JP2929286B2 - 酸化防止作用を有する白金膜を基板上に蒸着する方法と、その方法により製造された装置 - Google Patents

酸化防止作用を有する白金膜を基板上に蒸着する方法と、その方法により製造された装置

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JP2929286B2 JP10035332A JP3533298A JP2929286B2 JP 2929286 B2 JP2929286 B2 JP 2929286B2 JP 10035332 A JP10035332 A JP 10035332A JP 3533298 A JP3533298 A JP 3533298A JP 2929286 B2 JP2929286 B2 JP 2929286B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高集積DRAMセ
ルや非揮発性メモリセルのキャパシタの下部電極として
使用される白金薄膜形成技術に関し、特に白金薄膜下に
形成される機能性中間膜(例えば、高集積DRAMセル
の拡散バリヤ層又は非揮発性強誘電体メモリセルの接着
層)の酸化を防止し、配向性を調節することができる白
金薄膜形成方法及び、その方法により製造された電子素
子に関する。
【0002】
【従来の技術】前記機能性中間膜とは、ポリシリコン層
のシリコンと白金電極層の白金との相互拡散防止、白金
電極と基板との間の電気的接続、絶縁、及び/又は接着
力の増加を目的とする電子素子に用いられる全ての薄膜
を包括する意味で使用される。
【0003】この機能性中間膜は、当業界では公知のも
のであるが、その機能によって「拡散バリヤ層」、「伝
導性プラグ層」、「接着層」、「絶縁層」と称されてお
り、これらの薄膜層の存在によって幾つかの深刻な問題
が生じている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】例えば、高集積DRA
Mセル素子や非揮発性強誘電体メモリ素子のキャパシタ
の下部電極として白金薄膜が主に使用されているが、D
RAMセルのキャパシタの下部電極として白金薄膜を用
い、そのキャパシタにポリシリコンのような伝導性プラ
グ層を媒介にトランジスタが接続される場合には、ポリ
シリコンと白金薄膜とが当接するため、白金薄膜蒸着工
程や後続熱処理工程、或いはその他の後工程中にポリシ
リコンと白金薄膜との境界面に白金シリサイドが形成さ
れる。
【0005】このような現象を回避するために、白金薄
膜とポリシリコンとの間にTiN、Ti−Si−N、G
aNのような窒化物系列の拡散バリヤ層を形成する方法
が利用されている。
【0006】ところが、拡散バリヤ層を形成する場合に
も、白金薄膜の蒸着後の後続熱処理工程又は強誘電性酸
化物薄膜の蒸着工程中に導入された酸素が、白金薄膜の
粒界の間に形成された空隙を通じて拡散されることがあ
る。
【0007】通常の方法で形成された白金薄膜の粒子は
鉛直コラム構造を有しており、そのコラム構造の間に空
隙が形成されるため、前述した工程で導入された白金薄
膜を通じて拡散バリヤ層へ容易に拡散される。
【0008】このように拡散された酸素は拡散バリヤ層
を酸化させてTiO2 、Ta2 O5のような絶縁酸化層
を形成するため、白金薄膜の電極としての機能が低下す
るか、又は消失され得る。
【0009】特に、拡散バリヤ層としてTiNを用いる
場合には、TiN表面にTiO2 酸化層の形成過程で発
生する窒素ガスによって白金薄膜が基板から膨らんで放
れる、所謂「バックリング」(Buckling)という現象が
生じることもある。
【0010】DRAM素子、非揮発性強誘電体メモリ素
子、又は各種センサ等には白金が形成される基板又はそ
の基板上に一次的に形成された絶縁層と白金薄膜との付
着力を向上させるために、基板又は基板上の絶縁層と白
金薄膜との間にTi、Ta、TiN、TiW又はWで形
成された導電性接着層が介在される。
【0011】しかし、この接着層の形成後、強誘電性酸
化物薄膜を蒸着する過程で、白金薄膜を通じて酸素が拡
散されて接着層が酸化され、又、接着層材料が白金薄膜
を通じて拡散されて酸化物薄膜と白金薄膜との間にDR
AMセルの場合のようにTiO2 、Ta2 O5 のような
絶縁酸化物が形成され、もしTiNが使用される場合
は、TiNがTiO2 に酸化しながらN2 が発生してバ
ックリング現象も起こる。
【0012】従って、DRAM白金薄膜を通じた酸素の
拡散及び酸化によってセル又は非揮発性強誘電体セルの
性能が顕著に劣化するという問題が生じる。
【0013】当業界においては周知の事実であるが、下
部電極として使用される白金薄膜が、(200)優先配
向性を有する場合、その薄膜上に形成される強誘電性酸
化物薄膜は、一方向(例えば、c軸)へ配向される傾向
がある。
【0014】このように配向性の制御により、電子素子
の電気的特徴が顕著に改善される一方、この素子の疲労
傾向は非常に減少される。そのため、白金薄膜の配向性
調節は大変重要である。
【0015】なお、スパッタリングを用いる通常の方法
で形成された白金薄膜は緻密でないため、ピンホール、
気孔又はヒルロック(hillocks)のような欠陥が生じ、
この欠陥は電子素子の性能的な問題を招くことがある。
【0016】従って、機能性中間膜、例えば、拡散バリ
ヤ層、接着層、絶縁層及び導電性プラグ層の酸化を防止
することができる白金薄膜の形成方法が要望されてい
る。又、そのような白金薄膜の配向性を制御して欠陥の
ない白金薄膜を形成する方法も要望される。
【0017】本発明の目的は、DRAMセルや非揮発性
メモリセル素子構造において、キャパシタの下部電極と
して使用される白金電極下部に形成される拡散バリヤ層
又は接着層のような導電層の酸化を防止することがで
き、配向性が調節された白金薄膜形成方法及びその方法
により形成された白金薄膜を提供することにある。
【0018】本発明の他の目的は、白金薄膜下部に形成
される拡散バリヤ層又は接着層のような機能性中間膜の
酸化を防止することができる白金薄膜を下部電極として
用いる電子素子の製造方法及びその方法により形成され
た電子素子を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの実施例に
よれば、基板に形成された機能性中間膜上に白金薄膜を
形成する方法において、前記機能性中間膜上に、不活性
ガス雰囲気下で第1白金薄膜部を蒸着した後、不活性ガ
スと共に酸素及び/又は窒素を含有する雰囲気下で第2
白金薄膜部を蒸着し、前記雰囲気ガスが含まれた白金薄
膜を真空雰囲気で熱処理して、前記第2白金薄膜部の蒸
着時に白金薄膜に含まれた酸素及び/又は窒素を除去す
るようにした。なお、前記酸素及び/又は窒素を含有す
る雰囲気とは、O2 、O3 、N2 、N2 O及びこれらの
混合物のうちの少なくとも一つを含む雰囲気を意味す
る。
【0020】本発明の又一つの実施例によれば、基板を
準備する工程と、この基板上に機能性中間膜を形成する
工程と、この機能性中間膜上に、不活性ガスの雰囲気下
で第1白金薄膜部を蒸着し、不活性ガスと共に酸素及び
/又は窒素を含有する雰囲気下で第2白金薄膜部を蒸着
する工程と、前記白金薄膜を真空雰囲気下で熱処理して
白金薄膜の前記第2白金薄膜部の蒸着時に導入された酸
素及び/又は窒素を除去する工程と、前記白金薄膜上に
高誘電性又は強誘電性酸化物薄膜を形成する工程とを含
む。
【0021】ここで、前記第1白金薄膜部の厚さは、第
2白金薄膜部の蒸着中の機能性中間膜が酸化されること
を防止するために、白金薄膜の全体厚さの5〜50%の
範囲内であることが望ましい。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の種々実施例について説明すると、下記の通りである。
