JP3444621B2 - 誘電体薄膜の形成方法 - Google Patents
誘電体薄膜の形成方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はキャパシタ等の容量性絶
縁膜などとして有用な誘電体薄膜の形成方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、原料粉末の焼結体（いわゆるター
ゲット）を真空室内に設置し外部より高周波電界を印加
し、真空室内に導入したＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガスとＯ
2 等の反応性ガスとでプラズマを発生させてターゲット
の表面から原子、イオン、分子、クラスター状になった
ターゲット構成元素がターゲットと対向する位置に置か
れた基板上に望み膜が堆積するスパッタリング法は半導
体や誘電体等の薄膜形成の有用な手段として注目されて
おり、容量性絶縁膜などとして有用なＳｒＴｉＯ 3 薄膜
の形成方法においてもスパッタリング装置をもちいて薄
膜を形成することが試みられている。 【０００３】以下、図面を参照しながら従来の誘電体薄
膜の形成方法について説明する。第１図は従来のスパッ
タリング法による誘電体薄膜の形成に用いられている、
スパッタリング装置の構成を示す概略図である。 【０００４】従来スパッタリング法による誘電体薄膜の
形成は図１に示すような装置で行なわれてきた。真空室
２１は真空排気ポンプ２２によって真空に排気される。
ターゲットと対向する位置に設置された基板ホルダ２４
に固定された基板２３は基板加熱用ヒータ２５によって
２００〜６００℃前後まで加熱される。ボンベ２６およ
びボンベ２７内のＯ2 ガス、Ａｒガスは各々流量制御装
置２８、流量制御装置２９によって流量制御され真空室
２１内に導入される。ターゲット３０は高周波電源３１
によって高周波電圧を印加されターゲット３０上にプラ
ズマが発生する。このプラズマによって誘電体ターゲッ
トの表面からターゲット構成原子またはイオンあるいは
それらの複合体がたたき出されターゲット３０に対向す
る位置に置かれた基板２３上に誘電体薄膜が形成され
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法で堆積された誘電体薄膜は基板温度が低く（例えば
４００℃以下）なると配向性が低くなるため誘電率が大
きく低下してしまうという問題があった。 【０００６】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、基板温度がある程度低くても配向性の高い膜を得る
ことができる誘電体薄膜の形成方法を提供することを目
的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の誘電体薄膜の形成方法は、スパッタリング法を
用いて、真空室内にガスを導入し、真空室内に設置され
たターゲットに外部より高周波電界を印加しプラズマを
発生させ、前記ターゲットに対向する位置に置かれた基
板上に誘電体薄膜を形成する方法であって、薄膜堆積中
に印加電力を少なくとも１回以上変化させる際、薄膜堆
積中の初期の印加電力を相対的に高く、後半の印加電力
を相対的に低くすることを特徴とする。 【０００８】 【０００９】 【作用】前記した本発明の構成によれば、薄膜堆積中に
印加電力を少なくとも１回以上変化させることにより、
基板温度がある程度低くても配向性の高い誘電体薄膜を
形成することができる。とくに、堆積開始初期は高電力
を印加するため基板温度がある程度低くても配向性の高
い膜が得られる。またプラズマの照射による基板温度の
上昇を抑えるために途中から印加電力を小さくする。下
層に配向性の膜が形成されているために印加電力が小さ
くなっても配向性の膜が引続き得られる。 【００１０】 【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。本発明においては、低温（４００℃以下）で
誘電体薄膜を形成する際、成膜初期には３Ｗ／ｃｍ2以
上の高印加電力で膜を形成し、途中から３Ｗ／ｃｍ2以
下の低印加電力で膜を形成するのが好ましい。 【００１１】図１は本発明の一実施例のスパッタリング
法による誘電体薄膜の形成に用いられている、スパッタ
リング装置の構成を示す概略図である。本実施例ではタ
ーゲットとしてＳｒＴｉＯ3焼結体を用いた。真空室２
１は真空排気ポンプ２２によって真空に排気される。タ
ーゲットと対向する位置に設置された基板ホルダ２４に
