden ist.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das einen Vergleich der Verteilung von verbleibenden Kohlenstoffverunreinigungen in einer Ozon-wärmebehandelten Hoch dielektrikumsschicht gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfin dung gegenüber dem Pegel solcher Verunreinigungen in einer Hochdie lektrikumsschicht zeigt, welche nicht Ozon-wärmebehandelt wurde.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das einen Vergleich des Leckstroms eines Kondensa tors mit einer Ozon-wärmebehandelten unteren Elektrode gemäß Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Leckstrom eines Kondensators zeigt, der ohne die Ozon-Wärmebehandlung gefertigt wor den ist.

Fig. 5 ist ein Diagramm, das einen Vergleich des Leckstroms eines Kondensa tors mit in einer Sauerstoffatmosphäre abgelagerter oberer Elektrode ge mäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Leckstrom eines Kondensators zeigt, der ohne diese Ablagerungstechnik erzeugt worden ist.

Fig. 6 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform einer Einrich tung zur Bildung eines Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Multifunktionskammer in Strömungsverbindung mit einer Sauer stoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit.

Fig. 7 ist eine schematische Abbildung von Ausführungsformen der Multifunk tionskammer gemäß Fig. 6 mit einem Ozongenerator als Sauerstoffradi kal-Wärmebehandlungseinheit.

Fig. 8 ist eine schematische Abbildung, welche Ausführungsformen der Multi funktionskammer von Fig. 6 erläutert und einen Plasmagenerator als Plasma-Wärmevergütungseinheit enthält.

Fig. 9 ist eine schematische Abbildung zur Erläuterung von Ausführungsformen einer Einrichtung zur Erzeugung eins Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich der Ausführungsform von Fig. 6 mit einer Elektroden- Ablagerungskammer.

Fig. 10 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform der Elektroden- Ablagerungskammer von Fig. 9.

Fig. 11 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform einer Einrich tung zur Erzeugung eines Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich der Ausführungsform nach Fig. 9 mit einer Kristallisations- Wärmebehandlungskammer.

Fig. 12 ist eine schematische Abbildung zur Erläuterung einer Ausführungsform einer Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms gemäß der vorliegen den Erfindung mit einer Dielektrikumsschicht-Ablagerungskammer in Strömungsverbindung mit einer Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungseinheit und einer Elektroden-Ablagerungskammer.

Fig. 13 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform einer Einrich tung zur Erzeugung eines Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich der Ausführungsform von Fig. 12 mit einer Kristallisations- Wärmebehandlungskammer.

Fig. 14 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform einer Einrich tung zur Erzeugung eines Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich der Ausführungsform von Fig. 12 mit einer Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer, welche so ausgebildet ist, daß mit ihr eine Vorbehandlung einer unteren Elektrode durchgeführt werden kann.

Fig. 15 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform einer Einrich tung zur Überzeugung eines Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfin dung mit einer Dielektrikumsschicht-Ablagerungskammer, einer Elektro den-Ablagerungskammer und einer Kristallisations- Wärmebehandlungskammer in Strömungsverbindung mit einer Sauer stoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit.

Fig. 16 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform einer Einrich tung zur Erzeugung eines Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich der Ausführungsform nach Fig. 13 mit einer Kühlkammer.

Fig. 17 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform der Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms der vorliegenden Erfindung mit einer Dielektrikumsschicht-Ablagerungskammer, einer Elektroden- Ablagerungskammer und einer Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungskammer zur Nachbehandlung einer Dielektrikums schicht und/oder einer oberen Elektrode, in Strömungsverbindung mit ei ner Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit.

Fig. 18 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform einer Einrich tung zur Erzeugung eines Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich der Ausführungsform nach Fig. 17 mit einer Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer, die so ausgebildet ist, daß eine untere Elektrode vorbehandelt werden kann.

Fig. 19 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform einer Einrich tung zur Erzeugung eines Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich der Ausführungsform nach Fig. 17 mit einer Kristallisations- Wärmebehandlungskammer.

Fig. 20 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform einer Einrich tung zur Erzeugung eines Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich der Ausführungsform nach Fig. 19 mit einer Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer, welche so ausgebildet ist, daß eine untere Elektrode vorbehandelt werden kann, so wie mit einer Vor heizkammer und einer Kühlkammer.

Fig. 21 ist ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators auf einem Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Schritte der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung einer unteren Elektrode, des Ablagerns einer Dielektrikumsschicht und einer Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht in einer einzigen Kammer durchgeführt werden und wobei die vorgenannten Schritte und der Schritt des Ablagerns einer oberen Elektrode in-situ durchgeführt werden.

Fig. 22 ist ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators auf einem Substrat gemäß der vorliegen den Erfindung ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Fig. 21, wobei eine Kristallisations-Wärmebehandlung in-situ durchgeführt wird.

Fig. 23 ist ein Flußdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Her stellung eines Kondensators auf einem Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Fig. 21, jedoch ohne die Durchführung einer Kristallisations-Wärmebehandlung.

Fig. 24 ist ein Flußdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Her stellung eines Kondensators auf einem Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Schritte der Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung einer dielektrischen Schicht und die Durchführung der Kristallisations-Wärmebehandlung in einer Multifunktionskammer durchgeführt werden und wobei die vorgenannten Schritte und die Schritte der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung einer un teren Elektrode, des Ablagerns einer dielektrischen Schicht und des Ab lagerns einer oberen Elektrode in-situ durchgeführt werden.

Fig. 25 ist ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators auf einem Substrat gemäß der vorliegen den Erfindung ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Fig. 24, jedoch mit der Ausnahme, daß die untere Elektrode nicht einer Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung unterzogen wird.

Fig. 26 ist ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators auf einem Substrat gemäß der vorliegen den Erfindung ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Fig. 22, jedoch mit der Ausnahme, daß die untere Elektrode keine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung erfährt und das Substrat vor der Ablagerung des Dielektrikums vorerhitzt wird und nach der Kristallisations- Wärmebehandlung gekühlt wird.

Fig. 27 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Kondensa tors auf einem Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Fig. 22, wobei die untere Elektrode in-situ ge bildet wird.

Fig. 28 ist ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators auf einem Substrat gemäß der vorliegen den Erfindung ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Fig. 23, jedoch mit der Ausnahme, daß die untere Elektrode keiner Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung unterzogen wird und die obere Elektrode eine Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung erfährt.

Fig. 29 ist ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators auf einem Substrat gemäß der vorliegen den Erfindung ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Fig. 28, wobei eine zweite obere Elektrode auf der ersten, einer Sauerstoffradikal- Wärmebehandlung unterzogen Elektrode gebildet wird.

Fig. 30 ist ein Seitenquerschnitt eines Kondensators, der unter Einsatz des Aus führungsbeispiels gemäß Fig. 28 auf einem Substrat gebildet ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung wird nun vollständiger unter Bezugnahme auf die an liegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und erläutert sind. Die Erfindung kann jedoch auch in vielen ver schiedenen Formen verwirklicht werden und ist nicht auf die hier angegebenen Ausfüh rungsbeispiele beschränkt. Vielmehr dienen diese Ausführungsbeispiele einer sorgfälti gen und vollständigen Offenbarung zur Kenntlichmachung des vollen Umfangs des er findungsgemäßen Gedankens für den Fachmann. In den Zeichnungen sind die Dicken der Schichten und Bereiche aus Deutlichkeitsgründen übertrieben dargestellt. Gleiche Bezugszahlen beziehen sich durchgehend auf gleiche Teile. Es versteht sich, daß dann, wenn ein Teil, beispielsweise eine Schicht, ein Bereich oder ein Substrat als auf einem anderen Teil befindlich bezeichnet wird, jenes Teil entweder unmittelbar auf dem ande ren Element angeordnet sein kann oder dazwischen liegende Teile auch vorhanden sind. Wenn im Gegensatz hierzu ein Element als unmittelbar auf einem anderen Element be findlich angegeben wird, so sind keine dazwischen liegenden Teile vorhanden. Wird hier von "in-situ" gesprochen, so bedeutet dies die Durchführung verschiedener Maß nahmen ohne Aussetzen des Werkstückes gegenüber einer Umgebung, welche zu seiner Verunreinigung führen könnte, beispielsweise Luft.

Gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist es nun mög lich, Dünnfilme und Kondensatoren auf Substraten herzustellen, vorzugsweise auf Halbleitersubstraten, derart, daß die Dünnfilme einen niedrigeren Verunreinigungspegel aufweisen und die Kondensatoren verbesserte elektrische Eigenschaften haben (bei spielsweise eine verbesserte Leckstromcharakteristik). In der hier verwendeten Bedeu tung sind Kondensatoren Geräte mit einer unteren Elektrode auf dem Substrat, einer dielektrischen Schicht auf der unteren Elektrode, sowie einer oberen Elektrode auf der dielektrischen Schicht. Die dielektrische Schicht ist vorzugsweise eine Hochdielektri kumsschicht, beispielsweise Ta₂O₅, Al₂O₃, TiO₂, Y₂O₃, SrTiO₃ (STO), BaTiO₃, SrTiO₃, PbZrTiO₃ (PZT), SrBi₂Ta₂O₉ (SBT), PbZrO₃, LaZrO₃, PbTiO₃, LaTiO₃, und Bi₄Ti₃O₁₂. Nachfolgend aber dient eine BST-Schicht mit einer Perovskite-Struktur als ein Beispiel für die Hochdielektrikumsschicht.