【0023】図1(a)乃至図1(d)、及び図2
(a)乃至図2(c)に基づいて、機能性中間膜の酸化
を防止することができる白金薄膜形成方法に関わる本発
明の実施形態について説明すると、白金薄膜は先ず不活
性ガス雰囲気下で部分的に蒸着されるが、その不活性ガ
スはAr、Ne、Kr及びXeのうちから選択される。
【0024】なお、本発明は電子素子製造工程に適用で
きる。いくつかの実施例において、白金薄膜上に強誘電
性薄膜が形成され、その白金薄膜が例えば、下部電極と
して機能することができる。
【0025】また、いくつかの実施例においては、白金
薄膜が蒸着される電子素子の形態により、その白金薄膜
と基板との間に機能性中間膜(例えば、絶縁層、導電性
プラグ層、接着層又は拡散バリヤ層)が形成される。
【0026】機能性薄膜として利用できる種々の材料に
ついては後で詳細に説明するが、それらの材料は後述す
る実施例に一般的に適用できる。
【0027】基板材料としては、シリコン(Si)、ゲ
ルマニウム(Ge)及びダイヤモンド(C)のような単
一成分の半導体材料;GaAs、InP、SiGe及び
SiCのような化合物半導体材料;SrTiO3 、La
AlO3 、Al2 O3 、KBr、NaCl、MgO、Z
rO2 、Si3 N4 、TiO2 、Ta2 O5 、AlNの
ようなセラミック単結晶又はセラミック多結晶;Au、
Ag、Al、Ir、Pt、Cu、Pd、Ru、Wのよう
な金属及び;BSG、PSG、BPSG、Siのような
非晶質/硝子質材料等の群から選択される。
【0028】前述したように、絶縁層、導電性プラグ
層、拡散バリヤ層又は接着層のような機能性中間膜が白
金薄膜と基板との間に形成される。絶縁層の作用をする
機能性中間膜に利用できる材料としては、SiO2 、S
i3 N4 、BPSG、MgO、CaO、CaF2 、Al
2 O3 又はB2 O3 等が挙げられる。
【0029】導電性プラグ層の作用をする機能性中間膜
に利用できる材料としては、TiN、ジルコニウム窒化
物、チタンシリサイド、タンタルシリサイド、タングス
テンシリサイド、モリブデンシリサイド、ニッケルシリ
サイド、コバルトシリサイド、タンタルカーバイド、タ
ンタル硼化物、ポリシリコン、ゲルマニウム、W、T
a、Ti、TiW、ホウ素カーバイド、Cu等が挙げら
れる。
【0030】拡散バリヤ層の作用をする機能性中間膜に
利用できる材料としては、三成分系非晶質材料(Ti−
Si−N、Ta−B−N、Ti−B−N)、導電性窒化
物(チタンアルミニウム窒化物、Zr窒化物、Hf窒化
物、Y窒化物、Se窒化物、La窒化物、稀土類窒化
、ドーピングされたAl窒化物、Mg窒化物、Ca窒
化物、Sr窒化物、Ba窒化物、TiN、GaN、Ni
窒化物、Ta窒化物、Co窒化物、W窒化物)等があげ
られる。
【0031】接着層の機能をする機能性中間膜に利用で
きる材料としては、TiN、W、Ta、Ti、Sn、R
u、In、Ir、Os、Rhおよびシリサイド化合物
(Niシリサイド、Coシリサイド、Wシリサイド)等
が挙げられる。
【0032】いくつかの実施例によれば、白金薄膜の蒸
着後、その白金薄膜の上面に高誘電性又は強誘電性酸化
物薄膜を形成する。例えば、その高誘電性又は強誘電性
酸化物薄膜として利用される材料としては、BT(Ba
TiO3 )、BST(Ba(1-x) Srx TiO3 )、S
T(SrTiO3 )、PT(PbTiO3 )、PZT
(Pb(Zr、Ti)O3 )、PLT(Pb(1-x) La
x TiO3 )、PLZT(Pb(1-x) Lax )(Zry
Tiz )(1-x/4) O3 )、PMN(PbMg1/3Nb2/3
O3 )、LiNbO3 、LiTaO3 、K(Ta、N
b)O3 、CaTiO3 、SrSnO3 、NaNbO3
、LaAlO3 、YAlO3 のようなペロブスカイト
構造の酸化物;SrBi2 Nb2 O9 、SrBi2 Ti
2 O9 、SrBi2 Ta2 O9 、SrBi2 (Tax N
b(1-x) )2 O9 、Bi4 Ti3 O12のようなビスマス
層状ペロブスカイト構造酸化物;Sr(1-x) Bax Nb
2 O6、(Sr、Ba)0.8 Rx Na0.4 Nb2 O6
(R;Cr、Zn、Y)、(Pb、Ba)Nb2 O6 、
(K、Sr)Nb2 O6 、(Pb、K)Nb2 O6 、P
b2 KNb5 O15、K3 Li2 Nb5 O15、(K、N
a)3 Li2 Nb5 O15、K2 LiNb5 O15のような
タングステン−ブロンズ型構造酸化物;ReMnO3
(Reは稀土類元素)、BaMF4 (MはMn、Co、
Ni、Mg、Zn)及びKMgF3 等が挙げられる。
【0033】本発明によれば、白金薄膜はDC/RFマ
グネトロンスパッタリング、DC/RFスパッタリン
グ、有機金属化学蒸着法(Metal Organic Chemical Vap
or Deposition )、部分イオン化ビーム蒸着法(Partia
lly Ionized Beam Deposition)、真空蒸着法(Vacuum
Evaporation)、レーザー蒸着法(Laser Ablation)及
び電気メッキ法(Electroplating)のいずれか一つを用
いて蒸着される。
【0034】後述するように、本発明による白金薄膜
は、二つの重要な特性を有することが判明された。
【0035】第一に、本発明による白金薄膜は顆粒型結
晶粒からなる緻密な微細構造を有していると判明され
た。
【0036】第二に、本発明による白金薄膜は、ピンホ
ール気孔及び/又はヒルロックが生じないと判明され
た。
【0037】このような緻密な白金薄膜では、酸素がそ
の白金薄膜を通じて機能性中間膜に容易に拡散すること
ができない。その理由は、従来のコラム構造とは異な
り、機能性中間膜まで直接到達して酸素等の拡散経路と
して役割する直線形の粒界面や空隙が形成されていない
ためである。
【0038】透過電子顕微鏡写真から観察した微細構造
は、本発明により形成された白金薄膜の顆粒型結晶構造
(Granular Structure)の複雑な粒界構造であって、コ
ラム構造ではない。このような粒子構造により、本発明
による白金薄膜は機能性中間膜の酸化を防止する酸化バ
リヤ層として作用することができる。
【0039】また、本発明による白金薄膜は、大幅に向
上された酸素遮蔽機能のため、先行技術の白金薄膜蒸着
方法においてTiNで形成された機能性中間膜の酸化に
よって発生された窒素ガスによるバックリング現象を防
止することができる。
【0040】さらに、本発明に関わる白金薄膜の優先配
向性は、その第2の白金薄膜部の蒸着に使用される雰囲
気層の全体ガスに対する酸素、窒素、及びそれらの混合
物の分圧比、蒸着中の基板温度、熱処理温度、及び蒸着
される白金薄膜の全体厚さに対する第1の白金薄膜部の
厚比のうち、少なくとも一つ以上を変化させることによ
って調節できることが確認された。
【0041】本発明の実施例によれば、白金薄膜の蒸着
工程は、白金薄膜の寸法及び/又は性質のより精度の良
い制御のために、3回以上の独立した工程で行われる。
前述したように、白金薄膜の優先配向性は第2白金薄膜
部(或いは後に蒸着される部分)を蒸着する雰囲気中の
全体雰囲気ガスに対する酸素、窒素及び/又はその混合
物の分圧比、蒸着工程中の基板温度、熱処理温度及び、
全体白金薄膜の厚さに対する第1白金薄膜部の厚比のう
ち、少なくとも一つの条件を変えることにより制御され
る。
【0042】本発明によれば、下部に配設された機能性
中間膜の酸化を防止することができ、調節された配向性
を有する、欠陥の無い、即ち、ピンホール、気孔及び/
又はヒルロックのない白金薄膜からなる下部電極を備え
る電子素子を製造することができる。
【0043】図1(a)乃至図1(d)は、本発明の一
実施例に従って、基板100上に白金薄膜を具備した電
