JP5610391B2 - Metal silicide thin film manufacturing method - Google Patents

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本発明は、金属珪化物薄膜の製造法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a metal silicide thin film.

金属珪化物、例えば、珪化モリブデン(MoSi、MoSi等)、珪化タングステン(WSi、WSi等)、珪化タンタル(TaSi等)、珪化クロム(CrSi等)あるいはそれらの合金は、金属並みの高い電気伝導性を示し、また珪素を含んでいるので、半導体デバイスの電極材料や配線材料として使用するのに適している。 Metal silicide, for example, molybdenum silicide (MoSi 2 , Mo 2 Si 3 etc.), tungsten silicide (WSi 2 , W 5 Si 3 etc.), tantalum silicide (TaSi 2 etc.), chromium silicide (CrSi 2 etc.) or their The alloy exhibits electrical conductivity as high as that of a metal, and contains silicon, so that the alloy is suitable for use as an electrode material or a wiring material of a semiconductor device.

金属珪化物のなかでも、MoSiは、常温で最も高い導電率を有し、融点も約2030℃と高く、また高い化学的安定性を有することが知られている(例えば、非特許文献1参照)。この場合、MoSiは、他の金属珪化物と同様、その結晶構造により抵抗率や耐酸化性能が異なり、実用上、正方晶が最も良好な特性を示す。
したがって、半導体デバイスへの応用にあたり、MoSi等の金属珪化物の正方晶の薄膜を形成することが重要である。
Among metal silicides, MoSi 2 is known to have the highest electrical conductivity at room temperature, a melting point as high as about 2030 ° C., and high chemical stability (for example, Non-Patent Document 1). reference). In this case, like other metal silicides, MoSi 2 has different resistivity and oxidation resistance depending on its crystal structure, and tetragonal crystals exhibit the best characteristics in practice.
Therefore, in application to semiconductor devices, it is important to form a tetragonal thin film of a metal silicide such as MoSi 2 .

ところで、従来技術においては、MoSi等の金属珪化物の正方晶の薄膜を製造するには、1000℃の基板加熱を行って、金属MoとSiとを共スパッタ法で成膜する方法等があるが、いずれの方法においても1000℃近い高温での処理が必要であった。しかし、高温処理を行うと、焼き縮みに起因して熱的な相互拡散や剥離が生じ、このため、熱膨張係数の大きく異なる低融点の金属やガラス、プラスチックとの複合化、集積化が妨げられ、半導体デバイスの高性能化や軽量化が困難になるという問題があった。 By the way, in the prior art, in order to produce a tetragonal thin film of a metal silicide such as MoSi 2 , there is a method in which a substrate is heated at 1000 ° C. and a metal Mo and Si are formed by co-sputtering. However, in any of the methods, treatment at a high temperature close to 1000 ° C. was necessary. However, high-temperature treatment causes thermal interdiffusion and delamination due to shrinkage, which hinders complexation and integration with low-melting metals, glasses, and plastics with significantly different thermal expansion coefficients. Therefore, there is a problem that it is difficult to improve the performance and weight of the semiconductor device.

このため、常温程度の低温度でMoSi等の金属珪化物の正方晶の薄膜を製造する方法が切望されてきているが、これまでに常温下で正方晶の薄膜を製造することに成功した例はなかった。 For this reason, a method for producing a tetragonal thin film of a metal silicide such as MoSi 2 at a low temperature of about room temperature has been eagerly desired, but so far a tetragonal thin film has been successfully produced at room temperature. There were no examples.

望月徹、「VLSIのゲート及び配線電極としてのモリブデンシリサイド」、静岡大学大学院電子科学研究科研究報告、1986年3月15日、第7巻、p.45−47Toru Mochizuki, “Molybdenum silicide as VLSI gate and wiring electrode”, Shizuoka University Graduate School of Electronic Science Research Report, March 15, 1986, Volume 7, p. 45-47

したがって、本発明の課題は、金属珪化物の正方晶の薄膜を常温下で製造できる方法を提供することにある。   Therefore, the subject of this invention is providing the method which can manufacture the tetragonal thin film of a metal silicide under normal temperature.