固定された基板２３は、基板加熱用ヒータ２５によって
２００℃前後まで加熱される。ボンベ２６およびボンベ
２７内のＯ2ガス、Ａｒガスは各々流量制御装置２８、
流量制御装置２９によって流量制御され真空室２１内に
導入される。ターゲット３０は高周波電源３１によって
高周波電圧を印加されターゲット３０上にプラズマが発
生する。このプラズマによってＳｒＴｉＯ3ターゲット
の表面からＳｒ，Ｔｉ，Ｏ原子またはイオンあるいはそ
れらの複合体がたたき出され、ターゲット３０に対向す
る位置に置かれた基板２３上にＳｒＴｉＯ3薄膜が形成
される。本実施例では堆積開始から５分間８００Ｗ（約
４．５Ｗ／ｃｍ2）で堆積し、その後連続して１０分間
５００Ｗ（約２．８Ｗ／ｃｍ2）でＳｒＴｉＯ3薄膜を堆
積した。 【００１２】表１に本実施例によるＳｒＴｉＯ3 薄膜と
従来例によるもののＸＲＤ（Ｘ線回折）による配向率α
＝（２００）／（１１０）の比較を示したものである。 【００１３】 【表１】 【００１４】表１から明らかな通り、印加電力８００Ｗ
で堆積したＳｒＴｉＯ3 薄膜が最も良い配向性を示しα
＝０．７３であり本実施例によるＳｒＴｉＯ3 薄膜はα
＝０．６９であった。また印加電力５００Ｗで堆積した
場合はα＝０．４８であった。本実施例によるＳｒＴｉ
Ｏ3 薄膜は堆積途中で印加電力を低下させたにも関わら
ず、印加電力８００Ｗの薄膜と同等の配向性を持つＳｒ
ＴｉＯ3 薄膜が得られていることがわかる。 【００１５】圧力は０．１〜１００ｍＴｏｒｒ程度の範
囲が一般的で、また不活性ガスとしては特に限定するも
のではないが、通常ＡｒやＨｅが用いられる。またＯ2
および不活性ガスの流量については特に限定するもので
はないが流量比Ｏ2 ／Ａｒは通常０．０１から１程度の
範囲が好適である。 【００１６】以上説明したとおり、本実施例によれば、
堆積初期に高印加電力で配向性の高い誘電体薄膜を堆積
し、堆積の途中で印加電力を下げることによってプラズ
マの照射による基板温度の上昇を抑制し低温で配向性の
高い誘電体薄膜を形成できる。また印加電力を下げるこ
とによって消費電力が低減し、ターゲットの損傷が減少
できる。 【００１７】 【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
薄膜堆積中に印加電力を少なくとも１回以上変化させる
際、薄膜堆積中の初期の印加電力を相対的に高く、後半
の印加電力を相対的に低くすることにより、基板温度が
ある程度低くても配向性の高い誘電体薄膜を形成するこ
とができる。とくに、堆積開始初期は高電力を印加する
ため基板温度がある程度低くても配向性の高い膜が得ら
れる。またプラズマの照射による基板温度の上昇を抑え
るために途中から印加電力を小さくする。これにより、
下層に配向性の膜が形成されているために印加電力が小
さくなっても配向性の膜が引続き得られる。
縁膜などとして有用な誘電体薄膜の形成方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、原料粉末の焼結体（いわゆるター
ゲット）を真空室内に設置し外部より高周波電界を印加
し、真空室内に導入したＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガスとＯ
2 等の反応性ガスとでプラズマを発生させてターゲット
の表面から原子、イオン、分子、クラスター状になった
ターゲット構成元素がターゲットと対向する位置に置か
れた基板上に望み膜が堆積するスパッタリング法は半導
体や誘電体等の薄膜形成の有用な手段として注目されて
おり、容量性絶縁膜などとして有用なＳｒＴｉＯ 3 薄膜
の形成方法においてもスパッタリング装置をもちいて薄
膜を形成することが試みられている。 【０００３】以下、図面を参照しながら従来の誘電体薄
膜の形成方法について説明する。第１図は従来のスパッ
タリング法による誘電体薄膜の形成に用いられている、
スパッタリング装置の構成を示す概略図である。 【０００４】従来スパッタリング法による誘電体薄膜の
形成は図１に示すような装置で行なわれてきた。真空室
２１は真空排気ポンプ２２によって真空に排気される。
ターゲットと対向する位置に設置された基板ホルダ２４
に固定された基板２３は基板加熱用ヒータ２５によって
２００〜６００℃前後まで加熱される。ボンベ２６およ
びボンベ２７内のＯ2 ガス、Ａｒガスは各々流量制御装
置２８、流量制御装置２９によって流量制御され真空室
２１内に導入される。ターゲット３０は高周波電源３１
によって高周波電圧を印加されターゲット３０上にプラ
ズマが発生する。このプラズマによって誘電体ターゲッ