子素子の製造工程を示している。
【0044】図1(a)において、基板100上面には
機能性中間膜104(例えば、拡散バリヤ層、絶縁層、
導電性プラグ層、接着層)が形成され、この機能性中間
膜上にはアルゴンのような不活性雰囲気で白金薄膜層1
08が第1の厚さまで蒸着される。前述したように、不
活性雰囲気ガスは、Ne、Kr、Xeのうちからも選択
され得る。
【0045】この蒸着された白金薄膜層108は、“第
1厚さの白金薄膜部分" または“第1白金薄膜部" と称
する。
【0046】次いで、この第1白金薄膜部108上に
は、図1(b)に示したように、酸素成分を含む雰囲気
下で他の白金薄膜層112が第2の厚さまで直接蒸着さ
れる。この白金層は“第2厚さの白金薄膜部分" または
“第2白金薄膜部" と称する。
【0047】第2白金薄膜部112の蒸着後、これら第
1白金薄膜部108及び第2白金薄膜部112は約40
0℃乃至700℃の温度で真空熱処理が施されて、その
酸素成分が除去される。
【0048】この結果、第1白金薄膜部108及び第2
白金薄膜部112は実質的に酸素成分の無い白金層(全
体白金薄膜)116に変わる。より明確にするため、白
金層116は“熱処理された白金薄膜" と呼ぶ。上記か
らわかるように、第1白金薄膜部108と第2白金薄膜
部112とは熱処理されることにより、電子素子の下部
電極として作用する白金薄膜116を形成するようにな
る。
【0049】キャパシタのような電子素子の製造におい
て、下部電極として熱処理された白金薄膜116を形成
した後、この白金薄膜116の上面に高誘電性又は強誘
電性酸化物薄膜120を形成し、この酸化物薄膜120
上に電子素子の上部電極として作用する、白金薄膜から
なる導電性薄膜を蒸着することが望ましい。
【0050】下部電極として作用する白金薄膜116に
おいて、第1白金薄膜部108は、第2白金薄膜部11
2の蒸着時に導入され得る酸素が、その第1白金薄膜部
108を通じて機能性中間膜104へ拡散されることを
防止できる程度の厚さに蒸着されることが望ましい。
【0051】これと関連して、第1白金薄膜部108
は、機能性中間膜104への酸素の拡散を適切に封止可
能な厚さ、例えば、白金薄膜116の全体厚さの5%程
度に薄く蒸着されることが望ましい。
【0052】一方、熱処理された白金薄膜116は、
(200)、(111)、(220)又は混合された
{(200)、(111)及び/又は(220)}優先
配向性を有することができる。
【0053】後述した実験データからわかるように、そ
の優先配向性は第2白金薄膜部112の蒸着雰囲気中の
全体雰囲気ガスに対する酸素、窒素及び/又はその混合
物の分圧比、蒸着工程中の基板の温度、熱処理温度およ
び白金薄膜の全体厚さに対する第1白金薄膜部108の
厚比のうち、いずれか一つの条件を変えることによって
調節される。
【0054】熱処理された白金薄膜の優先配向性調節と
関連して、第1白金薄膜部108の厚さが白金薄膜11
6全体の厚さの50%を超過しないことが望ましい。
【0055】本発明の他の実施形態によれば、図2
(a)乃至図2(c)は、図1(a)乃至図1(d)の
方法の変形例を示している。
【0056】図1(a)と同様に、基板100上には機
能性中間膜104(例えば、拡散バリヤ層、絶縁層、導
電性プラグ層、接着層)が形成され、この機能性中間膜
104上にはアルゴンのような不活性ガス雰囲気下で第
1白金薄膜部108が蒸着される。前述したように、不
活性ガスとしてはNe、Kr、Xeが挙げられる。
【0057】次いで、図2(a)に示したように、不活
性ガスと窒素ガスを含有する雰囲気下で、前記第1白金
薄膜部108上に第2白金薄膜部124が直接蒸着され
る。尚、図1(a)に示す工程後、図2(b)に示した
ように、不活性ガスと、窒素と酸素ガスとの混合物を含
有する雰囲気下で第1白金薄膜部108上に第2白金薄
膜部128を直接蒸着することもできる。
【0058】その後、これら二つの白金薄膜部(図2
(a)では第1白金薄膜部108及び第2白金薄膜部1
24、図2(b)では第1白金薄膜部108及び第2白
金薄膜部128)を熱処理することにより、それらの薄
膜部分から窒素及び/又は酸素を除去する。図1(c)
と同様に、符号116は、熱処理後の窒素及び/又は酸
素の無い、熱処理された白金薄膜を示す。
【0059】次いで、熱処理された白金薄膜116上に
は、即ち、下部白金電極の上面には図1(d)と同様に
高誘電性又は強誘電性薄膜が塗布される。また一つの実
施例によれば、図2(c)に示したように、基板100
と機能性中間膜104とを絶縁するために機能性中間膜
104の塗布前に基板100上に絶縁層を塗布するよう
にしても良い。
【0060】この絶縁層132は、SiO2 、Si3 N
4 、BPSG、MgO、CaO、CaF2 、Al2 O3
、B2 O3 、BSG、PSGのような絶縁物から選択
される。
【0061】では、次にDRAMセルのような集積回路
素子を例にあげて説明する。
【0062】図3(a)は、本発明による高誘電性薄膜
を用いたキャパシタを具備したDRAMセルのような集
積回路素子の模式図である。
【0063】図3(a)に示すように、基板400のD
RAMセル領域には、ゲート電極402とソース/ドレ
イン領域404とを備えたトランジスタが形成してあ
る。
【0064】ドーピングされたポリシリコン又はドーピ
ングされなかったポリシリコン(Doped or undoped poly
silicon)で製造されるゲート電極402は、側壁酸化物
層406で覆われており、フィールド酸化物408でト
ランジスタ同士を隔離している。
【0065】前記DRAMセルには、高誘電率を有する
キャパシタも形成されており、このキャパシタは、上部
電極410と、下部電極412と、上部電極410と下
部電極412との間に形成された高誘電率材料414と
から構成されている。
【0066】また、このキャパシタは、絶縁層418を
貫通するポリシリコンプラグ層420に連結された部分
を除いては絶縁層418で隔離されている。ここで、絶
縁層418はSiO2 やBPSG等の材料で構成され
る。
【0067】下部電極412とポリシリコンプラグ層4
20との間には拡散バリヤ層416が形成される。
【0068】前述したように、本発明は下部電極412
及び/又は上部電極410として使用するために配向性
の調節された白金薄膜の形成に利用できる。
【0069】前記ポリシリコンプラグ層420上に形成
された拡散バリヤ層416上面には、図3(a)に示す
ように白金下部電極412が形成されるようにしたの
で、例えば、DRAMセルのポリシリコンプラグ層42
0と白金電極412との間にはシリサイドが形成されて
しまうのを防止することができる。
【0070】では、次に不揮発性強誘電性メモリ素子の
ような集積回路素子について説明する。図3(b)は、
本発明により製造される強誘電性薄膜を用いた不揮発性
強誘電性メモリ素子のような集積回路素子の模式図であ
る。
【0071】基板500のセル領域には、図3(b)に
示すように、ゲート電極502とソースドレイン領域5
04とを具備したトランジスタが形成され、また、本素
子には強誘電性材料を用いたキャパシタが形成される。
【0072】このキャパシタは、上部電極510、下部
電極512、上部電極510と下部電極512との間に
形成された強誘電性材料514(例えば、PZT)とで
構成される。基板500上に形成された絶縁層518と
下部電極512との間にはTiO2 等の材料からなるバ
ッファ層516が形成される。
【0073】前述したように、本発明は下部電極512
及び/又は上部電極510として使用できる配向性が調
節された白金薄膜を形成することができる。
【0074】図3(a)と図3(b)とは、本発明に関
わる代表的な実施形態について説明したが、本発明は、