上記課題を解決するため、本発明は、エアロゾル薄膜堆積法(Aerosol Deposition Method、AD法)を用い、金属珪化物の微粒子をキャリアガスと混合してエアロゾル化したものを、常温減圧下の雰囲気で、ノズルを通じて基板に噴射し、衝撃固化現象を利用して前記微粒子を前記基板上に付着させることによって、前記金属珪化物の微粒子の結晶構造を維持した前記金属珪化物の薄膜を製造することを特徴とする金属珪化物薄膜製造法としたものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses an aerosol thin film deposition method (Aerosol Deposition Method, AD method), which is obtained by mixing fine particles of metal silicide with a carrier gas to form an aerosol in an atmosphere at room temperature under reduced pressure. , it injected into the substrate through the nozzle, by depositing the fine particles on the substrate by utilizing the impact consolidation phenomenon, to produce a thin film of the metal silicide maintaining the crystal structure of the fine particles of the metal silicide This is a method for producing a metal silicide thin film characterized in that.

上記構成において、加熱した前記基板上に、前記金属珪化物の微粒子をキャリアガスと混合してエアロゾル化したものを噴射することが好ましい。
前記金属珪化物としては、モリブデンまたはタングステンまたはタンタルまたはクロムまたはそれらの合金の珪化物を用いること、特に、正方晶の結晶構造を有する珪化モリブデンを用いることが好ましい。
また、上記構成において、前記キャリアガスは、不活性ガスであることが好ましく、また、前記基板は、ITO基板またはガラス基板またはシリコン基板またはサファイア基板またはプラスチック基板であることが好ましい。
In the above-described configuration, it is preferable to spray an aerosol obtained by mixing the metal silicide fine particles with a carrier gas onto the heated substrate.
As the metal silicide, it is preferable to use a silicide of molybdenum, tungsten, tantalum, chromium, or an alloy thereof, in particular, molybdenum silicide having a tetragonal crystal structure.
In the above structure, the carrier gas is preferably an inert gas, and the substrate is preferably an ITO substrate, a glass substrate, a silicon substrate, a sapphire substrate, or a plastic substrate.

本発明によれば、エアロゾル薄膜堆積法(AD法)を用いて、常温下で、原料の金属珪化物微粒子の結晶構造を維持した緻密な金属珪化物の薄膜を基板上に堆積させることができ、それによって、原料として正方晶の金属珪化物微粒子を用い、常温下で、金属珪化物の正方晶の薄膜を製造することができる
したがって、熱に弱い材料を基板として用いることが可能になり、電子回路基板に直接電子部品を埋め込み、小型集積化を実現することができる。この場合、抵抗率の低い珪化モリブデンの正方晶の薄膜を、Si系の半導体デバイスの電極材料や配線材料として用いると、接触抵抗を小さくすることができ、オーミックコンタクトも容易に実現できる。
According to the present invention, by using an aerosol thin film deposition method (AD method), a dense metal silicide thin film maintaining the crystal structure of the raw material metal silicide fine particles can be deposited on a substrate at room temperature. Thus, tetragonal metal silicide fine particles can be used as a raw material, and a metal silicide tetragonal thin film can be produced at room temperature. Therefore, a heat-sensitive material can be used as a substrate. Electronic components can be directly embedded in an electronic circuit board to realize small integration. In this case, when a tetragonal thin film of molybdenum silicide having a low resistivity is used as an electrode material or a wiring material of a Si-based semiconductor device, the contact resistance can be reduced and an ohmic contact can be easily realized.

また、本発明によれば、ノズルの形状や寸法等を調節することによって、微細パターンの薄膜を製造することができるので、常温下で、マスクレスの配線パターンが容易に得られる。
また、本発明により製造された金属珪化物の薄膜は、ナノオーダーの結晶構造をもつため、高き透明性を有しているので、光通信用デバイスへの応用が可能である。
Further, according to the present invention, a fine pattern thin film can be manufactured by adjusting the shape, dimensions, etc. of the nozzle, so that a maskless wiring pattern can be easily obtained at room temperature.
In addition, since the metal silicide thin film produced according to the present invention has a nano-order crystal structure and has high transparency, it can be applied to optical communication devices.