Einrichtungen und Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Er findung können die Menge von Verunreinigungen, beispielsweise Kohlenstoff und Kohlendioxide, welche in der unteren Elektrode oder in der Dielektrikumsschicht ver bleiben könnten, herabsetzen, wenn die untere Elektrode eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung erfährt oder die Hochdielektrikumsschicht einer Sauer stoffradikal-Wärmebehandlung unterzogen wird. Auch kann eine Sauerstoffradikal- Wärmebehandlung der oberen Elektrode die Bildung von Sauerstoff-Leerstellen in der Hochdielektrikumsschicht begrenzen. Der Leckstrom des Kondensators kann durch eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode, eine Sauer stoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht, oder eine Sauer stoffradikal-Wärmebehandlung der oberen Elektrode vermindert werden. Zusätzlich zu den Einrichtungen und Verfahren zur Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung dünner Filme sehen Ausführungsbeispiele der Erfindung eine Einrichtung zur Erzeu gung eines Dünnfilms vor, die die Absorption von Verunreinigungen auf oder in das Werkstück begrenzen kann, indem eine Mehrzahl von Schritten durchgeführt wird, bei spielsweise die Bildung einer unteren Elektrode, die Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der unteren Elektrode, die Bildung einer Dielektrikumsschicht, die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht, die Bil dung einer oberen Elektrode und/oder die Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung der obe ren Schicht in-situ.

Es sei nun im einzelnen auf Fig. 1 Bezug genommen. Das Diagramm zeigt einen Vergleich des Leckstroms eines Kondensators mit einer Hochdielektrikumsschicht, die einer Ozon-Wärmebehandlung unterzogen worden ist, gemäß einem Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung, gegenüber dem Leckstrom eines Kondensators, der ohne eine solche Ozon-Wärmebehandlung hergestellt worden ist. Fig. 1 zeigt die Leck stromcharakteristik des Kondensators mit folgendem Aufbau: Eine Platinschicht (als untere Elektrode), darauf eine BST-Schicht (als Hochdielektrikumsschicht) und darauf eine Platinschicht (als obere Elektrode). Die BST-Schicht wurde in einem amorphen Zustand bis zu einer Dicke von 150 Å (15 nm) auf der unteren Elektroden-Platinschicht gebildet, was bei 240°C erfolgte. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugssymbole a und b einen Fall, in welchem die BST-Schicht eine Ozon-Wärmebehandlung erfuhr bzw. einen Fall, in dem die BST-Schicht keine Oxon-Wärmebehandlung erfahren hat.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen, ermöglicht die Ozon-Wärmebehandlung das Anlegen einer größeren Spannung an den Kondensator für einen gegebenen Leckstromwert. Demgemäß ist der Leckstrom bei gewünschten Spannungen niedriger (d. h., die Leck stromcharakteristik des Kondensators ist verbessert), wenn die Ozon-Wärmebehandlung durchgeführt wird, gegenüber den Verhältnissen, bei denen die Ozon- Wärmebehandlung nicht durchgeführt wird. Die verbesserten Leckstromeigenschaften können auf einer Abnahme des Pegels der Verunreinigung in der BST-Schicht beruhen, wenn die Ozon-Wärmebehandlung nach der Bildung der Hochdielektrikumsschicht durchgeführt wird.

Es sei nun Fig. 2 betrachtet. Das Diagramm zeigt einen Vergleich des Leckstroms eines Kondensators mit einer Hochdielektrikumsschicht, welche gemäß Ausführungs formen der Erfindung eine Plasma-Wärmebehandlung erfahren hat, gegenüber dem Leckstrom eines Kondensators, der ohne eine solche Plasma-Wärmebehandlung herge stellt worden ist. Fig. 2 zeigt die Leckstromeigenschaft des Kondensators mit folgendem Aufbau: eine Platinschicht (als untere Elektrode), darauf eine BST-Schicht (als Hoch dielektrikumsschicht), darauf eine Platinschicht (als obere Elektrode). Die BST-Schicht wurde im amorphen Zustand bis zu einer Dicke von 220 Å (22 nm) auf der unteren Elek troden-Platinschicht erzeugt, was bei 420°C geschah. In Fig. 2 bezeichnen die Bezugs symbole a und b einen Fall, in welchem die Plasma-Wärmebehandlung in einer N₂O Plasmagasatmosphäre durchgeführt wurde, nachdem die BST-Schicht gebildet war, bzw. einen Fall, in dem die Plasma-Wärmebehandlung nicht durchgeführt wurde.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich gestattet das genannte Durchführen der Plasma- Wärmebehandlung das Anlegen einer größeren Spannung an den Kondensator für einen gegebenen Leckstromwert. Der Leckstrom bei gewünschten Spannungen ist daher nied riger (d. h., die Leckstromeigenschaft des Kondensators ist verbessert), wenn die Plas ma-Wärmebehandlung durchgeführt wird, als wenn die Plasma-Wärmebehandlung nicht durchgeführt wird. Die verbesserten Leckstromeigenschaften können auf eine Abnahme des Pegels der Verunreinigungen in der BST-Schicht beruhen, wenn die Plasma- Wärmebehandlung nach Bildung der Hochdielektrikumsschicht durchgeführt wird.

Das Diagramm von Fig. 3 zeigt einen Vergleich der Verteilung von verbleibenden Kohlenstoff-Verunreinigungen in einer Hochdielektrikumsschicht, die gemäß Ausfüh rungsbeispielen der Erfindung eine Ozon-Wärmebehandlung erfahren hat, gegenüber dem Pegel solcher Verunreinigungen in einer Hochdielektrikumsschicht, die nicht einer Ozon-Wärmebehandlung unterzogen wurde. Verunreinigungen, beispielsweise Kohlen stoff, können in der BST-Schicht verbleiben, die in amorphem Zustand bei einer niedri gen Temperatur gleich oder weniger als 500°C abgelagert wurde. Die nachfolgende Ta belle 1 zeigt auf, wie Kohlenstoff-Verunreinigungen für verschiedene Wärmebehand lungsbedingungen verteilt sind. Die Kohlenstoffverteilung wurde unter Verwendung einer Flugzeit-Sekundärionenmassen-Spektroskopie (TOF-SIMS) einer BST-Schicht mit einer Dicke von 150 Å (15 nm) im amorphen Zustand gemessen.

Tabelle 1

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Menge von Kohlenstoff, die bei einer Ozon- Wärmebehandlung unterzogenen Proben c und d detektiert wurde, kleiner als die Menge von Kohlenstoff, die bei anderen, nicht einer Ozon-Wärmebehandlung unterzogenen Proben detektiert wurde. Da weniger Kohlenstoff in der einer Ozon-Wärmebehandlung unterzogenen Dielektrikumsschicht verbleibt, wird die Leckstromeigenschaft von Kon densatoren, die mit einer solchen Schicht gebildet werden, verbessert.

Der Leckstrom kann durch Vermindern der Verunreinigungen, beispielswei se CO₂ und C, vermindert werden, welche in der unteren Elektrode absorbiert werden, da der Leckstrom des Kondensators des Halbleitergerätes, der aus der unteren Elektrode der Hochdielektrikumsschicht und der oberen Elektrode gebildet ist, durch eine Schott ky-Sperre unterdrückt werden, die durch den Unterschied zwischen der Austrittsarbeit der Elektrode und der Austrittsarbeit der Hochdielektrikumsschicht erzeugt wird.

Es sei nun Fig. 4 behandelt. Das Diagramm zeigt einen Vergleich des Leck stroms eines Kondensators mit einer Ozon-wärmebehandelten unteren Elektrode gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung gegenüber dem Leckstrom eines Kondensators, der ohne eine solche Ozon-Wärmebehandlung gebildet worden ist. Fig. 4 zeigt die Leckstromeigenschaft des Kondensators mit folgender Struktur: eine Ru-Schicht (als untere Elektrode), eine BST-Schicht (als Hochdielektrikumsschicht), eine Ru-Schicht (als obere Elektrode). In Fig. 4 bezeichnen die Bezugssymbole a und b einen Fall, in welchem die untere Elektrode Ozon-wärmebehandelt ist, bzw. einen Fall, in welchem die untere Elektrode keine Ozon-Wärmebehandlung erfahren hat. Die untere Elektrode wird bei einer Temperatur von 350°C mit Gas, das eine Ozondichte von 10% hat, für 5 Minuten wärmebehandelt.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Leckstrom 1 × 10^-5 A/cm² bei 1,0 V, wenn die unte re Elektrode mit Ozon eine Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung gemäß Ausführungs beispielen der Erfindung erfahren hat, und der Leckstrom beträgt 5 × 10^-3 A/cm² bei 1,0 V, wenn die untere Elektrode nicht mit Ozonsauerstoffradikal-wärmebehandelt worden ist. Der Einsatz der Erfindung bewirkt somit die Verbindung des Leckstroms beispiels weise um einen Faktor von etwa 100. Diese Verbesserung der Leckstromeigenschaften kann man durch eine Herabsetzung des Pegels der Verunreinigungen an der Sauer stoffradikal-wärmebehandelten unteren Elektrode verursacht sein.

