JPH06145992A

JPH06145992A - 半導体装置用誘電体の製造装置

Info

Publication number: JPH06145992A
Application number: JP4294797A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miki; 浩史三木; Yuzuru Oji; 譲大路; Shinichi Taji; 新一田地
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-11-04
Filing date: 1992-11-04
Publication date: 1994-05-27
Also published as: KR940012531A

Abstract

(57)【要約】【目的】１００ｎｍ以下の薄い誘電体を用いるコンデ
ンサにおいても高い誘電率と高い絶縁耐圧とを実現す
る。【構成】原料供給量を０．５％以内の精度で導入し，
薄膜特性の制御に必要な組成制御性を確保する。更に、
高速原料ガス切り換え装置，急速加熱冷却炉，および排
気速度調節機構を連動制御し，低温極薄膜堆積−高温短
時間結晶化のステップを所望の膜厚まで繰り返すことも
できる。【効果】１００ｎｍ以下と、薄い誘電体を用いるコン
デンサの誘電特性が向上する。また、低温極薄膜堆積−
高温短時間結晶化を用いれば、電極材料と誘電体材料と
の相互反応，相互拡散を防止しながら，高い結晶性を実
現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＤＲＡＭ等の高誘電
率、低漏洩電流誘電体を利用する半導体装置の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の縮小化には、回路構成素子
を個々に微細化することが最も重要な技術である。最も
縮小化が顕著な場合として、ＤＲＡＭのメモリセルを例
に取ると、情報を蓄積するコンデンサと、このコンデン
サに接続されたスイッチ用電界効果トランジスタの縮小
が必要である。このうち、本発明は、コンデンサ部分の
微細化を可能にする方法を提供するものである。

【０００３】コンデンサの微細化には、（１）誘電体の
薄膜化（２）電極構造の立体化による実効電極面積の増
大（３）高誘電率誘電体材料の採用の３つの方法が知
られている。このうち高誘電率材料を用いる方法とし
て、例えば、インターナショナル・エレクトロン・デバ
イス・ミィーティング・テクニカル・ダイジェスト１
９９１年８２３頁（ＩＥＤＭ−９１Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌＤｉｇｅｓｔ，ｐ．８２３（１９９１））では、
(Ｂａ，Ｓｒ)ＴｉＯ₃薄膜を用いた例が、報告されてお
り、これは上記の（３）に相当する。同様に、ＰＺＴ等
の材料を用いて、コンデンサ用誘電体を高誘電率化使用
とする試みが、例えば、第２３回固体素子材料会議１９
９１年２０４頁（２３ｒｄＳｏｌｉｄＳｔａｔｅ
ＤｅｖｉｃｅｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＣｏｎ
ｆｅｒｅｎｃｅ，ｐ．２０４（１９９１））で行なわ
れている。

【０００４】これら従来技術では、ＰＺＴ，（Ｂａ，Ｓ
ｒ）ＴｉＯ₃のもつ、高誘電率性を用いて、例えば２５
６ＭｂｉｔＤＲＡＭの様な高集積度半導体装置に必要と
されるコンデンサ容量を確保することが行なわれてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術においては、更に集積度を上昇させる上で必要な技
術が明らかにされていなかった。上記高誘電率材料は、
材料特性として、誘電率が金属元素組成に敏感であるこ
とが、セラミック焼結体における研究により容易に類推
できる。そこで、薄膜作製に当たっては、薄膜組成を制
御する技術が第一に必要とされ、上記従来技術において
も、その検討がなされている。ただし、上記従来技術に
おける薄膜組成制御は、１００ｎｍ以上の膜厚での作製
方法と装置、プロセス手段が基本的に同一であって、例
えば、堆積速度の抑制や、堆積時間の変更により、薄膜
化を図るものと解せられる。