本発明による金属珪化物薄膜製造法を実施するのに適したエアロゾル成膜装置の一例の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of an example of the aerosol film-forming apparatus suitable for implementing the metal silicide thin film manufacturing method by this invention. 本発明の方法によって製造されたMoSi薄膜のX線回折図である。It is an X-ray diffraction diagram of MoSi 2 thin film manufactured by the method of the present invention. MoSi薄膜堆積時の基板温度と、得られたMoSi薄膜の抵抗率との関係を示すグラフである。And substrate temperature during MoSi 2 thin film deposition is a graph showing the relationship between the obtained MoSi 2 film resistivity. MoSi薄膜堆積後の基板の熱処理温度と、得られたMoSi薄膜の抵抗率との関係を示すグラフである。And the heat treatment temperature of the substrate after the MoSi 2 thin film deposition is a graph showing the relationship between the obtained MoSi 2 film resistivity.

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例について説明する。
本発明によれば、エアロゾル薄膜堆積法(Aerosol Deposition Method、AD法)を用いて金属珪化物薄膜が製造される。AD法においては、公知のエアロゾル成膜装置が使用される。図1は、エアロゾル成膜装置の一例の全体構成を示す概略図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
According to the present invention, a metal silicide thin film is manufactured using an aerosol thin film deposition method (Aerosol Deposition Method, AD method). In the AD method, a known aerosol film forming apparatus is used. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an example of an aerosol film forming apparatus.

図1を参照して、エアロゾル成膜装置は、成膜チャンバ1を備えている。成膜チャンバ1の上壁内面には、基板4を支持、固定するためのXYステージ2が取り付けられ、成膜チャンバ1の内部には、XYステージ2に固定された基板4に向けてエアロゾルを噴射するためのスリット状のノズル3が配置される。ノズル3は、上向き状態で、(図示されない)適当な支持手段を介して、成膜チャンバ1の壁に固定されている。XYステージ2およびノズル3間の距離は調節可能になっている。また、図示されないが、XYステージ2には、基板4を加熱するための加熱手段が備えられている。
成膜チャンバ1の内部は、真空ポンプ(メカニカルブースタポンプ5およびロータリポンプ6)によって減圧され得る。
Referring to FIG. 1, the aerosol film forming apparatus includes a film forming chamber 1. An XY stage 2 for supporting and fixing the substrate 4 is attached to the inner surface of the upper wall of the film formation chamber 1, and aerosol is directed toward the substrate 4 fixed to the XY stage 2 inside the film formation chamber 1. A slit-like nozzle 3 for spraying is arranged. The nozzle 3 is fixed to the wall of the film forming chamber 1 in an upward state via suitable support means (not shown). The distance between the XY stage 2 and the nozzle 3 can be adjusted. Although not shown, the XY stage 2 is provided with a heating means for heating the substrate 4.
The inside of the film forming chamber 1 can be depressurized by a vacuum pump (mechanical booster pump 5 and rotary pump 6).

エアロゾル成膜装置は、また、エアロゾル化チャンバ7と、エアロゾル化チャンバ7がその上に置かれた振動台8と、巻き上げガスノズル9と、圧力調整ガスノズル10とを備えている。エアロゾル化チャンバ7には、エアロゾル輸送管11の一端が接続され、エアロゾル輸送管11の他端は、成膜チャンバ1のノズル3に接続される。
エアロゾル化チャンバ7には、ガス供給管13を通じてキャリアガスが供給される。ガス供給管13は、途中で2本に分岐している(13a、13b)。分岐管13a、13bには、それぞれ、マスフローメータ10a、10bが設けられる。
The aerosol film forming apparatus also includes an aerosolization chamber 7, a vibration table 8 on which the aerosolization chamber 7 is placed, a hoisting gas nozzle 9, and a pressure adjusting gas nozzle 10. One end of an aerosol transport pipe 11 is connected to the aerosolization chamber 7, and the other end of the aerosol transport pipe 11 is connected to the nozzle 3 of the film forming chamber 1.
A carrier gas is supplied to the aerosol chamber 7 through a gas supply pipe 13. The gas supply pipe 13 is branched into two on the way (13a, 13b). The branch pipes 13a and 13b are provided with mass flow meters 10a and 10b, respectively.