Das Diagramm von Fig. 5 zeigt einen Vergleich des Leckstroms eines Konden sators mit einer oberen Elektrode, die erfindungsgemäß in einer Sauerstoffatmosphäre abgelagert worden ist, gegenüber dem Leckstrom in einem Kondensator, der ohne diese Ablagerung gefertigt worden ist. Wenn eine thermische Behandlung zur Kristallisation durchgeführt wird und die obere Elektrode gleichzeitig in einer reduzierenden Atmo sphäre bei hoher Temperatur gebildet wird, beispielsweise in einer Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur gleich oder über 650°C, so kann der Leckstrom des resultierenden Kondensators zunehmen, da Sauerstoffleerstellen leicht in der BST-Schicht gebildet werden, was dem Platin der oberen Elektrode ein Wandern ermöglicht. Gemäß Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung wird während der Bildung der oberen Elektro de Sauerstoff zugefügt, wodurch die elektrischen Eigenschaften des Kondensators ver bessert werden können.

Fig. 5 zeigt die Leckstromcharakteristik eines Kondensators mit folgendem Auf bau: eine Platinschicht (als untere Elektrode), eine BST-Schicht (als Hochdielektri kumsschicht), eine Platinschicht (als obere Elektrode). Die Bezugssymbole a und b be zeichnen einen Fall, in welchem Sauerstoff zugefügt wird, wenn die obere Elektrode in der reduzierenden Atmosphäre abgelagert wird, d. h., in einer N₂-Atmosphäre (bei einer Temperatur von 650°C), um die BST-Schicht zu kristallisieren, bzw. für den Fall, in welchem Sauerstoff nicht zugegeben wird.

Wie man aus Fig. 5 erkennt, ist der Leckstrom, wenn kein Sauerstoff zugegeben wird, 5 × 10^-3 A/cm² bei 1,0 V. Wenn jedoch Sauerstoff zugegeben wird, so trägt der Leckstrom 2 × 10^-6 A/cm² bei 1,0 V. Demgemäß kann die Zugabe von Sauerstoff gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung den Leckstrom beispielsweise um ei nen Faktor von 1000 vermindern. Der Leckstrom kann vermindert werden, wenn Sauer stoff während der Ablagerung der oberen Elektrode zugegeben wird, da das Platin der oberen Elektrode zu PtO wird. Der in der oberen Elektrode enthaltene Sauerstoff kann daher die Bildung von Sauerstoffleerstellen und die Wanderung von Platin der oberen Elektrode während der N₂-Wärmebehandlung verhindern.

Gemäß bestimmten Ausführungsformen der Erfindung ist es möglich, eine obere Platinoxyd-Elektrode leichter herzustellen und stark mit der Hochdielektrikumsschicht zu kombinieren, wenn die obere Elektrode abgelagert und einer Sauerstoffradikal- Wärmebehandlung unterzogen wird, als wenn während der Bildung der oberen Elektro de Sauerstoff zugefügt wird. Wenn insbesondere die obere Elektrode als Dünnfilm ab gelagert und einer Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung unterzogen wird, so ist es mög lich, die Temperatur zu erniedrigen, bei welcher die BST-Schicht kristallisiert wird und die Eigenschaften einer Trennfläche zwischen der BST-Schicht und der oberen Elektro de zu verbessern. Wird die obere Elektrode in der reduzierenden Atmosphäre wärmebe handelt, so kann die Wanderung von Platin von der oberen Elektrode weg verhindert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 seien nun Ausführungsbeispiele einer Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms gemäß vorliegender Erfindung mit einer Multifunkti onskammer in Strömungsverbindung mit einer Wärmebehandlungseinheit beschrieben. Während Einrichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vieler lei Dünnfilme erzeugen können, erzeugen sie bervorzugtermaßen Dünnfilme von Kon densatoren an hoch integrierten Halbleitergeräten auf Halbleitersubstraten. Diese Dünn filme können die unteren Elektroden, dielektrische Schichten und obere Elektroden der Kondensatoren auf dem Halbleitersubstrat enthalten. Die Einrichtung enthält eine Be schickungs-Schleusenkammer 5 mit einer Kassette 3, welche mit einem Halbleiterwa fer 1 oder mit mehreren Halbleiterwafern (dem Halbleitersubstrat) beschickt ist. Die Beschickungs-Schleusenkammer 5 hat Verbindung zu einer Transferkammer 9. Die Transferkammer 9 kann dazu verwendet werden, den Halbleiterwafer 1 von einer ersten Kammer innerhalb der Einrichtung zu einer zweiten Kammer innerhalb der Einrichtung zu übertragen. Während die Transferkammer 9, wie in Fig. 6 dargestellt ist, mit Roboter armen 7 zur Beschickung und zur Entnahme des Halbleiterwafers 1 ausgerüstet ist, ver steht es sich, daß vielerlei Mittel zum Beschicken und Entladen des Halbleiterwafers 1 eingesetzt werden können.

Wie in Fig. 6 dargestellt, ist die Transferkammer 9 mit einer Multifunktions kammer verbunden, die an eine Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungseinheit 13 angeschlossen ist. Die Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungseinheit 13 kann ein Sauerstoffradikalgenerator (beispielsweise ein Ozongenerator) oder ein Plasmagenerator sein. Die Multifunktionskammer 11 kann eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung einer unteren Elektrode, eine Sauer stoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung einer Hochdielektrikumsschicht, oder eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung einer oberen Elektrode unter Ver wendung von Sauerstoffradikalen oder Plasma vornehmen, welche von der Sauer stoffradikal oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit 13 bereitgestellt werden. Die Mul tifunktionskammer kann auch zur Ablagerung der Dielektrikumsschicht dienen. Durch Vornahme mehrfacher Operationen oder Maßnahmen in der Multifunktionskammer 11 ist es möglich, die Zeitdauer zu verringern, die für das Beschicken und Entladen des Halbleiterwafers, für das Vorheizen und das Kühlen des Halbleiterwafers und zur Be wegung der Halbleiterwafer zu einzelnen Kammern hin erforderlich ist. Demgemäß kann mit einer Einrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Anteil der Kosten, die bei der Herstellung von Halbleitergeräten aufzuwenden sind, herabgesetzt werden. Beispielsweise können mit einer Einrichtung gemäß Ausführungs beispielen der vorliegenden Erfindung die Anlagekosten verringert werden und die Reinraumwirksamkeit kann unter Verwendung nur einer einzigen Transferkammer ge fördert werden.

Die Multifunktionskammer 11, welche mit einer Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungseinheit 13 verbunden ist, und welche die Wärmebehandlung vor nimmt, sowie der Ozongenerator oder der Plasmagenerator werden nachfolgend im Ein zelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 beschrieben. Zwar zeigt Fig. 7 eine Mul tifunktionskammer, welche die Durchführung der Ozon-Wärmebehandlung ermöglicht, und Fig. 8 zeigt eine Multifunktionskammer, in welche die Durchführung einer Plasma- Wärmebehandlung erfolgt, doch versteht es sich, daß die Multifunktionskammern der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch so ausgebildet sein können, daß sie sowohl die Durchführung der Ozon-Wärmebehandlung als ach der Plasma- Wärmebehandlung ermöglichen.

Man wende sich nun Fig. 7 zu. Ausführungsformen der Multifunktionskammer, welche mit einer Wärmebehandlungseinheit nach Fig. 6 verbunden ist, die einen Ozon generator als Sauerstoffradikal-Wärmebehandlungseinheit aufweist, seien nun beschrie ben. Die Multifunktionskammer 11 enthält eine Trägerplatte 28, die einen Halbleiterwa fer 27 (ein Halbleitersubstrat) abstützt. Der Halbleiterwafer 27 wird in die Multifunkti onskammer über einen Einlaß 24 eingegeben. Ein Heizer 29 zur Steuerung der Tempe ratur des Halbleiterwafer zwischen 300 und 700°C befindet sich unter der Trägerplatte im unteren Teil der Multifunktionskammer 11. Der Heizer 29 hat vorzugsweise die Ge stalt einer Lampe, welche rasch die Temperatur erhöhen und senken kann, wenn die Ablagerungstemperatur der Hochdielektrikumsschicht von der Temperatur bei der Sau erstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode und/oder von der Temperatur der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Hochdielektri kumsschicht verschieden ist. Eine Quellenmaterial-Verteilungseinrichtung 25 findet sich oberhalb der Trägerplatte 28. Die Quellen-Verteilungseinrichtung 25, vorzugsweise ein Brausenkopf, befindet sich in Strömungsverbindung mit einer Quellenmaterial- Zuliefereinrichtung 18, welche Quellengas zur Bildung einer Dielektrikumsschicht lie fert.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, enthält die Quellenmaterial-Zuliefereinrichtung 18 eine organische Quelle 17, eine Strömungssteuereinrichtung 19, einen Verdampfer 21 und eine Transfergasquelle 21. Die organische Quelle 17 liefert eine organische Quellenma teriallösung. Wie der Fachmann erkennt, kann die organische Quellenmateriallösung verschiedene Dielektrische Quellenmaterialien, beispielsweise Ba(tetra methyl hepta dionat [THD)₂-Lösung, Sr(THD)₂-Lösung und Ti(THD)₂(O-i-C₃H₇)₂-Lösung, enthalten. Verschiedene Lösungsmittel können zum Lösen des organischen Quellenmaterials die nen, unter anderem, jedoch nicht darauf beschränkt, Tetra-hydrofuran (THF), n-Butylacetat, Azeton und Alkohol. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform dient eine BST-Schicht als Hochdielektrikumsschicht. Wenn jedoch eine Ta₂O₅-Schicht als Hochdielektrikumsschicht verwendet wird, so kann als Quellenmaterial Ta(U-C₂H₅)₅ als Quellenmaterial dienen.