【０００６】本発明においては、まず、１００ｎｍ以下
の薄膜では、組成制御に特別の配慮が必要であることを
示した。本発明の目的は、この新たに見出された組成制
御の要求を満たす薄膜形成装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため
に、本発明の１実施形態によれば、薄膜形成中における
単位時間当たりの原料供給量の設定値からの誤差を０．
５％以内に抑えた。この仕様の実現に当たって、原料の
発生方法、被着基板への輸送方法を開発し、薄膜組成を
精密制御できる薄膜形成装置を開発した。具体的な実現
手段については、実施例の中で明らかになろう。

【０００８】また、本発明の別の好適な実施例によれ
ば、３ｎｍ程度の非常に薄い薄膜の堆積を比較的低温で
行なった後に、１０℃／秒以上の高速で加熱し、薄膜を
結晶化した。その実現手段として、原料供給系から、排
気速度制御系までを一括して高速精密制御できる制御シ
ステムを開発した。

【０００９】

【作用】上記手段の薄膜形成中における原料供給量の時
間変動を制御すると、膜特性の変動を抑えることができ
る。図１に原料供給用のキャリアガスの相対変動値に対
する誘電率の変動を示した。変動値を０．５％以内にす
ることで、膜特性の変動を従来の約１／４とする作用が
あり、高い誘電率を安定して示すコンデンサを作製しう
る。

【００１０】また、急速加熱冷却方式を併用すること
で、電極材料の拡散を従来の約１／１０とする作用があ
り、これにより、高い誘電率と高い絶縁耐圧を併せ持つ
コンデンサを形成しうる。

【００１１】

【実施例】図１及び図２により、本発明の一実施例を示
す。図１は，膜厚８０ｎｍのＰＺＴを、図２の構成を持
つ減圧ＣＶＤ装置により作製した場合の、結晶構造中に
占めるペロブスカイト相の割合、及び、比誘電率を、鉛
原料用キャリアガス流量を変化させた時の変化である。
ＰＺＴの結晶相であるペロブスカイト相の，全結晶相に
占める割合は，鉛原料の流量により，鋭敏に変化するこ
とを見出した。これに対応して，比誘電率が変化する。
この結果から，比誘電率のばらつきを±１０％以下に抑
えるためには，供給量を少なくとも０．５％以下の精度
で制御する必要があることが分かった。従って、半導体
記憶装置への適用には、原料供給系の精度を少なくとも
０．５％まで向上させた製造装置が必要である。これに
対し、従来２００−３００ｎｍの膜厚の薄膜を形成する
場合には、原料供給量の精度は数％しか要求されなかっ
た。本発明の特徴は、原料供給精度を０．５％まで向上
させたことであり、１００ｎｍ以下の薄膜において、電
気特性の制御性、再現性を実現するために極めて有効で
あった。

【００１２】また、１００ｎｍ以下の薄膜で高精度の組
成制御が可能な製造技術が必要であるという事実は、上
記のＣＶＤという成膜法に特定されないものである。図
３は、例えば鉛原料として、高周波スパッタで生成した
鉛原子を用いた装置の構成である。また、図４は、高周
波加熱により蒸発させた例えば酸化鉛を用いた装置の構
成である。それぞれ、入力高周波電力により、鉛原料の
供給量を変化させると、図１と同様な結果が得られた。
すなわち、原料供給精度を向上させることが、本質であ
ることが分かった。