巻き上げガスノズル9は、ガスボンベ12からガス供給管13、13aを通じて供給されるキャリアガスを、エアロゾル化チャンバ7内に導入することにより、サイクロン流を生成する。それによって、エアロゾル化チャンバ7内に配置された原料となる微粒子15が巻き上げられて分散し、エアロゾルが生成される。
圧力調整ガスノズル10は、ガスボンベ12からガス供給管13、13bを通じて供給されるキャリアガスを、エアロゾル化チャンバ7内に導入することにより、エアロゾル化チャンバ7内のガス圧を調節する。それによって、エアロゾル化チャンバ7内および成膜チャンバ1内の圧力差が調節される。
The hoisting gas nozzle 9 introduces a carrier gas supplied from the gas cylinder 12 through the gas supply pipes 13 and 13 a into the aerosol-generating chamber 7, thereby generating a cyclone flow. As a result, the fine particles 15 serving as a raw material disposed in the aerosol-generating chamber 7 are rolled up and dispersed to generate an aerosol.
The pressure adjusting gas nozzle 10 adjusts the gas pressure in the aerosolization chamber 7 by introducing the carrier gas supplied from the gas cylinder 12 through the gas supply pipes 13 and 13 b into the aerosolization chamber 7. Thereby, the pressure difference in the aerosolization chamber 7 and the film formation chamber 1 is adjusted.

そして、原料となる微粒子15が、エアロゾル化チャンバ7内でガスと攪拌、混合されてエアロゾル化され、微粒子15は、エアロゾル化チャンバ7および成膜チャンバ1間の圧力差によって生じるガス流により、エアロゾル輸送管11を通じて成膜チャンバ1に輸送され、スリット状のノズル3を通して加速され、基板4に向けて噴射される。ガス搬送された微粒子は、1mm以下の微小開口のノズル3を通すことで、数百m/secまで容易に加速される。微粒子15の基板4への噴射の間に、XYステージ2によって基板4が所定のタイミングで1軸方向に動かされ、基板4上に成膜がなされる。   The fine particles 15 as a raw material are agitated and mixed with gas in the aerosolization chamber 7 to be aerosolized, and the fine particles 15 are aerosolized by a gas flow generated by a pressure difference between the aerosolization chamber 7 and the film forming chamber 1. The film is transported to the film forming chamber 1 through the transport pipe 11, accelerated through the slit-like nozzle 3, and sprayed toward the substrate 4. The fine particles transported by the gas are easily accelerated to several hundred m / sec by passing through the nozzle 3 having a minute opening of 1 mm or less. During the injection of the fine particles 15 onto the substrate 4, the substrate 4 is moved in the uniaxial direction at a predetermined timing by the XY stage 2, and a film is formed on the substrate 4.

本発明によれば、まず、基板が洗浄される。基板としては、公知の適当なもの、例えば、ITO基板またはガラス基板またはシリコン基板またはサファイア基板またはプラスチック基板が使用され得る。洗浄は、使用される基板との組み合わせで適当な洗浄液(例えば、純水、エタノール、アセトン等)を用いて実行される。   According to the present invention, the substrate is first cleaned. As the substrate, a known appropriate material such as an ITO substrate, a glass substrate, a silicon substrate, a sapphire substrate, or a plastic substrate can be used. The cleaning is performed using an appropriate cleaning liquid (for example, pure water, ethanol, acetone, etc.) in combination with the substrate to be used.