Wie in Fig. 7 gezeigt, befindet sich die organische Quelle 17 in Strömungsver bindung mit der Strömungssteuereinrichtung 19, die vorzugsweise eine Flüssigkeits- Massendurchstrom-Steuereinheit (LMFC) ist. Die Strömungssteuereinheit 19 befindet sich in Strömungsverbindung mit dem Verdampfer 21, der das flüssige organische Quellenmaterial verdampft. Eine Transfergasquelle 23 befindet sich in Strömungsver bindung mit dem Verdampfer 21. Die Transfergasquelle 23 liefert ein Transfergas, bei spielsweise Argon, daß sich mit dem verdampften Quellenmaterial vermischt, um Quellenmaterialdampf zu bilden und welches das organische Quellenmaterial von dem Verdampfer 21 zu der Quellenmaterial-Verteilungseinrichtung 25 überträgt. Während die Einrichtung gemäß Fig. 7 nur einen Verdampfer 21 zeigt, versteht es sich, daß ein Verdampfer, zwei Verdampfer oder drei Verdampfer eingesetzt werden können. Die Quellenmaterial-Verteilungseinrichtung 25 verteilt den Quellenmaterialdampf in die Multifunktionskammer 11 hinein. Vorzugsweise wird der Quellenmaterialdampf gleich förmig verteilt. Eine Oxidationsgasquelle 22, die so ausgebildet ist, daß sie Oxidations gas liefert, das mit dem Quellenmaterialdampf reagiert, um die Hochdielektrikums schicht zu bilden, ist mit der Multifunktionskammer verbunden.

Ein Ozongenerator 15, der als Sauerstoffradikal-Wärmebehandlungseinheit dient, ist mit der Multifunktionskammer 11 verbunden, um in einer Atmosphäre, welche ein Sauerstoffradikal enthält, einen Ozon-Wärmebehandlungsprozeß durchzuführen. Der Ozongenerator 15 erzeugt Ozon unter Verwendung einer Gasmischung aus Sauer stoff und Stickstoff als Eingangsgas. Die Strömungsrate des Eingangsgases liegt vor zugsweise zwischen 1000 sccm (Standard-Kubikzentimeter je Minute) und 10 slm (Standardliter je Minute). Das Eingangsgas hat vorzugsweise eine Stickstoffkonzentra tion zwischen 1 und 30%. Die Ozondichte des resultierenden Ozongases liegt vorzugs weise zwischen 0,1 und 10 vol%. Die Ozon-Wärmebehandlung wird durchgeführt, in dem man das erzeugte Ozon in die Multifunktionskammer 11 einströmen läßt. Ver brauchtes Ozongas wird durch einen Ozonabscheider 31, eine Pumpe 33 und eine Gas reinigungseinrichtung 35 entfernt, welche am Auslassende der Multifunktionskam mer 11 angeordnet sind, und schließlich wird das verbrauchte Gas nach außen abgelas sen. Die Pumpe 33 steuert vorzugsweise den Druck in der Multifunktionskammer 11 auf Werte im Bereich zwischen 0,1 und 10 Torr.

Eine Ultraviolettlampe (UV-Lampe) (nicht dargestellt) kann zusätzlich oberhalb des Halbleiterwafers, beispielsweise am unteren Ende des Brausekopfes, installiert sein.

Die ultravioletten Strahlen können die Wirksamkeit des Ozon- Wärmebehandlungsprozesses verbessern. Eine Reinigungsgasquelle 37, die so ausgebil det ist, daß sie ein Reinigungsgas, beispielsweise ClF₃ zur Reinigung der äußeren Wän de der Multifunktionskammer 11 liefert, ist an die Multifunktionskammer 11 ange schlossen.

Bezugnehmend nunmehr auf Fig. 8 sei eine Multifunktionskammer, die an einen Plasmagenerator angeschlossen ist, beschrieben. Die Multifunktionskammer 11 ist zur Bildung einer Dielektrikumsschicht, wie oben unter Bezugnahme unter Fig. 7 beschrie ben wurde, geeignet, verwendet jedoch einen Plasmagenerator anstelle eines Ozongene rators als Wärmebehandlungseinheit.

Wie in Fig. 8 dargestellt enthält der Plasmagenerator 42 eine Wellenleitung 43, Magnetspulen 45 sowie eine Plasmagasquelle 47. Ein Gas, nämlich O₂, NH₃, Ar, N₂, oder N₂O, fließt von der Plasmagasquelle 47 weg, und Plasma von O₂, NH₃, Ar, N₂ oder N₂O wird zwischen den Magnetspulen 45 erzeugt. Das erzeugte Plasma tritt in die Mul tifunktionskammer 11 ein. Der Plasmagenerator 42 erzeugt vorzugsweise ECR-Plasma unter Verwendung von Mikrowellenenergie mit einer Frequenz von 2,54 GHz. Der Plasmagenerator kann jedoch auch RF-Plasma (Hochfrequenz-Plasma) bei 13,56 MHz erzeugen.

Anhand von Fig. 9 seien nun Ausführungsbeispiele einer Einrichtung zur Erzeu gung eines Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich der Ausführungsfor men nach Fig. 6 beschrieben, wobei jene Ausführungsformen eine Elektroden- Ablagerungskammer aufweisen. Die Einrichtung enthält eine Elektroden- Ablagerungskammer 51, die mit der Transferkammer 9 verbunden ist. Die Elektroden- Ablagerungskammer 51 kann dazu dienen, eine untere Elektrode auf dem Halbleitersub strat zu bilden, sowie einen obere Elektrode auf der Dielektrikumsschicht zu bilden. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann somit die obere Elek trode in-situ abgelagert werden, ohne daß der Halbleiterwafer nach der Sauerstoffradi kal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Hochdielektrikumsschicht der Luft ausgesetzt wird. Die Einrichtung kann so eingesetzt werden, daß in ihr die Verfahrensschritte von der Bildung der unteren Elektrode bis zur Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung der obe ren Elektrode in-situ geführt werden. Die Elektroden-Ablagerungskammer sei nachfol gend genauer unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben.

Fig. 10 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform der Elektroden- Ablagerungskammer 51 von Fig. 9. Die Elektroden-Ablagerungskammer 51 enthält eine Trägerplatte 64, die einen Halbleiterwafer 65 (ein Halbleitersubstrat) abstützt. Der Halbleiterwafer 65 wird in die Elektroden-Ablagerungskammer über einen Eingang 63 eingegeben. Ein Heizer 67 zur Steuerung der Temperatur des Halbleiterwafers zwischen 300 und 600°C befindet sich unter der Trägerplatte im unteren Bereich der Ablage rungskammer 51. Eine Quellenmaterial-Verteilungseinrichtung 61, vorzugsweise ein Brausekopf, befindet sich in Strömungsverbindung mit einer Quellenmaterial- Liefereinrichtung 54, die ein Quellengas zur Bildung einer Elektrode liefert.

Wie man aus Fig. 10 erkennt, enthält die Quellenmaterial-Liefereinrichtung 54 eine organische Quelle 53, eine Strömungsteuereinrichtung 55, einen Verdampfer 57 und eine Transfergasquelle 59. Die organische Quelle 53 liefert eine organische Quel lenmateriallösung. Wie für den Fachmann verständlich, kann die organische Quellen materiallösung vielerlei Elektroden-Quellenmaterialien enthalten, beispielsweise bi- Ethylcyclopentadienyl)-Ruthenium [Ru(EtCp)₂]-Lösung und Ru(THD)₃-Lösung. Ver schiedene Lösungsmittel können dazu verwendet werden, daß organische Quellenmate rial zu lösen, unter anderem, jedoch nicht darauf beschränkt, Tetra-Hydrofuran (THF), n-Butylacetat, Aceton und Alkohol. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Ru-Schicht zur Erzeugung der Elektrode verwendet. Es kann jedoch auch eine Schicht aus einem Metall der Pt-Gruppe, ein Oxid eines Pt-Gruppenmetalls, ein Metall-Nitrid und ein temperaturfestes Metall in der Elektroden-Ablagerungskammer gemäß der Vor liegenden Erfindung abgelagert werden.

Wie in Fig. 10 dargestellt ist, befindet sich die organische Quelle in Strömungs verbindung mit einer Strömungssteuereinheit 55, welche vorzugsweise eine Flüssig keits-Massendurchstrom-Steuereinrichtung (LMFC) ist. Die Strömungssteuereinrich tung 55 ist in Strömungsverbindung mit einem Verdampfer 57, der das flüssige organi sche Quellenmaterial verdampft. Eine Transfergasquelle 59 ist in Strömungsverbindung mit dem Verdampfer 57. Die Transfergasquelle 59 liefert ein Transfergas, beispielswei se Ar, das sich mit dem verdampften Quellenmaterial vermischt, um einen Quellenmate rialdampf zu bilden, und überträgt das organische Quellenmaterial von dem Verdamp fer 59 zu der Quellenmaterial-Verteilungseinrichtung 61. Während die Einrichtung nach Fig. 10 einen Verdampfer 57 zeigt, versteht es sich, daß ein Verdampfer, zwei Ver dampfer oder drei Verdampfer verwendet werden können. Die Quellenmaterial- Verteilungseinrichtung 61 verteilt den Quellenmaterialdampf in die Elektroden- Ablagerungskammer 51 hinein. Vorzugsweise wird das verdampfte Quellenmaterial gleichförmig verteilt. Die Elektroden-Ablagerungskammer enthält eine Pumpe zur Steuerung des Druckes in der Elektroden-Ablagerungskammer 51 auf Werte zwischen 0,1 und 10 Torr. Eine Reinigungsgasquelle 70 ist mit der Elektroden- Ablagerungskammer 51 verbunden und liefert ein Reinigungsgas, beispielsweise ClF₃, mittels welchem Quellenmaterial entfernt werden kann, daß sich an der Wand der Elektroden-Ablagerungskammer 51 abgesetzt hat.