【００１３】次に、特にＣＶＤ装置で、原料供給精度を
向上させる手段を開示する。強誘電体は、バリウム、鉛
など、常温で気体のＣＶＤ原料が無い元素を用いるた
め、原料供給精度を向上させるためには、高精度の流量
制御器に加え、原料の気化方式、輸送方式にも精度が要
求される。図５および図６は、本発明に係る高精度原料
発生装置の例である。ここでは、４種の原料発生装置を
示した。第１の例は、容器（５０２）中に封入された液
体原料（５０１）を加熱気化させ、それを流量制御器
（５０４）で制御する。このうち、原料容器用恒温槽
（５０３）は１℃の精度、輸送配管部分には、温度分布
を含めて、１０℃の精度が必要であった。本例の方式で
は、流量制御器（５０４）が最も精度が要求され、少な
くとも０．５％の精度を持つ制御器を採用した。第２の
例は、溶媒に溶解した原料溶液（５１３）を流量制御器
（５１４）で定量し、気化器（５１５）にて気化させた
後に反応炉へ輸送する。ここでも輸送配管部分には、１
０℃の精度が必要であった。第３の例は、キャリアガス
（６０４）によるバブリングを用いる場合である。原料
蒸気圧が低く、１２０℃程度の恒温が必要な原料では、
第１の方式を使えないので、本方式を使う。この場合、
原料容器恒温槽（６０２）には、０．１℃の精度が要求
された。また、流量制御器（６０５）には、０．５％の
精度が要求される。最後の例は、固体原料から昇華した
気体をキャリアガスにより輸送する場合である。キャリ
アガスは０．１℃の精度を持つ原料容器用恒温槽（６１
７）内で余熱され、原料温度と同一の温度にしておく。
さらに、容器内でキャリアガス流れを均一化する機構
（６１６）及び、粉体の飛び出しを防ぐフィルタ（６１
４）、キャリアガス流が均一化される迄の助走距離を調
整するフィルタ（６１５）を有している。特に、原料温
度が融点に近い場合には、粉体の粒成長がおき、実効的
に原料濃度が低下する現象が見られるので、フィルタ
（６１４，６１５）に超音波撹拌機能を持たせ、粒成長
を抑制することが有効であった。また、原料容器での圧
損の変動により、固体原料の量の減少、粒成長、フィル
タの目詰りの情報を得ることができるので、原料容器前
後の配管に真空計（６２５、６２６）を配した。

【００１４】図６に，本発明の１実施例として，ＣＶＤ
装置の全体構成を示す。本装置は，ガス供給機構(６０
１)，反応炉機構(６０２)，排気機構(６０３)，供給−
反応統合制御機構(６０４)の４機構よりなる。良好な膜
質を有する薄膜形成には，ガス供給，反応炉，排気の３
機構の制御パラメータを連動させ，一括管理する制御機
構が有効であった。本制御機構の詳細な動作は，以下の
実施例中で説明する。制御パラメータ入力は，必要に応
じて遠隔制御盤(６０５)と装置付属の制御盤(６０６)と
に切り換えを可能にした。受入れ試料の履歴，装置の履
歴などのデーターベース(６０７)とは，統合制御機構
(６０４)が，随時通信を行う機能を具備させた。以下で
は，PZT の薄膜堆積を例に採り発明部分の有効性を記載
する。目的とする誘電体物質により原料ガスが異なるた
めに，輸送配管の数量，加熱の有無，非金属原子混合供
給部の形態が異なる場合があるが，いずれの場合にも，
本発明の方法は，結晶構造を有する，あるいは，高温熱
処理により不純物の除去が必要な薄膜，例えば、ＡＢＯ
₃（Ａ＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｃｄ，Ｂａ，Ｐｂ；Ｂ＝Ｔａ，
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｆｅ）の形で表されるペロブスカイ
ト酸化物とこれを含む混合酸化物である、（Ａ１，Ａ
２，．．．）（Ｂ１，Ｂ２，．．．）Ｏｘ（Ａ１，Ａ
２，．．．＝Ｃａ，Ｓｒ，Ｃｄ，Ｂａ，Ｐｂ，Ｌａ，Ｂ
ｉ，Ｔｌ，Ｎａ，Ｋ；Ｂ１，Ｂ２．．．＝Ｔａ，Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｆｅ，Ｎｂ，Ｓｎ，Ｕ，Ａｌ，Ｍｎ，
Ｗ，Ｙｂ，Ｓｃ，Ｕ，Ｉｎ，Ｓｂ，Ｃｏ，Ｎｂ，Ｚｎ，
Ｌｉ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｃｏ）に極めて有効である。

