[发明专利]SrRuO3膜的沉积方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种SrRuO₃膜的制造方法，且更具体地涉及一种通过DC磁控溅射法沉积SrRuO₃膜的SrRuO₃膜的制造方法。

背景技术

钌酸锶(SrRuO₃)是一种具有高热稳定性和化学稳定性以及低电阻率的钙钛矿结构的导体。因此，SrRuO₃被期待作为铁电装置、压电装置、磁阻装置、超导装置、以及其他类似装置的电极材料。例如，传统铁磁非易失性存储器(FeRAM)使用铂(Pt)作为铁电电容器的电极材料。然而，近年来，为了防止装置特性的劣化，已经考虑在铁磁膜与Pt膜之间的界面处插入SrRuO₃膜。此外，近年来，铁磁记录型超高记录密度存储已被期待替换磁记录硬盘(HD)，并且SrRuO₃已被考虑用作其电极材料。如上所述，SrRuO₃是一种作为用于各种类型的功能装置的电极材料吸引大量关注的材料。

作为如上所述的SrRuO₃膜的沉积方法，MOCVD法、脉冲激光沉积法、分子束外延法和溅射法已被考虑。MOCVD在生产性(包括生长速度、基板面积增加等)方面是优异的，但是具有例如低再现性和高生产成本等问题。另一方面，脉冲激光沉积法和分子束外延法具有生产性(包括生长速度、基板面积增加等)劣化的问题。鉴于工业大规模生产，需要可以提供稳定再现性、低生产成本和相对良好的生产性(包括生长速度、基板面积增加等)的溅射法。

专利文献1公开了一种使用如上所述的溅射法制造SrRuO₃膜的方法。图7是根据专利文献1的溅射装置的示意性结构图。基板702和靶材703在真空容器701中彼此对向配置。基板702附接至加热器704并连接至电源705。靶材703也连接至电源706。所述电源可以是射频(RF)电源或直流(DC)电源。真空容器701通过真空泵707被抽真空，所述真空泵707由分子泵、旋转泵和其他部分构成。另一方面，环境气体从气瓶708和709(例如氧气气瓶708和氩气气瓶709)经由流量计710被引入到真空容器701中，并且真空容器1的内部被设置为含氧气体气氛。

专利文献1公开了在8.0Pa以上且小于300Pa的沉积压力下通过通常的静态对向型靶材溅射法(如图7所示)可以以相对高的沉积速度得到高品质的SrRuO₃膜。在专利文献1的说明书中，使用此类相对高的沉积压力的原因是为了减小高能粒子(专利文献1中的等离子体粒子)的加速，并从而避免损伤SrRuO₃膜。此外，专利文献1记载了除沉积压力以外的条件几乎不影响所产生的SrRuO₃膜的品质。在其说明书中，例如，用作处理气体的惰性气体与给氧物质例如氧气的比率可以是1:1至10:1，基板温度可以设置在450至650℃的范围内，并且用于溅射的电源可以是直流电源或交流电源。此外，专利文献1记载了所述靶材可以是SrRuO₃靶材或碳酸锶(SrCO₃)和氧化钌(RuO₂)的复合靶材等。

专利文献1中描述的发明是旨在通过使用通常的静态对向型靶材溅射法并通过设置沉积压力至8.0Pa以上且小于300Pa的相对高的压力，提高SrRuO₃膜的品质同时实现相对高的沉积速度并且避免由于高能粒子而导致的SrRuO₃膜损伤的发明。