トの表面からターゲット構成原子またはイオンあるいは
それらの複合体がたたき出されターゲット３０に対向す
る位置に置かれた基板２３上に誘電体薄膜が形成され
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法で堆積された誘電体薄膜は基板温度が低く（例えば
４００℃以下）なると配向性が低くなるため誘電率が大
きく低下してしまうという問題があった。 【０００６】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、基板温度がある程度低くても配向性の高い膜を得る
ことができる誘電体薄膜の形成方法を提供することを目
的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の誘電体薄膜の形成方法は、スパッタリング法を
用いて、真空室内にガスを導入し、真空室内に設置され
たターゲットに外部より高周波電界を印加しプラズマを
発生させ、前記ターゲットに対向する位置に置かれた基
板上に誘電体薄膜を形成する方法であって、薄膜堆積中
に印加電力を少なくとも１回以上変化させる際、薄膜堆
積中の初期の印加電力を相対的に高く、後半の印加電力
を相対的に低くすることを特徴とする。 【０００８】 【０００９】 【作用】前記した本発明の構成によれば、薄膜堆積中に
印加電力を少なくとも１回以上変化させることにより、
基板温度がある程度低くても配向性の高い誘電体薄膜を
形成することができる。とくに、堆積開始初期は高電力
を印加するため基板温度がある程度低くても配向性の高
い膜が得られる。またプラズマの照射による基板温度の
上昇を抑えるために途中から印加電力を小さくする。下
層に配向性の膜が形成されているために印加電力が小さ
くなっても配向性の膜が引続き得られる。 【００１０】 【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。本発明においては、低温（４００℃以下）で
誘電体薄膜を形成する際、成膜初期には３Ｗ／ｃｍ2以
上の高印加電力で膜を形成し、途中から３Ｗ／ｃｍ2以
下の低印加電力で膜を形成するのが好ましい。 【００１１】図１は本発明の一実施例のスパッタリング
法による誘電体薄膜の形成に用いられている、スパッタ
リング装置の構成を示す概略図である。本実施例ではタ
ーゲットとしてＳｒＴｉＯ3焼結体を用いた。真空室２
１は真空排気ポンプ２２によって真空に排気される。タ
ーゲットと対向する位置に設置された基板ホルダ２４に
固定された基板２３は、基板加熱用ヒータ２５によって
２００℃前後まで加熱される。ボンベ２６およびボンベ
２７内のＯ2ガス、Ａｒガスは各々流量制御装置２８、
流量制御装置２９によって流量制御され真空室２１内に
導入される。ターゲット３０は高周波電源３１によって
高周波電圧を印加されターゲット３０上にプラズマが発
生する。このプラズマによってＳｒＴｉＯ3ターゲット
の表面からＳｒ，Ｔｉ，Ｏ原子またはイオンあるいはそ
れらの複合体がたたき出され、ターゲット３０に対向す
る位置に置かれた基板２３上にＳｒＴｉＯ3薄膜が形成
される。本実施例では堆積開始から５分間８００Ｗ（約
４．５Ｗ／ｃｍ2）で堆積し、その後連続して１０分間
５００Ｗ（約２．８Ｗ／ｃｍ2）でＳｒＴｉＯ3薄膜を堆
積した。 【００１２】表１に本実施例によるＳｒＴｉＯ3 薄膜と
従来例によるもののＸＲＤ（Ｘ線回折）による配向率α
＝（２００）／（１１０）の比較を示したものである。 【００１３】 【表１】 【００１４】表１から明らかな通り、印加電力８００Ｗ
で堆積したＳｒＴｉＯ3 薄膜が最も良い配向性を示しα
＝０．７３であり本実施例によるＳｒＴｉＯ3 薄膜はα
＝０．６９であった。また印加電力５００Ｗで堆積した
場合はα＝０．４８であった。本実施例によるＳｒＴｉ
Ｏ3 薄膜は堆積途中で印加電力を低下させたにも関わら
ず、印加電力８００Ｗの薄膜と同等の配向性を持つＳｒ
ＴｉＯ3 薄膜が得られていることがわかる。 【００１５】圧力は０．１〜１００ｍＴｏｒｒ程度の範
囲が一般的で、また不活性ガスとしては特に限定するも
のではないが、通常ＡｒやＨｅが用いられる。またＯ2
および不活性ガスの流量については特に限定するもので
はないが流量比Ｏ2 ／Ａｒは通常０．０１から１程度の
範囲が好適である。 【００１６】以上説明したとおり、本実施例によれば、
堆積初期に高印加電力で配向性の高い誘電体薄膜を堆積
し、堆積の途中で印加電力を下げることによってプラズ
マの照射による基板温度の上昇を抑制し低温で配向性の
