JP2022033440A - スパッタリングによる窒化アルミニウム膜の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、従来の方法は、4.5MV/cmの絶縁耐圧を得ることができるが、昨今の高電力が要求されているデバイスの基板に用いるには絶縁耐圧が不十分であるという問題がある。
すなわち、請求項1に記載の発明は、スパッタリングにより基板に窒化アルミニウム膜を形成するスパッタリングによる窒化アルミニウム膜の製造方法において、前記基板が載置されたステージを内蔵したチャンバ-を減圧する減圧工程と、前記チャンバ-内に窒素ガスを供給する供給工程と、前記チャンバ-内に配置されているアルミニウムターゲットと、前記ステージとの間に電圧を印加してプラズマを生成するプラズマ生成工程と、を実施して成膜を行う際に、前記チャンバ内の圧力を4.0Pa~10.0Paとすることを特徴とするものである。
図1は、実施例に係るスパッタリング装置の概略構成を示す図である。
まず、基板Wをチャンバ3内に搬入する。具体的には、図示しない搬入出口を介して、処理対象である基板Wをチャンバ3に搬入する。そして、ステージ11に基板Wを取り付ける。なお、基板Wは、窒化アルミニウム膜が被着される処理面が下方に向けられた姿勢でステージ11に取り付けられる。
減圧を開始する。具体的には、図示しない搬入出口を閉止した後、排気ポンプ15を作動させる。これにより、チャンバ3内の気体が排出され、減圧が開始される。
反応性ガスを導入する。具体的には、マスフローコントローラ21,27を操作して、例えば、アルゴンガス及び窒素ガスを合わせて200SCCM(Standard CC/Min)の流量でチャンバ3内に供給する。なお、マスフローコントローラ21,27を操作して、窒素ガスの流量を全体の30%~100%とするのが好ましい。窒素ガスが100%の条件では、窒素イオンだけがターゲット7に衝突する。
チャンバ3内の圧力が製造方法のうちの成膜圧力に達したか否かに応じて処理を分岐する。なお、圧力は図示しない圧力センサによって計測する。成膜圧力に達した場合には、ステップS5に移行する。成膜圧力は、例えば、4.0~10Paの範囲内である。成膜圧力は、窒化アルミニウム膜に要求される絶縁破壊電圧に応じて決定すればよい。
プラズマを発生させる。具体的には、電源29によりステージ11とターゲット7にパルス電圧を印加する。そのパルス電圧は、例えば、図3に示すようなものである。具体的には、ターゲット7側の出力が正電位と負電位とで交互に出力される。ここで、負電位が印加されている時間を負電位印加時間T1とし、正電位が印加されている時間を正電位印加時間T2とする。これらの負電位印加時間T1(スパッタしている時間)と正電位印加時間T2(スパッタしていない時間)におけるデューティ比(=T2/(T1+T2))は、例えば、デューティ比が90%以下であることが好ましい。具体的には、例えば、T1=9.5μs、T2=3μsであって、デューティ比=24%である。周波数で表現すると、80kHzである。また、電源29の電力は、例えば、5kWである。これにより、ターゲット7と基板Wとの間に電圧が印加され、アルゴンイオンがターゲット7に衝突してアルミニウムをはじき出す。そして、アルミニウムが基板Wの処理面に付着して窒化アルミニウム膜Fが成長していく。
処理時間に達したか否か応じて処理を分岐する。具体的には、例えば、基板Wに200μmの窒化アルミニウム膜Fが成長した時点である。処理時間は、目標膜厚に達する時間を予め測定しておいて決めることが好ましい。
基板Wをチャンバ3外に搬出する。具体的には、電源29をオフし、マスフローコントローラ27の流量を0とした後に、図示しない搬入出口を開放して基板Wをチャンバ3の外部へ搬出する。
3 … チャンバ
5 … マグネット
7 … ターゲット
9 … 誘導結合型アンテナ
11 … ステージ
13 … 排気管
15 … 排気ポンプ
17 … 第1の供給管
19 … 窒素ガス供給源
21 … マスフローコントローラ
23 … 第2の供給管
25 … アルゴンガス供給源
27 … マスフローコントローラ
29 … 電源
W … 基板
F … 窒化アルミニウム膜
Claims (5)
- スパッタリングにより基板に窒化アルミニウム膜を形成するスパッタリングによる窒化アルミニウム膜の製造方法において、
前記基板が載置されたステージを内蔵したチャンバ-を減圧する減圧工程と、
前記チャンバ-内に窒素ガスを供給する供給工程と、
前記チャンバ-内に配置されているアルミニウムターゲットと、前記ステージとの間に電圧を印加してプラズマを生成するプラズマ生成工程と、
を実施して成膜を行う際に、
前記チャンバ内の圧力を4.0Pa~10.0Paとすることを特徴とするスパッタリングによる窒化アルミニウム膜の製造方法。 - 請求項1に記載のスパッタリングによる窒化アルミニウム膜の製造方法において、
前記プラズマ生成工程は、正電位と負電位とを交互に印加するパルス電圧であって、その周波数が50kHz以上、デューティ比が90%以下であることを特徴とするスパッタリングによる窒化アルミニウム膜の製造方法。 - 請求項1に記載のスパッタリングによる窒化アルミニウム膜の製造方法において、
前記チャンバは、前記アルミニウムターゲットの近傍に誘導結合型アンテナを備え、
前記誘導結合型アンテナにより、前記プラズマ生成工程におけるプラズマの生成を援助することを特徴とするスパッタリングによる窒化アルミニウム膜の製造方法。 - 請求項1に記載のスパッタリングによる窒化アルミニウム膜の製造方法において、
前記供給工程は、窒素ガス以外の不活性ガスも含むことを特徴とするスパッタリングによる窒化アルミニウム膜の製造方法。 - 請求項1に記載のスパッタリングによる窒化アルミニウム膜の製造方法において、
前記プラズマ生成工程は、前記チャンバ内の温度が室温~50℃であることを特徴とするスパッタリングによる窒化アルミニウム膜の製造方法。
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