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。

本研究旨在通过使用反应溅射精确控制氮化物薄膜制造工艺，并使用外部磁场会聚辉光放电等离子体并用离子照射生长的薄膜来生长高质量薄膜。其中，过程控制系统已于去年完成（日本金属学会学报第61卷第10期）。今年，我们首先采用既定的工艺控制方法，在不同的Ar分压和氮气分压下，通过直流高频溅射Ti靶材制备了TiN薄膜，并对其内应力、电阻率和晶体结构进行了分析。被执行。结果，在两种情况下，当氮分压为10^-3Pa量级时，单相TiN晶体薄膜生长，但是高频溅射产生更精细、更高质量的薄膜，事实证明这很容易。其原因被认为是，在高频溅射的情况下，落在基板上的离子通量比直流溅射的情况高约一个数量级。这些结果表明，即使使用直流溅射，通过在溅射过程中使用外部磁场来聚焦辉光放电等离子体并增加到达基底的离子通量，也可以生长高质量的TiN薄膜。磁场应用实验的结果表明，离子照射剂量（电流密度）对电阻率的影响小得惊人，并且增加照射离子的能量更有效。这些结果在 1998 年伯明翰第 14 届国际真空大会和日本金属学会（1998 年秋季会议）上口头发表。