これに限定されるものではない。
【0075】では、次に例示的な基板処理装置について
説明する。
【0076】本発明によれば、白金薄膜を蒸着するため
に、DC/RFマグネトロンスパッタリング、DC/R
Fスパッタリング、有機金属化学蒸着法、真空蒸着法、
レーザー蒸着法、部分イオン化ビーム蒸着法、電気メッ
キ法等の蒸着法のいずれかの一つを使用することができ
る。
【0077】図4は本実施の形態に使用されるDCスパ
ッタリング装置600のような例示的な基板処理装置を
説明する模式図である。ここで、白金ターゲット602
は100〜200WのDC電源606の陰極側に連結さ
れているが、RFスパッタリング装置では白金ターゲッ
ト602がRF電源に連結されており、白金ターゲット
602に対向している基板ホルダ604は接地され、基
板ホルダ604の下部に取付けられた加熱装置によって
加熱される。
【0078】本実施の形態においては直径2インチ、4
インチ、6インチの基板に対しそれぞれ直径2インチ、
4インチ、6インチの白金ターゲット602が使用され
る。また、アルゴンのような不活性ガスはアルゴン供給
源612からガス供給ライン608を通じて供給される
が、この供給ガス量は質量流量調節器610によって調
節される。
【0079】前述したように、不活性ガスは、Ar、N
e、Kr、又はXeから選択される。窒素ガスも、やは
り窒素ガス供給源614からガス供給ライン608を通
じて供給されるが、この供給ガス量は質量流量調節器6
16によって調節される。
【0080】また、本実施の形態において、不活性ガス
供給源612と窒素ガス供給源614に調節バルブ61
8が設けられる。なお、最初真空は10−6Torrに維持
され、排気バルブ624により放電が開示、維持される
ように調節される。
【0081】グロー放電が始まると、陽イオンが白金タ
ーゲット602を打つことにより、この白金ターゲット
602から白金原子が飛び出される。その後、スライデ
ィングシャッタ620を除去して基板ホルダ604を露
出させると、基板ホルダ604上に装着された基板62
2上に白金薄膜が蒸着され白金薄膜が形成される。
【0082】ここで、白金ターゲット602と基板ホル
ダ604とは約30°程度互いに斜めになっている。ま
た、蒸着時、基板ホルダ604は基板上に均一な白金薄
膜を蒸着するために3rpm の回転数で回転される。
【0083】蒸着前に基板622は基板ホルダ604が
設けられたメインチャンバと連結されているロードロッ
クチャンバ(図示せず)を通じて棒磁石により本システ
ム600内に入るようになる。
【0084】本システム600のメインチャンバ内の総
ガス圧力は、真空装置(図示せず)に連結されている排
気バルブ624により指定された値に調節される。ま
た、排気バルブ624は本システム600から排気され
る排気量を調節する。
【0085】本システム600では、シリコン基板62
2上に配向性の調節された白金薄膜を蒸着するために補
助電極を使用することはない。場合によっては、DC/
RFマグネトロンスパッタリングを行うため、マグネト
ロンガンを使用することがある。
【0086】では、次に例示的な酸化防止白金蒸着工程
について説明する。
【0087】本実施形態において、アルゴンのような不
活性ガス及び酸素/又は窒素蒸着雰囲気を用いた本発明
に関わる酸化防止白金薄膜蒸着工程の条件について説明
する。
【0088】本実施形態において酸化防止特性を有する
白金薄膜は、アルゴンのような不活性ガス雰囲気下で第
1白金薄膜部を蒸着し、酸素及び/又は窒素と混合され
た不活性ガス雰囲気下で第2白金薄膜部を蒸着するとい
う二つの工程で蒸着される。
【0089】その後、第1白金薄膜部及び第2白金薄膜
部を真空室で熱処理することにより、これら第1白金薄
膜部及び第2白金薄膜部からなる白金薄膜、すなわち熱
処理された白金薄膜の下に形成された機能性中間膜が熱
処理時に酸化されることを防止する。
【0090】このような真空雰囲気で熱処理された白金
薄膜によれば、酸化雰囲気中の少なくとも約650℃ま
での高温でも、その白金薄膜においての機能性中間膜に
対する酸化防止バリヤ層として役割をすることができる
程度に十分緻密になる。
【0091】さらに、このような方法で形成された白金
薄膜によれば、気孔やヒルロックの無い緻密な微細構造
を有しているため、酸素ガスが白金薄膜を通じて機能性
中間膜に拡散することができない。そのため、機能性中
間膜の酸化を防止することができる。
【0092】さらに、機能性中間膜をTiNで形成する
としても、TiN薄膜の酸化時に窒素ガスが全く発生し
ないため、バックリング現象も起らない。酸化絶縁膜が
全く形成しないという事実は、その白金薄膜が形成され
た電子素子を電子顕微鏡で観察するか、或いは白金薄膜
の接触抵抗を測定することによって立証できる。
【0093】また、第2白金薄膜部の蒸着時に使用され
た雰囲気の全体ガス圧力に対する酸素、窒素及び/又は
その混合物の分圧比、白金蒸着工程中の基板温度及び熱
処理温度のいずれか一つの条件を変えることにより、白
金薄膜の配向性{(111)、(200)、及び/又は
(220)}を容易に調節することができることが判明
した。さらに、白金薄膜の全体厚さに対する第1白金薄
膜部の厚比を変えることによっても優先配向性を変える
ことができる。
【0094】本実施の形態によれば、本発明の酸化防止
白金薄膜を形成するための好適な条件として、白金薄膜
の全体厚さに対する第1白金薄膜部の比が約5%〜50
%の範囲内であること、蒸着時の基板温度が500℃以
下、より望ましくは室温〜約500℃の範囲内であるこ
と、第2白金薄膜部の蒸着時の全体圧力に対する酸素、
窒素及び/又はその混合物の分圧比が約3%〜約30%
の範囲内であること、真空雰囲気中の熱処理温度が70
0℃以下、より望ましくは約250℃〜700℃の範囲
内であることがあげられる。
【0095】前述した工程変数は普遍的なものではな
く、薄膜のいくつかの特性を得るためのいくつかの変数
値は、使用する特定の基板処理装置によっても変動され
るのはいうまでもない。
【0096】例えば、これらの変数は蒸着反応室の幾何
学的因子、ターゲットと基板との距離及び、他の性質、
例えば、マグネトロンスパッタリング装置を用いる場
合、マグネトロンガンの磁界強度によっても異なる。
【0097】実験結果 以下、実験過程及び条件を説明するいくつかの実例およ
び先行技術の方法で得られた結果に基づいて本発明の長
所および効果を詳細に説明する。
【0098】(実験例1)シリコンウェハー上にポリシ
リコンを形成した後、その上に拡散バリヤ層としてTi
Nを形成し、このTiN上に、2000オングストロー
ムの白金薄膜を次の方法及び条件で蒸着した。
【0099】 蒸着方法:DCマグネトロンスパッタリング 基礎真空圧力:1×10−6Torr ウェハー回転速度:3. 5rpm 第1の蒸着工程 蒸着雰囲気:Ar 基板温度:300℃ 第1の白金薄膜の蒸着厚さ:600オングストローム (600/2000×100%=全体の白金層厚さの30% ) 第2の蒸着工程 蒸着雰囲気:Ar+O2 (O2 の分圧比:6%) 基板温度:300℃ 第2の白金薄膜の蒸着厚さ:1400オングストローム (1400/2000 ×100%=全体の白金層厚さの70% ) 熱処理条件:5×10−6Torr真空、600℃で1時間 (実験例2)第2の蒸着工程において、O2 の分圧比を
10%に上昇させたことと、第1の蒸着工程の蒸着厚さ
を150オングストローム(150/2000×100%=7.5%)、
第2蒸着工程の蒸着厚さを1850オングストローム
(1850/2000 ×100%=9.2%)としたことを以外は、(実
験例1)と同じ条件である。
【0100】(実験例3)第2の蒸着工程において、O
2 の分圧比を14%に上昇させたこと以外は、(実験例
1)と同じ条件である。