Unter Bezugnahme auf Fig. 11 sei nun eine Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ähnlich der Ausführungsform nach Fig. 9 beschrieben, wobei die Einrichtung eine Kristallisations- Wärmebehandlungskammer aufweist. Eine Kristallisations- Wärmebehandlungskammer 71 zur Wärmebehandlung und zur Kristallisation der in amorphem Zustand abgelagerten Dielektrikumsschicht bei einer Temperatur gleich oder über der Kristallisationstemperatur ist mit der Transferkammer 9 verbunden. Die Kri stallisations-Wärmebehandlungskammer 71 ist vorzugsweise ein rasch arbeitender Wärmebehandlungsofen, in welchem die Temperatur rasch ansteigt und wieder abfällt, oder eine Ofentype in Gestalt eines Heißwandofens für einen einzelne Wafer. Die Kri stallisations-Wärmebehandlungskammer 21 steuert die Temperatur des Halbleitersub strates auf Werte zwischen 300 und 900°C und den Druck auf Werte zwischen 0,1 und 760 Torr und stellt die Atmosphäre so ein, daß es sich entweder um eine oxidierende Atmosphäre oder eine nichtoxidierende Atmosphäre handelt. Gemäß Ausführungsfor men der Erfindung ist es möglich, die Kristallisations-Wärmebehandlung in-situ vor oder nach der Ablagerung der oberen Elektrode durchzuführen, wodurch der Pegel an Verunreinigungen und der Leckstrom, wie oben erwähnt, herabgesetzt werden können.

Anhand von Fig. 12 seien nun Ausführungsformen einer Einrichtung zur Erzeu gung eines Dünnfilms gemäß der Erfindung mit einer Elektroden-Ablagerungskammer und einer Dielektrikumsschicht-Ablagerungskammer in Strömungsverbindung mit einer Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit beschrieben. Eine Dielektri kumsschicht-Ablagerungskammer 73 ist mit der Transferkammer 9 verbunden und hat Strömungsverbindung mit der Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungseinheit 13. Die Dielektrikumsschicht-Ablagerungskammer 73 be sitzt einen Aufbau ähnlich demjenigen der Multifunktionskammer 11, wie er oben be schrieben wurde, und kann zur Ablagerung einer Hochdielektrikumsschicht, zur Sauer stoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung einer Hochdielektrikumsschicht, und/oder zur Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung einer oberen Elektrode verwendet werden. Demgemäß ist es möglich, die obere Elektrode in-situ abzulagern, ohne daß der Halb leiterwafer nach der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Hochdie lektrikumsschicht der Luft ausgesetzt wird, um Verfahrensschritte von der Bildung der unteren Elektrode bis zur Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung der oberen Elektrode in-situ durchzuführen.

Die Fig. 13, 14 und 16 zeigen Ausführungsformen nach Fig. 12, jedoch mit weiteren Kammern. Gemäß Fig. 13 enthält die Ausführungsform der Einrichtung ferner eine Kristallisations-Wärmebehandlungskammer 71, die mit der Transferkammer 9 ver bunden ist. Die Kristallisations-Wärmebehandlungskammer 71 ist ähnlich oder gleich der Kristallisationskammer, wie sie oben unter Bezugnahme unter Fig. 11 beschrieben wurde, steuert aber die Temperatur des Substrates auf Werte zwischen 400 und 900°C. Die Ausführungsform noch Fig. 14 enthält einen Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungskammer, die so ausgebildet ist, daß sie eine Vorbehandlung der un teren Elektrode 77 vornehmen kann, und welche mit der Transferkammer 9 verbunden ist. Die Ausführungsform nach Fig. 16 enthält weiterhin eine Kristallisations- Wärmebehandlungskammer 21, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben wurde, sowie eine Kühlkammer 79, wobei beide Kammern mit der Transferkammer 9 verbunden sind. Die Kühlkammer 79 kühlt den Halbleiterwafer 1 nach seiner Behand lung, bevor er in die Kassette 3 eintritt. Eine Vorheizkammer, wie sie unten unter Be zugnahme auf Fig. 20 beschrieben wird, kann auch hier vorgesehen sein.

Anhand von Fig. 15 sei nun eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Erzeu gung eines Dünnfilms gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die Ein richtung eine Dielektrikumsschicht-Ablagerungskammer, eine Elektroden- Ablagerungskammer und eine Kristallisations-Wärmebehandlungskammer aufweist, die mit einer Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit verbunden ist. Die Ausführungsform nach Fig. 15 ist ähnlich derjenigen von Fig. 13, jedoch mit der Aus nahme, das die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit 13 mit der Kristallisationskammer 71 verbunden ist und nicht Verbindung zu der Dielektrikums schicht-Ablagerungskammer 73 hat. Die Ausführungsform nach Fig. 15 ist somit in der Lage, eine Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung der oberen Elektrode und eine Kristalli sations-Wärmebehandlung in einer Kammer durchzuführen und kann die obere Elektro de in-situ ablagern, ohne daß der Halbleiterwafer 1 der Luft ausgesetzt wird. Außerdem ist es möglich, Verfahrensschritte von der Erzeugung der unteren Elektrode bis zur Sau erstoffradikal-Wärmebehandlung der oberen Elektrode in-situ durchzuführen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 17 sei eine weitere Ausführungsform einer Einrich tung zur Erzeugung eines Dünnfilms gemäß der Erfindung beschrieben. Diese Einrich tung ist ähnlich der Ausführungsform von Fig. 15, jedoch mit der Ausnahme, daß sie eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer zur Nachbehandlung einer Dielektrikumsschicht anstelle der Kristallisations-Wärmebehandlungskammer, in Strömungsverbindung mit der Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungseinheit aufweist. Die Transferkammer 9 ist mit der Sauerstoffradi kal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer zur Nachbehandlung einer Dielektri kumsschicht 91 verbunden, die mit der Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungseinheit 13 Verbindung hat. Die Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungskammer zur Nachbehandlung einer Dielektrikumsschicht 81 kann auch so ausgebildet sein, daß sie eine Nachbehandlung, vorzugsweise durch Ozon- Wärmebehandlung einer oberen Elektrode vornehmen kann. Durch Verwendung der Einrichtung gemäß der Ausführungsform nach Fig. 17 ist es daher möglich, die Hoch dielektrikumsschicht in-situ abzulagern und einer Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung zu unterziehen und Verfahrensschritte von der Bildung der unteren Elektrode bis zur Bildung der oberen Elektrode in-situ durchzuführen, wodurch der Leckstrom des Kondensators vermindert werden kann.

Die Fig. 18 bis 20 zeigen Ausführungsformen ähnlich denjenigen von Fig. 17 mit jeweils zusätzlichen Kammern. Die Ausführungsform nach Fig. 18 enthält weiter eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer, die so ausgebildet ist, daß eine Vorbehandlung einer unteren Elektrode 77 vorgenommen werden kann, wobei die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer mit der Transferkam mer 9 verbunden ist und so ausgebildet ist, daß eine Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der unteren Elektrode nach ihrer Erzeugung vorgenommen werden kann. Die Ausführungsformen nach Fig. 19 enthalten weiterhin eine Kristallisations- Wärmebehandlungskammer 71, wie sie oben unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben wurde. In Fig. 20 sind Ausführungsformen gezeigt, die weiter eine Kristallisations- Wärmebehandlungskammer 71, eine Elektroden-Vorbehandlungskammer 77, eine Vor heizkammer 83 und eine Kühlkammer 79 aufweisen. Die Vorheizkammer 83 steigert die Temperatur des Substrates etwa auf die Temperatur, bei welcher die Dielektrikums schicht abgelagert wird, bevor die Ablagerung der Dielektrikumsschicht erfolgt. Das Vorheizen des Substrates kann die Zeit herabsetzen, die zur Stabilisierung der Tempe ratur des Substrates erforderlich ist.

Anhand der Fig. 21 bis 29 seien nun Verfahren zur Herstellung von Kondensato ren auf Substraten unter Einsatz der Einrichtungen beschrieben, wie sie oben erläutert wurden. In den folgenden Ausführungsbeispielen bezeichnet das Bezugssymbol a Ver fahrensschritte, die in einer Kammer der Einrichtung zur Erzeugung von Dünnfilmen gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung durchgeführt werden können, während das Bezugssymbol b Verfahrensschritte bezeichnet, welche in-situ durch die Einrichtung zur Erzeugung des Dünnfilms gemäß der Erfindung ausgeführt werden können.

Bezugnehmend auf Fig. 21 seien nun Ausführungsbeispiele eines Verfahrens zur Herstellung eines Kondensators auf einem Halbleitersubstrat gemäß der Erfindung be schrieben, wobei die Schritte der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung einer unteren Elektrode, die Ablagerung einer Dielektrikumsschicht und die Sauer stoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht in einer einzigen Kammer durchgeführt werden, und wobei die vorgenannten Schritte und der Schritt der Ablagerung einer oberen Elektrode in-situ durchgeführt werden. Die untere Elektrode des Kondensators wird auf Halbleitersubstrat (dem Halbleiterwafer) 101 erzeugt. Die untere Elektrode wird vorzugsweise bis zu einer Dicke zwischen 50 und 10.000 Å (5 bis 1040 nm) gebildet. Ein Metall der Platingruppe, ein Oxid eines Platingruppenmetalls, beispielsweise RuO₂, IrO₂, BaRuO₃ und SrRuO₃, ein Metallnitrid oder ein hitzebestän diges Metall dient vorzugsweise als Material für die untere Elektrode. Die untere Elek trode wird vorzugsweise aus dem Metall der Platingruppe, beispielsweise Pt, Ru oder Ir durch ein Sputter-Verfahren, durch eine metallorganische chemische Dampfablagerung (MOCVD) oder durch ein Elektro-Plattier-Verfahren aufgebracht.