次いで、金属珪化物の微粒子(正方晶の結晶構造を有する)が、ホットプレート等を用いて加熱乾燥される。使用される金属珪化物は、特に限定されないが、好ましくは、モリブデンまたはタングステンまたはタンタルまたはクロムまたはそれらの合金の珪化物である。
そして、加熱乾燥した金属珪化物の微粒子が、エアロゾル成膜装置のエアロゾル化チャンバ7内に投入される。このとき、エアロゾル成膜装置作動時のエアロゾルエアロゾル化チャンバ7内のエアロゾル化を促進すべく、加熱乾燥した金属珪化物の微粒子と共に、それと同量のガラスビーズがエアロゾル化チャンバ内に投入されることが好ましい。
Next, the metal silicide fine particles (having a tetragonal crystal structure) are heated and dried using a hot plate or the like. The metal silicide used is not particularly limited, but is preferably a silicide of molybdenum, tungsten, tantalum, chromium, or an alloy thereof.
Then, the heat-dried fine particles of the metal silicide are put into the aerosol forming chamber 7 of the aerosol film forming apparatus. At this time, in order to promote aerosolization in the aerosol aerosolization chamber 7 when the aerosol film forming apparatus is operated, the same amount of glass beads as the fine particles of the heat-dried metal silicide are introduced into the aerosolization chamber. Is preferred.

また、成膜チャンバ1のXYステージ2には、基板4が取り付けられる。使用される基板4の種類は特に限定されず、例えば、ITO基板またはガラス基板またはシリコン基板またはサファイア基板またはプラスチック基板が用いられ得る。そして、基板4およびノズル3間の距離と、ノズル3のスリットの間隙とが調節された後、真空ポンプ5、6によって、成膜チャンバ1が所定の圧力になるまで減圧される。
さらに、XYステージ2の(図示されない)加熱手段によって基板4が加熱される。また、振動台8が作動せしめられ、エアロゾル化チャンバ7を振動させる。
A substrate 4 is attached to the XY stage 2 of the film forming chamber 1. The kind of the board | substrate 4 used is not specifically limited, For example, an ITO substrate, a glass substrate, a silicon substrate, a sapphire substrate, or a plastic substrate can be used. After the distance between the substrate 4 and the nozzle 3 and the gap between the slits of the nozzle 3 are adjusted, the pressure is reduced by the vacuum pumps 5 and 6 until the film forming chamber 1 reaches a predetermined pressure.
Further, the substrate 4 is heated by heating means (not shown) of the XY stage 2 . In addition, the vibration table 8 is activated to vibrate the aerosolization chamber 7.

その後、ガスボンベ12から、キャリアガスがガス供給管13、13aおよび13、13bを通じてエアロゾル化チャンバ7に供給される。このとき、マスフローメータ14a、14bによってガス供給量が制御され、エアロゾル化チャンバ7および成膜チャンバ1間に所定の圧力差が生じるように設定される。   Thereafter, the carrier gas is supplied from the gas cylinder 12 to the aerosol-generating chamber 7 through the gas supply pipes 13, 13 a and 13, 13 b. At this time, the gas supply amount is controlled by the mass flow meters 14 a and 14 b, and a predetermined pressure difference is set between the aerosol forming chamber 7 and the film forming chamber 1.

こうして、微粒子15が、エアロゾル化チャンバ7内でガスと攪拌、混合されてエアロゾル化され、エアロゾル輸送管11を通じて成膜チャンバ1に輸送され、ノズル3を通して加速され、基板4に向けて噴射される。また、微粒子15の基板4への噴射の間に、XYステージ2によって基板4が所定のタイミングで1軸方向に動かされる。   Thus, the fine particles 15 are agitated and mixed with the gas in the aerosol forming chamber 7 to be aerosolized, transported to the film forming chamber 1 through the aerosol transport pipe 11, accelerated through the nozzle 3, and sprayed toward the substrate 4. . Further, during the ejection of the fine particles 15 onto the substrate 4, the substrate 4 is moved in one axial direction by the XY stage 2 at a predetermined timing.

このとき、基板4に高速で衝突した微粒子15は、常温下において、衝撃固化現象によって基板4上に付着し、あるいは微粒子15同士で互いに付着し、それによって、基板4上には、金属珪化物の高密度の膜が堆積する。この金属珪化物の薄膜は、原料の微粒子15の結晶構造(正方晶)を維持している。   At this time, the fine particles 15 colliding with the substrate 4 at a high speed adhere to the substrate 4 due to the impact solidification phenomenon at normal temperature, or the fine particles 15 adhere to each other, whereby the metal silicide is deposited on the substrate 4. A high density film is deposited. This metal silicide thin film maintains the crystal structure (tetragonal crystal) of the raw material fine particles 15.