【0101】(実験例4)酸素の代わりに窒素を用い、
窒素の分圧比を6%にしたこと以外は、(実験例1)と
同じ条件である。
【0102】(実験例5)熱処理条件を500℃に変更
したこと以外は、(実験例4)と同じ条件である。
【0103】(実験例6)第2の蒸着工程において、酸
素の代わりに窒素混合成分を用い、これらの分圧比が6
%(N2 :3%、O2 :3%)であること以外は、(実
験例1)と同じ条件である。
【0104】(実験例7)シリコンウェハー表面に絶縁
層としてSiO2 を形成し、接着層としてTiNを形成
した後、白金薄膜を二つの工程で2000オングストロ
ームに蒸着した。蒸着方法、基礎真空圧力、ウェハー回
転速度は(実験例1)と同様である。
【0105】 第1の蒸着工程 蒸着雰囲気:Ar 基板温度:200℃ 第1の白金薄膜の蒸着厚さ:150オングストローム (150/2000×100%=全体の白金層厚さの7.5%) 第2の蒸着工程 蒸着雰囲気:Ar+O2 (O2 の分圧比:10% ) 基板温度:300℃ 第2の白金薄膜の蒸着厚さ:1850オングストローム (1850/2000 ×100%=全体の白金層厚さの92.5% ) 熱処理条件:5×10−6Torr、650℃で1時間 (実験例8)下記の条件を除いては、(実験例1)と同
じ条件である。蒸着条件は下記の通りである。
【0106】 蒸着方法:DC/RFマグネトロンスパッタリング 基礎真空圧力:1×10−6Torr ウェハー回転速度:3. 5rpm 第1の蒸着工程 雰囲気:Ar 基板温度:200℃ 第1の白金薄膜の蒸着厚さ:400オングストローム (400/2000×100%=全体の白金層厚さの20% ) 第2の蒸着工程 雰囲気:Ar+O2 基板温度:200℃ 第2の白金薄膜の蒸着厚さ:1600オングストローム (1600/2000 ×100%=全体の白金層厚さの80% ) 熱処理条件:5×10−6Torr、600℃で1時間 図5(a)乃至図5(c)は従来の方法及び(実験例
2)により形成された白金薄膜の透過電子顕微鏡写真で
あって、特に白金薄膜とTiN層との間のTiO2 層の
形成の有無を示している。
【0107】図5(a)では、TiN層上面にTiO2
層が形成されている反面、図5(b)のTiN層上には
何等の酸化絶縁層も介在せずに白金薄膜が形成されてい
る。
【0108】図5(c)はTiN層上に形成された白金
薄膜が緻密な結晶粒構造を有していることを示してい
る。
【0109】他の実験例により形成された白金薄膜の電
子顕微鏡写真については提示されていないが、実験例2
と同じ結果が得られた。
【0110】図6(a)と図6(b)はTi/SiO2
/Si基板上に従来の技術により白金薄膜を形成して商
業的に販売されているものを空気中で600℃の温度で
1時間熱処理した後、表面および断面を撮影した電子顕
微鏡写真である。
【0111】図6(a)では、直径0. 3μmの白斑が
広く分布されており、図6(b)では、フィルムの表面
が突出されていることがわかる。これらの白斑および突
出部はヒルロックと呼ばれる。ヒルロックは金属薄膜加
熱時の圧縮応力によって生じると知られている。
【0112】このヒルロックの直径は0. 1〜0. 4μ
mであり、このようなヒルロックによって、酸化絶縁膜
を介した上部と下部電極との間の電気的ショートが発生
すると報告されている。
【0113】図7(a)と図7(b)は、TiN/ポリ
シリコン/Si基板上に従来の技術によって白金薄膜を
形成して酸素と窒素との混合ガス雰囲気下で600℃、
1時間、後熱処理したのち、白金薄膜の平面と断面を撮
った電子顕微鏡写真である。
【0114】図7(a)では、半球形の突出部位と直径
0. 1〜0. 4μmの不規則な形状の黒点が見られる。
この黒点は引張応力によって形成されたピンホールであ
る。
【0115】図7(b)は、半球形の突出部位が白金薄
膜とTiN薄膜で構成され、これらの薄膜層が基板から
分離された模様を示している。これはバックリング現象
の発生を意味する。バックリング現象は白金薄膜下のT
iN薄膜の酸化時に生成された窒素ガスによって形成さ
れると知られている。
【0116】図8(a)乃至図8(c)は、前述した実
験例2により得られた白金薄膜の平面および断面の電子
顕微鏡写真である。白金薄膜はスパッタリングによりT
iN/ポリシリコン/Si基板上に蒸着された後、真空
雰囲気下で600℃、1時間、熱処理し、さらに空気中
で650℃、30分間熱処理された。
【0117】図8(a)から、白金薄膜が比較的大きい
結晶粒からなりピンホールおよびヒルロックのような突
出部も無く、バックリング現象もないことがわかる。
【0118】図8(a)より大きい倍率の拡大写真であ
る図8(b)では、顆粒形の結晶粒が見られ、何等のピ
ンホールも見られない。
【0119】図8(c)の断面写真では、白金薄膜の表
面が滑らか且つきれいで、ヒルロックやバックリングに
よる突出部もないことがわかる。
【0120】これら写真からも、本発明による白金薄膜
は、緻密であり、気孔、ピンホール、ヒルロックおよび
バックリングのような欠陥がないという結論が得られ
る。勿論、前述した他の実験例による薄膜においても、
重複を回避するため、提示していないが、同一の結果が
得られた。
【0121】図9(a)と図9(b)は、前述した実験
例1乃至実験例4から得られた白金薄膜のXRDパター
ンであって、白金薄膜がそれぞれ(111)優先配向
性、(200)優先配向性、(111)と(200)と
の混合された配向性および、(111)配向性を有する
ことを示している。
【0122】図9のXRDパターンには示されてはいな
いが、実験例5による白金薄膜は(111)優先配向性
を有している。図9(a)乃至図9(d)は角度2θに
関する任意単位(a. u.)のXRD強度を示し、特定
平面に配向された白金薄膜結晶粒を照査するためにX線
回折系のCuKα放射を用いて行われた白金薄膜の典型
的なθ−2θスキャンである。
【0123】そのため、酸素、窒素及び/又はその混合
物の分圧比、基板の用途、後処理熱処理)条件及び、白
金薄膜の全体厚さに対する一番目に蒸着された部分の厚
比のうち、少なくとも一つを変えることにより、白金薄
膜の優先配向性が調節できるという結論が得られる。
【0124】
【発明の効果】本発明により形成された白金薄膜によれ
ば、DRAMセルに利用されるポリシリコンプラグ層、
及び非揮発性メモリセルに採用できる接着層のような機
能性中間膜がキャパシタ用下部電極として塗布される場
合、その機能性中間膜の酸化を防止することができる。
さらに、TiNが拡散バリヤ層又は接着層として使用さ
れるとしても、白金薄膜下部電極上に高誘電性酸化物薄
膜の塗布を含む後処理工程中にTiN層が酸化されるこ
とがないので、N2 ガスが発生せず、従って、バックリ
ング現象も全く発生しない。
【0125】また、本発明により形成された白金薄膜に
よれば、気孔、ヒルロック、或いはピンホールを発生さ
せることなく、白金薄膜の優先配向性を調節することが
できるので、酸化防止作用を有する白金薄膜を下部電極
として採用する電子素子の特性に合わせることができ
る。
【0126】前述した説明は、例示的なものに過ぎず、
限定的なものではない。当業者には前述した説明から、
多くの実験例が明確に理解される。例えば、本発明は、
主に二つの工程で形成された白金薄膜の例に関する特別
な実験と関連して説明されているが、これらの白金薄膜
は二つ以上の工程で形成することができることは勿論言
うまでもない。例えば、第2白金薄膜部は二つ以上の分
離された工程で形成することができる。
【0127】さらに、本発明は、機能性中間膜の形態に
より限定されるものではない。ここでは、白金薄膜が二
つ以上の工程で蒸着され、第1白金薄膜部が不活性ガス
雰囲気で蒸着された後、酸素及び/又は窒素を含有する