Das Halbleitersubstrat mit der darauf gebildeten unteren Elektrode wird in eine Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingebracht. Die Durchfüh rung der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode 103 erfolgt vorzugsweise, indem das Halbleitersubstrat, auf dem die untere Elektrode gebil det ist, in eine Multifunktionskammer eingebracht wird, die eine Atmosphäre enthält, die ein Sauerstoffradikal (beispielsweise Ozon) oder ein Plasma aufweist. Wenn die untere Elektrode eine Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung durch Ozon- Wärmebehandlung erfahren soll, wird die untere Elektrode vorzugsweise einer Sauer stoffradikal-Wärmebehandlung in der Ozon-Atmosphäre für 5 Minuten unter Bedingun gen unterzogen, bei denen die Temperatur des Substrates zwischen Raumtemperatur und 700°C und insbesondere zwischen 300 und 450°C beträgt, und wobei die Dichte des Ozons zwischen 01, und 10 vol% liegt. Die Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung der unteren Elektrode durch Ozon-Wärmebehandlung kann weiter die Maßnahme der Bestrahlung der unteren Elektrode mit Ultraviolett-Strahlung (UV) umfassen. Wenn die untere Elektrode eine Plasma-Wärmebehandlung erfährt, wird die untere Elektrode vor zugsweise dieser Plasma-Wärmebehandlung in einer ECR- oder RF-Plasma- Atmosphäre von N₂O, O₂, NH₃, Ar oder N₂ unter Bedingungen unterzogen, bei denen die Temperatur des Substrates zwischen Raumtemperatur und 500°C beträgt und der Druck in der Kammer, in welcher die Plasma-Wärmebehandlung erfolgt, zwischen 0,1 und 10 Torr liegt. Besonders bevorzugt erfolgt die Plasma-Wärmebehandlung der unte ren Elektrode während einer Zeit zwischen einer Minute und 10 Minuten unter Verwen dung eines ECR-Plasmas aus N₂O-Gas unter einer Bedingung, bei der die Temperatur des Substrates 200°C beträgt.

Der Verfahrensschritt der Ablagerung einer Dielektrikumsschicht 105 auf der unteren Elektrode wird vorzugsweise durch chemische Dampfablagerung oder durch ein physikalisches Dampfablagerungsverfahren, beispielsweise Sputtern, in der Multifunk tionskammer ausgeführt. Besonders bevorzugt ist die Ablagerung einer Hochdielektri kumsschicht, beispielsweise einer BST-Schicht. Die Dielektrikumsschicht wird vor zugsweise bis zu eine Dicke von 100 und 500 Å (10 bis 50 nm) abgelagert. Besonders bevorzugt ist die Ablagerung einer BST-Schicht auf der unteren Elektrode durch ein MOCVD-Ablagerungsverfahren unter Verwendung einer organischen Materialquelle, welche Ba(THD)₂, Sr(THD)₂ und Ti(THD)₂ sowie ein Oxidationsgas enthält, das eine Gasmischung aus O₂ und N₂O ist, unter Bedingungen, bei denen die Temperatur des Substrates zwischen 400 und 600°C liegt, und der Druck in der Kammer zwischen 1 und 10 Torr beträgt.

Ein Verfahrensschritt der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht 107 wird in der Multifunktionskammer durchgeführt.

Die dielektrische Schicht wird einer Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung in einer Atmosphäre unterzogen, welche ein Sauerstoffradikal oder ein Plasmagas enthält, wie dies oben für die Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der unteren Elektrode beschrieben wurde. Um die Effektivität der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht zu verbes sern, können die Verfahrensschritte der Ablagerung und der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht n-mal wiederholt werden. Die Dicke der Hochdielektrikumsschicht, die in einem Arbeitszyklus abgelagert wird, be trägt vorzugsweise zwischen 20 und 200 Å (2 bis 20 nm).

Das einer Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung unterzogene Halb leitersubstrat wird an eine Elektroden-Ablagerungskammer übergeben. Eine obere Elektrode wird im Ablagerungsschritt 109 auf der durch eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung vergüteten dielektrischen Schicht abgelagert. Die obere Elektrode hat vorzugsweise eine Dicke zwischen 50 und 3000 Å (5 bis 300 nm). Die obe re Elektrode wird vorzugsweise unter Verwendung eines Materials gebildet, welches dasselbe wie dasjenige der unteren Elektrode ist und welches durch ein physikalisches Ablagerungsverfahren, beispielsweise durch Sputtern oder durch ein Metalloxid- Dampfablagerungsverfahren (MOCVD) abgelagert wird. Beispielsweise wird die Ru- Schicht durch das MOCVD-Verfahren unter Verwendung von Ru(EtCp)₂ als Quellen material unter den Bedingungen abgelagert, bei welchen die Temperatur des Substrates zwischen 150 und 500°C beträgt und der Druck in der Elektroden- Ablagerungskammer 0,1 bis 10 Torr ist.

Das Halbleitersubstrat, auf welchem die obere Elektrode abgelagert worden ist, wird aus der Einrichtung zur einer Kristallisations-Wärmebehandlungskammer trans portiert und in dem Schritt 111 einer Kristallisations-Wärmebehandlung unterzogen. Vorzugsweise erfährt die BST-Schicht eine Kristallisations-Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 500 und 800°C in einer oxidierenden oder nichtoxidierenden At mosphäre unter Bedingungen, bei denen der Druck in der Kammer zwischen 0,1 und 10 Torr beträgt. Wird Ru als Material für die Elektrode des Kondensators mit einer BST-Schicht verwendet, so wird sauerstoffenthaltendes Ru oxidiert. Die Kristallisa tions-Wärmebehandlung erfolgt vorzugsweise in einer Atmosphäre, in welcher eine geringe Menge Sauerstoff enthalten ist, oder in einer nichtoxidierenden Atmosphäre. Wenn Platin als Elektrodenmaterial des Kondensators mit BST-Schicht verwendet wird, so erfolgt die Kristallisations-Wärmebehandlung vorzugsweise unter Verwendung eines Gasgemisches aus O₂ und N₂ mit einem Gehalt zwischen 1 und 10% Sauerstoff.

Die Kristallisations-Wärmebehandlung wird vorzugsweise in einer Zeit zwi schen 30 Sekunden und 30 Minuten bei einer Wärmebehandlungstemperatur von 750°C durchgeführt. Es kann länger dauern, die Kristallisations-Wärmebehandlung bei einem Kondensator mit einer Platinelektrode durchzuführen, als bei einem Kondensator mit einer Ru-Elektrode, wenn die Temperatur, bei welcher die Wärmebehandlung erfolgt, niedriger ist. Ein rascher thermischer Vergütungsprozeß (RTA) wird vorzugsweise ein gesetzt, um das Maß zu verringern, zu welchem eine Wärmebehandlung während der Bildung des Kondensators die Eigenschaften anderer Geräte beeinflußt. In anderen, in Fig. 22 erläuterten Ausführungsbeispielen wird der Verfahrensschritt der Durchführung der Kristallisations-Wärmebehandlung in-situ durchgeführt, während bei wiederum an deren Ausführungsformen gemäß Fig. 23 die Kristallisations-Wärmebehandlung nicht durchgeführt wird. In der Ausführungsform nach Fig. 27 werden die Verfahrensschritte der Erzeugung einer unteren Elektrode und der Durchführung der Kristallisations- Wärmebehandlung in-situ durchgeführt.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 24 ist ähnlich derjenigen, wie sie oben unter Bezugnahme auf Fig. 21 beschrieben wurde, jedoch mit der Ausnahme, daß die Sauer stoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode im Schritt 103 und die Ablagerung der Dielektrikumsschicht in Schritt 105 in jeweils gesonderten Kam mern der Einrichtung durchgeführt werden und die Verfahrensschritte der Sauerstoffra dikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht (Schritt 107) und die Durchführung der Kristallisations-Wärmebehandlung (Schritt 111) in einer einzigen Kammer ausgeführt werden, wobei die Kristallisations-Wärmebehandlung im Schritt 111 durchgeführt wird, bevor die Ablagerung der oberen Elektrode im Schritt 109 erfolgt. Fig. 25 zeigt eine Ausführungsform ähnlich derjenigen von Fig. 24, jedoch mit der Ausnahme, daß die untere Elektrode nicht einer Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung unterzogen wird.