【００１５】図８は，装置構成におけるガス供給機構の
１実施例である。本機構は、金属原料ガス一次制御系
(８０１)，非金属ガス一次制御系(８０２)，ガス切換−
混合系(８０３)を有する。特徴は、図５及び図６に示し
た高精度原料発生装置により生成された原料を、制御性
良く混合し、また、堆積の実行−停止に伴う混合ガス組
成の変動を最小化している点である。

【００１６】金属原料ガス一次制御系では，鉛(８０
４)，ジルコニウム(８０５)，チタン(８０６)の各原料
を生成する。これらの原料は，混合用を兼ねた圧力バッ
ファ(８０７)に導入した。このバッファ内の圧力を，真
空計(８０８)で計測し，一次制御系の全流量にフィード
バックする。バッファ内圧力は，堆積膜の堆積速度を決
定するパラメータとして，統合制御系(７０４)の制御を
受ける。また，圧力バッファ中のガス濃度は，発光分析
系(８０９)により分析し，一次制御系の供給原料量にフ
ィードバックする。これらのガスは室温では容易に凝縮
してしまうので，混合バッファ(８０７)の温度は，最も
凝縮温度の高い原料の一次制御系温度より高く，最も熱
分解温度の低い原料の熱分解温度よりも低く設定され
る。混合に先立ち、各原料温度を混合バッファと同一に
するため、バッファ直前に予熱配管部分を設けること
で、混合バッファ内での凝縮を避けられ、均一な混合が
可能になっている。

【００１７】圧力バッファを経て混合された原料ガス
は，堆積実行時には反応機構に，熱処理時および待機時
には，必要に応じて除害された後に排出される。この切
換は，高速バルブ(８１０，８１１)の開閉で行う。反応
炉に通じる高速バルブ(８１０)の下流側に，非金属ガス
一次制御系との混合器(８１８)があり，混合直後に反応
機構へ導入される。ここでは非金属ガスは酸素を用い
た。非金属ガス一次制御系の最も下流には高速バルブ
(８１２，８１６)があり，堆積時には高速バルブ(８１
２)，それ以外のときには高速バルブ(８１６)が開くよ
うに設定した。これらは、統合制御系(７０４)の信号に
より開閉する。

【００１８】図９は，反応炉機構の一実施例である。ガ
ス供給機構(図８)から供給された原料ガスは，ガス流均
一化機構(９０２)を経て基板(９０３)に到達する。反応
炉外壁(９０１)は，圧力バッファ(９０７)と同様に，最
も凝縮温度の高い原料の一次制御系温度より高く，最も
熱分解温度の低い原料の熱分解温度よりも低く設定し
た。基板は石英製の点接触支持台(９０４)の上に乗せ
る。この支持台自体の温度は，温風加熱器(９０５)によ
り，外壁(９０１）と同程度にする。支持台(９０４)
は，赤外線直接加熱装置(９０６)から放射される赤外線
の取り入れ窓を兼ねる。赤外線出力の制御機構は，別に
設けた測温用ウェハからの信号と比較され，統合制御機
構(７０４)により制御した。外壁(９０１)には試料受入
口(９０７)と引出口(９０８)が設けられ，基板表面清浄
化チャンバ，上部電極形成チャンバなどの他プロセスと
接続される。反応炉内の圧力は，真空計(９０９)により
計測されて，統合制御機構(７０４)に通知する。