雰囲気で第2白金薄膜部が蒸着され、次いで熱処理工程
が行われているが、これらは全ての変形例を含むものと
理解されるべきである。
【0128】また、白金薄膜蒸着後の熱処理工程は、そ
の蒸着室、或いは他の反応室で行われても良い。当業者
であれば、本発明の請求範囲内で配向性が調節された白
金薄膜を蒸着する他の均等又は変形方法を認識すること
ができる。
【0129】従って、本発明の範囲は、前述した説明で
ない、特許請求の範囲および請求範囲の思想が実在する
全ての均等物の範囲を基準にして決定されるべきであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(d)は、本発明の実施例により、工
程1では不活性雰囲気で、工程2では酸素雰囲気中で蒸
着された白金薄膜を具備した電子素子の製造工程を示す
概略的な断面図である。
【図2】(a)〜(c)は、図1(a)乃至図1(d)
の方法の変形例を示す概略的な断面図である。
【図3】(a)及び(b)は、本発明に係る白金薄膜を
具備した高集積DRAM素子と非揮発性メモリ素子の模
式図である。
【図4】本発明に利用できる例示的な白金薄膜形成装置
の概略図である。
【図5】(a)は従来の技術により形成された白金薄膜
を、(b)及び(c)は従来の技術及び本発明に関わる
白金薄膜の断面を示す電子顕微鏡写真である。
【図6】(a)及び(b)は、従来の技術により形成さ
れたTi/SiO2 /Si上に形成された白金薄膜の微
細構造を示す表面および横断面の拡大写真である。
【図7】(a)及び(b)は、従来の技術により形成さ
れたTiN/ポリシリコン/Si上に形成された白金薄
膜の微細構造を示す表面及び横断面の拡大写真である。
【図8】(a)〜(c)は、本発明の実施例により形成
されたTiN/ポリシリコン/Si上に形成された白金
薄膜の微細構造を示す表面および横断面の拡大写真であ
る。
【図9】(a)〜(d)は、本発明の第1乃至第4実施
例に係る白金薄膜のX線回折(XRD)パターングラフ
である。
【符号の説明】
100 基板 104 機能性中間膜 108 第1の白金薄膜部(第1白金薄膜部) 112 第2の白金薄膜部(第2白金薄膜部) 116 白金層(熱処理された白金薄膜)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 27/108 H01L 27/10 651 (73)特許権者 595178634 23−8 Yoido−Dong,You ngdungpo−Gu, Seou l, Korea (72)発明者 禹賢廷 大韓民国 京畿道 城南市 盆唐区 金 谷洞東亜アパート 1004洞 1501号 (72)発明者 全東一 大韓民国 ソウル特別市 松坡区 可樂 洞雙龍アパート 305洞 1202号 (72)発明者 尹義▲俊▼ 大韓民国 ソウル特別市 冠岳区 奉天 7洞 224−2番地 (56)参考文献 特開 平8−274046(JP,A) 特開 平6−65715(JP,A) 特開 平7−97296(JP,A) 特開 平8−339715(JP,A) 特開 平5−299601(JP,A) 特開 平8−8348(JP,A) 特開 平8−116032(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 21/8242 H01L 29/10 H01L 29/40 - 29/51

Claims (45)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高集積DRAMと非揮発性メモリ素子の
    キャパシタ用下部電極として使用される白金膜を基板上
    に蒸着する方法において、 基板を準備する工程と、 この基板上に機能性中間膜を形成する工程と、 この機能性中間膜上に、不活性ガス雰囲気下で第1の白
    金薄膜部を蒸着した後、不活性ガスと共に、酸素、オゾ
    ン、窒素又は一酸化二窒素のうち、少なくとも一つを含
    む窒素及び/又は酸素含有雰囲気下で第2の白金薄膜部
    を蒸着することからなる白金薄膜蒸着工程と、 白金薄膜を真空熱処理して、前記第2の白金薄膜部の蒸
    着中に、白金薄膜に含まれた窒素及び/又は酸素を除去
    する工程と、を含み、 この白金薄膜は、前記真空熱処理によって調節された優
    先配向性を有することを特徴とする白金薄膜形成方法。
  2. 【請求項2】 前記機能性中間膜は、 拡散バリヤ層、導電性プラグ層、接着層及び絶縁層のい
    ずれかの一つであることを特徴とする請求項1記載の白
    金薄膜形成方法。
  3. 【請求項3】 前記機能性中間膜は、 導電性プラグ層であって、TiN、ジルコニウム窒化
    物、チタンシリサイド、タンタルシリサイド、タングス
    テンシリサイド、モリブデンシリサイド、ニッケルシリ
    サイド、コバルトシリサイド、タンタルカーバイド、タ
    ンタル硼化物、ポリシリコン、ゲルマニウム、W、T
    a、Ti、Mo、TiW、ホウ素カーバイド、Cu
    から選択されたいずれかの一つであることを特徴とす
    る請求項2記載の白金薄膜形成方法。
  4. 【請求項4】 前記機能性中間膜は、 拡散バリヤ層であって、三成分系の非晶質材料(Ti−
    Si−N、Ta−B−N、Ti−B−N)及び、伝導性
    窒化物(チタンアルミニウム窒化物、Zr窒化物、Hf
    窒化物、Y窒化物、Se窒化物、La窒化物、稀土類窒
    化物、ドーピングされたAl窒化物、Mg窒化物、Ca
    窒化物、Sr窒化物、Ba窒化物、TiN、GaN、N
    i窒化物、Ta窒化物、Co窒化物、W窒化物)群か
    ら選択されたいずれかの一つであることを特徴とする
    請求項2記載の白金薄膜形成方法。
  5. 【請求項5】 前記機能性中間膜は、 接着層であって、TiN、W、Ta、Ti、Sn、R
    u、In、Ir、Os、Rh及び、シリサイド化合物
    (Niシリサイド、Coシリサイド、Wシリサイド)
    群から選択されたいずれかの一つであることを特徴と
    する請求項2記載の白金薄膜形成方法。
  6. 【請求項6】 前記第1の白金薄膜部は、 前記第2の白金薄膜部の蒸着中に蒸着雰囲気に含まれた
    酸素成分が拡散されることを防止できる厚さに蒸着され
    ることを特徴とする請求項1記載の白金薄膜形成方法。
  7. 【請求項7】 前記第1の白金薄膜部の厚さは、 この第1の白金薄膜部と前記第2の白金薄膜部との厚さ
    を合計した全体厚さの5〜50%の範囲内であることを
    特徴とする請求項6記載の白金薄膜形成方法。
  8. 【請求項8】 前記白金薄膜の優先配向性は、 前記第2の白金薄膜部の蒸着時に使用される全体雰囲気
    ガスに対する酸素、窒素及びその混合物の分圧比が3%
    〜30%の範囲内であること、 蒸着時の基板温度が500℃以下であること、 真空熱処理時の熱処理温度が700℃以下であること、 第1の白金薄膜及び第2の白金薄膜の厚さを合計した全
    体白金薄膜の厚さに対する第1の白金薄膜の厚比が5%
    〜50%の範囲内であること、 これら条件のうち、少なくとも一つの条件を 変えること
    によって調節されることを特徴とする請求項1記載の白
    金薄膜形成方法。
  9. 【請求項9】 前記不活性ガスは、 Ar、Ne、Kr、Xeのいずれかの一つであることを
    特徴とする請求項1記載の白金薄膜形成方法。
  10. 【請求項10】 蒸着時の基板温度は、 500℃以下であることを特徴とする請求項1記載の白
    金薄膜形成方法。
  11. 【請求項11】 熱処理温度は、 700℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の
    白金薄膜形成方法。