Die Ausführungsform nach Fig. 26 ist ähnlich derjenigen von Fig. 22, jedoch mit der Ausnahme, daß die untere Elektrode keine Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung erfährt und die Verfahrensschritte der Vorheizung des Substrates (Schritt 113) vor der Ablagerung der dielektrischen Schicht (Schritt 105) und das Küh len des Substrates (Schritt 115) nach der Kristallisations-Wärmebehandlung 111 ausge führt werden. Der Schritt des Vorheizens steigert vorzugsweise die Temperatur des Sub strates auf die Prozeßtemperatur des nächsten Verfahrensschrittes. Die Vorheizmaß nahme wird vorzugsweise in einem Zeitraum von 5 Minuten ergriffen. Der Kühlschritt kühlt vorzugsweise das Substrat innerhalb von 5 Minuten auf Raumtemperatur zurück. Die Verfahrensschritte von der Vorheizung des Substrates bis zur Kühlung des Sub strates werden in-situ ausgeführt und die Verfahrensschritte des Ablagerns der Dielek trikumsschicht und der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der Dielek trikumsschicht werden in einer einzigen Kammer ausgeführt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 28 ist ähnlich demjenigen gemäß Fig. 23, je doch mit der Ausnahme, daß die untere Elektrode keine Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung erfährt und daß ein Verfahrensschritt der Sauerstoffradikal- Wärmebehandlung der oberen Elektrode (Schritt 117) vorgesehen ist. Die obere Elek trode wird in der Multifunktionskammer der Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung un terzogen. Die Sauerstoffradikal-Wärmebehandlung der oberen Elektrode geschieht vor zugsweise in einer Atmosphäre, welche das Sauerstoffradikal (beispielsweise Ozon) enthält, für eine Zeitdauer zwischen etwa 30 Sekunden und 30 Minuten unter Bedin gungen, bei denen die Temperatur des Substrates zwischen 200 und 600°C liegt und die Dichte des Ozons zwischen 0,1 und 10 Vol% beträgt. Die Sauerstoffradikal- Wärmebehandlung der oberen Elektrode kann unter Bestrahlung des Substrates mit UV- Strahlen erfolgen, wodurch ebenfalls die Verminderung des Leckstroms des Kondensa tors unterstützt wird.

Die Ausführungsform nach Fig. 29 ist ähnlich derjenigen von Fig. 28, jedoch mit der Ausnahme, daß der Schritt der Ablagerung der oberen Elektrode unter Durchfüh rung mehrfacher Schritte geschieht. Eine erste obere Elektrode wird im Schritt 119 ab gelagert, wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 28 angegeben. Die erste obere Elektrode wird vorzugsweise bis zu einer Dicke zwischen 50 und 1000 Å (5 bis 100 nm) gebildet, so daß Sauerstoffradikale durch die erste obere Elektrode hindurch gelangen können. Dann wird die erste obere Elektrode im Schritt 121 einer Sauerstoffradikal- Wärmebehandlung unter den selben Bedingungen unterzogen, wie sie zuvor unter Be zugnahme auf Fig. 28 angegeben wurden. Eine zweite obere Elektrode wird dann in dem Schritt 123 auf der ersten Elektrode, welche einer Sauerstoffradikal- Wärmebehandlung unterzogen worden ist, abgelagert. Die zweite Elektrode hat vor zugsweise eine Dicke zwischen 50 und 3000 Å (5 bis 300 nm). Das Ablagern der oberen Elektrode in mehreren Schritten mit dazwischen vorgenommenen Sauerstoffradikal- Wärmebehandlungsschritten kann die Verminderung des Leckstroms des Kondensators unterstützen, während gleichzeitig die Dicke der gesamten oberen Elektrode vergrößert wird.

Es sei nun auf Fig. 30 Bezug genommen und ein Seitenquerschnitt eines Kon densators betrachtet, der auf einem Halbleitersubstrat unter Einsatz des Ausführungsbei spiels des Verfahrens gemäß Fig. 28 gebildet worden ist.

Ein Transistor mit einem Source-Bereich 105, einem Drain-Bereich 107 und ei ner Gate-Elektrode 111, durch welche eine Gate-Oxidschicht 109 zwischengelagert wird, wird in dem aktiven Bereich eines Halbleitersubstrats 101 gebildet, der durch eine Feld-Isolationsschicht 103 umgrenzt ist. Eine Bit-Leitung 113 ist auf dem Drain- Bereich 107 gebildet. Eine untere Elektrode 121, die mit dem Source-Bereich 105 über einen Kontaktstopfen 117 Verbindung hat und eine Metallsperrschicht 119, die in einer Kontaktöffnung der Dielektrikumszwischenschicht 115 gebildet ist, sind in dem Source- Bereich 105 hergestellt. Die untere Elektrode 121 ist vorzugsweise aus einem Metall der Platingruppe, einem Oxid eines Platingruppenmetalls, einem Metallnitrid, oder einem hitzebeständigen Metall bis zu einer Dicke zwischen 50 und 10000 Å (5 bis 1000 nm) durch ein Sputterverfahren, ein MOCVD-Verfahren oder durch Elektroplatierung gebil det. Wie in Fig. 30 dargestellt, sind eine dielektrische Schicht 123 und eine obere Elek trode 125 auf der unteren Elektrode 121 hergestellt. Die dielektrische Schicht 123 ist vorzugsweise als Hochdielektrikumsschicht ausgebildet, welche Materialien der oben angegebenen Art enthält, beispielsweise also BST, Ta₂O₅, Al₂O₃, TiO₂, Y₂O₃, SrTiO₃ (STO), PbZrTiO₃ (PZT), SrBi₂Ta₂O₉ (SBT), PbZrO₃, LaZrO₃, PbTiO₃, LaTiO₃ und Bi₄Ti₃O₁₂. Die obere Elektrode 125 besteht vorzugsweise aus demselben Material wie die untere Elektrode 121 und ist durch dasselbe Verfahren aufgebracht wie das Ver fahren bei der Aufbringung der unteren Elektrode 121.

Der Leckstrom des Kon 02302 00070 552 001000280000000200012000285910219100040 0002010046021 00004 02183densators kann durch Sauerstoffradikal- Wärmebehandlung der gesamten Oberfläche der oberen Elektrode in einer Atmosphäre herabgesetzt werden, welche ein Sauerstoffradikal 127 (beispielsweise Ozon) enthält. Wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 29 beschrieben kann die Dicke der oberen Elek trode dadurch vergrößert werden, daß eine zweite obere Elektrode auf der einer Sauer stoffradikal-Wärmebehandlung unterzogenen ersten oberen Elektrode 125 gebildet wird.

Durch die hier angegebenen Ausführungsformen der Erfindung ist es möglich, den Leckstrom durch Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode nach ihrer Herstellung und/oder durch Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der Dielektrikumsschicht nach ihrer Aufbringung zu verringern. Die Verminderung des Leckstroms kann auf einer Verminderung des Pegels von Verunrei nigungen in oder an den verschiedenen Schichten des Kondensators beruhen. Eine Sau erstoffradikal-Wärmebehandlung (beispielsweise mit Ozon) der oberen Elektrode nach ihrer Bildung erweist sich als wirksam zur Verminderung des Leckstroms des Konden sators, wobei die Verminderung auf einer Verminderung der Anzahl von Sauerstoff- Leerstellen in der Hochdielektrikumsschicht beruhen kann. Die Einrichtung zur Erzeu gung eines Dünnfilms gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Absorption von Verunreinigungen an der unteren Elektrode oder der Hochdielektri kumsschicht vermindern oder verhindern, indem das Aussetzen des Substrates gegen über Luft während der Herstellungsschritte vermieden oder vermindert wird. Demge mäß können Einrichtungen gemäß Ausführungsformen der Erfindung den Leckstrom des Kondensators herabsetzen.

In den Zeichnungen und in der Beschreibung sind verschiedene typische oder bevorzugte Ausführungsformen erläutert. Wenngleich besondere Ausdrücke bei der Erläuterung verwendet wurden, erfolgt diese Verwendung im allgemeinsten und im be schreibenden Sinne und diese Ausdrücke sind nicht im Sinne einer Beschränkung des erfinderischen Gedankens zu verstehen, wie er in den Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Verfahren zur Bildung eines Kondensators auf einem Substrat, mit folgenden Schritten:
Bilden einer unteren Elektrode auf dem Substrat;
Bilden einer dielektrischen Schicht auf der unteren Elektrode;
Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandeln der dielektrischen Schicht; und
Bilden einer oberen Elektrode auf der einer Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung unterzogenen dielektrischen Schicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Schritte des Bildens einer dielektrischen Schicht und der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht in derselben Kammer durchgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt der Sauerstoffradikal- Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht den Schritt der Sauerstoffradikal- Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht durch deren Aussetzen gegenüber einer Atmosphäre umfaßt, die ein Sauerstoffradikal enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem der Schritt der Sauerstoffradikal- Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht weiter den Schritt der Aufrechterhaltung der Temperatur der dielektrischen Schicht auf einem Wert gleich oder kleiner als 500 Grad Celsius währen des Schrittes des Aussetzens der dielektrischen Schicht gegenüber einer sauerstoffradikalhaltigen Atmosphäre umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoffradikal Ozon ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht den Schritt der Plasma- Wärmebhandlung der dielektrischen Schicht durch Aussetzen der dielektrischen Schicht gegenüber einer Atmosphäre umfaßt, die ein Plasmagas enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus O₂, NH₃, Ar, N₂ und N₂O besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt der Plasma- Wärmebehandlungen der dielektrischen Schicht weiter den Schritt der Aufrechterhaltung der Temperatur der dielektrischen Schicht auf einem Wert gleich oder kleiner als 500 Grad Celsius während des Schrittes des Aussetzens der dielektrischen Schicht gegenüber dem Plasma enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schritt der Bildung der dielektrischen Schicht und der Schritt der Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht wiederholt durchgeführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die dielektrische Schicht aus einem Material besteht, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Ta₂O₅, Al₂O₃, TiO₂, Y₂O₃, SrTiO₃, BaTiO₃, SrTiO₃, PbZrTiO₃, SrBi₂Ta₂O₉, PbZrO₃, LaZrO₃, PbTiO₃, LaTiO₃ und Bi₄Ti₃O₁₂ besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter den Schritt der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die Schritte der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode, der Ablagerung der Dielektrikumsschicht und der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht in derselben Kammer durchgeführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode, der Bildung der dielektrischen Schicht, der Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht, und der Bildung der oberen Elektrode in-situ mittels einer einzigen Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms durchgeführt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter den Schritt der Kristallisations-Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht nach Bildung der oberen Elektrode umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der unteren Elektrode, der Bildung der dielektrischen Schicht, der Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht, der Bildung der oberen Elektrode und der Kristallisationswärmebehandlung der dielektrischen Schicht in-situ mittels einer einzigen Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms durchgeführt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter den Schritt der Kristallisationswärmebhandlung der dielektrischen Schicht nach deren Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung enthält.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem die Schritte der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht und der Kristallisations- Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht in derselben Kammer durchgeführt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem die Schritte der Bildung der dielektrischen Schicht, der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht, der Kristallisations-Wärmebehandlung der dielektrischen Schicht und der Bildung der oberen Elektrode in-situ mittels einer einzigen Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms durchgeführt werden.