[実験]
図1に示したエアロゾル成膜装置を用いてMoSiの薄膜を製造した。
原料となるMoSiの微粒子15として、日本新金属製のMoSi微粉末(MoSi‐F、平均粒度2.0〜5.0μm)を使用し、基板4として、Water Works製のサファイア基板(α‐Al単結晶、面方位C面(0001)、off方位A軸0.2±0.05°、厚さ430.00±25.00μm)を3枚(以下、「基板No.1」、「基板No.2」、「基板No.3」とする。)使用した。
[Experiment]
A thin film of MoSi 2 was manufactured using the aerosol film forming apparatus shown in FIG.
As the raw material MoSi 2 fine particles 15, Nihon Shin Metal's MoSi 2 fine powder (MoSi 2 -F, average particle size 2.0 to 5.0 μm) is used, and as the substrate 4, a sapphire substrate made by Water Works ( α-Al 2 O 3 single crystal, plane orientation C plane (0001), off orientation A axis 0.2 ± 0.05 °, thickness 430.00 ± 25.00 μm) (hereinafter referred to as “substrate No. 1”). 1 ”,“ Substrate No. 2 ”, and“ Substrate No. 3 ”).

3枚の基板No.1〜No.3をアセトン、エタノールの順にそれぞれ5分間洗浄した。そして、まず、基板No.1をエアロゾル成膜装置のXYステージ2に固定し、ノズル3およびサファイア基板4間の距離を10mmに設定し、ノズル3のスリットの間隙を3×0.3mmに設定した。
また、ホットプレートを用いて、30gのMoSiの微粒子15を、200℃で2時間加熱し、乾燥させた。得られたMoSi微粒子30gを、それと同量のガラスビーズ(平均粒径1mm)と共にエアロゾル化チャンバ7に投入し、振動台8を作動させて、エアロゾル化チャンバ7を振動させた。
Three substrates No. 1-No. 3 was washed with acetone and ethanol in that order for 5 minutes. First, substrate No. 1 was fixed to the XY stage 2 of the aerosol film forming apparatus, the distance between the nozzle 3 and the sapphire substrate 4 was set to 10 mm, and the slit gap of the nozzle 3 was set to 3 × 0.3 mm.
Further, 30 g of MoSi 2 fine particles 15 were heated at 200 ° C. for 2 hours and dried using a hot plate. 30 g of the obtained MoSi 2 fine particles were put into the aerosolization chamber 7 together with the same amount of glass beads (average particle diameter 1 mm), and the vibration table 8 was operated to vibrate the aerosolization chamber 7.

その後、成膜チャンバ1を真空ポンプ5、6によって10Pa以下に減圧した。次いで、ガスボンベ12からキャリアガスとして窒素ガスを供給し、マスフローメータ14aのガス流速が10L/min、マスフローメータ14bのガス流速が1L/minとなるようにガス供給量を制御し、MoSi微粒子を基板No.1に噴射した。それと同時に、基板No.1を1軸方向に10mm幅で20往復させ、基板No.1上に、3×10mmのMoSi膜を成膜した。
なお、MoSi微粒子を基板No.1上に堆積させている間の成膜チャンバ1内の温度は、常温(25℃)であった。
Thereafter, the film forming chamber 1 was decompressed to 10 Pa or less by the vacuum pumps 5 and 6. Subsequently, nitrogen gas was supplied from the gas cylinder 12 as a carrier gas, the gas flow rate of the mass flow meter 14a is 10L / min, and controls the gas supply amount so that the gas flow rate of the mass flow meter 14b is 1L / min, the MoSi 2 particles Substrate No. 1 was sprayed. At the same time, the substrate No. 1 is reciprocated 20 times with a width of 10 mm in one axial direction. A 3 × 10 mm MoSi 2 film was formed on 1.
In addition, MoSi 2 fine particles were used for the substrate No. The temperature in the film forming chamber 1 during deposition on the substrate 1 was room temperature (25 ° C.).