  12. 【請求項12】 前記白金薄膜の蒸着方法は、 DC/RFスパッタリング、DC/RFマグネトロンス
    パッタリング、有機金属化学蒸着法、真空蒸着法、レー
    ザー蒸着法、部分イオン化ビーム蒸着法、電気メッキ法
    のうちから選択された、いずれかの一つであることを特
    徴とする請求項1記載の白金薄膜形成方法。
  13. 【請求項13】 前記基板は、 シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ダイヤモン
    ド(C);GaAs、InP、Si/Ge、SiCのよ
    うな化合物;セラミック単結晶(SrTiO3、LaA
    lO3、Al2O3、MgO、KBr、NaCl、Zr
    O2、 Si3N4、TiO2、Ta2O5、AlN)、或い
    は、これらのセラミック多結晶;金属(Au、Ag、A
    l、Ir、Pt、Cu、Pd、Ru、W)及び;非晶質
    /硝子質材料(BSG、PSG、BPSG、Si)の群
    から選択されたいずれかの一つであることを特徴とする
    請求項1記載の白金薄膜形成方法。
  14. 【請求項14】 白金薄膜上面に高誘電性又は強誘電性
    薄膜を形成する工程をさらに含み、 前記優先配向性が調節された白金薄膜は、機能性中間膜
    の酸化を防止することを特徴とする請求項1記載の白金
    薄膜形成方法。
  15. 【請求項15】 前記機能性中間膜は、 拡散バリヤ層、導電性プラグ層、接着層、絶縁層のいず
    れかの一つであることを特徴とする請求項14記載の白
    金薄膜形成方法。
  16. 【請求項16】 前記機能性中間膜は、 導電性プラグ層であって、TiN、ジルコニウム窒化
    物、チタンシリサイド、タンタルシリサイド、タングス
    テンシリサイド、モリブデンシリサイド、ニッケルシリ
    サイド、コバルトシリサイド、タンタルカーバイド、タ
    ンタル硼化物、ポリシリコン、ゲルマニウム、W、T
    a、Ti、Mo、TiW、ホウ素カーバイド、Cu
    から選択されたいずれかの一つであることを特徴とする
    請求項15記載の白金薄膜形成方法。
  17. 【請求項17】 前記機能性中間膜は、 拡散バリヤ層であって、三成分系の非晶質材料(Ti−
    Si−N、Ta−B−N、Ti−B−N)及び、伝導性
    窒化物(チタンアルミニウム窒化物、Zr窒化物、Hf
    窒化物、Y窒化物、Se窒化物、La窒化物、稀土類窒
    化物、ドーピングされたAl窒化物、Mg窒化物、Ca
    窒化物、Sr窒化物、Ba窒化物、TiN、GaN、N
    i窒化物、Ta窒化物、Co窒化物、W窒化物)群か
    ら選択されたいずれかの一つであることを特徴とする
    請求項15記載の白金薄膜形成方法。
  18. 【請求項18】 前記機能性中間膜は、 接着層であって、TiN、W、Ta、Ti、Sn、R
    u、In、Ir、Os、Rh及び、シリサイド化合物
    (Niシリサイド、Coシリサイド、Wシリサイド)
    群から選択されたいずれかの一つであることを特徴と
    する請求項15記載の白金薄膜形成方法。
  19. 【請求項19】 前記第1の白金薄膜部は、前記第2の
    白金薄膜部の蒸着中に蒸着雰囲気に含まれた酸素成分が
    拡散されることを防止できる厚さに蒸着されることを特
    徴とする請求項14記載の白金薄膜形成方法。
  20. 【請求項20】 前記第1の白金薄膜部の厚さは、この
    第1の白金薄膜部と前記第2の白金薄膜部との厚さを合
    計した全体厚さの5〜50%の範囲内であることを特徴
    とする請求項19記載の白金薄膜形成方法。
  21. 【請求項21】 前記白金薄膜の優先配向性は、前記第
    2の白金薄膜部の蒸着時に使用される全体雰囲気ガスに
    対する酸素、窒素及びその混合物の分圧比が3%〜30
    %の範囲内であること、 蒸着時の基板温度が500℃以下であること、 真空熱処理時の熱処理温度が700℃以下であること、 第1の白金薄膜及び第2の白金薄膜の厚さを合計した全
    体白金薄膜の厚さに対する第1の白金薄膜の厚比が5%
    〜50%の範囲内であること、 これら条件のうち、少なくとも一つの条件を 変えること
    によって調節されることを特徴とする請求項14記載の
    白金薄膜形成方法。
  22. 【請求項22】 前記不活性ガスは、 Ar、Ne、Kr、Xeのいずれかの一つであることを
    特徴とする請求項14記載の白金薄膜形成方法。
  23. 【請求項23】 蒸着時の基板温度は、 500℃以下であることを特徴とする請求項14記載の
    白金薄膜形成方法。
  24. 【請求項24】 熱処理温度は、 700℃以下であることを特徴とする請求項14記載の
    白金薄膜形成方法。
  25. 【請求項25】 前記白金薄膜の蒸着方法は、 DC/RFスパッタリング、DC/RFマグネトロンス
    パッタリング、有機金属化学蒸着法、真空蒸着法、レー
    ザー蒸着法、部分イオン化ビーム蒸着法、電気メッキ法
    のうちから選択された、いずれかの一つであることを特
    徴とする請求項14記載の白金薄膜形成方法。
  26. 【請求項26】 前記基板は、 シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ダイヤモン
    ド(C);GaAs、InP、Si/Ge、SiCのよ
    うな化合物;セラミック単結晶(SrTiO3、LaA
    lO3、Al2O3、MgO、KBr、NaCl、Zr
    O2、 、Si3N4、TiO2、Ta2O5、AlN)、或い
    はこれらのセラミック多結晶;金属(Au、Ag、A
    l、Ir、Pt、Cu、Pd、Ru、W)及び;非晶質
    /硝子質材料(BSG、PSG、BPSG、Si)
    から選択されたいずれかの一つであることを特徴とす
    る請求項14記載の白金薄膜形成方法。
  27. 【請求項27】 機能性中間膜と基板との間に絶縁層が
    形成され、 その絶縁層は、SiO2、Si3N4、BPSG、Mg
    O、CaO、CaF2、Al2O3、B2O3、BS
    G、PSG群から選択されたいずれかの一つである
    ことを特徴とする請求項14記載の白金薄膜形成方法。
  28. 【請求項28】 高誘電性又は強誘電性薄膜は、 ペロブスカイト構造酸化物{BT(BaTiO3)、B
    ST(Ba(1−x)SrxTiO3)、ST(SrT
    iO3)、PT(PbTiO3)、PZT(Pb(Z
    r、Ti)O3)、PLT(Pb(1−x)LaxTi
    O3)、PLZT(Pb(1−x)Lax)(ZryT
    iz)(1−x/4O3)、PMN(PbMg1/3
    2/3 O3)、LiNbO3、LiTaO3、KN
    bO3、K(Ta、Nb)O3、CaTiO3、SrS
    nO3、NaNbO3、 LaAlO3、YAlO3}、ビスマス層状ペロブスカ
    イト構造酸化物{SrBi2Nb2O9、SrBi2T
    i2O9、SrBi2Ta2O9、 SrBi2(TaxNb(1−x))2O9、Bi4T
    i3O12}、タングステン−ブロンズ型構造酸化物
    {Sr(1−x)BaxNb2O6、 (Sr、Ba)0.8RxNa0.4 Nb2O6
    (R;Cr、Zn、Y)、(Pb、Ba)Nb2O6、
    (K、Sr)Nb2O6、(Pb)K)Nb2O6、P
    b2KNb5O15、K3Li2Nb5O15、 (K、Na)3Li2Nb5O15、K2BiNb5O
    15}、 ReMnO3(Reは稀土類元素)、BaMF4(Mは
    Mn)Co、Ni、Mg、Zn)及びKMgF3群か