【００１９】図１０は，反応炉機構の別の一実施例であ
る。原料ガスはガス流均一化機構(１００２)を経て，基
板に対して平行に入射する。

【００２０】図１１は，統合制御系の動作タイミングの
例である。基板導入後，高真空排気系のゲートバルブを
開き，バックグラウンドの圧力を１０−６Ｔｏｒｒまで
下げる。酸素ガスが熱処理系(８１４)でまず２ｌ／ｍ
ｉｎ導入し，圧力が７Ｔｏｒｒに安定後，堆積時基板温
度（５００℃）まで基板を加熱する。基板温度安定後，
酸素ガスは，堆積系(３１３)に切換え，同時に原料ガス
を導入する。原料ガスの流量は，３００ｃｃ／ｍｉｎ
で，酸素ガスの流量は，１．７ｌ／ｍｉｎとした。
１分間の堆積で，約３ｎｍの膜が形成される。堆積終了
時には，原料ガスが排出側に切り換えられ，同時に酸素
ガスが熱処理系に切り換えられる。引き続き、反応炉内
の圧力を，排気速度により，１００Ｔｏｒｒに調整す
る。圧力安定後，基板温度は熱処理温度（６００℃）ま
で１０℃/ｓｅｃ以上の昇温速度で急速加熱される。温
度到達後，１０秒で再び堆積温度まで急冷する。堆積温
度に安定したところで，再びガスの切り換え，堆積を行
う。このサイクルを１０回繰返し，３０ｎｍのＰＺＴ薄
膜を得た。

【００２１】堆積下地が白金，パラジウムなど金属の場
合には，第１番目の堆積，すなわち堆積下地との界面を
構成する部分の形成条件が，２番目以降の形成条件と違
える方法が有効である。本方法では、特に鉛を主成分と
する誘電体の場合に，白金との合金化反応が起き，実効
的に誘電体の組成がずれるという問題を解決した。この
場合、第１の堆積においては，炭化水素の残留を許容す
ることで，低温化することが効果的である。図１２は，
その堆積制御方法を示している。本実施例の装置におい
て，材料特性に応じて，堆積条件（酸素分圧，原料分
圧，全圧，温度）および熱処理条件（酸素分圧，全圧，
温度）を最適に制御する方法を採用した。その結果、界
面形成を制御した薄膜堆積が可能な発明であることが分
かった。

【００２２】本発明により形成したＰＺＴ薄膜は，
（１）熱処理時に高い酸素分圧が供給されること，
（２）結晶化前の膜も，高酸素分圧で形成できるＣＶＤ
で作製しているために，酸素を充分含む膜になっている
こと，（３）酸素が充分到達できる程度の膜厚で熱処理
を行うために，電極との界面に酸素不足の領域ができ
ず，電極との相互拡散が抑制できること，の３点の特徴
があり、３０ｎｍの薄膜でも充分な結晶化と高い絶縁耐
圧を持つことができる。図１３は，白金のＰＺＴ中への
拡散距離と，PZT のＸ線回折ピークの強度を，熱処理温
度の関数として示したものである。通常の熱処理と比較
して，本発明では白金の拡散が抑えられていることが分
かる。また，通常の熱処理と比較すると，同一処理温度
で比較した場合には結晶性が向上していることが分か
る。但し，処理温度を６５０℃程度にした場合には，白
金の拡散が見られ、図１４のように，誘電率と絶縁破壊
電圧が，熱処理温度に依存した結果となる。

【００２３】なお，熱処理時間が１分以上と長くした場
合には，鉛組成が熱処理前後で変化し，良好な結晶性が
得られない。また，一度に堆積する膜厚が５０ｎｍを越
えると，下地界面付近に充分酸素が供給されないため
に，白金の拡散が増大し，絶縁耐圧の優れた膜を得るこ
とはできない。すなわち、数ｎｍの薄膜を段階的に結晶
化させることが、絶縁耐圧向上に有効であった。

【００２４】本方法で堆積したＰＺＴを用いたＤＲＡＭ
の断面図を図１５に示す。膜の比誘電率は約４００，膜
厚は３０ｎｍである。この膜を用いた蓄積容量の容量
は，３３ｆＣ／セルと，実用上充分な値を示す。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば，１００ｎｍ以下の薄膜
でも、結晶構造が安定し、高い誘電率と高い絶縁耐圧を
有するコンデンサが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】キャリアガス流量による強誘電体膜の特性変
化。