次に、基板No.2をエアロゾル成膜装置のXYステージ2に固定し、基板No.2の温度を100℃に維持した状態でMoSi微粒子を堆積させた点を除き、基板No.1の場合と同じ成膜条件で、基板No.2上にMoSi膜を成膜した。
次に、基板No.3をエアロゾル成膜装置のXYステージ2に固定し、基板No.3の温度を200℃に維持した状態でMoSi微粒子を堆積させた点を除き、基板No.1の場合と同じ成膜条件で、基板No.3上にMoSi膜を成膜した。
Next, the substrate No. 2 is fixed to the XY stage 2 of the aerosol film forming apparatus. 2 except that MoSi 2 fine particles were deposited while maintaining the temperature of 2 at 100 ° C. 1 under the same film formation conditions as in the case of No. 1. A MoSi 2 film was formed on 2 .
Next, the substrate No. 3 is fixed to the XY stage 2 of the aerosol film forming apparatus. 3 except that the MoSi 2 fine particles were deposited while maintaining the temperature of 3 at 200 ° C. 1 under the same film formation conditions as in the case of No. 1. A MoSi 2 film was formed on 3.

こうして得られた、MoSi薄膜を有する各基板No.1〜No.3をX線回折した。また、比較のために、原料のMoSi微粒子についてもX線回折を行った。それらのX線回折図を図2に示す。図2に示すように、基板No.1〜No.3のいずれについても、原料のMoSi微粒子と同様のX線回折パターンとなっている。このことから、MoSi微粒子の堆積時の基板温度とは無関係に、基板上に形成されたMoSi薄膜は、原料のMoSi微粒子の結晶構造を維持していることがわかった。 Each substrate No. having a MoSi 2 thin film thus obtained was obtained. 1-No. 3 was X-ray diffracted. For comparison, X-ray diffraction was also performed on the raw material MoSi 2 fine particles. Their X-ray diffraction patterns are shown in FIG. As shown in FIG. 1-No. In all cases, the X-ray diffraction pattern is the same as that of the raw material MoSi 2 fine particles. Therefore, regardless of the substrate temperature during deposition of MoSi 2 particles, MoSi 2 thin film formed on the substrate was found to maintain the crystal structure of the MoSi 2 particles of the raw material.

次に、各基板No.1〜No.3について、その上に堆積されたMoSi薄膜の抵抗率を、四探針法により測定した。測定結果を図3のグラフに示す。図3のグラフからわかるように、MoSi微粒子の堆積時の基板温度が上がるにつれて、得られるMoSi薄膜の抵抗率は指数関数的に減少する。こうして、本発明によれば、従来のスパッタ法によるMoSi薄膜製造時に必要な基板温度(500℃以上)よりもはるかに低い温度(200℃程度)で、極めて小さい値の抵抗率を実現することができる。 Next, each substrate No. 1-No. For No. 3 , the resistivity of the MoSi 2 thin film deposited thereon was measured by the four-probe method. The measurement results are shown in the graph of FIG. As can be seen from the graph of FIG. 3, the resistivity of the resulting MoSi 2 thin film decreases exponentially as the substrate temperature during deposition of MoSi 2 fine particles increases. Thus, according to the present invention, an extremely small resistivity can be realized at a temperature (about 200 ° C.) that is much lower than the substrate temperature (500 ° C. or higher) required for producing a MoSi 2 thin film by the conventional sputtering method. Can do.