高い誘電体薄膜を形成できる。また印加電力を下げるこ
とによって消費電力が低減し、ターゲットの損傷が減少
できる。 【００１７】 【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
薄膜堆積中に印加電力を少なくとも１回以上変化させる
際、薄膜堆積中の初期の印加電力を相対的に高く、後半
の印加電力を相対的に低くすることにより、基板温度が
ある程度低くても配向性の高い誘電体薄膜を形成するこ
とができる。とくに、堆積開始初期は高電力を印加する
ため基板温度がある程度低くても配向性の高い膜が得ら
れる。またプラズマの照射による基板温度の上昇を抑え
るために途中から印加電力を小さくする。これにより、
下層に配向性の膜が形成されているために印加電力が小
さくなっても配向性の膜が引続き得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明および従来例の一実施例における誘電
体薄膜形成装置の概略図である。 【符号の説明】 ２１ 真空室 ２２ 真空排気ポンプ ２３ 基板 ２４ 基板ホルダ ２５ 基板加熱用ヒータ ２６ ボンベ ２７ ボンベ ２８ 流量制御装置 ２９ 流量制御装置 ３０ ターゲット ３１ 高周波電源
体薄膜形成装置の概略図である。 【符号の説明】 ２１ 真空室 ２２ 真空排気ポンプ ２３ 基板 ２４ 基板ホルダ ２５ 基板加熱用ヒータ ２６ ボンベ ２７ ボンベ ２８ 流量制御装置 ２９ 流量制御装置 ３０ ターゲット ３１ 高周波電源
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 平尾 孝
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−80360（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 14/00 - 14/58
C30B 1/00 - 35/00
H01B 3/00
H01L 21/31
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 スパッタリング法を用いて、真空室内に
ガスを導入し、真空室内に設置されたターゲットに外部
より高周波電界を印加しプラズマを発生させ、前記ター
ゲットに対向する位置に置かれた基板上に誘電体薄膜を
形成する方法であって、薄膜堆積中に印加電力を少なく
とも１回以上変化させる際、薄膜堆積中の初期の印加電
力を相対的に高く、後半の印加電力を相対的に低くする
ことを特徴とする誘電体薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07971793A JP3444621B2 (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 誘電体薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07971793A JP3444621B2 (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 誘電体薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06293966A JPH06293966A (ja) | 1994-10-21 |
| JP3444621B2 true JP3444621B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=13697964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07971793A Expired - Fee Related JP3444621B2 (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 誘電体薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3444621B2 (ja) |
-
1993
- 1993-04-06 JP JP07971793A patent/JP3444621B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06293966A (ja) | 1994-10-21 |
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