【図２】本発明の１実施例であるＣＶＤ装置の構成。

【図３】本発明の１実施例であるスパッタ−ＣＶＤ装置
の構成。

【図４】本発明の１実施例である蒸着−ＣＶＤ装置の構
成。

【図５】高精度原料発生装置の例。

【図６】高精度原料発生装置の例。

【図７】本発明の一実施例のブロック図。

【図８】本発明の一実施例におけるガス供給機構。

【図９】本発明の一実施例に用いる反応炉機構。

【図１０】本発明の反応炉機構の一実施例。

【図１１】統合制御系の制御タイミングの例。

【図１２】統合制御系の制御タイミングの例。

【図１３】熱処理温度による結晶性と白金拡散の距離。

【図１４】熱処理温度による電気特性の変化。

【図１５】本発明の一実施例であるＤＲＡＭの断面図。

【符号の説明】

２０１…高精度原料供給系１、２０２…高精度原料供給
系２、２０３…高精度原料供給系３、２０４…高精度原
料供給系４、２０５…反応炉、２０６…排気系、３０１
…高精度原料供給系１、３０２…高精度原料供給系２、
３０３…高精度原料供給系３、３０４…スパッタ原料供
給系、３０５…反応炉、３０６…排気系、４０１…高精
度原料供給系１、４０２…高精度原料供給系２、４０３
…高精度原料供給系３、４０４…高周波加熱原料供給
系、４０５…反応炉、４０６…排気系、５０１…液体原
料、５０２…原料容器、５０３…高精度恒温槽、５０４
…流量制御器、５０５…原料出口、５０６…エアバル
ブ、５０７…除外装置への接続口、５０８…エアバル
ブ、５０９…恒温槽、５１０…パージ用窒素ガス入口、
５１１…流量制御器、５１２…エアバルブ、５１３…原
料溶解液、５１４…液体流量制御器、５１５…気化器、
５１６…原料出口、５１７…エアバルブ、５１８…除外
装置への接続口、５１９…エアバルブ、５２０…恒温
槽、５２１…液面上限検出センサ、５２２…液面下限セ
ンサ、５２３…パージ用窒素ガス入口、５２４…エアバ
ルブ、６０１…液体原料、６０２…原料容器、６０３…
高精度流量制御器、６０４…キャリアガス入口、６０５
…高精度流量制御器、６０６…原料出口、６０７…エア
バルブ、６０８…除外装置への接続口、６０９…エアバ
ルブ、６１０…恒温槽、６１１…エアバルブ、６１２…
固体原料、６１３…原料容器、６１４…フィルタ、６１
５…フィルタ、６１６…流れ均一化機構、６１７…キャ
リアガス入口、６１８…流量制御器、６１９…原料出
口、６２０…エアバルブ、６２１…除外装置接続口、６
２２…エアバルブ、６２３…恒温槽、６２４…エアバル
ブ、６２５…真空計、６２６…真空計、７０１…ガス供
給機構，７０２…反応炉機構，７０３…排気機構，７０
４…統合制御機構，７０５…局所制御盤，７０６…遠隔
制御盤，７０７…プロセス仕様データベース，８０１…
原料ガス発生装置，８０２…非金属原料ガス供給系，８
０３…非金属原料ガス混合系，８０４…Ｐｂ原料発生装
置，８０５…Ｚｒ原料発生装置，８０６…Ｔｉ原料発生
装置，８０７…原料混合槽兼圧力バッファ，８０８…原
料混合槽内圧力計，８０９…混合槽内組成発光分光分析
器，８１０…高速バルブ，８１１…高速バルブ、８１２
…高速バルブ，８１３…高速バルブ，８１４…堆積時非
金属元素供給系，８１５…結晶化時非金属元素供給系，
８１６…高速バルブ，８１７…高速バルブ，８１８…混
合器，９０１…反応炉真空槽，９０２…原料流均一化ノ
ズル，９０３…試料，９０４…石英試料ホルダ，９０５
…試料ホルダ保温用空熱機構，９０６…赤外線直接加熱
炉，９０７…試料導入部，９０８…試料搬出部，９０９
…赤外線炉制御装置１００１…反応炉真空槽，１００２…原料流均一化ノズ
ル，１００３…試料，１００４…石英試料ホルダ，１０
０５…試料ホルダ保温用空熱機構，１００６…赤外線直
接加熱炉，１５０１…シリコン基板，１５０２…素子分
