JP2007051327A5 - - Google Patents
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本発明は、表面に酸化物層又は窒化物層が形成されない基板上に酸化膜又は窒化膜を成膜する方法に関し、特に、ダイヤモンドからなる基板上に酸化膜又は窒化膜を成膜する方法に関する。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、ダイヤモンドからなる基板上に酸化膜又は窒化膜を形成することができる成膜方法を提供することを目的とする。
本願第１発明に係る成膜方法は、ダイヤモンドからなる基板の表面に酸素及び／又は窒素を化学吸着させる工程と、前記基板の酸素及び／又は窒素が吸着された表面上に、有機金属化合物とこの有機金属化合物と反応して金属酸化物を生成する酸化剤とを交互に供給して、前記基板の表面上に金属酸化物からなる酸化膜を積層する工程と、を有することを特徴とする。
本願第２発明に係る成膜方法は、ダイヤモンドからなる基板の表面に酸素及び／又は窒素を化学吸着させる工程と、前記基板の酸素及び／又は窒素が吸着された表面上に、有機金属化合物とこの有機金属化合物と反応して金属窒化物を生成する窒化剤とを交互に供給して、前記基板の表面上に金属窒化物からなる窒化膜を積層する工程と、を有することを特徴とする。
本願第１及び第２発明においては、基板表面に酸素及び／又は窒素を吸着させた後、この表面に酸化膜又は窒化膜を形成しているため、膜原料の有機金属化合物が基板表面に吸着するための初期吸着時間を短縮することができると共に、ダイヤモンドからなる基板のように表面に酸化物層及び窒化物層が形成されない基板上にも、酸化膜又は窒化膜からなる絶縁膜を形成することができる。
また、前記基板の表面に対して、プラズマ処理、ラジカル処理及び薬液処理のうち、少なくとも１種の処理を施すことにより、前記基板の表面に酸素及び／又は窒素を化学吸着させることができる。その場合、前記プラズマ処理は、例えば、酸素雰囲気中、窒素雰囲気中又は一酸化二窒素雰囲気中で、基板温度を５０乃至３５０℃としてプラズマを発生させ、このプラズマに前記基板の表面を５乃至３０分間暴露してもよい。また、前記ラジカル処理は、基板温度を２００乃至５００℃として、酸素雰囲気中、窒素雰囲気中、一酸化二窒素雰囲気中、オゾン雰囲気中又は水蒸気中で、これらのラジカルに前記基板の表面を１０乃至６０分間曝露してもよい。更に、前記薬液処理は、１００乃至２５０℃の酸化クロムの硫酸溶液、硫酸と過酸化水素との混合溶液又はオゾン水に、前記基板の表面を２０乃至９０分間浸漬してもよい。
本発明によれば、基板表面に酸素及び／又は窒素を吸着させた後、この基板表面に有機金属化合物と酸化剤又は窒化剤とを交互に供給して、基板上に酸化膜又は窒化膜を形成しているため、原料が基板表面に吸着するための初期吸着時間を短縮することができると共に、表面に酸化物層及び窒化物層が形成されないダイヤモンドからなる基板上にも、酸化膜又は窒化膜からなる絶縁膜を形成することができる。
一方、炭素原子は、シリコン原子に比べてアルミニウム原子と化学結合しにくく、また、一酸化炭素（ＣＯ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）等の炭素の酸化物は、常温常圧では気体であるため、ダイヤモンドの表面には酸化物層は形成されない。そこで、本実施形態の成膜方法においては、先ず、ダイヤモンドからなる基板の表面に酸素及び／又は窒素を吸着させた後、原子堆積法により、酸化膜又は窒化膜を形成する。
本実施形態の成膜方法においては、基板表面に酸素及び／又は窒素を吸着させた後、この基板表面に酸化膜又は窒化膜を形成しているため、これらの膜の原料である有機金属化合物又はその分解物が基板表面に吸着するための初期吸着時間を短縮することができる。また、基板表面に酸素及び／又は窒素を完全に吸着させることにより、基板表面の界面準位を低減することができる。その結果、ダイヤモンド基板３のように表面に酸化物層及び窒化物層が形成されないダイヤモンドからなる基板上にも、酸化膜又は窒化膜からなる絶縁膜を形成することができる。更に、本実施形態の成膜方法においては、原子層堆積法により基板表面に酸化膜又は窒化膜を形成しているため、基板上に緻密で欠陥がない良質の絶縁膜を形成することができる。
Claims (7)
- ダイヤモンドからなる基板の表面に酸素及び／又は窒素を化学吸着させる工程と、前記基板の酸素及び／又は窒素が吸着された表面上に、有機金属化合物とこの有機金属化合物と反応して金属酸化物を生成する酸化剤とを交互に供給して、前記基板の表面上に金属酸化物からなる酸化膜を積層する工程と、を有することを特徴とする成膜方法。
- ダイヤモンドからなる基板の表面に酸素及び／又は窒素を化学吸着させる工程と、前記基板の酸素及び／又は窒素が吸着された表面上に、有機金属化合物とこの有機金属化合物と反応して金属窒化物を生成する窒化剤とを交互に供給して、前記基板の表面上に金属窒化物からなる窒化膜を積層する工程と、を有することを特徴とする成膜方法。
- 前記基板の酸素及び／又は窒素が吸着された表面における前記酸素及び窒素の吸着原子密度比（吸着原子密度／表面結合手密度）が６０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜方法。
- 前記基板の表面に対して、プラズマ処理、ラジカル処理及び薬液処理のうち、少なくとも１種の処理を施すことにより、前記基板の表面に酸素及び／又は窒素を化学吸着させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成膜方法。
- 前記プラズマ処理は、酸素雰囲気中、窒素雰囲気中又は一酸化二窒素雰囲気中で、基板温度を５０乃至３５０℃としてプラズマを発生させ、このプラズマに前記基板の表面を５乃至３０分間暴露することを特徴とする請求項４に記載の成膜方法。
- 前記ラジカル処理は、基板温度を２００乃至５００℃として、酸素雰囲気中、窒素雰囲気中、一酸化二窒素雰囲気中、オゾン雰囲気中又は水蒸気中で、これらのラジカルに前記基板の表面を１０乃至６０分間曝露することを特徴とする請求項４に記載の成膜方法。
- 前記薬液処理は、１００乃至２５０℃の酸化クロムの硫酸溶液、硫酸と過酸化水素との混合溶液又はオゾン水に、前記基板の表面を２０乃至９０分間浸漬することを特徴とする請求項４に記載の成膜方法。
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