なお、MoSi薄膜堆積後の基板の熱処理温度が、得られたMoSi薄膜の抵抗率に影響を及ぼすが否かを確認すべく、基板No.1と同じ基板を4枚準備し、4枚の基板について、それぞれ、基板No.1の場合と同じ成膜条件でMoSiを成膜した後、真空中で、200℃、400℃、500℃、600℃で所定時間加熱し、加熱処理後のMoSi薄膜の抵抗率を、四探針法により測定した。測定結果を図4のグラフに示す。図4のグラフから、MoSi薄膜堆積後の基板を熱処理しても、得られたMoSi薄膜の抵抗率に殆ど影響を及ぼさないことがわかった。 The heat treatment temperature of the substrate after the MoSi 2 thin film deposition, in order to confirm whether affects the resistivity of the MoSi 2 thin films obtained, the substrate No. Four of the same substrates as those of No. 1 were prepared. After film-forming MoSi 2 under the same film-forming conditions as in No. 1, the film is heated in vacuum at 200 ° C., 400 ° C., 500 ° C., 600 ° C. for a predetermined time, and the resistivity of the MoSi 2 thin film after the heat treatment is It was measured by the four probe method. The measurement results are shown in the graph of FIG. From the graph of FIG. 4, it was found that even when the substrate after the deposition of the MoSi 2 thin film was heat-treated, the resistivity of the obtained MoSi 2 thin film was hardly affected.

1 成膜チャンバ
2 XYステージ
3 ノズル
4 基板
5 メカニカルブースタポンプ
6 ロータリポンプ
7 エアロゾル化チャンバ
8 振動台
9 巻き上げガスノズル
10 圧力調整ガスノズル
11 エアロゾル輸送管
12 ガスボンベ
13、13a、13b ガス供給管
14a、14b マスフローメータ
15 原料となる微粒子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Deposition chamber 2 XY stage 3 Nozzle 4 Substrate 5 Mechanical booster pump 6 Rotary pump 7 Aerosolization chamber 8 Shaking table 9 Hoisting gas nozzle 10 Pressure adjustment gas nozzle 11 Aerosol transport pipe 12 Gas cylinders 13, 13a, 13b Gas supply pipes 14a, 14b Mass flow Meter 15 Fine particles used as raw material

Claims (6)

エアロゾル薄膜堆積法を用い、金属珪化物の微粒子をキャリアガスと混合してエアロゾル化したものを、常温減圧下の雰囲気で、ノズルを通じて基板に噴射し、衝撃固化現象を利用して前記微粒子を前記基板上に付着させることによって、前記金属珪化物の微粒子の結晶構造を維持した前記金属珪化物の薄膜を製造することを特徴とする金属珪化物薄膜製造法。 With an aerosol thin film deposition method, a material obtained by aerosolized mixed with a carrier gas fine particles of metal silicide, in an atmosphere of room temperature under reduced pressure, injected into the substrate through the nozzle, the fine particles using an impact consolidation phenomenon A metal silicide thin film manufacturing method characterized by manufacturing a thin film of the metal silicide maintaining the crystal structure of the metal silicide fine particles by adhering to the substrate. 加熱した前記基板上に、前記金属珪化物の微粒子をキャリアガスと混合してエアロゾル化したものを噴射することを特徴とする請求項1に記載の金属珪化物薄膜製造法。 2. The method for producing a metal silicide thin film according to claim 1, wherein the metal silicide fine particles mixed with a carrier gas are sprayed onto the heated substrate to be aerosolized. 前記金属珪化物は、モリブデンまたはタングステンまたはタンタルまたはクロムまたはそれらの合金の珪化物であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の金属珪化物薄膜製造法。   3. The method of manufacturing a metal silicide thin film according to claim 1, wherein the metal silicide is a silicide of molybdenum, tungsten, tantalum, chromium, or an alloy thereof. 前記金属珪化物は、正方晶の結晶構造を有する珪化モリブデンであることを特徴とする請求項1に記載の金属珪化物薄膜製造法。   The method for producing a metal silicide thin film according to claim 1, wherein the metal silicide is molybdenum silicide having a tetragonal crystal structure. 前記キャリアガスは、不活性ガスであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の金属珪化物薄膜製造法。   The metal silicide thin film manufacturing method according to claim 1, wherein the carrier gas is an inert gas. 前記基板は、ITO基板またはガラス基板またはシリコン基板またはサファイア基板またはプラスチック基板であることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の金属珪化物薄膜製造法。   6. The method for producing a metal silicide thin film according to claim 1, wherein the substrate is an ITO substrate, a glass substrate, a silicon substrate, a sapphire substrate, or a plastic substrate.
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