離用絶縁膜，１５０３…ワード線，１５０４…絶縁膜，
１５０５…トランジスタ拡散層，１５０６…絶縁膜，１
５０７…下部電極，１５０８…容量絶縁膜，１５０９…
上部電極，１５１０…層間絶縁膜，１５１１…Ａｌ配
線。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２種以上の金属元素を含む化合物の誘電体
薄膜を、２種以上の原料を個別に供給して作製する薄膜
製造装置において、特に各原料の単位時間当たり供給量
を、設定値に対して誤差０．５％以内で制御できること
を特徴とする薄膜製造装置。
【請求項２】請求項１に記載の当該薄膜製造装置におい
て、特に、供給原料が、気体もしくは液体、固体より発
生した気体であることを特徴とする、薄膜製造装置。
【請求項３】請求項１に記載の当該薄膜製造装置におい
て、特に、供給原料が、荷電粒子によりスパッタされた
金属元素であることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項４】請求項１に記載の当該薄膜形成装置におい
て、特に、供給原料が、熱的に生成した金属元素である
ことを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項５】請求項２に記載の当該薄膜製造装置におい
て、特に、供給原料として、金属ハロゲン化合物、もし
くは、有機金属化合物を用いたことを特徴とする、薄膜
製造装置。
【請求項６】請求項２に記載の当該薄膜製造装置におい
て、特に、供給原料が常温常圧に於いて液体または固体
であり、これを加熱して気体とする装置と、生成した気
体原料を輸送する加熱装置付き配管部分とを有し、これ
らの温度設定と実温度の間の不均一性を含めた温度偏差
が、加熱気化装置においては０．１℃以下、生成原料輸
送配管部分では１０℃以下であることを特徴とする薄膜
製造装置。
【請求項７】請求項２に記載の当該薄膜製造装置におい
て、特に、供給原料が常温常圧において液体または固体
であり、これを加熱して気体とする装置が、気体生成量
を制御するガスを利用しており、該ガスの単位時間当た
り質量流量が設定値に対して誤差０．５％以下で制御で
きることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項８】請求項２に記載の当該薄膜製造装置におい
て、特に、供給原料を加熱して気体とする装置が、気体
生成量を制御するガスを利用しており、該ガスが該供給
原料を加熱して気体とする装置に導入される以前に加熱
されており、該供給原料を加熱して気体とする装置の温
度制御に与える導入ガスによる擾乱が０．１℃以下に抑
えられていることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項９】請求項２に記載の当該薄膜製造装置におい
て、特に、供給原料を加熱して気体とする装置が、気体
生成量を制御するガスを利用しており、該ガスが該供給
原料を加熱して気体とする装置に供給される供給口を、
該供給原料を加熱して気体とする装置内での流れが流れ
に垂直な平面内で均一になるようにしていることを特徴
とする薄膜製造装置。
【請求項１０】請求項２に記載の当該薄膜製造装置にお
いて、特に、供給原料を加熱して気体とする装置が、気
体生成量を制御するガスを利用しており、該供給原料を
加熱して気体とする装置の上流側と下流側での圧力差を
検出できる機構を有することを特徴とする薄膜製造装
置。
【請求項１１】請求項２に記載の当該薄膜製造装置にお
いて、特に、供給原料を加熱して気体とする装置により
生成した原料ガスを反応炉に供給する配管が、個々の原
料について、直接排気系に接続される系統と反応炉に接