18. Verfahren zur Bildung eines Kondensators auf einem Substrat, mit folgenden Verfahrensschritten:
Bilden einer unteren Elektrode auf dem Substrat;
Bilden einer dielektrischen Schicht auf der unteren Elektrode;
Bilden einer ersten oberen Elektrode auf der dielektrischen Schicht; und
Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung der ersten oberen Elektrode.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem die Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung das Aussetzen der ersten oberen Elektrode gegenüber einer Ozonhaltigen umfaßt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem der Schritt der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung weiter das Aufrechterhalten der Temperatur der ersten oberen Elektrode auf einem Wert gleich oder kleiner als 500 Grad Celsius während des Schrittes des Aussetzens gegenüber der Ozonhaltigen Atmosphäre umfaßt.

21. Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem die dielektrische Schicht ein Material enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, aus Ta₂O₅, Al₂O₃, TiO₂, Y₂O₃, SrTiO₃, BaTiO₃, SrTiO₃, PbZrTiO₃, SrBi₂Ta₂O₉, PbZrO₃, LaZrO₃, PbTiO₃, LaTiO₃ und Bi₄Ti₃O₁₂ besteht.

22. Verfahren nach Anspruch 21, welches weiter den Schritt der Bildung einer zweiten oberen Elektrode auf der einer Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung unterzogenen ersten Elektrode enthält.

23. Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms auf einem Substrat, welche folgendes aufweist:
eine Multifunktionskammer zur Ablagerung einer dielektrischen Schicht auf einem Substrat; und
eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit, die mit der Multifunktionskammer verbunden ist und so ausgebildet ist, daß sie ein Sauerstoffradikaldgas oder Plasmagas an die Multifunktionskammer liefert, um eine Elektrode oder mehrere Elektroden und/oder eine oder mehrere Dielektrikumsschichten auf dem Substrat in der Multifunktionskammer einer Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlung zu unterziehen.

24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit ein Ozongenerator oder ein Plasmagenerator ist.

25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Multifunktionskammer weiter einen Ozonausscheider enthält, der an ein Auslassende der Multifunktionskammer angeschlossen ist.

26. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmagenerator so ausgebildet ist, daß er ein Plasmagas zu erzeugen vermag, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus O₂, NH₃, Ar, N₂ und N₂O besteht.

27. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Multifunktionskammer folgendes enthält:
eine Trägerplatte zur Unterstützung des Substrates;
eine Heizereinheit, die sich unter der Trägerplatte befindet;
eine Quellenmaterial-Verteilungseinrichtung, die sich oberhalb der Trägerplatte befindet und so ausgebildet ist, daß sie organische Quellenmaterialflüssigkeit gleichförmig zu verteilen mag; und
eine Quellenmaterial-Liefereinrichtung in Strömungsverbindung mit der Quellenmaterial-Verteilungseinrichtung.

28. Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellenmaterial- Liefereinrichtung folgenden aufweist:
eine Flüssigkeits-Massendurchsatz-Steuereinrichtung zur Steuerung der Strömung einer organischen Quellenmaterialflüssigkeit;
einen Verdampfer in Strömungsverbindung mit der Strömungs- Steuereinrichtung zum Verdampfen der Quellenmaterialflüssigkeit; und
eine Transfergasquelle in Strömungsverbindung mit dem Verdampfer zum Transport eines organischen Quellenmaterials von dem Verdampfer zu der Quellenmaterialverteilungseinrichtung.

29. Einrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellenmaterial- Liefereinrichtung zwischen einem und drei Verdampfern enthält.

30. Einrichtung nach Anspruch 23, welche weiter folgendes aufweist: eine Reinigungsgas-Liefereinrichtung in Strömungsverbindung mit der Multifunktionskammer zur Lieferung eines Reinigungsgases zum Entfernen von Dielektrikumsmaterial von einer Wand der Multifunktionskammer.

31. Einrichtung nach Anspruch 23, welche weiter folgendes aufweist:
eine Beschickungsschleusenkammer zum Einführen des Substrates in die Einrichtung; und
eine Transferkammer, die mit der Beschickungsschleusenkammer verbunden und so ausgebildet ist, daß das Substrat+ von einer ersten Kammer zu einer zweiten Kammer übergeben werden kann, wobei die Multifunktionskammer mit der Transferkammer verbunden ist.

32. Einrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine Elektroden-Ablagerungskammer enthält, die mit der Transferkammer verbunden ist.

33. Einrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine Kristallisations-Wärmebehandlungskammer enthält, die mit der Transferkammer verbunden ist.

34. Einrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer enthält, die so ausgebildet ist, daß eine Vorbehandlung einer unteren Elektrode in ihr durchführbar ist und die mit der Transferkammer verbunden ist.

35. Einrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine mit der Transferkammer verbundene Kühlkammer und eine mit der Transferkammer verbundene Vorheizkammer enthält.

36. Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms auf einem Substrat, welche folgendes aufweist:
eine Kristallisations-Wärmebehandlungskammer zur Behandlung eines Substrates; und
eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit, welche mit der Kristallisations-Wärmebehandlungskammer verbunden und so ausgebildet ist, daß sie ein Sauerstoffradikal oder ein Plasmagas an die Kristallisations- Wärmebehandlungskammer liefert, um eine Elektrode oder mehrere Elektroden und/oder dielektrische Schichten auf dem Substrat in der Kristallisations- Wärmebehandlungskammer einer Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlung zu unterziehen.

37. Einrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit ein Ozongenerator oder ein Plasmagenerator ist.

38. Einrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter folgendes enthält:
eine Beschickungsschleusenkammer zum Einführen des Substrates in die Einrichtung;
eine Transferkammer, die mit der Beschickungsschleusenkammer verbunden ist und so ausgebildet ist, daß ein Substrat von einer ersten Kammer an eine zweite Kammer übertragbar ist;
eine Dielektrikumsschicht-Ablagerungskammer, die mit der Transferkammer verbunden ist; und
eine Elektroden-Ablagerungskammer, die mit der Transferkammer verbunden ist, wobei auch die Kristallisations-Wärmebehandlungskammer mit der Transferkammer Verbindung hat.

39. Einrichtung zur Erzeugung eines Dünnfilms auf einem Substrat, welche folgendes aufweist:
eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer zum Nachbehandeln einer dielektrischen Schicht und/oder einer oberen Elektrode; und
eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit, die mit der Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer verbunden und so ausgebildet ist, daß eine dielektrische Schicht und/oder eine obere Elektrode einer Nachbehandlung unterziehbar ist, wobei die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungseinheit so ausgebildet ist, daß sie ein Sauerstoffradikal oder ein Plasmagas an die Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungskammer liefert, um eine dielektrische Schicht und/oder eine obere Elektrode auf dem Substrat in der Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungskammer einem Sauerstoffradikal- oder Plasma- Wärmebehandlungsschritt zu unterziehen.

40. Einrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmetehandlungseinheit ein Ozongenerator oder ein Plasmagenerator ist.

41. Einrichtung nach Anspruch 39, welche weiter folgendes aufweist:
eine Beschickungsschleusenkammer zum Einführen des Substrates in die Einrichtung; und
eine Transferkammer, die mit der Beschickungsschleusenkammer verbunden ist und so ausgebildet ist, daß das Substrat von einer ersten Kammer aus übertragbar ist;
eine Dielektrikumsschicht-Ablagerungskammer, die mit der Transferkammer Verbindung hat; und
eine Elektroden-Ablagerungskammer, die mit der Transferkammer verbunden ist;
wobei die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer so ausgebildet ist, daß eine dielektrische Schicht und/oder eine obere Elektrode einer Nachbehandlung unterzogen werden kann, wobei die Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer Verbindung zur Transferkammer hat.

42. Einrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine Sauerstoffradikal- oder Plasma-Wärmebehandlungskammer enthält, die zur Vorbehandlung einer unteren Elektrode ausgebildet und mit der Transferkammer verbunden ist.

43. Einrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine Kristallisations-Wärmebehandlungskammer enthält, die mit der Transferkammer verbunden ist.

44. Einrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine Kühlkammer und eine Vorheizkammer enthält, welche jeweils mit der Transferkammer verbunden sind.