磁場印加反応性スパッタリング法による高品位硬質窒化物薄膜の高速成長

磁场反应溅射法高速生长高质量硬质氮化物薄膜

基本信息

批准号：
09750123
负责人：
井上尚三
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Himeji Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、反応性スパッタリング法による窒化物薄膜作製プロセスを精密に制御すること、および外部磁場によってグロー放電プラズマを収束し成長中の薄膜へのイオン照射を行うことにより良質な薄膜を成長させることを目指したものである。このうち、プロセス制御システムについては昨年度に完成済みである(日本金属学会誌,第61巻,第10号)。本年度は、まず、確立したプロセス制御法を用いて、種々のAr分圧および窒素分圧下でTiターゲットを直流、高周波スパッタリングすることによってTiN薄膜を作製し、それらの内部応力、抵抗率、結晶構造解析を行った。その結果、どちらの場合も、窒素分圧を10^<-3>Pa台とすると単相のTiN結晶薄膜が成長するが、高周波スパッタリングの方が緻密で低抵抗率を示す良質な薄膜を得やすいことが明らかとなった。この原因としては、高周波スパッタリングの場合には、基板に降り注ぐイオン流束が直流スパッタリングの場合より1桁程度多いことが原因と考えられた。この結果から、外部磁場を用いてスパッタリング時のグロー放電プラズマを収束させて基板へのイオン流束を増やせば、直流スパッタリングにおいても良質なTiN薄膜を成長させることができると考えられた。磁場の印加実験の結果、イオン照射量(電流密度)が抵抗率に及ぼす影響は意外に少なく、照射するイオンのエネルギーを大きくする方が有効であることが明らかとなった。これらの成果は、国際会議(14th International Vacuum Congress,Birmingham,1998)および日本金属学会(1998年秋期大会)において口頭発表した。

这项研究旨在精确控制使用反应性溅射制造氮化物薄膜的过程，并通过外部磁场和辐射生长的薄膜来融合发光排出血浆，从而生长高质量的薄膜。其中，过程控制系统于去年完成（《日本金属学会杂志》，第61卷，第10期）。今年，我们首先使用已建立的工艺控制方法在各种AR和氮部分压力下对Ti靶标的直流电流和高频溅射制造了TIN薄膜，并分析了它们的内部应力，电阻率和晶体结构。结果，在这两种情况下，当氮的部分压力为10^<-3> pA时，单相锡晶薄膜就会生长，但据显示，高频溅射使得获得具有致密和低电阻率的高质量薄膜变得更加容易。这被认为是造成这种情况的原因，因为在高频溅射的情况下，倒在基板上的离子通量大约比DC溅射的数量级高。从这个结果中可以认为，即使在DC溅射过程中，也可以通过使用外部磁场在溅射过程中收敛发光排出血浆，从而增加高质量的锡薄膜。由于磁场施用实验的结果，可以发现离子照射量（电流密度）对电阻率的影响非常小，并且增加离子辐照的能量更有效。这些结果在第14届国际真空大会，伯明翰，1998年）和日本金属学会（1998年秋季会议）进行了口头介绍。