続される系統の２系統を含んでおり、この２系統の切り
換えにより反応炉への原料ガスの供給を開始、または停
止する機能を有し、かつ、該２系統の切り換え装置部分
と該供給原料を加熱して気体とする装置の間に、切り換
えに伴う配管内原料ガスの流れの乱れを減衰させる緩衝
槽を設けたことを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項１２】請求項１０に記載の当該薄膜製造装置に
おいて、特に、該原料ガスの切り換えに伴う反応炉への
全供給ガス流量の変動を、金属を含まないガスの流量に
より補償し、常に全供給ガスの流量を一定に保つことを
特徴とする薄膜製造装置。
【請求項１３】請求項２に記載の当該薄膜製造装置にお
いて、特に、各原料を反応炉に導入される以前に混合す
る機能を有し、この混合部における温度は各原料の発生
温度の最も高いものよりも高く設定されており、かつ、
混合部に至る各原料の輸送用配管の温度に温度勾配を設
けて各原料ガス温度を混合前に混合部温度まで上昇させ
ることを特徴とする薄膜製造装置。
【請求項１４】請求項２に記載の当該薄膜製造装置にお
いて、特に、原料輸送用配管の反応炉入り口より、被着
基板までの反応炉壁の温度を、被着基板の温度よりも低
く、かつ原料輸送用配管温度よりも高くしたことを特徴
とする薄膜製造装置であって、該反応炉壁温度を、設定
値に対して誤差１０℃以内で設定できる機能を持つ薄膜
製造装置。
【請求項１５】請求項２に記載の当該薄膜製造装置にお
いて、特に、反応炉内の被着基板の堆積時温度が、設定
値に対して、面内均一性を含めて誤差５℃以下で制御で
きることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項１６】請求項２に記載の当該薄膜製造装置にお
いて、特に、反応炉内の被着基板の表面での原料濃度の
面内分布を０．５％以内で均一化できる薄膜製造装置。
【請求項１７】請求項２に記載の当該薄膜製造装置にお
いて、特に、試料急速加熱冷却装置を具備することを特
長とする半導体装置用誘電体の製造装置。
【請求項１８】請求項１６の当該製造装置において，試
料温度の加熱冷却を１０℃／秒以上の速さで行なえるこ
とを特徴とする半導体装置用誘電体の製造装置。
【請求項１９】請求項１６の当該製造装置において，さ
らに反応炉内の圧力を連動して制御できることを特徴と
する半導体装置用誘電体の製造装置。
【請求項２０】請求項１６の当該製造装置において，少
なくとも２つの温度設定点を持ち，その１点において膜
形成を行ない，他の点で堆積膜の熱処理を行なうことを
特徴とする半導体装置用誘電体の製造装置。
【請求項２１】請求項１６の当該製造装置において，高
速原料切り換え装置として原料ガスの切り換えを用いる
化学気相堆積による半導体装置用誘電体の製造装置。
【請求項２２】請求項１６の当該製造装置において，酸
化性の雰囲気において急熱急冷を伴う熱処理を行なう事
を特徴とする半導体装置用誘電体の製造装置。
【請求項２３】請求項１６の当該製造装置において，目
的とする誘電体の構成元素として鉛が含まれていること
を特徴とする半導体装置用誘電体の製造装置。
【請求項２４】請求項１６の当該製造装置において，誘
電体が被着される物質に，白金，パラジウム，ニッケ
ル，チタン，ジルコニウム，ハフニウム，タンタル，バ
ナジウム，ニオブから選んだ少なくとも１つを含むこと
を特徴とする半導体装置用誘電体の製造装置。
【請求項２５】請求項２１の当該製造装置において，熱
処理を行なう際の雰囲気中酸化剤の分圧を堆積時よりも
高くしたことを特徴とする半導体装置用誘電体の製造装
置。
【請求項２６】請求項１の当該製造装置により作製され
た膜厚１００ｎｍ以下の誘電体を用いた半導体装置。