    ら選択されたいずれかの一つであることを特徴とする
    請求項14記載の白金薄膜形成方法。
  29. 【請求項29】 基板上に形成された機能性中間膜と、
    この機能性中間膜上に形成された白金薄膜とを有する電
    子素子であって、 前記白金薄膜は、その下層部を、酸素成分の拡散を防止
    する緻密な顆粒型粒子構造とした ことを特徴とする電子
    素子。
  30. 【請求項30】 前記白金薄膜上に、高誘電性又は強誘
    電性薄膜を形成したことを特徴とする請求項29記載の
    電子素子。
  31. 【請求項31】 前記基板と機能性中間膜との間に絶縁
    層を設けたことを特徴とする請求項29記載の電子素
    子。
  32. 【請求項32】 前記機能性中間膜は、 拡散バリヤ層、導電性プラグ層、接着層及び絶縁層のい
    ずれかの一つであることを特徴とする請求項29記載の
    電子素子。
  33. 【請求項33】 前記機能性中間膜は、 導電性プラグ層であって、TiN、ジルコニウム窒化
    物、チタンシリサイド、タンタルシリサイド、タングス
    テンシリサイド、モリブデンシリサイド、ニッケルシリ
    サイド、コバルトシリサイド、タンタルカーバイド、タ
    ンタル硼化物、ポリシリコン、ゲルマニウム、W、T
    a、Ti、Mo、TiW、ホウ素カーバイド、Cu
    から選択されたいずれかの一つであることを特徴とす
    る請求項32記載の電子素子。
  34. 【請求項34】 前記機能性中間膜は、 拡散バリヤ層であって、三成分系の非晶質材料(Ti−
    Si−N、Ta−B−N、Ti−B−N)及び、伝導性
    窒化物(チタンアルミニウム窒化物、Zr窒化物、Hf
    窒化物、Y窒化物、Se窒化物、La窒化物、稀土類窒
    化物、ドーピングされたAl窒化物、Mg窒化物、Ca
    窒化物、Sr窒化物、Ba窒化物、TiN、GaN、N
    i窒化物、Ta窒化物、Co窒化物、W窒化物)群か
    ら選択されたいずれかの一つであることを特徴とする
    請求項32記載の電子素子。
  35. 【請求項35】 前記機能性中間膜は、 接着層であって、TiN、W、Ta、Ti、Sn、R
    u、In、Ir、Os、Rh及び、シリサイド化合物
    (Niシリサイド、Coシリサイド、Wシリサイド)
    群から選択されたいずれかの一つであることを特徴と
    する請求項32記載の電子素子。
  36. 【請求項36】 前記白金薄膜は、前記緻密な顆粒型粒
    子構造としての第1白金薄膜部と第2白金薄膜部とを有
    し、 前記第1白金薄膜部は、前記第2白金薄膜部の蒸着中の
    蒸着雰囲気に含まれた酸素成分の拡散を防止できる厚さ
    に蒸着されることを特徴とする請求項29記載の電子素
    子。
  37. 【請求項37】 前記第1白金薄膜部の厚さは、この第
    1白金薄膜部と前記第2白金薄膜部との厚さを合成した
    全体厚さの5〜50%の範囲内であることを特徴とする
    請求項36記載の電子素子。
  38. 【請求項38】 前記白金薄膜の優先配向性は、 前記第2白金薄膜部の蒸着時に使用される全体雰囲気ガ
    スに対する酸素、窒素及びその混合物の分圧比が3%〜
    30%の範囲内であること、 蒸着時の基板温度が500℃以下であること、 真空熱処理時の熱処理温度が700℃以下であること、 第1の白金薄膜及び第2の白金薄膜の厚さを合計した全
    体白金薄膜の厚さに対する第1の白金薄膜の厚比が5%
    〜50%の範囲内であること、 これら条件のうち、少なくとも一つの条件を 変えること
    によって調節されることを特徴とする請求項36記載の
    電子素子。
  39. 【請求項39】 前記白金薄膜は、 前記機能性中間膜上に、不活性ガス雰囲気下で第1の白
    金薄膜部を蒸着した後、不活性ガスと共に、酸素、オゾ
    ン、窒素又は一酸化二窒素のうち、少なくとも一つを含
    む窒素及び/又は酸素含有雰囲気下で第2の白金薄膜部
    を蒸着し、これら第1及び第2の白金薄膜部を真空熱処
    理して得られ、この真空熱処理によって調節された優先
    配向性を有する ことを特徴とする請求項29記載の電子
    素子。
  40. 【請求項40】 前記不活性ガスが、 Ar、Ne、Kr、Xeのうち、いずれかの一つである
    ことを特徴とする請求項39 記載の電子素子。
  41. 【請求項41】 前記真空熱処理の熱処理温度は、 700℃以下であることを特徴とする請求項39記載の
    電子素子。
  42. 【請求項42】 前記白金薄膜は、 DC/RFスパッタリング、DC/RFマグネトロンス
    パッタリング、有機金属化学蒸着法、真空蒸着法、レー
    ザー蒸着法、部分イオン化ビーム蒸着法、電気メッキ法
    のうち選択された、いずれかの一つにより蒸着されるこ
    とを特徴とする請求項29記載の電子素子。
  43. 【請求項43】 前記基板は、 シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ダイヤモン
    ド(C)のような単一成分の半導体材料;GaAs、I
    nP、Si/Ge、SiCのような化合物;セラミック
    単結晶(SrTiO3、LaAlO3、Al2O3、M
    gO、KBr、NaCl、ZrO2、Si3N4、Ti
    O2、Ta2O5、AlN)或いは、これらのセラミッ
    ク多結晶;金属(Au、Ag、Al、Ir、Pt、C
    u、Pd、Ru、W)及び;非晶質/硝子質材料(BS
    G、PSG、BPSG、Si)群から選択された
    ずれかの一つであることを特徴とする請求項29記載の
    電子素子。
  44. 【請求項44】 機能性中間膜と基板との間に絶縁層が
    形成され、 その絶縁層は、SiO2、Si3N4、BPSG、Mg
    O、CaO、CaF2、Al2O3、B2O3、BS
    G、PSG群から選択されたいずれかの一つである
    ことを特徴とする請求項29記載の電子素子。
  45. 【請求項45】 高誘電性又は強誘電性薄膜は、ペロブ
    スカイト構造酸化物{BT(BaTiO3)、BST
    (Ba(1−x)SrxTiO3)、 ST(SrTiO3)、PT(PbTiO3)、 PZT(Pb(Zr、Ti)O3)、PLT(Pb(1
    −x)LaxTiO3)、PLZT(Pb(1−x)L
    ax)(ZryTiz)(1−x/4)O3)、PMN
    (PbMg1/3Nb2/3O3)、LiNbO3、L
    iTaO3、 KNbO3、K(Ta、Nb)O3、CaTiO3、S
    rSnO3、 NaNbO3、LaAlO3、YAlO3}、ビスマス
    層状ペロブスカイト構造酸化物{SrBi2Nb2O
    9、SrBi2Ti2O9、SrBi2Ta2O9、S
    rBi2(TaxNb(1−x))2O9、Bi4Ti
    3O12}、タングステン−ブロンズ型構造酸化物{S
    r(1−x)BaxNb2O6、 (Sr、Ba)0.8RxNa0.4Nb2O6(R;
    Cr、Zn、Y)、 (Pb、Ba)Nb2O6、(K、Sr)Nb2O6、
    (Pb、K)Nb2O6、Pb2KNb5O15、K3
    Li2Nb5O15、 (K、Na)3Li2Nb5O15、K2BiNb5O
    15、ReMnO3(Reは稀土類元素)、BaMF4
    (MはMn)Co、Ni、Mg、Zn)及びKMgF3
    群から選択されたいずれかの一つであることを特徴
    とする請求項30記載の電子素子。
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